题目内容

对一个化学反应的研究需要从反应条件、限度、速率、定量关系等因素进行综合分析，下列是关于化学反应的系列研究，请根据相关信息回答问题．
（1）关于反应物之间的定量关系的研究：已知反应：Br₂+2Fe²⁺═2Br^-+2Fe³⁺，向10mL 0.1mol?L^-1的FeBr₂溶液中通入0.001mol Cl₂，该反应的离子方程式为：______
（2）关于反应速率、限度的研究：
①已知298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，在氯化镁溶液中加入一定量的烧碱，测得pH=13.0，则此温度下残留在溶液中的c（Mg²⁺）=______．
②科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H₂O（g）

2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ?mol^-1不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O₂）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

则前20min的反应速率 v（H₂O）=______；达平衡时，至少需要吸收的光能为______kJ．

③向某密闭容器中加入 0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示．附图中乙图为t₂时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件，所用条件均不同．已知，t₃-t₄阶段为使用催化剂[已知t-t₁阶段c（B）未画出]．请回答：
I：t₄-t₅阶段改变的条件为______，
II：B的起始物质的量为______．

【答案】分析：（1）还原性Fe²⁺＞Br^-，二者以1：1反应，由电子守恒可知，亚铁离子全部被氧化，溴离子一半被氧化；
（2）①298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，pH=13.0，c（OH^-）=0.1mol/L，以此计算；
②前20min的反应速率 v（O₂）=

=0.000025mol/（L．min），反应速率之比等于化学计量数之比；达平衡时，参加反应的水为0.004mol，物质的量与热量成正比；
③t₄-t₅阶段，反应速率同等程度的减小；则该反应为反应前后体积不变的反应，由图可知，c（A起始）=0.15mol/L，n（A起始）=0.3mol，所以体积为2L，反应后的总物质的量为（0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L）×2L=0.44mol，以此解答．
解答：解：（1）还原性Fe²⁺＞Br^-，二者以1：1反应，由电子守恒可知，亚铁离子全部被氧化，溴离子一半被氧化，则等物质的量反应的离子反应为2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-，故答案为：2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-；
（2）①298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，pH=13.0，c（OH^-）=0.1mol/L，残留在溶液中的c（Mg²⁺）=

=5.6×10^-10mol/L，
故答案为：5.6×10^-10mol/L；
②前20min的反应速率 v（O₂）=

=0.000025mol/（L．min），反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H₂O）=5.0×10^-5 mol?L^-1?min^-1；达平衡时，60min达到平衡，由表格中的数据可知参加反应的水为0.002mol×2=0.004mol，物质的量与热量成正比，吸收的热量等于需要的光能，则需要光能为0.004×

×484kJ=0.968KJ，故答案为：5.0×10^-5 mol?L^-1?min^-1；0.968；
③t₄-t₅阶段，反应速率同等程度的减小，则该反应为反应前后体积不变的反应，改变的条件为减小压强，又由图可知，c（A起始）=0.15mol/L，n（A起始）=0.3mol，所以体积为2L，反应后的总物质的量为（0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L）×2L=0.44mol，所以起始B的物质的量为0.44mol-0.3mol-0.1mol=0.04mol，
故答案为：减小压强；0.04mol．
点评：本题较为综合，考查知识点较多涉及氧化还原、离子反应、化学平衡、溶度积的计算等，注重高考热点的考查，题目难度中等．

练习册系列答案

（1）关于反应生成物的定量研究：
已知反应：Br₂+2Fe²⁺═2Br^-+2Fe³⁺，向10mL 0.1mol?L^-1的FeBr₂溶液中通入0.001mol Cl₂，反应后，溶液中除含有Cl^-外，还一定

．（填字母序号）
A．含Fe²⁺，不含Fe³⁺B．含Fe³⁺，不含Br^-C．含Fe³⁺，含有Br^-
（2）关于反应限度的研究：
已知在773K、固定体积的容器中，反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）过程中能量变化如图1．曲线Ⅱ表示使用催化剂时的能量
变化．若投入a mol CO、2a mol H₂，平衡时能生成0.1a mol CH₃OH，反应就具工业应用价值．
①若按上述投料比使该反应具有工业应用价值，CO的平衡转化率最小为

10%

；
②在容器容积不变的前提下，欲提高H₂的转化率，可采取的措施（答两项即可）：

增大CO浓度

、

适当降低温度或及时分离CH₃OH

；
（3）关于反应速率的研究：
氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程．下面是HNO₃发生的一个还原过程的反应式：NO₃^-+4H⁺+3e^-→NO+2H₂O
①KMnO₄、Na₂CO₃、CuO、KI四种物质中的

（填化学式）能使上述还原过程发生．
②欲用图2装置测算硝酸被还原的速率，当反应物的浓度、用量及其他影响速率的条件确定之后，可以通过测定

单位时间内收集的气体体积（或收集一定体积的气体所用的时间）

推（计）算反应速率．

2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-

（2）关于反应速率、限度的研究：
①已知298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，在氯化镁溶液中加入一定量的烧碱，测得pH=13.0，则此温度下残留在溶液中的c（Mg²⁺）=

5.6×10^-10mol/L

．
②科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H₂O（g）

Cu2O

2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ?mol^-1不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O₂）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

则前20min的反应速率 v（H₂O）=

5.0×10^-5mol?L^-1?min^-1

；达平衡时，至少需要吸收的光能为

0.968

kJ．

③向某密闭容器中加入 0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示．附图中乙图为t₂时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件，所用条件均不同．已知，t₃-t₄阶段为使用催化剂[已知t₀-t₁阶段c（B）未画出]．请回答：
I：t₄-t₅阶段改变的条件为

对一个化学反应的研究需要从反应条件、限度、速率、定量关系等因素进行

综合分析，下列是关于化学反应的系列研究，请根据相关信息回答问题．

(1)关于反应物之间的定量关系的研究：

已知反应：Br₂＋2Fe²⁺2Br^－＋2Fe³⁺，向10 mL　0.1 mol·L^–1的FeBr₂溶液中通入0.001 mol　Cl₂，该反应的离子方程式为：________

(2)关于反应速率、限度的研究：

①已知298K时，Mg(OH)₂的溶度积常数Ksp＝5.6×10¹²，在氯化镁溶液中加入一定量的烧碱，测得pH＝13.0，则此温度下残留在溶液中的c(Mg²⁺)＝________．

②科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．

一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10 mol水蒸气，发生反应：

2H₂O(g)2H₂(g)＋O₂(g)；ΔH＝＋484 kJ·mol^－1

不同时段产生O₂的量见下表：

则前20 min的反应速率v(H₂O)＝________；

达平衡时，至少需要吸收的光能为________kJ．

③向某密闭容器中加入0.3 molA、0.1 molC和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示．附图中乙图为t₂时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件，所用条件均不同．已知，t₃－t₄阶段为使用催化剂[已知t₀－t₁阶段c(B)未画出]．请回答：

Ⅰ：t₄－t₅阶段改变的条件为________，

Ⅱ：B的起始物质的量为________．

mol 0.0010 0.0016 0.0020 0.0020
则前20min的反应速率 v（H₂O）=；达平衡时，至少需要吸收的光能为kJ．

③向某密闭容器中加入 0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示．附图中乙图为t₂时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件，所用条件均不同．已知，t₃-t₄阶段为使用催化剂[已知t₀-t₁阶段c（B）未画出]．请回答：
I：t₄-t₅阶段改变的条件为，
II：B的起始物质的量为．

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