题目内容
某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气(标况),实验记录如下(累计值):
时间(min) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
氢气体积(mL) | 50 | 120 | 232 | 290 | 310 |
(1)哪一时间段(指0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min)反应速率最大 min,原因是 ;
(2)哪一段时段的反应速率最小 min,原因是 ;
(3)如果反应太激烈,为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量,他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液:A.蒸馏水;BNa2SO4溶液;C.NaNO3溶液;D.CuSO4溶液;E.Na2CO3溶液,你认为可行的
是 (填写字母代号)。
(1)2-3min(1分),因反应放热(1分)
(2)4-5 min(1分),此时氢离子浓度小(1分)
(3)AB(2分)
解析试题分析:(1)从表中数据看出0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min内收集到的氢气体积分别为(ml)50、70、112、58、20,所以2 min~3 min收集的氢气比其他时间段多,反应速率最大。这是由于虽然反应中c(H+)下降,但主要原因是Zn置换H2的反应是放热反应,温度升高,从而导致反应速率升高,即温度对反应速率影响占主导作用
(2)根据(1)中分析可知4 min~5 min收集的氢气最少,反应速率最慢。这是由于虽然反应中放热,但主要原因是c(H+)下降,反应物浓度越低,反应速率越小,即浓度对反应速率影响占主导作用。
(3)A、加入蒸馏水,溶液的浓度减小,反应速率减小,但H+的物质的量不变,氢气的量也不变,故A正确;B、加入硫酸钠溶液,相当于稀释,减小盐酸的浓度,反应速率减小,但H+的物质的量不变,氢气的量也不变,故B正确;C、加入NaNO3溶液,相当于稀释,减小盐酸的浓度。但此时溶液中含有硝酸,与金属反应得不到氢气,故C错误;D、加入CuSO4溶液,锌能置换出铜,锌、铜、稀盐酸形成原电池,加快了化学反应速率,氢气的量不变,故D错误;E、加入Na2CO3溶液,Na2CO3能与盐酸反应,盐酸的浓度减小,反应速率减小,H+的物质的量减小,氢气的量也减小,故E错误,答案选AB。
考点:考查外界条件对反应速率的影响
化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
I.氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图实验(图中所用电极均为惰性电极):
(1)对于氢氧燃料电池中,下列表达不正确的是________
A.a电极是负极,OH-移向正极 |
B.b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH- |
C.电池总反应式为:2H2+O22H2O |
D.电解质溶液的pH保持不变 |
(2)上图装置中盛有100mL、0.1mol·L—1AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时,则此时上图装置中溶液的pH=________(溶液体积变化忽略不计)
II.氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.20 kJ·mol-1。
(1)下列事实中,不能说明上述可逆反应已达到平衡的是________
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N—H的同时生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1︰3︰2
④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
(2)已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行,测得如下数据:
时间(h) 物质的量(mol) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
N2 | 1.50 | n1 | 1.20 | n3 | 1.00 |
H2 | 4.50 | 4.20 | 3.60 | n4 | 3.00 |
NH3 | 0 | 0.20 | n2 | 1.00 | 1.00 |
根据表中数据计算:
反应进行到2小时时放出的热量为________
0~1小时内N2的平均反应速率________mol·L-1·h-1;
③此条件下该反应的化学平衡常数K=________(保留两位小数)
④反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol,化学平衡将向________ 方向移动(填“正反应”或“逆反应”、“不移动”)。
已知A(g)+B(g)2 C(g)反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/ ℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
平衡常数 | 1.70 | 1.10 | 1.00 | 0.60 | 0.40 |
回答下列问题:
(1) 该反应的平衡常数表达式K=______,△H_____0(填“<”“>”“=”);
(2) 容积固定,判断该反应是否达到平衡的依据为(填正确选项前的字母):
a.气体的密度不随时间改变 b. c(A)不随时间改变
c.混合气体平均相对分子质量不随时间改变 d. 压强不随时间改变
(3)1200℃时反应2C(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为 。
(4)830℃时,向一个10.00 L的密闭容器中充入0.40mol的A和1.60mol的B,如果反应初始2s内生成C的物质的量为0.40mol,则2s内A的平均反应速率v(A)= ____mol·L-1·s-1; 2s时c(B)= ____ mol·L-1; 2s时A的转化率为____;2s时C的体积分数为____。
工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡常数 | 温度℃ | ||
500 | 700 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g) | K3 | | | |
请回答下列问题:
(1)反应②是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3= (用K1、K2表示)。
(3)500℃时测得反应③在某时刻,H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol·L-1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时V正 V逆(填“ > ”、“=”或“<”)。
(4)反应①按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是_____________(填序号)。
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:υ(a)>υ(c) , υ(b)>υ(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c) , K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)>M(c) , M(b)>M(d)
水煤气转化反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2 (g)在一定温度下达到化学平衡状态。
完成下列填空:
(1)写出该反应的平衡常数表达式K=________________。
(2)一定温度下,在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应,下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是 (选填编号)。
a.容器中的压强不变 b.1 mol H-H键断裂的同时断裂2 molH-O键
c.v正(CO) = v逆(H2O) d.c(CO) = c(H2)
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下实验组1和实验组2的数据:
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 1.6 | 2.4 | 3 |
2 | 650 | 1 | 2 | 0.8 | 1.2 | 5 |
3 | 950 | 1 | 2 | — | — | — |
①由实验组1的数据可知,平衡时CO的转化率为 %。
②由实验组1和2的数据可分析,压强对该可逆反应的影响是 。
③有了实验组1和2的数据,再设计实验组3,其目的是 。
将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入0.5 L密闭容器内,550℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热)。测得n(O2)随时间的变化如下表
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(O2)/mol | 0.7 | 0.4 | 0.3 | x | x | x |
反应达到5s后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了22.4L(此体积为标准状况下的体积);再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(此体积为标准状况下的体积)。
请回答下列问题:
(1)用O2表示从0~1s内该反应的平均反应速率为 ;
(2)O2的平衡浓度c(O2)= ;
(3)4s时,SO2的生成速率____________(填“大于”、“小于”或“等于”)O2的消耗速率。
(4)求该反应达到平衡时SO2的转化率是____________(用百分数表示)。
(5)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀____________克(计算结果保留一位小数)。