题目内容

6．（I）目前，汽车厂商常利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2，化学方程式如下：2NO+2CO$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2+N2．为研究如何提高该转化过程反应速率，某课题组进行了以下实验探究．
【资料查阅】
①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响．
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验．
（1）完成以下实验设计表（表中不要留空格）．
实验编号实验目的T/℃NO初始浓度
mol/L		CO初始浓度
mol/L		同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ为以下实验作参照2806.50×10-34.00×10-380
Ⅱ探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响6.50×10-34.00×10-3120
Ⅲ探究温度对尾气转化速率的影响3606.50×10-34.00×10-380
【图象分析与结论】利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线图，如下：
（2）计算第Ⅰ组实验中，达平衡时NO的浓度为3.5×10-3mol/L；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，汽车尾气转化速率增大（填“增大”、“减小”、“无影响”）．
（II）随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥．而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N2+3H2?2NH3
（1）在N2+3H2?2NH3的反应中，一段时间后，NH3的浓度增加了0.9mol•L-1．用N2表示其反应速率为0.15mol•L-1•s-1，则所经过的时间为B；
A．2s         B．3s         C．4s          D．6s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是D；
A．v（H2）=0.1mol•L-1•min-1          B．v（N2）=0.1mol•L-1•min-1
C．v（NH3）=0.15mol•L-1•min-1        D．v（N2）=0.002mol•L-1•s-1．

分析 （I）（1）实验目的是：探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，应采取控制变量法进行研究，实验I、Ⅱ催化剂比表面积不同，其它条件相同；
（2）由方程式可知△c（CO）=△c（NO），平衡时NO浓度=NO起始浓度-NO浓度变化量；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，缩短到达平衡的时间，汽车尾气转化速率增大；
（II）（1）利用速率之比等于化学计量数之比，根据N2表示的平均反应速率v（N2）计算速率v（NH3），再根据速率定义计算反应时间；
（2）同一化学反应中，同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较，注意单位保持一致．

解答 解：（I）（1）实验目的是：探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，应采取控制变量法进行研究，实验I、Ⅱ催化剂比表面积不同，其它条件要相同，是探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响，故Ⅱ中的温度为280℃，
故答案为：

实验编号实验目的T/℃NO初始浓度
mol/L		CO初始浓度
mol/L		同种催化剂的比表面积m2/g
Ⅰ
Ⅱ280
Ⅲ
（2）由方程式可知△c（NO）=△c（CO）=4.00×10-3mol/L-1.00×10-3mol/L=3.00×10-3mol/L，故平衡时NO浓度=6.5×10-3mol/L-3.00×10-3mol/L=3.5×10-3mol/L，
故答案为：3.5×10-3mol/L；
（3）由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂比表面积，缩短到达平衡的时间，汽车尾气转化速率增大，
故答案为：增大；
（II）（1）由于v（N2）=0.15mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，所以v（NH3）=2v（N2）=2×0.15mol/（L•s）=0.3mol/（L•s），所以反应所经历的时间为  0.9mol/L÷0.3mol/（L•s）=3s，
故答案为：B；
（2）反应为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），以氢气的反应速率为标准进行判断：
A．v（H2）=0.1mol•L-1•min-1；
B．v（N2）=0.1mol•L-1•min-1，反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=3v（N2）=0.3mol•L-1•min-1；
C．v（NH3）=0.15mol•L-1•min-1，反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=1.5v（NH3）=0.225mol/（L•min）；
D．v（N2）=0.002mol•L-1•s-1=0.12mol•L-1•min-1，反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H2）=3v（N2）=0.36mol/（L•min），所以反应速率最快的是D，
故选D．

点评 本题考查化学平衡计算、外界条件对反应速率的影响、化学反应速率计算、反应速率快慢比较等，I中注意利用控制变量法分析解答，反应速率快慢比较还可用速率与其化学计量数的比值大小判断，比值越大，表示反应速率越快，难度中等．

练习册系列答案
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14．反应2A（g）?2B（g）+C（g）△H＞0，达到平衡时，要使逆反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是（　　）
A．减压B．降温C．加压D．增大B的浓度
15．如图所示，常温下电解5min后，铜电极质量增加1，08g，试回答：
（1）电源电极Y的名称为正极（填正极或负极）
（2）电解池B中阴极的电极反应式是Ag++e-═Ag．
（3）若A中KC1溶液的体积是100mL，电解后溶液的pH=13（忽略电解前后溶液体积的变化）．
（4）若要使电解后的溶液恢复到与电解前完全相同，应加入的物质是HCl其物质的量为0.01mol．
12．磷的重要化合物NaH2PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得．工业上为了使反应的主要产物是NaH2PO4，通常将pH控制在2.1～7.2之间（已知磷酸的各级电离常数为K1=7.1×10-3、K2=6.3×10-8、K3=4.2×10-13，lg7.1≈0.9、lg6.3≈0.8、lg4.2≈0.6）．Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，则溶液显酸性，其原因是3Ca2++2HPO42-=Ca3（PO4 ）2↓+2H+（用离子方程式表示）．
1．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率．请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是CuSO4 与Zn反应产生的 Cu 与Zn形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率；
（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、AgNO3、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是AgNO3；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有升高反应温度；适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的表面积等 （任答一种）；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验．将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间．
　实验
混合溶液		ABCDEF
4mol•L-1 H2SO4/mL30V130303030
饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620
H2O/mL20V8V9V10100
①请完成此实验设计，其中：V1=30，V6=10．
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降．请分析氢气生成速率下降的主要原因当加入一定量的硫酸铜后，生成的单质铜会沉积在锌的表面，降低了锌与溶液的接触面积．
11．随着环保意识增强，清洁能源越来越受到人们关注．
（1）甲烷是一种理想的洁净燃料．已知：
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）；△H=-802.3kJ•mol-1
H2O（1）═H2O（g），△H=+44.0kJ•mol-l
则4.8g甲烷气体完全燃烧生成液态水，放出的热量为267.1kJ．
（2）利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价，具有推广价值．
该反应为CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H=+206.1kJ•mol-l．
①若800℃时，反应的化学平衡常数K=l.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表．

CH4 （g）H2O （g）CO （g）H2 （g）
3.0mol•L-18.5mol•L-12.0mol•L-12.0mol•L-1
则此时正、逆反应速率的关系是a．（填序号）
a．v（正）＞v（逆）         b．v（正）＜v（逆）
c．v（正）=v（逆）        d．无法判断
②为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响，某学习小组进行了以下三组对比实验（温度为360℃或480℃、压强为101kPa或303kPa，其余实验条件见下表）．
实验序号温度/℃压强/kPaV（CH4）/mol•L-1•s-1V（H2O）/mol•L-1•s-1
1360P10.1000.100
24801010.1200.120
3360P20.0800.080
表中P1=303，P2=101；
实验2、3的目的是探究温度对化学反应速率的影响．
实验1、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是K1=K3＜K2 （用K1、K2、K3表示）．
18．关于卤素的下列叙述正确的是（　　）
A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合
B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高
C．卤素单质都能和水剧烈反应
D．卤素单质都能和H2反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强
15．下列变化的实质相似的是
①浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小
②浓硫酸能在白纸上写字，氢氟酸能在玻璃上刻字
③二氧化硫能使品红溶液、溴水褪色
④氨气和碘化氢气体均不能用浓硫酸干燥
⑤常温下浓硫酸用铁的容器存放、加热条件下浓硫酸能与木炭反应（　　）
A．只有②③④B．只有⑤C．只有③④D．全部
16．现有A、B、C三种气体，A是密度最小的气体，B在通常情况下呈黄绿色，纯净的A可以在B中安静地燃烧生成C．把气体B通入到适量石灰乳中可以得到白色浑浊物D．请据此回答下列问题：
（1）写出下列反应的化学方程式．
①将气体B通入到适量石灰乳中：2Cl2+2Ca（OH）2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O．
（2）把三种气体分别通入酸性硝酸银溶液中，出现白色沉淀的气体是：BC（用字母表示）．
（3）白色浑浊物D在空气中容易变质的原因为（用化学方程式表示）Ca（ClO）2+H2O+CO2=CaCO3+2HClO，2HClO$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$2HCl+O2↑．．

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