Question

【題目】Ⅰ．一定溫度下，在容積為V L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：aN（g） bM（g），M、N的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示：

（1）此反應(yīng)的化學(xué)方程式中a/b=___________；

（2）t1到t2時(shí)刻，以M的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為_________________；

（3） N的平衡轉(zhuǎn)化率為_______________；

（4）下列敘述中能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________（填字母）。

a．反應(yīng)中M與N的物質(zhì)的量之比為1︰1

b．混合氣體的總質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化

c．混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變化而變化

d．單位時(shí)間內(nèi)每消耗a mol N，同時(shí)生成b mol M

e．混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化

f．N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變

Ⅱ．研究性學(xué)習(xí)小組為探究鐵與稀鹽酸反應(yīng)，取同質(zhì)量、體積的鐵片、同濃度的鹽酸做了下列平行實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)①：把純鐵片投入到盛有稀鹽酸的試管中，發(fā)現(xiàn)放出氫氣的速率變化如圖所示：

實(shí)驗(yàn)②：把鐵片投入到含FeCl3的同濃度稀鹽酸中，發(fā)現(xiàn)放出氫氣的量減少。

實(shí)驗(yàn)③：在稀鹽酸中滴入幾滴CuCl2溶液，用鐵片做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生成氫氣的速率加快。

試回答下列問題：

（1）分析實(shí)驗(yàn)①中t1～t2速率變化的主要原因是_______，t2～t3速率變化的主要原因是______。

（2）實(shí)驗(yàn)②放出氫氣的量減少的原因是___________________（用離子方程式表示）。

（3）某同學(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)③反應(yīng)速率加快的主要原因是形成了原電池，你認(rèn)為是否正確？請選擇下列相應(yīng)的a或b作答。a.若不正確，請說明原因_____________________________________。b.若正確，則寫出實(shí)驗(yàn)③中原電池的正極電極反應(yīng)式_______________________。

Answer 1

【答案】2 mol/(L·min) 75% cef 反應(yīng)放熱，溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快 隨反應(yīng)進(jìn)行，鹽酸的濃度減小對反應(yīng)速率的影響變得更明顯，反應(yīng)速率減慢 2Fe3++Fe=3Fe2+ 正確，實(shí)驗(yàn)③中加入CuCl2后鐵和CuCl2反應(yīng)生成Cu，Fe和Cu形成了原電池，所以反應(yīng)速率加快 2H++2e-=H2↑

【解析】

Ⅰ(1)對于同一反應(yīng)在相同時(shí)間內(nèi)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化之比等同于相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)比；

(2)此題在計(jì)算反應(yīng)速率時(shí)要注意兩個(gè)問題，一是選取的時(shí)間段為t1~t2，二是圖像中描述的是M物質(zhì)的量的變化，而非物質(zhì)的量濃度的變化；

(3)可根據(jù)圖像判斷出反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)化的N的物質(zhì)的量，進(jìn)一步就能求出其轉(zhuǎn)化率；

(4)判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，要注意該反應(yīng)是在恒溫恒容的條件下進(jìn)行的；另外，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，并且各物質(zhì)的濃度或百分含量不再變化；

Ⅱ在分析反應(yīng)速率變化的原因時(shí)，除內(nèi)因外，要注意影響速率的外因包括溫度，濃度，壓強(qiáng)，催化劑，原電池以及接觸面積等。

Ⅰ(1) 反應(yīng)開始到平衡時(shí)，參加反應(yīng)的N的物質(zhì)的量為8mol-2mol=6mol，生成的M的物質(zhì)的量是5mol-2mol=3mol，化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以此反應(yīng)的化學(xué)方程式中a:b=6:3=2；

(2) 由圖可知，t1到t2時(shí)刻M的物質(zhì)的量變化為4mol-3mol=1mol，故；

(3) N的平衡轉(zhuǎn)化率為；

(4)a．各物質(zhì)的組成不再改變時(shí)，可逆反應(yīng)會(huì)處于平衡狀態(tài)，故若M與N的物質(zhì)的量之比為1:1并且不再發(fā)生變化時(shí)，該反應(yīng)才會(huì)處于平衡狀態(tài)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；

b．該反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)物和生成物都是氣體，所以混合氣體的總質(zhì)量始終不變，混合氣體總質(zhì)量不變不能說明達(dá)到平衡，b項(xiàng)錯(cuò)誤；

c．由于a≠b，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量發(fā)生變化，混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的變化而變化，說明達(dá)到平衡，c項(xiàng)正確；

d．單位時(shí)間內(nèi)消耗amolN，同時(shí)生成bmolM，都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按此關(guān)系進(jìn)行，該描述沒有體現(xiàn)逆反應(yīng)，所以不能說明達(dá)到平衡，d項(xiàng)錯(cuò)誤；

e．由于a≠b，隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量發(fā)生變化，根據(jù)公式可知，混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化，說明混合氣體總的物質(zhì)的量不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，e項(xiàng)正確；

f．N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)若保持不變說明物質(zhì)的組成不再發(fā)生變化，反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)，f項(xiàng)正確；

答案選cef；

Ⅱ(1)鐵和鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)①中t1～t2速率變化的主要原因是：反應(yīng)放熱，溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快；t2～t3速率變化的主要原因是：隨反應(yīng)進(jìn)行，鹽酸的濃度減小對反應(yīng)速率的影響變得更明顯，因此反應(yīng)速率減慢；

(2)實(shí)驗(yàn)②由于稀鹽酸中含有FeCl3，其也可與Fe發(fā)生反應(yīng)，所以導(dǎo)致氫氣的量減少的原因是：2Fe3++Fe=3Fe2+；

(3) 實(shí)驗(yàn)③中加入CuCl2后鐵和CuCl2反應(yīng)生成Cu，Fe和Cu形成了原電池，所以反應(yīng)速率加快，則該結(jié)論正確；其電極反應(yīng)是：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+；正極發(fā)生還原反應(yīng)：2H++2e-=H2↑。