Question

化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。

（1）某同学为了探究锌与硫酸反应过程中的速率变化，在 400mL 稀硫酸中加入足量的锌粉，标况下用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：

①哪一时间段反应速率最大_______min（填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”）， 原因是________。

②求 3～4 分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率________设溶液体积不变）。

（2）该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硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______。

②实验室中现有 Na₂SO₄、MgSO₄、Ag₂SO₄、K₂SO₄ 等 4 种溶液，可与实验中 CuSO₄ 溶液起相似作用的是_______。

③要减慢上述实验中气体产生速率，可采取的合力措施有_______、_______（答两种）。

（3） 某温度下在 4 L 密闭容器中，X、Y、Z 三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。

①该反应的化学方程式是_______。

②该反应达到平衡状态的标志是_______（填字母）

A．Y 的体积分数在混合气体中保持不变 B．X、Y 的反应速率比为 3：1

C．容器内气体压强保持不变 D．容器内气体的总质量保持不变E．生成 1 mol Y 的同时消耗 2 mol Z

③2 min  内 Y 的转化率为_______。

Answer

2~3 因该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快. 0.025 mol·L-1·min-1 CuSO4 与 Zn 反应生成的 Cu 附着在 Zn 表面形成铜锌原电池加快了化学反应速率； Ag2SO4 适当增加硫酸的浓度 增加锌粒的表面积；升高温度等（答两种即可） 3X(g)+Y(g)⇌2Z(g) AC 10%

【解析】

(1)①相同时间内收集的气体体积越多，该反应速率越快；温度越高化学反应速率越快；

②先计算生成氢气物质的量，再根据关系式计算消耗n(HCl)，利用v=计算盐酸反应速率；

(2) Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，原电池反应比化学反应速率快；

②所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag；

③从影响反应速率的因素分析；

(3)①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0-0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，据此确定化学方程式；

②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；

③Y的转化率=×100%；

(1)①相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2∼3min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大；

②3∼4分钟时间段，收集的氢气体积=(576−464)mL=112mL，n(H2)==0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的n(HCl)=2n(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则v(HCl)==0.025 mol/(L⋅min)；

(2)Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，而加快化学反应速率；

②所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag，即Ag2SO4与CuSO4溶液具有相似的作用；

③为加快Zn和硫酸的反应速率可从升温、适当增大硫酸的浓度、增大锌的比表面积等角度考虑，可采取的合力措施有：增加锌的表面积；升高温度或适当增大硫酸的浓度等；

(3)①根据图知,随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(1.0−0.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0−0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5−0.1)mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol:0.2mol:0.4mol=3:1:2，则该反应方程式为3X(g)+Y(g)⇌2Z(g)；

②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；

B．X、Y的反应速率比为3:1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B错误；

C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；

D．容器内气体的总质量一直保持不变，故D错误；

E．生成1mol Y的同时消耗2molZ，所描述的为同向反应过程，不能判断反应达到平衡状态，故E错误；

答案选AC；

③Y的转化率=×100% =×100%=10%。