Question

化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。

（1）某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400 mL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，实验记录如下（累计值）：

时间/min	1	2	3	4	5
氢气体积/mL（标准状况）	100	240	464	576	620

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

②求3～4 min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）另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是________（填字母）。

A.蒸馏水        B.KCl溶液    

C. KNO₃溶液D.Na₂SO₄溶液

（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

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 C 3X(g)＋Y(g)⇌2Z(g) AC

【解析】

根据题中表格数据，可判断那一段速率最快，由反应放热解释；根据H+浓度减小，反应速率减慢，进行判断；根据题中图示，由变化量与计量系数关系，判断反应物和生成物和写出化学方程式；根据化学平衡的本质特征及相关量的变与不变，判断平衡状态；据此解答。

（1）①在相同条件下，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2～3 min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，且盐酸浓度较大，所以反应速率较快；答案为2～3 ，该反应是放热反应，此时温度高，盐酸浓度较大，反应速率较快。

②3～4分钟时间段，收集的氢气体积V(H2)=(576-464)mL=112mL，n(H2)= =0.005mol，根据Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑可知，消耗的n(HCl)=2n(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则v(HCl)==0.025 mol·L-1·min-1；答案为：0.025 mol·L-1·min-1。

（2）A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A可行；
B．加入KCl溶液，相当于稀释，氢离子浓度降低，反应速率降低，故B可行；
C．加入KNO3溶液，相当于含有硝酸，硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气，故C不行；
D．加入Na2SO4溶液，相当于稀释，氢离子浓度降低，反应速率降低，故D可行；

答案为C。

（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化学计量数之比，X、Y、Z的化学计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则该反应方程式为3X(g)+Y(g)⇌2Z(g)；答案为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选；

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不选；

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选；

D．容器内气体的总质量一直保持不变，容器内气体的总质量保持不变不能说明反应达到平衡状态，故D不选；

E．生成1mol Y的同时消耗2mol Z，只表示逆反应，不能说明反应达到平衡状态，故E不选；
答案为AC。