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，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)	60	200	424	536	592

①由上表数据可知，反应速率最大的时间段为___________min(填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”或“4～5”)，此段速率快的原因是___________.

②4～5min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为___________(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，你认为可行的是___________(填字母)。

A. NaCl溶液   B. KNO₃溶液C. CH₃COONa溶液   D.CuSO₄溶液

(3)在4L的密闭容器中有3种气体进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间变化的曲线如图所示，反应在t₁min时达到化学平衡状态。

①该反应的化学方程式是___________。

②0～t₁min内，X的转化率为___________。

③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2∶3

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3molY的同时消耗2molX

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 0.1mol·L－1·min－1 AC 2X(g)3Y(g)+Z(g) 33.3% AC

【解析】

根据题中表格数据，可判断哪一段速率最快，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，并写出化学方程式；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，相同时间内收集的氢气越多，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；

②4～5min时间段，收集的氢气体积V(H2)=(536-424)mL=112mL，，根据Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑可知，消耗的n(HCl)=2n(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则；

(2)A. 加入NaCl溶液，相当于稀释，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A可行；
B. 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B不可行；
C. 加入CH3COONa溶液，生成醋酸，强酸变为弱酸，氢离子浓度减小，反应速率降低，故C可行；
D. 加入CuSO4溶液，锌置换出铜单质，形成原电池，会加快反应速率，故D不可行；

(3)①根据图知，随着反应进行，X的物质的量减少而Y、Z的物质的量增加，则X是反应物而Y、Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(2.4-1.6)mol=0.8mol、△n(Y)=1.2mol、△n(Z)= 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=0.8mol：1.2mol：0.4mol=2：3：1，则该反应方程式为2X(g) ⇌3Y(g)+Z(g)；

②0～t1min内，△n(X)= 0.8mol，则X的转化率为；

③A．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符合；

B．X、Y的反应速率比为2∶3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不符合；

C．反应前后气体压强增大，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符合；

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不符合；

E．生成3molY的同时消耗2molX，只表示正反应，不能说明反应达到平衡状态，故E不符合；