Question

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

（1）此反應的化學方程式中a/b=___________；

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

（3） N的平衡轉化率為_______________；

（4）下列敘述中能說明上述反應達到平衡狀態的是___________（填字母）。

a．反應中M與N的物質的量之比為1︰1

b．混合氣體的總質量不隨時間的變化而變化

c．混合氣體的總物質的量不隨時間的變化而變化

d．單位時間內每消耗a mol N，同時生成b mol M

e．混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化

f．N的質量分數在混合氣體中保持不變

Ⅱ．研究性學習小組為探究鐵與稀鹽酸反應，取同質量、體積的鐵片、同濃度的鹽酸做了下列平行實驗：

實驗①：把純鐵片投入到盛有稀鹽酸的試管中，發現放出氫氣的速率變化如圖所示：

實驗②：把鐵片投入到含FeCl3的同濃度稀鹽酸中，發現放出氫氣的量減少。

實驗③：在稀鹽酸中滴入幾滴CuCl2溶液，用鐵片做實驗，發現生成氫氣的速率加快。

試回答下列問題：

（1）分析實驗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）實驗②放出氫氣的量減少的原因是___________________（用離子方程式表示）。

（3）某同學認為實驗③反應速率加快的主要原因是形成了原電池，你認為是否正確？請選擇下列相應的a或b作答。a.若不正確，請說明原因_____________________________________。b.若正確，則寫出實驗③中原電池的正極電極反應式_______________________。

Answer 1

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

【解析】

Ⅰ(1)對于同一反應在相同時間內，各物質的物質的量的變化之比等同于相應的化學計量系數比；

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

(3)可根據圖像判斷出反應達到平衡時，轉化的N的物質的量，進一步就能求出其轉化率；

(4)判斷該反應是否達到平衡狀態時，要注意該反應是在恒溫恒容的條件下進行的；另外，可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，并且各物質的濃度或百分含量不再變化；

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

Ⅰ(1) 反應開始到平衡時，參加反應的N的物質的量為8mol-2mol=6mol，生成的M的物質的量是5mol-2mol=3mol，化學反應中物質的變化量之比等于化學計量數之比，所以此反應的化學方程式中a:b=6:3=2；

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

(3) N的平衡轉化率為；

(4)a．各物質的組成不再改變時，可逆反應會處于平衡狀態，故若M與N的物質的量之比為1:1并且不再發生變化時，該反應才會處于平衡狀態，a項錯誤；

b．該反應，因為反應物和生成物都是氣體，所以混合氣體的總質量始終不變，混合氣體總質量不變不能說明達到平衡，b項錯誤；

c．由于a≠b，隨反應進行混合氣體總物質的量發生變化，混合氣體的總物質的量不隨時間的變化而變化，說明達到平衡，c項正確；

d．單位時間內消耗amolN，同時生成bmolM，都表示正反應速率，反應始終按此關系進行，該描述沒有體現逆反應，所以不能說明達到平衡，d項錯誤；

e．由于a≠b，隨反應進行混合氣體總物質的量發生變化，根據公式可知，混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化，說明混合氣體總的物質的量不再改變，說明反應達到平衡，e項正確；

f．N的質量分數若保持不變說明物質的組成不再發生變化，反應一定處于平衡狀態，f項正確；

答案選cef；

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

(2)實驗②由于稀鹽酸中含有FeCl3，其也可與Fe發生反應，所以導致氫氣的量減少的原因是：2Fe3++Fe=3Fe2+；

(3) 實驗③中加入CuCl2后鐵和CuCl2反應生成Cu，Fe和Cu形成了原電池，所以反應速率加快，則該結論正確；其電極反應是：負極發生氧化反應：Fe-2e-=Fe2+；正極發生還原反應：2H++2e-=H2↑。