③2min到4min的反应速率大于0到2min,而降低温度,反应速率降低,b项错误;由表格中的数据可知c项错误;故a项使用催化剂正确,故答案为:a;
(5)温度较低,反应速率慢,不利于甲醇的生成;压强越大,CO的转化率越大,但压强太大对设备要求高,成本高。
4.某反应在体积为5L的恒容密闭的绝热容器中进行,各物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、B、C均为气体)。
(1)该反应的化学方程式为_______________。
(2)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为_______________。 (3)能说明该反应已达到平衡状态的是_______________。 A.v(A)=2v(B) B.容器内气体密度不变 C.v逆(A)=v正(C)
D.各组分的物质的量相等
E. 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 (4)由图求得平衡时A的转化率为_______________。
(5)下表是该小组研究影响过氧化氢H2O2分解速率的因素时采集的一组数据:用
10mL?H2O2制取150mLO2所需的时间(秒)
无催化剂、不加热 无催化剂、加热 30%H2O2 15%H2O2 10%H2O2 5%H2O2 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 360s 480s 25s 540s 60s 720s 120s MnO2催化剂、加热 10s
①该研究小组在设计方案时。考虑了浓度、_______________、_______________等因素对过氧化氢分解速率的影响。
②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个,说明该因素对分解速率有何影响?_______________。
(6)将质量相同但聚集状态不同的MnO2分别加入到5mL5%的双氧水中,并用带火星的木条测试。测定结果如下:
催化剂?MnO2? 粉末状 操作情况 观察结果 剧烈反应,带火星的木条复燃 反应完成所需的时间 3.5分钟 30分钟 混合不振荡 块状 反应较慢,火星红亮但木条未复燃
①写出H2O2发生分解的化学反应方程式_______________。 ②实验结果说明催化剂作用的大小与_______________有关。
【答案】2A(g)+B(g)?2C(g) 0.1 mol/(L?min) C E 40% 温度 催化剂 增大反应物浓度越大,可以加快反应速率;升高温度,可以加快化学反应速率;使用合适的催化剂,可以加快化学反应速率;(答其中一条即可) 2H2O2【解析】 【分析】
通过各物质的物质的量变化与计量系数呈正比,可得反应式为2A(g)+B(g)?2C(g),同时通过变化量可以就算化学反应速率以及反应物的转化率;平衡状态的判定:A.v(A)=2v(B) ,没有体现正逆方向,不能判定是否达到平衡,错误;B.容器内气体密度不变,该体系从开始反应到平衡,密度是定值没有变化,不能判定是否达到平衡状态,错误;C.v逆(A)=v正(C),不同物质正逆反应速率呈计量系数比,可以判定达到平衡,正确;D.各组分的物质的量相等,不能作判定,错误,可以改成各物质的量保持不变,可判定平衡;E.混合气体的平均相对分子质量在数值上等于摩尔质量M,由于前后气体粒子数目可变,则混合气体的相对分子质量和M是变量可以作平衡的判定依据,正确;根据表格,探究双氧水的浓度、反应的温度、催化剂对过氧化氢H2O2分解速率的影响,在探究不同的因素时才用控制变量法来探究可得结果。 【详解】
(1)由图像可得,A、B逐渐减小是反应物,C逐渐增多是产物,当反应到达2min,Δn(A)=2mol,Δn(B)=1mol,Δn(C)=2mol,各物质的物质的量变化与计量系数呈正比,故反应式为2A(g)+B(g)?2C(g) ;
(2)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率v(B)=(3)由分析可得,答案选C E; (4)由图求得平衡时A的转化率α=
MnO2??2H2O+ O2↑ 固体的接触面积
Δn1==0.1 mol/(L?min); VΔt5?2Δn2×100%==40%; n初始5(5) ①根据表中的数据,没有催化剂不加热,不同浓度的双氧水几乎不反应,在无催化剂但是加热的情况下,双氧水发生分解,且双氧水浓度越大分解速率越快,说明反应物浓度和温度对分解速率有影响。对比无催化剂加热状态,有催化剂加热的情况下,分解速率也明显加快,故答案为温度和催化剂;②分析表中的数据,增大反应物浓度越大,可以加快反应速率;升高温度,可以加快化学反应速率;使用合适的催化剂,可以加快化学反应速
率;
(6) ①双氧水在二氧化锰的作用下发生反应:2H2O2
MnO2??2H2O+ O2↑;②其他条件不变,粉
末状的二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间段,说明固体的接触面积对反应速率有影响。 【点睛】
平衡状态的判定的核心在于物理量是否是个变量,若为变量当保持不变可以作判定平衡的依据,若为定值,则不能作为依据。
5.Ⅰ. (1)用锌片,铜片连接后浸入稀硫酸溶液中,构成了原电池,工作一段时间,锌片的质量减少了3.25g,铜表面析出了氢气________L(标准状况下),导线中通过________mol电子。
(2) 将ag Na投入到bg D2O(足量)中,反应后所得溶液的密度为dg/cm3,则该溶液物质的量浓度是_______;
Ⅱ. 将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)?2C(g)+2D(g)。反应进行到10 s末时,测得A的物质的量为1.8 mol,B的物质的量为0.6 mol,C的物质的量为0.8 mol,则:
(1)用C表示10 s内正反应的平均反应速率为____________。 (2)反应前A的物质的量浓度是________。 (3)10 s末,生成物D的浓度为________。 【答案】1.12 0.1 【解析】 【分析】 【详解】
Ⅰ.(1)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中,构成了原电池,锌为负极,电极反应为:Zn-2e-=Zn2+,铜为正极,电极反应为2H++2e-=H2↑,锌片的质量减少了3.25克,则物质的
1000admol/L 0.04mol?L-1?s-1 1.5mol?L-1 0.4mol?L-1
23a?23b?2a3.25g量为=0.05mol,转移的电子的物质的量为n(e-65g/mol)=2n(Zn)=2n(H2)=2×0.05mol=0.1mol,则V(H2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L,故答案为:1.12;0.1;
(2)将ag Na投入到bg D2O(足量)中,发生2Na+2D2O=2NaOD+D2↑,ag Na的物质的量为
agaaamol,生成的氢氧化钠为mol,D2的物质的量为mol,质量为=
23g/mol232346a2a2a2amol×4g/mol=g,反应后溶液的质量为ag+bg-g=(a+b-)g,溶液的体积为46232323(a?b?2a2a)ga?b?=2323cm3,则该溶液物质的量浓度
dg/cm3damol23n1000ad1000adc==mol/L,故答案为:mol/L; =2aVa?b?23a?23b?2a23a?23b?2a23?10?3Ld0.8mol----Ⅱ.(1)v(C)=2L=0.04mol?L1?s1,故答案为:0.04mol?L1?s1;
10s(2)3A(g)+B(g)?2C(g)+2D(g)。反应进行到10 s末时,测得A的物质的量为1.8 mol,C的物质的量为0.8 mol,则反应的A为1.2mol,反应前A的物质的量浓度是
(1.8?1.2)mol--=1.5mol?L1,故答案为:1.5mol?L1;
2L(3)3A(g)+B(g)?2C(g)+2D(g)。反应进行到10 s末时,测得C的物质的量为0.8 mol,则生成的D为0.8 mol ,10 s末,生成物D的浓度为0.4mol?L-1 。 【点睛】
本题的难点为I.(2),要注意生成的氢气的质量的计算,同时注意c=“L”。
0.8mol=0.4mol?L-1,故答案为:2Ln中V的单位是V
6.一定温度时,在4L密闭容器中,某反应中的气体M和气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)t1时刻N的转化率为____________。
(2)0~t3时间内用M表示的化学反应速率为____________mol/(L·min)。 (3)平衡时容器内气体的压强与起始时容器内压强的比值为____________。
(4)该反应的化学方程式为____________;比较t2时刻,正逆反应速率大小:v正____v逆(填“>”、“=”或“<”)。
(5)其他条件不变时,采取下列措施,反应速率的变化情况如何?保持恒温、恒容:①充入少量氦气:____________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同); ②充入一定量的气体N:____________。
(6)下列能表示上述反应达到化学平衡状态的是____________。(填编号) A.v逆(M)=2v正(N) B.M与N的物质的量之比保持不变 C.混合气体密度保持不变 D.容器中压强保持不变
垐?【答案】25% 3/4t3 7:10 2N噲?M > 不变 增大 BD
【解析】 【分析】 【详解】
(1)t1时刻消耗N是8mol-6mol=2mol,N的转化率==25%;
(2)0~t3时间内M增加了5mol-2mol=3mol,则用M表示的化学反应速率v(M)
Δn2?100%?×100%
n初始83molΔc?3/4t3 mol/(L·min); = =
4L?t3minΔt(3)初始投放量n(N)=8mol,n(M)=2mol,t3反应达到平衡,n(N)=2mol,n(M)=5mol,混合气体的物质的量与容器内的压强呈正比,可得P(平衡):P(初始)=7:10; (4)初始投放量n(N)=8mol,n(M)=2mol,t3反应达到平衡,n(N)=2mol,n(M)=5mol,
垐?根据单位时间的物质的变化量呈系数比,得化学反应式为2N(g)噲?M(g),t2时刻向
正反应方向进行,正逆反应速率大小v正>v逆;
(5)其他条件不变时,保持恒温、恒容:①充入少量氦气,反应物浓度不变,速率不变; ②充入一定量的气体N,反应物浓度增大,速率增大;
(6)A.v逆(M)=2v正(N)正逆反应速率不相等,没有达到平衡状态,A不选; B.M与N的物质的量之比是个变量,当M与N的物质的量之比保持不变,反应达到平衡,可作平衡依据,B选;
C.反应前后容器体积和质量均是不变的,混合气体密度是个定值,任意时刻都相同,不能用来判定平衡,C不选;
D.该反应从正向开始,压强会减小,容器中压强保持不变说明达到平衡,D选; 故能表示上述反应达到化学平衡状态的是BD。 【点睛】
平衡的判断,特别需要注意是否为变量,若为变量保持不变,可作平衡依据,若为定量,不能做依据,尤其混合气体的密度,相对分子质量,压强等。
7.为解决“温室效应”日趋严重的问题,科学家们不断探索CO2的捕获与资源化处理方案,利用CH4捕获CO2并转化为CO和H2混合燃料的研究成果已经“浮出水面”。 已知:①CH4(g)十H2O(g)==CO(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol ②CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ/mol
T1°C时,在2L恒容密闭容器中加入2molCH4和1molCO2,并测得该研究成果实验数据如下:
请回答下列问题: 时间/s CO2/mol 0 1 10 0.7 20 0.6 30 0.54 40 0.5 50 0.5 60 0.5