第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题
一、单选题
1.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施会加快氢气产生速率的是
A.加少量醋酸钠固体 B.不用稀硫酸,改用98%浓硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液 D.加少量硫酸钠固体
2.在密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),达到平衡时,若温度保持不变,增加N2的浓度,则
A.正反应速率一直增大 B.逆反应速率先减小
C.化学平衡向正反应方向移动 D.化学平衡向逆反应方向移动
3.N2O是一种温室气体,易形成颗粒性污染物,研究N2O的分解对环境保护有重要意义。在N2O中加入少量碘蒸气反应机理为:
①I2(g)=2I(g)(快反应)
②I(g)+N2O(g)=N2(g)+IO(g)(慢反应)
③2IO(g)+N2O(g)=N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
下列叙述错误的是
A.升高温度,反应①正向进行程度大 B.反应②的活化能比反应③大
C.碘蒸气可以提高N2O的分解率 D.N2O的分解速率由反应②决定
4.四组同学在四种不同情况下,利用传感器测出反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)的反应速率分别为①v(A)=9mol/(L·min)②v(B)=0.6mol/(L·s)③v(C)=0.4mol/(L·s)④v(D)=0.45mol/(L·s),该反应进行的快慢顺序为
A.①>②>④>③ B.④>③>②>① C.②>④>③>① D.④>③=②>①
5.MN+Q是一放热的可逆基元反应,正反应的活化能为Ea,逆反应的活化能为Ea′,则下列活化能大小关系表述正确的是
A.Ea>Ea′ B.Ea<Ea′ C.Ea= D.Ea=Ea′
6.800℃时,可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=1。800℃时,测得某一时刻密闭容器中各组分的物质的量如表,下列说法正确的是
物质 CO H2O CO2 H2
物质的量(mol) 0.02 0.03 0.025 0.025
A.此时,反应已达到平衡状态
B.因为没有容器体积,无法判断反应进行的方向
C.若维持温度不变,一段时间后,H2O的体积分数增加
D.若维持温度不变,一段时间后,正反应速率减小
7.下列判断正确的是
A.若甲表示反应,则温度:
B.若乙表示恒温恒容条件下的反应,则A点为平衡状态
C.若丙表示反应,则曲线M表示对平衡转化率的影响
D.若丁表示反应,则内
8.对于反应2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g),下列说法正确的是
A.反应的平衡常数可表示为K=
B.使用催化剂可降低反应的活化能,减小反应的焓变
C.增大压强能加快反应速率,提高反应物的平衡转化率
D.用E总表示键能之和,该反应ΔH=E总(生成物)-E总(反应物)
9.图中的曲线表示的是其他条件一定时,反应:中NO的平衡转化率与温度的关系。图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且正逆的点是
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
10.反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH<0,起始反应物为N2和H2物质的量之比为1:3,在恒压绝热容器中发生,下列说法不正确的是
A.若反应正向移动,则容器内的温度会升高
B.反应达到平衡时,N2和H2的转化率之比为1
C.相同时间内,断开3molH-H键的同时会生成6moN–H键
D.若容器内的压强不再变化,则反应达到平衡
二、填空题
11.工业上有一种用生产甲醇燃料的方法: 。某实验中将和充入的密闭容器中,测得的物质的量随时间变化如下图曲线甲所示。请完成下列问题:
(1)a点正反应速率________逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若仅改变某一实验条件再进行一次实验,测得的物质的量随时间变化如图中虚线乙所示,曲线乙对应改变的实验条件可能是________(填序号)。
a.加催化剂 b.增大压强
c.升高温度 d.增大浓度
12.接触法制硫酸工艺中,其主反应在450℃并有催化剂存在下进行:
2SO 2(g)+O2(g)2SO3(g);△H=-190KJ·mol-1
(1)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10molO2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO38g,则V(O2)=_____mol·L-1·min-1,计算此时化学平衡常数K1=____。
(2)若温度不变,继续通入0.20mol SO2和0.10mol SO3,则平衡移动方向及原因是_______________,达平衡后,化学平衡常数为K2,则K1、K2之间的关系为____(填 “>”、“<”或“=”)。
(3)有两只密闭容器A和B,A能保持恒容,B能保持恒压。起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2∶1的等量的SO2和O2,使之发生反应。则(填>、=、<;左、右;增大、减小、不变)。
①达到平衡所需要的时间:t(A)_____t(B)
②平衡时,SO2的转化率:a(A)_____a(B)
③达到平衡时,在两容器中分别通入等量的Ar气。B中的化学平衡向_______反应方向移动,A中的化学反应速率______。
13.T ℃时,在容积为0.5 L的密闭容器中发生如下反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s) ΔH<0(m、n、p、q为最简整数比)。A、B、C、D的物质的量变化如图所示。
(1)前3 min,v(C)=______________。
(2)m、n、p、q的最简整数比为________。
(3)在该温度下K= ___________(填数值)。
(4)反应达到平衡后,下列措施对A的转化率无影响的是________(填选项字母)。
A.保持体积不变,再通入2 mol A和1 mol B
B.移走一部分D
C.把容器的体积缩小一倍
D.升高温度
(5)T℃时,容积为1 L的密闭容器中,起始时充入0.2molA、0.4molB、0.3molC、0.5molD,此时v正_____v逆(填“>”“<”或“=”) 。判断的依据是_________。
14.在其他条件不变时,改变某一条件对aA(g)+bB(g)cC(g)化学平衡的影响,得到如图所示图象(α表示平衡转化率),回答下列问题:
(1)在反应Ⅰ中,若p1>p2,则此正反应为___(填“吸热”或“放热”)反应,也是一个气体分子数____(填“减小”或“增大”)的反应,由此判断,此反应自发进行必须满足的条件是___。
(2)在反应Ⅱ中,T1______T2(填“>”“<”或“=”),该正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在反应Ⅲ中,若T1>T2,则该正反应能否自发进行?_________。
15.等物质的量的、、、四种物质混合,发生如下反应:
当反应进行到一定时间后,测得减少,减少,增加,增加,此时反应达到了平衡状态。
(1)写出该反应的各化学式前的系数。
:________;:________;:________;:________。
(2)若只改变压强,反应速率发生变化,但平衡不发生移动,则为________态,为________态,为________态。
(3)若只升高温度,反应一段时间后,测知四种物质的物质的量又达到相等,则该反应是________反应。
三、实验题
16.探究一定条件下反应物浓度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响。
【查阅资料】a.易溶于水,能与硫酸发生反应:
b.浊度计用于测量浑浊度的变化。产生的沉淀越多,浑浊度(单位为NTU)值越大。
【实验过程】
用图1所示装置进行如下表所示的5个实验,分别测量混合后溶液达到相同浑浊度的过程中,浑浊度随时间的变化。实验①~⑤所得数据如图2曲线①~⑤所示。
实验装置 溶液 溶液 蒸馏水
① 0.1 1.5 0.1 3.5 10
② 0.1 2.5 0.1 3.5 9
③ 0.1 3.5 0.1 3.5 x
④ 0.1 3.5 0.1 2.5 9
⑤ 0.1 3.5 0.1 1.5 10
实验数据:
【分析与解释】
(1)选用浊度计进行测量,原因是溶液与溶液反应生成了___________。
(2)实验③中,x=___________。
(3)实验①、②、③的目的是___________。
(4)通过比较①、②、③与③、④、⑤两组实验,可推断:反应物浓度的改变对与硫酸反应的化学反应速率的影响,溶液浓度的改变影响更大。该推断的证据是___________。
17.镁条投入盐酸时,快速溶解并产生大量气泡;投入热水时,其表面会附着微量气泡。受此启发,某兴趣小组对Mg与NaHCO3溶液的反应进行了如下探究:
实验序号 实验操作 实验现象
1 向7.5 mL1mol·L-1NaHCO3溶液中加入长3cm的镁条 持续快速产生大量气泡,溶液略显浑浊
I.探究反应产生的气体成分。
(1)经检验反应产生的气体有H2,实验室检验H2的方法为_______。
(2)小组成员认为反应产生的气体中可能有CO2,并对此进行了如下实验(图1、图2中曲线②均为对应加入镁条的数据):
实验序号 实验操作
2 分别称取两份6.0 mL 1 mol·L-1NaHCO3溶液于两个相同塑料瓶中(其中一个加入0.1g镁条),塞紧CO2气体传感器,采集数据,各重复实验1次,得到图1所示曲线
3 分别称取两份30.0 mL 1 mol·L-1NaHCO3溶液于两个相同烧杯中(其中一个加入1.1g镁条),插入pH传感器,搅拌并采集数据,得到图2所示曲线
图1中曲线②对应的CO2含量逐渐增大的原因为_______ (用化学方程式表示);结合实验3解释,随着时间推移,图1中曲线②的数值低于曲线①的原因为_______。
II.探究Mg与NaHCO3溶液反应比与热水反应快的原因。
小组成员推测可能是溶液中的Na+或HCO加快了该反应的发生,对比实验1设计实验如下:
实验序号 实验操作 实验现象
4 向_______溶液中加入长3 cm的镁条 持续快速产生大量气泡,溶液略显浑浊
(3)结合实验1和4,可知溶液中的HCO加快了反应的发生。
①实验4中横线处内容为_______。
②查阅文献可知,Mg(OH)2质地致密,MgCO3质地疏松,请结合必要的文字和化学用语解释HCO能加快该反应的原因为_______。
III.探究固体浑浊物的组成。
文献显示,固体浑浊物为Mg(OH)2和MgCO3的混合物。甲、乙两位同学设计不同方案,测定混合物组成。
(4)甲同学借助下图装置(可重复选用),通过测定固体热分解产物水及二氧化碳的质量,测定其组成。按照该方案,装置的连接顺序为_______(填字母编号)。
(5)乙同学只测定了固体浑浊物在热分解前后的质量分别为3.42 g和2.00g,据此计算出固体浑浊物中n[Mg(OH)2]:n[MgCO3]=_______。
四、计算题
18.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___(填代号)。
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
(3)达到平衡时Y的转化率为___。
19.(1)在反应A(g)+3B(g)=2C(g)中,若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol·L 1·min 1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为___________ mol·L 1·min 1。
(2)在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生反应,3s后测得N2为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为___________。
(3)①将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L 1·s 1,则在2s时,容器中有___________ mol A,此时C的物质的量浓度为___________。
②在密闭容器里,通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是___________(填序号)。
①降低温度 ②加入催化剂 ③增大容器体积
参考答案:
1.C
【分析】加快铁与稀硫酸的反应速率,可通过增大浓度、升高温度、形成原电池反应或者增大反应物接触面积等措施,据此分析解答。
【详解】A. 加少量醋酸钠固体,醋酸根会与H+结合,导致氢离子的浓度减小,反应速率减慢,A项错误;
B. 不用稀硫酸,改用98%浓硫酸,铁遇浓硫酸会钝化,没有氢气产生,B项错误;
C. 滴加少量CuSO4溶液,铁会置换出铜,构成原电池加快化学反应速率,C项正确;
D. 加少量硫酸钠固体,氢离子的浓度不变,反应的速率几乎不影响,D项错误;
答案选C。
2.C
【详解】A.达到平衡时,若温度保持不变,增加N2的浓度,正反应速率先增大后减小,A错误;
B.平衡正向进行,所以逆反应速率先增大,再次平衡后保持不变,B错误;
C.增大反应物浓度,化学平衡向正反应方向移动,C正确;
D.化学平衡向正反应方向移动,D错误;
答案选C。
3.C
【详解】A.反应①是碘分子中的化学键断裂,是吸热过程,升高温度,可以提高反应的正向进行程度,故A正确;
B.反应②的反应速率小于反应③,活化能越大,反应速率越慢,所以反应②的活化能比反应③大,故B正确;
C.从反应机理可以看出,碘蒸气是该反应的催化剂,催化剂不影响N2O的分解率,只能提高分解速率,故C错误;
D.该过程分三步进行,总反应速率由最慢的一步决定,所以N2O的分解速率由反应②决定,故D正确;
故选C。
4.D
【详解】同一化学反应中,用不同物质表示的反应速率比等于系数比。①v(A)=9mol/(L·min) =0.15mol/(L·min);②v(A)=v(B)=0.6mol/(L·s)×=0.2mol/(L·s);③v(A)=v(C)=0.4mol/(L·s) ×=0.2mol/(L·s);④v(A)=v(D)=0.45mol/(L·s) ×=0.225mol/(L·s);所以快慢顺序为④>③=②>①,故选D。
5.B
【详解】MN+Q是一放热的可逆基元反应,正反应的活化能为Ea,逆反应的活化能为Ea′,则Ea+Q=Ea′,因为Q>0,所以Ea<Ea′,故选B。
6.C
【详解】A.,反应未达到平衡状态,故A错误;
B.该反应是等气体分子数的反应,Qc的计算公式上下同除以体积,对计算结果无影响,故B错误;
C.根据,可知反应逆向进行,一段时间后,H2O的体积分数增大,故C正确;
D.根据,可知反应逆向进行,若维持温度不变,一段时间后,逆反应速率减小至不变,正反应速率增大,建立平衡,故D错误;
故答案为C。
7.A
【详解】A.由甲图可知,T2时AB3的产率更高,且H<0,说明温度低有利于AB3生成,则温度:,故A正确;
B.由反应的化学计量数可知,只有当NO2的消耗速率等于N2O4消耗速率2倍时,才能说明达到平衡状态,而A点时不满足此条件,故B错误;
C.由反应可知,随增大,会增大SO2的转化率,则曲线M表示对平衡转化率的影响,故C错误;
D.题中没有给出反应物的浓度大小,故无法计算的大小,故D错误;
答案选A。
8.C
【详解】A.由反应方程式可得反应的平衡常数可表示为K=,故A错误;
B.使用催化剂可降低反应的活化能,加快反应速率,但不改变反应的焓变,故B错误;
C.增大压强能加快反应速率,已知反应为气体总体积减小的反应,增大压强平衡正向移动,反应物的平衡转化率升高,故C正确;
D.反应的焓变为反应物键能之和减去生成物键能之和,用E总表示键能之和,该反应ΔH=E总(反应物)-E总(生成物),故D错误;
故答案为:C
9.C
【分析】曲线上的点是平衡点,未在曲线上的点是未平衡的状态,从该点作一条与y轴平行的线到平衡点,可判断υ(逆)、υ(正)相对大小。
【详解】A.画一条与y轴相平的经过a点直线,同温度下,a点转化率要达到平衡时NO的转化率,NO转化率要减小,即平衡逆向移动,因此υ(正)<υ(逆),故A不符合题意;
B.b点都是平衡点,故B不符合题意;
C.画一条与y轴相平的经过c点直线,同温度下,c点转化率要达到平衡时NO的转化率,则平衡正向移动,因此υ(逆)<υ(正),故C符合题意;
D.d点都是平衡点,故D不符合题意;
故选C。
10.D
【详解】A.恒压绝热容器中发生,反应放热导致温度升高,则与平衡正向移动放热有关,故A正确;
B.起始反应物为N2 和 H2,物质的量之比为1:3,转化量之比为1:3,则达到平衡时,N2和 H2的转化率之比为 1,故B正确;
C.断开 3molH-H 键的同时会生成6molN-H 键,即消耗3mol氢气时生成2mol氨气,符合化学计量数之比,故C正确;
D.因为该反应是在恒压绝热容器中发生,则压强始终不变,若容器内的压强不再变化,不能判定平衡状态,故D错误;
答案为D。
11. > bd
【分析】增大压强或增大CO2浓度可以使平衡向正反应方向移动;使用催化剂可以加快反应速率,但平衡不发生移动;升高温度可加快反应速率,平衡向逆反应方向移动,据此分析。
【详解】(1)a点时还没有达到平衡状态,反应物氢气的物质的量继续减小,平衡向正向移动,所以正反应速率大于逆反应速率;
故答案为>;
(2)由图象知曲线乙中的反应速率快,结合反应方程式可知,增大压强或增大浓度均可以加快的消耗速率,且达平衡时的物质的量小于甲的;使用催化剂尽管可以加快反应速率,但平衡状态应与甲相同;升高温度可加快反应速率,但平衡时的量应多于甲,故b、d项符合题意;
故答案为bd。
12. 0.02 100 继续通入0.20mol SO2和0.10mol SO3,容器内压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动 = > < 左 不变
【详解】试题分析:(1)SO30.8g物质的量=0.8/80=0.01mol,三段法得:
2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g)
开始的量:0.2 0.1 0
转化的量:0.1 0.05 0.1
剩余的量:0.1 0.05 0.1
v(O2)=0.05/5/0.5=0.02molL-1min-1;K= c2(SO3)/(c2(SO2)c(O2))=(0.1/5)2/[(0.1/5)2 (0.05/5)]=100。
(2)继续通入0.20mol SO2和0.10mol SO3,容器内压强增大,平衡向气体体积减小的方向移动,即向正反应方向移动;K只与温度有关,因为温度不变所以K1=K2。
(3))①由于该反应是体积减小的反应,恒压过程中的压强始终大于恒容过程中的,而压强大,速率大,所以有t(A)>t(B);②由于该反应是体积减小的反应,恒压过程中的压强始终大于恒容过程中的,而压强大,平衡向正反应方向移动,SO2的转化率:a(A)考点:考查平衡状态
13. 0.4 mol·L-1·min-1 2:1:3:1 27/16 BC = 浓度商与平衡常数相等或Qc=K
【详解】(1)根据图象可知前3 min内C的浓度变化量为0.6mol÷0.5L=1.2mol/L,则v(C)=1.2mol/L÷3min=0.4 mol L-1 min-1;
(2)根据图中数据知道前3 min内A、B、C、D四种物质的物质的量的变化量分别是(mol)0.4、0.2、0.6、0.2,A、B、C、D四种物质的物质的量的变化量之比是0.4:0.2:0.6:0.2=2:1:3:1,故m、n、p、q的最简整数比为2:1:3:1;
(3)反应为:2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),固体不用作计算K,平衡时A、B、C的浓度分别是0.4mol÷0.5L=0.8mol/L、0.8mol÷0.5L=1.6mol/L、0.6mol÷0.5L=1.2mol/L,故该温度下K=;
(4)反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)达到平衡后,
A.原反应A、B投入量为0.8:1,保持体积不变,再通入2 mol A和1 mol B,相当于多加了A,A的转化率减小;
B.D为固体,移走一部分D,不影响化学平衡,A的转化率不变;
C.该反应前后气体体积不变,把容器的体积缩小一倍,即加压平衡不移动,A的转化率不变;
D.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小;
故答案为:BC;
(5)T℃时,容积为1 L的密闭容器中,起始时充入0.2molA、0.4molB、0.3molC、0.5molD,此时Qc==K,处于平衡状态,正逆反应速率相等。
14. 放热 减小 低温 < 放热 能自发进行
【分析】(1)反应Ⅰ中恒压下温度升高,α(A)减小,即升高温度平衡向左移动,△H<0;恒定温度时压强越大,α(A)越大,说明此a+b>c,即为熵减反应,△S<0;放热、熵减反应只能在低温下自发进行;
(2)“先拐先平数值大”T2温度下反应先达到平衡状态,说明T2>T1,温度越高,平衡时C的物质的量越小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应;
(3)恒温下压强变化对α(A)没有影响,说明a+b=c,△S≈0,若T1>T2,恒压下温度越高α(A)越大,说明升高温度平衡向右移动,正反应为吸热反应,△H>0,则△H-T△S>0,反应不能自发进行。
【详解】(1)反应Ⅰ中恒压下温度升高,α(A)减小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,△H<0;由p1>p2知恒定温度时压强越大,α(A)越大,即增大压强平衡向右移动,说明此反应为气体分子数减少的反应(a+b>c),即为熵减反应,△S<0,放热、熵减反应只能在低温下自发进行。
故答案为放热;减小;低温。
(2)反应Ⅱ中T2温度下反应先达到平衡状态,说明T2>T1;温度越高,平衡时C的物质的量越小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,△H<0。
故答案为<;放热;
(3)反应Ⅲ中在恒温下压强变化对α(A)没有影响,说明压强变化不能影响平衡,此反应为气体分子数不变的反应(a+b=c),反应过程中熵变很小,△S≈0,若T1>T2,恒压下温度越高A的体积分数越大,说明升高温度平衡向左移动,正反应为放热反应,△H<0,则△H-T△S<0,反应能自发进行。
故答案为能自发进行。
【点睛】化学平衡图象题的解题常用方法为(1)“先拐先平”:在含量—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线表示的温度较高或压强较大。(2)“定一议二”:图象中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。
15. 2 1 3 2 气 非气 气 放热
【详解】(1)一段时间内,同一化学反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于其化学式前的系数之比,所以;
(2)若只改变压强,反应速率发生变化,说明该反应有气体参加;压强对化学反应前后气体体积不变的可逆反应的平衡状态无影响。根据题意可知,反应前后气体体积不变,根据化学方程式,已知生成物是固体,要使反应前后气体体积不变,只能是、是气体,是液体或固体,即非气体;
(3)升高温度,化学平衡向吸热方向移动。根据题意知,升高温度,反应一段时间后,测知这四种物质的物质的量又达到相等,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应。
16.(1)硫沉淀
(2)8
(3)探究Na2S2O3浓度变化对硫代硫酸钠和硫酸反应速率的影响
(4)从图2可知,①、②、③组实验Na2S2O3溶液的浓度的变化对达到相同浑浊度时时间比③、④、⑤组实验中H2SO4溶液浓度的变化对达到相同浑浊度时时间影响更大,更明显
【详解】(1)浊度计用于测量浑浊度的变化,产生的沉淀越多,浑浊度(单位为NTU)值越大。Na2S2O3 能与硫酸发生反应生成硫沉淀,所以可以用浊度计进行测量;
(2)浓度越大反应速率就越快,在实验中就先产生浑浊,实验②③中H2SO4的浓度相同,Na2S2O3浓度不同,利用控制变量法,其他条件应相同,只改变Na2S2O3浓度,则x=8;
(3)实验①、②、③中H2SO4溶液溶液的浓度和体积相同,Na2S2O3溶液的浓度不同,通过其它条件不变,只改变Na2S2O3溶液的浓度变化来探究对反应速率的影响;
(4)根据图象,①、②、③组实验Na2S2O3溶液的浓度的变化对达到相同浑浊度时时间比③、④、⑤组实验中H2SO4溶液浓度的变化对达到相同浑浊度时时间影响更大,更明显,可推断:①、②、③组实验Na2S2O3溶液的浓度的变化对达到相同浑浊度时时间比③、④、⑤组实验中H2SO4溶液浓度的变化对达到相同浑浊度时时间影响更大。
17.(1)用试管收集气体,并用拇指堵住试管口,将试管口朝下靠近火焰,有爆鸣声
(2) 2NaHCO3Na2CO3+ H2O +CO2↑ 反应过程中溶液的碱性不断增强,不利于CO2的生成
(3) 7.5 mL 1 mol/L KHCO3 溶液中存在Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+ 2OH- (aq),HCO与OH-反应生成CO,CO 结合Mg2+形成质地疏松的MgCO3,使平衡正移,Mg(OH)2 膜溶解,增大了Mg与水的接触面积,产生气体速率加快
(4)BACDD
(5)3:2
【分析】镁与盐酸、水反应的实质都是与它们电离出的氢离子反应生成氢气。
【详解】(1)氢气具有可燃性,检验氢气的方法为用试管收集气体,并用拇指堵住试管口,将试管口朝下靠近火焰,有爆鸣声,证明是氢气;
(2)由图1可知加与不加镁条均产生二氧化碳,且二氧化碳数据均随时间的推移而增大,则产生二氧化碳的主要原因是碳酸氢钠分解,用化学方程式表示为2NaHCO3Na2CO3+ H2O +CO2↑;由图3可知随着时间的推移,溶液的pH增大,碱性增强,故图1中曲线②的数值低于曲线①的原因为反应过程中溶液的碱性不断增强,不利于CO2的生成;
(3)①实验目的是探究Na+或HCO加快了该反应的发生,而实验结论是HCO加快了该反应的发生,则实验4所选试剂与实验1相比阳离子不同,其余相同,应为7.5 mL 1 mol/L KHCO3;
②Mg与水反应生成Mg(OH)2和氢气,溶液中存在Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+ 2OH-(aq),HCO与OH-反应生成CO,CO 结合Mg2+形成质地疏松的MgCO3,使平衡正移,Mg(OH)2膜溶解,增大了Mg与水的接触面积,产生气体速率加快;
(4)测定固体组成总体思路,称取固体混合物→加热→用浓硫酸吸收产生的水→用碱石灰吸收产生的二氧化碳,为使固体分解产生的二氧化碳和水被完全吸收,需要通入空气,但空气中有水蒸气和二氧化碳,空气通入前先用碱石灰吸收空气中的二氧化碳和水,最后末端也需要用碱石灰防止空气中的水蒸气和二氧化碳回流如装置,因此装置顺序为BACDD;
(5)设固体浑浊物中Mg(OH)2的物质的量为xmol,MgCO3的物质的量为ymol,则58x+84y=3.42,,,18x+44y=3.42-2.00,联立二式,解得x=0.03,y=0.02,则固体浑浊物中n[Mg(OH)2]:n[MgCO3]=0.03mol:0.02mol=3:2。
18. 3X(g)+Y(g)2Z(g) AC 20%
【详解】(1)根据图示可知:随着反应的进行,X、Y的物质的量不断减少,Z的物质的量逐渐增加,当反应进行到5 min时,X、Y、Z三种气体的物质的量都不再发生变化,说明反应为可逆反应,此时反应达到平衡状态。在5 min内三种气体改变的物质的量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.4 mol,改变的物质的量的比△n(X):△n(Y):△n(Z)=3:1:2,所以该反应的化学方程式为:3X(g)+Y(g)2Z(g);
(2)A.该反应是反应前后气体物质的量改变的反应,若Y的体积分数在混合气体中保持不变,说明反应达到平衡状态,A符合题意;
B.在反应方程式中X、Y的化学计量数之比是1:3,所以任何情况下X、Y的反应速率比都为3∶1,不能据此判断反应是否处于平衡状态,B不符合题意;
C.反应在恒容密闭容器中进行,容器的容积不变,该反应是反应前后气体物质的量改变的反应,若容器内气体压强保持不变,则气体的物质的量不再发生变化,反应达到平衡状态,C符合题意;
D.反应混合物都是气体,反应遵循质量守恒定律,在任何情况下容器内气体的总质量都保持不变,因此不能据此判断反应是否处于平衡状态,D不符合题意;
故合理选项是AC;
(3)在反应开始时容器中Y的物质的量是1.0 mol,反应达到平衡时Y气体的物质的量是0.8 mol,反应消耗了0.2 mol,则Y的平衡转化率为。
19. 0.6 0.05 mol·L 1·s 1 8.8 0.08 mol·L 1 ①③
【详解】(1)在反应A(g)+3B(g)=2C(g)中,若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1,由于反应速率之比是化学计量数之比,则以物质B表示此反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1×3=0.6mol·L-1·min-1;
(2)在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生反应,3s后测得N2为1.9 mol,消耗氮气是0.1mol,根据方程式N2+3H22NH3可知消耗氢气是0.3mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为=0.05 mol·L-1·s-1。
(3)①将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,因此消耗A的物质的量是0.06 mol·L-1·s-1×2s×10L=1.2mol,则在2s时,容器中有10mol-1.2mol=8.8mol mol A,生成C是0.8mol,此时C的物质的量浓度为0.8mol÷10L=0.08 mol·L 1。
②降低温度反应速率一定减小;加入催化剂反应速率加快;增大容器体积,浓度减小,反应速率减小,答案选①③。