Question

在生活中，需要對化學反應的速率和化學反應的限度進行研究，以便控制化學反應．
I．某實驗小組以H₂O₂分解為例，研究濃度、催化劑、溫度對反應速率的影響．按照如下方案完成實驗．

	反應物	催化劑	溫度
①	10mL10% H2O2溶液	無	25℃
②	10mL20% H2O2溶液	無	25℃
③	10mL20% H2O2溶液	無	40℃
④	10mL20% H2O2溶液	1mL0.1mol?L-1FeCl3溶液	40℃

通過測定氧氣的體積隨時間的變化做出了如圖甲所示，
請回答下列問題：
（1）代表實驗①的圖示是

 

．
（2）對比實驗③和④的目的是

 

 

（3）通過上面對比實驗，所得的實驗結(jié)論是：

 

 

Ⅱ．一定溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中充入1mol N₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），測得其中N₂（g）物質(zhì)的量隨時間變化如圖乙．
（4）從開始反應到t₁時刻，氨氣的平均反應速率為

 

．
（5）在t₂時刻，氫氣的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（6）在t₃時刻，對于可逆反應所達狀態(tài)，下列說法正確的有

 

．
①體系壓強不再改變；              ②一個N≡N鍵斷裂的同時，有6個N-H鍵斷裂；
③密度不再改變；                  ④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變；
⑤正反應速率v（H₂）=0.6mol/（L?min），逆反應速率v（NH₃）=0.4mol/（L?min）

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,產(chǎn)物的百分含量隨濃度、時間的變化曲線,探究影響化學反應速率的因素

專題：化學平衡專題,化學反應速率專題

分析：（1）根據(jù)溫度、濃度、催化劑對反應速率的影響進行判斷；
（2）實驗③和④反應物的濃度、溫度相同，不同條件為是否使用催化劑，據(jù)此判斷對比實驗③和④的目的；
（3）根據(jù)表中反應物濃度、反應溫度、是否使用催化劑對反應速率的影響得出結(jié)論；
（4）t₁時刻氮氣的物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)反應速率的表達式及反應方程式計算出從開始反應到t₁時刻，氨氣的平均反應速率；
（5）根據(jù)圖象判斷在t₂時刻氮氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)反應方程式計算出消耗的氫氣的物質(zhì)的量，最后計算出氫氣的轉(zhuǎn)化率；
（6）根據(jù)圖象可知，在t₃時刻已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征進行判斷．

解答： 解：（1）溫度越高，反應速率越快，使用催化劑，反應速率加快，濃度越大，反應速率越快，實驗①中雙氧水濃度最小，沒有使用催化劑，溫度為25℃，則在實驗①～④中反應速率最小，甲中斜率越大，反應速率越快，則代表實驗①的為Ⅳ，
故答案為：Ⅳ；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實驗③④中反應物濃度、反應溫度相同，而實驗④使用了催化劑，所以對比實驗③和④的目的是探究催化劑對反應速率的影響，
故答案為：探究催化劑對反應速率的影響；
（3）根據(jù)實驗①②可知，增加反應物濃度，反應速率加快；根據(jù)實驗②③可知，升高反應溫度，反應速率加快；根據(jù)實驗③④可知，使用催化劑，反應速率加快，
故答案為：增大反應物濃度，反應速率加快；升高溫度，反應速率加快（或使用催化劑，反應速率加快）；
（4）根據(jù)圖象可知，t₁時刻氮氣的物質(zhì)的量為0.5mol，氮氣的濃度變化為：c（N₂）=

1mol-0.5mol

2L

=0.25mol/L，從開始反應到t₁時刻，氮氣的平均反應速率為：v（N₂）=

0.25mol/L

t1min

=

1

4t1

mol/（L?min），根據(jù)反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，氨氣的平均反應速率為：v（NH₃）=2v（N₂）=2×

1

4t1

mol/（L?min）=

1

2t1

mol/（L?min），
故答案為：

1

2t1

mol/（L?min）；
（5）在t₂時刻氮氣的物質(zhì)的量為0.25mol，反應消耗的氮氣的物質(zhì)的量為：1mol-0.25mol=0.75mol，根據(jù)反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，反應消耗的氫氣的物質(zhì)的量為：0.75mol×3=2.25mol，在t₂時刻，氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

2.25mol

3mol

×100%=75%，
故答案為：75%；
（6）在t₃時刻與t₂時刻時氮氣的物質(zhì)的量不再變化，說明該反應達到平衡狀態(tài)，各組分的濃度、百分含量一定不再發(fā)生變化，
①體系壓強不再改變；由于t₃時刻達到平衡狀態(tài)，則反應體系中各組分的濃度不再變化，混合氣體的總物質(zhì)的量不變，則壓強不再變化，故①正確；             
②一個N≡N鍵斷裂，則反應消耗1分子氮氣，由于達到平衡狀態(tài)，則同時會消耗2mol氨氣，即有6個N-H鍵斷裂，故②正確；
③密度不再改變；混合氣體的質(zhì)量不變，容器的容積不變，則氣體的密度始終不變，故③正確；               
④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變；達到平衡狀態(tài)后，氣體的總物質(zhì)的量不變，而氣體的質(zhì)量始終不變，則氣體的平均相對分子質(zhì)量一定不變，故④正確；
⑤正反應速率v（H₂）=0.6mol/（L?min），逆反應速率v（NH₃）=

2

3

v（H₂）=0.4mol/（L?min），故⑤正確；
故答案為：①②③④⑤．

點評：本題考查了影響化學反應速率、化學平衡的因素、化學反應速率的計算等知識，題目難度中等，注意掌握化學反應速率、化學平衡的影響因素，明確化學平衡狀態(tài)的特征，能夠根據(jù)反應速率表達式及反應速率與化學計量數(shù)的關(guān)系正確計算出反應速率．