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1.(RJ选修4·P19改编题)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g),现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后,测得生成的H2O占混合气体体积的40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是( )
A.v(N2)=0.125 mol·L-1·min-1
B.v(H2O)=0.375 mol·L-1·min-1
C.v(O2)=0.225 mol·L-1·min-1
D.v(NH3)=0.250 mol·L-1·min-1
【解析】选C。设4 min时,生成6xmol H2O(g)
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+ 6H2O(g) n(总)
起始/mol 4 3 0 0 7
变化/mol 4x 3x 2x 6x
4 min时/mol 4-4x 3-3x 2x 6x 7+x
据题意,则有=0.4 解得x=0.5
则4 min内H2O的变化浓度为
Δc(H2O)==1.5 mol·L-1,v(H2O)==0.375 mol·L-1·min-1,再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比,可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)=0.125 mol·L-1·min-1,v(NH3)=0.250 mol·L-1·min-1,v(O2)=
0.187 5 mol·L-1·min-1。
【加固训练】
(RJ选修4·P19改编题)对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是( )
A.v(W)=3v(Z) B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y) D.3v(W)=2v(X)
【解析】选C。对于任一化学反应,用不同的物质表示该反应的速率,其数值之比等于其化学计量数之比,v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)=3∶2∶4∶3。v(W)=v(Z),A错误;3v(X)=2v(Z),B错误;2v(X)=v(Y),C正确;2v(W)=3v(X),D错误。
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2.在带有活塞的密闭容器中发生反应:Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g),采取下列措施不能加快正反应速率的是( )
A.增加H2O(g)的量
B.保持容器体积不变,增加H2输入量
C.充入N2,保持容器内压强不变
D.升高体系温度
【解析】选C。A项,增加H2O(g)的量,正、逆反应速率均加快;B项,保持容器体积不变,增加H2输入量,c(H2)增大,正、逆反应速率均加快;C项,充入N2,保持容器内压强不变,c(H2)、c(H2O)减小,正、逆反应速率减慢;D项,升高温度,正、逆反应速率均增大。
3.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,
在反应过程中,正反应速率的变化如图所示:
下列说法正确的是( )
A.t1时升高了温度
B.t2时使用了催化剂
C.t3时增大了压强
D.t4时降低了温度
【解析】选B。升温,正、逆反应速率同时增大,但由于该反应是放热反应,逆反应速率增加的幅度更大一些,A错误;加压,正、逆反应速率同时增加,C错误;降温,正、逆反应速率瞬间减小,D错误。
【加固训练】已知2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)在催化剂作用下分解速率加快,其能量随反应进程的变化如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.加入催化剂,活化分子百分数增加,反应速率变大
B.加入催化剂,增加了正反应速率,逆反应速率不变
C.降低温度,对逆反应速率影响大
D.增大压强,正反应速率几乎不变,逆反应速率增大
【解析】选B。A项,加入催化剂,降低了反应的活化能,活化分子百分数增加,有效碰撞几率增加,反应速率变大,正确;B项,加入催化剂,会同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,错误;C项,降低温度,正反应速率和逆反应速率均减小,但是降低温度对吸热反应方向即逆反应速率影响大,正确;D项,正反应的反应物无气体,增大压强,浓度几乎不变,速率不变;逆反应的反应物中有气体氧气,增大压强,浓度增大,速率加快,正确。
4.光照下,乙二酸(H2C2O4)能将酸性工业废水中含有的Cr2转化为Cr3+。某课外研究小组发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度乙二酸溶液用量,做对比实验。
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
乙二酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
测得实验①和②溶液中的c(Cr2)随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应中乙二酸被氧化为________(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明________________;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)=________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)若实验③中蒸馏水的体积是20 mL,则应取乙二酸溶液的体积是________。
【解析】(1)实验①、②中初始pH不同但其他量相同,目的是探究pH对反应速率的影响。
(2)乙二酸中碳元素的化合价为+3价,则其被氧化为CO2。
(3)实验①和②表明pH越小,则Cr2转化为Cr3+的反应速率越快;v(Cr3+)=2v(Cr2)=×2 mol·L-1·min-1=mol·L-1·min-1。
(4)实验②、③中初始pH相同,目的应是探究乙二酸溶液浓度对反应速率的影响。实验②、③中所用乙二酸溶液体积应不同,但试剂总体积应相同,因此蒸馏水体积为20 mL时,乙二酸溶液的体积应为20 mL。
答案:(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的反应速率有影响,pH越小,反应速率越快
(4)20 mL