Question

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

	反應(yīng)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	1～2滴0.1mol/LFeCl3溶液	40℃

通過實驗得到氧氣的體積與時間的關(guān)系如圖1所示，回答下列問題：
（1）代表實驗①的圖示是Ⅳ．
（2）對比實驗③和④的目的是探究催化劑對反應(yīng)速率的影響．
（3）通過上面對比實驗，所得的實驗結(jié)論是其他條件不變，增大反應(yīng)物濃度或升高溫度或加入催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快．

Ⅱ．一定溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中充入1molN₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），測得其中N₂物質(zhì)的量隨時間變化如圖2所示．回答下列問題：
（4）從開始反應(yīng)到t₂時刻，氨氣的平均反應(yīng)速率為$\frac{1}{2{t}_{2}}$mol/（L•min）．
（5）在t₃時刻，氫氣的轉(zhuǎn)化率為75%．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)溫度、濃度、催化劑對反應(yīng)速率的影響進(jìn)行判斷；
（2）實驗③和④反應(yīng)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(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、是否使用催化劑對反應(yīng)速率的影響得出結(jié)論；
Ⅱ．（4）t₂時刻氮氣的物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)反應(yīng)速率的表達(dá)式及反應(yīng)方程式計算出從開始反應(yīng)到t₂時刻氨氣的平均反應(yīng)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(yīng)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．

解答 解：I．（1）溫度越高，反應(yīng)速率越快，使用催化劑，反應(yīng)速率加快，濃度越大，反應(yīng)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(yīng)速率最小，甲中斜率越大，反應(yīng)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(yīng)物濃度、反應(yīng)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(yīng)速率的影響，
故答案為：探究催化劑對反應(yīng)速率的影響；
（3）根據(jù)實驗①②可知，增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快；根據(jù)實驗②③可知，升高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率加快；根據(jù)實驗③④可知，使用催化劑，反應(yīng)速率加快，所以結(jié)論為：其他條件不變，增大反應(yīng)物濃度或升高溫度或加入催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快，
故答案為：其他條件不變，增大反應(yīng)物濃度或升高溫度或加入催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快；
Ⅱ．（4）根據(jù)圖象可知，t₂時刻氮氣的物質(zhì)的量為0.5mol，氮氣的濃度變化為：c（N₂）=$\frac{1mol-0.5mol}{2L}$=0.25mol/L，從開始反應(yīng)到t₂時刻，氮氣的平均反應(yīng)速率為：v（N₂）=$\frac{0.25mol/L}{{t}_{2}min}$=$\frac{1}{4{t}_{2}}$mol/（L•min），
根據(jù)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，氨氣的平均反應(yīng)速率為：v（NH₃）=2v（N₂）=2×$\frac{1}{4{t}_{2}}$mol/（L•min）=$\frac{1}{2{t}_{2}}$mol/（L•min），
故答案為：$\frac{1}{2{t}_{2}}$mol/（L•min）；
（5）在t₃時刻氮氣的物質(zhì)的量為0.25mol，反應(yīng)消耗的氮氣的物質(zhì)的量為：1mol-0.25mol=0.75mol，根據(jù)反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）可知，反應(yīng)消耗的氫氣的物質(zhì)的量為：0.75mol×3=2.25mol，
所以在t₃時刻氫氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案為：75%．

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