Question

3．在生活中，需要對(duì)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(shí)驗(yàn)小組以H₂O₂分解為例，研究濃度、催化劑、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響．按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)．

	反應(yīng)物	催化劑	溫度
①	10mL10% H2O2溶液	無(wú)	25℃
②	10mL20% H2O2溶液	無(wú)	25℃
③	10mL20% H2O2溶液	無(wú)	40℃
④	10mL20% H2O2溶液	1～2滴0.1mol/LFeCl3溶液	40℃

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到氧氣的體積與時(shí)間的關(guān)系如圖1所示，回答下列問(wèn)題：
（1）代表實(shí)驗(yàn)①的圖示是Ⅳ．
（2）對(duì)比實(shí)驗(yàn)③和④的目的是探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響．
（3）通過(guò)上面對(duì)比實(shí)驗(yàn)，所得的實(shí)驗(yàn)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(cè)得其中N₂物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖2所示．回答下列問(wèn)題：
（4）從開(kāi)始反應(yīng)到t₂時(shí)刻，氨氣的平均反應(yīng)速率為$\frac{1}{2{t}_{2}}$mol/（L•min）．
（5）在t₃時(shí)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(duì)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行判斷；
（2）實(shí)驗(yàn)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(duì)比實(shí)驗(yàn)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(duì)反應(yīng)速率的影響得出結(jié)論；
Ⅱ．（4）t₂時(shí)刻氮?dú)獾奈镔|(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(jì)算出從開(kāi)始反應(yīng)到t₂時(shí)刻氨氣的平均反應(yīng)速率；
（5）根據(jù)圖象判斷在t₂時(shí)刻氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算出消耗的氫氣的物質(zhì)的量，最后計(jì)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(shí)驗(yàn)①中雙氧水濃度最小，沒(méi)有使用催化劑，溫度為25℃，則在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)①的為Ⅳ，
故答案為：Ⅳ；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)③④中反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度相同，而實(shí)驗(yàn)④使用了催化劑，所以對(duì)比實(shí)驗(yàn)③和④的目的是探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，
故答案為：探究催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①②可知，增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快；根據(jù)實(shí)驗(yàn)②③可知，升高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率加快；根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)刻氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為0.5mol，氮?dú)獾臐舛茸兓癁椋篶（N₂）=$\frac{1mol-0.5mol}{2L}$=0.25mol/L，從開(kāi)始反應(yīng)到t₂時(shí)刻，氮?dú)獾钠骄�反�?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(shí)刻氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為0.25mol，反應(yīng)消耗的氮?dú)獾奈镔|(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(shí)刻氫氣的轉(zhuǎn)化率為：$\frac{2.25mol}{3mol}$×100%=75%，
故答案為：75%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、化學(xué)平衡的計(jì)算等知識(shí)，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(jì)量數(shù)的關(guān)系正確計(jì)算出反應(yīng)速率．