【題目】某探究小組用HNO3 與大理石反應過程中質(zhì)量減小的方法研究影響反應速率的因素。所用HNO3濃度為1.00mol/L、2.00mol/L,大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格,實驗溫度為298K308K,每次實驗HN03 的用量為25.0mL、大理石用量為10.00g。

1)請完成以下實驗設計表,在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號:

試驗編號

T/K

大理石規(guī)格

HNO3濃度mol/L

實驗目的

298

粗顆粒

2.00

實驗①和②探究HNO3 濃度對該反應速率的影響;

(II)實驗①和____探究溫度對該反應速率的影響;

(III)實驗①和____探究大理石規(guī)格(粗、細)對該反應速率的影響。

298

粗顆粒

1.00

308

粗顆粒

2.00

298

細顆粒

2.00

2)實驗①中CO2質(zhì)量隨時間變化的關系見圖:

依據(jù)反應方程式CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O,計算實驗①在7090s范圍內(nèi)HNO3的平均反應速率_______。(忽略溶液體積變化)

3)請在上圖中,畫出實驗②和③中CO2質(zhì)量隨時間變化關系的預期結果示意圖,并標出線的序號_______

4)工業(yè)上己實現(xiàn)CO2H2反應生成甲醇的轉化。己知:在一恒溫、恒容密閉容器中充入1mol CO23molH2,一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。測得CO2CH3OH (g)的濃度隨時間變化如下圖所示。請回答:

①達到平衡時H2的轉化率為_______。在前10min內(nèi),用CO2表示的反應速率:V(CO2)=______mol/(L·min)

②能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_______。

a.容器壓強不變 b.混合氣體中c(CO2)不變

c. v(CH3OH)v(H2O) d. c(CH3OH)=c(H2O)

【答案】 ③④ 0.009(或0.01)mol/(L·s) 75% 0.075 a b

【解析】1)由實驗目的可知,探究濃度、接觸面積、溫度對化學反應速率的影響,實驗①和②探究HNO3 濃度對該反應速率的影響,則變量是硝酸濃度;實驗①③中只有溫度不同,探究溫度對該反應速率的影響;實驗①的溫度、硝酸濃度相同,大理石規(guī)格不同,探究大理石規(guī)格(粗、細)對該反應速率的影響。2)由圖可知7090S,CO2生成的質(zhì)量為mCO2=0.95g-0.84g=0.11g,物質(zhì)的量為nCO2=0.0025mol,由CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O可知消耗HNO3的物質(zhì)的量為nHNO3=0.025mol×2=0.05mol,又溶液體積為25ml=0.025L,所以HNO3減少的濃度△cHNO3=0.2molL-1,反應的時間t=90s-70s=20s,所以HNO370-90S范圍內(nèi)的平均反應速率為vHNO3=△c/△t=0.01mol/(L·s);(3)由于②硝酸濃度是①的一半,所以反應速率比①小,生成的二氧化碳是①的一半;③中的硝酸濃度與①相同,所以生成的二氧化碳物質(zhì)的量相等,但是溫度③最高,反應速率最快,

根據(jù)以上畫出實驗②和③中CO2質(zhì)量隨時間變化關系的預期結果示意圖為。4)①達到平衡時生成甲醇是0.75mol/L消耗氫氣是2.25mol/L,所以H2的轉化率為2.25/3×100%75%。在前10min內(nèi)消耗CO21mol/L-0.25mol/L0.75mol/L,因此用CO2表示的反應速率:V(CO2)=0.75mol/L÷10min0.075mol/(L·min);a正反應體積減小,則容器壓強不變說明反應達到平衡狀態(tài),a正確;b.混合氣體中c(CO2)不變明反應達到平衡狀態(tài),b正確;c. v(CH3OH)v(H2O)不能說明正逆反應速率相等,不一定處于平衡狀態(tài),c錯誤;d.c(CH3OH)=c(H2O) 不能說明正逆反應速率相等,不一定處于平衡狀態(tài),d錯誤,答案選ab。

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