Question

【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298K、308K，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
①	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。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	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70～90s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(jié)果示意圖，并標出線的序號_______。

（4）工業(yè)上己實現(xiàn)CO2和H2反應生成甲醇的轉(zhuǎn)化。己知：在一恒溫、恒容密閉容器中充入1mol CO2和3molH2，一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。測得CO2和CH3OH (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(zhuǎn)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)

Answer 1

【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①④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70至90S，CO2生成的質(zhì)量為m（CO2）=0.95g-0.84g=0.11g，物質(zhì)的量為n（CO2）=0.0025mol，由CaCO3+2HNO3＝Ca(NO3)2+CO2↑+H2O可知消耗HNO3的物質(zhì)的量為n（HNO3）=0.025mol×2=0.05mol，又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO3減少的濃度△c（HNO3）=0.2molL-1，反應的時間t=90s-70s=20s，所以HNO3在70-90S范圍內(nèi)的平均反應速率為v（HNO3）=△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(jié)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(zhuǎn)化率為2.25/3×100%＝75%。在前10min內(nèi)消耗CO2是1mol/L-0.25mol/L＝0.75mol/L，因此用CO2表示的反應速率：V(CO2)=0.75mol/L÷10min＝0.075mol/(L·min)；②a．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。