Question

某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)合成氨，利用合成的氨氣驗(yàn)證氨氣具有還原性實(shí)驗(yàn)．
Ⅰ．利用反應(yīng)N₂+3H₂

催化劑

高溫、高壓

2NH₃ △H=-92.4kJ/mol，開始他們將N₂和H₂混合氣體10mol（體積比1：1）充入2L合成塔中．反應(yīng)前壓強(qiáng)為P₀，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)用P表示，反應(yīng)過程中

P

P0

與時間t的關(guān)系如圖所示．請回答下列問題：
（1）2min時，以c（NH₃）變化表示的平均反應(yīng)速率為

 

；
（2）若提高H₂的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有

 

；
A．向體系中再充入一定量的H₂
B．分離出NH₃
C．升高溫度
D．充入He氣使壓強(qiáng)增大
E．加入一定量的N₂
（3）反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志

 

A．反應(yīng)體系壓強(qiáng)不再變化                B．反應(yīng)體系密度不再變化
C．氨氣的生成速率是氮?dú)庀�耗速率的二�?nbsp;   D．反應(yīng)停止的狀態(tài)
Ⅱ．氨氣與氧化銅反應(yīng)，黑色固體變成光亮的紅色．有資料顯示，Cu₂O也是紅色固體，不溶于水，溶于稀硫酸，生成生成Cu和CuSO₄．溶于鹽酸生成白色氯化亞銅結(jié)晶粉末．
（1）提出假設(shè)：1．紅色固體為Cu    2．

 

   3．紅色固體為Cu₂O和Cu
（2）寫出Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式

 

，氧化劑是

 

；
（3）設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證以上假設(shè)，寫出實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象以及結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象和結(jié)論

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：化學(xué)平衡專題,元素及其化合物

分析：Ⅰ、（1）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率=

△c

△t

計(jì)算；
（2）依據(jù)化學(xué)平衡移動原理分析，提高H₂的轉(zhuǎn)化率，就是使反應(yīng)向正向進(jìn)行，盡可能多得消耗H₂；
（3）反應(yīng)前后，氣體體積不相等，壓強(qiáng)不變說明達(dá)到平衡，混合氣體密度始終不變，不能說明是否達(dá)到平衡，氨氣的生成速率始終是氮?dú)庀�耗速率的二倍，也不能說明是否達(dá)到平衡，化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，雖然達(dá)到平衡，但反應(yīng)仍在進(jìn)行，并沒有停止；
Ⅱ、（1）依據(jù)題干假設(shè)分析；
（2）氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)，生成銅和硫酸銅，依據(jù)元素化合價變化分析判斷，氧化劑是鹽酸化合價降低的物質(zhì)；
（3）根據(jù)提給信息，在混合固體中加入稀硫酸，再根據(jù)剩余固體的質(zhì)量就可以確定固體成分．

解答： 解：Ⅰ．（1）2min時，混合氣體減少了1mol，則反應(yīng)的N₂為0.5mol，生成NH₃1mol，用c（NH₃）變化表示的平均反應(yīng)速率=

1mol 2L

2min

=0.25mol/（L?min）；
故答案為：0.25mol/（L?min）；
（2）提高H₂的轉(zhuǎn)化率，就是使反應(yīng)向正向進(jìn)行，盡可能多得消耗H₂，
A、雖然平衡正向移動，但消耗的H₂少，加入的H₂多，H₂轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；
B、分離出NH₃，平衡正向移動，H₂轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C、升高溫度，平衡逆向進(jìn)行，H₂轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；
D、充入He氣使壓強(qiáng)增大，分壓不變，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動，H₂轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；
E、加入一定量N₂，平衡正向移動，H₂轉(zhuǎn)化率增大，故E正確；
故選BE．
（3）A、反應(yīng)前后，氣體體積不相等，壓強(qiáng)不變說明達(dá)到平衡，故A正確；
B、氣體質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體密度始終不變，不能說明是否達(dá)到平衡，故B錯誤；
C、氨氣的生成速率始終是氮?dú)庀�耗速率的二倍，是正反�?yīng)方向進(jìn)行，不能說明是否達(dá)到平衡，故C錯誤；
D、化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，雖然達(dá)到平衡，但反應(yīng)仍在進(jìn)行，并沒有停止，故D錯誤；
故選A．
Ⅱ．（1）根據(jù)題給條件，1．紅色固體為Cu，3．紅色固體為Cu₂O和Cu，假設(shè)2應(yīng)給是紅色固體為Cu₂O；
故答案為：紅色固體為Cu₂O；
（2）根據(jù)題給條件，氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)，生成銅和硫酸銅，反應(yīng)離子方程式為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，反應(yīng)中銅元素化合價+1價變化為0價和+2價，化合價降低做氧化劑，化合價+1價變化為+2價，化合價升高做還原劑，所以氧化亞銅既是氧化劑又是還原劑；
故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu²⁺+Cu+H₂O，Cu₂O；
（3）根據(jù)提給信息，在混合固體中加入稀硫酸，再根據(jù)剩余固體的質(zhì)量就可以確定固體成分．
假設(shè)ag紅色固體中只含有氧化亞銅，設(shè)氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)生成銅的質(zhì)量為X，
Cu₂O+H₂SO₄═CuSO₄+Cu+H₂O
144              64
ag               X
X=0.444ag．

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象和結(jié)論
取一定質(zhì)量（ag）的紅色固體，加入稀硫酸，反應(yīng)完畢，洗滌、干燥、稱量固體	①若固體質(zhì)量無變化，仍為紅色，則只有Cu ②若剩余固體質(zhì)量為0.444ag，則只有Cu2O ③若剩余固體質(zhì)量大于0.444ag，則有Cu2O和Cu

故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象和結(jié)論
取一定質(zhì)量（ag）的紅色固體，加入稀硫酸，反應(yīng)完畢，洗滌、干燥、稱量固體	①若固體質(zhì)量無變化，仍為紅色，則只有Cu ②若剩余固體質(zhì)量為0.444ag，則只有Cu2O ③若剩余固體質(zhì)量大于0.444ag，則有Cu2O和Cu

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡圖象分析，化學(xué)平衡計(jì)算應(yīng)用，物質(zhì)組成的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．