【知识点详解】
1. 化学平衡:化学平衡主要研究的是可逆反应,即在一定条件下,反应物和生成物的浓度或分压保持恒定的状态。可逆反应是指反应可以朝着两个方向进行,既能生成产物,也能消耗产物,达到平衡时,正反应和逆反应的速率相等。
2. 反应速率的调控:影响化学反应速率的因素包括反应物的浓度、温度、固体表面积以及催化剂的存在。题目中的第2题提到了几个可能改变反应速率的措施,其中,增加盐酸浓度(②)、使用粉末状大理石(③)和升高温度(④)都能有效增大反应速率,因为它们分别增加了反应物浓度、增大了反应接触面积和提高了分子运动的活跃程度。
3. 平衡常数:对于可逆反应C(s)+H2O(g) ⇌ CO(g)+H2(g),其平衡常数K的表达式为生成物浓度的系数次幂之积除以反应物浓度的系数次幂之积,由于C是固态,不在平衡常数表达式中体现。因此,正确选项是D.K=[c(CO)·c(H2)]/[c(H2O)]。
4. 反应速率的表示:反应速率通常用反应物或生成物浓度随时间的变化率来表示。在2A+B→3C+4D中,速率表达式要转化为同一种物质来比较,通常选择反应物。将各选项转换为A的速率,A选项已经是A的速率,B选项乘以2/3,C选项乘以2/3,D选项乘以1/4。所以,A选项的速率最快。
5. 平衡的特征:可逆反应达到平衡的显著特征是正逆反应的速率相等,而不是反应停止或者速率均为零,故选D。
6. 原电池的工作原理:锌-铜-稀H2SO4组成的原电池中,锌作为负极,失去电子溶解,铜作为正极,氢离子得到电子生成氢气。当有1mol电子通过导线时,锌溶解了32.5g,铜片上析出1g H2。因此答案是A。
7. 列夏特列原理的应用:列夏特列原理是描述化学平衡受外界条件影响时平衡移动的方向。A、B、C选项均能用列夏特列原理解释,但D选项使用催化剂不会影响平衡,只会影响反应速率,所以D选项不符合。
8. 金属活动性顺序:根据金属与酸的反应及电解过程中离子的析出顺序,可以判断金属的活动性。X溶解表明X比H活泼,Y先析出表明Y比Z活泼,而M的离子氧化性强于Y,说明M比Y活泼。因此,活动性顺序为X>Z>Y>M。
9. 反应速率的计算:根据定义,反应速率v等于物质的量变化除以时间,对于N2(g)+3H2(g)→2NH3(g),2min内N2的物质的量减少了12mol,体积为10L,所以2min内的N2反应速率为0.6mol/(L·min)。
10. 自发反应的判断:自发反应的判定依据是吉布斯自由能ΔG,ΔG=ΔH-TΔS。当ΔG<0时反应自发进行。根据题目给出的数据,ΔG=ΔH-TΔS=-122kJ/mol - T(-231J/mol·K)。由于1kJ/mol=1000J/mol,T单位为K,因此-122kJ/mol>-231J/mol·K·T,只要温度高于0K,反应就能自发进行。
11. 反应平衡的标志:①表示正逆反应速率相等,是平衡状态;②不能表示平衡,因为生成O2的同时生成NO,不一定是平衡;③浓度比值并不决定平衡,只在反应开始时可能出现;④颜色不变表示NO2浓度稳定,是平衡标志;⑤密度在整个过程中不变,不是平衡标志;⑥平均相对分子质量不变,可能表示气体总物质的量不变,是平衡标志。因此,平衡状态的标志是①、④和⑥。
以上就是化学平衡、反应速率调控、平衡常数、原电池、金属活动性、反应速率计算以及自发反应判断等知识点的详细说明。