高中化学探究影响化学反应速率的因素试题

碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）用CH₄ 催化还原NO_x 可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g) + 4NO₂(g) =4NO(g)＋CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH₁＝－574 kJ·molˉ¹
CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g)＋CO₂(g) + 2H₂O(g)  ΔH₂
若2 mol CH₄ 还原NO₂ 至N₂，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH₂＝       ；
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe₂O₃与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe₂O₃(s) + 3CH₄(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H₂(g)  ⊿H>0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe₂O₃在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是__________
A．CH₄的转化率等于CO的产率         
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．v（CO）与v（H₂）的比值不变       
D．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T₁升高到T₂时，平衡常数K_A  K_B（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些     。

A．H₂的逆反应速率                 
B．CH₄的的体积分数
C．混合气体的平均相对分子质量      
D．CO的体积分数
（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N₂＋3H₂2NH₃，该过程中还原反应的方程式为                。
（4）若往20mL 0.0lmol·L^-l的弱酸HNO₂溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图所示，下列有关说法正确的是

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L^-1   
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L^-1
③HNO₂的电离平衡常数：b点>a点 
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na⁺)>c(NO)>c(OH)> c(H⁺)

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)    ΔH="+131.3" kJ•mol^-1，ΔS=＋133.7J•(K•mol) ^-1
①该反应能否自发进行与            有关。
②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，
下列能判断该反应达到化学平衡状态的是               （填字母，下同）
a．容器中的压强不变   
b．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 molH—O键
c．υ_正(CO) =υ_逆(H₂O)   
d．c(CO)=c(H₂)
（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/min
H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中以υ(CO₂) 表示的反应速率为            。
②该反应的逆反应为          （填“吸”或“放”）热反应
（3）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇。一定条件下发生反应：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol^-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列措施中能使c (CH₃OH)增大的是___________。

a．升高温度     
b．充入He(g)，使体系压强增大
c．将H₂O(g)从体系中分离出来    
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂

在25℃时，向100mL含氯化氢14.6g的盐酸溶液中，放入5.6g纯铁粉（不考虑反应前后溶液体积的变化）。反应开始至2min末收集到氢气1.12L（标准状况下），在此之后，又经过4min铁粉全部溶解，则：
⑴在前2min内用FeCl₂表示的平均反应速率为多少？
⑵在后4min内用HCl表示的平均反应速率为多少？

在10L密闭容器中，A、B、C三种气态物质构成了可逆反应的体系；当在某一温度时，A、B、C物质的量与时间的关系如图一，C的百分含量与温度的关系如图二。
 
下列分析不正确的是：
A．0～4分钟时，A的平均反应速率为0.02mol/(L•min)
B．该反应的平衡常数表达式K＝
C．由T₁向T₂变化时，正反应速率大于逆反应速率       
D．此反应的正反应为放热反应 

发展低碳经济，构建低碳社会。科学家们提出利用以工业废气中的CO₂为原料，以CuO与ZnO混合物为催化剂，其反应为：CO₂+3H₂CH₃OH + H₂O。

（1）某温度下，在体积为l L的密闭容器中充入lmol CO₂和4molH₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如Ⅰ图所示。从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v(CH₃OH)=   ；氢气的转化率为    。
（2）常温常压下已知下列反应的能量变化如Ⅱ图所示：写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：          ，该反应的△S___0(填“>”或“<”或“=”)；反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有      （填序号）。

A．缩小反应器体积	B．升高温度
C．恒容条件下通入CO2	D．使用合适的催化剂

（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO等副产物出现，且CO₂的转化率、甲醇和CO的含量还受气体混合物在反应锅炉内的流动速率、催化剂CuO的质量分数影响。通过实验分别得到如下图。

①由图Ⅲ得，生产甲醇的气体最佳流动速率为       L•h^-1；
②已知当催化剂中没有CuO，只有单组份ZnO时，反应速率最大。说明为什么不选择单组份ZnO的原因                        ，根据图Ⅳ判断，催化剂CuO的质量分数最好为     %。

(10分)降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，目前工业上有一种方法是用CO₂来生产 甲醇燃料。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH ＝－49.0kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝________mol/(L·min)；
（2）氢气的转化率＝________；
（3）该反应的平衡常数为________(保留小数点后2位)；
（4）下列措施中能使平衡体系中n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是________。

A．升高温度

B．充入He(g)，使体系压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离出去

D．再充入1mol H2

（5）当反应达到平衡时，H₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反应再一次达到平衡后，H₂的物质的量浓度为c₂，则c₁________c₂的关系(填“>”、“<”或“＝”)。

(12分)在100 ℃时，将0.100 mol N₂O₄气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如表数据：

时间(s)	0	20	40	60	80
c(N2O4)/mol·L^－1	0.100	c1	0.050	c3	c4
c(NO2)/mol·L^－1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）该反应的平衡常数表达式为________；从表中分析：
c₁________c₂，c₃________c₄(填“>”、“<”或“＝”)。
（2）在上述条件下，从反应开始直至达到化学平衡时，N₂O₄的平均反应速率为________mol·L^－1·s^－1。
（3）达平衡后下列条件的改变可使NO₂气体浓度增大的是________(填字母序号)。
A．扩大容器的容积    
B．再充入一定量的N₂O₄
C．分离出一定量的NO₂   
D．再充入一定量的He
（4）若在相同条件下，起始时只充入0.080 mol NO₂气体，则达到平衡时NO₂气体的转化率为________。

将4 molA气体和2 molB气体在2 L的容器中发生如下反应：2A(g)+B(g)2C(g)。若经2s后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法，其中正确的是
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol / (L·s)
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol / (L·s) 
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol / L 

A．①③

B．①④

C．②③

D．③④

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的三种方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法：2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2

 
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成       而使Cu₂O产率降低。
（2）已知：①C(s)+O₂(g)=CO₂(g) △H=akJ·mol^—1；
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=bkJ·mol^—1；
③2Cu₂O(s)+O₂(g)=4CuO(s) △H=ckJ·mol^—1.
方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，写出制备反应的热化学方程式                  。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu₂O反应式为               。

（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该制法的化学方程式为           。
（5）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大，      （填操作名称）可分离出颗粒过大的Cu₂O。
（6）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验：
 ⊿H>0
水蒸气的浓度（mol·L^－1）随时间t (min)变化如下表：

序号	温度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O₂)＝                           ；实验温度T₁        T₂（填“>”、“<”）；催化剂的催化效率：实验①         实验②（填“>”、“<”）。

已知25℃、101 kPa下，稀的强酸与强碱溶液反应的中和热为57.3 kJ/mol。
（1）写出表示稀硫酸与稀烧碱溶液发生反应的中和热的热化学方程式：                        。
（2）学生甲用稀硫酸与稀烧碱溶液测定中和热装置如图。

①实验时所需的玻璃仪器除烧杯、量筒外还需：                             。
②该装置中有一处错误是：                     ，如果用该错误装置测定，结果会     （填“偏
高”“偏低”“无影响”）
③如果，该生用50 mL 0.25 mol/L的稀硫酸与50 mL 0.55 mol/L的稀烧碱溶液，他用试剂的用量的理
由是：                                                       。在该实验中需要测定某种数据，
完成一次实验，需要测定该数据的次数为    次。
（3）学生乙用2 mol/L的硫酸来测定与锌粒和锌粉反应的快慢，设计如图（Ⅰ）装置：
              
图Ⅰ                        图Ⅱ
①该生两次实验测定时间均设定为10 min，那么他还要测定的另一个数据是：
                                                                        。
②如果将图Ⅰ装置中的气体收集装置改为图Ⅱ，实验完毕待冷却后，该生准备读取滴定管上液面所处的刻度数，发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应先采取的操作是：                             。③该实验结果中，你估计与酸反应较快的是       。

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g)2NO₂(g)，随温度的升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
（1）反应的△H  0(填“＞”或“＜”)；
100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。

在0～60s时段，反应速率v(N₂O₄)为     mol•L^-1•s^-1；反应的平衡常数K₁=      mol/L。
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N₂O₄)以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。则：
① T     100℃(填“＞”或“＜”)。
② 计算温度T时反应的平衡常数K₂=      mol/L。
（3） 温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，则平衡向       (填“正”或“逆”)反应方向移动。

（原创）含氮化合物对人类生活有十分重大的意义。
（1）目前广泛使用的工业合成氨方法是用氮气和氢气在一定条件下化合。
已知：N₂(g)+O₂₍g) ＝2NO(g)  △H＝+180.5kJ/mol
4NH₃(g)+5O₂(g)＝4NO(g)+6H₂O(g) △H＝-905kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(g) △H＝-483.6kJ/mol
①写出工业合成氨的热化学方程式：                           。
②实验室模拟合成氨，在2L密闭容器中投入1molN₂ 和3mol H₂，容器中氨气的体积分数随时间变化如图所示。则0~10min，NH₃的平均速率为             ；达平衡时，N₂的转化率为      。

③若在②达平衡后，保持容器体积及温度不变，移走0.5molNH₃，再达平衡时，N₂的体积分数将      ，平衡常数      （填“增大”“减小”或“不变”）
（2）科学家一直致力于研究常温常压下“人工固氮”的方法。据报道：在常温常压条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水反应，生成NH3和一种单质。进一步研究NH3生成量与温度关系，部分实验数据如下（反应时间3h，其余条件一样）

T/℃	30	40	50
NH3生成量/10^-6mol	4.8	5.9	6.0

①写出常温下“人工固氮”反应的化学方程式：                           
此反应△H      0（填“>”、“<”或“=）。
②该反应中的催化剂TiO2的制取方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700~1000℃）进行水解。写出TiCl₄水解的化学方程式：                                    
③在上述固氮过程中，除加入催化剂外，能提高生产速率，但不降低产率的措施还可以是      。
A．适当升高温度                           B．将氨气液化分离   
C．增大反应物N₂的浓度                     D．增大压强

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸能将其中的Cr₂O₇^2-转化为Cr³⁺。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25°C下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号	初始pH	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①	4	60	10	30
②	5	60	10	30
③	5	60

测得实验①和②溶液中的Cr₂O₇^2-浓度随时间变化关系如图所示。

（2）上述反应后草酸被氧化为        （填化学式）。
（3）实验①和②的结果表明                         ；
实验①中0~t₁时间段反应速率（Cr³⁺）=        mol/(L·min) (用代数式表示)。
（4）该课题组队铁明矾[Al₂Fe(SO₄)₄·24H₂O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe²⁺起催化作用；
假设二：             ；
假设三：             ；
…………
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。（除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K₂SO₄、FeSO₄、K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2H₂O、Al₂(SO₄)₃等。溶液中Cr₂O₇^2-的浓度可用仪器测定）

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期实验结果和结论

工业上可利用煤的气化产物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃）同时生成二氧化碳，其三步反应如下：
① 2H₂ (g)＋CO(g)  CH₃OH (g)      ΔH＝ －90.8 kJ·mol^-1
② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)    ΔH＝ －23.5 kJ·mol^-1
③ CO(g)＋H₂O(g)  CO₂ (g)＋H₂(g)     ΔH＝ －41.3 kJ·mol^-1
（1）总合成反应的热化学方程式为                                。
（2）一定条件下的密闭容器中，上述总反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_____（填字母代号）。
A 高温高压           B 加入催化剂        C 减少CO₂的浓度 
D．增加CO的浓度     E．分离出二甲醚
（3）反应②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)在四种不同条件下进行（反应器均为相同的恒容密闭容器，CH₃OCH₃、H₂O起始浓度为0），CH₃OH(g)的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

实验 序号	温度 浓度 时间	0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	c3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	820℃	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

根据上述数据，完成下列填空：
①实验1，反应在10至20分钟时间内用CH₃OH(g)表示的平均速率为       。
②实验2，CH₃OH(g)的初始浓度c₂＝     mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是                  。
③设实验3的反应速率为v₃，实验1的反应速率为v₁，则v₃  v₁（填＞、＝、＜），且c₃＝    mol/L。

2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO₂(g)氧化为1mol SO₃的ΔH= -99kJ·mol^—1．请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示______________________、__________________________ ，E的大小对该反应的反应热有无影响？________________。该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点升高还是降低？___________  理由是_____________________________.
（2）图中△H= _______________  KJ·mol—1；
（3）V₂O₅的催化循环机理可能为：V₂O₅氧化SO₂时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式_________________________________________
（4）如果反应速率υ（SO₂）为0．05 mol·L^—1·min^—1，则υ（O₂）=   ______________mol·L^—1·min^—1、υ(SO₃)="____________" mol·L^—1·min^—1；
（5）已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol^—1，计算由S(s)生成3 molSO₃(g)的△H______________（要求计算过程）。