高中化学探究影响化学反应速率的因素试题

(10分)某温度下，在一密闭容器中充入一定量CO₂，并加入足量铁粉，发生反应：Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g)，测得CO₂和CO浓度随时间的变化如图所示：

（1）0～8 min，v(CO)＝______________________mol·L^－1·min^－1。
（2）下列措施中，能够改变平衡时c(CO)/c(CO₂)的比值的是________(填选项字母)。

A．温度

B．铁粉的量(足量)

C．压强

D．CO的量

（3）已知：反应Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常数为K₁；反应Fe(s)＋H₂O(g)FeO(s)＋H₂(g)的平衡常数为K₂。不同温度时K₁、K₂的值如下表：

温度/K	K1	K2
973	1.47	2.38
1 173	2.15	1.67

 
根据表中数据，计算反应CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)的K₃
①温度为973 K时：K＝_______________；
②温度为1 173 K时：K＝________________；
③反应CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)是________反应(填“吸热”或“放热”)。

用酸性KMnO₄和H₂C₂O₄（草酸）反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为：2MnO₄^-＋5H₂C₂O₄＋6H^＋＝2Mn^2＋＋10CO₂↑＋8H₂O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO₂的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO₄溶液已酸化）：

实验序号	A溶液	B溶液
①	20 mL 0.1 mol·L^－1H2C2O4溶液	30 mL 0.01 mol·L^－1KMnO4溶液
②	20 mL 0.2 mol·L^－1H2C2O4溶液	30 mL 0.01 mol·L^－1KMnO4溶液

（1） 该实验探究的是               因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO₂的体积大小关系是①       ②（填“＞”、“＜”或“=”）。
（2） 若实验①在2 min末收集了4.48 mL CO₂（标准状况下），则在2 min末，c(MnO₄^-)＝_______mol·L^-1。（假设混合溶液体积为50 mL）
（3） 除通过测定一定时间内CO₂的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定                    来比较化学反应速率。
（4） 小组同学发现反应速率总是如下图，其中t₁～t₂时间内速率变快的主要原因可能是：

①产物Mn^2＋是反应的催化剂、②                                                。

反应：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H<0。在等容条件下进行。体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示，回答问题：

（1）图中B为        (填“N₂”、“H₂”或“NH₃”）计算反应从开始→达平衡时H₂的反应速率v(H₂)=             
（2）下图是在某温度下反应达到平衡，将容器的体积扩大一倍，假定10min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（不需计算新平衡时的具体浓度，只要新平衡时浓度处于一个合理范围内即可。曲线上必须标出N₂、H₂、NH₃）。

反应在t₁、t₃、t₅、t₇时都达到了平衡，而t₂、t₄、t₆、t₈时都改变了条件，试判断改变的条件是（填“升温”、“降压”……等）；t₂时           ；t₆时            ；t₄时，平衡向         （填“正”或“逆”）反应方向移动。

2014年初雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g) 2CO₂(g)＋N₂(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。据此判断：

①该反应在        能自发进行（填“高温下” 、“低温下” 或“任何温度下”）；
②在T₂温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N₂)＝___________。
（2）煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
在恒压下，将CH₄(g)和NO₂(g)置于密闭容器中，也可以发生化学反应：
CH₄(g)＋2NO₂(g)N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH<0，提高NO₂转化率的措施有     

A．增加原催化剂的表面积	B．降低温度
C．减小投料比[n(NO2) / n(CH4)]	D．增大压强

（3）在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH₄，然后再分别充入等量的NO和NO₂。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应：并在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得图象如图所示：

从图中可以得出的结论是
结论一：在250℃-450℃时，NO_x转化率随温度升高而增大，450℃-600℃时NO_x转化率随温度升高而减小
推测原因是                                                             
结论二：                                                               

高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO₂(g)（正反应是吸热反应），其平衡常数可表示为：  K = c(CO₂)/c(CO)，已知1100 ℃时K =0.263。
（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO₂和CO的体积比值______；平衡常数K值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）1100 ℃时测得高炉中c(CO₂)="0.025" mol/L、c(CO)="0.1" mol/L，在这 种情况下，该反应是否处于化学平衡状态______（选填“是”或“否”），此时，化学反应速率是v_正______v_逆（选填“大于”“小于”或“等于”）；
（3） 目前工业上可用CO₂来生产燃料甲醇，有关反应为：
CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH＝—49.0 kJ·mol^－1。现向体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，反应过程中测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H₂)＝_____________；
②若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数______________(填序号)

A．可能不变

B．可能减小

C．可能增大

D．不变、减小、增大皆有可能

合成氨反应是“将空气变成面包”的反应，如果没有合成氨反应，地球将无法养活现在这么多的人。已知合成氨的反应为N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1。
Ⅰ.在体积为5 L的恒温、恒容密闭容器甲中，起始时投入2 mol N₂、3 mol H₂，经过10 s达到平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为0.8 mol。
Ⅱ.在容器乙中，起始时投入3 mol N₂、b mol H₂，维持恒温、恒压达到平衡，测得平衡时NH₃的物质的量为1.2 mol。此时与容器甲中平衡状态温度相同，相同组分的体积分数都相同。
（1）容器甲10 s内用H₂表示的平均反应速率v(H₂)＝_________，达平衡时   N₂的转化率＝__________。
（2）甲容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。t₂时改变了某一种条件，改变的条件可能是________、______(填写两项)。

（3）下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态__________(填字母)。
A容器乙中的气体密度不再变化    
B反应的平衡常数不再变化
C氨气的生成速率等于氮气的消耗速率的2倍
D断裂1 mol N≡N键同时断裂6 mol N—H键
E．容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（4）b＝__________。

(8分)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8 kJ/mol、-283.0 kJ/mol和-726.5 kJ/mol。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是             kJ；
（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为       ；  
（3）在容积为2 L的密闭容器中，由CO₂和H₂合成甲醇，方程式为：
CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）；在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响 ，实验结果如下图所示(注：T₁、T₂均大于300 ℃)：

下列说法正确的是                         (填序号)
①温度为T₁时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH₃OH)＝mol·L^－1·min^－1
②该反应在T₁时的平衡常数比T₂时的小 ③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T₁变到T₂，达到平衡时 增大
（4）在T₁温度时，将1 mol CO₂和3 mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为_                                    。

在体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g)zC(g)，图I表示200℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A):n(B)的变化关系。则下列结论正确的是                               

A．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)=" 0." 04 mol·L^－1·min^－1
B．图Ⅱ所知反应xA(g)+yB(g)zC(g)的△H<0，且a=2
C．若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，重新达到平衡前v(正)>v(逆)
D．200℃时向容器中再充入2 mol A 和1 mol B，达到平衡，A 的体积分数小于0.5

(14分)Ⅰ.钛铁矿（主要成分是FeTiO₃，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛的工业生产流程如下图所示。

（1）上述生产流程中加入铁屑的目的是              。
（2）副产品是____       。
（3）写出由TiO²⁺水解生成H₂TiO₃的离子方程式     。
（4）由TiO₂转化为TiCl₄的反应方程式是：

TiCl₄的百分含量随温度的变化如图所示，升高温度时，K值____（填“增大”、“减小”或“不变”）

Ⅱ.工业上合成氨的反应是：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） △H=-92.20kJ·mol^-1。
已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为        KJ
②0～1h内N₂的平均反应速率为      mol•L^-1•h^-1．
③此条件下该反应的化学平衡常数K=          （保留两位小数）
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1.00mol，化学平衡将向____方向移动（填“正反应”、“逆反应”或“不移动”）。

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入lmol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g) △H = —49.0kJ／mo1．
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）该反应的平衡常数为            。
（3）下列措施中能使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     D．再充入lmol CO₂和3mol H₂
（4）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（1）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g） △H= —1275.6kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（1） △H= —44.0kJ/mol
则甲醇的燃烧热化学方程式为：                                  ；
（5）如果燃烧甲醇会造成大量化学能损失，如果以甲醇和空气为原料，以氢氧化钠为电解质溶液设计成原电池将有很多优点，请书写出该电池的负极反应：___________________
（6）常温下，某水溶液M中存在的离子有：Na⁺、A^—、H⁺、OH^—。若该溶液M由 pH=3的HA溶液mL与pH=11的NaOH溶液mL混合反应而得，则下列说法中正确的是  __。
A．若溶液M呈中性，则溶液M中c（H⁺）+c（OH^—）=2×10^—7mol·L^-1
B．若V₁=V₂，则溶液M的pH一定等于7
C．若溶液M呈酸性，则V₁一定大于V₂
D．若溶液M呈碱性，则V₁一定小于V₂

向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的A和B，发生反应：A(g)+xB(g) 2C(g)。
各容器的反应温度、反应物起始量，反应过程中C的浓度随时间变化关系分别以下表和下图表示：

下列说法正确的是
A．10min内甲容器中反应的平均速率v(A)=0.025mol/(L·min)
B．由图可知：T₁<T₂，且该反应为吸热反应
C．x=1，若平衡时保持温度不变，改变容器体积平衡不移动
D．T₁℃，起始时甲容器中充入0.5molA、1.5molB，平衡时A的转化率为25%

T℃时在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T₁和T₂时，Y的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是

A．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)＝0．3 mol/(L·min)

B．平衡时容器内的压强为反应前的0．9倍

C．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K减小

D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是增大压强

PCl₃和PCl₅都是重要的化工原料。将PCl₃(g)和Cl₂(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，在一定条件下发生下述反应，并于10 min时达到平衡：PCl₃(g)＋Cl₂(g) PCl₅(g)。有关数据如下：

	PCl3(g)	Cl2(g)	PCl5(g)
初始浓度/(mol/L)	2．0	1．0	0
平衡浓度/(mol/L)	c1	c2	0．4

下列判断不正确的是(　　)
A．10 min内，v(Cl₂)＝0．04 mol/(L·min)
B．当容器中Cl₂为1．2 mol时，反应达到平衡
C．升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时PCl₃的转化率变大
D．平衡后移走2．0 mol PCl₃和1．0 mol Cl₂，在相同条件下再达平衡时， c(PCl₅)<0．2 mol/L

在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 molA和0.6 molB，在一定条件下发生反应：A(s)＋3B(g)2C(s)＋3D(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	64．0	50.7	42．9

请回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K＝              ，ΔH         0(填“＞”或“＜”)。
（2）1000 ℃时,4 min后达到平衡．求4 min内D的平均反应速率v(D)＝              ，B的平衡转化率为              ，平衡时B的体积分数              。
（3）欲提高⑵中B的平衡转化率，可采取的措施是              
A．减少C的量        B．增加A的量          C．移出部分D   
D．降低反应温度        E．减小容器的容积      F．加入合适的催化剂
（4）1000 ℃时, 在一容积为2 L的密闭容器内加入XmolC和0.6 molD，5 min后达到平衡，B的浓度与⑵中B的浓度相同，求X的范围              
（5）下列说法中能说明反应已达到平衡状态的是              
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而变      B．B的速率不随时间的变化而变化
C．c(B)︰c(D)=1︰1                           D．混合气体的密度保持不变(M(B)≠M(D))

一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)　ΔH＜0，反应过程如图：下列说法正确的是

A．t1 min时正、逆反应速率相等。

B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系

C．0～8 min，H2的平均反应速率v(H2)＝mol·L^－1·min^－1

D．10～12 min，升高温度使反应速率加快，平衡正向移动