高中化学探究影响化学反应速率的因素填空题

某温度时，在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得：

（1）该反应的化学方程式为_________________________________________。
（2）反应开始至4 min时，A的平均反应速率为________________________________。
（3）4 min时，反应是否达到平衡状态？________（填“是”或“否”），8 min时，v（正）________v（逆）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

在压强为0.1 MPa、10L恒容的密闭容器中,将2 mol CO与 5 mol H₂的混合气体在催化剂作用下能生成甲醇：CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH(g)   ΔH＜0请回答下列问题：
（1）①该反应的熵变ΔS     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②若温度T₁ ＞T₂，则平衡常数K(T₁)    K(T₂)（填“大于”、“小于”或“等于”）
③下列措施既可加快反应速率又可增加甲醇产率的是     ；
A．升高温度
B．将CH₃OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
D．再充入2 mol CO和5 mol H₂
④下列可说明反应已达到化学平衡状态的是________；
A．v_生成(CH₃OH)＝v_消耗(CO)                     
B．混合气体的密度不再改变
C．混合气体的平均相对分子质量不再改变       
D．CO与H₂浓度比不再变化
（2）若温度T₂时，5min后反应达到平衡，CO的转化率为75%，则：
①平衡时体系总的物质的量为        mol；
②反应的平衡常数K=             ；
③反应在0-5min区间的平均反应速率v(H₂)=           。

(15分)甲醇是重要的化工原料，在化工生产中有广泛的应用。
（1）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢反应生成H₂和甲酸甲酯(HCOOCH₃)、再分解生成CO和CH₃OH。写出相应反应的化学方程式：                。
（2）利用太阳能或生物质能分解水制H₂，然后可将H₂与C0₂转化为甲醇。已知：
光催化制氢：2H₂0（1）=2H₂(g)＋O₂(g)  H=＋571．5 kJ·mol^－1
H₂与C0₂耦合反应：3H₂(g)十CO₂(g)=CH₃OH（1）＋H₂0（1）  H= 一137．8 kJ·mol^－1
则反应：2H₂O（1）＋C0₂(g)=CH₃0H(l)＋3/20₂(g)的H=              kJ·mol^－1
（3）已知反应：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  H=Q
在20 L的密闭容器中，按物质的量之比1：2充入CO和H₂，测得CO的转化率随温度及压强的变化如下图所示，P₂及195 ℃时n(H₂)随时间的变化如表所示。
      
①O～3 min，平均速率V(CH₃OH)=            ，Q          0(填“＜”“=”或“＞”)。
②图中压强(P₁、P₂)的大小顺序为          ，理由是                            。
③在P₂及195 ℃时，该反应的平衡常数K=                  。

Ⅰ．已知：
4Na（g）+3CO₂（g）=2Na₂CO₃（l）+C(s，金刚石)  △H=－1080.9kJ/mol
4Na（g）+CO₂（g）=2Na₂O（s）+C（s，金刚石）  △H=－357.5kJ/mol
试写出固体Na₂O与固体C（金刚石）反应得到气体Na和液态Na₂CO₃的热化学方程式             。
Ⅱ．硝基苯甲酸乙酯在OH^— 存在下发生水解反应：O₂NC₆H₄COOC₂H₅＋OH^－O₂NC₆H₄COO^－＋C₂H₅OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol/L ，某温度下测得O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率α随时间变化的数据如表所示：

t/s	0	120	180	240	330	530	600	700	800
α/%	0	33	42	49	59	73	74	75	75

回答下列问题：
（1）该反应在330~530s的平均反应速率为           （只列出算式，不做运算）。
（2）试计算某温度下该反应的平衡常数（写出计算过程）。
（3）为提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率，可以采取的措施有                     ，（写2条）。
Ⅲ．（1）下图装置中，开始电解时，Al电极反应式为                       ,石墨电极反应式为                       。

（2）通电一段时间后测得有0.6mol电子转移，作出Al(OH)₃物质的量与消耗H₂O的物质的量的的图象（反应物足量，作出标注）。

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：
(i)制备合成气：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)  ΔH="+206.0" kJ·mol^―1
(ii)合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH₂
请回答下列问题：
（1）制备合成气：将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O(g)通入反应室(容积为100L)，在一定条件下发生反应(i)；CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H₂)=   。
②图中p₁       p₂(填“＜”、”“＞”或“＝”)。
③为解决合成气中H₂过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO₂，发生反应：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，
为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为        。
（2）合成甲醇：在Cu₂O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H₂(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH₃OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图所示。

①反应(ii)需在      (填“高温”或“低温”)才能自发进行。
②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂有利于维持Cu₂O的量不变，
原因是               (用化学方程式表示)。
③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH₃OH)随时间t变化的总趋势图。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g) ΔH="―29.1" kJ·mol^―1，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是       (填“3.5×10⁶Pa”、“4.0×10⁶Pa”或“5.0×10⁶Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是                                     。

运用化学反应原理研究碳的化合物具有重要意义。
（1）常温下I₂O₅（s）可用于检测CO，反应原理为：5CO(g)+I₂O₅（s）5CO₂(g)+I₂(s) △H＜0。向2L密闭容器中加入足量I₂O₅（s），并通人1molCO，CO₂的体积分数随时间的变化如下图所示：

①0～0.5min内的平均反应速率v(CO)= _____________。
②保持温度和体积不变，若开始加入CO(g)的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是______。
a．生成I₂的质量为原来的2倍
b．混合气体的平均摩尔质量不变
c．达到平衡的时间为原来的2倍
d．混合气体的密度不变
③反应达a点时，欲增大容器中CO₂的体积分数，可采取的措施为____________。
（2）以为催化剂，可以将的混合气体直接转化为乙酸。
①若该反应的原子利用率为100％，则______________。
②在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则：_____14(填“>”、“<”或“=”)；该温度下醋酸的电离常数K=__________(用含a、b的式子表示)。
（3）利用反应可以处理汽车尾气，若将该反应设计为原电池，用熔融Na₂O作电解质，其正极电极反应式为________________________________。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）已知：CO(g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)  △H＝—283 kJ·mol^—1
CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g) ＋2H₂O(l)  △H＝—725kJ·mol^—1
若要求得CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示）      的焓变。
（2）工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） △H="—a" kJ/mol（a＞0），H₂的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。

压强：P₁            P₂（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）在容积固定的密闭容器中发生CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g） △H="—a" kJ/mol（a＞0），各物质的浓度如下表：

浓度mol/L 时间/min	c(CO)	c(H2)	c(CH3OH)
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

①反应从2 min到4 min之间，H₂的反应速率为         。
②反应达到平衡时CO的转化率为              。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是         （填序号）。
A．使用催化剂       B．降低温度      C．增加H₂的浓度
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，实验室用如图装置模拟该过程，其原理是：通电后，Co²⁺被氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把甲醇氧化成CO₂而除去(Co³⁺的还原产物是CO²⁺)。

①写出阳极电极反应式_____________________________________________________________；
②写出除去甲醇的离子方程式_______________________________________________________。

目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请回答下列问题：
I．甲烷自热重整是一种先进的制氢方法，其反应方程式为：
CH₄(g) + H₂O(g)CO(g) + 3H₂(g)
（1）阅读下图，计算该反应的反应热ΔH = __________kJ/mol。

II．用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成燃料电池。
（2）以C_nH_2nO_n、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为______________________________________________________________________。
（3）以CH₄、O₂为原料，100 mL 0.15 mol/L NaOH溶液为电解质设计成燃料电池，若放电时参与反应的氧气体积为448 mL（标准状况），产生的气体全部被溶液吸收，则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为____________________，各离子浓度由大到小的顺序为___________________。
III．利用I₂O₅消除CO污染的反应为：5CO(g) + I₂O₅(s)5CO₂(g) + I₂(s)，不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的2L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图。请回答：

（4）T₂时，0 ~ 0.5 min内的反应速率v(CO) = ____________________。
（5）T₁时化学平衡常数K = ____________________。
（6）下列说法不正确的是____________________（填字母序号）。

A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态

B．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等

C．d点时，增大体系压强，CO的转化率不变

D．b点和d点时化学平衡常数的大小关系：Kb < Kd

环境中氮氧化物的合理控制和治理是减少雾霾天气、优化生存环境的有效途径之一。请运用化学反应原理知识，回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄ (g)+ 4NO₂ (g)="==" 4NO(g)+ CO₂ (g)+ 2H₂O(1) △H₁ = -662kJ·mol^-1
②CH₄ (g)+ 4NO(g) ="==" 2N₂ (g)+ CO₂ (g)+ 2H₂O(1) △H₂ =" -1251" kJ·mol^-1
据此，写出CH₄将NO₂还原为N₂的热化学方程式：
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g) N₂ (g)+CO₂ (g)
某研究小组向一个容积（3L）恒定的真空密闭容器中加人0.3mol NO和足量的活性炭与催化剂（固体试样的体积忽略不计），在恒温（T₁℃）条件下发生反应，经10min反应达到平衡，测得N₂的物质的量为0.09mol。
①0min~10min内以v（NO）表示的平均化学反应速率为         。
②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是         。

A．容器内压强保持不变

B．速率关系：2v(NO)(正) =" v" (N2)(逆)

C．容器内CO2的体积分数不变

D．混合气体的密度保持不变

③在相同条件下，若在容器中放入生石灰，则NO的平衡转化率         （填“增大”、“不变”或“减小”）。

硝基苯甲酸乙酯在OH^－存在下发生水解反应：O₂NC₆H₄COOC₂H₅ + OH^-O₂NC₆H₄COO^-+C₂H₅OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol/L,15 ℃时测得：O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率α随时间变化的数据如表所示。

t/s	0	120	180	240	330	530	600	700	800
α/%	0	33.0	41.8	48.8	58.0	69.0	70.4	71.0	71.0

回答下列问题：
（1）计算上述反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率
v₁=                      、v₂=                              。
比较两者大小可得到的结论是                                    。
（2）列式计算15 ℃时该反应的平衡常数K=_________________。（填数值）
（3）为提高反应物的平衡转化率，除适当控制反应温度外，另可采取的措施有        ，        （要求写出两条）。

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：
（i）制备合成气：CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g) 
（ii）合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) 
请回答下列问题：
（1）制备合成气：将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H₂) = 。
②图中p₁ p₂（填“<”、”“>”或“=”）。
③为解决合成气中H₂过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO₂，发生反应如下：
CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。
（2）合成甲醇：在Cu₂O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H₂(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH₃OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

①反应（ii）需在 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。
②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量的CO₂ 有利于维持Cu₂O的量不变，
原因是 （用化学方程式表示）。
③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH₃OH)随时间t变化的总趋势图。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 。 (填“3.5×10⁶Pa”、“4.0×10⁶Pa”或“5.0×10⁶Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是 。

研究碳及其化合物有重要意义。
（1）科学家用CO₂和H₂生产甲醇做燃料。
已知：甲醇的燃烧热ΔH= -726.5kJ/mol；氢气的燃烧热ΔH= -285.8kJ/mol；
则常温常压下，CO₂(g)和H₂(g)反应生成CH₃OH(l)的热化学方程式            。
（2）460℃时，在4L密闭容器中充入1mol CO₂和3.25mol H₂，在一定条件下反应，测得CO₂和CH₃OH(g)的物质的量随时间的变化关系如图所示。

①从反应开始到3min时，H₂O(g)的平均反应速率                      ，
②下列措施中既能加快反应速率又能使H₂的转化率增大的是           ，

A．使用更有效的催化剂

B．在原容器中再充入1mol CO2

C．在原容器中再充入1mol He

D．缩小容器的体积

E、将甲醇及时分离出来
③若该反应的焓变为ΔH，则下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。

④该条件下，此反应的化学平衡常数为               。
（3）科学家研究发现，还可以用电催化法将CO₂还原为碳氢化合物。原理如下图所示（电解质溶液是一种钾盐）。若C_xH_y为C₂H₄，则该原理的总反应式为为：             。

（4）已知

化学式	电离平衡常数
HCN	K=4.9×10^-10
H2CO3	K1=4.3×10^-7、K2=5.6×10^-11

①25℃时，测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11，则c(HCN)/c(CN^-)=_________。
②向NaCN溶液中通入少量CO₂，则发生反应的离子方程式为：________________。

(10分)（1）恒温，容积为1 L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图所示(已知：2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1)，请回答下列问题：

①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式： ___________________。
②ΔH₂＝________kJ·mol^－1。
③在相同条件下，充入1 mol SO₃和0.5 mol的O₂，则达到平衡时SO₃的转化率为________；此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。
（2）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O(g)2H₂＋O₂
C．太阳光催化分解水制氢：2H₂O2H₂↑＋O₂↑
D．天然气制氢：CH₄＋H₂O(g)CO＋3H₂
②CO₂可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol^－1，测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图所示。从3 min到9 min，v(H₂)＝________mol·L^－1·min^－1。

③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A.反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O
D.CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
（3）工业上，CH₃OH也可由CO和H₂合成。参考合成反应CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10^－2	2.4×10^－4	1×10^－5

A．该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS<0
C．在T℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H₂，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D．工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

运用甲烷自热来制取氢气是目前较为先进的技术。其涉及的反应如下：
①CH₄(g)＋2H₂O(g)＝CO₂(g)＋4H₂(g) △H₁＝＋165.0 kJ/mol 反应活化能Ea₁="243.9" kJ/mol
②CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H₂＝－802.6 kJ/mol 反应活化能Ea₂="125.6" kJ/mol
（1）2H₂(g) + O₂(g)= 2H₂O(g)△H₃＝          kJ/mol；
（2）下面能正确表示氢气和氧气反应生成水的能量变化示意图的是    （填字母序号）。

（3）运用甲烷自热来制取氢气是目前较为先进的技术。在同一反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生如上反应①和反应②，则反应开始时，反应①的反应速率    反应②的反应速率（填“＞”、“＜”或“＝”），理由是                       ；从能量角度分析，在该制氢过程中通入适量氧气发生反应②的目的是                      ；

对于反应：CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂ (g)   ΔH＞0请回答下列问题：
（1）在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H₂O，在850℃时发生上述反应，CO和H₂O浓度变化如图，则 0~4min内的平均反应速率v(CO)＝______ mol/(L·min)

（2)t℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如下表。

则：
①C₁数值___（选填“＞”、“＜”或“＝”）0.08 mol/L。
②反应在4min~5min间，平衡向逆反应方向移动，可能的原因是________(单选)；表中5min—6min之间数值发生变化，可能的原因是__________(单选)。
a．增加水蒸气      b．降低温度
c．使用催化剂     d．增加氢气浓度