高中化学化学反应速率的影响因素试题

砷（As）是第四周期VA族元素，可以形成 ${{\mathit{As}}_{2}S}_3$ 、 ${\mathit{As}}_2{O}_5$ 、 $H_3{\mathit{AsO}}_3$ 、 $H_3{\mathit{AsO}}_4$ 等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：

（1）画出砷的原子结构示意图__________。

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为 ${\mathit{As}}_2{S}_3$ ）制成浆状，通入 $O_2$ 氧化，生成 $H_3{\mathit{AsO}}_4$ 和单质硫。写出发生反应的化学方程式__________。该反应需要在加压下进行，原因是__________。

（3）已知：

$\mathit{As}(s)+\frac{3}{2}{H}_2(g)+2O_2(g)=H_3{\mathit{AsO}}_4(s)$ $\Delta H_1$

$H_2(g)+\frac{1}{2}{O}_2(g)=H_{2}O(l)$ $\Delta H_2$

$2\mathit{As}(s)+\frac{5}{2}{O}_2(g)={\mathit{As}}_2{O}_5(s)$ $\Delta H_3$

则反应 ${\mathit{As}}_2{O}_3(s)+3H_{2}O(l)=2H_3{\mathit{AsO}}_4(s)$ 的 $\mathit{\Delta H}=$ __________。

（4）298K时，将 $20mL3xmol·L^{-1}$   ${\mathit{Na}}_3{\mathit{AsO}}_3$ 、 $20\mathrm{mL}\mathrm{}3\mathrm{xmol}\cdot L^{-1}{I}_2$ 和 $20mLNaOH$ 溶液混合，发生反应： ${\mathit{AsO}}_3^{3-}(\mathit{aq})+I_2(\mathit{aq})+2{\mathit{OH}}^{-}(\mathit{aq})\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\leftleftarrows }{\mathit{AsO}}_4^{3-}(\mathit{aq})+2I^{-}(\mathit{aq})+H_{2}O(l)$ 。溶液中 $c({\mathit{AsO}}_4^{3-})$ 与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。

a．溶液的pH不再变化

b． $v(I^{-})=2v({\mathit{AsO}}_3^{3-})$

c． $c({\mathit{AsO}}_4^{3-})/c({\mathit{AsO}}_3^{3-})$ 不再变化

d． $c(I^{-})=y\mathit{mol}\cdot L^{-1}$

② $t_m$ 时， $v_{正}$ __________ $v_{逆}$ （填"大于"、"小于"或"等于"）。

③ $t_m$ 时 $v_{逆}$ __________ $t_n$ 时 $v_{逆}$ （填"大于"、"小于"或"等于"），理由是__________。

④若平衡时溶液的 $\mathit{pH}=14$ ，则该反应的平衡常数K为__________。

下列实验不能达到目的的是（ ）

选项	目的	实验
A	制取较高浓度的次氯酸溶液	将 $C{l}_2$ 通入碳酸钠溶液中
B	加快氧气的生成速率	在过氧化氢溶液中加入少量 $Mn{O}_2$
C	除去乙酸乙酯中的少量乙酸	加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液
D	制备少量二氧化硫气体	向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸

A．

A

B．

B

C．

C

D．

D

咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸（K _a约为10 ⁻⁴， 易溶于水及乙醇）约3%~10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。

索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：

（1）实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是________，圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。    

（2）提取过程不可选用明火直接加热，原因是________，与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是________。    

（3）提取液需经"蒸馏浓缩"除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是________。"蒸发浓缩"需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有________（填标号）。

A．直形冷凝管 B．球形冷凝管C．接收瓶D．烧杯

（4）浓缩液加生石灰的作用是________ 和吸收________    

（5）可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。

   

三氯氢硅（ $SiHC{l}_3$ ）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：   

（1） $SiHC{l}_3$ 在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成 $(HSiO{)}_{2}O$ 等，写出该反应的化学方程式________。    

（2） $SiHC{l}_3$ 在催化剂作用下发生反应：

$2SiHC{l}_3\left(g\right)=Si{H}_{2}C{l}_2\left(g\right)+ SiC{l}_4\left(g\right)$     $\Delta H_1=48kJ·mo{l}^{-1}$

$3Si{H}_{2}C{l}_2\left(g\right)=Si{H}_4\left(g\right)+2SiHC{l}_3\left(g\right)$   $\Delta H_2=-30kJ·mo{l}^{-1}$

则反应 $4SiHC{l}_3\left(g\right)=SiH\left|4\right|\left(g\right)+ 3SiC{l}_4\left(g\right)$ 的 $\Delta H=$ ________ $kJ·mo{l}^{-1}$ 。

（3）对于反应 $2SiHC{l}_3\left(g\right)=Si{H}_{2}C{l}_2\left(g\right)+SiC{l}_4\left(g\right)$ ，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在 $323K$ 和 $343K$ 时 $SiHC{l}_3$ 的转化率随时间变化的结果如图所示。

① $343K$ 时反应的平衡转化率 α=________%。平衡常数 $K_{343K}=$ ________（保留2位小数）。

②在 $343K$ 下：要提高 $SiHC{l}_3$ 转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

③比较a、b处反应速率大小： $v_a$ ________ $v_b$ （填"大于""小于"或"等于"）。反应速率 $v= v_{正}-v_{逆}=k_{正}{x^2}_{{\text{SiHCl}}_{\text{3}}}$ − $k_{逆}{x}_{{\text{SiH}}_{\text{2}}{\text{Cl}}_{\text{2}}}{x}_{{\text{SiCl}}_{\text{4}}}$ ， $k_{正}$ 、 $k_{逆}$ 分别为正、逆向反应速率常数， x为物质的量分数，计算a处 $\frac{v_{正}}{v_{逆}}$ =________（保留1位小数）。

下列实验操作不当的是 （  ）          

A．	用稀硫酸和锌粒制取 $H_2$ 时，加几滴 $CuS{O}_4$ 溶液以加快反应速率	B．	用标准HCl溶液滴定 $NaHC{O}_3$ 溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂
C．	用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有 $N{a}^{+}$	D．	常压蒸馏时，加入液体的体积不超过圆底烧瓶容积的三分之二

$C{H}_4-C{O}_2$ 催化重整不仅可以得到合成气（CO和 $H_2$ ）。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1） $C{H}_4-C{O}_2$ 催化重整反应为： $C{H}_4\left(g\right)+C{O}_2\left(g\right)=2\mathit{CO}\left(g\right)+2H_2\left(g\right)$ 。

已知：

$C\left(s\right)+2H_2\left(g\right)=C{H}_4\left(g\right)$ $△H=-75\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

$C\left(s\right)+O_2\left(g\right)=C{O}_2\left(g\right)$ $△H=-394\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

$C\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=\mathit{CO}\left(g\right)$ $△H=-111\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

该催化重整反应的 $△H=$ ________ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$ 。有利于提高 $C{H}_4$ 平衡转化率的条件是________（填标号）。

A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入 $2\mathit{molC}{H}_4\cdot 1\mathit{molC}{O}_2$ 以及催化剂进行重整反应。达到平衡时 $C{O}_2$ 的转化率是50%，其平衡常数为________ $\mathit{mo}{l}^2\cdot L^{-2}$ 。

（2）反中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

		积碳反应 $C{H}_4\left(g\right)=C\left(s\right)+2H_2\left(g\right)$	消碳反应 $C{O}_2\left(g\right)+C\left(s\right)=2\mathit{CO}\left(g\right)$
$\mathit{\Delta HJ}(\mathit{KJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1})$		75	172
活化能/     $(\mathit{KJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1})$	催化剂X	33	91
	催化剂Y	43	72

①由上表判断,催化剂X________Y(填"优于或劣于"),理由是________.在反应进料气组成,压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示,升高温度时,下列关于积碳反应,消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)

A．	$K_{积}$ 、 $K_{消}$ 均增加
B．	$V_{积}$ 减小、 $V_{消}$ 增加
C．	$K_{积}$ 减小、 $K_{消}$ 增加
D．	$v_{消}$ 增加的倍数比 $V_{积}$ 增加的倍数大

②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 $v=k·p\left(C{H}_4\right)·{\left[p\right(C{O}_2\left)\right]}^{-0.5}$ (k为速率常数)。在 $p\left(C{H}_4\right)$ 一定时,不同 $P\left(C{O}_2\right)$ 下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则 $P_a\left(C{O}_2\right)$ 、 $P_b\left(C{O}_2\right)$ 、 $P_c\left(C{O}_2\right)$ 从大到小的顺序为________

下列实验过程可以达到实验目的的是( )

编号	实验目的	实验过程
A	配制 $0.4000mol.L^{-1}$ 的溶液	称取4.0g固体NaOH于烧杯中，加入少量蒸馏水溶解，转移至250mL容量瓶中定容
B	探究维生素C的还原性	向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化
C	制取并纯化氢气	向稀盐酸中加入锌粒，将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和 $KMn{O}_4$ 溶液
D	探究浓度对反应速率的影响	向2支盛有5mL不同浓度 $NaHS{O}_3$ 溶液的试管中同时加入2mL5% $H_2{O}_2$ 溶液，观察实验现象

A．

A

B．

B

C．

C

D．

D

水煤气变换 $\left[\mathrm{CO}\right(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})={\mathrm{CO}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g}\left)\right]$ 是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯 ${\mathrm{H}}_2$ 缓慢地通过处于 $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 下的过量氧化钴 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，氧化钴部分被还原为金属钴 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ ，平衡后气体中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用 $\mathrm{CO}$ 还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，平衡后气体中 $\mathrm{CO}$ 的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ 为 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ 的倾向是 $\mathrm{CO}$ _________（填"大于"或"小于"） ${\mathrm{H}}_2$ 。

（2） $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时，在密闭容器中将等物质的量的 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{g}\mathrm{）}$ 和 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)$ 混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为_________（填标号）。

A． $\mathrm{＜}0.25$    B． $0.25$    C． $0.25~0.50$     D． $0.50$     E． $\mathrm{＞}0.50$

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的 $\mathrm{\Delta }\mathrm{H}$ ________（填"大于""等于"或"小于"）0。该历程中最大能垒（活化能） ${\mathrm{E}}_{\mathrm{正}}$ =_________ $\mathrm{eV}$ ，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了 $467\mathrm{}\mathrm{℃、}489\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时水煤气变换中 $\mathrm{CO}$ 和 ${\mathrm{H}}_2$ 分压随时间变化关系（如图所示）催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 $p_{H_{2}O}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 相等、 ${\mathrm{PCO}}_2$ 和 $P_{H_2}$ 相等。

计算曲线a的反应在 $30~90\mathit{min}$ 内的平均速率 $\genfrac{}{}{0pt}{}{-}{v}$ (a)=___________ $\mathit{kPa}·{\mathit{min}}^{-1}$ 。 $467℃$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。 $489°C$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系曲线分别是     、     。

1，3﹣丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H⁺进攻1，3﹣丁二烯生成碳正离子（）；第二步Br^﹣进攻碳正离子完成1，2﹣加成或1，4﹣加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0℃和40℃时，1，2﹣加成产物与1，4﹣加成产物的比例分别为70：30和15：85．下列说法正确的是（　　）

A．1，4﹣加成产物比1，2﹣加成产物稳定

B．与0℃相比，40℃时1，3﹣丁二烯的转化率增大

C．从0℃升至40℃，1，2﹣加成正反应速率增大，1，4﹣加成正反应速率减小

D．从0℃升至40℃，1，2﹣加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度

二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO ₂的热点研究领域。回答下列问题：

（1）CO ₂催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n（C ₂H ₄）：n（H ₂O）＝ 　　。当反应达到平衡时，若增大压强，则n（C ₂H ₄） 　　（填"变大""变小"或"不变"）。

（2）理论计算表明。原料初始组成n（CO ₂）：n（H ₂）＝1：3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C ₂H ₄、CO ₂变化的曲线分别是 　　、 　　。 CO ₂催化加氢合成C ₂H ₄反应的△H 　　0 （填"大于"或"小于"）。

（3）根据图中点A（440K，0.39），计算该温度时反应的平衡常数K _p＝ 　 $\frac{2.5\times 10^8}{6591}$ 　（MPa） ^{﹣ 3}（列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。

（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C ₃H ₆、C ₃H ₈、C ₄H ₈等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当 　　。

钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO ₂、Fe ₃O ₄。采用如图工艺流程可由黏土钒矿制备NH ₄VO ₃。

该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

金属离子	Fe ^3+	Fe ^2+	Al ^3+	Mn ^2+
开始沉淀pH	1.9	7.0	3.0	8.1
完全沉淀pH	3.2	9.0	4.7	10.1

回答下列问题：

（1）"酸浸氧化"需要加热，其原因是 　　。

（2）"酸浸氧化"中，VO ⁺和VO ²⁺被氧化成VO ₂ ⁺，同时还有 　　离子被氧化。写出VO ⁺转化为VO ₂ ⁺反应的离子方程式 　。

（3）"中和沉淀"中，钒水解并沉淀为V ₂O ₅•xH ₂O，随滤液②可除去金属离子K ⁺、Mg ²⁺、Na ⁺、 　　，以及部分的 　　。

（4）"沉淀转溶"中，V ₂O ₅•xH ₂O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 　　。

（5）"调pH"中有沉淀生产，生成沉淀反应的化学方程式是 　　。

CO₂/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。

（1）CO₂催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO₃溶液（CO₂与KOH溶液反应制得）中通入H₂生成HCOO^﹣，其离子方程式为　　；其他条件不变，HCO₃^﹣转化为HCOO^﹣的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40℃～80℃范围内，HCO₃^﹣催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是　　。

（2）HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示，两电极区间用允许K⁺、H⁺通过的半透膜隔开。

①电池负极电极反应式为　　；放电过程中需补充的物质A为　　（填化学式）。

②如图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O₂的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为　　。

（3）HCOOH催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO₂和H₂可能的反应机理如图3所示。

①HCOOD催化释氢反应除生成CO₂外，还生成　　（填化学式）。

②研究发现：其他条件不变时，以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是　　。

实验室由炼钢污泥（简称铁泥，主要成分为铁的氧化物）制备软磁性材料α﹣Fe₂O₃．其主要实验流程如图。

（1）酸浸。用一定浓度的H₂SO₄溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有　　 （填序号）。

A．适当升高酸浸温度

B．适当加快搅拌速度

C．适当缩短酸浸时间

（2）还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe³⁺完全转化为Fe²⁺．“还原”过程中除生成Fe²⁺外，还会生成　　（填化学式）；检验Fe³⁺是否还原完全的实验操作是　　。

（3）除杂。向“还原”后的滤液中加入NH₄F溶液，使Ca²⁺转化为CaF₂沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致CaF₂沉淀不完全，其原因是　　[K_sp（CaF₂）＝5.3×10^﹣9，K_a（HF）＝6.3×10^﹣4]。

（4）沉铁。将提纯后的FeSO₄溶液与氨水﹣NH₄HCO₃混合溶液反应。生成FeCO₃沉淀。

①生成FeCO₃沉淀的离子方程式为　　。

②设计以FeSO₄溶液、氨水﹣NH₄HCO₃混合溶液为原料，制备FeCO₃的实验方案：　　[FeCO₃沉淀需“洗涤完全”，Fe（OH）₂开始沉淀的pH＝6.5]。

NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应：CO（g）+NO（g）═CO₂（g） $+\frac{1}{2}$N₂（g）△H＝﹣374.3kJ•mol^﹣1 K＝2.5×10⁶⁰，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是（　　）

A．K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全

B．增大压强，平衡将向右移动，K＞2.5×10⁶⁰

C．升高温度，既增大反应速率又增大K

D．选用适宜催化剂可达到尾气排放标准