高中化学探究影响化学反应速率的因素试题

298 K时，某容积固定为1 L的密闭容器中发生如下可逆反应：A(g)2B(g)　ΔH＝-a kJ·mol^－1。其中B的物质的量浓度随时间变化如图所示。

试回答下列问题。
（1）已知298 K时60 s达到平衡，比较40～60 s内和60～80s内B的平均反应速率:v_(40～60)        v_(60～80)(填“﹥”或“﹦”或“﹤”)。
（2）若298 K达到平衡时，B的平衡浓度为A的3倍，共放出热量x kJ，开始加入A的物质的量是       mol。
（3）298k时，该反应的平衡常数为       mol/L。
（4）若反应在298 K进行，在1 L密闭容器中加入1 mol B、0.2 mol Ne，达到平衡时共吸收热量y kJ，此时B的转化率为       (填序号)。
A．等于60%   B．等于40%
C．小于40%   D．介于40%～60%之间
（5）结合（2）、（4）相关数据，写出a、x、y三者的等式关系式：            。
（6）若反应在298K进行，反应起始浓度为c(A)=c(B)=1.0mol/L，则化学平衡将         (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
（7）已知曲线上任意两点之间连线的斜率表示该时间段内B的平均反应速率(例如直线EF的斜率表示20 s～60 s内B的平均反应速率)，则曲线上任意一点的切线斜率的意义是                      。

500℃时，将H₂和N₂置于一容积为2 L的密闭容器中发生反应。反应过程中H₂、N₂和NH₃物质的量变化如图所示，分析图像完成下列问题：

(1)0～10分钟，N₂的平均反应速率为________mol·L^－1·min^－1,0～10分钟与10～20分钟两个时间段中，N₂的反应速率之比为________。反应在第10 min可能改变的条件是________，运用图像信息说明该条件不是升温的原因：________。
(2)计算500℃时，反应N₂＋3H₂2NH₃的平衡常数K的数值为________。保持温度不变，反应进行至25 min时，抽去0.1 mol氨，此时平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。保持体积不变，达到新平衡后的正反应的化学反应速率比原平衡状态________(填“大”“小”或“不变”)。
(3)在上图中画出25～40 min时间段内N₂的物质的量的变化图像。

氧化剂H₂O₂在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H₂O₂分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。

实验编号	反应物	催化剂
①	10 mL 2%H2O2溶液	无
②	10 mL 5%H2O2溶液	无
③	10 mL 5%H2O2溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液
④	10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液
⑤	10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液	1 mL 0.1 mol·L^－^1FeCl3溶液

 
(1)实验①和②的目的是________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H₂O₂稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。
(2)实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。

分析该图能够得出的实验结论是________。
Ⅱ.资料显示，某些金属离子对H₂O₂的分解起催化作用。为比较Fe^3＋和Cu^2＋对H₂O₂分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。

(1)某同学通过测定O₂的体积来比较H₂O₂的分解速率快慢，实验时可以通过测量________或________来比较；
(2)0.1 g MnO₂粉末加入50 mL H₂O₂溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因：________，计算H₂O₂的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字，在标准状况下测定)

Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识，老师让甲同学完成下列实验：
在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s时收集产生的H₂体积为50 mL(若折合成标准状况下的H₂体积为44.8mL)，用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s；
(2)根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说法不正确的是________(填序号)。
A．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B．勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C．催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益

(创新预测题)(1)在100 ℃恒温条件下将0.100 mol的N₂O₄充入体积为1 L的真空密闭容器中，发生反应：N₂O₄(g)2NO₂(g)　ΔH＞0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

t/s c/(mol·L^－1)	0	20	40	60	80	100
c(N2O4)/(mol·L^－1)	0.100	a	0.5b	0.4b
c(NO2)/(mol·L^－1)	0	0.060	b	c1	c2	c3

 
请回答下列问题：
①表中a＝______，在0～20 s内N₂O₄的平均反应速率为_______mol·(L·s)^－1。
②已知100 ℃时该反应的平衡常数为0.36，则表中b、c₁、c₂的大小关系为________，c₃＝________mol·L^－1，达到平衡时N₂O₄的转化率为_________________。
(2)室温下，把SiO₂细粉放入蒸馏水中，不断搅拌，能形成H₄SiO₄溶液，反应原理如下：
SiO₂(s)＋2H₂O(l)H₄SiO₄(aq)　ΔH
①写出该反应的化学平衡常数K的表达式：________________________________。
②实际上，在地球的深处，由于压强很大，固体、液体都会受到影响。在一定温度下，在10 000 m以下的地球深处，上述反应的方向是________(填“正方向”、“逆方向”或“不移动”)，理由是______________________________________。

（1）已知：O₂ (g)= O₂^＋ (g)+e^－ △H₁=" +1175.7" kJ·mol^－1
PtF₆(g)+ e^－= PtF₆^－(g)    △H₂=" -" 771.1 kJ·mol^－1
O₂+PtF₆^－(s)=O₂⁺(g)+PtF₆^－ (g)  △H₃="+482.2" kJ·mol^－1
则反应：O₂（g）+ PtF₆ (g) = O₂+PtF₆(s)的△H="_____" kJ·mol^-1。
如图为合成氨反应在使用相同的催化剂，不同温度和压强条件下进行反 应，初始时N₂和H₂的体积比为1:3时的平衡混合物中氨的体积分数：

① 在一定的温度下，向体积不变的密闭容器中充入氮气和氢气发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是       。
a．体系的压强保持不变        b．混合气体的密度保持不变
c．N₂和H₂的体积比为1:3      d．混合气体的平均摩尔质量不变
②分别用v_A（NH₃）和v_B（NH₃）表示从反应开始到平衡状态A、B时的反应速率，则v_A（NH₃）    v_B（NH₃）（填“>”、“<”或“=”），该反应的的平衡常数k_A     k_B（填“>”、“<”或“=”），在250 ℃、1.0×10⁴kPa下达到平衡，H₂的转化率为     %（计算结果保留小数点后一位）；
（3）25℃时，将a mol NH₄NO₃溶于水，溶液呈酸性，原因                                   （用离子方程式表示）。向该溶液中加入bL氨水后溶液呈中性，则所加氨水的浓度为          mol/L（用含a、b的代数式表示，NH₃·H₂O的电离平衡常数为K_b=2×10^-5）
（4）如图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。电镀一段时间后，装置Ⅰ中溶液的pH      （填“变大”、“变小”或“不变”），a极电极反应方程式为                 ；若电镀结束后，发现装置Ⅱ中阴极质量变化了25.6g（溶液中硫酸铜有剩余），则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷     L（标准状况下）。

（I）在一定条件下，发生反应：aA（g）+bB（g）cC（g）△H="Q" kJ/mol，其化学平衡常数K和温度的关系如下表所示：

依据图表判断该反应△H      0（填“>”或“<”）：若其它条件保持一定，降低温度，该反应物A的转化率        （填“增大”、“减小”或“不变”下同），化学反应速率将        。

（II）在恒定温度t℃，2L恒容密闭容器中发生反应aA（g）+bB（g）   cC（g），容器中A、B、C物质的量变化如图所示，回答下列问题：
（1）该化学方程式中a：b：c为          ，t℃时该反应的化学平衡常数K的值为____      。（保留2位小数）
（2）0～15 min内，B的平均反应速率为                ，反应达平衡时，A的转化率为                 。
（3）据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是             （用文字表达），反应重新达平衡时，A的体积分数将               （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）10 min到15 min的曲线变化的原因可能是                                 。

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二”五期间，将二氧化硫(SO₂)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
（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(g)   ⊿H=" -574" kJ·mol^－1
②CH₄(g) +4NO(g) =2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)   ⊿H=" -1160" kJ·mol^－1
③H₂O(g) = H₂O(l)    △H=" -44.0" kJ·mol^－1
写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(1)的热化学方程式           。
（2）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下可将SO₂转化为SO₄^2-，从而实现对SO₂的治理。已知含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ = 4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为                                  。

浓度/mol·L^－1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
10	0.58	0.21	0.21
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

 
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)N₂ (g)+CO₂ (g) 。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
①10min~20min以v(CO₂) 表示的平均反应速率为                         。
②根据表中数据，计算T₁℃时该反应的平衡常数为   　　    （保留两位小数）。
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率       （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是    　　　    （填序号字母）。
A．容器内压强保持不变
B．2v_正(NO) = v_逆(N₂)
C．容器内CO₂的体积分数不变
D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是           。请在图中画出30min至40min的变化曲线。

大气中的部分碘源于O₃对海水中I^－的氧化。将O₃持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
（1）O₃将I^－氧化成I₂的过程由3步反应组成：
①I^－（aq）＋O₃（g）=IO^－（aq）＋O₂（g）ΔH₁
②IO^－（aq）＋H^＋（g）=HOI（aq）ΔH₂
③HOI（aq）＋I^－（aq）＋H^＋（aq）=I₂（aq）＋H₂O（l）ΔH₃
总反应的化学方程式为_________________________________，
其反应热ΔH＝______________。
（2）在溶液中存在化学平衡：I₂（aq）＋I^－（aq） I₃^-（aq），其平衡常数表达式为________。
（3）为探究Fe^2＋对O₃氧化I^－反应的影响（反应体系如图1），某研究小组测定两组实验中I₃^-浓度和体系pH，结果见图2和下表。

编号	反应物	反应前pH	反应前pH
第1组	O3＋I^－	5.2	11.0
第2组	O3＋I^－＋Fe^2^＋	5.2	4.1

 
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是______________。
②图1中的A为________。由Fe^3＋生成A的过程能显著提高I^－的转化率，原因是____________________。
③第2组实验进行18 s后，I₃^-浓度下降。导致下降的直接原因有（双选）________。
A．c（H^＋）减小
B．c（I^－）减小
C．I₂（g）不断生成
D．c（Fe^3＋）增加
（4）据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I₃^-的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。

（1）N₂（g）＋3H₂（g）  2NH₃（g）　ΔH＝－94.4 kJ·mol^－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。

①在1 L容器中发生反应，前20 min内，v（NH₃）＝________，放出的热量为________。
②25 min时采取的措施是_______________________；
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________（用具体数据表示）。
（2）电厂烟气脱离氮的主反应①：4NH₃（g）＋6NO（g）5N₂（g）＋6H₂O（g），副反应②：2NH₃（g）＋8NO （g） 5N₂O（g）＋3H₂O（g）　ΔH＞0。测得平衡混合气中N₂和N₂O含量与温度的关系如图。在400～600 K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是________，导致这种变化规律的原因是________（任答合理的一条原因）。

（3）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH₃＋3O₂=2N₂＋6H₂O，则负极电极反应式为________。

工业上合成氨的反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)ΔH＝－92.60 kJ·mol^－1。
（1）在绝热、容积固定的密闭容器中发生反应：N₂(g)＋3H₂(g) 2NH₃(g)，下列说法能说明上述反应向正反应方向进行的是________(填序号)。
①单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂
②单位时间内生成6n mol N—H键的同时生成2n mol H—H键
③用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1∶3∶2
④混合气体的平均摩尔质量增大
⑤容器内的气体密度不变
（2）已知合成氨反应在某温度下2 L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间(h) 物质的量(mol)	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0	0.20		1.00	1.00

 
根据表中数据计算：
①反应进行到2 h时放出的热量为________ kJ。
②0～1 h内N₂的平均反应速率为________ mol·L^－1·h^－1。
③此温度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1.00 mol，化学平衡将向________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。

以下是对化学反应变化过程及结果的研究。按要求回答问题：
Ⅰ.关于反应速率和限度的研究
（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：

弱酸化学式	CH3COOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数(25℃)	1.8×10^－5	4.9×10^－10	K1＝4.3×10^－7 K2＝5.6×10^－11

 
则等物质的量浓度的①CH₃COONa、②NaCN、③Na₂CO₃、④NaHCO₃溶液的pH由大到小的顺序为__________(填编号)。
（2）已知2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1，在一个容积为2 L的容器中加入2 mol SO₂和1 mol O₂，在某温度下充分反应，经过30 min达到平衡，放出热量176.94 kJ。如果用SO₂表示该反应的反应速率，则v(SO₂)＝________。
（3）下图为某温度下，CuS(s)、ZnS(s)、FeS(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2－浓度、金属阳离子浓度变化情况。如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是________。

向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Cu^2＋、Fe^2＋的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为________(填化学式)沉淀。
Ⅱ.关于电化学的研究
全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为：VO₂⁺＋2H^＋＋V^2＋V^3＋＋VO^2＋＋H₂O。则充电时阳极反应式为__________________________，用此电池电解1 L 1 mol·L^－1的CuSO₄溶液，当转移0.1 mol电子时，溶液的pH＝________(不考虑溶液体积变化)。

2013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该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)
②在T₂温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N₂)＝______________________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂，在上图中画出c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是________(填代号)。


(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①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。
例如：CH₄(g)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH₁＝－867 kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)　ΔH₂＝－56.9 kJ/mol
写出CH₄(g)催化还原N₂O₄(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式：________________________________________________________________________。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的
目的。如图是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为__________________________。

③常温下，0.1 mol·L^－1的HCOONa溶液pH为10，则HCOOH的电离常数K_a＝________。

在100℃时，将0.40 mol NO₂气体充入2 L密闭容器中，每隔一段时间对该容器的物质进行测量，得到的数据如下表：

时间(s)	0	20	40	60	80
n(NO2)(mol)	0.40	n1	0.26	n3	n4
n(N2O4)(mol)	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

 
下列说法中正确的是(　　)
A．反应开始20 s内NO₂的平均反应速率是0.001 mol·L^－1·s^－1
B．80 s时混合气体的颜色与60 s时颜色相同，比40 s时的颜色深
C．80 s时向容器内加0.32 mol He，同时将容器扩大为4 L，则平衡不移动
D．若起始投料为0.20 mol N₂O₄，相同条件下达到平衡，则各组分的含量与原平衡相同

大气中的部分碘源于O₃对海水中I^－的氧化。将O₃持续通入NaI溶液中进行模拟研究。

(1)O₃将I^－氧化成I₂的过程由3步反应组成：
①I^－(aq)＋ O₃(g)===IO^－(aq)＋O₂(g)　ΔH₁
②IO^－(aq)＋H^＋(aq)HOI(aq)　ΔH₂
③HOI(aq)＋I^－(aq)＋H^＋(aq)I₂(aq)＋H₂O(l)　ΔH₃
总反应的化学方程式为_________________________________，其反应热ΔH＝________。
(2)在溶液中存在化学平衡：I₂(aq)＋I^－(aq)I₃^—(aq)，其平衡常数表达式为________。
(3) 为探究Fe^2＋对O₃氧化I^－反应的影响(反应体系如上图)，某研究小组测定两组实验中I₃^—浓度和体系pH，结果见下图和下表。

编号	反应物	反应前pH	反应后pH
第1组	O3＋I^－	5.2	11.0
第2组	O3＋I^－＋Fe^2^＋	5.2	4.1

 

图2
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_____________________________
②图1中的A为________。由Fe^3＋生成A的过程能显著提高I^－的转化率，原因是_____________________________________________
③第2组实验进行18 s后，I₃^—浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A．c(H^＋)减小　　　B．c(I^－)减小   C．I₂(g)不断生成  D．c(Fe^3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I₃^—的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

一定温度下，在一个10 L密闭容器中发生某可逆反应，其平衡常数表达式为K＝。请回答下列问题。
（1）该反应的化学方程式为__________________________________________；
若温度升高，K增大，则该反应是________反应（填“吸热”或“放热”）。
（2）能判断该反应一定达到平衡状态的是________（填字母序号）。

A．v正（H2O）＝v逆（H2）

B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间改变

C．消耗n mol H2的同时消耗n mol CO

D．容器中物质的总物质的量不随时间改变

（3）该反应的v_正随时间变化的关系如图，在t₂时改变了某种条件，改变的条件可能是________、________。

（4）实验测得t₂时刻容器内有1 mol H₂O（g），5 min后H₂O（g）的物质的量是0.8 mol，这5 min内H₂O（g）的平均反应速率为________。