高中化学探究影响化学反应速率的因素试题

(17分)I．将0.40mol N₂O₄气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应：
N₂O₄(g) 2NO₂(g)△H。在T_l℃和T₂℃时，测得NO₂的物质的量随时间变化如下图所示：

（1）T_l℃时，40s～80s内用N₂O₄表示该反应的平均反应速率为_________________mol／(L·s)。
（2）△H___________O(填“>”、“<”或“=”)。
（3）改变条件重新达到平衡时，要使的比值变小，可采取的措施有__________(填序号)。
a．增大N₂O₄的起始浓度           b．升高温度
c．向混合气体中通入NO₂          d．使用高效催化剂
II．已知：常温下，HCN的电离常数为Ka=5×10^-10。
（4）有浓度相同的HCN和NaCN的混合溶液。
①通过计算说明该溶液的酸碱性_____________________________________________。
②该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是___________________________________。
（5）常温下，向某浓度的HCN溶液中逐滴加入NaOH溶液至溶液呈中性。
①该过程溶液中水的电离程度的变化为______________。
②若混合溶液中c(Na⁺)="a" mol／L，则c(HCN)=_________mol/L。

(7分) 固定和利用CO₂能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO₂来生产甲醇燃料的方法：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)   △H ＝ －49.0 kJ·mol^－1。某科学实验将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如下图所示（实线）。

（1）a点正反应速率_______（填大于、等于或小于）逆反应速率。
（2）下列时间段平均反应速率最大的是__________。
A．0～1min        B．1～3min       C．3～8min        D．8～11min
（3）求平衡时CO₂的转化率            。
（4）在恒温恒容的条件下，下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_______。
A．K不变                      B．容器内压强保持不变
C．v_正(H₂)＝3v_正(CO₂)           D．容器内的密度保持不变
（5）仅改变某一实验条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是         ，曲线Ⅲ对应的实验条件改变是      。
A.升高温度   
B.增大压强  
C.加入的催化剂    
D.降低温度   
E.减小压强

合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。
（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。

在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MH_x，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MH_x与氢气发生氢化反应生成氢化物MH_y，氢化反应方程式为：zMH_x(s)+H2(g)==ZMH_y(s) △H(Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应（Ⅰ）中z=_____（用含x和y的代数式表示）。温度为T₁时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=______mL•g-1•min。反应的焓变△H_Ⅰ_____0（填“>”“<”或“=”）。
（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T₁）____ η（T₂）（填“>”“<”或“=”）。当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的_____点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。
（3）贮氢合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为_________。已知温度为T时：CH₄(g)+2H₂O=CO₂(g)+4H₂(g) △H=+165KJ•mol
CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)  △H=-41KJ•mol

硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一。将0.100 mol SO₂(g)和0.060 mol O₂(g)放入容积为2 L的密闭容器中，反应2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)在一定条件下5分钟末达平衡状态，测得c(SO₃)＝0.040 mol/L。
（1）①5分钟时O₂的反应速率是_________；
②列式并计算该条件下反应的平衡常数K＝___________。
③已知：K(300℃)＞K(350℃)，若反应温度升高，SO₂的转化率_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
④能判断该反应达到平衡状态的标志是____________。（填字母）
A．SO₂和SO₃浓度相等
B．容器中混合气体的平均分子量保持不变
C．容器中气体的压强不变
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
（2）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如下图1所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）___________K（B）（填“>”、“<”或“=”）。

（3）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c（SO₃）的变化如下图所示。若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol／L）。请在下图中画出此变化过程中SO₃浓度的变化曲线。

以化学反应原理为依据，以实验室研究为基础，可以实现许多化工生产。
I分解水制取氢气的工业制法之一是“硫-碘循环法”，主要涉及下列反应：

分析上述反应，下列判断正确的是____。
循环过程中产生1的同时产生
反应①中还原性比强
循环过程中需补充
反应③易在常温下进行
在一定温度下，向2L密闭容器中加入，发生反应②.物质的量随时间的变化如图所示。内的平均反应速率的转化率=_______

恒温恒容条件下，硫发生转化的反应过程和能量关系如图所示。
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_______;
②恒温恒容时，和充分反应，放出热量的数值比_____（填“大”、“小”或“相等”）
II.氮化硅（）是一种新型陶瓷材料，工业上有石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

该反应平衡常数的表达式为K=_______.升高温度，其平衡常数
_________（填“增大”、“减少”或“不变”）。
（2）该化学反应速率与反应时间的关系如图所示

时引起突变的原因是_____，引起变化的因素是_____,时引小变化、大变化的原因是_________.

某温度时，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：

（1）X的转化率是________；
（2）由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为______；
（3）反应从开始至2分钟末，用Z的浓度变化表示的平均反应速率为v(Z)＝________；
（4）当反应进行到第________min，该反应达到平衡。

碳及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请按要求回答下列问题：
（1）已知：C(s)+O₂(g) = CO₂(g)     △H =" -393" kJ•mol^-1；
2CO(g)+O₂(g) = 2CO₂(g)      △H =" -566" kJ•mol^-1；
2H₂(g)+O₂(g) = 2H₂O(g)     △H = -484 kJ•mol^-1
将水蒸气喷到灼热的炭上可实现炭的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式为______________________________________________________________________。
（2）将一定量CO(g)和H₂O(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应为CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)，得到如下三组实验数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	500	4	8	3.2	4
2	750	2	4	0.8	3
3	750	2	4	0.8	1

①该反应的正反应为          (填“吸热”或“放热”)反应。
②实验1中，0～4 min时段内，以v(H₂)表示的反应速率为          。若在此温度下H₂O(g)、CO(g)起始量分别为2 mol、4 mol，则此反应的平衡常数为___________。
③实验2达到平衡时CO的转化率为         。
④实验3与实验2相比，改变的条件是         ；
请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO₂)随时间变化的曲线，并作标注实验编号。

（3）CO与H₂一定条件下反应生成甲醇（CH₃OH），甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池的负极反应式为____________________________________。
（4）一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物），则阴极的电极反应式为
______________________________________。

(15分）二氧化碳的过度排放会引发气候问题，而进行有效利用则会造福人类，如以CO₂和NH₃ 为原料合成尿素。经研究发现该反应过程为：
①CO₂(g)+2NH₃(g)NH₂COONH₄(s)  △H₁
②NH₂COONH₄(s) CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g) △H₂>0
请回答下列问题：
（1）研究反应①的平衡常数（K）与温度（T）的关系，如图1所示，则△H₁____0。(选填“>”、“<”或“=”)。

（2）有体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如图2所示，现将3molNH₃和2molCO₂放入容器中，移动活塞至体积V为3L，用铆钉固定在A、B点，发生合成尿素的总反应如下：
CO₂(g)+2NH₃(g) CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)

测定不同条件、不同时间段内的CO₂的转化率，得到如下数据：

CO2的转化率T（℃）	10min	20min	30min	40min
T1	30%	65%	75%	75%
T2	45%	50%	a1	a2

①T₁℃下，l0min内NH₃的平均反应速率为__________。
②根据上表数据，请比较T₁_________T₂(选填“>”、“<”或“=”)；T₂℃下，第30min时，a₁=________，该温度下的化学平衡常数为_________。
③T₂℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人3molCO₂，此时v(正）_____v(逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是______。
（3）请在下图中补画出合成氨总反应2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)过程中能量变化图，并标明中间产物〔NH₂COONH₄(s)〕、  生成物CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g)〕。

(10分)甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH₃OH(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋3H₂(g) ΔH＞0。
（1）在一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH₃OH(g)和3 mol H₂O(g)，20 s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示的该反应的速率为________。
（2）判断（1）中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)________。
①v_正(CH₃OH)＝v_正(CO₂)
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④CH₃OH、H₂O、CO₂、H₂的浓度都不再发生变化
（3）下图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH₃OH(g)和2 mol H₂O(g),向B容器中充入1.2 mol CH₃OH(g)和2.4 mol H₂O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH₃OH的转化率为________，A、B两容器中H₂O(g)的体积百分含量的大小关系为B________A(填“＞”“＜”或“＝”)。
②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。

随着世界粮食需求量的增长，农业对化学肥料的需求量越来越大，其中氮肥是需求量最大的一种化肥。而氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理为：N₂＋3H₂2NH₃
（1）在N₂＋3H₂2NH₃的反应中，一段时间后，NH₃的浓度增加了0.9 mol·L^－1。用N₂表示其反应速率为0.15 mol·L^－1·s^－1，则所经过的时间为         ；
A．2 s          B．3 s         C．4 s          D．6 s
（2）下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应的速率，其中反应最快的是         ；
A．v(H₂)＝0.1 mol·L^－1·min^－1          B．v(N₂)＝0.1 mol·L^－1·min^－1
C．v(NH₃)＝0.15 mol·L^－1·min^－1        D．v(N₂)＝0.002mol·L^－1·min^－1
（3）在一个绝热、容积不变的密闭容器中发生可逆反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H＜0。下列各项能说明该反应已经达到平衡状态的是            。
A．容器内气体密度保持不变                    
B．容器内温度不再变化
C．断裂3 mol H-H键的同时，断裂6 mol N—H键
D．反应消耗N₂、H₂与产生NH₃的速率之比1︰3︰2

800℃、2L密闭容器反应2NO(g)＋O₂(g)2NO₂(g)体系中， n(NO)随时间的变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

计算并回答下列问题：
（1）反应进行到2 s时c (NO)=         。
（2）用O₂表示从0～2s内该反应的平均速率υ＝___________。
（3）反应达到平衡状态时NO的转化率=        。（提示：）
（4）判断一可逆反应是否达到平衡状态的依据有很多，某同学针对该反应提出一种设想：测定容器内气体的密度，当密度不再改变时即可判断出该反应已经达到平衡状态。你认为这种设想是否正确？    （填“是”或“否”）请说明你的理由              。

900℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入0.40mol乙苯，发生反应：
。经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：

时间/min	0	10	20	30	40
n(乙苯)/mol	0.40	0.30	0.24	n2	n3
n(苯乙烯)/mol	0.00	0.10	n1	0.20	0.20

下列说法正确的是
A．反应在前20 min的平均速率为v(H₂)＝0.004mol·L^－1·min^－1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c(乙苯)＝0.08mol·L^－1，则a＜0
C．保持其他条件不变，向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂，则乙苯的转化率为50.0%
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH₂，达到平衡前v(正)＞v(逆)

(14分) 2013年10月9日，2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓，犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。三位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中，并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)  △H＜0
（1）同一条件下该反应正反应的平衡常数为K₁，逆反应的表达式平衡常数为K₂，K₁与K₂的关系式   。
（2）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）。

（3）在体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO₂和H₂，在900℃时发生吸热反应并记录前5min各物质的浓度，第6min改变了条件。各物质的浓度变化如下表；

时间/min	CO2（mol/L）	H2（mol/L）	CO（mol/L）	H2O（mol/L）
0	0.2000	0.3000	0	0
2	0.1740	0.2740	0.0260	0.0260
5	0.0727	0.1727	0.1273	0.1273
6	0.0350	0.1350	0.1650

①前2min，用CO表示的该化学反应的速率为                       ；
②第5—6min，平衡移动的可能原因是                            ；
（4）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。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。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g)    △H＝－867 kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)    △H＝－56.9 kJ/mol
H₂O(g) ＝ H₂O(l)     △H＝－44.0 kJ／mol
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的热化学方程式：           。
（5）在一定条件下，可以用NH₃处理NO_x。已知NO与NH₃发生反应生成N₂和H₂O，现有NO和NH₃的混合物1mol，充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g，则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
（6）在一定条件下，也可以用H₂可以处理CO合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是      。
a．汽油         b．甲醇        c．甲醛         d．乙酸

I．一定条件下铁可以和CO₂发生反应：
Fe(s)＋CO₂(g)FeO(s)＋CO(g)    △H＞0。1100℃时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO₂气体，反应过程中CO₂气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。

（1）8分钟内，CO的平均反应速率v(CO)=___________（结果保留3位有效数字）。
（2）1100℃时该反应的平衡常数K＝     （填数值）；该温度下，若在8分钟时CO₂和CO各增加0.5mol/L，此时平衡         移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）1100℃时，2L的密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙
反应物投入量	3molFe、2molCO2	4molFeO、3molCO
CO的浓度(mol/L)	C1	C2
CO2的体积分数	φ1	φ2
体系压强（Pa）	P1	P2

下列说法正确的是___________（填序号）；
A．2C₁ = 3C₂               B．φ_{1 =} φ₂                C．P₁＜P₂
II．（4）已知：①Fe(OH)₃(aq)Fe³⁺(aq)+3OH^－(aq)；ΔH=" a" kJ•mol^-1
②H₂O(l) H⁺(aq)+OH^－(aq)；ΔH="b" kJ•mol^－1
请写出Fe³⁺发生水解反应的热化学方程式：                             。
（5）柠檬酸（用H₃R表示）可用作酸洗剂，除去水垢中的氧化铁。
溶液中H₃R、H₂R^－、HR^2－-、R^3－的微粒数百分含量与pH的关系如图所示。图中a曲线所代表的微粒数的百分含量随溶液pH的改变而变化的原因是                   （结合必要的方程式解释）。调节柠檬酸溶液的pH=4时，溶液中上述4种微粒含量最多的是          （填微粒符号）。

III．（6）高铁酸钠（Na₂FeO₄）广泛应用于净水、电池工业等领域，工业常用电解法制备，其原理为
Fe+2OH^－-+2H₂OFeO₄^2－-+3H₂↑
请设计一个电解池并在答题卡的方框内画出该装置的示意图并作相应标注。

其阳极反应式为：________________________________。

Ⅰ．2011年11月28日至12月9日，联合国气候变化框架公约第17次缔约方会议在南非德班召开，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。
（1）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3.25 mol H₂，在一定条件下发生反应，测定CO₂、CH₃OH(g)和H₂O (g)的浓度随时间变化如图所示：

①写出该工业方法制取甲醇的化学反应方程式        。
②从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v (H₂)＝        。
③该条件下CO₂的转化率为           。当温度降低时CO₂的转化率变大，则该反应   ０（填“＞”“＜”或“＝”）。
④下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的是       。

A．升高温度	B．充入氮气
C．将水蒸气从体系中分离	D．用更有效的催化剂

（2）选用合适的合金作为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此燃料电池负极的电极方程式为           。
Ⅱ．研究NO₂  、SO₂ 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。其中氮元素有着多变价态和种类多的化合物，它们在工农业生产、生活中发挥着重要的作用。完成下列问题：
（1）已知：2SO₂(g) + O₂(g)2SO₃(g)      ΔH=" —196.6" kJ·mol^―1
2NO(g) + O₂(g)2NO₂(g)      ΔH=" —113.0" kJ·mol^―1
则反应NO₂(g) + SO₂(g)SO₃(g) + NO(g) 的ΔH=                         。
（2）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，
①下列能说明反应达到平衡状态的是              (填序号) 。
a．体系压强保持不变              
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变     
d．相同时间内，每消耗1 molNO₂的同时消耗1 mol SO₃
②当测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1: 6，则平衡常数K＝            。