高中化学探究影响化学反应速率的因素填空题

发展低碳经济，构建低碳社会。科学家们提出利用以工业废气中的CO₂为原料，以CuO与ZnO混合物为催化剂，其反应为：CO₂+3H₂CH₃OH + H₂O。

（1）某温度下，在体积为l L的密闭容器中充入lmol CO₂和4molH₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如Ⅰ图所示。从反应开始到平衡，甲醇的平均反应速率v(CH₃OH)=   ；氢气的转化率为    。
（2）常温常压下已知下列反应的能量变化如Ⅱ图所示：写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：          ，该反应的△S___0(填“>”或“<”或“=”)；反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其它条件不变时，可以采取的措施有      （填序号）。

A．缩小反应器体积	B．升高温度
C．恒容条件下通入CO2	D．使用合适的催化剂

（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO等副产物出现，且CO₂的转化率、甲醇和CO的含量还受气体混合物在反应锅炉内的流动速率、催化剂CuO的质量分数影响。通过实验分别得到如下图。

①由图Ⅲ得，生产甲醇的气体最佳流动速率为       L•h^-1；
②已知当催化剂中没有CuO，只有单组份ZnO时，反应速率最大。说明为什么不选择单组份ZnO的原因                        ，根据图Ⅳ判断，催化剂CuO的质量分数最好为     %。

(10分)降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，目前工业上有一种方法是用CO₂来生产 甲醇燃料。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH ＝－49.0kJ/mol。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）氢气的转化率＝________；
（3）该反应的平衡常数为________(保留小数点后2位)；
（4）下列措施中能使平衡体系中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)从体系中分离出去

D．再充入1mol H2

（5）当反应达到平衡时，H₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量H₂，待反应再一次达到平衡后，H₂的物质的量浓度为c₂，则c₁________c₂的关系(填“>”、“<”或“＝”)。

(12分)在100 ℃时，将0.100 mol N₂O₄气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如表数据：

时间(s)	0	20	40	60	80
c(N2O4)/mol·L^－1	0.100	c1	0.050	c3	c4
c(NO2)/mol·L^－1	0.000	0.060	c2	0.120	0.120

（1）该反应的平衡常数表达式为________；从表中分析：
c₁________c₂，c₃________c₄(填“>”、“<”或“＝”)。
（2）在上述条件下，从反应开始直至达到化学平衡时，N₂O₄的平均反应速率为________mol·L^－1·s^－1。
（3）达平衡后下列条件的改变可使NO₂气体浓度增大的是________(填字母序号)。
A．扩大容器的容积    
B．再充入一定量的N₂O₄
C．分离出一定量的NO₂   
D．再充入一定量的He
（4）若在相同条件下，起始时只充入0.080 mol NO₂气体，则达到平衡时NO₂气体的转化率为________。

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的三种方法：

方法Ⅰ	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ	电解法：2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑
方法Ⅲ	用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2

 
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu₂O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成       而使Cu₂O产率降低。
（2）已知：①C(s)+O₂(g)=CO₂(g) △H=akJ·mol^—1；
②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) △H=bkJ·mol^—1；
③2Cu₂O(s)+O₂(g)=4CuO(s) △H=ckJ·mol^—1.
方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，写出制备反应的热化学方程式                  。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu₂O反应式为               。

（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该制法的化学方程式为           。
（5）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大，      （填操作名称）可分离出颗粒过大的Cu₂O。
（6）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu₂O分别进行催化分解水的实验：
 ⊿H>0
水蒸气的浓度（mol·L^－1）随时间t (min)变化如下表：

序号	温度	0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O₂)＝                           ；实验温度T₁        T₂（填“>”、“<”）；催化剂的催化效率：实验①         实验②（填“>”、“<”）。

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g)2NO₂(g)，随温度的升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
（1）反应的△H  0(填“＞”或“＜”)；
100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。

在0～60s时段，反应速率v(N₂O₄)为     mol•L^-1•s^-1；反应的平衡常数K₁=      mol/L。
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N₂O₄)以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，经10s又达到平衡。则：
① T     100℃(填“＞”或“＜”)。
② 计算温度T时反应的平衡常数K₂=      mol/L。
（3） 温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，则平衡向       (填“正”或“逆”)反应方向移动。

（原创）含氮化合物对人类生活有十分重大的意义。
（1）目前广泛使用的工业合成氨方法是用氮气和氢气在一定条件下化合。
已知：N₂(g)+O₂₍g) ＝2NO(g)  △H＝+180.5kJ/mol
4NH₃(g)+5O₂(g)＝4NO(g)+6H₂O(g) △H＝-905kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g)＝2H₂O(g) △H＝-483.6kJ/mol
①写出工业合成氨的热化学方程式：                           。
②实验室模拟合成氨，在2L密闭容器中投入1molN₂ 和3mol H₂，容器中氨气的体积分数随时间变化如图所示。则0~10min，NH₃的平均速率为             ；达平衡时，N₂的转化率为      。

③若在②达平衡后，保持容器体积及温度不变，移走0.5molNH₃，再达平衡时，N₂的体积分数将      ，平衡常数      （填“增大”“减小”或“不变”）
（2）科学家一直致力于研究常温常压下“人工固氮”的方法。据报道：在常温常压条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水反应，生成NH3和一种单质。进一步研究NH3生成量与温度关系，部分实验数据如下（反应时间3h，其余条件一样）

T/℃	30	40	50
NH3生成量/10^-6mol	4.8	5.9	6.0

①写出常温下“人工固氮”反应的化学方程式：                           
此反应△H      0（填“>”、“<”或“=）。
②该反应中的催化剂TiO2的制取方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700~1000℃）进行水解。写出TiCl₄水解的化学方程式：                                    
③在上述固氮过程中，除加入催化剂外，能提高生产速率，但不降低产率的措施还可以是      。
A．适当升高温度                           B．将氨气液化分离   
C．增大反应物N₂的浓度                     D．增大压强

工业上可利用煤的气化产物（CO和H₂）合成二甲醚（CH₃OCH₃）同时生成二氧化碳，其三步反应如下：
① 2H₂ (g)＋CO(g)  CH₃OH (g)      ΔH＝ －90.8 kJ·mol^-1
② 2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)    ΔH＝ －23.5 kJ·mol^-1
③ CO(g)＋H₂O(g)  CO₂ (g)＋H₂(g)     ΔH＝ －41.3 kJ·mol^-1
（1）总合成反应的热化学方程式为                                。
（2）一定条件下的密闭容器中，上述总反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_____（填字母代号）。
A 高温高压           B 加入催化剂        C 减少CO₂的浓度 
D．增加CO的浓度     E．分离出二甲醚
（3）反应②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)在四种不同条件下进行（反应器均为相同的恒容密闭容器，CH₃OCH₃、H₂O起始浓度为0），CH₃OH(g)的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

实验 序号	温度 浓度 时间	0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50	0.50
3	800℃	c3	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
4	820℃	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

根据上述数据，完成下列填空：
①实验1，反应在10至20分钟时间内用CH₃OH(g)表示的平均速率为       。
②实验2，CH₃OH(g)的初始浓度c₂＝     mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是                  。
③设实验3的反应速率为v₃，实验1的反应速率为v₁，则v₃  v₁（填＞、＝、＜），且c₃＝    mol/L。

2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO₂(g)氧化为1mol SO₃的ΔH= -99kJ·mol^—1．请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示______________________、__________________________ ，E的大小对该反应的反应热有无影响？________________。该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点升高还是降低？___________  理由是_____________________________.
（2）图中△H= _______________  KJ·mol—1；
（3）V₂O₅的催化循环机理可能为：V₂O₅氧化SO₂时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式_________________________________________
（4）如果反应速率υ（SO₂）为0．05 mol·L^—1·min^—1，则υ（O₂）=   ______________mol·L^—1·min^—1、υ(SO₃)="____________" mol·L^—1·min^—1；
（5）已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol^—1，计算由S(s)生成3 molSO₃(g)的△H______________（要求计算过程）。

(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”)。

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：                                                               

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”）。