高中化学探究影响化学反应速率的因素填空题

碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）用CH₄ 催化还原NO_x 可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g) + 4NO₂(g) =4NO(g)＋CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH₁＝－574 kJ·molˉ¹
CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g)＋CO₂(g) + 2H₂O(g)  ΔH₂
若2 mol CH₄ 还原NO₂ 至N₂，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH₂＝       ；
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe₂O₃与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe₂O₃(s) + 3CH₄(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H₂(g)  ⊿H>0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe₂O₃在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是__________
A．CH₄的转化率等于CO的产率         
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．v（CO）与v（H₂）的比值不变       
D．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T₁升高到T₂时，平衡常数K_A  K_B（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些     。

A．H₂的逆反应速率                 
B．CH₄的的体积分数
C．混合气体的平均相对分子质量      
D．CO的体积分数
（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N₂＋3H₂2NH₃，该过程中还原反应的方程式为                。
（4）若往20mL 0.0lmol·L^-l的弱酸HNO₂溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图所示，下列有关说法正确的是

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L^-1   
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L^-1
③HNO₂的电离平衡常数：b点>a点 
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na⁺)>c(NO)>c(OH)> c(H⁺)

化合物和单质在一定条件下反应可生成化合物。回答下列问题：
（1）已知的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，的熔点为167 ℃。室温时与气体反应生成lmol ，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为。
（2）反应在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时和均为0.2 。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 ＝。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率由大到小的次序为(填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b、c。
③用表示开始时总压强，表示平衡时总压强，表示的平衡转化率，则的表达式为；实验和的平衡转化率：为、为。

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：
C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)    ΔH="+131.3" kJ•mol^-1，ΔS=＋133.7J•(K•mol) ^-1
①该反应能否自发进行与            有关。
②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，
下列能判断该反应达到化学平衡状态的是               （填字母，下同）
a．容器中的压强不变   
b．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 molH—O键
c．υ_正(CO) =υ_逆(H₂O)   
d．c(CO)=c(H₂)
（2）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/min
H2O	CO	H2	CO
1	650	2	4	1.6	2.4	5
2	900	1	2	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

①实验1中以υ(CO₂) 表示的反应速率为            。
②该反应的逆反应为          （填“吸”或“放”）热反应
（3）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇。一定条件下发生反应：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)，下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol^-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，下列措施中能使c (CH₃OH)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)从体系中分离出来    
d．再充入1mol CO₂和3mol H₂

BCl₃是重要的化工原料，其沸点12℃。500℃时，向2L的密闭容器中按一定比例投入B₂O₃、C、Cl₂，模拟工业制取三氯化硼的反应如下：B₂O₃(s) + 3C(s) + 3Cl₂(g)  2BCl₃ (g) + 3CO(g)。
（1）反应起始至3min时固体质量减少了15.9克，则氯气的平均反应速率为_____________。
（2）反应至4min时达到平衡，则下列说法正确的是____________（填序号）。
A．3min时，CO的消耗速率大于氯气的消耗速率
B．2min至4min时BCl3的生成速率比0至2min时的快
C．反应起始至平衡，气体的密度不断增大
D．达到平衡后，容器内的压强不再变化
（3）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。

①A、D之间导线中电子移动方向为_______________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为__________________。
③该储氢装置的电流效率η＝____________________。
(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)

(6分)将3 mol A和3 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：
3A(g)+B(g)  xC(g)+2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol／L，C的平均反应速率为0.1 mol／(L·min)。试求：
（1）B的平均反应速率为           。
（2）x的值为           。
（3）5 min后，A、B的物质的量之比为           。

一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入3 molA和2mol B，混合气体起始压强为p₀。发生如下反应：3A（g）＋B（g）xC（g）+ 2D（s），反应进行到1min时测得剩余1.2molA，此时C的浓度为0.6mol/L。反应进行到2min时该容器内混合气体总压强为p，5min后反应达到平衡。
（1）X为         。
（2）反应在1min内，B的平均反应速率为       ；
（3）请用p₀、p来表示2min时反应物B的转化率为               %。
（4）在四种不同的条件下测定得到以下反应速率，其中表示的反应速率最快的是     ；
A．v（A）="0.5" mol·L^-1·min^-1             
B．v（B）="0.2" mol·L^-1·min^-1
C．v（C）="0.3" mol·L^-1·min^-1             
D．v（D）="0.5" mol·L^-1·min^-1

捕碳技术(主要指捕获CO₂)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH₃和(NH₄)₂CO₃已经被用作工业捕碳剂，它们与CO₂可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g)  (NH₄)₂CO₃(aq)            ΔH₁
反应Ⅱ：NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g) NH₄HCO₃(aq)               ΔH₂
反应Ⅲ：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g) 2NH₄HCO₃(aq)    ΔH₃
请回答下列问题：
(1)ΔH₃与ΔH₁、ΔH₂之间的关系是：ΔH₃＝            。
(2) 反应Ⅲ的化学平衡常数表达式为                      。
(3)为研究温度对(NH₄)₂CO₃捕获CO₂效率的影响，在某温度T₁下，将一定量的(NH₄)₂CO₃溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO₂气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO₂气体的浓度。然后分别在温度为T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO₂气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：
①ΔH₃       0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
②在T₁～T₂及T₄～T₅两个温度区间，容器内CO₂气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是   
                     。
③反应Ⅲ在温度为T₁时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t₁时，将该反应体系温度迅速上升到T₂，并维持该温度。请在该图中画出t₁时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
  
图1                               图2
(4)利用反应Ⅲ捕获CO₂，在(NH₄)₂CO₃初始浓度和体积确定的情况下，提高CO₂吸收量的措施有   
   。
(5)下列物质中也可以作为CO₂捕获剂的是       。

A．NH4Cl

B．Na2CO3

C．HOCH2CH2OH

D．HOCH2CH2NH2

(16分)合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。
(1)已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) H=-92．2kJ·mol^-1。在一定条件下反应时，当生成标准状况下33.6LNH₃时，放出的热量为           。
(2)合成氨混合体系在平衡状态时NH₃的百分含量与温度的关系如下图所示。由图可知：

①温度T₁、T₂时的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁     K₂ (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下，向平衡体系中通入氦气，平衡     移动、(填“向左”、“向右”或“不”)。
②T₂温度时，在1L的密闭容器中加入2.1mol N₂、l.5molH₂，经10min达到平衡，则v(H₂)=         。达到平衡后，如果再向该容器内通入N₂、H₂、NH₃各0.4mol，则平衡     移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
(3)工业上用CO2和NH3反应生成尿素：CO₂(g)+2NH₃(g)H₂O(1)+CO(NH₂)₂(1) △H，
在一定压强下测得如下数据：

①则该反应△H   0，表中数据a   d，b   f(均选填“>”、‘‘=”或“<”)。
②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO₂、NH₃，应如何处理            。

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”）。

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＝__________。

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）。

(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_                                    。

(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