高中化学探究影响化学反应速率的因素填空题

(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

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）。

(8分)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1） 工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO (g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)　ΔH₁
反应Ⅱ：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2．041	0．270	0．012

由表中数据判断，ΔH₁______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0．2 mol·L^－1，则CO的转化率为________，此时的温度为________(从上表中选择)。
（2）下列各项能作为判断反应Ⅰ在2 L的密闭容器中达到化学平衡状态的依据的是_______（填序号字母）。
A．容器内CO、H₂、CH₃OH的浓度之比为1∶2∶1
B．2v(H₂)_(正)＝ v(CO)_(逆)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
（3）已知在常温常压下：
①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)===2CO₂(g)＋4H₂O(g)  ΔH₁＝－1 275．6 kJ·mol^－1
②2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)  ΔH₂＝－566．0 kJ·mol^－1
③H₂O(g)===H₂O(l)　ΔH₃＝－44．0 kJ·mol^－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：                

在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 molA和0.6 molB，在一定条件下发生反应：A(s)＋3B(g)2C(s)＋3D(g) 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：

温度/℃	1000	1150	1300
平衡常数	64．0	50.7	42．9

请回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式K＝              ，ΔH         0(填“＞”或“＜”)。
（2）1000 ℃时,4 min后达到平衡．求4 min内D的平均反应速率v(D)＝              ，B的平衡转化率为              ，平衡时B的体积分数              。
（3）欲提高⑵中B的平衡转化率，可采取的措施是              
A．减少C的量        B．增加A的量          C．移出部分D   
D．降低反应温度        E．减小容器的容积      F．加入合适的催化剂
（4）1000 ℃时, 在一容积为2 L的密闭容器内加入XmolC和0.6 molD，5 min后达到平衡，B的浓度与⑵中B的浓度相同，求X的范围              
（5）下列说法中能说明反应已达到平衡状态的是              
A．容器内混合气体的压强不随时间变化而变      B．B的速率不随时间的变化而变化
C．c(B)︰c(D)=1︰1                           D．混合气体的密度保持不变(M(B)≠M(D))

运用甲烷自热来制取氢气是目前较为先进的技术。其涉及的反应如下：
①CH₄(g)＋2H₂O(g)＝CO₂(g)＋4H₂(g) △H₁＝＋165.0 kJ/mol 反应活化能Ea₁="243.9" kJ/mol
②CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H₂＝－802.6 kJ/mol 反应活化能Ea₂="125.6" kJ/mol
（1）2H₂(g) + O₂(g)= 2H₂O(g)△H₃＝          kJ/mol；
（2）下面能正确表示氢气和氧气反应生成水的能量变化示意图的是    （填字母序号）。

（3）运用甲烷自热来制取氢气是目前较为先进的技术。在同一反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生如上反应①和反应②，则反应开始时，反应①的反应速率    反应②的反应速率（填“＞”、“＜”或“＝”），理由是                       ；从能量角度分析，在该制氢过程中通入适量氧气发生反应②的目的是                      ；

在50mLH₂O₂水溶液中加入2g二氧化锰，在标准状况下放出气体的体积与时间的关系如图所示：

（1）该反应还可用____________代替二氧化锰做催化剂加快反应速率。
（2）A、B、C各点所表示的反应速率由快到慢的顺序为_____________________。试解释反应速率变化的原因是___________________。
（3）该H₂O₂水溶液的物质的量浓度为____________________。

对于反应：CO(g)+H₂O(g)  CO₂(g)+H₂ (g)   ΔH＞0请回答下列问题：
（1）在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H₂O，在850℃时发生上述反应，CO和H₂O浓度变化如图，则 0~4min内的平均反应速率v(CO)＝______ mol/(L·min)

（2)t℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如下表。

则：
①C₁数值___（选填“＞”、“＜”或“＝”）0.08 mol/L。
②反应在4min~5min间，平衡向逆反应方向移动，可能的原因是________(单选)；表中5min—6min之间数值发生变化，可能的原因是__________(单选)。
a．增加水蒸气      b．降低温度
c．使用催化剂     d．增加氢气浓度

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

甲醇可作电池的原料，也会造成环境污染。请根据有关反应回答问题。
（1）以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应可制备甲醇。
①CH₄(g)+H₂O(g)⇌CO(g)+3H₂(g)  △H =+206.0 kJ·mol^－1
②CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH (g)      △H=-129.0 kJ·mol^－1
则CH₄(g)+H₂O(g) ⇌CH₃OH (g)+H₂(g)的△H=      kJ·mol^－1。
（2）将1.0 mol CH₄(g)和2.0 mol H₂O(g)通入容积为10 L的容器，在一定条件下发生反应①，测得在一定压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。设100℃时达到平衡所需的时间为5 min，
则这时间段v(H₂)=    mol·L^-1·min^-1。

（3）在一定温度下，将一定量CO和H₂充入密闭容器发生反应②。达到平衡后，若压缩容器体积至原来的，对平衡体系产生的影响是    （填序号）。
①c ( H₂ )减小 ②CH₃OH 的物质的量增加  ③新平衡时，减小，
④正反应速率加快，逆反应速率减慢   ⑤平衡常数K增大
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后Co³⁺将甲醇氧化成CO₂和H⁺（用石墨烯吸附除去Co²⁺）。现用下图装置模拟上述过程，则：

①Co²⁺在阳极的电极反应式为                  ；
②请完成除去甲醇的离子方程式：Co³⁺+CH₃OH+      =  Co²⁺+CO₂↑+6H⁺

(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”）。

(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_                                    。

（1）20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。NO₂和CO反应生成CO₂和NO反应是放热反应，NO₂和CO的总能量     （填“＞”、“＜”或“＝”）CO₂和NO的总能量。
（2）在某体积为2L的密闭容器中充入0．5mol NO₂和1mol CO，在一定条件下发生反应：NO₂+COCO₂+NO，2 min时，测得容器中NO的物质的量为0．2 mol ，则：
①该段时间内，用CO₂表示的平均反应速率为            。
②假设此反应在5 min时达到平衡，则此时容器内气体的总物质的量为        。
③下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是

A．容器内气体的质量保持不变

B．NO2的物质的量浓度不再改变

C．容器内气体的平均相对分子质量不变

D．NO2的消耗速率与CO2的消耗速率相等

E．容器内气体的物质的量保持不变

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：                                                               

研究碳、氮氧化物的性质与利用具有重要意义。
（1）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量的SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是        。
②由MgO制成的Mg可构成“镁——次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池的正极反应式为                 ；

（2）化合物甲、乙是两种氮的氧化物且所含元素价态均相同，某温度下相互转化时的量变关系如图2所示：
①甲的化学式是               ；
②图中a、b、c、d四点中，表示反应处于平衡状态的是         。t₁～t₂时间内v_正(乙)     v_逆(甲)（填“＞”“＜”或“＝”）
③反应进行到t₂时刻，改变的条件可能是             。
（3）用H₂或CO催化还原NO可达到消除污染的目的。
已知：2NO(g) = N₂(g) + O₂(g)  △H = -180.5kJ·mol^-1
2H₂O(l) = 2H₂(g) + O₂(g)  △H = +571.6kJ·mol-1
则用H₂催化还原NO消除污染的热化学方程式是                  。

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