高中化学反应速率的定量表示方法试题

水煤气变换 $\left[\mathrm{CO}\right(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})={\mathrm{CO}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g}\left)\right]$ 是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯 ${\mathrm{H}}_2$ 缓慢地通过处于 $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 下的过量氧化钴 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，氧化钴部分被还原为金属钴 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ ，平衡后气体中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用 $\mathrm{CO}$ 还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，平衡后气体中 $\mathrm{CO}$ 的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ 为 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ 的倾向是 $\mathrm{CO}$ _________（填"大于"或"小于"） ${\mathrm{H}}_2$ 。

（2） $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时，在密闭容器中将等物质的量的 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{g}\mathrm{）}$ 和 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)$ 混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为_________（填标号）。

A． $\mathrm{＜}0.25$    B． $0.25$    C． $0.25~0.50$     D． $0.50$     E． $\mathrm{＞}0.50$

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的 $\mathrm{\Delta }\mathrm{H}$ ________（填"大于""等于"或"小于"）0。该历程中最大能垒（活化能） ${\mathrm{E}}_{\mathrm{正}}$ =_________ $\mathrm{eV}$ ，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了 $467\mathrm{}\mathrm{℃、}489\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时水煤气变换中 $\mathrm{CO}$ 和 ${\mathrm{H}}_2$ 分压随时间变化关系（如图所示）催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 $p_{H_{2}O}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 相等、 ${\mathrm{PCO}}_2$ 和 $P_{H_2}$ 相等。

计算曲线a的反应在 $30~90\mathit{min}$ 内的平均速率 $\genfrac{}{}{0pt}{}{-}{v}$ (a)=___________ $\mathit{kPa}·{\mathit{min}}^{-1}$ 。 $467℃$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。 $489°C$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系曲线分别是     、     。

【化学ーー选修2:化学与技术】

高锰酸钾（ ${\mathrm{KMnO}}_4$ ）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为 ${\mathrm{MnO}}_2$ ）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:

回答下列问题:

(1) 原料软锰矿与氢氧化钾按 $1\mathrm{ }:1$ 的比例在 "烘炒锅"中混配，混配前应将软锰矿粉碎, 其作用是        。                 

(2) "平炉"中发生的化学方程式为           .

（3）"平炉"中需要加压，其目的是         。

(4) 将 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 转化为 ${\mathrm{KMnO}}_4$ 的生产有两种工艺。

① $\mathrm{"}{\mathrm{CO}}_2$ 歧化法" 是传统工艺, 即在 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 溶液中通入 ${\mathrm{CO}}_2$ 气体, 使体系呈中性或弱碱性,

${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 发生歧化反应，反应中生成 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4\mathrm{，}{\mathrm{MnO}}_2$ 和       (写化学式)。

② "电解法" 为现代工艺, 即电解 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 水溶液, 电解槽中阳极发生的电极反应为    , 阴极逸出的气体是_        。

③ "电解法" 和 $\mathrm{"}{\mathrm{CO}}_2$ 歧化法" 中, ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 的理论利用率之比为 _                。   

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取 $1.0800\mathrm{g}$ 样品, 溶解后定容于 $100\mathrm{mL}$ 容量瓶中, 摇匀。取浓度为 $0.2000\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 的 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_4$ 标准溶液 $20.00\mathrm{mL}$ , 加入稀硫酸酸化，用 ${\mathrm{KMnO}}_4$ 溶液平行滴定三次, 平均消耗的体积为 $24.48\mathrm{mL}$ , 该样品的纯度为          。            

(列出计算式即可, 已知 $2Mn{O}_4^{-}+5H_2{C}_2{O}_4+6H^{+}=2M{n}^{2+}+10C{O}_2\uparrow +8H_{2}O$ ) 。

天然气的主要成分为CH ₄，一般还含有C ₂H ₆等烃类，是重要的燃料和化工原料。

（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C ₂H ₆（g）═C ₂H ₄（g）+H ₂（g）△H ₁，相关物质的燃烧热数据如下表所示：

物质	C 2H 6（g）	C 2H 4（g）	H 2（g）
燃烧热△H/（kJ•mol ^﹣ ^1）	﹣1560	﹣1411	﹣286

①△H ₁＝ 　　kJ•mol ^{﹣ 1}。

②提高该反应平衡转化率的方法有 　　、 　　。

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下（p）发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α．反应的平衡常数K _p＝ 　　（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

（2）高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH ₄ $\stackrel{\mathit{高温}}{\to }$ C ₂H ₆+H ₂．反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×c ${}_{C{H}_4}$ ，其中k为反应速率常数。

①设反应开始时的反应速率为r ₁，甲烷的转化率为α时的反应速率为r ₂，则r ₂＝ 　　r ₁。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是 　　。

A．增加甲烷浓度，r增大

B．增加H ₂浓度，r增大

C．乙烷的生成速率逐渐增大

D．降低反应温度，k减小

（3）CH ₄和CO ₂都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：

①阴极上的反应式为 　　。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1，则消耗的CH ₄和CO ₂体积比为 　 。

作为一种绿色消毒剂，H₂O₂在公共卫生事业中发挥了重要的作用。已知反应：H₂O₂（l）═H₂O（1） $+\frac{1}{2}$O₂（g）△H＝﹣98 kJ•mol^﹣1 K＝2.88×10²⁰回答问题：

（1）H₂O₂的强氧化性使其对大多数致病菌和病毒具有消杀功能。用3%医用H₂O₂对传染病房喷洒消毒时，地板上有气泡冒出，该气体是　　。

（2）纯H₂O₂可作为民用驱雹火箭推进剂。在火箭喷口铂网催化下，H₂O₂剧烈分解：H₂O₂（l）═H₂O（g） $+\frac{1}{2}$O₂（g），放出大量气体，驱动火箭升空。每消耗34g H₂O₂，理论上　　（填“放出”或“吸收”）热量　　98kJ （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）纯H₂O₂相对稳定，实验表明在54℃下恒温贮存2周，浓度仍能保持99%，原因是H₂O₂分解反应的　　（填编号）。

a．△H比较小

b．K不够大

c．速率比较小

d．活化能比较大

（4）向H₂O₂稀溶液中滴加数滴含Mn²⁺的溶液，即有气泡快速逸出，反应中Mn²⁺起　　作用。某组实验数据如下表：

t/min	0	10	20	30	40	50
c（H2O2）/mol•L^﹣^1	0.70	0.49	0.35	0.25	0.17	0.12

0～30 min H₂O₂反应的平均速率v＝　　 mol•L•min^﹣1

（5）H₂O₂ 的一种衍生物K₂S₂O₈，阴离子结构式为（）。其中性溶液加热至沸后，溶液pH降低，用离子方程式表明原因：　　。