- 化学反应的速率和限度
- 共8779题
将1mol氧气和一定量的HCl放入2L的密闭容器中，420℃时，在催化剂作用下发生反应：4HCl+O2
2Cl2+2H2O．5分钟后反应达到平衡，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，消耗NaOH 2.0mol；再将剩余气体干燥后通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，溶液增重19.2g．
请回答下列问题：
（1）写出平衡时，混合气体通入NaOH溶液中所发生反应的离子方程式．
（2）计算0～5分钟时，Cl2的平均生成速率是多少．
（3）计算平衡时HCl的转化率．
正确答案
反应为可逆反应，混合气体中有HCl、Cl2等，混合气体通过过量NaOH溶液，HCl与NaOH溶液反应，生成氯化钠与水．Cl2与NaOH溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠与水．共消耗NaOH 2.0mol，根据钠原子守恒可知n（NaCl）+n（NaClO）=2mol，根据氯原子守恒可知原来HCl的物质的量n（HCl）=2mol．
将剩余气体干燥后通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，溶液增重19.2g为反应剩余的氧气的质量，所以剩余氧气的物质的量为
（1）混合气体中有HCl、Cl2等，HCl与NaOH溶液反应，生成氯化钠与水，离子方程式为H++OH-=H2O．
Cl2与NaOH溶液反应，生成氯化钠、次氯酸钠与水，反应离子方程式为Cl2+OH-=Cl-+ClO-+H2O．
答：混合气体通入NaOH溶液中所发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O；Cl2+OH-=Cl-+ClO-+H2O．
（2）4HCl+O2
2Cl2+2H2O
开始（mol）：2 1 0 0
变化（mol）：1.6 1-0.6=0.4 0.8 0.8
所以5分钟内，Cl2的平均生成速率v（Cl2）=
答：5分钟内，Cl2的平均生成速率0.08 mol•L-1•min-1．
（3）原来HCl的物质的量n（HCl）=2mol．
由（2）可知参加反应的氯化氢的物质的量为1.6mol，
所以氯化氢的转化率为
答：氯化氢的转化率为80%．
如图所示是测定镁粉（含有少量杂质Al）纯度的实验装置，所用NaOH溶液的浓度为4.5mol/L，体积为100mL，不同时间段电子天平的读数如下表所示：
（1）请列式计算样品中镁的质量分数？
（2）求反应后溶液中的c（OH-）？（假定反应前后溶液体积不变）
（3）若定义：平均反应速率═某物质发生变化的物质的量/反应经历的时间，则用H2物质的量的变化所表示的上述反应从开始到结束时的平均速率为多少？
正确答案
（1）样品的质量为15.6g，NaOH的物质的量为：4.5mol/L×0.1L=0.45mol，铝能NaOH溶液反应产生的氢气的质量为135.6g-134.4g=1.2g，其物质的量为0.6mol，
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2 +3H2↑
2 2 3
0.4mol 0.4mol 0.6mol
NaOH溶液过量，铝全部参加反应，铝的质量为 0.4mol×27g/mol=10.8g，则镁的质量为15.6g-10.8g=4.8g，所以镁的质量分数为
答：计算样品中镁的质量分数30.8%．
（2）样品的质量为15.6g，NaOH的物质的量为：4.5mol/L×0.1L=0.45mol，铝能NaOH溶液反应产生的氢气的质量为135.6g-134.4g=1.2g，其物质的量为0.6mol，
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2 +3H2↑
2 2 3
0.4mol 0.4mol 0.6mol
NaOH溶液过量，铝全部参加反应，过量的NaOH为0.45mol-0.4mol=0.05mol，反应后溶液中的c（OH-）=
（3）平均速率V=
答：用H2物质的量的变化所表示的上述反应从开始到结束时的平均速率为0.2mol/min．
将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入0.5 L密闭容器内，550℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)。测得n(O2)随时间的变化如下表
反应达到5s后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了22.4L(此体积为标准状况下的体积)；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L(此体积为标准状况下的体积)。
请回答下列问题：
（1）用O2表示从0～1s内该反应的平均反应速率为 ；
（2）O2的平衡浓度c(O2)= ；
（3）4s时，SO2的生成速率____________(填“大于”、“小于”或“等于”)O2的消耗速率。
（4）求该反应达到平衡时SO2的转化率是____________(用百分数表示)。
（5）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀____________克(计算结果保留一位小数)。
正确答案
(每空2分、共10分)（1）0.6mol·L-1·s-1（2）0. 5mol·L-1
（3）大于 （4）90% （5）10.5
试题分析：（1）根据表中数据可知，从0～1s内氧气的物质的量减少了0.7mol－0.4mol＝0.3mol，所以用O2表示从0～1s内该反应的平均反应速率为
（2）反应达到5s后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了22.4L(此体积为标准状况下的体积)，这说明容器中SO2和三氧化硫的总的物质的量是22.4L÷22.4L/mol＝1mol。因此根据原子守恒可知，反应前通入的SO2是1mol。再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L(此体积为标准状况下的体积)，所以属于氧气的物质的量是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，所以O2的平衡浓度c(O2)＝0.25mol÷0.5L＝0.5mol/L。
（3）4s时，反应达到平衡状态，则根据方程式可知SO2的生成速率大于O2的消耗速率。
（4）平衡时消耗氧气是0.7mol－0.25mol＝0.45mol，则根据方程式可知，消耗SO2的物质的量是0.45mol×2＝0.9mol，所以SO2的平衡转化率是
（5）平衡时生成三氧化硫是0.9mol，若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀的质量是0.9mol×5%×233g/mol＝10.5g。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度试题的考查。试题设计新颖，基础性强。在注重对学生基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生分析、归纳和总结问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范答题能力。
硫酸用途十分广泛，工业上合成硫酸时，将SO2转化为催化氧化是一个关键步骤。请回答下列问题：
（1）该反应在恒温恒容密闭容器中进行，判断其达到平衡状态的标志是 。（填字母）
a．SO2和SO3浓度相等
b．SO2百分含量保持不变
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
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）某温度下，2SO2(g)＋O2(g）
（3）一定温度时，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。试分析工业生产中采用常压的原因是 。
（4）将一定量的SO2和0.7 molO2放入一定体积的密闭容器中，在550℃和催化剂作用下发生反应。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28 L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。则该反应达到平衡时SO2的转化率是多少？（要写出计算过程，计算结果保留一位小数。）
正确答案
（1）bc
（2）0.036 17.64
（3）在常压下该反应转化率已很高，若再加压，对设备要求高，同时要消耗大量的能源，不经济。
（4）94.7%
试题分析：（1）“变量不变达平衡”，a。反应物和生成物的浓度不变时达平衡，而不是相等，错误；b。SO2百分含量是变量，不变时达到平衡，正确；c．反应是在恒容的容器中进行，反应前后气体的物质的量会发生变化，故容器中气体的压强是变量，正确； d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率是同一个方向，一定相等，错误；e．容器体积固定，气体的质量固定，气体的密度是定量，错误；
（2）v(O2)＝v (SO3)/2=0.18÷5÷0.5÷2=0.036mol•L－1•min－1，放出的热量为196÷2×0.18=17.64kJ；
（3）在常压下该反应转化率已很高，若再加压，对设备要求高，同时要消耗大量的能源，不经济。
（4）通过过量NaOH溶液，被吸收的为SO2和SO3，物质的量为21.28÷22.4=0.95mol；剩余氧气的量为5.6÷22.4=0.25mol，反应的氧气为0.7－0.25=0.45mol,生成SO3的量为0.45×2=0.9mol；故剩余SO2的量为0.95-0.9=0.05mol，其始量为0.95+0.05=1.00mol，转化率为0.95÷1.00=0.95
把0.4 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中，使它们发生如下反应：4X(g)＋5Y(g)===nZ(g)＋6W(g)；2 min末已生成0.3 mol W，若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·(L·min)－1。试计算：前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为____________________；2 min末时Y的浓度为________________；化学方程式中n的值是________。
正确答案
（共6分）0.05 mol· (L·min)－1 0.175 mol·L－1 4（各2分）
试题分析：2 min末已生成0.3 mol W
则用W表示的反应速率是
由于反应速率之比是相应的化学计量数之比
所以前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为
又因为以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·(L·min)－1
所以n＝4
反应中消耗Y的物质的量是
所以2 min末时Y的浓度为（0.6mol－0.25mol）÷2L＝0.175mol/L
点评：该题是基础性试题的考查，难度不大。试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，旨在培养学生的逻辑推理能力和规范的答题能力，也有利于提高学生的应试能力和学习效率。该题的关键是利用好反应速率之比是相应的化学计量数之比。
（14分）甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。①CH4（g）＋H2O （g）
（1）温度不变，缩小体积，增大压强，①的反应速率 （填“增大”．“减小”．“不变”），平衡向 方向移动。
（2）反应①的△H1 0，（填“﹤”“﹦”“﹥”），其平衡常数表达
（3）在压强为0．1Mpa条件下，将a mol CO与3a molH2的混合气体在催化剂作用下进行反应②。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下空格中填入剩余的实验条件数据。
（4）近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂电极，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过，其工作原理示意图如下：
请回答
①Pt（a）电极的电极反应式为
②如果该电池工作时电路中通过2mol电子则消耗的CH3OH有 mol。
正确答案
（1）增大（1分） 逆反应（或向左）（1分）
（2）﹥（1分） c （CO）·c3（H2）/c （CH4）·c（H2O）（2分） 1．35×10-3（2分）
（3）II 150 1/3 III 1/3 （每空1分共3分）
（4）①CH3OH + H2O -6e- = CO2↑+ 6 H+ （2分）
②1/3 （2分）
略
（17分）H2O2是一种强氧化剂，被广泛应用于水处理及卫生消毒等方面。
（1）H2O2不稳定，当其中含Fe2＋时，会发生反应：
（2）下表是在常压、60℃和不同pH条件下，6mL30% H2O2在60min内释放出氧气的体积。则下列说法正确的是___________。
a．pH越大，H2O2的分解速率越大
b．pH在9左右，H2O2的分解速率最大
c．6mL 30% H2O2分解最多释放出的氧气的体积为639mL
d. pH=5.50时，0～60min内，v(O2)=1.5mL
（3）溶液中H2O2的残留量可用一定浓度的酸性KMnO4溶液来测定，反应中MnO4－
被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为______________。
（4）科学工作者以Ir-Ru/Ti为阳极、ACFC为阴极，在酸性环境、不断通入空气的条件下直接电解水来制备H2O2。电解过程中，阳极区溶液的pH_ （填“增大”“不变”或“减小”），阴极产生H2O2的电极反应式为_______。若不通空气，则阴极得到的产物是_______ 。
（5）己知断裂1mol化学键所需的能量
143,H-O为463。则
正确答案
（17分）
（1）催化作用（或催化剂）（2分） 0.03（2分）
（2）bd（2分）
（3）5H2O2＋2MnO4－＋6H＋=2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O（3分）
（4）减小（2分） O2＋2H＋＋2e－==H2O2（2分） H2（2分）
（5）－135（2分）
试题分析：（1）反应的总方程式为2H2O2═2H2O+O2↑，所以Fe2+起到催化剂的作用；O元素由-1价升高至0价，所以对应关系为：O2 ~ 2e‾，n（e‾）=2×0.336L÷22.4L/mol=0.03mol。
（2）a、pH大于9.00时，反应速率又逐渐减小，错误；b、根据表中数据，pH在9左右，H2O2的分解速率最大，正确；c、60min后反应还可能继续进行，所以6mL 30%的H2O2分解最多释放出的氧气的体积可能大于639mL，错误；d、v(O2)=90mL÷60min=1.5mLmin-1，正确。
（3）MnO4‾把H2O2氧化为O2，配平可得离子方程式为：5H2O2＋2MnO4－＋6H＋=2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O
（4）阳极H2O失去电子生成的产物含H+，H+浓度增大，所以阳极区溶液的pH减小；阴极O2得电子产生H2O2，电极反应式为：O2＋2H＋＋2e－=H2O2；若不通空气，阴极上H+得电子，则阴极得到的产物是H2。
（5）根据各物质含有的共价键可得：∆H=436kJ•mol‾1+498kJ•mol‾1—143kJ•mol‾1—2×463kJ•mol‾1=－135kJ•mol‾1。
一定条件下，在体积为5 L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n(mol)随时间t的变化如图1所示。已知达平衡后，降低温度，A的体积百分含量将减小。
(1)根据上图数据，写出反应的化学方程式 ；
从反应开始到平衡时的平均速率v(C)= 。
(2)该反应的ΔH 0(填“＞”、“＜”或“=”)。
(3)此反应平衡常数的表达式为K= 。
(4)该反应的反应速率v和时间t的关系如图2所示：
①根据上图判断，在t3时刻改变的外界条件是 。
②A的转化率最大的一段时间是 。
③各阶段的平衡常数如表所示：
K1、K2、K3之间的关系为： (用“>”、“<”或“=”连接)。
正确答案
(1)A＋2B
(2)＜ (3) 
(1)根据图像可知，A、B为反应物,C为生成物，从反应开始到达平衡的过程中A、B、C的物质的量的变化为0.3 mol、0.6 mol、0.6 mol，所以反应方程式为A＋2B
min－1。
(2)反应达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小，说明降低温度平衡向正反应方向移动，正反应为放热反应。
(3)该反应的平衡常数表达式为K=
(4)①t3时刻改变条件，正逆反应速率都增大，且平衡向逆反应方向进行，则改变的条件是升高温度。
②t5时刻改变的条件是使用催化剂，A的转化率不变，故整个过程中A的转化率最大的一段时间是t2～t3。
因为t3升高温度，t5使用催化剂，该反应为放热反应所以K1>K2=K3
（14分） 2SO2(g)+ O2 (g) 
（1）该反应是______反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）400℃，1．01×105Pa时，将含10 mol SO2的原料气通入一密闭容器中进行反应，平衡时SO2的物质的量是______mol。
（3）硫酸厂尾气（主要成分SO2、O2和N2）中低浓度SO2的吸收有很多方法。
①用氨水吸收上述尾气，若SO2与氨水恰好反应得到碱性的(NH4)2SO3溶液时，则有关该溶液的下列关系正确的是______（填序号）。
a． c + c(NH3•H2O)=" 2[c()+" c()+ c(H2SO3)]
b． c()+ c(H+)=" c()+" c()+ c(OH-)
c． c()> c() > c(OH-) > c(H+)
②用 MnO2与水的悬浊液吸收上述尾气并生产MnSO4。
i． 得到MnSO4的化学方程式是______。
ii．该吸收过程生成MnSO4时，溶液的pH变化趋势如图甲，SO2吸收率与溶液pH的关系如图乙。
图甲中pH变化是因为吸收中有部分SO2转化为H2SO4，生成H2SO4反应的化学方程式是______；由图乙可知pH的降低______SO2的吸收（填“有利于”或“不利于”），用化学平衡移动原理解释其原因是______。
正确答案
（14分）
（1）放热 0．08
（2）①ac
i． SO2+ H2O
ii． 2SO2+ 2H2O +O2 ="==" 2H2SO4
不利于 溶液中存在 SO2+ H2O
试题分析：（1）温度升高二氧化硫的转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，所以正向为放热反应；
（2）该条件下二氧化硫的转化率为99．2%，所以10 mol SO2的原料气平衡时剩余10×(1-99．2%)=0．08mol SO2
（3）①根据物料守恒规律，c（NH4+）+c(NH3·H2O)=2c(H2SO3)+2c(SO32-)+ 2c(HSO3-)，a正确；b不符合电荷守恒规律，错误；（NH4）2SO3溶液为碱性溶液，说明SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度，所以溶液中离子浓度的大小关系是c（NH4+）>c(SO32-)>c(OH-)>c(H+)，c正确；答案选ac；
②i．二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸与二氧化锰发生氧化还原反应生成硫酸锰，化学方程式为H2O+SO2
ii．SO2与水、氧气反应生成硫酸，化学方程式为2SO2+2H2O+ O2="2" H2SO4；由乙图可知，pH减小，二氧化硫的吸收率下降，所以pH的降低不利于SO2的吸收；因为二氧化硫溶于水后存在平衡H2O+SO2
在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A + 3B == 2C 。反应经2min后，A的浓度从开始时的1.20mol·L-1下降到0.9mol·L-1，已知B的起始浓度为1.6mol·L-1。求：
(1)2min 末B、C的浓度。
(2)以单位时间内B的浓度的减小和C的浓度的增加来表示2min 内该反应的平均速率。
正确答案
A + 3B == 2C
起始浓度（mol/L） 1.20 1.6 0
转化浓度（mol/L） 0.3 0.9 0.6
2min后浓度（mol/L） 0.9 0.7 0.6
所以2min末，B C的浓度分别是0.7mol·L-1、0.6mol·L-1
B和C的反应速率分别是
考查有关反应速率的计算。
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