- 化学反应的速率和限度
- 共8779题
向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生反应:xA(g)+2B(s)yC(g) ΔH<0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)用A的浓度变化表示该反应0~10 min内的平均反应速率v(A)=________。
(2)根据图示可确定x∶y=________。
(3)0~10 min容器内压强________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________;第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温
⑤降温 ⑥加催化剂
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1,平衡Ⅱ的平衡常数为K2,则K1________K2(填“>”、“=”或“<”)。
正确答案
(1)0.02 mol/(L·min) (2)1∶2 (3)变大
(4)④⑥ ④ (5)>
(1)A是反应物,10 min内其浓度减小量为(0.45-0.25)mol·L-1,则平均反应速率是0.02 mol/(L·min)。(2)10 min时C的浓度增加0.40 mol·L-1,则与A的浓度变化之比是2∶1,故x∶y=1∶2。(3)0~10 min内C的浓度增加的量比A的浓度减小的量大,B是固体,所以压强变大。(4)根据图像知10 min时反应速率加快,分析可知10 min时改变的条件可能是升温或加催化剂;12~16 min,反应处于平衡状态,16 min后A的浓度逐渐增大,C的浓度逐渐减小,20 min时达到新平衡,分析可知16 min时改变的条件可能是升温。(5)升温平衡左移,K减小。
(6分)某温度时,在2L容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)由图中数据分析:该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2min,用Z表示的平均反应速率为
(3)判断:第5分钟时,反应是否达到平衡?_______(填“是”或“否”)。第5分钟时,Z的生成速率与Z的消耗速率相比_________(填”大”、“小”或“相等”)
正确答案
(6分)(1)3X+Y2Z (2分)
(2)0.05mol·L-1·min-1; (2分)
(3) 是 相等(2分)
略
(12分)某可逆反应从0—2分钟进行过程中, 在不同反应时 间各物质的量的变化情况如下图所示。则该反应的的反应物是 ,生成物是 ,化学方程式为 ;反应开始至2分钟时,能否用C表示反应速率?若能,其反应速率为 _____ ,若不能,则其原因为 _ ________________ ;2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化,说明在这个条件下,反应已达到了 ____ 状态。
正确答案
A和B;C;2A+B2C;不能;无体积,无法求出浓度变化值;化学平衡
试题分析:根据图示可知:在反应中A、B减少,C增加。所以A、B是反应物,C是生成物。它们反应时的物质的量的比为2:1:2,最终达到平衡。所以化学反应方程式是2A+B2C;反应开始至2分钟时,由于只知道物质的量的变化,而不知道容器的容积,所以不能否用C表示反应速率。2分钟后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化,说明在这个条件下,反应已达到了平衡状态。
利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤,已知
SO2(g)+O2(g)
SO3(g)△H=-98 kJ·mol-1。
(1)某温度下该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向100 L的恒容密闭容器中,充入3.0 mol
SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g),则反应开始时v正 v逆(填“<”、“>”或“=”)。
(2)一定温度下,向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 molO2,达到平衡后体积变为1.6 L,则SO2的平衡转化率为 。
(3)在(2)中的反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是 (填字母)。
A保持温度和容器体积不变,充入1.0 mol O2
B保持温度和容器内压强不变,充入1.0 mol SO3
C降低温度
D移动活塞压缩气体
(4)若以右图所示装置,用电化学原理生产硫酸,写出通入O2电极的电极反应式为 。
(5)为稳定持续生产,硫酸溶液的浓度应维持不变,则通入SO2和水的质量比为 。
正确答案
(1)>
(2)60%
(3)A、C
(4)O2+4e-+4H+=2H2O
(5)16:29
(1)向100 L的恒容密闭容器中,充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g),可得K`=,K`<K,故反应向正反应方向移动,正反应速率>逆反应速率。
(2)根据SO2(g)+O2(g)
SO3(g),体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0
molO2,达到平衡后体积变为1.6 L,可知反应后压强变为原来的1.6L/2L=80%,故反应后的总物质的量为(2+1)×80%=2.4mol。
SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)
起始物质的量 2mol 1mol 0mol
变化物质的量 2a a 2a
平衡物质的量 2-2a 1-a 2a
故(2-2a)+(1-a)+2a="2.4mol" 则a=0.6mol,所以SO2的转化率为(2×0.6)mol/2mol×100%=60%
(3)A中加入反应物氧气,反应向正反应方向进行,SO2浓度降低。B中加入SO2,反应向正反应方向进行,但SO2转化率降低,浓度升高。C中该反应为放热反应,降低温度,向正反应方向进行,SO2浓度降低。D中活塞压缩体积,平衡向正反应方向移动,但体积减小,浓度增大,故选择A、C选项。
(4)O2+4e-+4H+=2H2O
(5)该反应的总反应方程式应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,设加入SO2的物质的量为a,加入H2O的物质的量为b,所以有98a/[98a+18(b-a)] =0.5,则a:b=9:58。则二者的质量之比为16:29。
(8分)在25℃时,向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸溶液里放入5.6 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化),反应开始至2 min末收集到氢气1.12 L(标况),在此之后,又经过4 min铁粉全部溶解。则:
(1)在前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是多少?
(2)在后4 min内用HCl表示的平均反应速率是多少?
(3)前2 min与后4 min相比,反应速率哪个较快?为什么?试解释原因。
正确答案
⑴0.25 ⑵0.25
⑶前2分钟快 随着反应的进行,盐酸浓度降低,反应速率减慢。
略
(8分)一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
(1)反应的化学方程式为
(2)反应开始到10s用X表示的平均反应速率为
(3)Y的转化率是
(4)下列关于该反应的说法正确的是
正确答案
(1)X+Y2Z (2)0.04mol/(l.s)(3)80%(4) C D
略
Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据,将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 ml 5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式: ,该反应是 反应(填放热或吸热)。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与 有关。
Ⅱ.某温度时在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如右图所示,图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式为: 。
(2)反应开始至2min,用Z表示的平均反应速率为: 。
(3)在密闭容器里,通入a mol X(g)和b mol Y(g),发生反应X(g) + Y(g) = 2Z(g),当改变下列条件时,反应速率会减小
A.降低温度 B.加入催化剂 C.增大容器体积
正确答案
Ⅰ(1) 2H2O22H2O +O2 ↑ ;2分, 放热;1分(2)催化剂接触面积。1分
Ⅱ(1)3X + Y2Z 2分,(2)0.05 mol·L-1·min-1 2分
(3)AC 2分,少选得1分,错选不得分
试题分析:Ⅰ(1)H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学反应方程式为2H2O22H2O +O2↑,根据试管很烫可知该反应是放热反应。
(2)根据表中给出的数据可知,在其他条件相同时,粉末状二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间短,说明接触面积对反应速率有影响。
Ⅱ(1)由由图象可以看出,X、Y的物质的量逐渐减小,则X、Y为反应物,Z的物质的量逐渐增多,作为Z为生成物,当反应到达2min时,△n(X)=0.3mol,△n(Y)=0.1mol,△n(Z)=0.2mol,化学反应中,各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比,则△n(X):△n(Y):△n(Z)=3:1:2,所以反应的化学方程式为:3X + Y2Z。
(2)物质Z浓度的变化量为0.2mol÷2L=0.1mol/L,所以Z物质表示的反应速率为01mol/L÷2min=0.05mol/(L·min)。
(3)A、温度较低反应速率一定是减小的,A正确;B、加入催化剂反应速率可以加快,也可能减小,B不正确;C、增大容器容积,物质的浓度减小,则反应速率减小,C正确,答案选AC。
在一定温度下,固定容积的容器内某一反应中M、N的物质的量浓度随反应时间变化的曲线如右图所示:
(1)____________时(填t1、t2或者t3),正、逆反应速率相等,化学反应达到了平衡状态。
(2)计算0到t2时间内N的反应速率是____________。(用t2的式子表示)
(3)该反应的化学方程式为_____________________。
正确答案
(1) t3 (2)4/t2 mol/(L*min) (3)2NM
试题分析:(1)有图可以知道,在 t3 时反应物N和生成物M均不再随时间的变化而变化,故该时刻的正、逆反应速率相等,化学反应达到了平衡状态;(2)从图可以看出,N的浓度刚开始为8mol/L,到t2时,为4mol/L,所以0到t2时间内N的反应速率是:
4/t2 mol/(L*min);(3)由图可以看出,从反应到开始,反应物N的浓度变化了6,而生成物的浓度变化了3,故该反应的化学方程式为:2NM。
点评:本题考查了化学平衡,化学反应速率,该考点是高考考查的重点和难点,本题比较容易。
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叫煤化工。
(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,
①该反应在常温下 自发进行(填“能”与“不能”);
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 mol H—O键
c.c(CO)=c(H2) d.密闭容器的容积不再改变
(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),得到如下三组数据:
实验组]
温度/℃]
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
3
900
a
b
c
d
t
①实验1中以v (CO2) 表示的反应速率为 (取小数二位,下同)。
②该反应为 (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K= 。
③若实验3达平衡时与实验2平衡状态中各物质的质量分数分别相等,且t<3min,则a、b应满足的关系是 (用含a、b的数学式表示)。
正确答案
(1)① 不能(3分) ② b、 d (2分)
(2)① 0.13mol/(L•min)(3分) ② 放(2分) 0.17 (3分)
③ a="2b" 且b>1(或a=2b且 a>2) (3分)
略
(16分)Ⅰ.硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法,该制备过程示意图如下:
(1)焦炭在过程Ⅰ中做 剂。
(2)过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备,制备Cl2的化学方程式为 。
(3)整过生产过程必须严格控制无水。
①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,反应方程式为 。
②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑,需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃,然后再通入浓H2SO4中。冷却的作用是 。
(4)Zn还原SiCl4的反应如下:
反应①:400℃~756℃,SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(l) △H1<0
反应②:756℃~907℃,SiCl4(g)+2Zn(l)Si(S)+2ZnCl2(g) △H2<0
反应③:907℃~1410℃,SiCl4(g)+2Zn(g)Si(S)+2ZnCl2(g) △H3<0
i. 反应②的平衡常数表达式为 。
ii. 对于上述三个反应,下列说明合理的是 。
a.升高温度会提高SiCl4的转化率 b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c.增大压强能提高反应速率 d.Na、Mg可以代替Zn还原SiCl4
(5)用硅制作太阳能电池时,为减弱光在硅表面的反射,可用化学腐蚀法在其表面形成粗糙的多孔硅层。腐蚀剂常用稀HNO3和HF的混合液。硅表面首先形成SiO2,最后转化成H2SiF6。用化学方程式表示SiO2转化为H2SiF6的过程 。
Ⅱ.(1)甲烷、氢气、一氧化碳的燃烧热分别为akJ·mol-1,bkJ·mol-1,ckJ·mol-1,工业上利用天燃气和二氧化碳反应制备合成气(CO、H2),其热化学反应方程式为 。
(2)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,三种难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小的顺序为 。
正确答案
Ⅰ.(1)还原剂(1分) (2)2NaCl+H2O电解2NaOH+Cl2↑+H2↑(2分)
(3)①SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl(2分)
②使水蒸气冷凝,减少进入浓硫酸的水,保持浓硫酸持续的吸水性(1分),同时降低放出的热量(1分)。i. K=(1分) ii. b c d(完全正确2分,选一个正确1分,有错为零分)
(5)SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O(2分)
Ⅱ.(1)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=-(a-2b-2c)KJ/mol(2分)
(2)Ag2CrO4>AgCl>AgI(2分)
试题分析:(1)碳在高温下与二氧化硅反应生成CO和硅,碳元素化合价升高,被氧化,作还原剂,因此焦炭在过程Ⅰ中做还原剂。
(2)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和Cl2,反应的化学方程式为2NaCl+H2O电解2NaOH+Cl2↑+H2↑。
(3)①①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸,根据原子守恒可知该酸应该是盐酸,则反应的化学方程式为SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl。
②如果不降低温度,则水蒸气会被浓硫酸稀释,降低浓硫酸的性能,所以冷却的作用是使水蒸气冷凝,减少进入浓硫酸的水,保持浓硫酸持续的吸水性,同时降低放出的热量。
(4)i. 化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,又因为固体或纯液体不能表示平衡常数,因此反应②的平衡常数表达式为K=。
ii.a.正方应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,则会降低SiCl4的转化率,a不正确;b.由于锌是活泼的金属,即使存在氧气,也不会与硅反应,而是与锌反应,因此还原过程需在无氧的气氛中进行,b正确;c.正方应是体积减小的可逆反应,则增大压强平衡向正反应方向移动,能提高反应速率,c正确;d.Na、Mg的活泼性均强于锌,可以代替Zn还原SiCl4,d正确,答案选bcd。
(5)根据原子守恒可知,反应中还有水生成,则反应的化学方程式为SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O。
Ⅱ.(1)燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,所以甲烷、氢气、一氧化碳完全燃烧的热化学方程式分别为①CH4(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-a kJ/mol、②2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g)△H=-2b kJ/mol、③O2 (g)+2H2(g)=2H2O(l)△H=-2c kJ/mol,所以根据盖斯定律可知①-(②+③)即得到CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=-(a-2b-2c)KJ/mol。
(2)由ksp表达式可知AgCl中c(Ag+)=,AgI中c(Ag+)=
,Ag2CrO4中Ag+为x,则
,解得
,所以Ag+浓度大小的顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgI。
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