化学反应速率的概念_章节学习

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题型：简答题

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简答题

在100℃时，将0.4mol的二氧化氮气体充入2L抽真空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

（1）在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为______mol•L-1•min-1．

（2）n3______n4（填“＞”、“＜”或“=”），该反应的平衡常数的值为______；

（3）若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是______mol/L．

（4）假设从放入N2O4到平衡时需要80s，请在右图中画出并标明该条件下此反应中N2O4浓度随时间变化的曲线．

（5）在（4）中条件下达到平衡后四氧化二氮的转化率为______，混合气体的平均摩尔质量为______g．mol-1．

（6）达到平衡后，如升高温度，气体颜色会变深，则升高温度后，反应2NO2

N2O4的平衡常数将______（填“增大”、“减小”或“不变”）

（7）达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.32molHe气，并把容器体积扩大为4L，则平衡2NO2

N2O4将______．（填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”）．

（8）达到平衡后，如果缩小容器的体积，则气体的颜色变化是先变深后变浅，但比原来的颜色深，试用平衡移动原理解释其变化的原因______．

正确答案

（1）由表中数据可知，，从反应开始直至20s时，v（N2O4）==0.00125mol•L-1•min-1，则v（NO2）=2v（N2O4）=2×0.00125mol•L-1•min-1=0.0025 mol•L-1•min-1，

故答案为：0.0025 mol•L-1•min-1；

（2）反应达到60s时达到化学平衡状态，二氧化氮的物质的量不再变化，所以n3=n4，

根据反应方程式计算：

2NO2

N2O4

初始：0.4mol 0

转化：0.16mol 0.08mol

平衡：0.24mol 0.08mol

则平衡时的浓度分别为：c（N2O4）=0.04mol/L，c（NO2）=0.12mol/L，

k===2.8（mol/L）-1，

故答案为：=；2.8；

（3）根据反应 2NO2

N2O4可知，0.4molNO2与0.2molN2O4相当，若在相同情况下最初向该容器充入的是四氧化二氮气体，要达到上述同样的平衡状态，四氧化二氮的起始浓度是

=0.1mol/L，故答案为：0.1mol/L；

（4）从放入N2O4到平衡时需要80s，初始加入的N2O4为0.2mol，物质的量浓度为0.1mol/L，图象可取20s，40s，80s等几个点用平滑曲线来连接，故答案为：

；

（5）根据等效平衡，在（4）中条件下达到平衡后四氧化二氮的物质的量为0.08mol，与充入二氧化氮为相同平衡状态，则反应的四氧化二氮的物质的量为0.2mol-0，08mol=0.012mol，所以转化率为：× 100=60%，混合气体的平均摩尔质量与初始加入二氧化氮时混合气体的平均摩尔质量相等，

==57.5g．mol-1，故答案为：60%；57.5g．mol-1；

（6）升高温度，气体颜色会变深，说明升高温度平衡向左移动，平衡常数减小，故答案为：减小；

（7）向该密闭容器中再充入0.32molHe气，并把容器体积扩大为4L，He为惰性气体，不参与反应，增大体积，对参加反应的气体来说，相当于是压强减小，则平衡左移，

故答案为：向左移动；

（8）缩小体积浓度增大，颜色加深，平衡向右移动，c（NO2）的浓度减小，但比原来的浓度要大，符合勒夏特列原理，

故答案为：缩小容器体积，压强增大，c（NO2）的浓度变大，颜色加深；增大压强，平衡正向移动，c（NO2）的浓度减小，但比原来的浓度要大，所以看到气体颜色先变深，后变浅，但比原来深．

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题型：填空题

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填空题

（1）N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　ΔH＝－94.4 kJ·mol－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。

①在1 L容器中发生反应，前20 min内，v（NH3）＝________，放出的热量为________。

②25 min时采取的措施是_______________________；

③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________（用具体数据表示）。

（2）电厂烟气脱离氮的主反应①：4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（g），副反应②：2NH3（g）＋8NO （g） 5N2O（g）＋3H2O（g）　ΔH＞0。测得平衡混合气中N2和N2O含量与温度的关系如图。在400～600 K时，平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是________，导致这种变化规律的原因是________（任答合理的一条原因）。

（3）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，则负极电极反应式为________。

正确答案

（1）①0.050 mol·（L·min）－1　47.2 kJ

②将NH3从反应体系中分离出去

③

（2）随温度升高，N2的含量降低　主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移（或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH3和NO浓度，使主反应的平衡左移）

（3）2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O

（1）由题给图像可知，前20 min氨的浓度变化为1.00 mol/L，则v（NH3）＝＝0.05 mol/（L·min），生成NH3的物质的量为1.00 mol，由热化学方程式可知放出热量为47.2 kJ。25 min时，氨的浓度为零，而氮气和氢气的浓度瞬时不变，所以应该是将氨从反应体系中分离出去；时段Ⅲ条件下，氢气浓度为0.75 mol/L，氨气为0.5 mol/L，氮气为0.25 mol/L。（2）由图可知，N2的浓度随温度的升高而减小。（3）由电池反应可知，NH3中的N失电子，所以负极NH3发生氧化反应，正极反应为3O2＋12e－＋6H2O=12OH－，总反应减去正极反应得负极反应。

点拨：本题考查化学平衡和原电池，考查考生判断、分析、探究能力。难度中等。

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题型：简答题

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简答题

可知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2（g）

N2O4（g）；△H＜0．在恒温条件下将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一容积为2L的密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图．回答下列问题：

（1）图象中的平衡点是：（用a、b、c、d填空）．

（2）图中的两条曲线，是表示N2O4浓度随时间的变化曲线（填“X”或“Y”）．

（3）前10min内用υ（NO2）表示的化学反速率为．

（4）25min时，导致平衡移动的原因是．

正确答案

（1）由图可知，10-25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，即b、d处于化学平衡状态，故答案为：b、d；

（2）由图可知10-25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线，

故答案为：Y；

（3）X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线．由图可知，

前10min内，NO2的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，所以υ（NO2）==0.04mol•L-1•min-1，故答案为：0.04mol•L-1•min-1；

（4）25min时，生产物浓度增大，反应物浓度不变，只能是增大生产物的浓度，由（2）分析可知NO2是生成物，故为增大NO2的浓度，

故答案为：增大NO2的浓度．

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题型：填空题

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填空题

(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大， A是元素周期表中原子半径最小的元素，B是形成化合物种类最多的元素，C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，D是同周期中金属性最强的元素，E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数。

⑴A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为。

⑵已知：

① E－E→2E　 H＝＋a kJ/mol；

② 2A→A－A　 H＝－b kJ/mol；

③ E＋A→A－E　H＝－c kJ/mol；

写出298K时，A2与E2反应的热化学方程式。

⑶在某温度下容积均为2 L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2A2(g)＋BC(g)X(g)　 H＝－Q kJ/mol(Q＞0，X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：

①在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则A2的平均反应速率

v (A2)= 。

② 计算该温度下此反应的平衡常数K = 。

③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 (填字母)。

A．α1＋α2＝1 B．Q1＋Q2＝Q C．α3＜α1

D．P3＜2P1＝2P2 E．n2＜n3＜1.0 mol F．Q3＝2Q1

④在其他条件不变的情况下，将甲容器的体积压缩到1 L，若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%，请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。

⑷熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池，被称为第二代燃料电池，是未来民用发电的理想选择方案之一，其工作原理如图所示。现以A2(g)、BC(g)为燃料，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池(MCFC)正极的电极反应式____________________________。

正确答案

⑴离子键、极性键(或共价键)

⑵ H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1［H表示成-(2c-a-b)kJ·mol－1也可］

⑶①0.125 mol·L－1·min－1

②4 L2/mol2 ③ ABD

④

⑷ O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－

试题分析：根据题意依次推出A为氢元素，B为碳元素，C为氧元素，D为钠元素，E为氯元素；

⑴A、C、D形成的化合物为NaOH，其所含化学键为离子键、极性键(或共价键)；

⑵首先写出A2与E2反应的方程式，并标出各物质的状态为H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)；将“①－②＋③×2”得该化学方程式，根据盖斯定律得该反应热H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1，据此便可写出完整的热化学方程式；

⑶①A2的平均反应速率v (A2)＝；

②该温度下此反应的平衡常数K＝；

③甲和乙两容器的平衡状态为全等平衡，则有α1＋α2＝1，Q1＋Q2＝Q，P1＝P2，n2＝n1＝0.5 mol；由于丙容器的起始量是甲的2倍，可将丙容器的体积扩大2倍(与甲同压等效)，然后再恢复到原体积，则可得α3＞α1，P3＜2P1，n2＜1.0 mol＜n3，Q3＞2Q1，综上只有A、B、D项正确。

④第5min时X的物质的量浓度变为0.5 mol/L(体积变为1 L)，再根据“第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%”，则到新平衡时X的物质的量浓度为，据此便可作图。

⑷O2在正极上发生还原反应生成CO32－：O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－。

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题型：简答题

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简答题

在一个容积为0.5L的密闭容器中，将 2mol CO和6mol H2O混合加热到800℃，发生反应：CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），经过5min后达到平衡状态．若此时测得H2的浓度为3mol•L-1，求：

（1）以CO的浓度变化表示的该反应的速率．

（2）达平衡时H2O的转化率．

（3）已知：在一定温度下，该反应达平衡时，各物质的平衡浓度之间存在以下关系：

K=

且当温度不变时K为常数，K不随反应物、生成物浓度的改变而改变．求：

①在800℃下，该反应的K=______；②在800℃下，当投入1mol CO和4mol H2O混合加热到平衡时，H2浓度是多少．

正确答案

（1）由方程式可知，v（CO）=v（H2）==0.6 mol•L-1•min-1，

答：以CO的浓度变化表示的该反应的速率为0.6 mol•L-1•min-1；

（2）反应的方程式为CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g），经过5min后达到平衡状态，则消耗的CO的物质的量为n=vTV=0.6 mol•L-1•min-1×0.5L×5min=1.5mol，则n（H2O）=n（CO）=1.5mol，

所以达平衡时H2O的转化率为：×100%=25%，

答：达平衡时H2O的转化率为25%；

（3）①平衡时各物质的浓度为c（H2）=c（CO2）=3mol•L-1，

c（CO）=4mol•L-1-3mol•L-1=1mol•L-1，c（H2O）=12mol•L-1-3mol•L-1=9mol•L-1，

则有：在800℃下，该反应的K===1，故答案为：K=1；

②设在800℃下，当投入1mol CO和4mol H2O，则初始浓度分别为：c（CO）=2mol•L-1，c（H2O）=8mol•L-1，

混合加热到平衡时，H2的物质的量浓度为xmol/L，

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）

起始：2 8 0 0

转化：x x x x

平衡：2-x 8-x x x

则有：=1，x=1.6，

答：在800℃下，当投入1mol CO和4mol H2O混合加热到平衡时，H2浓度是c（H2）=1.6 mol•L-1．

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