- 影响化学反应速率的因素
- 共7172题
科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发 生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力l.0×l05 Pa、反应时间3h）：
相应的热化学方程式如下：
回答下列问题：
（1）请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：_______________________。
（3）工业合成氨的反应为
①该条件下N2的平衡转化率；
②该条件下反应
正确答案
（1）
（2）研制新型、高效催化剂
（3）解：①设反应过程中消耗xmolN2(g)
平衡时反应体系总物质的量=[(0.60 -x)+（1.60 - 3x）+ 2x]mol=(2.20 -2x) mol
NH3(g)的物质的量分数=2x÷(2.20 -2x)=4/7 x=0.40
②
平衡时 ,c( NH3) =2×0. 40 mol /2. 0 L=0. 40 mol/L
c( N2)=(0. 60 - 0. 40) moI /2. 0 L=0. 10 moI/L
c( H2)=( 1. 60 -3×0.40) mol/2.0 L=0. 20 mol/L
Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和
（1）【实验设计】控制
设计如下对比实验。请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。
（2）【数据处理】实验测得
请根据上图实验①曲线，计算降解反应在50-150s内的反应速率
（3）【解释与结论】实验①②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所使用试剂
（4）【思考与交流】实验③得出的结论是：pH=10时，__________________实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来，根据上图中信息，给出一种迅速停止反应的方法：
____________________________________________
正确答案
（1）
（2）8.0×10-6mol/(L·s)
（3）过氧化氢在温度过高时迅速分解
（4）反应速率趋向于零（或：该降解反应趋于停止）；将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10（或将所取样品骤冷） （答案合理即可）
2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家哈德·埃特尔，以表彰他在表面化学研究领域做出的开拓性贡献。表面化学领域的研究可以帮助我们了解众多纷杂的化学过程，如钢铁为何会生锈，燃料电池如何作用以及某些反应的催化剂是如何发挥其功能的，甚至可以解释臭氧层的消耗等。
（1）某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能。
若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装有不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的体积和浓度均相同）。为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是________________。
（2）在汽车的排气管上安装“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂），它的作用是使CO、NO反应生成可能与大气环境中循环的无毒气体，并促使烃类物质充分燃烧。
写出CO和NO反应的化学方程式：________________，该反应中作氧化剂的物质是___________。
用CH4催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。例如：
CH4（g）+4NO2（g）==4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-574kJ/mol
CH4（g）+4NO（g）==2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H2
若1molCH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H2=________________。
（3）①有人认为：该项研究可能使氨的合成反应在铁催化剂表面进行时效率大大提高，从而使原料利用率大大提高。请你应用化学基本理论对此观点进行评价：________________________________。
②合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成份是FeO、Fe2O3，当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1︰2时，其催化活性最大，以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量的炭粉，发生反应如下：2Fe2O3+C==4FeO+CO2为制得这种活性最大的催化剂，应向480g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量是
________________
正确答案
（1）溶液显色所需要的时间
（2）2NO+2CO==N2+CO2；NO；-1160kJ/mol
（3）①该项实验研究只能提高化学反应速率，不能使化学平衡移动，因而其原料的利用率不可能大大提高；②6g
某学生小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，探究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298K、308K，每次实验
HNO3的用量为25.0mL、大理石用量为10.00g。
（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号
（2）实验①中CO2的物质的量随时间变化的关系见图： 计算在70-90s范围内HNO3的平均反应速率（忽略溶液体积变化，不需要写出计算过程）。
正确答案
（1）
（2）v（HNO3）=△c（HNO3）/t =0.4mol·L-1·s-1
碘在科研与生活中有重要应用,某兴趣小组用0．50 mol·L-1 KI、0．2%淀粉溶液、0．20 mol·L-1 K2S2O8、0．10 mol·L-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2O82-+2I-
向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的 耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色,为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为:n(S2O32-)∶n(S2O82-） 。
（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
表中Vx mL,理由是 。
（3）已知某条件下,浓度c(S2O82-)反应时间t的变化曲线如图所示,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82-)-t的变化曲线示意图(进行相应的标注)
碘也可用作心脏起搏器电源-锂碘电池的材料,该电池反应为:2Li(s)+I2(s)
已知:①4Li(s)+O2(g)
则电池反应的ΔH= ；碘电极作为该电池的 极。
正确答案
（1）Na2S2O3 ＜ 2
（2）2．0 保证反应物K2S2O8浓度改变，而其它的条件不变，才能达到实验目的
（3）
（4）
试题分析：（1）由反应的离子方程式可以看出当反应I2+2S2O32-=2I-+ S4O62-不再发生时容器内含有一定量的I2，溶液颜色将由无色变为蓝色。即当Na2S2O3耗尽时溶液颜色将由无色变为蓝色。根据两个反应方程式中的物质的关系可知：n(S2O32-)∶n(S2O82-)＜2，才可以有I2存在，也才能确保能观察到蓝色。（2）要探究反应物浓度对化学反应速率的影响，其它条件都相同，变量为K2S2O8溶液的浓度，根据①②可知混合溶液的体积为10ml．所以③中取K2S2O8 8．0ml，则需要水的体积为2．0ml．（3）降低温度，化学反应速率减慢，达到平衡所需要的时间延长；加入催化剂，化学反应速率加快。达到平衡所需要的时间缩短。c(S2O82-)与时间的关系见答案。（4）(①－②)÷2可得2Li(s)+I2(s)=2LiI(s）ΔH=
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸的反应方程式为：Na2S2O3+H2SO4═Na2SO4+S↓+SO2+H2O，某实验兴趣小组用如图所示的实验装置探究外界条件对化学反应速率的影响（加热仪器和夹持仪器均已省略）．
（1）实验目的：装置甲，探究浓度对化学反应速率的影响；装置乙，探究______对化学反应速率的影响．
（2）通过甲、乙装置，分别进行了三组实验，数据记录如下，并经分析得出相关结论：
结论1：由Ⅰ和Ⅱ两组数据可知______；
结论2：由Ⅱ和Ⅲ两组数据可知______．
正确答案
（1）乙中有温度计，温度计的作用是测量溶液的温度，故答案为：温度．
（2）结论1：Ⅰ和Ⅱ两组数据的不同点是稀硫酸的体积、水的体积、出现沉淀的时间，Ⅰ中稀硫酸的浓度比Ⅱ中大，Ⅰ中出现沉淀比Ⅱ中早，所以Ⅰ反应速率比Ⅱ中大，所以其它条件一定时，反应物浓度越大速率越快；
Ⅱ和Ⅲ两组数据的不同点是：Ⅲ的温度比Ⅱ高，Ⅲ出现的沉淀比Ⅱ早，所以，Ⅲ的反应速率比Ⅱ大，所以其它条件一定时，温度越高，速率越快．
故答案为：其它条件一定时，反应物浓度越大速率越快；其它条件一定时，温度越高，速率越快．
合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破．合成氨反应的化学方程式为N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）．一定条件下，在容积固定的密闭容器中反应达平衡后，请回答：
（1）若增大N2的浓度，则化学反应速率______（填“增大”或“减小”），化学平衡______（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动．
（2）若加入适当的催化剂，则化学反应速率______（填“增大”或“减小”），化学平衡______（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动．
（3）若增大NH3的浓度，则化学反应速率______（填“增大”或“减小”），化学平衡______（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）移动．
正确答案
（1）增加反应物氮气的浓度，化学反应速率加快，化学平衡正向移动，故答案为：增大；向正反应方向；
（2）加入催化剂，可以加快化学反应速率，但是不会引起化学反应速率的变化，故答案为：增大；不；
（3）增加生成物氨气的浓度，化学反应速率加快，化学平衡逆向移动，故答案为：增大；向逆反应方向．
（1）体积相同，c（H+）相同的盐酸和醋酸溶液分别与足量的颗粒大小相同的锌粒反应，开始时产生氢气的速率______，充分反应后产生氢气的量______（相同、醋酸的多、盐酸的多），原因是______．
（2）在一定量的盐酸溶液中加入足量的锌粒，要使产生氢气的量保持不变，但反应速率加快，可加入______晶体，理由是______；要使产生氢气的量不变，但反应速率减慢，可加入______晶体，理由是______．
可供选择的晶体有：
A．纯碱 B．烧碱 C．胆矾 D．醋酸钠 E．KHSO4．
正确答案
（1）开始时c（H+）相同，浓度的大小决定反应速率的大小，则反应速率相同，醋酸为弱酸，不能完全电离，体积相同，c（H+）相同的盐酸和醋酸溶液中醋酸的物质的量大于盐酸的物质的量，所以醋酸反应放出的气体多，
故答案为：相等；醋酸的多；当c（H+）相同时，反应开始时的速率相同，c（H+）相同时，醋酸物质的量浓度大，含溶质物质的量多，所以反应放出的氢气多；
（2）A、纯碱和盐酸反应，会消耗盐酸，减少生成氢气的总量；
B、烧碱和盐酸反应，会消耗盐酸，减少生成氢气的总量；
C、胆矾和锌反应生成单质铜，形成原电池反应，加快反应速率，但不影响生成氢气的总量；
D、醋酸钠和盐酸反应生成醋酸，醋酸为弱酸，溶液中氢离子浓度减小，反应速率减小，但不影响生成氢气的总量；
E、KHSO4增大溶液中氢离子浓度，使生成氢气的总量增加．
所以：在一定量的盐酸溶液中加入足量的锌粒，要使产生氢气的量保持不变，但反应速率加快，可加入胆矾，胆矾和锌反应生成单质铜，形成原电池反应，加快反应速率；
要使产生氢气的量不变，但反应速率减慢，可加入醋酸钠，醋酸钠和盐酸反应生成醋酸，醋酸为弱酸，溶液中氢离子浓度减小，反应速率减小，但不影响生成氢气的总量．
故答案为：C；Zn置换出Cu附在Zn表面构成原电池，使反应速率加快，但由于溶液中H+的量不变，因此产生氢气的量不变；
D；CH3COO-与H+结合成弱电解质CH3COOH；致使溶液中c（H+）降低，使反应速率变慢，而溶液中可提供的H+的数量不变，所以放出的氢气的量不变．
（14分）在2L带气压计的恒容密闭容器中通入2molX（g）和1molY（g），发生反应：
2X（g）+Y（g）
（1）平衡时Z的物质的量为___________；若反应经历5min达到平衡，则Y的平均反应速率为____________。
（2）相同条件下进行反应，在t1时刻，只改变下列某一种条件，其曲线图像如图甲。
A．升温 B．降温 C．加压 D．减压 E．加催化剂
若c=0.90mol，t1时刻改变的条件是_________（填选项编号，下同），t2_______5min (填“＞”，“＜”或“=”下同）。
（3）若其他条件不变，原容器为恒压容器，达到平衡后Z的物质的量______0.9mol (填“＞”，“＜”或“=”）。
（4）若将物质的量均为3.00mol物质X、Y混合于5L容器中发生反应，在反应过程中Z的物质的量分数随温度变化如图乙。
①A、B两点Z物质正反应速率的大小关系是_________；
②温度T＜T0时，Z%逐渐增大的原因是______________。
正确答案
（1）0.9mol （2分） 0.045 mol・L-1・min-1（2分）
（2）E（2分）； ＜ （2分）
（3）＞（2分）
（4）①B＞A；（2分）
②反应未达到平衡，反应仍在向正反应方向进行，故Z%的逐渐增大。（2分）
试题分析：
（1） 2X（g）+Y（g）
n(始) 2mol 1mol 0 mol
n(变) 2a mol a mol 2a mol
n(终) 2-2a mol 1-a mol 2a mol
3×0.85="2-2a+1-a+2a" ；所以a="0.45" ，平衡时Z的物质的量=2a=0.9mol；Y的反应速率=0.45/(5×2)= 0.045 mol・L-1・min-1。
（2） 只是减少了反应达到平衡的，所以应是加入了催化剂。时间应小于原来的5分钟。
（3） 恒压后，原反应发生过程中，气体体积减小，所以容器体积也在减小，而若为恒容，气体体积减小，压强减小，不利于反应向正向反应，所以恒压后，Z的物质的量大于0.9mol；
（4） ①B点的温度高于A点，温度升高，反应速率增大。
②Z还未达到平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，平衡正向反应。所以Z的百分含量会不断升高。
点评：本题计算难度不大，属于常规计算。后面的识图分析，要抓住温度对反应速率的影响。
下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
（1）实验4和5表明______对反应速率有影响，______反应速率越快，能表明同一规律的实验还有______（填实验序号）；
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有：______（填实验序号）；
（3）本实验中影响反应速率的其他因素还有______，其实验序号是______．
正确答案
（1）观察实验4和5，金属和稀硫酸的量相同，金属的状态不同，可知固体的表面积越大反应速率越快；
故答案为：固体反应物的表面积、表面积越大、1和2；
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验，金属的状态就应该相同，或者为丝状，或者为粉末；
故答案为：1、3、4、6、8或2、5；
（3）本实验中，反应温度也影响化学反应速率，如实验6和7；
故答案为：反应温度、6和7或8和9．
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