化学反应速率与化学平衡的综合应用 知识点题库

（1） 在实验1、2中，实验2可能使用了，判断理由是。

（2） 在实验1、3中，实验3比实验1达到平衡的时间较短，原因是。

（3） 在实验2、3中，化学反应达到平衡时，实验3中c(A)较小的原因是。

（4） 在实验2中，10～20min的平均反应速率v(B)=mol·L^-1·min^-1。实验3达到平衡时，A的转化率为。

（1） 步骤①②③中进行分离操作的名称是。

（2） 下列固体废料的成分中，不属于碱性氧化物的是(填字母序号)。

a.TiO₂      

b.MgO      

c.SiO₂       

d.CaO

（3） 熔融温度和钛的提取率关系如下图，适宜温度为500℃，理由。

（4） 滤液①中溶质的成分是。

（5） 步骤②中发生反应的离子方程式是。

（6） 将步骤③中制取分子筛的化学方程式补充完整：

+6Na₂SiO₃+8H₂O=Na₈Al₆Si₆O₂₄(OH)₂·2H₂O+

根据成分表中数据，计算10kg固体废料，理论上应再加入Na₂SiO₃物质的量的计算式是n(Na₂SiO₃)=mol (摩尔质量/g/mol：SiO₂ 60  Al₂O₃ 102)。

（1） 铁及其化合物在生产生活中应用最广泛，炼铁技术和含铁新材料的应用倍受关注。利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。整个过程与温度密切相关，当温度低于570℃时，反应Fe₃O₄(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO₂(g)，阻碍循环反应的进行。

已知：i. Fe₃O₄(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO₂(g)；△H₁=+19.3 kJ·mol^－1

ii. 3FeO(s)+H₂O(g) Fe₃O₄(s)+H₂(g)；△H₂=－57.2 kJ·mol^－1

iii. C(s)+CO₂(g) 2CO(g)；△H₃=+172.4 k]·mol^－1

铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是。

（2） T₁℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe₂O₃和炭粉，发生反应Fe₂O₃(s)+3C(s) 2Fe(s)+3CO(g)，反应达到平衡后，在t₁时刻，改变某条件，V_(逆)随时间(t)的变化关系如图所示，则t₁时刻改变的条件可能是(填写字母)。

a.保持温度不变，压缩容器    

b.保持体积不变，升高温度

c.保持体积不变，加少量碳粉  

d.保持体积不变，增大CO浓度

（3） 在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(p_总)加入1molCO₂与足量的碳，发生反应，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示

①650℃时，该反应达平衡后吸收的热量是。

②T℃时，若向平衡体系中再充入一定量按V(CO₂)︰V(CO)=5︰4的混合气体，平衡(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。

③925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p为。[气体分压(p_分)=气体总压(p_总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作K_p]

（4） 用原电池原理可以除去酸性废水中的三氯乙烯、AsO₃^－ ， 其原理如下图所示(导电壳内部为纳米零价铁)

在除污过程中，纳米零价铁中的Fe为原电池的极(填“正”或“负”)，写出C₂HCl₃在其表面转化为乙烷的电极反应式为。

（5） 已知25℃时，K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^－38 ， 此温度下若在实验室中配制100mL5mol·L^－1FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入2mol·L^－1的盐酸mL(忽略加入盐酸体积)。

（1） NO在空气中存在如下反应：2NO(g) + O₂(g) 2NO₂(g) ΔH，上述反应分两步完成，其中第一步反应①如下，写出第二步反应②的热化学方程式（其反应的焓变ΔH₂用含ΔH、ΔH₁的式子来表示）： ① 2NO(g) N₂O₂(g)ΔH₁＜0，② ；

（2） NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应的热化学方程式为： 4NH₃（g）+6NO（g） 5N₂（g）+6H₂O（g）△H=－1811.63KJ/mol；反应在恒容密闭容器中进行，在其它相条件同时，选用不同的催化剂，反应产生N₂的物质的量随时间变化如图所示。

①在催化剂A的作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如图2所示，据图可知，在相同的时间内，300℃之前，温度升高脱氮率逐渐增大，300℃之后温度升高脱氮率逐渐减小（催化剂均末失效），写出300℃之后脱氮率减小的原因是。

②其他条件相同时，请在图中补充在催化剂B作用下脱氮率随温度变化的曲线。

（3） 工业制HNO₃的尾气中含有的NO₂和NO常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为：NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O，现有平均组成为NO_x的NO、NO₂混合气体，通入足量的NaOH溶液中，充分反应后没有气体剩余，则：

①x的取值范围为。

②反应后溶液中n(NO₂^－)︰n(NO₃^－)=。(用含x的代数式表示）

（4） 电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NO_x在电解池中分解成无污染的N₂和O₂除去，如图示，两电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可自由传导O^2－ ， 电解池阴极反应为。

（1） 该反应的化学方程式为；其平衡常数表达式为K＝。

（2） 在恒容密闭容器中，判断上述反应达到平衡状态的依据是。

a．体系压强不再改变    b．H₂的浓度不再改变    c．气体的密度不随时间改变    d．单位时间内消耗 H₂和 CO₂的物质的量之比为 3∶1

（3） 已知：1 g 氢气完全燃烧生成液态水，放出 143 kJ 热量；23 g 乙醇完全燃烧生成液态水和二氧化碳，放出 650 kJ 热量，则氢气和乙醇的燃烧热的比值为。(要求计算出数值)

（4） 在一定压强下，测得由 CO₂制取 CH₃CH₂OH 的实验数据中，起始投料比、温度与 CO₂的转化率的关系如图所示，根据图中数据分析：

①降低温度，平衡向方向移动。

②在 700 K、起始投料比 n(H₂)/n(CO₂)＝1.5 时，H₂的转化率为。

③在 500 K、起始投料比n(H₂)/n(CO₂)＝2 时， 达到平衡后 H₂的浓度为a mol·L^－1 ， 则达到平衡时 CH₃CH₂OH 的浓度为。

（1） 二甲醚(CH₃OCH₃)被誉为“21世纪的清洁燃料”，由CO和H₂制备二甲醚的反应原理如下：

CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH＝－90.1 kJ·mol^－1

2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)ΔH＝－24.5 kJ·mol^－1

已知：CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) ΔH＝－41.0 kJ·mol^－1 ， 则2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(g)的ΔH＝，有利于提高该反应中CO₂平衡转化率的条件是(填标号)。

A．高温低压    B．高温高压

C．低温低压  D．低温高压

（2） T₁ K时，将1 mol 二甲醚引入一个抽空的150 L恒容容器中，发生分解反应：CH₃OCH₃(g)CH₄(g)＋H₂(g)＋CO(g)。在不同时间测定容器内的总压，所得数据如表：

①由表中数据计算：0～6.5 min内的平均反应速率v(CH₃OCH₃)＝，反应达平衡时，二甲醚的分解率为，该温度下平衡常数K＝。

②若升高温度，CH₃OCH₃的浓度增大，则该反应为(填“放热”或“吸热”)反应，要缩短达到平衡的时间，可采取的措施有、。

（3） 在T₂ K、1.0×10⁴ kPa下，等物质的量的CO与CH₄混合气体发生反应：CO(g)＋CH₄(g)CH₃CHO(g)。反应速率v＝v_正－v_逆＝k_正·p(CO)·p(CH₄)－k_逆·p(CH₃CHO)，k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压(气体分压p＝气体总压p_总×体积分数)。用气体分压表示的平衡常数K_p＝4.5×10^－5(kPa)^－1 ， 则CO的转化率为20%时 ＝。

（1） 铁通过对N₂、H₂吸附和解吸可作为合成氨的固体催化剂，原理为：

①若用 、 和 分别表示N₂、H₂和NH₃ ， 则在固体催化剂表面合成氨的过程可用下图表示，其中能量状态最低的是(填字母序号)；

②在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中，分别加入n₁ mol N₂和n₂ mol H₂发生上述反应，实验时c(N₂)随时间(t)的变化如图所示。与实验b相比，实验a、实验c分别改变的实验条件可能为、(分别仅改变一个条件)。

（2） Fe₂O₃与CH₄反应可制备“纳米铁粉”，其反应为： △H₂

①此反应化学平衡常数的表达式为。

②一定温度下，将一定量的Fe₂O₃(s)和CH₄(g)置于恒容密闭容器中反应，能说明反应达到平衡状态的是。

A．混合气体的密度不再改变     B．铁的物质的量不再改变

C．CO和H₂的浓度之比为1：2     D．v_正(CO)=2v_逆(H₂)

③一定温度下，向体积为2 L的密闭容器中加入0.2 mol Fe₂O₃(s)和0.6 mol CH₄(g)进行上述反应，反应起始时压强为p，反应进行至5 min时达到平衡状态，测得此时容器的压强是起始压强的 倍。5 min内用Fe₂O₃(s)表示的平均反应速率为 ；该温度下反应的分压平衡常数K_p=(用含p的式子表示；已知：气体分压 气体总压 气体体积分数)。

（1） 该反应为(填放热或吸热)反应。

（2） 从反应开始到5min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)=，容器内平衡时与起始时的压强之比为。

（3） 在相同温度容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是(填写序号字母)。

a.容器内的平均相对分子质量保持不变                b.容器内压强保持不变

c. 的消耗速率与 的生成速率之比为3:1     d. 的比值保持不变

（4） 将 设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。实验测得电池工作时OHˉ向B电极定向移动，则(填“A”或“B”)处电极入口通甲醇，当电路中通过 电子时，理论上消耗 质量为克。

（5） 下列化学电池不易造成环境污染的是(填字母)。

A．甲醇氧气燃料电池    B．锌锰电池    C．镍镉电池    D．铅蓄电池

铅蓄电池是最常见的二次电池，放电时的化学方程式为： 。该蓄电池放电时，正极电极反应方程式为。

（1） 电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是。

（2） 下列说法错误的是______。

（3） 在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：

Cl₂(g)⇌Cl₂(aq)   K₁=c(Cl₂)/p

Cl₂(aq) + H₂O(l)⇌H⁺ (aq)+Cl^- (aq) + HClO(aq)   K₂

其中p为Cl₂(g)的平衡压强，c(Cl₂)为Cl₂在水溶液中的平衡浓度。

①Cl₂(g)⇌Cl₂(aq)的焓变ΔH₁0。(填”>”、“=”或“<”)

②平衡常数K₂的表达式为K₂=。

③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c=。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)

（4） 工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO₂)为原料生产TiCl₄ ， 相应的化学方程式为；

I.TiO₂(s)+2Cl₂(g)⇌TiCl₄(g)+O₂(g)   ΔH_I=181 mol·L^-1 ， K_I=-3.4×10^-29

II.2C(s)+O₂(g)⇌2CO(g)     ΔH_II= - 221 mol·L^-1 ， K_II=1.2×10⁴⁸

结合数据说明氯化过程中加碳的理由 。

（5） 在一定温度下，以I₂为催化剂，氯苯和Cl₂在CS₂中发生平行反应，分别生成邻二氯苯和对二氯苯，两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5 mol·L^-1 ， 反应30 min测得氯苯15%转化为邻二氯苯，25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变，若要提高产物中邻二氯苯的比例，可采用的措施是______。

（1） I．甲醇裂解制氢法

该方法的主反应：CH₃OH(g) CO(g)+2H₂(g) △H₁>0此反应能自发进行的原因是。

（2） 一定温度下，向某一刚性恒容密闭容器中充入CH₃OH(g)，发生反应CH₃OH(g) CO(g)+2H₂(g)，反应起始时CH₃OH(g)的压强为5.00MPa，t h后反应达到平衡，此时H₂的物质的量分数为60%，则0~t h内的平均反应速率v(CO)=MPa•h^-1 ， CH₃OH的平衡转化率α(CH₃OH)=，此时平衡常数K_p=(K_p为以平衡分压表示的平衡常数）。

（3） 科研人员通过计算机模拟用Pd(III)催化甲醇裂解的反应机理，得到附着在Pd(III)表面上甲醇变换的反应历程图［如图1，附在Pd(III)表面的物种用＊标注］，此历程中活化能最小的反应方程式为。

（4） II．甲醇水蒸气重整制氢法

该方法的部分反应如下：

主反应：CH₃OH(g)+H₂O(g) CO₂(g)+3H₂(g)    △H₂=+49kJ•mol^-1

副反应：H₂(g)+CO₂(g) CO(g)+H₂O(g)    △H₃=-41kJ·mol^-1

①相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢法与甲醇裂解制氢法相比较，从经济效益和绿色化学角度分析，前者先进之处在于。

②在某催化剂的作用下，在相同时间内，不同温度下测得CH₃OH的转化率、CO的生成率与温度的变化关系如图2所示。

随着温度的升高，CH₃OH实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是（填字母）。

A．主反应的活化能降低

B．主反应的反应速率增大

C．CH₃OH的平衡转化率降低

随着温度的升高，CO的实际反应生成率没有不断接近平衡状态生成率的原因是。为提高CH₃OH的转化率且使副反应不向正反应方向进行，可采取的措施有（任写一条）。

（1） 已知：HF(aq)⇌H⁺(aq)+F^-(aq) ΔH=-10.4kJ/mol

H⁺(aq)+OH^-(aq)=H₂O(l) ΔH=-57.3kJ/mol

则：HF(aq)+NaOH(aq) =NaF(aq) +H₂O(l)的ΔH=。

（2） HF无论是气态还是在水溶液中均可二聚形成(HF)₂。HF能二聚的原因是，写出(HF)₂发生第二步电离的电离方程式。

（3） 如图为恒温、带有可自由移动隔板的刚性容器。当两边分别充入4g氦气和20g单分子态的HF气体时，隔板位于“5”处，隔板两边容器内的压强均为100kPa。

若固定隔板于“5”处，当右侧容器内反应2HF(g)⇌(HF)₂(g)达到平衡状态时，右侧容器内压强为P₁；松开隔板，隔板移至“6”处并达到新的平衡，此时右侧容器内压强为P₂ ， 则P₁P₂(填“大于”“小于”或“等于”)。该温度下，2HF(g)⇌(HF)₂(g) 反应的平衡常数K_P=kPa^-1(K_P为以分压表示的平衡常数，计算结果保留2位有效数字)。

（4） 若将上述容器改为绝热容器，固定隔板在“5”处，下列不能说明右侧容器内反应已达平衡状态的是____。

（5） 某温度下，将分析浓度(总浓度)相同的HCl、HF和CH₃COOH三种溶液，分别加水稀释时，溶液pH变化如图所示。

图中，氢氟酸溶液在稀释初期的pH上升特别快，据此判断，(HF)₂与HF的酸性相比，较强的是。

（6） NaF和HF的混合溶液具有一定的缓冲能力，即加入少量的酸或碱时，溶液的pH基本保持不变。试结合方程式和必要的文字解释之。