1、化学反应速度与化学平衡化学反应速度与化学平衡 1在恒温恒容的密闭体系中，可逆反应：A(s)2B(g) 2C(g)；H0 C相同温度下，起始时向容器中充入 2.0 mol C 达到平衡时，C 的转化率大于 80% D相同温度下，起始时向容器中充入 0.20 mol A、0.20 mol B 和 1.0 mol C，反应达到平衡前 v(正)0 D工业冶炼金属 Cu 时，高温有利于提高 CO 的转化率 【答案】B 19已知某化学反应的平衡常数表达式为 K c 2 c 2 cc 2 ，在不同的温度下该反应的平衡常数 如下表： t/ 700 800 830 1 000 1 200 K 1.67 1.11
2、 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是( ) A若在 1 L 的密闭容器中通入 CO 和 H2O 各 1 mol，5 min 后温度升高到 830 ，此时测得 CO 为 0.4 mol 时，该反应达到平衡状态 B上述反应的正反应是放热反应 C该反应的化学方程式为 CO(g)H2 2(g)H2 (g) D若平衡浓度符合下列关系式：c 2 3c c 2 5c 2 ，则此时的温度为 1 000 【答案】A 【解析】A 项，此时 CO 和 H2O 的物质的量都是 0.4 mol，而 CO2和 H2的物质的量都是 0.6 mol，则此 时 Q0.6 0.6 0.4 0.4 9 41，因此
3、反应没有达到平衡状态，错误；B 项，根据表中的数据可知，随着温度的升高， 平衡常数是减小的，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，所以正反应是放热反应，正确；C 项，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， 所以根据平衡常数的表达式可知，该反应的方程式是 CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)，正确；D 项， 如果c 2 3c c 2 5c 2 ，则此时 K c 2 c 2 cc 2 3 50.6，则温度是 1 000 ，正确。 【答案】(1) Ni 会与氧气反应 270.0 kJ mol 1 (2)75% 0.045 (3)
4、空/燃比增大，燃油气燃烧更充分，故 CO、CxHy含量减少 因为反应 N2(g)O2(g) 2NO(g)是吸热反应，当空/燃比大于 15 后，由于燃油气含量减少，燃油 气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，使该反应不易进行，故 NOx减少 24.为减少碳排放，科学家提出利用 CO2和 H2反应合成甲醇，其反应原理为 CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)。 (1)上述反应常用 CuO 和 ZnO 的混合物作催化剂。经研究发现，催化剂中 CuO 的质量分数对 CO2的转 化率和 CH3OH 的产率有明显影响。实验数据如表所示： 根据数据表判断，催化剂中 CuO 的最佳质量分数为
5、_。 (2)已知：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) H141 kJ mol 1； CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H291 kJ mol 1。 写出由 CO2和 H2制备甲醇蒸气并产生水蒸气的热化学方程式：_。 (3)甲醇是清洁能源。某甲醇燃料电池的电解质为稀硫酸，其能量密度为 5.93 kW h kg 1。该电池的负极 反应式为_。若甲醇的燃烧热为 H726.5 kJ mol 1，该电池的能量利用率为_(结 果精确到小数点后 1 位数字)。(已知 1 kW h3.6 106 J) .利用 CO 和 H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生如下反应：CO(g)2H2(g) 3
6、OH(g)。在 体积一定的密闭容器中按物质的量之比 12 充入 CO 和 H2，测得平衡混合物中 CH3OH 的体积分数在不同 压强下随温度的变化情况如图 1 所示。现有两个体积相同的恒容密闭容器甲和乙，向甲中加入 1 mol CO 和 2 mol H2，向乙中加入 2 mol CO 和 4 mol H2，测得不同温度下 CO 的平衡转化率如图 2 所示。 (1)该反应的 H_(填“”、“”或“”，后同)0，p1_p2。 (2)达到平衡时，反应速率：A 点_B 点。平衡常数：C 点_D 点。 (3)在 C 点时，CO 的转化率为_。 (4)L、M 两点容器内压强：p(M)_2p(L)。 【解析
7、】 .(1)根据数据表知，氧化铜的质量分数为 50%时 CO2的转化率和 CH3OH 的产率最高。(2)根据 盖斯定律知，得CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H50 kJmol 1。(3)甲醇在负极上发生氧 化反应生成二氧化碳和氢离子。取 1 mol 甲醇计算：放出总热量Q为 726.5 kJ，电池放电能量E5.93 kWhkg 10.032 kg3 600 kJ(kWh)1683.1 kJ，该电池的能量利用率为683.1 kJ 726.5 kJ100%94.0%。 (3)上述反应中，正反应速率v正k正 p(N2O4)，逆反应速率v逆k逆 p2(NO2)，其中k正、k逆为
8、速率常数， 平衡时 v正v逆，k正 p(N2O4)k逆p2(NO2)，Kp为k 正 k逆。若将一定量 N2O4 投入真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa)，已知该条件下 k正4.8 104 s 1。当 N 2O4分解 10%时，v正4.8 10 4 100 kPa0.9 1.1 3.9 106 kPa s 1。(4)真空密闭容器中放入一定量 N 2O4，维持总压强 p0恒定，设 N2O4初始浓度为 x，列式： N2O4(g) 2NO2(g) 起始 x 0 转化 x 2x 平衡 xx 2x 【答案】(1)bc 变深 正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，
9、 c(NO2)增加，颜色加深 (2)(p总 x)2(NO2)/x(N2O4) 温度 (3)k正/k逆 3.9 106 (4) 2 2 2 1 2 26生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应 速率的影响(注：破氰反应是指氧化剂将 CN 氧化的反应)。 【相关资料】 氰化物主要是以 CN 和Fe(CN) 6 3两种形式存在。 Cu2 可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂；Cu2在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱， 可以忽略不计。 Fe(CN)63 较 CN难被双氧水氧化，且 pH 越大，Fe(CN) 6 3越稳定，越难被氧化。 【实验过程】 在常温
10、下，控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂 Cu2 的浓度相同，调节含氰废水样品不同的 初始 pH 和一定浓度双氧水溶液的用量，设计如下对比实验： (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。 实验序 号 实验 目的 初始 pH 废水 样品 体积/mL CuSO4 溶液的 体积/mL 双氧水 溶液的 体积/mL 蒸馏水 的体积/ mL 为以下实验 操作参考 7 60 10 10 20 废水的初始 pH 对破氰 12 60 10 10 20 反应速率的影响 _ 7 60 _ _ 10 实验测得含氰废水中的总氰浓度(以 CN 表示)随时间变化关系如图所示。 (2)实验中 2060 min 时间
11、段反应速率：v(CN )_mol L1 min1。 (3)实验和实验结果表明，含氰废水的初始 pH 增大，破氰反应速率减小，其原因可能是 _(填一点即可)。 在偏碱性条件下，含氰废水中的 CN 最终被双氧水氧化为 HCO 3，同时放出 NH3，试写出该反应的离 子方程式：_。 (4)该兴趣小组同学要探究 Cu2 是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他们设计实验并验 证上述结论，完成下表中内容(已知：废水中的 CN 浓度可用离子色谱仪测定)。 实验步骤(不要写出具体操作过程) 预期实验现象 和结论 【解析】(1)影响该反应的因素有 pH 以及双氧水的浓度，实验目的为废水的初始 pH 对
12、破氰反应速率的 影响和双氧水的浓度对破氰反应速率的影响，其他量应不变，而且总体积不变，蒸馏水的体积为 10 mL， 所以双氧水的体积为 20 mL。 (2)根据 vc t （1.40.7） mol L 1 （6020） min 0.017 5 mol L 1 min1。 (4)分别取温度相同、体积、浓度相同的含氰废水的试样两等份，滴加过氧化氢，一份中加入少量的无 水硫酸铜粉末，另一份不加，用离子色谱仪测定废水中的CN 一浓度，如果在相同时间内，甲试管中的CN 浓度小于乙试管中的 CN 浓度，则 Cu2对双氧水破氰反应起催化作用，反之则不起催化作用。 【答案】(1)双氧水的浓度对破氰反应速率的影
13、响 10 20 (2)0.017 5 (3)初始 pH 增大，催化剂 Cu2 会形成 Cu(OH) 2沉淀，影响了 Cu 2的催化作用(或初始 pH 增大， Fe(CN)63 较中性和酸性条件下更稳定，难以氧化) CN H 2O2H2O=NH3HCO 3 (4) 实验方案(不要求写出具体操作过程) 预期实验现象和结论 分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支 试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶 液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末， 用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的 CN 浓度 相同时间内， 若甲试管中的 CN 浓度小于 乙试管中的 CN 浓度，则 Cu2对双氧水 破氰反应起催化作用； 若两试管中的 CN 浓度相同， 则 Cu2 对双氧水破氰反应不起 催化作用
