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1、备战高考化学二模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合含详细 答案 一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析） 1（1）已知 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)，某温度下，在容积恒定为2.0L 的密闭容器中充入 2.0molN2和 2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示： t/s050150250350 n(NH3)/mol00.240.360.400.40 050s 内的平均反应速率v(N2)=_。 （2）已知：键能指在标准状况下，将1mol 气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需 的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。NN 的键能
2、为946kJ/mol， H-H 的键能为 436kJ/mol，N-H 的键能为391kJ/mol ，则生成1molNH3过程中 _（填 “ 吸收 ” 或“ 放出 ” ）的能 量为 _。 （3）为加快反应速率，可以采取的措施是_。 a.降低温度 b.增大压强 c.恒容时充入He 气 d.恒压时充入 He 气 e.及时分离NH3 （4）CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用 CH4与 CO2制备 “ 合成气 ” （ CO、 H2）。科学家提出制备“ 合成气 ” 反应历程分两步： 反应： CH4(g) C(ads)+2H2(g)(慢反应 ) 反应： C(ads)+CO 2(g)2CO(g)
3、(快反应) 上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图： CH4与 CO2制备 “ 合成气 ” 的热化学方程式为_。能量变化图中：E5+E1_E4+E2（填 “ ” 、 “ ” 或“ =”）。 【答案】 311 1.2 10mol Ls 放出 46kJ b 42231 CHg +COg2CO g +2Hg =+ E -EkJ/molH? E5-E2，故 E5+E1E4+E2。 2用酸性 KMnO4和 H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素。一实验小组欲通过测 定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下 （KMnO4溶液已酸化）： 实
4、验序号 A 溶液B溶液 20 mL 0.1 molL 1H 2C2O4溶液30 mL 0.01 molL 1KMnO 4溶液 20 mL 0.2 molL 1H 2C2O4溶液30 mL 0.01 molL 1KMnO 4溶液 （1）该反应的离子方程式_。（已知H2C2O4是二元弱酸） （2）该实验探究的是_因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得 CO2的体积大小关系是_（填实验序号）。 （3）若实验 在 2 min 末收集了2.24 mL CO2（标准状况下），则在 2 min 末， c（MnO4 ） _mol/L （假设混合液体积为 50mL） （4）除通过测定一定时间内CO2的体
5、积来比较反应速率，本实验还可通过测定 _来比较化学反应速率。（一条即可） （5）小组同学发现反应速率总是如图，其中t1t2时间内速率变快的主要原因可能是： _； _。 【答案】 2MnO4 5H 2C2O46H 2Mn 210CO28H2O 浓度 0.0056 KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间该反应放热产物 Mn 2是 反应的催化剂 【解析】 【详解】 （1）高锰酸钾溶液具有强氧化性，把草酸氧化成CO2，根据化合价升降法进行配平，其离 子反应方程式为：2MnO4 5H 2C2O46H 2Mn210CO 28H2O； （2）对比表格数据可知，草酸的浓度不一样，因此是探究
6、浓度对化学反应速率的影响，浓 度越大，反应速率越快，则； （3）根据反应方程式并结合CO2的体积，求出消耗的n(KMnO4)= 2 10 5mol，剩余 n(KMnO4)=(30 10 3 0.01 2 105)mol=2.8 10 4 mol， c(KMnO4)=2.8 10 4mol 50 10 3L=0.0056mol L 1； （4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，还可以通过测定 KMnO4溶液完 全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率； （5）t1t2时间内速率变快的主要原因可能是：此反应是放热反应，温度升高，虽然反 应物的浓度降低，但温度起决定
7、作用；可能产生的Mn 2是反应的催化剂，加快反应速 率。 3现代工业的发展导致CO2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作 者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。回答 下列问题： （1）在催化转化法回收利用CO2的过程中，可能涉及以下化学反应： CO2(g)+2H2O(1)垐 ? 噲 ? CH3OH(1)+ 3 2 O2(g) H=+727kJ mol-1 G=+703kJ mol -1 CO2(g)+2H2O(1)垐 ? 噲 ? CH4(g)+2O2(g) H=+890kJmol -1 G=+818kJmol -1 CO2(g)+3H2(
8、g)垐 ? 噲 ? CH3OH(1)+H2O(1) H=-131kJ mol -1 G=-9.35kJ mol -1 CO2(g)+4H2(g)垐 ? 噲 ? CH4(g)+2H2O(1) H=-253kJmol -1 G=-130kJmol-1 从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是_，反应进行程度最大 的是 _。 （2）反应 CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)称为 Sabatier 反应，可用于载人航空航天工业。我 国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。 在载人航天器中利用Sabatier 反应实现回收CO2再生 O2，其反应过程如
9、图所示，这种方 法再生 O2的最大缺点是需要不断补充 _（填化学式）。 在 1.5 MPa，气体流速为20 mLmin -l 时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO2的 转化率 (%)如下： 分析上表数据可知：_（填化学式）的催化性能更好。 调整气体流速，研究其对某一催化剂催化效率的影响，得到CO2的转化率 (%)如下： 分析上表数据可知：相同温度时，随着气体流速增加， CO2 的转化率 _（填“增大”或 “减小”），其可能的原因是_。 在上述实验条件中，Sabatier 反应最可能达到化学平衡状态的温度是_，已知初始反 应气体中V(H2):V(CO2) =4:l，估算该温度下的平衡常数为
10、 _（列出计算表达 式）。 （3）通过改变催化剂可以改变CO2与 H2反应催化转化的产物，如利用CoC作为催化 剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的稳定性，将Co/C 催化剂循环 使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变 化的原因 _。（已知Co的性质与Fe相似） 【答案】 H2 Co4N/Al2O3 减小气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不 够 360 2 4 0.9820.98 0.0240.02 反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低 【解析】 【分析】 （1）在温度、压强一定的条件下，反应总是向G0 的方向进行，由此判断
11、。 （2）分析反应过程图，CO2、O2、H2O 属于循环过程中始终在循环过程中的，而 H2属于 循环过程中加入的，由此可知正确答案； 分析表中数据，在相同温度下，对比不同催化剂时CO2的转化率可选择出催化性能更好 的催化剂； 分析表中数据，在温度不变的情况下，气流速度增大，CO2的转化率逐渐降低，据此分 析原因； 分析表中数据，大部分数据显示，在气流速度不变的情况下，CO2的转化率随着温度的 增大而逐渐增大，但增大的幅度在逐渐减小，故在上述实验条件中，Sabatier 反应最可能 达到化学平衡状态的温度是360，根据此时CO2的转化率，计算该温度下的平衡常数； （3）由图可知，随着Co/C 催
12、化剂循环次数的增多，甲醇的产量逐渐降低，说明该催化剂 在循环过程中受到一定程度的影响，结合产物的性质进行分析； 【详解】 （1）分析四个反应，根据在温度、压强一定的条件下，反应总是向G0 的方向进行， 反应的 G 越小反应进行程度越大，反之反应进行的程度就越小，故上述化学反应中反应 进行程度最小的是，反应进行程度最大的是。答案为：； （2）分析循环图，只有H2需不断补充，答案为：H2； 对比表中的数据，在相同温度下，催化剂为Co4N/Al2O3时， CO2的转化率更大，答案 为： Co4N/Al2O3； 分析表中数据，温度不变时，随着气体流速的逐渐增大，CO2的转化率逐渐减小，可能 是气体流速
13、过快，来不及和催化剂充分接触，导致CO2的转化率减小。答案为：减小；气 流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够； 分析表中数据，大部分数据表明，在320至 360时，气体流速不变的情况下，CO2的 转化率的增大幅度在逐渐减小，由此可知Sabatier 反应最可能达到化学平衡状态的温度是 360，结合题中所给信息，选择气体流速为10mLmin-1时 CO2的转化率进行计算。 已知初始反应气体中V(H2):V(CO2) =4:l，根据在密闭容器里，全部由气体参与的反应中，压 强、温度不变时，气体的体积比等于物质的量之比，可知V(H2):V(CO2) = n(H2):n(CO2)=4:l， 设初
14、始气体中H2的物质的量为4mol，CO2的物质的量为1mol，则有： 2242 gggg (mol)1400 (mol)0.9840.980.9820.98 (mol)0.0241-0.980.9820 CO4HCH2H O .98 起始物质的量 转化物质的量 平衡物质的量 在密闭容器中，全部由气体参与的反应中，平衡时气体的物质的量之比=气体物质的量浓度 之比，可知该温度下，该反应的平衡常数K= 2 2 42 44 22 CHH O0.9820.98 COH 0.0240.02 cc cc 。 答案为： 360； 2 4 0.9820.98 0.0240.02 ； （3）根据题中催化剂循环次数
15、和甲醇产量的关系：催化剂的循环次数越多，甲醇的产量逐 渐降低，说明催化剂一定程度受到了其他物质的影响，结合题给信息：用Co C 作为催化 剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。又已知Co的性质与Fe 相似，说明甲酸可与催 化剂中的Co进行反应，故催化剂的活性降低，进而影响甲醇的产量，答案为：反应产生 的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低。 4某温度时，在一个容积为2L 的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变 化曲线如图所示。根据图中数据，完成下列问题： （1）该反应的化学方程_； （2）反应开始至2min，气体 Z的平均反应速率为_； （3）达到平衡后，下列说法不正确的是_。 AX、Y、 Z的浓度之比是1：2：3 BX的消耗速率和Y的生成速率相等 CZ的浓度保持不变 【答案】 3X+2Y3Z 0.125mol/ ( Lnmin) B 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据图知，随着反应的进行X、Y的物质的量减少，而Z的物质的量增大，所以X 和 Y 是反应物、 Z 是生成物， 10min 时反应达到平衡状态，则参加反应的n (X) = (1.00- 0.25)mo
