化学反应速率和化学平衡综合练习（试卷）

化学反应速率和化学平衡综合练习

1．硫化氢气体在资源利用和环境保护等方面均有重要应用。 （1）工业采用高温分解H2S制取氢气，2H2S(g)

2H2(g) + S2(g)，在膜反应器中分离出H2。在容积为 2L

的恒容密闭容器中，控制不同温度进行此反应。H2S的起始物质的量均为 1mol，实验过程中测得H2S的转化率如图所示。曲线 a 表示H2S的平衡转化率与温度的关系，曲线 b 表示不同温度下反应经过相同时间时H2S的转化率。

①反应2H2S(g)

2H2(g) + S2(g)的ΔH_________（填“>”“<”或“=”）0。

②985℃时，反应经过5 s达到平衡状态，此时H2S的转化率为40%，则用H2表示的反应速率为v(H2) =___________。

③随着H2S分解温度的升高，曲线b向曲线a逐渐靠近，其原因是___________。

（2）将H2S和空气的混合气体通入FeCl3 、FeCl2 、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如下图所示。

①在图示的转化中，化合价不变的元素是____________。

②在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS，．．．可采取的措施有____________。

（3）工业上常采用上图电解装置电解K4[Fe(CN)6]和KHCO3混合溶液，电解一段时间后，通入H2S 加以处理。利用生成的铁的化合物K3[Fe(CN)6]将气态废弃物中的H2S 转化为可利用的S，自身转化为K4[Fe(CN)6]。 ①电解时，阳极的电极反应式为___________。

1

②当有16 g S析出时，阴极产生的气体在标准状况下的体积为___________。 ③通入H2S 时发生如下反应，补全离子方程式：_________________

2．乙二酸(H2C2O4)俗称草酸，是二元弱酸。回答下列问题： （1）在恒温、恒容密闭容器中发生反应：H2C2O4(s)达到平衡状态的是____________(填标号)。

A．压强不再变化 B． CO2(g)的体积分数保持不变 C． 混合气体密度不再变化 D．混合气体平均摩尔质量保持不变 （2）草酸溶液中各离子浓度分数δ(X)随溶液pH变化的关系如图所示：

H2O(g)+CO(g)+CO2(g)，下列描述能说明反应已经

①当溶液中含碳粒子的主要存在形态为C2O42-时，溶液的酸碱性为____________(填标号)。 A．强酸性 B．弱酸性 C．中性 D．碱性 ②25℃时,反应C2O42-+H2C2O4-2HC2O4-的平衡常数的对数值1gK=____________。

（3）向10 mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液中逐滴加入0.1mol·L-1NaOH溶液，当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时,加入V(NaOH)____________10 mL(填“>”“=”或“<”)。

（4）草酸晶体(H2C2O4·2H2O)为无色，某同学设计实验测定其纯度。实验过程如下：称取m g草酸晶体于试管中,加水完全溶解用cmol·L-1酸性KMnO4标准溶液进行滴定，则达到滴定终点时的现象是____________; 该过程中发生反应的离子方程式为____________；滴定过程中消耗V mL KMnO4标准溶液，草酸晶体纯度为____________。

3．硫是生物必须的营养元素之一，含硫化合物在自然界中广泛存在，循环关系如下图所示:

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（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO4溶液，向地下深层渗透遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝（ CuS）， 请用化学用语表示 ZnS 转变为 CuS 的过程 __________。 （2） 火山喷发产生 H2S 在大气当中发生如下反应： ①2H2S(g)+O2(g) =2S(g) +2H2O(g) △H=﹣442.38kJ/mol ②S(g)+O2(g)=SO2(g) △ H=﹣297.04kJ/mol。

H2S(g)与 O2(g)反应产生 SO2(g)和 H2O(g)的热化学方程式是__________。

（3） 降低 SO2的排放量已经写入 2018 年政府工作报告， 化石燃料燃烧时会产生含 SO2的废气进入大气，污染环境，有多种方法可用于 SO2的脱除。

①NaClO 碱性溶液吸收法。工业上可用 NaClO 碱性溶液吸收 SO2。 i.反应离子方程式是__________。

为了提高吸收效率，常用 Ni2O3作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和原子氧具有极强的氧化能力,可加快对 SO2的吸收。该催化过程的示意图如下图所示：

ii.过程 1 的离子方程式是__________。

iii.Ca(ClO)2也可用于脱硫，且脱硫效果比 NaClO 更好，原因是__________。

②电化学脱硫法。某种电化学脱硫法装置如下图所示，不仅可脱除烟气中的SO2还可以制得 H2SO4。

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i.在阴极放电的物质是______。

ii.在阳极生成 SO3的电极反应式是______。 4．含磷化合物在生产生活中有着重要的应用。

（1）磷与氨是同主族元素，下列能说明者非金属性强弱的是_______(填字母)。 a.NH3比PH3稳定性强

b.常温下，氮气为气体，磷单质为固体 c.氮气与氢气化合比磷与氢气化合更困难 d.HNO3的酸性比HPO3酸性强

（2）工业常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制各磷酸。己知25℃，101kPa时: CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+ H2O(l) △H=-271kJ/mol

5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)F(s)+5H2O(l) △H=-937kJ/mol

则Ca5(PO4)F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为________________。 （3）已知PCl5(g)

PCl3(g)+Cl2(g) △H>0。温度为T时，把一定量的PCl5气体引入一真空瓶内，反应达

平衡后PCl5与PCl3的分压之比为1:3(分压一总压×物质的量分数)。

①PCl5的分解率a1=_____%。若达到兴衡后体系总压为1.4MPa，用平衡分压代替平衡浓度表示反应的平衡常数Kp=_________。

②温度为T2时，新的平衡体系中PCl5与Cl2分压相同，则PCl5的分解率a1________a2，温度T1___ T2(填“>”“<”或“=”)。

③达到平衡后，下列情况使PCl5分解率增大的是___________(填字母)。 a.温度、体积不变，充入氩气 b.体积不变，对体系加热 C.温度、体积不变，充入氯气 d.温度不变，增大容器体积

（4）氧化水解法产三氯氧磷的废水中主要含有H3PO4、H3PO3等，可先加入适量漂白粉，再加入生石灰调节pH 将磷元素转化为磷酸的钙盐沉淀并回收。

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①在沉淀前先加入适量漂白粉的作用是__________________。

②下图是不同条件对磷的沉淀回收率的影响图像。处理该厂废水需控制的工艺条件为______。

5．二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。 （1）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知： CO2(g)＋3H2(g)2CH3OH(g)写出

CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－181.6 kJ·mol1；

－

CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－24.5 kJ·mol1。

－

CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下，将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)＝______________________________；KA、KB、KC三者之间的大小关系为______________________________。

（3）若2CO(g)＋4H2(g)

CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol

－1

在恒温恒压下进行，以下叙述能

说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。 A．CO和H2的物质的量浓度之比是1∶2 B．CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍 C．容器中混合气体的体积保持不变

5

D．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 E．容器中混合气体的密度保持不变

（4）如图P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，向B容器中充入1.2 mol CH3OH(g)和2.4 mol H2O(g)，两容器分别发生反应CH3OH(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋3H2(g)。已知起始时容器A和B的体积均为a L，反应达到平衡时容器B的体积为1.5a

L，容器B中CH3OH转化率为________；维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。

（5）CO2溶于水形成H2CO3。已知常温下H2CO3的电离平衡常数为K1＝4.4×107、K2＝4.7×10

－

－

－11

，NH3·H2O

的电离平衡常数为K＝1.75×105。常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，NH4HCO3溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”)；请计算反应NH＋HCO＋H2O

NH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K

＝________________________________________________________________________。

（6）工业上采用电化学还原CO2是一种使CO2资源化利用的方法，如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)，下列说法正确的是____________。

A．Zn与电源的负极相连 B．ZnC2O4在交换膜右侧生成 C．电解的总反应式为2CO2＋Zn

ZnC2O4

D．通入11.2 L CO2，转移0.5 mol电子

6．铁的化合物在生产生活和科学实验中应用广泛：

（1）一定条件下Fe2O3与甲烷反应制取纳米级铁,同时生成CO 和H2。已知： Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-27.6 kJ/mol

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CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2( g) △H=+206.4 kJ/mol CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.0 kJ/mol ①反应Fe2O3(s)+3CH4(g)

2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)的△H=________。

②若该反应在5 L的密闭容器中进行,5 min后达到平衡,测得体系中固体质量减少0.96g，则该段时间内CO 的平均反应速率为________。

③若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是________( 选填序号)。 a．c(CH2)=c(CO) b．固体的总质量不变

c．v(CO)与v(H2)的比值不变 d．混合气体的平均相对分子质量不变 ④该反应的化学平衡常数的负对数pK 随反应温度T的变化曲线如下图。

试用平衡移动原理解释该曲线的变化规律________________。若700℃时测得平衡时,H2 浓度为1.0mol·L-1,则CH4的平衡转化率为_________。

（2）菱铁矿的主要成分是FeCO3,实验室中可以通过FeSO4与足量NaHCO3 溶液混合制得FeCO3,有关反应的离子方程式为________________________。已知

Ksp[FeCO3]=3.2×10-11,H2CO3 的

Ka1=4.30×10-7,Ka2=5.61×10-11。试通过以上数据简要计算说明该反应能进行的原因_________________。 （3）Na2FeO4是一种高效净水剂,工业上以Fe 为阳极,NaOH 为电解质溶液进行电解制备,写出阳极的电极反应式___________________________。

7．乙烯是合成食品外包装材料聚乙烯的单体，可以由丁烷裂解制备。裂解的副反应为C4H10(g,正丁烷)

CH4(g)+C3H6(g) 请回答下列问题

（1）化学上，将稳定单质的能量定为0，由元素的单质化合成单一化合物时的反应热叫该化合物的生成热，生成热可表示该物质相对能量。25℃、101kPa 几种有机物的生成热如下表所示: 物质 生成热/ kJ·mol-1 甲烷 -75 乙烷 -85 乙烯 52 丙烯 20 正丁烷 -125 异丁烷 -132 7

由正丁烷裂解生成乙烯的热化学方程式为_______________________________。 （2）一定温度下，在恒容密闭容器中投入一定量正丁烷发生反应生成乙烯。 ①下列情况能说明该反应达到平衡状态的是__________(填标号)

A.气体密度保持不变 B.c(C2H4)·c(C2H6)/c(C4H10)保持不变 C.反应热保持不变 D.正丁烷分解速率利乙烷消耗速率相等

②为了提高反应速率和反应物的转化率，可采收的措施是______________________________。

（3）向密闭容器中充入正丁烷，在一定条件(浓度、催化剂及压强等) 下发生反应，测得乙烯产率与温度关系如图所示。温度高于600℃时，随着温度升高，乙烯产率降低，可能的原因是_______________________。

（4）在一定温度下向10L 恒容密闭容器中充入2mol 正丁烷，反应生成乙烯和乙烷，经过10min 达到平衡状态，测得平衡时气体压强是原来的1.75 倍。

①0~10min 内乙烷的生成速率v(C2H6)=__________ mol·L-1·min-1

②上述条件下，正丁烷的平衡转化率为______________，该反应的平衡常数K 为____________。 (5) 丁烷一空气燃料电池以熔融的K2CO3( 其中不含O2-和HCO3-)为电解质，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池的正极反应式为26CO2+13O2+52e-=26CO32-，则负极反应式为____________。 8．氢能是一种高效清洁、极具发展潜力的能源。利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。

已知下列反应：

反应I：CH3CH2OH(g)+H2O(g) 反应Ⅱ：CO(g)+ H2O(g) 反应Ⅲ：2 CO2(g)+ 6H2(g) 反应Ⅳ：6H2(g)+2CO2(g)

2CO(g)+4H2(g) △H1

CO2(g)+ H2(g) △H2 CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H3 CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H4

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（1）反应I和反应II的平衡常数随温度变化曲线如图所示。则△H1 _________△H2（填“>”、“<”或“=”）；△H3=_________（用△H1、△H2表示）。

（2）向2L密闭容器中充入H2和CO2共6mol，改变氢碳比[n（H2）/n（CO2）]在不同温度下发生反应III达到平衡状态，测得的实验数据如下表。分析表中数据回答下列问题：

①温度升高，K值__________（填“增大”、“减小”、或“不变”）。

②提高氢碳比，K值____（填“增大”、“减小”、或“不变”），对生成乙醇______（填“有利”或“不利”）。 ③在700K、 氢碳比为1.5，若5min反应达到平衡状态，则0～5min用H2表示的速率为__________。 （3）反应III在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中，电解活化CO2制备乙醇的原理如图所示。

①阴极的电极反应式为________。

②从电解后溶液中分离出乙醇的操作方法为________。

（4）在一定条件下发生反应Ⅳ，测得不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法正确的为________（填序号）。

①不同条件下反应，N点的速率最大 ②M点平衡常数比N点平衡常数大

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③温度低于250℃时，随温度升高乙烯的产率增大

④实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的平衡转化率。

9．利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下： i. CO2(g)+3H2(g)ii. CO(g)+2H2(g)iii. CO2(g)+H2(g)回答下列问题：

（1）已知反应ii中的相关的化学键键能（“C化学键 E/（kJ·mol-1）

由此计算△H2=______________。

（2）反应i、ii、iii对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系式为_______________

（3）一定条件下，在2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2发生反应i 。下图是反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线。

H-H 436 O”表示CO的化学键）数据见表：

CO H-O 465 C-H 413 CH3OH(g)+H2O(g) △H1 CH3OH(g) △H2 CO (g)+H2O(g) △H3

C-O 343 1076

①△H1_____0（填“大于”或“小于”）

②当温度为500K时，该反应10min达到平衡。0～10min时间内用CH3OH表示该反 应的化学反应速率为_____________________。

③若改充入1mol CO2和3mol H2，则图中的曲线会_________（填“上移”或“下移”）。

（4）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应iii，已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是______；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是_______。

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（5）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池。以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程（装置如图所示）。其中物质b是__________， 阳极电极反应为_______________。

10．2017 年采用中国自主知识产权的全球首套煤基乙醇工业化项目投产成功。某地用煤制乙醇的过程表示如下。

（1）Cu(NO3)2 是制备“催化剂X”的重要试剂。

①气体A 是_________。

②实验室中用Cu( NO3)2 固体配制溶液，常加入少量稀HNO3。运用化学平衡原理简述HNO3 的作用: ________。

③NaClO溶液吸收气体A 的离子方程式是_________。 （2）过程a包括以下3个主要反应: I.CH3COOCH3(g) +2H2(g)II.CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)III.CH3COOCH3(g) + H2(g)

C2H5OH(g) +CH3OH(g) △H1

CH3COOC2H5(g)+ CH3OH(g) △H2 CH3CHO(g) +CH3OH(g) △H3

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（5）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池。以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程（装置如图所示）。其中物质b是__________， 阳极电极反应为_______________。

10．2017 年采用中国自主知识产权的全球首套煤基乙醇工业化项目投产成功。某地用煤制乙醇的过程表示如下。

（1）Cu(NO3)2 是制备“催化剂X”的重要试剂。

①气体A 是_________。

②实验室中用Cu( NO3)2 固体配制溶液，常加入少量稀HNO3。运用化学平衡原理简述HNO3 的作用: ________。

③NaClO溶液吸收气体A 的离子方程式是_________。 （2）过程a包括以下3个主要反应: I.CH3COOCH3(g) +2H2(g)II.CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)III.CH3COOCH3(g) + H2(g)

C2H5OH(g) +CH3OH(g) △H1

CH3COOC2H5(g)+ CH3OH(g) △H2 CH3CHO(g) +CH3OH(g) △H3

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