高中化学奥林匹克竞赛 专题七 化学反应速率与化学平衡练习

专题七 化学反应速率与化学平衡学号 姓名 得分 1、高炉炼铁的基本反应之一如下：FeO（s）+ CO（g） Fe（s）+ CO2（g） H0（1）则该反应中平衡常数K = 。（2）已知1100时，K = 0.263，温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值 ，平衡常数K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）1100时，测得高炉中CO2= 0.025molL1，CO= 0.1molL1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态 （填“是”、“否”），此时，化学反应速率是 （填“”、“=”、“”），其原因是 。2、温度对反应速率的影响可用阿伦尼乌斯公式的一种形式表示：式中k1、k2分别为温度T1、T2时某反应的速率常数；E为反应的活化能（单位：kJmol1）（假定活化能在温度变化范围不大时是常数）。又对同一反应，在不同温度下反应速率常数与反应时间的关系如下：（1）现知在300K，鲜牛奶5小时后即变酸，但在275K的冰箱里可保存50小时，牛奶变酸反应的活化能是多少？ （2）若鲜牛奶存放2.5小时后即变酸，则此时温度为多少？3、在水溶液中，反应Hg+ Tl3= 2Hg2+ Tl的速度表达式为= kHgTl3/Hg2，试推测其反应历程。4、一定温度下，按下式发生分解反应：N2O5（g） 2NO2（g）1/2O2（g）实验测得的数据如下表：时间 / s050010001500200025003000c (N2O5) / molL15.003.522.41.751.230.870.61（1）求各时间间隔内N2O5分解的平均反应速率。（2）求1000s时，生成NO2的瞬时反应速率。（3）若上述反应的正、逆反应速率分别为= kc(N2O5) 和= kc2(NO2)c1/2(O2)，试写出该反应的平衡常数的表达式。5、有化学反应：AB2D CG2H，其中E1、E2为该反应的活化能。（1）、分别是用物质A、D表示反应的化学反应速率，则与的关系为 。（2）对于反应，若起始浓度cC = a，cG = 2a，cH = 0，则用各物质表示的反应速率与时间的关系示意曲线为下图中的 （填序号）。 A B C D（3）若E1E2，将两反应的温度分别从500升至1000，则反应的速度增加值与反应速度的增加值相比，其关系为 。6、某抗生素在人体血液中呈现简单级数的反应，若给病人在上午8时注射一针抗生素，然后在不同时刻t测定抗生素在血液中的浓度c（以mg/100cm3表示），得到如下数据：t /h481216c /（mg/100cm3）0.4800.3260.2220.151（1）确定反应级数。 （2）求反应的速率常数k和半衰期t1/2。（3）若抗生素在血液中浓度不低于0.37 mg /100 cm3才有效，问大约何时该注射第二针？7、400下，1L容器内N2、H2、NH3三种气体的平衡浓度分别是：N21.0 molL1、H2= 0.50 molL1、NH3= 0.50 molL1。如果保持温度不变，而要使N2的平均浓度增加到1.1 molL1需要从容器中取走多少摩尔的氢气才能使体系重新达到平衡？8、平衡常数KC的数值大小，是衡量化学反应进行程度的标志。在25时，下列反应的平衡常数如下：N2(g) + O2(g) 2NO(g) K1 = 110302H2(g) + O2(g) 2H2O(g) K2 = 210 812CO2 (g) 2CO(g)O2(g) K3 = 41092（1）常温下，NO分解产生O2反应的平衡常数的表达式为K = 。（2）常温下，水分解产生O2，此时平衡常数值约为K = 。（3）常温下，NO，H2O，CO2 三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为 。（4）北京市政府要求全市对所有尾气处理装置完成改装，以求基本上除去氮氧化物、一氧化碳污染气体的排放，而改装后的尾气处理装置主要是加入有效催化剂，你根据以上有关数据分析，仅使用催化剂除污染气体的可能性。9、在900、101.325 kPa下使CO(g)和H2(g)的混合气体通过催化剂来研究下列平衡：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，把反应达到平衡后的气体进行分析，得到各气体的分压分别为：= 21704 Pa, = 25825 Pa, = 26892 Pa，问各气体分压均为2101.325 kPa时反应能否自发进行？10、在630K时，反应 的标准自由能变化为44.3kJmol-1。试求此反应的K p及630K时HgO(s)的分解压。如果此反应开始前容器中已有101325 Pa的O2，求在630 K达平衡时与HgO (s) 共存的气相中Hg(g)的分压。11、1273K时H2O(g) 通过红热的铁生产H2，发生如下反应：Fe(s) + H2O(g) FeO(s)+H2(g)，反应的平衡常数KP = 1.49（K p是以各平衡混合气体分压表示的化学平衡常数）。（1）计算每生产1.00 mol氢气需通入水蒸气的物质的量为多少？（2）1273K时，若反应体系中只有0.30 mol的铁并通入1.00 mol水蒸气与其反应，试计算反应后各组分的物质的量。反应后体系是否处于平衡状态，为什么？（3）1273K，当1.00 mol水蒸气与0.80 mol铁接触时，最后各组分的物质的量是多少？12、在298K下，下列反应的DH依次为：C8H18(g) + 25/2O2(g) 8CO2(g) + 9H2O(l) D1H= 5512.4 kJmol1C(石墨) + O2(g) CO2(g) D2H = 393.5 kJmol1H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) D3H= 285.8 kJmol1正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为：463.7，130.6，5.694JK1mol1。设正辛烷和氢气为理想气体，问：（1）298K下，由单质生成1mol正辛烷的反应的平衡常数，给出计算过程。（2）增加压力对提高正辛烷的产率是否有利？为什么？（3）升高温度对提高产率是否有利？为什么？（4）若在298 K及101.325 kPa下进行，平衡混合物中正辛烷的摩尔分数能否达到0.1？（5）若希望正辛烷在平衡混合物中的摩尔分数达到0.5，则在298K时，需要多大的压力才行？给出计算过程。专题七参考答案：1、（1）CO2/CO （2）增大 增大 （3）否 CO2/CO0.263，碳元素守恒，故CO2增大，CO减小，即将大于。2、（1）63.19 kJmol1 （2）308.5 K3、Hg Hg + Hg2（快） Hg + Tl3 Hg2 + Tl（慢）4、（1）2.96103，2.24103，1.30103，1.04103，0.72103，0.52103（单位：molL1s1） （2）3.52103molL1s1 （3）c2(NO2)c1/2(O2) / c(N2O5) = k / k5（1）= 1/2 （2）D （3）6、（1）以lnc对t作图得一直线，说明该反应是一级反应。（2）k = 0.09629 h1 t1/2 = ln2/k = 7.198 h（3）6.7 h7、0.46 mol8、（1）K= （2）51082 （3）NOH2OCO2（4）NO、CO与O2反应进行的程度很大，使用合适的催化剂加快反应速率，在水蒸气存在下生成HNO3和CO2，则基本上可以除去污染气体。 或由第1，3个反应及平衡常数可知2CO + 2NO=2CO2 + N2的K = 1/K1K2 = 2.510121，使用合适的催化剂加快反应速率，基本上可以除去污染气体。9、（1）根据平衡常数定义，可利用900时各气体的平衡分压计算平衡常数。=1.29（2）根据化学反应恒温方程式判断过程能否自发进行。rGm = += 8.3141173 ln1.29+8.3141173 ln= 8.3141173 ln1.29+8.3141173 ln1 = 2483（J.mol1）或 = 1= 1.29表明反应能自发向右进行。10、因为 所以 Pa设630K反应达平衡时O2的分压为p，则 Pap =3808 Pa，故HgO(s)的分解压为：p +2p =11424 Pa如反应前容器中已有101325pa的O2（g），设达平衡时，Hg(g)的分压为p1，则设Pa Pa，则 Pa即平衡时，Hg(g)的分压约为1476.5 Pa11、（1）反应为Fe(s) + H2O(g) = FeO(s) + H2(g)Kp = p(H2)/ p(H2O) =1.49因为p(H2) = n (H2)RT / V p(H2O) = n (H2O)RT / V所以Kp = p(H2)/ p(H2O) = n(H2) / n(H2O) = 1.49当气相中n (H2) = 1mol时，气相中还应有1/1.49即0.67 mol的H2O(g)存在以维持平衡，故需通入1.67 mol的H2O(g) 才能产生1mol H2(g)。（2）当1.00 mol H2O(g) 与0.30 mol Fe反应时，将生成0.30 mol H2(g)，用于平衡的n(H2O) = 0.30/1.49 = 0.20 mol所以当0.30 mol Fe完全反应时共需0.30 + 0.20 = 0.5 mol H2O（g），现有1.00 mol H2O（g），故Fe可完全反应。此时体系组成为：H2(g)：0.30 mol；H2O(g)：0.70 mol；FeO(s)0.30 mol；Fe：已不存在。由于铁已全部反应完，体系未达化学平衡，气相中p(H2)/ p(H2O) = 0.300.70 = 0.43仅表示反应结束时它们的分压比。（3）当体系中有0.80 mol Fe时，加入1.00 mo1 H2O(g) 后，显然不可能使铁全部反应，设有x mol Fe起反应，应当消耗x mol H2O(g)，同时生成x mol H2(g)，故有x +（x /1.49）= 1 解得x = 0.60 mol即有0.60 mol的Fe反应生成0.6 mol的FeO(s)。所以此时体系的组成为H2(g)：0.60 mol；H2O(s)：0.40 mol；FeO(s)：0.60 mol；Fe：0.20 mol。12、（1）将8式(2) + 9式(3)式(1) 得：8C(石墨) + 9H2(g) C8H18(g)DH= 8D2H+ 9D3HD1H= 207.8 kJmol1DS = SnBS(B) = 757.252JK1mol1DG= DHTDS= 17.861kJmol1= exp( DG/R