高中化学奥林匹克竞赛专题练习：专题七-化学反应速率与化学平衡演示教学

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 ）+ CO 2（g ） △H ＞0（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CO 2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[CO 2]= 0.025mol ·L －1，[CO]= 0.1mol ·L －1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态 （填“是”、“否”），此时，化学反应速率是正υ 逆υ（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：()211212303.2lg T RT T T E k k -=式中k 1、k 2分别为温度T 1、T 2时某反应的速率常数；E 为反应的活化能（单位：kJ ·mol －1）（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：1221t t k k =（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 +22+ Tl 3＋= 2Hg 2＋+ Tl ＋的速度表达式为υ= k [Hg +22][Tl 3＋]/[Hg 2＋]，试推测其反应历程。

4、一定温度下，按下式发生分解反应：N 2O 5（g ） 2NO 2（g ）＋1/2O 2（g ）实验测得的数据如下表：（1）求各时间间隔内N 2O 5分解的平均反应速率。

（2）求1000s 时，生成NO 2的瞬时反应速率。

（3）若上述反应的正、逆反应速率分别为正υ= kc (N 2O 5) 和逆υ= k ’c 2(NO 2)·c 1/2(O 2)，试写出该反应的平衡常数的表达式。

5、有化学反应：①A ＋B −→−1E 2D ②C ＋G −→−2E2H ，其中E 1、E 2为该反应的活化能。

（1）A υ、D υ分别是用物质A 、D 表示反应①的化学反应速率，则A υ与D υ的关系为 。

（2）对于反应②，若起始浓度c C = a ，c G = 2a ，c H = 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E 1＞E 2，将两反应的温度分别从500℃升至1000℃，则反应①的速度增加值1υ∆与反应②速度的增加值2υ∆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/100cm 3表示），得到如下数据：（1）确定反应级数。

（2）求反应的速率常数k 和半衰期t 1/2。

（3）若抗生素在血液中浓度不低于0.37 mg /100 cm 3才有效，问大约何时该注射第二针？ 7、400℃下，1L 容器内N 2、H 2、NH 3三种气体的平衡浓度分别是：［N 2］＝1.0 mol ·L －1、［H 2］= 0.50 mol ·L－1、［NH 3］= 0.50 mol ·L －1。

如果保持温度不变，而要使N 2的平均浓度增加到1.1 mol ·L －1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K C 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： N 2(g) + O 2(g) 2NO(g)K 1 = 1×10－302H 2(g) + O 2(g) 2H 2O(g) K 2 = 2×10 812CO 2 (g)2CO(g)＋O 2(g) K 3 = 4×10－92（1）常温下，NO 分解产生O 2反应的平衡常数的表达式为K = 。

（2）常温下，水分解产生O 2，此时平衡常数值约为K = 。

（3）常温下，NO ，H 2O ，CO 2 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H 2(g)的混合气体通过催化剂来研究下列平衡：CO 2(g)+H 2(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：2CO p = 21704 Pa,2H p = 25825 Pa, O H p 2=CO p = 26892 Pa ，问各气体分压均为2×101.325 kPa 时反应能否自发进行？10、在630K 时，反应()()()g O g Hg s HgO 222+= 的标准自由能变化为44.3kJ ·mol -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O 2，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H 2O(g) 通过红热的铁生产H 2，发生如下反应：Fe(s) + H 2O(g) FeO(s)+H 2(g)，反应的平衡常数K P = 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∆r H 0m 依次为：C 8H 18(g) + 25/2O 2(g) → 8CO 2(g) + 9H 2O(l) ∆1H 0m = – 5512.4 kJ ·mol －1C(石墨) + O 2(g) → CO 2(g)∆2H 0m= – 393.5 kJ ·mol －1H 2(g) + 1/2O 2(g) → H 2O(l) ∆3H 0m = – 285.8 kJ ·mol －1正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为：463.7，130.6，5.694J ·K －1·mol －1。

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0p K ，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）[CO 2]/[CO] （2）增大 增大 （3）否 ＞ [CO 2]/[CO]＜0.263，碳元素守恒，故[CO 2]增大，[CO]减小，即正υ将大于逆υ。

2、（1）63.19 kJ ·mol －1（2）308.5 K3、Hg +22Hg + Hg 2＋（快） Hg + Tl3＋Hg2＋+ Tl ＋（慢）4、（1）2.96×10－3，2.24×10－3，1.30×10－3，1.04×10－3，0.72×10－3，0.52×10－3（单位：mol ·L－1·s －1） （2）3.52×10－3mol ·L －1·s －1 （3）c 2(NO 2)·c 1/2(O 2) / c (N 2O 5) = k / k ’ 5（1）A υ= 1/2D υ （2）D （3）1υ∆＞2υ∆6、（1）以ln c 对t 作图得一直线，说明该反应是一级反应。

（2）k = 0.09629 h －1t 1/2 = ln2/k = 7.198 h （3）6.7 h 7、0.46 mol 8、（1）K =222NOO N c c c （2）5×10－82（3）NO ＞H 2O ＞CO 2（4）NO 、CO 与O 2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HNO 3和CO 2，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=2CO 2 + N 2的K = 1/K 1K 2 = 2.5×10121，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P K 。

P K =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛0000222p p p p p p p p H CO O H CO =⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1013252582510132521704101325268922=1.29（2）根据化学反应恒温方程式判断过程能否自发进行。

Δr G m= –P K RT ln +P Q RT ln= – 8.314×1173 ln1.29+8.314×1173 ln⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯1013251013252101325101325210132510132521013251013252= – 8.314×1173 ln1.29+8.314×1173 ln1 = – 2483（J.mol －1）或 P Q = 1＜P K = 1.29 表明反应能自发向右进行。

10、因为 P a m K RT K RT rG ln ln -=-=∆所以 458.8630314.8103.44ln 3-=⨯⨯-=∆-=RT rG K m P 410123.2-⨯=P K3000⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆-p K p K K P P pν113410209.210132510123.2⨯=⨯⨯=- Pa 3设630K 反应达平衡时O 2的分压为p ，则()1132010209.242⨯===p p p K p Pa 3p =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O 2（g ），设达平衡时，Hg(g)的分压为p 1，则1112110209.221101325⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=p p K P设Pa 101325211013251=+p Pa ， 则112110209.2101325⨯=p 5.14761=p Pa即平衡时，Hg(g)的分压约为1476.5 Pa11、（1）反应为Fe(s) + H 2O(g) = FeO(s) + H 2(g)K p = p (H 2)/ p (H 2O) =1.49因为p (H 2) = n (H 2)RT / V p (H 2O) = n (H 2O)RT / V 所以K p = p (H 2)/ p (H 2O) = n (H 2)/ n (H 2O) = 1.49当气相中n (H 2) = 1mol 时，气相中还应有1/1.49即0.67 mol 的H 2O(g)存在以维持平衡，故需通入1.67 mol 的H 2O(g) 才能产生1mol H 2(g)。