1、母题三十八：化学反应速率与化学平衡【母题来源】 2013年浙江卷卷27【母题原题】27捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq) H1反应：NH3(l)H2O(l)CO2(g) NH4HCO3(aq)H2反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3请回答下列问题： （1）H3与H1、H2之间的关系是：H3 。（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，
2、将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图（见图1）。则：H3 0(填、或)。在T1T2及T4T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是 。反应在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度上升到T2，并维持该温度。请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。（3）利用反应捕获CO2，在(NH4)2CO3初
3、始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有 （写出2个）。（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。ANH4ClBNa2CO3CHOCH2CH2OHDHOCH2CH2NH2【试题解析】（1）利用盖斯定律计算；将反应倒过来书写得：(NH4)2CO3(aq)2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g) H1；将反应2得：2NH3(l)2H2O(l)2CO2(g) 2NH4HCO3(aq) 2H2，根据盖斯定律：+得（NH4）2CO3 （aq）+H2O （l）+CO2 （g）2NH4HCO3 （aq）H3=2H2-H1 ；答案为：2H2-H1 ；（2）分析图1可知：在温度为T3时反应达平衡
4、状态，此后温度升高，c（CO2）增大，平衡逆向移动，说明反应是放热反应，H30；在T3以前反应未建立平衡，无论在什么温度下（NH4）2CO3 （aq）总是捕获CO2，温度越高，化学反应的速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高，c（CO2）逐渐减小；T4-T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获，c（CO2）的浓度逐渐增大；反应在温度为T1时建立平衡后，(NH4)2CO3 和NH4HCO3的浓度不变，溶液pH不随时间变化而变化，迅速上升到T2并维持温度不变，平衡逆向移动，（NH4）2CO3的浓度增大，NH4HCO3的浓度减小
5、，根据盐类水解规律：组成盐的弱酸根对应的酸越弱，水解程度增大，碳酸根的水解程度程度大于碳酸氢根，溶液pH增大，在T2时又建立新的平衡，pH又保持不变，图象见答案；（3）由上述分析知，反应为气体体积减小的放热反应，根据平衡移动原理：当其他条件不变时，降低温度，平衡向放热反应方向移动；增大反应物的浓度，平衡正向移动；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，则降低温度；增大CO2浓度（或分压）均可使平衡正向移动而增加CO2的吸收量，答案为：降低温度；增大CO2浓度（或分压）；（4）根据物质的性质分析；能与二氧化碳反应的物质均能捕获二氧化碳。二氧化碳为酸性氧化物，可与碳酸钠溶液反应而捕获CO2，反应方
6、程式为：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；HOCH2CH2NH2可看作NH3分子中的一个氢原子被HOCH2CH2代替，迁移氨气的性质，二氧化碳可与HOCH2CH2NH2反应而捕获CO2，反应方程式为：HOCH2CH2NH2+CO2+H2O=HOCH2CH2NH3+ HCO3-；答案为B、D。【命题意图】本题从知识上考查了热化学方程式、盖斯定律，平衡图像、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响、盐类水解的规律，碳、氮及其化合物的性质；考查了学生对知识理解、综合运用能力，对元素原子半径大小的比较的方法的掌握情况。这道高考题为一道中档题，创新性较强。【考试方向】将热化学方程式、盖斯定律，
7、平衡图像、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，碳、氮及其化合物的性质等知识同低碳经济、温室气体的吸收等环境问题联系起来，充分体现了学以致用的目的，更突显了化学是一门实用性的学科的特点。【得分要点】（1）本题考查利用盖斯定律计算；观察目标反应与已知反应的特点，将已知反应进行合理的变形是得分的关键；（2）根据图像分析：在温度为T3时反应达平衡状态，此后温度升高，c（CO2）增大，平衡逆向移动，根据平衡移动原理：当其他条件不变时，平衡向吸热反应方向移动，说明反应是放热反应，H30；根据图像的特点、反应的特点及外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律作出判断；反应在温度为T1时建立平衡后，（NH
8、4）2CO3 和NH4HCO3的浓度不变，溶液pH不随时间变化而变化，迅速上升到T2并维持温度不变，平衡逆向移动，（NH4）2CO3的浓度增大，NH4HCO3的浓度减小，根据盐类水解规律：组成盐的弱酸根对应的酸越弱，水解程度增大，碳酸根的水解程度程度大于碳酸氢根，判断出溶液pH增大，在T2时又建立新的平衡，pH又保持不变，是绘制图象的关键；（3）熟练掌握平衡移动原理及反应的特点是得分的关键；（4）根据物质的性质分析；能与二氧化碳反应的物质均能捕获二氧化碳。二氧化碳为酸性氧化物，可与碳酸钠溶液反应而捕获CO2，反应方程式为：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3；HOCH2CH2NH2可看
9、作NH3分子中的一个氢原子被HOCH2CH2代替，迁移氨气的性质，判断二氧化碳可与HOCH2CH2NH2反应而捕获CO2是得分的关键。1（2014宝鸡质检）工业制硫酸的过程中利用反应2SO2（g）O2（g）2SO3（g）；H0，将SO2转化为SO3，尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题：（1）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2发生反应，则下列说法正确的是 。A若反应速率v(SO2)=v(SO3)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态B保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，化学反应速率加快C平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化
10、率一定都增大D平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大E保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2molSO3，再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大F平衡后升高温度，平衡常数K增大（2）将一定量的SO2（g）和O2（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据：实验编号温度/起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minSO2O2SO2O21T142x0862T24204y9实验1从开始到反应达到化学平衡时，v（SO2）表示的反应速率为 ，表中y= 。T1 T2 ,(选填“”、“”或“=”),实验2中达平衡时
11、O2的转化率为 。（3）尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3。现有常温下01mol/LNa2SO3溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：该溶液中c（Na+）与 c（OH-） 之比为 。该溶液中c（OH-） = c（H+）+ + （用溶液中所含微粒的浓度表示）。当向该溶液中加入少量NaOH固体时，c（SO32-） ,c（Na+） 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）（4）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2，则理论吸收量由多到少的顺序是 。ANa2CO3 BBa(NO3)2 CNa2S D酸性KMnO4【答案】（1）DE（2分） （2）02 mol L-1 min
12、-1； 02 mol （各1分）；90（各1分） （3）2105 ；（2分） c(HSO3-)+2c(H2SO3)（2分） 增大, 增大（各1分） （4）BC = DA（2分）2（2014新余期末）我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。I.已知反应 Fe2O3(s)+ CO(g) Fe(s)+ CO2(g) H-23.5 kJmol-1，该反应在1000的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反应经过l0min后达到平衡。（1）CO的平衡转化率=_（2）欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的
13、转化,可采取的措施是_a提高反应温度b增大反应体系的压强c选取合适的催化剂d及时吸收或移出部分CO2e粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:（1）从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=_ （2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：容器反应物投入的量反应物的转化率CH3OH的浓度能量变化(Q1、Q2、Q3均大于0)甲1mol CO和2mol H21c1放出Q1kJ热量乙1mol
14、 CH3OH2c2吸收Q2kJ热量丙2mol CO和4mol H23c3放出Q3kJ热量则下列关系正确的是_Ac1=c2 B2Q1=Q3 C21=3 D1+2 =1E该反应若生成1mol CH3OH，则放出(Q1+Q2)kJ热量以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：（1）B极上的电极反应式为 （2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为 （标况下）。【答案】I（1）60（2分） （2）d（2分）（1）0.15mol/(Lmin) （2分）（单位出错给1分） （2） A D E (3分，有错选不得分)（1） CH4 + 4O2 8e= CO2+ 2H2O；（2分） （2） 1.12 L（2分） 【解析】
