高考化学化学反应的速率与限度大题培优 易错 难题附答案.docx

高考化学化学反应的速率与限度大题培优 易错 难题附答案.docx

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高考化学化学反应的速率与限度大题培优易错难题附答案

高考化学化学反应的速率与限度（大题培优易错难题）附答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。

科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式：

2NO+2CO

2CO2+N2，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间/s

0

1

2

3

4

5

c（NO）

/mol·L-1

1.00×10-3

4.50×10-4

2.50×10-4

1.50×10-4

1.00×10-4

1.00×10-4

c（CO）

/mol·L-1

3.60×10-3

3.05×10-3

2.85×10-3

2.75×10-3

2.70×10-3

2.70×10-3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大，则上述反应的

___0（填写“>”、“<”、“=”）。

（2）前2s内的平均反应速率v（N2）=_____________。

（3）计算4s时NO的转化率为____________。

（4）下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是______（填序号）。

A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积

（5）由上表数据可知，该反应在第______s达到化学平衡状态。

假如上述反应在密闭恒容容器中进行，判断该反应是否达到平衡的依据为________（填序号）。

A．压强不随时间改变B．气体的密度不随时间改变

C．c（NO）不随时间改变D．单位时间里消耗NO和CO的物质的量相等

（6）研究表明：

在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。

为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号

T/℃

NO初始浓度/mol·L-1

CO初始浓度/mol·L-1

催化剂的比表面积/m2·g-1

Ⅰ

280

1.20×10-3

82

Ⅱ

5.80×10-3

124

Ⅲ

350

124

①请在上表格中填入剩余的实验条件数据_____、_____、______、______、______。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号________。

【答案】<1.875

10-4mol·L-1·s-190%ABD4AC5.80

10-32801.20

10-31.20

10-35.80

10-3

【解析】

【分析】

反应热的正负可根据反应物和生成物的总能量的大小比较；能提高反应速率的因素主要有增大浓度、使用催化剂、升高温度、增大表面积、构成原电池等，压强能否改变反应速率要看是否改变了浓度；反应是否达到平衡可以从速率（正逆反应速率是否相等）、量（是否保持不变）、压强、气体平均密度，气体平均摩尔质量、颜色等方面判断；验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

【详解】

（1）反应物比生成物的总能量大，说明是放热反应，

<0；

（2）V（N2）=0.5V（NO）=

=1.875

10-4mol·L-1·s-1。

（3）NO的转化率等于反应掉的NO除以原有总的NO，可列式

=90%。

（4）催化剂可以加快反应速率，A正确；温度越高，反应速率越快，B正确，C错误；缩小容器体积，会增大各组分的浓度，浓度越高，反应速率越快，D正确。

故答案选ABD；

（5）由表中数据可知，第4s后，反应物的浓度不再变化，达到平衡；

A．恒温恒压下，压强不变意味着气体的总物质的量不变，而该反应两边的气体计量数之和不同，气体的总物质的量不变说明达到平衡，A正确；

B．气体的密度等于气体的质量除以体积，因为所有组分都是气体，气体的质量不变，因为恒容容器，所以气体不变，所以气体的密度永远不变，与平衡没有关系，B错误；

C.c（NO）不变，意味着达到平衡，C正确；

D．因为NO和CO的化学计量数之比为1:

1，且都是反应物，所以单位时间里消耗NO和CO的物质的量一定相等，不能说明达到平衡，D错误；

故答案：

4；AC；

（6）①验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验。

I和II因为催化剂的比表面积不同，所以其他条件应该是一样的，研究的是催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；II和III因为温度不一样，所以其他条件应该是一样的，研究的是温度对化学反应速率的影响规律；

故答案是：

5.80

10-3，280，1.20

10-3，1.20

10-3，5.80

10-3；

②I和II的区别是催化剂的比表面积，催化剂加快反应速率，所以II更快的达到平衡，但催化剂不影响平衡，所以I和II平衡时NO的浓度一样，c（NO）变化曲线如图：

。

【点睛】

验证多个因素对某物质或某性质的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

2．化学反应速率与限度与生产、生活密切相关

（1）A学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在200mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：

时间（min）

1

2

3

4

5

氢气体积（mL）（标准状况）

100

240

688

810

860

①反应速率最大的时间段是____________（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5）min，原因是____________。

②在2～3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率为____________。

（设溶液体积不变）

（2）B学生也做同样的实验，但由于反应太快，测不准氢气体积，故想办法降低反应速率，请你帮他选择在盐酸中加入下列____________以减慢反应速率。

（填写代号）

A．冰块B．HNO3溶液C．CuSO4溶液

（3）C同学为了探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，设计了如图所示的实验。

可通过观察___________________________现象，定性比较得出结论。

有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理，其理由是__________________________，

【答案】2～3因该反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快0.2mol·L-1·min-1A反应产生气泡的快慢控制阴离子相同，排除阴离子的干扰

【解析】

【分析】

（1）单位时间内生成氢气的体积越大反应速率越快；锌与盐酸反应放热；

②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是

，消耗盐酸的物质的量0.4mol；

（2）根据影响反应速率的因素分析；

（3）双氧水分解有气泡产生；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同；

【详解】

（1）根据表格数据，2min～3min收集的氢气最多，反应速率最大的时间段是2～3min；锌与盐酸反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快；

②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是

，消耗盐酸的物质的量0.04mol，

=0.2mol·L-1·min-1；

（2）A．加入冰块，温度降低，反应速率减慢，故选A；

B．加入HNO3溶液，硝酸与锌反应不能生成氢气，故不选B；

C．加入CuSO4溶液，锌置换出铜，构成原电池，反应速率加快，故不选C；

（3）双氧水分解有气泡产生，可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较催化效果；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，所以FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理。

【点睛】

本题主要考查化学反应速率的影响因素，明确影响反应速率的因素是解题关键，注意控制变量法在探究影响化学反应速率因素实验中的应用，理解原电池原理对化学反应速率的影响。

3．在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题：

（1）该反应化学平衡常数的表达式：

K=___；

（2）该反应为___（填“吸热”或“放热”）反应；

（3）下列说法中能说明该反应达平衡状态的是___；

A．容器中压强不变

B．混合气体中c（CO）不变

C．混合气体的密度不变

D．c（CO）=c（CO2）

E.化学平衡常数K不变

F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等

（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：

c（CO2）×c（H2）=c（CO）×c（H2O），试判此时的温度为___。

【答案】

吸热BE830℃

【解析】

【分析】

（1）化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；

（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动；

（3）根据平衡标志判断；

（4）某温度下，c（CO2）×c（H2）=c（CO）×c（H2O），即K=

=1；

【详解】

（1）根据平衡常数的定义，该反应化学平衡常数的表达式K=

（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；

（3）A.CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）反应前后气体系数和相等，容器中压强是恒量，压强不变，不一定平衡，故不选A；

B.根据化学平衡定义，浓度不变一定平衡，所以混合气体中c（CO）不变一定达到平衡状态，故选B；

C.反应前后气体质量不变、容器体积不变，根据

，混合气体的密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定平衡，故不选C；

D.反应达到平衡时，浓度不再改变，c（CO）=c（CO2）不能判断浓度是否改变，所以反应不一定平衡，故不选D；

E.正反应吸热，温度是变量，平衡常数只与温度有关，化学平衡常数K不变，说明温度不变，反应一定达到平衡状态，故选E；

F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选F；

（4）某温度下，c（CO2）×c（H2）=c（CO）×c（H2O），即K=

=1，根据表格数据，此时的温度为830℃。

4．反应A（g）

B（g）+C（g）在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol/L。

温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。

回答下列问题：

（1）上述反应是______________（填”吸热反应”或”放热反应”），温度T1_____T2，（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）平衡常数K（T1）_______K（T2）。

（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：

①平衡时体系总的物质的量为___________。

②反应在0~5min区间的平均反应速率v（A）=____________。

（3）在温度T1时，若增大体系压强，A的转化率_________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数________。

【答案】吸热反应小于小于0.085mol0.007mol/（L∙min）减小不变

【解析】

【分析】

由图象中的信息可知，T2到达平衡所用的时间较少，故T1＜T2；温度升高后，反应物A的浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应。

【详解】

（1）由上述分析可知，该反应是吸热反应，温度T1小于T2，温度升高，该化学平衡向正反应方向移动，故平衡常数K（T1）小于K（T2）。

（2）A的初始浓度为0.050mol/L，则A的起始量为0.05mol。

若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则A的变化量为0.035mol，B和C的变化量同为0.035mol。

①平衡时体系总的物质的量为0.05mol-0.035mol+0.035mol⨯2=0.085mol。

②容积为1.0L，则反应在0~5min区间的平均反应速率v（A）=

0.007mol/（L∙min）。

（3）A（g）

B（g）+C（g），该反应正反应方向是气体分子数增大的方向。

在温度T1时，若增大体系压强，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，由于平衡常数只与温度有关，故平衡常数不变。

【点睛】

要注意化学平衡的移动不一定能改变平衡常数，因为化学平衡常数只与温度有关，对于一个指定的可逆反应，其平衡常数只随温度的变化而变化。

5．Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。

下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据，将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中，并用带火星的木条测试，结果如下：

MnO2

触摸试管情况

观察结果

反应完成所需的时间

粉末状

很烫

剧烈反应，带火星的木条复燃

3.5min

块状

微热

反应较慢，火星红亮但木条未复燃

30min

（1）写出上述实验中发生反应的化学方程式：

_______________________________。

（2）实验结果表明，催化剂的催化效果与________有关。

（3）某同学在10mLH2O2溶液中加入一定量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况）与反应时间的关系如图所示，则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是______。

Ⅱ．某反应在体积为5L的恒容密闭容器中进行，在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示（A，B，C均为气体，且A气体有颜色）。

（4）该反应的的化学方程式为________________。

（5）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为____。

（6）下列措施能使该反应加快的是__（仅改变一个条件）。

a．降低温度b．缩小容积c．使用效率更高更合适的催化剂

（7）能说明该反应已达到平衡状态的是___________（填序号）。

①单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolC

②单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolA

③容器内压强不再随时间而发生变化的状态

④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：

2：

1的状态

⑤混合气体的颜色不再改变的状态

⑥混合气体的密度不再改变的状态

⑦v逆（A）=v正（C）

（8）由图求得平衡时A的转化率为__________。

【答案】2H2O2

2H2O+O2↑催化剂的颗粒大小C2A+B

2C0.1mol·（L·min）-1bc①③⑤⑦40%

【解析】

【分析】

【详解】

Ⅰ.

（1）在催化剂二氧化锰的作用下双氧水分解生成氧气和水，发生反应的化学方程式为2H2O2

2H2O+O2↑。

（2）根据表中数据可知粉末状的二氧化锰催化效果好，即实验结果表明，催化剂的催化效果与催化剂的颗粒大小有关。

（3）曲线斜率越大，反应速率越快，则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是C点。

Ⅱ．（4）根据图像可知2min时各物质的物质的量不再发生变化，此时A和B分别减少2mol、1mol，C增加2mol，因此该反应的的化学方程式为2A+B

2C。

（5）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为

＝0.1mol·（L·min）-1。

（6）a．降低温度，反应速率减小，a错误；b．缩小容积，压强增大，反应速率加快，b正确；c．使用效率更高更合适的催化剂，反应速率加快，c正确；答案选bc；

（7）①单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolC表示正、逆反应速率相等，能说明；②单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolA均表示逆反应速率，不能说明；③正反应体积减小，容器内压强不再随时间而发生变化的状态能说明；④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：

2：

1的状态不能说明；⑤混合气体的颜色不再改变的状态，说明A的浓度不再发生变化，能说明；⑥密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度不再改变的状态不能说明；⑦v逆（A）=v正（C）表示正逆反应速率相等，能说明；答案选①③⑤⑦；

（8）由图求得平衡时A的转化率为2/5×100%＝40%。

【点睛】

平衡状态的判断是解答的易错点，注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：

①正反应速率和逆反应速率相等。

②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。

只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。

判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。

6．在2L密闭容器内，800℃时反应：

2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）

0

1

2

3

4

5

n（NO）（mol）

0．020

0．010

0．008

0．007

0．007

0．007

（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________。

（2）如图中表示NO2的变化的曲线是________。

用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．v（NO2）＝2v（O2）b．容器内压强保持不变

c．v逆（NO）＝2v正（O2）d．容器内密度保持不变

（4）能使该反应的反应速率增大的是________。

a．及时分离出NO2气体b．适当升高温度

c．增大O2的浓度d．选择高效催化剂

【答案】0.0035mol/Lb1.5×10－3mol/（L·s）b、cb、c、d

【解析】

【分析】

【详解】

（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是c（NO）=n÷V=0.007mol÷2L=0.0035mol/L；

（2）NO2是生成物，每消耗2molNO，会产生2molNO2；反应过程消耗的NO的物质的量是n（NO）=0.020mol-0.007mol=0.0130mol，则反应产生的NO2的物质的量的n（NO2）=0.0130mol，则其浓度是c（NO2）=0.0130mol÷2L=0.0065mol/L，所以在图中表示NO2的变化的曲线是b；从0～2s内用NO表示的化学反应速率是v（NO）=（0.020-0.008）mol÷2L÷2s=0.003mol/（L∙s），由于v（NO）:

v（O2）=2:

1，因此用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v（O2）＝

v（NO）=1.5×10－3mol/（L·s）；

（3）a．在任何时刻都存在v（NO2）＝2v（O2），因此不能判断反应处于平衡状态，错误；b．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以容器内压强保持不变，则反应处于平衡状态，正确；c．v逆（NO）：

v逆（O2）＝2：

1；由于v逆（NO）：

v正（O2）＝2：

1，所以v逆（O2）=v正（O2）；正确；d．由于反应体系都是气体，因此在任何时候，无论反应是否处于平衡状态，容器内密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标准，错误。

（4）a．及时分离出NO2气体，使生成物的浓度减小，则正反应的速率瞬间不变，但后来会随着生成物的浓度的减小，反应物浓度也减小，所以正反应速率减小，错误；b．适当升高温度，会使物质的分子能量增加，反应速率加快，正确；c．增大O2的浓度，会使反应速率大大加快，正确；d．选择高效催化剂，可以使化学反应速率大大加快，正确。

7．合成气（CO+H2）广泛用于合成有机物，工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。

（1）在150℃时2L的密闭容器中，将2molCH4和2molH2O（g）混合，经过15min达到平衡，此时CH4的转化率为60%。

回答下列问题：

①从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v（H2）=__。

②在该温度下，计算该反应的平衡常数K=__。

③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是__。

A．v（H2）逆=3v（CO）正

B．密闭容器中混合气体的密度不变

C．密闭容器中总压强不变

D．C（CH4）=C（CO）

（2）合成气制甲醚的反应方程式为2CO（g）+4H2（g）

CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=bkJ/mol。

有研究者在催化剂（Cu—Zn—Al—O和A12O3）、压强为5.OMPa的条件下，由H2和CO直接制备甲醚，结果如图所示。

①290℃前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是__；

②b__0，（填“＞”或“＜”或“=”）理由是__。

（3）合成气中的氢气也用于合成氨气：

N2+3H2

2NH3。

保持温度和体积不变，在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。

则下列说法正确的是__；

A．n1=n2=3.2B．φ甲=φ丙＞φ乙C．ν乙＞ν丙＞ν甲D．P乙＞P甲=P丙

容器

体积

起始物质

平衡时NH3的物质的量

平衡时N2的

体积分数

反应开始时的速率

平衡时容器内压强

甲

1L

1molN2+3molH2

1.6mol

φ甲

ν甲

P甲

乙

1L

2molN2+6molH2

n1mol

φ乙

ν乙

P乙

丙

2L

2molN2+6molH2

n2mol

φ丙

ν丙

P丙

【答案】0.12mol·L-1·min-121.87AC有副反应发生＜平衡后，升高温度，产率降低BD

【解析】

【分析】

【详解】

（1）

①v（H2）=

=0.12mol·L-1·min-1；

②K＝

=

=21.87mol2•L-2；

③A．v逆（H2）＝3v正（CO），根据反应速率之比等于化学计量数之比有v正（H2）＝3v正（CO），故v逆（H2）＝v正（H2），反应已达到平衡状态，选项A选；

B．参与反应的物质均为气体，气体的总质量不变，反应在恒容条件下进行，故密度始终保持不变，密闭容器中混合气体的密度不变，不能说明反应已达到平衡状态，选项B不选；

C．同温同压下，气体的压强与气体的物质的量成正比，该反应正反应为气体体积增大的反应，密闭容器中总压强不变，则总物质的量不变，说明反应已达到平衡状态，选项C选；

D．反应开始时加入2molCH4和2molH2O（g），反应过程中两者的物质的量始终保持相等，c（CH4）=c（CO）不能说明反应已达到平衡状态，选项D不选。

答案选AC；

（4）①290℃前，CO转化率随温度升高而降低，根据反应2CO（g）+4H2（g）

CH3OCH3（g）+H2O（g）可知甲醚是生成物，产率应该降低，但反而增大，证明还有另外的反应生成甲醚，即CO的转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是有副反应发