化学化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题含答案及答案解析.docx

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化学化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题含答案及答案解析

【化学】化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题（含答案）及答案解析

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z（均为气体）三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：

（1）由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为__________。

（2）若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示：

t/s

0

50

150

250

350

n（NH3）

0

0.24

0.36

0.40

0.40

0~50s内的平均反应速率v（N2）=_________。

（3）已知：

键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB（g）解离为气态原子A（g），B（g）所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。

的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中___（填“吸收”或“放出”）的能量为____，反应达到

（2）中的平衡状态时，对应的能量变化的数值为____kJ。

（4）为加快反应速率，可以采取的措施是_______

a.降低温度

b.增大压强

c.恒容时充入He气

d.恒压时充入He气

e.及时分离NH3

【答案】3X+Y⇌2Z1.2×10−3mol/（L·s）放出46kJ18.4b

【解析】

【分析】

（1）根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物，根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式；

（2）根据

=

计算；

（3）形成化学键放出能量，断裂化合价吸收能量；

（4）根据影响反应速率的因素分析；

【详解】

（1）由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n（X）：

△n（Y）：

△n（Z）=0.1mol：

0.3mol：

0.2mol=1：

3：

2，则反应的化学方程式为3X+Y⇌2Z；

（2）0～50s内，NH3物质的量变化为0.24mol，根据方程式可知，N2物质的量变化为0.12mol，

（Z）=

=

1.2×10−3mol/（L·s）；

（3）断裂1mol

吸收946kJ的能量，断裂1molH-H键吸能量436kJ，形成1moN-H键放出能量391kJ，根据方程式3H2+N2⇌2NH3，生成2mol氨气，断键吸收的能量是946kJ+436kJ×3=2254kJ，成键放出的能量是391kJ×6=2346kJ，则生成1molNH3过程中放出的能量为

=46kJ；反应达到

（2）中的平衡状态时生成0.4mol氨气，所以放出的能量是46kJ×0.4=18.4kJ；

（4）a.降低温度，反应速率减慢，故不选a；

b.增大压强，体积减小浓度增大，反应速率加快，故选b；

c.恒容时充入He气，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选c；

d.恒压时充入He气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，故不选d；

e.及时分离NH3，浓度减小，反应速率减慢，故不选e。

【点睛】

本题考查化学平衡图象分析，根据键能计算反应热，影响化学反应速率的因素，注意压强对反应速率的影响是通过改变浓度实现的，若改变了压强而浓度不变，则反应速率不变。

2．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℃。

3．合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。

氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）。

该可逆反应达到平衡的标志是___。

a.3v正（H2）=2v逆（NH3）

b.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2

c.容器内的总压强不再随时间而变化

d.混合气体的密度不再随时间变化

（2）工业上可用天然气原料来制取合成氨的原料气氢气。

某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的

原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。

请回答下列问题：

时间/min

CH4（mol）

H2O（mol）

CO（mol）

H2（mol）

0

0.40

1.00

0

0

5

a

0.80

c

0.60

7

0.20

b

0.20

d

10

0.21

0.81

0.19

0.64

①写出工业用天然气原料制取氢气的化学方程式：

___。

②分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？

___（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v（CH4）=___。

③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是___（填字母）。

a.减少CH4的物质的量b.降低温度c.升高温度d.充入H2

【答案】cCH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）是0.020mol·L-1·min-1d

【解析】

【分析】

（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变，据此分析，注意不同物质的反应速率之比等于计量系数之比；

（2）①结合表中数据，根据化学计量数与物质的量呈正比进行分析解答；

②根据平衡时物质的浓度不再发生变化分析；根据反应速率＝△c/△t计算；

③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，据此分析。

【详解】

（1）a．达到平衡状态时，v正（H2）:

v逆（NH3）=3:

2，即2v正（H2）＝3v逆（NH3），故a错误；

b．氮气和氢气都是反应物，单位时间内生产mmol氮气的同时，必然生成3mmol氢气，反应不一定达到平衡状态，故b错误；

c．该反应正反应是体积减小的反应，在恒容条件下，反应正向进行，气体的总压强减小，反应逆向进行，气体的总压强增大，容器内的总压强不变时，反应达到平衡状态，故c正确；

d．根据质量守恒、容器的体积不变得知，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故d错误；

故答案为：

c；

（2）①由表中数据可知，反应5min，消耗0.2molH2O，生成0.3molH2，因此H2O和H2的化学计量数之比为1：

3，反应7min时，消耗0.2molCH4，生成0.2molCO，因此CH4和CO的化学计量数之比为1：

1，则用天然气原料制取氢气的化学方程式为CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g），故答案为：

CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）；

②根据方程式CH4+H2O＝CO+3H2结合表中数据可知c＝0.2，所以5min时反应已经处于平衡状态；前5min内消耗甲烷是0.2mol，浓度是0.1mol/L，则反应的平均反应速率v（CH4）＝0.1mol/L÷5min＝0.02mol·L－1·min－1，故答案为：

是；0.020mol·L-1·min-1；

③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，可能是充入氢气，使平衡逆向移动引起的，d选项正确，故答案为：

d。

4．某反应在体积为5L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如图所示

已知A、B、C均为气体

。

（1）该反应的化学方程式为_______________。

（2）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为_______________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是_______________。

A．v（A）=2v（B）

B．容器内气体密度不变

C．v逆（A）=v正（C）

D．各组分的物质的量相等

E.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

（4）由图求得平衡时A的转化率为_______________。

（5）下表是该小组研究影响过氧化氢H2O2分解速率的因素时采集的一组数据：

用

制取

所需的时间

秒

30%H2O2

15%H2O2

10%H2O2

5%H2O2

无催化剂、不加热

几乎不反应

几乎不反应

几乎不反应

几乎不反应

无催化剂、加热

360s

480s

540s

720s

MnO2催化剂、加热

10s

25s

60s

120s

①该研究小组在设计方案时。

考虑了浓度、_______________、_______________等因素对过氧化氢分解速率的影响。

②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响？

_______________。

（6）将质量相同但聚集状态不同的

分别加入到5mL5%的双氧水中，并用带火星的木条测试。

测定结果如下：

催化剂

操作情况

观察结果

反应完成所需的时间

粉末状

混合不振荡

剧烈反应，带火星的木条复燃

3.5分钟

块状

反应较慢，火星红亮但木条未复燃

30分钟

①写出

发生分解的化学反应方程式_______________。

②实验结果说明催化剂作用的大小与_______________有关。

【答案】2A（g）+B（g）⇌2C（g）0.1mol/（L∙min）CE40％温度催化剂增大反应物浓度越大，可以加快反应速率；升高温度，可以加快化学反应速率；使用合适的催化剂，可以加快化学反应速率；（答其中一条即可）2H2O2

2H2O+O2↑固体的接触面积

【解析】

【分析】

通过各物质的物质的量变化与计量系数呈正比，可得反应式为2A（g）+B（g）⇌2C（g），同时通过变化量可以就算化学反应速率以及反应物的转化率；平衡状态的判定：

A.v（A）=2v（B），没有体现正逆方向，不能判定是否达到平衡，错误；B.容器内气体密度不变，该体系从开始反应到平衡，密度是定值没有变化，不能判定是否达到平衡状态，错误；C.v逆（A）=v正（C），不同物质正逆反应速率呈计量系数比，可以判定达到平衡，正确；D.各组分的物质的量相等，不能作判定，错误，可以改成各物质的量保持不变，可判定平衡；E.混合气体的平均相对分子质量在数值上等于摩尔质量M，由于前后气体粒子数目可变，则混合气体的相对分子质量和M是变量可以作平衡的判定依据，正确；根据表格，探究双氧水的浓度、反应的温度、催化剂对过氧化氢H2O2分解速率的影响，在探究不同的因素时才用控制变量法来探究可得结果。

【详解】

（1）由图像可得，A、B逐渐减小是反应物，C逐渐增多是产物，当反应到达2min，Δn（A）=2mol，Δn（B）=1mol，Δn（C）=2mol，各物质的物质的量变化与计量系数呈正比，故反应式为2A（g）+B（g）⇌2C（g）；

（2）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率v（B）=

=

=0.1mol/（L∙min）；

（3）由分析可得，答案选CE；

（4）由图求得平衡时A的转化率α=

×100％=

=40％；

（5）①根据表中的数据，没有催化剂不加热，不同浓度的双氧水几乎不反应，在无催化剂但是加热的情况下，双氧水发生分解，且双氧水浓度越大分解速率越快，说明反应物浓度和温度对分解速率有影响。

对比无催化剂加热状态，有催化剂加热的情况下，分解速率也明显加快，故答案为温度和催化剂；②分析表中的数据，增大反应物浓度越大，可以加快反应速率；升高温度，可以加快化学反应速率；使用合适的催化剂，可以加快化学反应速率；

（6）①双氧水在二氧化锰的作用下发生反应：

2H2O2

2H2O+O2↑；②其他条件不变，粉末状的二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间段，说明固体的接触面积对反应速率有影响。

【点睛】

平衡状态的判定的核心在于物理量是否是个变量，若为变量当保持不变可以作判定平衡的依据，若为定值，则不能作为依据。

5．将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）+B（g）⇌2C（g）+2D（g），反应进行到10s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol。

（1）用C表示10s内反应的平均反应速率为_____________。

（2）反应前A的物质的量浓度是_________。

（3）10s末，生成物D的浓度为________。

（4）平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化（填“增大”、“减小”或“不变”）：

①降低温度____；②增大A的浓度_____；③恒容下充入氖气________。

（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）_________。

A．v（B）=2v（C）

B．容器内压强不再发生变化

C．A的体积分数不再发生变化

D．器内气体密度不再发生变化

E.相同时间内消耗nmol的B的同时生成2nmol的D

（6）将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：

NH4I（s）⇌NH3（g）+HI（g），2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）。

当反应达到平衡时，c（H2）＝0.5mol·L−1，c（HI）＝4mol·L−1，则NH3的浓度为_______________。

【答案】0.04mol/（L∙s）1.5mol/L0.4mol/L减小增大不变C5mol·L−1

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由题可知，10s内，C的物质的量增加了0.8mol，容器的容积为2L，所以用C表示的反应速率为：

；

（2）由题可知，平衡时A的物质的量为1.8mol，且容器中C的物质的量为0.8mol；又因为发生的反应方程式为：

，所以反应过程中消耗的A为1.2mol，那么初始的A为3mol，浓度即1.5mol/L；

（3）由于初始时，只向容器中加入了A和B，且平衡时生成的C的物质的量为0.8mol，又因为C和D的化学计量系数相同，所以生成的D也是0.8mol，那么浓度即为0.4mol/L；

（4）①降低温度会使反应速率下降，所以生成D的速率减小；

②增大A的浓度会使反应速率增大，生成D的速率增大；

③恒容条件充入惰性气体，与反应有关的各组分浓度不变，反应速率不变，因此生成D的速率也不变；

（5）A．由选项中给出的关系并不能推出正逆反应速率相等的关系，因此无法证明反应处于平衡状态，A项错误；

B．该反应的气体的总量保持不变，由公式

，恒温恒容条件下，容器内的压强恒定与是否平衡无关，B项错误；

C．A的体积分数不变，即浓度不再变化，说明该反应一定处于平衡状态，C项正确；

D．根据公式：

，容器内气体的总质量恒定，总体积也恒定，所以密度为定值，与是否平衡无关，D项错误；

E．消耗B和生成D的过程都是正反应的过程，由选项中的条件并不能证明正逆反应速率相等，所以不一定平衡，E项错误；

答案选C；

（6）由题可知，NH4I分解产生等量的HI和NH3；HI分解又会产生H2和I2；由于此时容器内c（H2）=0.5mol/L，说明HI分解生成H2时消耗的浓度为0.5mol/L×2=1mol/L，又因为容器内c（HI）=4mol/L，所以生成的HI的总浓度为5mol/L，那么容器内NH3的浓度为5mol/L。

【点睛】

通过反应速率描述可逆反应达到平衡状态，若针对于同一物质，则需要有该物质的生成速率与消耗速率相等的关系成立；若针对同一侧的不同物质，则需要一种描述消耗的速率，另一种描述生成的速率，并且二者之比等于相应的化学计量系数比；若针对的是方程式两侧的不同物质，则需要都描述物质的生成速率或消耗速率，并且速率之比等于相应的化学计量系数比。

6．某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100mL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（气体体积已折算为标准状况下的体积），实验记录如下（累计值）：

时间/min

1

2

3

4

5

氢气体积/mL

50

120

232

290

310

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

（2）反应速率最小的时间段是__（填“0～1min”“1～2min”“2～3min”或“4～5min”），原因是__。

（3）2～3min时间段内，以盐酸的浓度变化表示该反应的速率为__。

（4）如果反应太剧烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，该同学在盐酸中分别加入等体积的下列液体，你认为可行的是__（填序号）。

A．蒸馏水B．NaCl溶液C．Na2CO3溶液D．CuSO4溶液

【答案】2～3min该反应是放热反应，2～3min时间段内温度较高4～5min4～5min时间段内H+浓度较低0.1mol·L-1·min-1AB

【解析】

【分析】

根据表格数据可得：

“0～1min”产生氢气的量为50mL，“1～2min”产生氢气的量为120mL-50mL=70mL，“2～3min”产生氢气的量为232mL-120mL=112mL，“4～5min”产生的氢气的量为310mL-290mL=20mL，再根据公式

分析解答问题。

【详解】

（1）反应速率最大，则单位时间内产生的氢气最多，“2～3min”产生氢气的量为232mL-120mL=112mL，又因该反应是放热反应，此时间段内温度较高，故答案为：

2～3min；该反应是放热反应，2～3min时间段内温度较高；

（2）速率最小，即单位内产生的氢气最少，4～5min共产生20mL氢气，主要原因是随着反应的进行，此时间段内H+浓度较低，故答案为：

4～5min；4～5min时间段内H+浓度较低；

（3）根据公式

，“2～3min”产生氢气的量为232mL-120mL=112mL，则

，根据方程式：

Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑可知，消耗

的物质的量n（HCl）=2n（H2）=0.01mol，然后再根据

可求得盐酸的反应速率

，故答案为0.1mol·L-1·min-1；

（4）加入蒸馏水和NaCl溶液相当于降低盐酸浓度，反应速率减小，加入Na2CO3溶液，会消耗盐酸，则会减少生成氢气的量，CuSO4溶液会消耗锌，会减少生成氢气的量，且反应放热会增大反应速率，故答案选AB。

7．运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）CO还原NO的反应为2CO（g）+2NO（g）

2CO2（g）+N2（g）∆H=-746kJ·mol-1。

写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施______________、______________。

（2）用焦炭还原NO的反应为：

2NO（g）+C（s）

N2（g）+CO2（g）

∆H。

恒容恒温条件下，向体积相同的甲、乙、丙三个容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中NO的物质的量[n（NO）]随反应时间（t）的变化情况如表所示：

t/min

n（NO）/mol

容器

0

40

80

120

160

甲/400℃

2.00

1.5

1.10

0.80

0.80

乙/400℃

1.00

0.80

0.65

0.53

0.45

丙/T℃

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

①∆H______________0（填“＞”或“＜”）；

②乙容器在160min时，v正_________v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

（3）某温度下，向体积为2L的恒容真空容器中通入2.00molNO2，发生反应：

2NO2（g）

N2O4（g）∆H=-57.0kJ·mol-1，已知：

v正（NO2）=k1·c2（NO2），v逆（N2O4）=k2·c（N2O4），其中k1、k2为速率常数。

测得NO2的体积分数[x（NO2）]与反应时间（t）的关系如表：

t/min

0

20

40

60

80

x（NO2）

1.0

0.75

0.52

0.50

0.50

①

的数值为______________；

②已知速率常数k随温度升高而增大，则升高温度后k1增大的倍数___________k2增大的倍数（填“＞”、“＜”或“=”）。

（4）用间接电化学法除去NO的过程，如图所示：

①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间，写出阴极的电极反应式：

______________；

②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：

______________。

【答案】降低温度增大压强、增大CO与NO的投料比等<>2<2HSO3-+2e-+2H+===S2O42-+2H2O2NO+2S2O42-+2H2O===N2+4HSO3-

【解析】

【分析】

【详解】

（1）提高NO平衡转化率，目的是时平衡向正向移动，可以使平衡向正向移动的方法有降低温度、增大压强、增大CO与NO的投料比等；

（2）2NO