备战高考化学 化学反应的速率与限度 培优 易错 难题练习含答案附详细答案.docx

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备战高考化学化学反应的速率与限度培优易错难题练习含答案附详细答案

备战高考化学化学反应的速率与限度培优易错难题练习（含答案）附详细答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．甲醇是重要的有机化工原料，目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨，在能源紧张的今天，甲醇的需求也在增大。

甲醇的合成方法是：

（ⅰ）CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）ΔH=-90.1kJ·mol-1

另外：

（ⅱ）2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566.0kJ·mol-1

（ⅲ）2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH=-572.0kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）甲醇的燃烧热为__kJ·mol-1。

（2）在碱性条件下利用一氯甲烷（CH3Cl）水解也可制备少量的甲醇，该反应的化学方程式为__。

（3）若反应在密闭恒容绝热容器中进行，反应（iv）CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）ΔH=+41.1kJ·mol-1对合成甲醇反应中CO的转化率的影响是（_________）

a.增大b.减小c.无影响d.无法判断

（4）在恒温恒容的密闭容器中发生反应（ⅰ），各物质的浓度如下表：

浓度/mol·L-1

时间/min

c（CO）

c（H2）

c（CH3OH）

0

0.8

1.6

0

2

0.6

x

0.2

4

0.3

0.6

0.5

6

0.3

0.6

0.5

①x=__。

②前2min内H2的平均反应速率为v（H2）=__。

该温度下，反应（ⅰ）的平衡常数K=__。

（保留1位小数）

③反应进行到第2min时，改变了反应条件，改变的这个条件可能是（_________）

a.使用催化剂b.降低温度c.增加H2的浓度

（5）如图是温度、压强与反应（ⅰ）中CO转化率的关系：

由图像可知，温度越低，压强越大，CO转化率越高，但实际生产往往采用300～400℃和10MPa的条件，其原因是__。

【答案】764.9CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCld1.20.2mol·L-1·min-14.6L2·mol-2a温度较低，反应速率慢；压强太大，成本高

【解析】

【分析】

【详解】

（1）利用盖斯定律，热化学方程式（iii）-（i）+

（ii），得新的热化学方程式为：

CH4OH（g）+

O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.9kJ·mol-1，故甲醇的燃烧热为764.9kJ·mol-1；

（2）根据提示知CH3Cl中的Cl被羟基取代生成CH3OH，反应方程式为：

CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCl[或CH3Cl+H2O

CH3OH+HCl]；

（3）反应（iv）消耗反应（i）的另外一种反应物氢气，而且生成反应（i）的反应物CO，使反应（i）的CO转化率降低；但反应（iv）为吸热反应，使体系温度降低，反应（i）正向移动，使反应（i）中CO的转化率提高，两个原因孰轻孰重不得而知，故无法判断反应（iv）对反应（i）中CO转化率的影响；

（4）①观察表中数据可知，0～2min内，CO浓度降低了0.2mol/L，则H2浓度会降低0.4mol/L，则x=1.6-0.4=1.2；

②

；平衡常数

；

③2min到4min的反应速率大于0到2min，而降低温度，反应速率降低，b项错误；由表格中的数据可知c项错误；故a项使用催化剂正确，故答案为：

a；

（5）温度较低，反应速率慢，不利于甲醇的生成；压强越大，CO的转化率越大，但压强太大对设备要求高，成本高。

2．“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物（如CO2、CO、CH4、CH3OH等）为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。

（1）以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。

在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：

反应I：

2NH3（g）+CO2（g）

NH2COONH4（s）∆H1

反应II：

NH2COONH4（s）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H2=+72.49kJ/mol

总反应：

2NH3（g）+CO2（g）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H3=-86.98kJ/mol

请回答下列问题：

①反应I的∆H1=__kJ/mol。

②反应II一般在__（填“高温或“低温"）条件下有利于该反应的进行。

③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I，下列能说明反应达到了平衡状态的是__（填字母序号）。

A．混合气体的平均相对分子质量不再变化

B．容器内气体总压强不再变化

C．2v正（NH3）=v逆（CO2）

D．容器内混合气体的密度不再变化

（2）将CO2和H2按物质的量之比为1：

3充入一定体积的密闭容器中，发生反应：

CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）∆H。

测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。

①根据图示判断∆H__0（填“>”或“<”）。

②一定温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，10min后达到平衡。

容器

甲

乙

反应物投入量

1molCO2、3molH2

amolCO2、bmolH2

cmolCH3OH（g）、cmolH2O（g）（a、b、c均不为零）

若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10min内甲容器中以CH3OH（g）表示的化学反应速率为__，此温度下的化学平衡常数为__（保留两位小数）；要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为__。

（3）氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2（g）+4H2（g）

CH4（g）+2H2O（g）。

ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注，Ts表示过渡态。

物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会__（填“放出热量”或“吸收热量”）；反应历程中最小能垒（活化能）步骤的化学方程式为__。

【答案】-159.47高温BD<0.02mol·L-1·min-10.180.4

OH+

H==H2O（g）

【解析】

【分析】

（1）①根据盖斯定律计算反应I的∆H1；

②根据复合判据

分析。

③根据平衡标志分析；

（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>T1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小；

②利用三段式计算反应速率和平衡常数；利用极值法判断c的取值范围；

（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态；活化能最小的过程是

CO、

OH、

H+3H2（g）生成

CO+3H2（g）+H2O。

【详解】

（1）①反应I：

2NH3（g）+CO2（g）

NH2COONH4（s）∆H1

反应II：

NH2COONH4（s）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H2=+72.49kJ/mol

根据盖斯定律I+II得总反应：

2NH3（g）+CO2（g）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H3=-86.98kJ/mol，所以∆H1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol；

②NH2COONH4（s）

CO（NH2）2（s）+H2O（g）∆H>0，气体物质的量增大∆S>0，根据复合判据

，一般在高温条件下有利于该反应的进行；

③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应，容器中气体物质始终是NH3（g）、CO2且物质的量比等于2:

1，所以混合气体的平均相对分子质量是定值，平均相对分子质量不再变化，不一定平衡，故不选A；

B.体积固定，正反应气体物质的量减小，所以压强是变量，容器内气体总压强不再变化，一定达到平衡状态，故选B；

C.反应达到平衡状态时，正逆反应的速率比等于系数比，v正（NH3）=2v逆（CO2）时达到平衡状态，2v正（NH3）=v逆（CO2）时反应没有达到平衡状态，故不选C；

D.体积固定，气体质量减小，密度是变量，若容器内混合气体的密度不再变化，一定达到平衡状态，故选D；

答案选BD；

（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>T1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升高温度平衡逆向移动，∆H<0；

②设达到平衡是，CO2转化了xmol/L，根据三等式，有：

甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则

，x=0.2；反应10min内甲容器中以CH3OH（g）表示的化学反应速率为

0.02mol·L-1·min-1，此温度下的化学平衡常数为

0.18；

平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，说明甲乙的平衡是等效的。

该反应CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）反应前后体积发生变化，在恒温恒容的条件下，两容器发生反应达到等效平衡，则“一边倒”后，加入的物质完全相同。

若CO2和H2完全反应，则生成甲醇最大的量为1mol，达到平衡时，甲醇的物质的量为0.2mol/L×2=0.4mol，则乙容器中c的取值范围为0.4

（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是

CO、

OH、

H+3H2（g）生成

CO+3H2（g）+H2O，反应方程式是

OH+

H==H2O（g）。

【点睛】

本题考查平衡标志判断、平衡图象分析、化学平衡的计算，把握平衡三段式法计算为解答的关键，明确等效平衡原理利用，侧重分析与计算能力的考查。

3．硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）。

（1）实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是__。

SO2压强

转化率

温度

1个大气压

5个大气压

10个大气压

15个大气压

400℃

0.9961

0.9972

0.9984

0.9988

500℃

0.9675

0.9767

0.9852

0.9894

600℃

0.8520

0.8897

0.9276

0.9468

（2）反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）达到平衡后，改变下列条件，能使SO2（g）平衡浓度比原来减小的是__（填字母）。

A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2（g）

B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3（g）

C．降低温度

D．在其他条件不变时，减小容器的容积

（3）某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示。

2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。

平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）__K（B）（填“>”、“<”或“=”），B点的化学平衡常数是__。

（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2，t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。

①tl时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化，则改变的条件是__。

A．体积不变，向容器中通入少量O2

B．体积不变，向容器中通入少量SO2

C．缩小容器体积

D．升高温度

E．体积不变，向容器中通入少量氮气

②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，则平衡__移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，_mol

【答案】1个大气压和400℃A、C=800C正向0.360.4

【解析】

【分析】

（1）从表中可以看出，压强越大，SO2的转化率越大，但变化不大；温度越高，转化率越小。

综合以上分析，应选择低温低压。

（2）A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2（g），平衡正向移动，SO2（g）平衡浓度减小；

B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3（g），平衡逆向移动，SO2（g）平衡浓度增大；

C．降低温度，平衡正向移动，SO2（g）平衡浓度减小；

D．在其他条件不变时，减小容器的容积，相当于加压，平衡正向移动，SO2（g）平衡浓度增大。

（3）温度一定时，平衡常数不变，由此得出A、B两点平衡常数K（A）与K（B）的关系，因为给定压强为0.10MPa，是A点的压强，所以应用A点的转化率计算化学平衡常数。

（4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2，t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。

①A．体积不变，向容器中通入少量O2，v正增大，v逆不变；

B．体积不变，向容器中通入少量SO2，v正增大，v逆不变；

C．缩小容器体积，相当于加压，平衡正向移动，v正增大，v逆增大，但v正增大更多；

D．升高温度，平衡逆向移动，v正增大，v逆增大，但v逆增大更多；

E．体积不变，向容器中通入少量氮气，平衡不发生移动，v正不变，v逆不变。

②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡后，n（SO3）应比原平衡时浓度的二倍要大，但比反应物完全转化要小。

【详解】

（1）从表中可以看出，压强越大，SO2的转化率越大，但变化不大；温度越高，转化率越小。

综合以上分析，应选择低温低压，故应选择1个大气压和400℃。

答案为：

1个大气压和400℃；

（2）A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2（g），平衡正向移动，SO2（g）平衡浓度减小，A符合题意；

B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3（g），平衡逆向移动，SO2（g）平衡浓度增大，B不合题意；

C．降低温度，平衡正向移动，SO2（g）平衡浓度减小，C符合题意；

D．在其他条件不变时，减小容器的容积，相当于加压，虽然平衡正向移动，但SO2（g）平衡浓度仍比原平衡时大，D不合题意；

故选AC；

（3）温度一定时，平衡常数不变，由此得出A、B两点平衡常数K（A）=K（B），因为给定压强为0.10MPa，是A点的压强，所以应用A点的转化率计算化学平衡常数，从而建立以下三段式：

K=

=800。

答案为：

=；800；

（4）①A．体积不变，向容器中通入少量O2，v正增大，v逆不变，A不合题意；

B．体积不变，向容器中通入少量SO2，v正增大，v逆不变，B不合题意；

C．缩小容器体积，相当于加压，平衡正向移动，v正增大，v逆增大，但v正增大更多，C符合题意；

D．升高温度，平衡逆向移动，v正增大，v逆增大，但v逆增大更多，D不合题意；

E．体积不变，向容器中通入少量氮气，平衡不发生移动，v正不变，v逆不变，E不合题意；

故选C；

②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡后，n（SO3）应比原平衡时浓度的二倍要大，即n（SO3）>0.36mol，但比反应物完全转化要小，即n（SO3）<0.4mol。

答案为：

正向；0.36mol；0.4mol。

【点睛】

对于SO2转化为SO3的反应，虽然加压平衡正向移动，SO2的转化率增大的很少，但对设备、动力的要求提高很多，从经济上分析不合算，所以应采用常压条件。

4．有利于可持续发展的生态环境是全国文明城市评选的测评项目之一。

（1）已知反应2NO（g）+2CO（g）

N2（g）+2CO2（g）v正=k正·c2（NO）·c2（CO），v逆=k逆·c（N2）·c2（CO2）（k正、k逆为速率常数，只与温度有关）。

一定条件下进行该反应，测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m=

的关系如图1所示。

①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数________填“>”“<”或“=”）k逆增大的倍数。

②下列说法正确的是_______。

A投料比：

m1

B汽车排气管中的催化剂可提高NO的平衡转化率

C当投料比m＝2时，NO转化率比CO转化率小

D当体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变时，反应达到平衡状态

③若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则k正︰k逆=_______（填写分数即可，不用化简）

（2）在2L密闭容器中充入2molCO和1molNO2，发生反应4CO（g）+2NO2（g）

N2（g）+4CO2（g）ΔH<0，如图2为平衡时CO2的体积分数与温度、压强的关系。

①该反应达到平衡后，为在提高反应速率同时提高NO的转化率，可采取的措施有______（填字母序号）

a增加CO的浓度b缩小容器的体积c改用高效催化剂d升高温度

②若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，达到的平衡状态可能是图中A~G点中的______点。

（3）近年来，地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。

在金属Pt、Cu和铱（Ir）的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮（NO3-），其工作原理如下图所示。

若导电基体上的Pt颗粒增多，造成的后果是______。

【答案】

abC若Pt颗粒增多，NO3-更多转化为NH4+存在溶液中，不利于降低溶液中含氮量

【解析】

【分析】

【详解】

（1）①据图1所示，正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则k正增大的倍数＜k逆增大的倍数；

②A.由图象可知，温度一定时，增大NO浓度，CO转化率增大，即起始投料比m越大时，CO转化率越大，所以投料比：

m1＞m2＞m3，故A错误；

B.催化剂只改变反应速率，不改变平衡转化率，故B错误；

C.由反应计量关系可知，反应中NO、CO的变化量相同，平衡转化率α=

×100%，所以平衡转化率与起始量成反比，即投料比m=2时CO转化率是NO转化率的2倍，故C正确；

D.反应正向移动时CO2浓度增大，CO浓度减小，即平衡移动过程中二者浓度比值会发生变化，所以当二者比值不变时说明反应达到平衡，故D正确；

故答案为：

CD；

③若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，列三段式有：

达到平衡状态时正逆反应速率相等，则k正•c2（NO）•c2（CO）=k逆•c（N2）•c2（CO2），

则

；

（2）①a.增加CO的浓度平衡正向移动，NO转化率提高，故a正确；

b.缩小容器的体积相当于增大压强平衡正向移动，NO转化率提高，故b正确；

c.改用高效催化剂，只改变化学反应速率不影响平衡移动，所以NO转化率不变，故c错误；

d.该反应焓变小于零，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO转化率降低，故d错误；

故选ab；

②相同压强下降低温度平衡正向移动，CO2体积分数增大，同一温度下增大压强平衡正向移动CO2体积分数增大，所以符合条件的为C；

（3）由原理的示意图可知，若导电基体上的Pt颗粒增多，则NO3-会更多的转化成铵根，不利于降低溶液中的含氮量。

5．一定条件下铁可以和CO2发生反应Fe（s）+CO2（g）

FeO（s）+CO（g）。

一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度变化与时间的关系如图所示。

（1）t1min时，正、逆反应速率的大小关系为v正__v逆（填“>”“<”或“=”）.

（2）0～4min内，CO2的转化率为__，CO的平均反应速率，v（CO）=__。

（3）下列条件的改变能减慢上述反应的反应速率的是__（填序号，下同）。

①降低温度②减少铁粉的质量③保持压强不变，充入He使容器的体积增大④保持体积不变，充入He使体系压强增大

（4）下列选项能说明上述反应已达平衡状态的是__。

①v（CO2）=v（CO）

②单位时间内生成nmolCO2的同时生成nmolCO

③容器中气体压强不随时间的变化而变化

④容器中气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化

【答案】>71.4%0.125mol/（L·min）①③②④

【解析】

【分析】

（1）反应往正方向进行则

，反应往逆方向进行则

；

（2）

，

，以此计算；

（3）根据影响化学反应速率的因素进行判断；

（4）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。

【详解】

（1）根据图象可知，在

后，CO浓度增大、

浓度减小，说明

时反应未达到平衡，反应正向进行，因此

，故答案为：

>；

（2）根据图象可知，反应开始时

的浓度是0.7mol/L，4min时

浓度是0.2mol/L，所以0～4min内，

的转化率为

；0～4min内CO的平均反应速率

，故答案为：

71.4%；0.125mol/（L·min）；

（3）①降低温度，化学反应速率降低，①符合题意；

②由于固体的浓度始终不变，所以减少铁粉的质量对反应速率没有影响，②不符合题意；

③保持压强不变，充入He使容器的体积增大，反应体系中各气体的浓度降低化学反应速率降低，③符合题意；

④保持体积不变，充入He使体系压强增大，由于体系中各气体的浓度不变，所以化学反应速率不变，④不符合题意；

故答案为：

①③；

（4）①未指明正、逆反应速率，因此不能判断是否为平衡状态，①错误；

②单位时间内生成

的同时必然会消耗

，又生成

，则CO的物质的量不变，反应达到平衡状态，②正确；

③该反应是反应前后气体体积不变的反应，即体系的压强始终不变，因此不能据此判断反应是否为平衡状态，③错误；

④若容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，因该反应不是纯气体反应，说明气体的质量不再发生变化，则反应达到平衡状态，④正确；

故答案为：

②④。

【点睛】

保持体积不变，充入He使体系压强增大，由于体系中各气体的浓度不变，所以化学反应速率不变。

6．在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：

2NO2（g）

N2O4（g），如图所示。

（1）曲线__（填“X”或“Y”）表示NO2的物质的量随时间的变化曲线。

（2）在0到1min中内用X表示该反应的速率是__，该反应达限度时，Y的转化率是__。

（3）下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是__。

（填标号）。

A．v（NO2）=2v（N2O4）

B．容器内压强不再发生变化

C．容器内分子总数不再发生变化

D．容器内N2O4与NO2物质的量相同

E.消耗nmolN2O4的同时生成2nmolNO2

【答案】Y0.15mol·L－1·min－160%BC

【解析】

【分析】

根据化学计量数，可知NO2的变化量是N2O4的变化量的2倍，从图可知，Y的物质的量从1mol降低到0.4mol变化了0.6mol，X的物质的量从0.4mol增加到0.7mol变化了0.3mol，可知Y表示的是NO2，X表示的N2O4。

【详解】

（1）根据化学计量数，可知NO2的变化量是N2