专题六 化学反应速率与化学平衡.docx
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专题六化学反应速率与化学平衡
专题六 化学反应速率与化学平衡
第一单元 化学反应速率
一、选择题
1．下列有关化学反应速率的说法不正确的是（ ）。
A．化学反应达到最大限度时，正逆反应速率也达到最大且相等
B．催化剂能降低化学反应的活化能，加快反应速率，提高生产效率
C．用锌和稀硫酸反应制取H2时，滴加几滴硫酸铜溶液能加快反应速率
D．用铁片和稀硫酸反应制H2比用98%的浓硫酸产生H2的速率快
解析 反应达到最大限度时，正逆反应速率相等但不是最大，A错误；催化剂虽然不影响平衡的移动，但缩短了达到平衡的时间，提高了生产效率，B正确；C项中能构成铜锌原电池，锌作负极，加快反应速率；D项中浓硫酸使铁钝化，不产生H2。
答案 A
2．一定温度下反应4A（s）＋3B（g）2C（g）＋D（g）经2minB的浓度减少0.6mol·L－1，对此反应速率的表示正确的是（ ）。
A．用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是1∶2∶3
C．2min末的反应速率v（B）＝0.3mol·L－1·min－1
D．在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是逐渐减小的
解析 A是固体，不能用浓度的变化来表示其反应速率；反应过程中，分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3∶2∶1，B错误；2min内，v（B）＝0.3mol·L－1·min－1，在2min末的速率为即时速率，应小于0.3mol·L－1·min－1；在反应过程中B的浓度逐渐减小，故A、B反应生成C、D的速率逐渐减小。
答案 D
3．2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）是制备硫酸的重要反应。
下列叙述正确的是（ ）
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3（g）的浓度分别是c1、c2则时间间隔t1～t2内，SO3（g）生成的平均速率为v＝
解析V2O5作为催化剂，能同等程度改变正、逆化学反应速率，A不正确；压强并不是影响反应速率的唯一因素，只有当其他条件不变时，增大压强，反应速率才增大，B不正确；不管反应吸热、放热，降低温度均减小反应速率，达到平衡时间增多，C不正确；据v＝
，可知Δc＝c2－c1，Δt＝t2－t1，则D项正确。
答案D
4．已知：
4NH3＋5O2
4NO＋6H2O，若反应的速率分别用v（NH3）、v（NO）、v（H2O）、v（O2）来表示，则下列关系正确的是（ ）
A.
v（NH3）＝v（O2） B.
v（O2）＝v（H2O）
C.
v（NH3）＝v（O2）D.
v（O2）＝v（NO）
解析根据反应速率之比等于化学计量数之比可得：
＝
＝
＝
。
答案D
5．NH3和O2在一定条件下发生反应：
4NH3（g）＋3O2（g）2N2（g）＋6H2O（g），现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2，4min后反应达到平衡，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是（ ）。
A．v（N2）＝0.125mol·L－1·min－1
B．v（H2O）＝0.375mol·L－1·min－1
C．v（O2）＝0.225mol·L－1·min－1
D．v（NH3）＝0.250mol·L－1·min－1
解析 设转化的NH3的物质的量为x，
4NH3（g）＋3O2（g）2N2（g）＋6H2O（g）
n（始）/mol 4 3 0 0
n（变）/molx0.75x0.5x1.5x
n（平）/mol4－x3－0.75x0.5x1.5x
有：
×100%＝40%，解得x＝2，v（NH3）＝
＝0.25mol·L－1·min－1，则v（O2）＝0.1875mol·L－1·min－1，v（N2）＝0.125mol·L－1·min－1，v（H2O）＝0.375mol·L－1·min－1。
答案 C
6．已知：
CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49.0kJ·mol－1。
一定条件下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化曲线如图所示。
下列叙述中，正确的是（ ）。
A．3min时，用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
B．从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v（H2）＝0.225mol·L－1·min－1
C．13min时，向容器中充入2mol氦气，该反应的化学反应速率增加
D．13min时，向容器中充入2mol氦气，CO2的转化率增加
解析 A项，3min时反应还没有平衡，错误；B项，v（H2）＝3v（CO2）＝
＝0.225mol·L－1·min－1，正确；C项，由于容器的体积没有变化，所以各成分的浓度没有变化，化学反应速率不变，错误；同理，平衡没有移动，D错误。
答案 B
7．某研究小组在实验室用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵（NH2COONH4）溶液在不同温度下进行水解实验：
NH2COONH4＋2H2ONH4HCO3＋NH3·H2O，测得c（NH2COO－）与反应时间的关系如图所示。
据图判断下列说法正确的是（ ）。
A．0～12min，初始浓度越大的实验，水解反应速率越大
B．c（NH2COO－）将随反应时间的不断延长而不断减小
C．25℃时，0～6min，v（NH2COO－）为0.05mol·L－1·min－1
D．15℃时，第30min，c（NH2COO－）为2.0mol·L－1
解析 A项，由图可知，0～12min时间段内，15℃时的反应中起始浓度最大，而25℃时的反应速率最快，错误；B项，最终水解达到平衡状态，错误；C项中，v（NH2COO－）＝
＝0.05mol·L－1·min－1，正确；D项，由图可知，在24min时已达到平衡，各成分的浓度不再变化，错误。
答案 C
二、非选择题
8．
（1）在相同条件下进行Mg与HCl、HAc反应的对照实验，相关数据如下：
Mg
的质量
酸量
开始时
反应效率
产生
H2总量
Ⅰ
0.24g
HCl0.2mol·L－1
100mL
v1
n1
Ⅱ
0.24g
HAc0.2mol·L－1
100mL
v2
n2
①试比较有关量的大小：
v1____v2，n1____n2（填“>”、“＝”、“<”）
②现欲改变条件，使实验Ⅰ中v1降低，但不改变n1的值，试写出两种可行的方法。
方法Ⅰ________。
方法Ⅱ________。
（2）已知在0.1mol·L－1的NaHSO3溶液中有关微粒浓度由大到小的顺序为：
c（Na＋）>c（HSO
）>c（SO
）>c（H2SO3）
则该溶液中c（H＋）________c（OH－）（填“>”、“＝”、“<”），简述理由_________________。
答案：
（1）①> ＝ ②加少量水 降温或加少量NaAc。
（2）> 由题给信息c（SO
）>c（H2SO3）可知：
HSO
电离程度大于其水解程度，则可确定c（H＋）>c（OH－）
9．“碘钟”实验中，3I－＋S2O
===I
＋2SO
的反应速率可以用I
与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c（I－）/（mol·L－1）
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c（S2O
）/（mol·L－1）
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题：
（1）该实验的目的是_____________________________________________。
（2）显色时间t1＝________。
（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为________（填字母）。
A．＜22.0sB．22.0s～44.0s
C．＞44.0sD．数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是________________________________________________________________________________________________________________________。
解析
（2）因反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比），由①⑤中数据可列关系：
显色时间t1＝
＝29.3s,（3）每升高10℃，速率增大到原来的2～4倍，现升高20℃，所以升高到原来的22～42倍，即4～16倍，实验③为22.0s，显色时间应为
～
，即5.5s～1.4s，选A，本题也可以定性判断，温度升高化学反应速率加快，显色时间缩短。
答案
（1）探究反应物I－与S2O
的浓度对反应速率的影响
（2）29.3s （3）A （4）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）。
10．已知：
MnO
在酸性环境下的还原产物是Mn2＋。
某化学兴趣小组的甲同学在向草酸（弱酸）溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时，发现溶液褪色总是先慢后快，即反应速率由小变大。
为此，他对此实验进行了探究。
【实验用品】
试剂：
0.1mol·L－1H2C2O4溶液、0.1mol·L－1KMnO4溶液、稀硫酸、MnSO4固体
仪器：
试管（若干个）、胶头滴管（2支）
【实验内容】
在1号和2号试管中分别加入10mLH2C2O4溶液和少量稀硫酸，在1号试管中加入硫酸锰固体。
然后在两支试管中加入0.1mol·L－1KMnO4溶液。
现做如下对比实验，现象如下表所示：
加入药品
不加MnSO4的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液
加少量MnSO4的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液
实验现象（褪色时间）
溶液褪色很慢（31秒）
溶液褪色很快（4秒）
请回答下列问题。
（1）甲同学进行该实验还缺少的实验仪器是________________________________________________________________________。
（2）H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
（3）甲同学认为该反应褪色由慢到快是何种原因引起的？
_________________________________________________________。
（4）乙同学从甲同学的实验探究中得到启示，他也提出了可能影响该化学反应速率的因素，你认为他提出的因素可能是________________________（写一条即可）。
解析
（1）要测反应时间，则需要用到秒表。
（2）根据题中的已知条件知MnO
在酸性环境下的还原产物是Mn2＋又H2C2O4属于弱酸，应保留分子式；故在酸性条件下，H2C2O4溶液与KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO
＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。
（3）Mn2＋在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率。
答案
（1）秒表
（2）5H2C2O4＋2MnO
＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O
（3）Mn2＋在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率
（4）温度升高，反应速率增大，溶液褪色加快（其他合理答案也可）
11．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
MnO
＋H2C2O4＋H＋——Mn2＋＋CO2↑＋H2O（未配平）
用4mL0.001mol·L－1KMnO4溶液与2mL0.01mol·L－1H2C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响。
改变的条件如下：
组别
10%硫酸体积/mL
温度/℃
其他物质
Ⅰ
2
20
Ⅱ
2
20
10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ
2
30
Ⅳ
1
20
1mL蒸馏水
（1）该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________。
（2）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________（用Ⅰ～Ⅳ表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验________和________。
（3）对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究________________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1mL蒸馏水的目的是________________________________________________________________________。
解析
（1）根据电子守恒列式可得：
n（MnO
）×（7－2）＝n（H2C2O4）×2×（4－3），
则n（MnO
）∶n（H2C2O4）＝2∶5。
（2）研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全相同。
（3）对比Ⅰ和Ⅳ，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅是c（H＋）不同，故可研究c（H＋）对反应速率的影响。
加1mL水的目的是确保c（KMnO4）、c（H2C2O4）不变和总体积不变。
答案
（1）2∶5
（2）Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅲ
（3）c（H＋）（或硫酸溶液的浓度） 确保所有实验中c（KMnO4）、c（H2C2O4）不变和总体积不变
第二单元 化学反应的方向和限度
一、选择题
1．下列说法正确的是（ ）。
A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．常温下，反应C（s）＋CO2（g）2CO（g）不能自发进行，则该反应的ΔH＞0
D．反应2Mg（s）＋CO2（g）===C（s）＋2MgO（s）能自发进行，则该反应的ΔH＞0
解析 反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，A、B错误。
C项中反应的ΔS＞0，若ΔH＜0，则一定自发，现常温下不自发，说明ΔH＞0，正确。
D项中反应的ΔS＜0，能自发，说明ΔH＜0，错误。
答案 C
2．高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝
，恒容时，温度升高，H2的浓度减小，下列说法正确的是（ ）
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2的浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2
解析由平衡常数表达式写出可逆反应为CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），D项错误；由于升高温度，H2浓度减小，说明升温平衡向正反应方向进行，因此正反应是吸热的，焓变为正值，A项正确；由于反应前后气体体积相等，增大压强平衡不移动，但若通入H2，其浓度会增大，B项错误；升高温度，正逆反应速率都会增大，C项错误。
答案A
3．对可逆反应4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g），下列叙述中正确的是（ ）
A．达到化学平衡时4v正（O2）＝5v逆（NO）
B．若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增大容器的体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D．化学反应速率的关系是2v正（NH3）＝3v正（H2O）
解析由4v正（O2）＝5v逆（NO）可得
v正（O2）＝
v逆（NO），而
v逆（NO）＝
v逆（O2），即v正（O2）＝v逆（O2），正、逆反应速率相等，A正确；B项都表示正反应速率，错误；C项，若增大容器体积，正、逆反应速率都减小，错误。
D项应为3v（NH3）＝2v（H2O）。
答案A
4．下列说法中，不正确的是（ ）。
A．常温下，反应4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s）的ΔH＜0、ΔS＜0
B．在其他条件不变时，反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的投料比与转化率的关系如图，纵坐标表示O2的转化率
C．在其他条件不变时，向H2（g）＋I2（g）2HI（g）平衡体系中加催化剂，反应速率加快，I2的转化率不变
D．14CO2与碳在高温条件下发生反应：
CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的微粒有CO2、C、CO
解析 A项中反应为熵减反应，能自发进行，说明是放热反应，正确；B项中提高O2的含量时SO2的转化率提高，而O2的转化率降低，错误；C项中催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，不影响平衡移动，正确；D项化学平衡是一种动态平衡，正确。
答案 B
5．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，化学方程式如下：
2NO＋2CO
2CO2＋N2
（1）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浓度（mol·L－1）和CO浓度（mol·L－1）如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
c（NO）
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）
3.60×10－3
3.05×10－3
2.85×10－3
2.75×10－3
2.70×10－3
2.70×10－3
（2）为了探究各物质在浓度不变的情况下温度、催化剂、比表面积对化学反应速率的影响规律，并画出实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线如图，则下列说法不正确的是（ ）。
A．前2s内的平均反应速度v（N2）＝1.88×10－4mol·L－1·s－1
B．在该温度下，该反应的平衡常数为K＝5000
C．由题意可知，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ探究的是催化剂、比表面积对速率的影响
D．在密闭容器中进行该反应时，升高反应体系的温度或缩小容器的体积能提高NO转化率
解析 A项，由表中数据可求出v（NO）＝
＝3.75×10－4mol·L－1·s－1，则v（N2）＝
v（NO）＝1.88×10－4mol·L－1·s－1，正确；B项，由表中数据可知4s时达到平衡，此时c（CO2）＝9.00×10－4mol·L－1，c（N2）＝4.50×10－4mol·L－1，故K＝
＝5000，正确；C项，曲线Ⅱ比曲线Ⅰ先达到平衡，但平衡时NO的浓度相同，故曲线Ⅰ和曲线Ⅱ应是探究催化剂、比表面积对速率的影响，正确；D项，反应Ⅲ先达到平衡，应为升高温度对平衡的影响，且高温时c（NO）大，说明升温平衡逆向移动，NO的转化率减小，错误。
答案 D
6．某温度下，在一个2L的密闭容器中加入4molA和2molB进行如下反应：
3A（g）＋2B（g）4C（s）＋D（g），反应2min后达到平衡，测得生成1.6molC，下列说法正确的是（ ）。
A．前2min，D的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1
B．此时，B的平衡转化率是40%
C．增大该体系的压强，平衡不移动，化学平衡常数不变
D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大
解析 生成1.6molC的同时消耗0.8molB，生成0.4molD，则前2min，v（D）＝
＝0.1mol·L－1·min－1，B的平衡转化率为
×100%＝40%，A错，B对；增大该体系的压强，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C错；增加B，平衡向右移动，A的平衡转化率增大但B的平衡转化率减小，D错。
答案 B
7．PCl3和PCl5都是重要的化工原料。
将PCl3（g）和Cl2（g）充入体积不变的2L密闭容器中，在一定条件下发生反应：
PCl3（g）＋Cl2（g）PCl5（g），并于10min时达到平衡。
有关数据如下：
PCl3（g）
Cl2（g）
PCl5（g）
初始浓度（mol·L－1）
2.0
1.0
0
平衡浓度（mol·L－1）
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是（ ）。
A．10min内，v（Cl2）＝0.04mol·L－1·min－1
B．当容器中Cl2为1.2mol时，反应达到平衡
C．升高温度（T1＜T2），反应的平衡常数减小，平衡时PCl3的
＜1
D．平衡后移走2.0molPCl3和1.0molCl2，在相同条件下再达平衡时，c（PCl5）＜0.2mol·L－1
解析 PCl3（g）＋Cl2（g）PCl5（g）
c（起始）/mol·L－1 2.0 1.0 0
c（转化）/mol·L－10.40.40.4
c（平衡）/mol·L－11.60.60.4
10min内，v（Cl2）＝0.04mol·L－1·min－1，A正确；平衡时，n（Cl2）＝1.2mol，B正确；平衡常数减小，说明平衡逆向移动，则PCl3的
＞1，C错误；D项中当c（PCl5）＝0.2mol·L－1时浓度商为Qc＝
＝
，而此温度下的平衡常数K＝
＝
由K＜Qc可得当c（PCl5）＝0.2mol·L－1时反应未达到平衡状态，平衡向逆反应进行，故达到平衡时，c（PCl5）＜0.2mol·L－1。
答案 C
二、非选择题
8．已知可逆反应CO＋H2O（g）
CO2＋H2，达到平衡时，K＝
，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。
（1）830K，若起始时：
c（CO）＝2mol/L，c（H2O）＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。
（2）830K，若只将起始时c（H2O）改为6mol/L，则水蒸气的转化率为________。
（3）若830K时，起始浓度c（CO）＝amol/L，c（H2O）＝bmol/L，H2的平衡浓度c（H2）＝cmol/L，
①a、b、c之间的关系式是__________________；
②当a＝b时，a＝________。
解析本题主要考查平衡常数的应用。
（1） CO＋ H2O（g） CO2＋H2
起始浓度（mol/L） 2 3 0 0
转化浓度（mol/L） 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度（mol/L） 0.8 1.8 1.2 1.2
H2O（g）的转化率＝
×100%＝40%
K＝
＝
＝1。
（2）设H2O（g）的转化浓度为x。
则有：
K＝
＝1求得x＝1.5mol/L，
H2O（g）的转化率＝
×100%＝25%。
（3）由H2的平衡浓度c（H2）＝cmol/L，可知CO和H2O的平衡浓度分别为（a－c）mol/L，（b－c）mol/L。
K＝
＝1求得c2＝（a－c）（b－c）。
当a＝b时，求
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