备战高考化学化学反应的速率与限度经典压轴题附答案.docx

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备战高考化学化学反应的速率与限度经典压轴题附答案

备战高考化学化学反应的速率与限度-经典压轴题附答案

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。

2．二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂，在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂，但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。

已知反应CH4（g）+2NO2（g）

N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2molCH4和3molNO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示。

（1）容器体积V=_______L。

（2）图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线___________.（填“甲”“乙"或"丙"）。

（3）0~5min内，用N2表示的化学反应速率为____________________mol·L-1·min-1。

（4）a、b、c三点中达到平衡的点是______。

达到平衡时，NO2的转化率是___________（物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×100%）。

（5）a点时，c（CO2）=__________mol·L-1（保留两位小数），n（CH4）:

n（NO2）=_________________。

【答案】2甲0.1c80%或0.80.334:

5

【解析】

【分析】

依据图像，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH4.、N2、H2O中的哪种物质；依据单位时间内浓度的变化，计算出0~5min内，用N2表示的化学反应速率；达到平衡时的判断依据。

【详解】

（1）起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2molCH4和3molNO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示，CH4是反应物，即起始时的物质的量浓度为1.0mol·L-1，依据c=

，得V=

=

=2L；

（2）由

（1）可知，丙代表CH4，从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：

1.2mol·L-1，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：

0.6mol·L-1，故从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：

1.2mol·L-1×2L=2.4mol；故从开始到平衡时，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：

0.6mol·L-1×2L=1.2mol，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比，故甲代表H2O的物质的量浓度与时间关系，乙代表N2的物质的量浓度与时间关系；

（3）乙代表N2的物质的量浓度与时间关系，0~5min内，N2的物质的量浓度变化量为：

0.5mol·L-1-0=0.5mol·L-1，v（N2）=

=0.1mol·L-1·min-1；

（4）当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化，故a、b、c三点中达到平衡的点是c；达到平衡时，c（N2）=0.6mol·L-1，即从开始平衡，N2的物质的量增加了：

0.6mol·L-1×2L=1.2mol，CH4（g）+2NO2（g）

N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，即从开始到平衡，NO2的物质的量变化量为：

1.2mol×2=2.4mol，故达到平衡时，NO2的转化率是

=80%；

（5）设a点时的浓度为xmol·L-1，CH4（g）+2NO2（g）

N2（g）+CO2（g）+2H2O（g），依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，（1.0-x）：

x=1:

2，x=0.67，

=0.67mol·L-1×2L=1.34mol，

=1:

2:

1:

1:

2，a点时，

=0.67mol，c（CO2）=

=0.33mol·L-1；

=0.67mol，

=1.34mol，故a点时，n（CH4）:

n（NO2）=（2mol-0.67mol）：

（3mol-1.34mol）=4:

5。

3．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。

（1）某同学为了探究锌与硫酸反应过程中的速率变化，在400mL稀硫酸中加入足量的锌粉，标况下用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：

①哪一时间段反应速率最大_______min（填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”），原因是________。

②求3～4分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率________设溶液体积不变）。

（2）该同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

请回答下列问题：

①硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______。

②实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是_______。

③要减慢上述实验中气体产生速率，可采取的合力措施有_______、_______（答两种）。

（3）某温度下在4L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。

①该反应的化学方程式是_______。

②该反应达到平衡状态的标志是_______（填字母）

A．Y的体积分数在混合气体中保持不变B．X、Y的反应速率比为3：

1

C．容器内气体压强保持不变D．容器内气体的总质量保持不变E．生成1molY的同时消耗2molZ

③2min内Y的转化率为_______。

【答案】2~3因该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快.0.025mol·L-1·min-1CuSO4与Zn反应生成的Cu附着在Zn表面形成铜锌原电池加快了化学反应速率；Ag2SO4适当增加硫酸的浓度增加锌粒的表面积；升高温度等（答两种即可）3X（g）+Y（g）⇌2Z（g）AC10%

【解析】

【分析】

（1）①相同时间内收集的气体体积越多，该反应速率越快；温度越高化学反应速率越快；

②先计算生成氢气物质的量，再根据关系式计算消耗n（HCl），利用v=

计算盐酸反应速率；

（2）Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，原电池反应比化学反应速率快；

②所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag；

③从影响反应速率的因素分析；

（3）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.5-0.1）mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，据此确定化学方程式；

②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；

③Y的转化率=

×100%；

【详解】

（1）①相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2∼3min，原因是：

该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大；

②3∼4分钟时间段，收集的氢气体积=（576−464）mL=112mL，n（H2）=

=0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的n（HCl）=2n（H2）=2×0.005mol=0.01mol，则v（HCl）=

=0.025mol/（L⋅min）；

（2）Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，而加快化学反应速率；

②所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag，即Ag2SO4与CuSO4溶液具有相似的作用；

③为加快Zn和硫酸的反应速率可从升温、适当增大硫酸的浓度、增大锌的比表面积等角度考虑，可采取的合力措施有：

增加锌的表面积；升高温度或适当增大硫酸的浓度等；

（3）①根据图知,随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n（X）=（1.0−0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0−0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.5−0.1）mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol:

0.2mol:

0.4mol=3:

1:

2，则该反应方程式为3X（g）+Y（g）⇌2Z（g）；

②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；

B．X、Y的反应速率比为3:

1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B错误；

C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；

D．容器内气体的总质量一直保持不变，故D错误；

E．生成1molY的同时消耗2molZ，所描述的为同向反应过程，不能判断反应达到平衡状态，故E错误；

答案选AC；

③Y的转化率=

×100%=

×100%=10%。

4．在2L密闭容器中，800℃时反应2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：

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）写出该反应的平衡常数表达式：

K＝________，已知：

K（300℃）＞K（350℃），该反应是________反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）下图中表示NO2的变化的曲线是___，用O2的浓度变化表示从0～2s内该反应的平均速率v＝__________。

（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是（______）。

a．v（NO2）＝2v（O2）b．容器内压强保持不变

c．v逆（NO）＝2v正（O2）d．容器内物质的密度保持不变

（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是（______）。

a．及时分离出NO2气体b．适当升高温度

c．增大O2的浓度d．选择高效的催化剂

【答案】c2（NO2）/c2（NO）c（O2）放热b1.5×10－3mol·L－1·s－1bcc

【解析】

【分析】

【详解】

（1）2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）反应的平衡常数K=c2（NO2）/[c2（NO）·c（O2）],因为升温平衡向吸热反应方向进行,已知：

K（300℃）＞K（350℃），温度越高平衡常数越小，升温平衡逆向进行，则该正反应为放热反应。

故答案为c2（NO2）/c2（NO）c（O2）；放热；

（2）由表中数据可知从3s开始,NO的物质的量为0.007mol,不再变化,3s时反应达平衡,NO2是产物,随反应进行浓度增大。

平衡时NO浓度的变化量△c（NO）=（0.02mol−0.007mol）/2L=0.0065mol/L,所以图中表示NO2变化的曲线是b；2s内用NO表示的平均反应速率v（NO）=△n/V△t=（0.02mol−0.008mol）/（2L

2s）=3.0×10−3mol⋅L−1⋅s−1,速率之比等于化学计量数之比,所以v（O2）=1/2v（NO）=1/2×3.0×10−3mol⋅L−1⋅s−1=1.5×10−3mol⋅L−1⋅s−1。

故答案为b；1.5×10−3mol⋅L−1⋅s−1；

（3）a.未指明正逆速率,若均表示同一方向反应速率,v（NO2）自始至终为v（O2）的2倍，不能说明达到平衡，故a错误；

b.容器体积不变，随反应进行，反应混合气体总的物质的量在减小，容器内压强减小，当容器内压强保持不变，说明反应到达平衡，故b正确；

c.不同物质表示速率,到达平衡时,正逆速率之比等于化学计量数之比,V逆（NO）:

V正（O2）=2:

1,即V逆（NO）=2v正（O2），故c正确；

d.混合气体的总质量不变，容器容积为定值，所以密度自始至终不变，不能说明达到平衡，故d错误。

故答案为bc；

（4）a.及时分离除NO2气体平衡向右移动，但反应速率减小，故a错误；

b.适当升高温度，反应速率增大但平衡向逆反应方向移动，故b错误；

c.增大O2的浓度反应速率增大，且该反应向正反应方向移动，故c正确；

d.选择高效催化剂能增大反应速率，但平衡不移动，故d错误。

故答案为c。

5．光气（COCl2）常作有机合成、农药、药物、燃料及其他化工制品的中间体。

（1）COCl2结构与甲醛相似，写出COCl2电子式_____；解释COCl2的沸点比甲醛高的原因是_____。

（2）密闭容器中吸热反应COCl2（g）

Cl2（g）+CO（g）达到平衡后，改变一个条件，各物质的浓度变化如图所示（10~14min时有一物质浓度变化未标出）。

①说明该反应已达到平衡状态的是_____。

a．C（COCl2）=C（Cl2）

b．ʋ正（COCl2）=ʋ逆（CO）

c．容器内温度保持不变

d．容器内气体密度保持不变

②4~10min平均反应速率v（COCl2）为_____；10min时改变的反应条件是_____。

③0~4min、8~10min和16~18min三个平衡常数依次为K1、K2、K3，比较其大小____；说明理由____。

【答案】

均为分子晶体，COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高bc0.0025mol/（L·min）分离出COK1

【解析】

【分析】

（1）甲醛的结构式是

；COCl2的相对分子质量大于甲醛；

（2）①根据平衡标志分析；

②根据

计算4~10min平均反应速率v（COCl2）；由图象可知10min时CO的浓度突然减小，后逐渐增大，10min时Cl2的浓度逐渐增大；

③根据图象可知，4min时改变的条件是升高温度、14min时，各物质浓度均减小，改变的条件是减小压强。

【详解】

（1）甲醛的结构式是

，COCl2结构与甲醛相似，COCl2电子式是

；甲醛、COCl2均为分子晶体，COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高；

（2）①a．c（COCl2）=c（Cl2）时，浓度不一定不再改变，反应不一定平衡，故不选a；

b．反应达到平衡状态时，正逆反应速率比等于系数比，ʋ正（COCl2）=ʋ逆（CO），一定平衡，故选b；

c．正反应吸热，密闭容器内温度是变量，容器内温度保持不变，反应一定平衡，故选c；

d．气体质量不变、容器体积不变，根据

，密度是恒量，容器内气体密度保持不变，不一定平衡，故不选d；

选bc；

②根据图象，4~10min内COCl2浓度变化是0.055mol/L-0.04mol/L=0.015mol/L，

0.0025mol/（L·min）；由图象可知10min时CO的浓度突然减小，后逐渐增大，10min时Cl2的浓度逐渐增大，可知10min时改变的条件是分离出CO，平衡正向移动，氯气浓度增大；

③根据图象可知，4min时改变的条件是升高温度，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，所以K1

6．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

＝