高考化学二模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合含详细答案.docx
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高考化学二模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合含详细答案
高考化学二模试题分类汇编——化学反应的速率与限度推断题综合含详细答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．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。
2．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。
3．已知：
N2O4（g）
2NO2（g）ΔH=＋52．70kJ·mol-1
（1）在恒温、恒容的密闭容器中，进行上述反应时，下列描述中，能说明该反应已达到平衡的是___。
A．v正（N2O4）=2v逆（NO2）
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（2）t℃恒温下，在固定容积为2L的密闭容器中充入0．054molN2O4，30秒后达到平衡，测得容器中含n（NO2）=0．06mol，则t℃时反应N2O4（g）
2NO2（g）的平衡常数K=___。
若向容器内继续通入少量N2O4，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NO2的体积分数__原平衡时NO2的体积分数（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）取五等份NO2，分别加入到温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：
2NO2（g）
N2O4（g）。
反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量（NO2%），并作出其百分含量随反应温度（T）变化的关系图。
下列示意图中，可能与实验结果相符的是___。
【答案】BD0．075mol·L-1向正反应方向小于BD
【解析】
【分析】
（1）根据平衡标志判断；
（2）K=
；增大反应物的浓度平衡正向移动；
（3）该反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以反应达到平衡后，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大；
【详解】
（1）A．反应达到平衡状态，正逆反应速率比等于系数比，所以2v正（N2O4）=v逆（NO2）时，反应不平衡，故不选A；
B．反应前后气体物质的量不同，根据
，平均相对分子质量是变量，若容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，反应一定达到平衡状态，故选B；
C．根据
，反应在恒容的密闭容器中进行，密度是恒量，容器中气体的密度不随时间而变化，反应不一定达到平衡状态，故不选C；
D．反应前后气体物质的量不同，分子数是变量，容器中气体的分子总数不随时间而变化，一定达到平衡状态，故选D。
答案选BD。
（2）
K=
=0．075mol·L-1；增大反应物的浓度平衡正向移动，若向容器内继续通入少量N2O4，则平衡向正反应方向移动；再次达到平衡，相当于加压，N2O4转化率减小，NO2的体积分数小于原平衡时NO2的体积分数；
（3）A．该反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大，故A错误；
B．若5个容器在反应相同时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度越高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，故B正确；
C．该反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的含量增大，故C错误；
D．若5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况，在D图中转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态，右侧为平衡状态，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故D正确。
答案选BD。
4．CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。
回答下列问题：
（1）CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：
①关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________（填序号）。
a．实现了含碳物质与含氢物质的分离
b．可表示为CO2＋H2＝H2O（g）＋CO
c．CO未参与反应
d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH
②其他条件不变，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，反应CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g）进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。
a点所代表的状态_________（填“是”或“不是”）平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是_________________________________________。
（2）在一刚性密闭容器中，加入Ni/α－Al2O3催化剂并加热至1123K，使CH4和CO2发生反应CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g），初始时CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，研究表明CO的生成速率υ（CO）＝1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1，某时刻测得p（CO）＝20kPa，则p（CO2）＝________kPa，υ（CO）＝________mol·g-1·s-1。
【答案】cd不是b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高151.95
【解析】
【分析】
（1）①a．过程Ⅱ中，CO、CO2都转化为CO，H2转化为H2O；实现了含碳物质与含氢物质的分离；
b．从起始反应物和产物分析可得，CO2与H2反应生成H2O（g）和CO；
c．从反应过程看，CO先转化为CaCO3，后CaCO3再转化为CO；
d．Fe3O4、CaO起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量。
②催化剂不能改变反应物的平衡转化率，但可改变平衡前的转化率，通过不同催化剂作用下的转化率比较，可判断a、b、c三点的CH4的转化率都小于同温度下的最高转化率，由此可确定反应仍正向进行。
（2）利用阿伏加德罗定律的推论，气体的压强之比等于物质的量之比，所以利用某时刻某物质的压强，可计算出该时刻另一物质的压强，由此可计算出反应速率。
【详解】
（1）①a．过程Ⅱ中，CO、CO2都转化为CO，H2转化为H2O；实现了含碳物质与含氢物质的分离，a正确；
b．从起始反应物和产物分析可得，CO2与H2反应生成H2O（g）和CO，b正确；
c．从反应过程看，CO先转化为CaCO3，后CaCO3再转化为CO，c不正确；
d．Fe3O4、CaO起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量，所以不能降低反应的ΔH，d不正确；
故选cd。
答案为：
cd；
②相同温度下，尽管所使用的催化剂不同，但达平衡时CH4的转化率应相同，从图中可以看出，a点CH4的转化率比同温度下的催化剂Ⅰ作用下的转化率低，则表明a点所代表的状态不是平衡状态；从图中可以看出，虽然b点CH4的转化率高，但仍低于同温度下的最高转化率，说明反应仍未达到平衡，b点CH4的转化率高于c点，只能是反应速率快所致，故原因是b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高。
答案为：
不是；b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高；
（2）利用题给数据，我们可建立如下三段式：
从而得出p（CO2）＝15kPa，υ（CO）＝1.3×10-2·p（CH4）·p（CO2）mol·g-1·s-1=1.3×10-2×10×15mol·g-1·s-1=1.95mol·g-1·s-1。
答案为：
15；1.95。
【点睛】
对于一个可逆反应，尽管不同催化剂影响反应速率，使平衡前相同时刻的转化率有所不同，但温度相同时，平衡转化率相同。
5．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（g）+C（s）
N2（g）+CO2（g）这个反应是一个自发的反应，从有序变为无序，故为放热反应∆H<0；根据甲容器可以算出这个反应的平衡常数K=0.5625，乙容器中160min时，的浓度商Q=0.3735，没有达到平衡状态，因此v正>v逆；
（3）①根据反应速率比等于化学计量数比这一结论可以得出
（1），有可以知道该反应的化学平衡常数K=
（2），将化学平衡常数带入式子
（1）可以得到
=2；②因速率常数k随温度升高而增大，该反应还为放热反应，升高温度时平衡向左移动，故k1增大的倍数小于k2增大的倍数；
（4）根据电池结构可以看出，电解中阴极为HSO3-得电子，故电极方程式为2HSO3-+2e-+2H+===S2O42-+2H2O；吸收池中NO得到电子生成N2，化学方程式为2NO+2S2O42-+2H2O===N2+4HSO3-。
6．中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
CO2可转化成有机物实现碳循环。
在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g），测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。
（1）从3min到9min，v（CO2）=__mol·L-1·min-1（计算结果保留2位有效数字）。
（2）能说明上述反应达到平衡状态的是__（填编号）。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B．混合气体的压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内生成1molH2，同时生成1molCH3OH
D．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
（3）平衡时CO2的转化率为__%。
（4）平衡混合气体中CO2（g）和H2（g）的质量之比是__。
（5）第3分钟时v正（CH3OH）__第9分钟时v逆（CH3OH）（填“＞”、“＜”“=”或“无法比较”）。
【答案】0.042BD7522：
3＞
【解析】
【分析】
（1）3min到9min，根据CO2浓度变化计算CO2化学反应速率v（CO2）；
（2）化学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；
（3）由图象可知平衡时CO2的为0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，以此计算转化率；
（4）结合各物质的平衡浓度，利用三段式法计算；
（5）第9分钟时达到平衡，υ逆（CH3OH）=υ正（CH3OH），随着反应的进行，正反应速率逐渐减小。
【详解】
（1）3min到9min，CO2浓度变化为0.5mol/L−0.25mol/L=0.25mol/L，CO2反应速率为：
，故答案为：
0.042；
（2）A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:
1（即图中交叉点），浓度相等而不是不变，故A错误；
B.混合气体的物质的量为变量，则压强为变量，随着反应的进行，混合气体的压强不随时间的变化而变化，此时反应达到平衡，故B正确；
C.单位时间内生成3molH2，同时生成1molCH3OH，则正逆反应速率相等，故C错误；
D. 混合气体的质量不变，混合气体的物质的量随着反应的进行是变量，则平均相对分子质量不随时间的变化而变化此时反应达到平衡，故D正确；
故答案为：
BD；
（3）由图象可知平衡时CO2的为0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，则转化率为
，故答案为：
75；
（4）
则平衡时混合气体中CO2（g）和H2（g）的质量之比是
，故答案为：
22:
3；
（5）第9分钟时达到平衡，υ逆（CH3OH）=υ正（CH3OH），随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，则第3分钟时υ正（CH3OH）大于第9分钟时υ逆（CH3OH）。
故答案为：
＞。
【点睛】
平衡问题计算时一般采用三段法进行计算。
反应达到平衡时，υ逆=υ正。
7．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。
则Y表示的NO2的物质的量随时间的变化曲线；
（2）X表示N2O4，其物质的量在0－1min中内从0.4mol增加到0.7mol，则表示的化学反应速率是
；
Y表示NO2，其物质的量从1mol降低到0.4mol变化了0.6mol，转化率
；
（3）A．v（NO2）=2v（N2O4），不知道其表示的是正反应速率，还是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，则不能说明反应已达到平衡状态，A不符合题意；
B．恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，该反应前后气体的物质的量发生改变，则压强发生改变，若压强不变时，则气体的物质的量不变，说明反应达到平衡状态，B符合题意；
C．分子总数和总的物质的量成正比，分子总数不变，则总物质的量不变，该反应前后气体的物质的量发生变化，则当总物质的量不变时，反应达到平衡，C符合题意；
D．达到平衡时，各物质的物质的量不变，但是不能确定NO2和N2O4的物质的量是否相等，D不符合题意；
E．消耗N2O4表示的为逆反应速率，生成NO2表示的也为逆反应速率，不能判断正逆反应速率相等，则不能判断反应是否达到平衡，E不符合题意；
综上答案选BC。
8．一定温度下，向1.0L的密闭容器中加入0.60molX（g），发生反应X（g）
Y（s）+2Z（g），测得反应物X的浓度与反应时间的关系如表所示：
反应时间t/min
0
1
2
3
4
6
8
c（X）/（mol·L-1）
0.60
0.42
0.30
0.21
0.15
a
0.0375
（1）0～3min内用Z表示的平均反应速度v（Z）=___。
（2）分析该反应中反应物的浓度与时间的关系，得出的结论是___。
由此规律推出在6min时反应物X的浓度为___mol·L-1。
（3）该反应的逆反应速率随时间变化的曲线如图所示，t2时改变的条件可能是___、___。
【答案】0.26mol·L-1·min-1每隔2minX的浓度减少为原来的一半0.075加入Z增大体系的压强
【解析】
【分析】
（1）0～3min内可先求出X表示的平均反应速率，然后利用化学计量数关系求出用Z表示的平均反应速度v（Z）。
（2）分析该反应中反应物的浓度与时间的关系，寻找规律数据的规律性，由此得出的结论。
由此规律可推出在6min时反应物X的浓度。
（3）依据反应，t2时改变的条件从浓度、压强、温度、催化剂等条件进行分析。
【详解】
（1）0~3min内，∆c（X）=（0.60-0.21）mol/L=0.39mol/L，平均反应速率v（X）=
=0.13mol·L-1·min-1，而v（Z）=2v（X），故v（Z）=0.26mol·L-1·min-1。
答案为：
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