高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案.docx
《高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案
高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素。
一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO4溶液已酸化）：
实验序号
A溶液
B溶液
①
20mL0.1mol·L－1H2C2O4溶液
30mL0.01mol·L－1KMnO4溶液
②
20mL0.2mol·L－1H2C2O4溶液
30mL0.01mol·L－1KMnO4溶液
（1）该反应的离子方程式___________________________。
（已知H2C2O4是二元弱酸）
（2）该实验探究的是_____________因素对化学反应速率的影响。
相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是_________________＜_____________（填实验序号）。
（3）若实验①在2min末收集了2.24mLCO2（标准状况下），则在2min末，c（MnO4－）＝__________mol/L（假设混合液体积为50mL）
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定_____________来比较化学反应速率。
（一条即可）
（5）小组同学发现反应速率总是如图，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：
①__________________________；②__________________________。
【答案】2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O浓度①②0.0056KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间该反应放热产物Mn2＋是反应的催化剂
【解析】
【详解】
（1）高锰酸钾溶液具有强氧化性，把草酸氧化成CO2，根据化合价升降法进行配平，其离子反应方程式为：
2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O；
（2）对比表格数据可知，草酸的浓度不一样，因此是探究浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，则①<②；
（3）根据反应方程式并结合CO2的体积，求出消耗的n（KMnO4）=2×10－5mol，剩余n（KMnO4）=（30×10－3×0.01－2×10－5）mol=2.8×10－4mol，c（KMnO4）=2.8×10－4mol÷50×10－3L=0.0056mol·L－1；
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率；
（5）t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：
①此反应是放热反应，温度升高，虽然反应物的浓度降低，但温度起决定作用；②可能产生的Mn2＋是反应的催化剂，加快反应速率。
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．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。
4．Ⅰ.碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活中的主要能源物质。
回答下列问题：
（1）有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：
ΔH＝＋88.6kJ/mol，则M、N相比，较稳定的是______。
（2）将Cl2和H2O（g）通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式为___________。
Ⅱ．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。
N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4（g）
2NO2（g） ΔH＝＋24.4kJ/mol。
（3）将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是_________。
A．v正（N2O4）＝2v逆（NO2）B．体系颜色不变
C．气体平均相对分子质量不变D．气体密度不变
达到平衡后，升高温度，再次到达新平衡时，混合气体颜色_____（填“变深”、“变浅”或“不变”）。
Ⅲ．（4）常温下，设pH＝5的H2SO4溶液中由水电离出的H＋浓度为c1；pH＝5的Al2（SO4）3溶液中由水电离出的H＋浓度为c2，则
=________。
（5）常温下，pH＝13的Ba（OH）2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合。
若所得混合溶液呈中性，则a∶b＝________。
（6）已知常温下HCN的电离平衡常数K＝5.0×10－10。
将0.2mol/LHCN溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c（H＋）、c（OH－）、c（CN－）、c（Na＋）大小顺序为________________。
【答案】M2Cl2（g）＋2H2O（g）＋C（s）=4HCl（g）＋CO2（g）ΔH＝－290kJ/molBC变深
1:
100c（Na＋）>c（CN－）>c（OH－）>c（H＋）
【解析】
【分析】
Ⅰ．
（1）M转化为N是吸热反应，能量低的物质更稳定；
（2）有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，2mol氯气反应放热290kJ，结合物质聚集状态和对应反应焓变书写热化学方程式；
Ⅱ．（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，NO2的浓度增大；
Ⅲ．（4）酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离；
（5）混合溶液呈中性，则酸碱恰好完全中和，即酸中c（H+）等于碱中c（OH﹣）；
（6）CN﹣的水解平衡常数Kh＝
＝2×10﹣5＞Ka，说明相同浓度的NaCN和HCN，NaCN水解程度大于HCN电离程度。
【详解】
Ⅰ．
（1）有机物M经过太阳光光照可转化成N，△H＝+88.6kJ•mol﹣1，为吸热反应，可知M的能量低，能量越低越稳定，说明M稳定；
（2）有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，2mol氯气反应放热290kJ，反应的热化学方程式为2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO2（g）△H＝﹣290kJ•mol﹣1；
Ⅱ．（3）A．应是2v正（N2O4）＝v逆（NO2）时反应达到平衡状态，故A错误；
B．体系颜色不变，说明二氧化氮浓度不变，反应到达平衡状态，故B正确；
C．混合气体总质量不变，随反应减小混合气体总物质的量增大，平均相对分子质量减小，当气体平均相对分子质量不变时，反应到达平衡状态，故C正确；
D．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，气体密度始终不变，故D错误，
故答案为：
BC；
正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，c（NO2）增加，颜色加深；
Ⅲ．（4）常温下，设pH＝5的H2SO4的溶液中由水电离出的H+浓度C1＝10﹣9mol/L，pH＝5的Al2（SO4）3溶液中由水电离出的H+浓度C2＝10﹣5mol/L，则
＝
＝10﹣4；
（5）混合溶液呈中性，则酸碱恰好完全中和，即酸中c（H+）等于碱中c（OH﹣），氢氧化钡溶液中c（OH﹣）＝0.1mol/L、硫酸中c（H+）＝0.001mol/L，0.001b＝0.1a，则a:
b＝1:
10；
（6）CN﹣的水解平衡常数Kh＝
＝2×10﹣5＞Ka，说明相同浓度的NaCN和HCN，NaCN水解程度大于HCN电离程度，混合溶液中溶质为等物质的量浓度的NaCN、HCN，水解程度大于弱酸的电离程度导致溶液呈碱性，则c（H+）＜c（OH﹣），根据电荷守恒得c（CN﹣）＜c（Na+），其水解程度较小，所以存在c（OH﹣）＜c（CN﹣），所以离子浓度大小顺序为c（Na+）＞c（CN﹣）＞c（OH﹣）＞c（H+）。
【点睛】
可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：
①正反应速率和逆反应速率相等。
②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。
判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化，即变量不再发生变化。
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．偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
（CH3）2NNH2（l）+2N2O4（l）====2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（g）（Ⅰ）
（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是_____________________________。
（2）火箭残骸中常出现红棕色气体，原因为：
N2O4（g）
2NO2（g）（Ⅱ）当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）为_______（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为ΔH。
现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是____________。
若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数______（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）=________mol·L-1·s-1。
【答案】N2O4吸热ad不变0.1
【解析】
【分析】
（1）所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；
（2）当温度升高时，气体颜色变深，说明N2O4（g）
2NO2（g）平衡正向移动；
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，据此可以判断。
平衡常数只与温度有关；根据
计算速率。
【详解】
（1）（CH3）2NNH2（l）+2N2O4（l）====2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（g），N2O4中氮元素化合价由+4降低为0,所以N2O4是该反应的氧化剂；
（2）当温度升高时，气体颜色变深，说明N2O4（g）
2NO2（g）平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；
（3）a、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量不变，但容器容积是变化的，因此当密度不再发生变化时可以说明反应达到平衡状态，故选a；
b、对于具体的化学反应，反应热是恒定的，不能说明反应达到平衡状态，故不选b；
c、随反应进行，反应物浓度减小，正反应速率是逐渐减小，故c错误，不选c；
d、当反应物的转化率不再发生变化时，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故选d；
平衡常数只与温度有关，若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数不变；反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则根据方程式可知，消耗N2O4的物质的量是0.3mol，其浓度变化量是0.3mol÷1L＝0.3mol/L，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）＝0.3mol/L÷3s＝0.1mol·L-1·s-1。
7．恒温恒容下，将2molA气体和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生反应：
2A（g）＋B（g）=xC（g）＋2D（s），2min达平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2mol，C的浓度为0.6mol·L－1。
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成B的平均反应速率为________。
（2）x＝________。
（3）A的转化率与B的转化率之比为________。
（4）下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。
A．D的质量不再变化
B．压强不再变化
C．气体密度不再变化
D．气体的平均相对分子质量不再变化
E.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
（5）请结合（4）总结化学平衡状态的判断依据有哪些：
_____________（至少写出2条）。
【答案】0.1mol·L－1·min－131∶1ACD正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量不变
【解析】
【分析】
反应前，A的浓度=
=1mol/L，B的浓度=
=0.5mol/L，平衡时，A的浓度=
=0.6mol/L，说明A的浓度减小了0.4mol/L，C的浓度为0.6mol/L，说明C的浓度增大了0.6mol/L，所以：
，据此分析解答。
【详解】
（1）v（B）=
=0.1mol·L－1·min－1，故答案为：
0.1mol·L－1·min－1；
（2）同一反应用不同的物质表示的反应速率之比=化学计量数之比，故0.4:
0.6=2:
x，解得：
x=3，故答案为：
3；
（3）A的转化率=
=40%，B的转化率=
=40%，所以，A的转化率与B的转化率之比为1:
1，故答案为：
1:
1；
（4）2A（g）＋B（g）=3C（g）＋2D（s）
A．若反应还未平衡，体系中反应物的质量将减小，生成物的质量将增大，D的质量不变，说明已达到平衡时，A正确；
B．该反应是一个气体分子数不变的反应，压强不变，不能说明已达平衡，B错误；
C．该反应是气体质量减小的反应，容器的体积不变，密度不再变化，说明气体的质量不再变化，说明已达到平衡，C正确；
D．该反应是气体的物质的量不变、气体的质量减小的反应，气体的平均相对分子质量不再变化，说明气体的平均摩尔质量不再变化，那么气体的质量不再变化，已达平衡，D正确；
E．A与B都是反应物，描述的都是正反应速率，不能说明是否平衡，E错误；
故答案为：
ACD；
（5）达到平衡时，正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量均不变，所以，化学平衡状态的判断依据有：
正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量不变，故答案为：
正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量不变。
8．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
（1）某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放
升级会员 