化学一模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合附答案.docx

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化学一模试题分类汇编化学反应的速率与限度推断题综合附答案

化学一模试题分类汇编——化学反应的速率与限度推断题综合附答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．化学反应速率与限度与生产、生活密切相关

（1）A学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在200mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：

时间（min）

1

2

3

4

5

氢气体积（mL）（标准状况）

100

240

688

810

860

①反应速率最大的时间段是____________（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5）min，原因是____________。

②在2～3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率为____________。

（设溶液体积不变）

（2）B学生也做同样的实验，但由于反应太快，测不准氢气体积，故想办法降低反应速率，请你帮他选择在盐酸中加入下列____________以减慢反应速率。

（填写代号）

A．冰块B．HNO3溶液C．CuSO4溶液

（3）C同学为了探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，设计了如图所示的实验。

可通过观察___________________________现象，定性比较得出结论。

有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理，其理由是__________________________，

【答案】2～3因该反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快0.2mol·L-1·min-1A反应产生气泡的快慢控制阴离子相同，排除阴离子的干扰

【解析】

【分析】

（1）单位时间内生成氢气的体积越大反应速率越快；锌与盐酸反应放热；

②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是

，消耗盐酸的物质的量0.4mol；

（2）根据影响反应速率的因素分析；

（3）双氧水分解有气泡产生；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同；

【详解】

（1）根据表格数据，2min～3min收集的氢气最多，反应速率最大的时间段是2～3min；锌与盐酸反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快；

②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是

，消耗盐酸的物质的量0.04mol，

=0.2mol·L-1·min-1；

（2）A．加入冰块，温度降低，反应速率减慢，故选A；

B．加入HNO3溶液，硝酸与锌反应不能生成氢气，故不选B；

C．加入CuSO4溶液，锌置换出铜，构成原电池，反应速率加快，故不选C；

（3）双氧水分解有气泡产生，可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较催化效果；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，所以FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理。

【点睛】

本题主要考查化学反应速率的影响因素，明确影响反应速率的因素是解题关键，注意控制变量法在探究影响化学反应速率因素实验中的应用，理解原电池原理对化学反应速率的影响。

2．现代工业的发展导致CO2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。

回答下列问题：

（1）在催化转化法回收利用CO2的过程中，可能涉及以下化学反应：

①CO2（g）+2H2O

（1）

CH3OH

（1）+

O2（g）△H=+727kJ·mol-1△G=+703kJ·mol-1

②CO2（g）+2H2O

（1）

CH4（g）+2O2（g）△H=+890kJ·mol-1△G=+818kJ·mol-1

③CO2（g）+3H2（g）

CH3OH

（1）+H2O

（1）△H=-131kJ·mol-1△G=-9.35kJ·mol-1

④CO2（g）+4H2（g）

CH4（g）+2H2O

（1）△H=-253kJ·mol-1△G=-130kJ·mol-1

从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是____，反应进行程度最大的是_____。

（2）反应CO2（g）+4H2（g）=CH4（g）+2H2O（g）称为Sabatier反应，可用于载人航空航天工业。

我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。

①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2再生O2，其反应过程如图所示，这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充_________（填化学式）。

②在1.5MPa，气体流速为20mL·min-l时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO2的转化率（%）如下：

分析上表数据可知：

_____（填化学式）的催化性能更好。

③调整气体流速，研究其对某一催化剂催化效率的影响，得到CO2的转化率（%）如下：

分析上表数据可知：

相同温度时，随着气体流速增加，CO2的转化率____（填“增大”或“减小”），其可能的原因是_________________________________。

④在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是____，已知初始反应气体中V（H2）:

V（CO2）=4:

l，估算该温度下的平衡常数为___________（列出计算表达式）。

（3）通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物，如利用Co／C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。

为了研究催化剂的稳定性，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因_________________________________。

（已知Co的性质与Fe相似）

【答案】②④H2Co4N/Al2O3减小气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够360℃

反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低

【解析】

【分析】

（1）在温度、压强一定的条件下，反应总是向△G＜0的方向进行，由此判断。

（2）①分析反应过程图，CO2、O2、H2O属于循环过程中始终在循环过程中的，而H2属于循环过程中加入的，由此可知正确答案；

②分析表中数据，在相同温度下，对比不同催化剂时CO2的转化率可选择出催化性能更好的催化剂；

③分析表中数据，在温度不变的情况下，气流速度增大，CO2的转化率逐渐降低，据此分析原因；

④分析表中数据，大部分数据显示，在气流速度不变的情况下，CO2的转化率随着温度的增大而逐渐增大，但增大的幅度在逐渐减小，故在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是360℃，根据此时CO2的转化率，计算该温度下的平衡常数；

（3）由图可知，随着Co/C催化剂循环次数的增多，甲醇的产量逐渐降低，说明该催化剂在循环过程中受到一定程度的影响，结合产物的性质进行分析；

【详解】

（1）分析四个反应，根据在温度、压强一定的条件下，反应总是向△G＜0的方向进行，反应的△G越小反应进行程度越大，反之反应进行的程度就越小，故上述化学反应中反应进行程度最小的是②，反应进行程度最大的是④。

答案为：

②；④；

（2）①分析循环图，只有H2需不断补充，答案为：

H2；

②对比表中的数据，在相同温度下，催化剂为Co4N/Al2O3时，CO2的转化率更大，答案为：

Co4N/Al2O3；

③分析表中数据，温度不变时，随着气体流速的逐渐增大，CO2的转化率逐渐减小，可能是气体流速过快，来不及和催化剂充分接触，导致CO2的转化率减小。

答案为：

减小；气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够；

④分析表中数据，大部分数据表明，在320℃至360℃时，气体流速不变的情况下，CO2的转化率的增大幅度在逐渐减小，由此可知Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是360℃，结合题中所给信息，选择气体流速为10mL·min-1时CO2的转化率进行计算。

已知初始反应气体中V（H2）:

V（CO2）=4:

l，根据在密闭容器里，全部由气体参与的反应中，压强、温度不变时，气体的体积比等于物质的量之比，可知V（H2）:

V（CO2）=n（H2）:

n（CO2）=4:

l，设初始气体中H2的物质的量为4mol，CO2的物质的量为1mol，则有：

在密闭容器中，全部由气体参与的反应中，平衡时气体的物质的量之比=气体物质的量浓度之比，可知该温度下，该反应的平衡常数K=

。

答案为：

360℃；

；

（3）根据题中催化剂循环次数和甲醇产量的关系：

催化剂的循环次数越多，甲醇的产量逐渐降低，说明催化剂一定程度受到了其他物质的影响，结合题给信息：

用Co／C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。

又已知Co的性质与Fe相似，说明甲酸可与催化剂中的Co进行反应，故催化剂的活性降低，进而影响甲醇的产量，答案为：

反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低。

3．一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：

3A（g）+B（g）⇌2C（g），开始时加入4molA、6molB、2molC，2min末测得C的物质的量是3mol。

（1）用A的浓度变化表示的反应速率是：

________；

（2）在2min末，B的浓度为：

___________；

（3）若改变下列一个条件，推测该反应速率发生的变化（填变大、变小、或不变）①升高温度，化学反应速率_____；②充入1molB，化学反应速率___；③将容器的体积变为3L，化学反应速率_________。

【答案】0.375mol·L-1·min-12.75mol·L-1变大变大变小

【解析】

【分析】

根据题干信息，建立三段式有：

据此分析解答。

【详解】

（1）2min内，用A的浓度变化表示的反应速率为：

，故答案为：

0.375mol·L-1·min-1；

（2）根据上述分析可知。

在2min末，B的物质的量为5.5mol，则B的浓度

，故答案为：

2.75mol·L-1；

（3）①升高温度，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：

变大；

②冲入1molB，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：

变大；

③将容器的体积变为3L，浓度减小，单位体积内的活化分子数减小，有效碰撞几率减小，化学反应速率变小，故答案为：

变小。

4．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-。

5．如图是：

600℃时，在2L密闭容器里A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，其中A为有色气体，B、C是无色气体。

请从图中分析并填空：

（1）该反应的化学反应方程式为_____

（2）反应达到平衡状态时，反应物的转化率为_____

（3）当反应进行到第_____min，该反应达到平衡。

（4）反应从开始至2分钟末，B的物质的量_____，用B的浓度变化表示的平均反应速率为v（B）=_

（5）下列描述能表示反应达平衡状态的是_____（填选项）。

a.容器中A与B的物质的量相等

b.容器内气体的颜色不再改变

c.各物质的浓度保持不变

【答案】2B（g）

2A（g）+C（g）50%2由0.8mol减少为0.4mol0.1mol·L-1·min-1bc

【解析】

【分析】

分析题给c-t图，可以看出A、C浓度随着时间的进行逐渐增大，2min后保持不变，B的浓度随着时间的进行逐渐减小，2min后保持不变，由此可知，B为反应物，A、C为生成物。

且在2min时达到平衡状态。

结合其浓度的变化值，可以推导出该反应的反应方程式并进行相关计算。

【详解】

（1）由图知：

B为反应物，A、C为生成物。

A、B、C的浓度变化值分别为：

，

，

。

根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，可知A、B、C的化学计量数之比为：

，故反应方程式为：

2B（g）

2A（g）+C（g）；答案为：

2B（g）

2A（g）+C（g）；

（2）由图可知，平衡时B物质的浓度为0.2mol/L，反应物B的转化浓度=

，则B的转化率=

，答案为：

50%；

（3）由图可知，反应在2min时各物质的浓度保持不变，可知在2min时该反应达平衡状态，答案为：

2；

（4）据图可得：

开始时，B的物质的量为

，2min末，B的物质的量为

，反应从开始至2分钟末，B的物质的量由0.8mol减少为0.4mol；

，根据反应速率定义，用B的浓度变化表示的反应速率v（B）=

；故答案为：

由0.8mol减少为0.4mol；0.1mol·L-1·min-1；

（5）反应达平衡状态时正逆反应速率相等，反应物和生成物的质量或浓度保持不变，据此判断：

a．由图可以看出，在tmin时，A、B物质的量浓度相等，物质的量也相等。

但此时反应不是平衡状态，故A、B物质的量相等不能表示反应达平衡状态，a项错误；

b．A为有色气体，B、C是无色气体。

含有有色物质的体系颜色不再发生变化，可以表示反应达平衡状态，b项正确；

c．各物质的浓度保持不变可以表示反应达平衡状态，c项正确；

答案选bc。

故答案为：

bc。

【点睛】

判断一个反应是否达到平衡状态的主要依据：

（1）看v正与v逆是否相等；

（2）在混合物中反应物和生成物的量是否不随时间的变化而变化。

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．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