高考化学化学反应的速率与限度大题培优 易错 难题含答案解析.docx

1、高考化学化学反应的速率与限度大题培优 易错 难题含答案解析高考化学化学反应的速率与限度(大题培优 易错 难题)含答案解析一、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）：哪一时间段反应速率最大_min（填“01”、“12”、“23”、“34”、“45”）， 原因是_。求 34 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

2、可加快氢气的生成速率。请回 答下列问题：硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。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_。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 4 L 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。该反应的化学方程式是_。该反应达到平衡状态的标志是_（填字母）AY 的体积分数在混合气体中保持不变 BX、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 1 mol Y 的同时消耗 2 m

3、ol Z2 min 内 Y 的转化率为_。【答案】23 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. 0.025 molL-1min-1 CuSO4 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) AC 10% 【解析】【分析】(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；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

4、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；所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag；从影响反应速率的因素分析；(3)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；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

5、量以及由此引起的一系列物理量不变；Y的转化率=100%；【详解】(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23min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大；34分钟时间段，收集的氢气体积=(576464)mL=112mL，n(H2)=0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的n(HCl)=2n(H2)=20.005mol=0.01mol，则v(HCl)=0.025 mol/(Lmin)；(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；所给四种溶液中只

6、Zn只能置换出Ag，即Ag2SO4与CuSO4溶液具有相似的作用；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)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)=(1.00.4)mol=0.6mol、n(Y)=(1.00.8)mol=0.2mol、n(Z)=(0.50.1)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:0.2

7、mol:0.4mol=3:1:2，则该反应方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)；AY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；BX、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1mol Y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；Y的转化率=100% =100%=10%。2用酸性KMnO4和H2C

8、2O4（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20 mL 0.1 molL1H2C2O4溶液30 mL 0.01 molL1KMnO4溶液20 mL 0.2 molL1H2C2O4溶液30 mL 0.01 molL1KMnO4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）若实验在2 min末收集了2.24 mL CO2（标准状况下

9、），则在2 min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t1t2时间内速率变快的主要原因可能是：_；_。【答案】2MnO45H2C2O46H2Mn210CO28H2O 浓度 0.0056 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 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：2MnO45H2C2O46H2M

10、n210CO28H2O；（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；（3）根据反应方程式并结合CO2的体积，求出消耗的n(KMnO4)= 2105mol，剩余n(KMnO4)=(301030.012105)mol=2.8104mol，c(KMnO4)=2.8104mol50103L=0.0056molL1；（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）t1t2时间内速率变快的主要原因可能是：此反应是放热反应，温度升高，虽然反应物

11、的浓度降低，但温度起决定作用；可能产生的Mn2是反应的催化剂，加快反应速率。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）升高温度，化学反应速率_；充入1molB，化学反应速率_；将容器的体积变为3L，化学反应速率_ 。【答案】0.375 molL-1min-1 2.75 molL-1 变大 变大 变小 【解析】【分析】根据题干信息，

12、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：0.375molL-1min-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：2.75molL-1；(3)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；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；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研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义

13、。（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）+ 3C（s）2Fe（s）+ 3CO（g） H 1+489.0 kJmol1C（s） +CO2（g）2CO（g） H 2 +172.5 kJmol1。则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为_。（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。写出该电池的负极反应式：_。（3）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。曲线I、对应的平衡常数大小关系为K_K（填“”或“”或“”）。一定温度下，在容积相同且固

14、定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。容 器甲乙反应物投入量1molCO2、3molH2a molCO2、b molH2、c molCH3OH（g）、c molH2O（g）若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为_。一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。a容器中压强不变 bH2的体积分数不变 cc（H2）3c（CH3OH） d容器中密度不变 e2个CO断裂的同时有3个HH断裂（4）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：2CO2（g

15、） + 6H2（g） CH3OCH3（g） + 3H2O（g）。已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比n(H2) / n(CO2)的变化曲线如图，若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则K将_；该反应H_0（填“”、“”或“=”）。【答案】Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+ 3CO2（g）H=-28.5KJ/mol CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O 0.4c1 bd 不变 【解析】【分析】(1)已知：Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)H1=+489.0kJ/mol，C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)H2=+172.

16、5kJ/mol，根据盖斯定律有-3可得；(2)根据原电池负极失去电子发生氧化反应结合电解质环境可得；(3)比的甲醇的物质的量少，根据K= 判断；根据平衡三段式求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围；根据化学平衡状态的特征分析；(4)由图可知，投料比一定，温度升高，CO2的平衡转化率减小，根据温度对化学平衡的影响分析可得。【详解】(1)已知：Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)H1=+489.0kJ/mol，C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)H2=+172.5kJ/mol，根据盖斯定律有-3，得到

17、热化学方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)H=-28.5kJ/mol；(2)CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)，负极电极反应为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O；(3)比的甲醇的物质的量少，则一氧化碳和氢气的物质的量越多，根据K= 可知，平衡常数越小，故KK； 甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即(4-2x)4=0.8，解得x=0.4mol；依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol，所以c的物质的量为：0.4moln(c)

18、1mol；a反应在恒压容器中进行，容器中压强始终不变，故a错误；b反应开始，减少，H2的体积分数不变时，反应平衡，故b正确；cc(H2)与c(CH3OH)的关系与反应进行的程度有关，与起始加入的量也有关，所以不能根据它们的关系判断反应是否处于平衡状态，故c错误；d根据=，气体的质量不变，反应开始，体积减小，容器中密度不变时达到平衡，故d正确；eC=O断裂描述的正反应速率，H-H断裂也是描述的正反应速率，故e错误；故答案为：bd；(4)由图可知，投料比一定，温度升高，CO2的平衡转化率减小，说明温度升高不利于正反应，即正反应为放热反应H0；K只与温度有关，温度不变，提高投料比，K不变。【点睛】注

19、意反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，必须是同一物质的正逆反应速率相等；反应达到平衡状态时，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，此类试题中容易发生错误的情况往往有：平衡时浓度不变，不是表示浓度之间有特定的大小关系；正逆反应速率相等，不表示是数值大小相等；对于密度、相对分子质量等是否不变，要具体情况具体分析等。5合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是_。a.3v正(H2)=2v逆(NH3)b.单位时间生成m

20、molN2的同时生成3mmolH2c.容器内的总压强不再随时间而变化d.混合气体的密度不再随时间变化（2）工业上可用天然气原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：时间/minCH4(mol)H2O(mol)CO(mol)H2(mol)00.401.00005a0.80c0.6070.20b0.20d100.210.810.190.64写出工业用天然气原料制取氢气的化学方程式：_。分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？_（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v(

21、CH4)=_。反应在710min内，CO的物质的量减少的原因可能是_ (填字母)。a.减少CH4的物质的量 b.降低温度 c.升高温度 d.充入H2【答案】c CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) 是 0.020molL-1min-1 d 【解析】【分析】（1）可逆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，据此分析，注意不同物质的反应速率之比等于计量系数之比；（2）结合表中数据，根据化学计量数与物质的量呈正比进行分析解答；根据平衡时物质的浓度不再发生变化分析；根据反应速率c/t计算；反应在710min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，据

22、此分析。【详解】（1）a达到平衡状态时，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)3v逆(NH3)，故a错误；b氮气和氢气都是反应物，单位时间内生产mmol氮气的同时，必然生成3mmol氢气，反应不一定达到平衡状态，故b错误；c该反应正反应是体积减小的反应，在恒容条件下，反应正向进行，气体的总压强减小，反应逆向进行，气体的总压强增大，容器内的总压强不变时，反应达到平衡状态，故c正确；d根据质量守恒、容器的体积不变得知，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故d错误；故答案为：c；（2）由表中数据可知，反应5min，消耗0.2molH2O

23、，生成0.3molH2，因此H2O和H2的化学计量数之比为1：3，反应7min时，消耗0.2molCH4，生成0.2molCO，因此CH4和CO的化学计量数之比为1：1，则用天然气原料制取氢气的化学方程式为CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)，故答案为：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)；根据方程式CH4+H2OCO+3H2结合表中数据可知c0.2，所以5 min时反应已经处于平衡状态；前5 min内消耗甲烷是0.2mol，浓度是0.1mol/L，则反应的平均反应速率v(CH4)0.1mol/L5min0.02 molL1min1，故答案为：是；0.020molL-1mi

24、n-1；反应在710min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，可能是充入氢气，使平衡逆向移动引起的，d选项正确，故答案为：d。6在2L密闭容器内，800时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反应_(填“是”或“不是”)可逆反应。(2)如图所示，表示NO2变化曲线的是_。用O2表示01s内该反应的平均速率v=_。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是_(填字母)。av(NO2)=2v(O2) b容器内压强保持不变cv逆(NO)=2v正(O2

25、) d容器内密度保持不变【答案】是 b 0.0025mol/(Ls) bc 【解析】【分析】(1)从表中数据可看出，反应进行3s后，n(NO)始终保持不变，从而可确定上述反应是否为可逆反应。(2)利用图中数据，结合化学反应，可确定表示NO2变化的曲线。从表中数据可以得出，01s内，n(NO)=0.01mol，则可计算出用O2表示01s内该反应的平均速率v。(3)a不管反应进行到什么程度，总有v(NO2)=2v(O2)；b因为反应前后气体分子数不等，所以平衡前容器内压强始终发生改变；cv逆(NO)=2v正(O2)表示反应方向相反，且数值之比等于化学计量数之比；d容器内气体的质量不变，容器的体积不

26、变，所以容器内密度保持不变。【详解】(1)从表中数据可看出，反应进行3s后，n(NO)= 0.007mol，且始终保持不变，从而可确定上述反应是可逆反应。答案为：是；(2)从图中可看出，n(NO)=0.007mol，结合化学反应，可确定n(NO2)=0.007mol，从而确定表示NO2变化的是曲线b。从表中数据可以得出，01s内，n(NO)=0.01mol，则可计算出用O2表示01s内该反应的平均速率v=0.0025mol/(Ls)。答案为：b； 0.0025mol/(Ls)；(3)a不管反应进行到什么程度，总有v(NO2)=2v(O2)，所以不一定达平衡状态，a不合题意；b因为反应前后气体分

27、子数不等，所以平衡前容器内压强始终发生改变，当压强不变时，反应达平衡状态，b符合题意；cv逆(NO)=2v正(O2)表示反应方向相反，且数值之比等于化学计量数之比，则此时反应达平衡状态，c符合题意；d容器内气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内密度保持不变，所以当密度不变时，反应不一定达平衡状态，d不合题意；故选bc。答案为：bc。【点睛】用体系的总量判断平衡状态时，应分析此总量是常量还是变量，常量不能用来判断平衡状态，变量不变时反应达平衡状态。7已知：N2O4(g)2NO2(g) H=5270kJmol-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

28、的是_。Av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0054molN2O4，30秒后达到平衡，测得容器中含n(NO2)=006mol，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】BD 0075molL-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