2020-2021学年高一下学期暑假训练4 化学反应的速率与限度

暑假训练04 化学反应的速率与限度 例1．一定条件下，将1mol N2与3mol H2置于容积为2L的恒容密闭容器中，发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，经过20min，该反应达到平衡，此时容器中含有0.4mol NH3。下列说法正确的是（ ） A．20min时，正、逆反应速率均为0 B．N2与H2浓度比不变，说明该反应已达平衡状态 C．20min内，该反应平均速率v(H2)=0.03mol/(L·min) D．20min后，保持条件不变，NH3的浓度不变 1．某化学反应2A(g)+3B(g)=2C(g)+5D(g)，单位时间内其反应速率可以用反应物或生成物的浓度改变量来表示，其中反应速率最快的是（ ） A．v(A)=2mol·L−1·min−1 B．v(B)=4mol·L−1·min−1 C．v(C)=3mol·L−1·min−1 D．v(D)=5mol·L−1·min−1 2．把镁条投入到盛有稀硫酸的敞口容器中，产生H2的速率如图所示，在下列因素中，①H+的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④SO的浓度，影响反应速率的因素是（ ） A．①④ B．①②③ C．②③ D．①③ 3．一定条件下的某可逆反应，其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随时间变化的曲线如图所示，下列有关说法正确的是（ ） A．t1时刻，反应逆向进行 B．t2时刻，v(正)>v(逆) C．t3时刻，达到反应进行的限度 D．t4时刻，反应还没达到平衡状态 4．一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列说法正确的是（ ） A．其他条件不变，适当增加C(s)的质量会使反应速率增大 B．保持容器体积不变，充入Ne气体使体系压强增大会使反应速率增大 C．保持压强不变，充入Ne气体使容器的体积增大会使反应速率增大 D．在给定条件下，达到平衡时反应物的转化率达到最大值 5．恒温时，向2L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)+Y(g)3Z(g)。Y的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（ ） A．a点时，正反应速率小于逆反应速率 B．0～5min内，以X表示的反应速率是0.04mol·L−1·min−1 C．b点时该反应达到了最大限度，反应停止 D．t0 min时，c(Z)=1.5mol·L−1 6．在一定条件下，将3mol A和1mol B两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2min末该反应达到平衡，测得生成0.8mol D，0.4mol C。下列判断不正确的是（ ） A．x=1 B．2min时，A的浓度为0.9mol·L−1 C．B的转化率为60% D．2min内A的反应速率为0.3mol·L−1·min−1 7．一定条件下，可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3(单位mol/L)，当达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L，0.3mol/L，0.08mol/L，则下列判断不合理的是（ ） A．c1∶c2=1∶3 B．当4v(X)正=v(Y)逆时，该反应还在向逆反应方向建立平衡 C．X、Y的转化率不相等 D．0≤c2≤0.42 8．甲醇(CH3OH)是一种基本的有机化工原料，主要用于塑料、医药、农药、合成蛋白质等工业，工业上常用一氧化碳(CO)和氢气(H2)合成甲醇。一定温度下，在容积为2L的某恒容密闭容器中充入一氧化碳和氢气两种气体进行反应，反应过程中各成分的相关数据如图所示。 回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为___________。 (2)从反应开始至恰好达平衡时间内，CO的消耗速率为___________。 (3)反应达平衡时，H2的转化率为___________，容器内CH3OH与CO的物质的量之比n(CH3OH)∶n(CO)=___________。 (4)下列能说明该反应已达平衡状态的是___________(填字母标号)。 a．容器内压强不变 b．v(CO)=v(CH3OH) c．容器内气体密度不变 d．容器内气体平均相对分子质量不变 9．合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。 (1)德国化学家F·Haber利用N2和H2在催化剂表面合成氨气而获得诺贝尔奖，该反应的能量变化及微观历程的示意图如图，用、、分别表示N2、H2、NH3。 ①该反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应，其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量_________(填“大于”或“小于”)生成物化学键形成放出的总能量。 ②关于N2和H2在催化剂表面合成氨气的过程，下列说法正确的是_______(填序号)。 A．图甲中曲线a表示有催化剂时的能量变化情况 B．催化剂在吸附N2、H2时，催化剂与气体之间的作用力为化学键 C．在图乙②过程中，N2、H2断键形成氮原子和氢原子 D．使用催化剂可以使生成的氨气的量增多 (2)一定温度下，向恒容的密闭容器中充入一定量的N2和H2发生反应，测得各组分浓度随时间变化如图所示。 ①表示c(N2)变化的曲线是___(填“A”“B”或“C”)。 ②0~t0时用H2表示的化学反应速率：v(H2)=_______mol·L−1·min−1。 ③下列能说明该反应达到平衡状态的是_________(填序号，可多选)。 a．容器中的压强不随时间变化 b．2c(H2)=3c(NH3) c．容器中混合气体的密度不随时间变化 d．断裂3mol H—H键的同时断裂6mol N—H键 (3)人们曾认为N2+3H22NH3化学反应速率小，原材料利用率低，不可能用于工业化催化剂生产。化学家们不断地研究和改进该反应的条件，如催化剂、温度、压强等，并更新设备，成功地开发了合成氨的生产工艺。下列反应条件的改变对反应速率的影响正确的是___(填序号)。 A．增大N2的浓度能加快反应速率 B．充入稀有气体增大压强能加快反应速率 C．升高温度能减慢反应速率 D．使用催化剂对反应速率无影响 答案与解析 例1．【答案】D 【解析】A．20min时，该反应达到平衡，正、逆反应速率相等，但不为0，故A错误；B．N2与H2浓度比一直不变，不能用它说明该反应已达平衡状态，故B错误；C．20min内，该反应平均速率v(H2)==0.015mol/(L·min)，故C错误；D．20min后，保持条件不变，平衡不移动，NH3的浓度不变，故D正确；故选D。 1．【答案】C 【解析】反应速率之比等于化学计量数之比，可将各种物质转化成A，以此可比较反应速率大小。A．v(A)=2mol·L−1·min−1；B．v(B)=4mol·L−1·min−1，v(A)=mol·L−1·min−1=2.7 mol·L−1·min−1；C．v(C)=3mol·L−1·min−1，v(A)=v(C)=3mol·L−1·min−1；D．v(D)=5mol·L−1·min−1，v(A)==2mol·L−1·min−1；则速率最大的是C，故选C。 2．【答案】B 【解析】把镁条投入到盛有稀硫酸的敞口容器中，发生的离子反应为：Mg+2H+=Mg2++H2↑。从图中可看出，起初反应速率加快，后来反应速率减慢，则表明镁与稀硫酸的反应为放热反应，起初温度对反应速率的影响占主导地位，后来H+浓度对反应速率的影响占主导地位。①H+的浓度越大，通常反应速率快，H+的浓度越小，通常反应速率慢，则表明c(H+)影响反应速率，①符合题意；②镁条的表面积越大，反应速率越快，②符合题意；③溶液的温度越高，反应速率越快，③符合题意；④由离子方程式可以看出，SO的浓度对反应速率不产生影响，④不符合题意；①②③符合题意，故选B。 3．【答案】B 【解析】A．t1时刻，v(正)>v(逆)，反应正向进行，故A错误；B．根据图示，t2时刻，v(正)>v(逆)，故B正确；C．根据图示，t3时刻，v(正)>v(逆)，反应没有达到平衡状态，故C错误；D．根据图示，t4时刻，v(正)=v(逆)，反应达到平衡状态，故D错误；选B。 4．【答案】D 【解析】A．固体物质的浓度被视为定值，其他条件不变，适当增加C(s)的质量，浓度不变，所以反应速率不变，故A错误；B．保持体积不变，充入Ne气体，各物质的浓度不变，所以反应速率不变，故B错误；C．保持压强不变，充入Ne气体使容器的体积增大，各物质的浓度减小，反应速率减小，故C错误；D．在给定条件下，反应达到平衡，即达到反应的最大限度，反应物转化率达到最大值，故D正确。 5．【答案】B 【解析】A．a点时，体系从正反应建立平衡，则正反应速率大于逆反应速率，故A错误；B．由图可知，Y的物质的量的变化量为(1.0-0.8)mol=0.2mol，0~5min内，以Y表示的化学反应速率v(Y)===0.02mol·L−1·min−1，由化学计量数之比等于反应速率之比可知v(X)=2v(Y)=0.04mol·L−1·min−1，故B正确；C．b点时Y的物质的量保持不变，说明该反应达到了化学平衡，平衡时正反应速率等于逆反应速率，反应没有停止，故C错误；D．t0 min时，该反应达到了化学平衡，Y的物质的量的变化量为(1.0-0.5)mol=0.5mol，由反应变化量之比等于化学计量数之比可知，平衡时c(Z)＝3×=0.75mol·L−1，故D错误。 6．【答案】C 【解析】A．2min末该反应达到平衡，测得生成0.8mol D和0.4mol C，根据变化量之比等于化学计量数之比，得知x=1，A项正确； B． 3A(g) + B(g)C(g) + 2D(g) 2min时，A的浓度为1.8mol÷2L=0.9mol·L−1，B项正确；C．B的转化率为0.4mol÷1mol× 100%=40%，C项错误；D．2min内A的反应速率为0.6mol·L−1÷2min=0.3mol·L−1·min−1，D项正确；答案选C。 7．【答案】C 【解析】A．由方程式知，反应物的物质的量浓度的变化量与化学计量数成正比，则(c1-0.1 mol/L)∶(c2-0.3mol/L)=1∶3，则c1∶c2=l∶3，A正确；B．根据方程式知v(X)正=3v(Y)正，所以当4v(X)正=v(Y)逆时，即12v(Y)正=v(Y)逆，所以逆反应速率大于正反应速率，该反应还在向逆反应方向建立平衡，B正确；C．反应起始时c1∶c2=l∶3，由方程式可知，反应物的物质的量变化量与化学计量数呈正比，转化的物质的量也为1∶3，则转化率应相等，C错误；D．若反应开始时只有反应物，即c3=0时，即把平衡时的Z的浓度转化为0，此时c1=0.14mol/L，c2=0.42mol/L；若反应开始只有生成物，c2=0；若反应开始时既存在反应物又有生成物，则0<c2<0.42，所以0≤c2≤0.42，D正确；综上所述答案为C。 8．【答案】（1）CO+2H2CH3OH （2）0.03mol·L−1·min−1 （3）60% 3∶7 （4）ad 【解析】根据图像，反应在10min达到平衡，平衡时CO物质的量为1.4mol，减少0.6mol，H2物质的量为0.8mol，减少1.2mol，CH3OH物质的量为0.6mol，增加0.6mol。(1)平衡时CO减少0.6mol，H2减少1.2mol，CH3OH增加0.6mol，CO和H2为反应物，CH3OH为生成物，参与反应的物质的量的比例关系为：CO∶H2∶CH3OH=1∶2∶1，故反应方程式为：CO+2H2CH3OH；(2)10min是达到平衡，平衡时CO减少0.6mol，容器体积为2L，CO的浓度变化为0.3mol/L故速率为：；(3)平衡时n(H2)=0.8mol，初始为2mol，减少1.2mol，转化率为；平衡时CO物质的量为1.4mol，CH3OH物质的量为0.6mol，n(CH3OH)∶n(CO)=0.6mol∶1.4mol=3∶7；(4)a．反应前后气体物质的量改变，容器内气体的压强保持不变时，说明各物质的物质的量不再发生改变，故a正确；b．v(CO)=v(CH3OH)，CO和CH3OH的速率始终相等，不能说明反应达到平衡，b错误；c．恒容容器，参与反应的物质均为气体，故气体总质量不变，容器体积不变，气体的密度始终保持不变，无法说明反应达到平衡，c错误；d．反应前后气体物质的量改变，气体总质量不变，故当容器内气体平均相对分子质量不变时，气体的物质的量不变，故反应达到平衡，故d正确；故选ad。 9．【答案】（1）放热 小于 C （2） A ad （3） A 【解析】(1)①由反应过程中的能量变化图可知，该反应为放热反应，其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量小于生成物化学键形成放出的总能量；②A．催化剂能降低反应的活化能，故曲线b表示有催化剂时的能量变化情况，A错误；B．催化剂在吸附N2、H2时，是物理变化，催化剂与气体之间并没有形成化学键，B错误；C．由图可知，在图乙②过程中，N2、H2断键形成氮原子和氢原子，C正确；D．使用催化剂，平衡不移动，不能改变生成物的量，D错误；故选C；(2)①C的物质的量浓度增加、A和B的物质的量浓度减小，所以A和B是反应物、C是生成物，物质的量浓度变化值之比等于化学计量数之比，即A、B与C的化学计量数之比为1∶3∶2，则表示c(N2)变化的是曲线A；②0~t0时用H2表示的化学反应速率：；③a．合成氨反应中，气体的物质的量与压强会随着反应的进行而变化，故容器内压强不随时间变化，说明气体的物质的量不随时间变化，则说明反应已达平衡，a正确；b．由图知，平衡时，而2c(H2)=3c(NH3)时，该反应没有达到平衡状态，b错误；c．恒容密闭容器中，，气体质量、容器容积始终不变，故气体密度不变不能说明反应已达到平衡，c错误；d．断裂3mol H—H键的同时断裂6mol N—H键，即，不同物质的正反应和逆反应速率之比等于化学计量数之比，则说明反应已达平衡，d正确；故选ad；(3)A．增大反应物如N2的浓度能加快反应速率，A正确；B．充入稀有气体增大压强，但是无效增压，反应相关各气体的浓度没有改变，故不能加快反应速率，B错误；C．升高温度能加快反应速率，C错误；D．使用催化剂，可降低反应的活化能，加快反应速率，D错误；故选A。 $