6.2化学反应的速率与限度 第2课时同步练习 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第二节　化学反应的速率与限度 第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 　　　　　 　　　　　 　　　　　 ◆ 知识点一　化学反应的限度 1.[2024·湖北高中联合协作体期中] 下列有关化学反应限度的说法正确的是 (　) A.可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度相等 B.在一定条件下,一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度 C.化学反应在一定条件下建立平衡状态时,化学反应将会停止 D. 1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3 2.[2024·浙江东阳中学月考] 甲烷消除NO2的污染原理为CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)。在一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到平衡状态的是 (　) A.v正(CH4)=2v逆(NO2) B.容器中混合气体的平均密度不再变化 C.容器中混合气体的总压强不再发生变化 D.单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2 3.[2024·浙江杭州西湖中学期中] 工业上利用反应N2+3H22NH3合成氨。一定条件下,该反应体系中NH3的浓度随时间的变化关系如图所示: 5 h后,下列有关描述中,不正确的是 (　) A.NH3的浓度不再发生变化 B.正、逆反应速率均为零 C.反应处于动态平衡 D.反应达到限度 4.[2024·辽宁大连期末] 一定温度下,在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是 (　) A.混合气体的密度不再变化 B.反应容器中Y的质量分数不变 C. X的分解速率与Y的消耗速率相等 D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X 5.1909年,德国化学家反复研究后发现,在一定温度下,向某装有催化剂的恒容容器中加入一定量的N2(g)和H2(g)发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列描述的化学反应状态中,能说明该反应达到平衡状态的是 (　) A.单位时间内消耗0.1 mol N2,同时生成0.2 molNH3 B.H2和NH3的物质的量之比为3∶2 C.混合气体的密度不再变化 D.混合气体的总物质的量不再变化 6.一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入NO2(g),发生的反应为2NO2(g,红棕色)N2O4(g,无色),容器内n(NO2)、n(N2O4)与反应时间(t)的关系如图所示。下列说法正确的是 (　) A.a点处,反应达到平衡状态 B.反应过程中容器内气体颜色变深 C.t1 min后,再向容器中充入1 mol He(g),正逆反应速率均增大 D.容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡状态 ◆ 知识点二　化学反应条件的控制 7.[2024·广东佛山质检] 化学与社会生产息息相关。下列生产活动与化学反应速率调控无关的是 (　) A.向门窗合页里注油 B.合成氨时,使用铁触媒作催化剂 C.煅烧矿石时,向炉膛“鼓风”增强火势 D.在空运水果中放入冰袋 8.工业上合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在实际生产中为提高合成氨的反应速率,下列说法正确的是 (　) A.温度越高,反应速率越快,因此采取的温度越高越好 B.压强越大,反应速率越快,因此采取的压强越大越好 C.催化剂能加快反应速率,因此可选用适当的催化剂 D.可向容器中加入一定量的水蒸气,使氨气溶解以提高反应速率 9.某化工厂生产Z的反应为X(g)+2Y(g)2Z(g)(放热反应),温度、压强对Y的转化率的影响如下表所示: 温度/℃ Y的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 10 MPa 400 99.2 99.6 99.7 99.9 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 89.5 96.4 工业合成Z的适宜条件是 (　) A.高温、高压 B.低温、高压 C.常温、常压 D.常压、较高温度 10.工业上生产硫酸的主要反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(放热反应)。现在一个2 L容积不变的密闭容器中投入2 mol SO2和1 mol O2,研究温度对SO2的平衡转化率和对催化剂催化效率(催化效率越高,化学反应速率越快)的影响,结果如图所示。下列说法不正确的是 (　) A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率也增大 B.450 ℃时,若5 min达到平衡,则v(O2)=0.09 mol·L-1·min-1 C.工业合成SO3的最佳温度是450 ℃ D.SO3的生产速率:v(N)一定大于v(M) 11.[2024·浙江适应性考试] 某温度下,在容积为1 L的恒容密闭容器中,2.0 mol X发生反应2X(g)Y(g)+2Z(g),Z的浓度随时间的变化如图所示,下列说法正确的是 (　) A.0~4 min内,用Y表示的平均反应速率为0.15 mol·L-1·min-1 B.2 min时,X的消耗速率等于其生成速率 C.若容器内气体压强不再发生变化,则反应一定达到平衡状态 D.达平衡时X的转化率为60% 12.[2024·湖南长沙一中检测] 在101 kPa、180 ℃时,将0.5 mol H2和1.0 mol CO2通入2 L的恒容密闭容器中,反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机副产物,测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示,下列说法正确的是 (　) A.该反应的化学方程式为2CO2+4H22CH3OH+O2 B.在0~3 min内用CH3OH表示的平均化学反应速率为 mol·L-1·min-1 C.当容器内混合气体的密度不再变化时,表明反应已经达到平衡状态 D.在3~10 min内,反应仍未达到平衡状态 13.一定温度下,物质的量为0.1 mol的X(g)与0.3 mol的Y(g)在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),5 min末达到平衡状态,测得密闭容器中Z的物质的量为0.12 mol,下列说法正确的是(　) A.5 min内,用X表示的该反应平均反应速率为0.003 mol·L-1·min- 1 B.达到平衡时,容器内的压强是反应前的0.7倍 C.达到平衡时,2n(Y)=3n(Z) D.达到平衡时,加入少量氦气(不参与反应),反应速率增大 14.一定条件下铁可以和CO2发生反应:Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。一定温度下,向某恒容密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。 回答下列问题: (1)t1 min时,正、逆反应速率的大小关系为v正  (填“>”“<”或“=”)v逆。 (2)前4 min内,用CO表示的平均反应速率v(CO)=　　　　　　　　　　　。  (3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是  (填序号,下同)。 ①降低温度 ②减少铁粉的质量 ③保持压强不变,充入He使容器的容积增大 ④保持容积不变,充入He使体系压强增大 (4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是　　　　　　　　　　　。  ①v正(CO2)=v逆(CO) ②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO ③容器中气体压强不随时间变化而变化 ④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 15.[2024·湖南邵阳期末] Ⅰ.汽车尾气中含有CO、NO等有害气体,某新型催化剂能促使NO、CO转化为两种无毒气体。T ℃时,将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积恒为2 L的密闭容器中,模拟汽车尾气转化,容器中NO的物质的量随时间变化如图所示。 (1)NO、CO转化为两种无毒气体的化学方程式是　　　　　　　　　　　。  (2)反应开始至10 min,v(NO)=　　　　 mol·L-1·min-1。  (3)下列说法正确的是　　　　。  a.新型催化剂可以加快NO、CO的转化 b.该反应进行到10 min时达到化学平衡状态 c.平衡时CO的浓度是0.4 mol·L-1 Ⅱ.在恒温下,将4 mol的H2(g)和2 mol的CO(g)充入1 L的恒容密闭容器中发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO(g)和 CH3OH(g)的浓度随时间变化的关系如图所示。 回答下列问题: (4)0~5 min内,H2 (g)的平均反应速率是　　　　 mol·L-1·min-1。  (5)12 min时,v正　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆。  (6)设起始压强为p,平衡时压强为p0,则的值为　　　　。  (7)根据反应原理,下列描述能说明反应达到最大限度的是　　　　。  A.CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的物质的量之比为1∶2∶1 B.混合气体的压强不随时间的变化而改变 C.单位时间内每消耗2a mol H2(g),同时生成a mol CH3OH(g) D.反应速率:v(H2)=2v(CO) 第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 1.B　[解析] 可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度不再改变,并不一定相等,A错误;化学反应在一定条件下建立平衡状态时,化学反应仍然在进行,只是正、逆反应速率相等,C错误;N2和H2的反应属于可逆反应,所以1 mol N2和3 mol H2在一定条件下达到平衡时生成NH3的量小于2 mol,D错误。 2.C　[解析] 判断化学平衡状态的直接标志有v正=v逆(同物质),各组分浓度不再改变。当2v正(CH4)=v逆(NO2)才能说明反应达到平衡状态,A错误;反应混合物都是气体,气体的质量不变,反应在恒容密闭容器中进行,气体的体积不变,则气体的密度始终不变,故容器中混合气体的平均密度不再变化,不能说明反应达到平衡状态,B错误;该反应为气体体积增大的反应,压强为变量,当容器中混合气体总压强不再发生变化时,表明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,C正确;单位时间内,消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2,表示的都是正反应速率,不能说明反应达到平衡状态,D错误。 3.B　[解析] 由题图可知,5 h后反应达到平衡状态,NH3的浓度不再发生变化,A正确;可逆反应的平衡状态为动态平衡,平衡时正、逆反应速率相等,但不等于零,B错误,C正确;当可逆反应达到平衡状态时,反应达到限度,D正确。 4.C　[解析] 反应中Z是固体,平衡建立过程中混合气体的密度不断变化,当混合气体的密度不变时,该反应达到平衡状态,A不符合题意;反应容器中Y的质量分数不变,则反应达到平衡状态,B不符合题意;X的分解速率与Y的消耗速率之比等于2∶1时才达到平衡状态,C符合题意;单位时间内生成1 mol Y,消耗2 mol X,若同时生成2 mol X,反应达到平衡状态,D不符合题意。 5.D　[解析] 单位时间内消耗0.1 mol N2,必定生成0.2 mol NH3,是同向进行,无法判断是否达到平衡状态,A错误;H2和NH3的物质的量之比与是否平衡无关,H2和NH3的物质的量不变才能说明达到平衡,B错误;混合气体总质量和容器容积不变,混合气体的密度始终不会发生变化,不能说明反应达到平衡状态,C错误;反应过程中气体的总物质的量在变化,当混合气体的总物质的量不再变化时能说明该反应已达到平衡状态,D正确。 6.D　[解析] 向容积为2 L的恒容密闭容器中充入NO2(g),发生的反应为2NO2(g)N2O4(g),则二氧化氮物质的量减小、四氧化二氮物质的量增加,结合图示可知,a点所在曲线为二氧化氮的物质的量随时间变化曲线。a点之后二氧化氮的物质的量仍减小,说明反应没有达到平衡状态,A错误;随着反应进行,二氧化氮转化为无色四氧化二氮,反应过程中容器内气体颜色变浅,B错误;恒容密闭容器中,充入He(g)不影响反应体系的浓度,故不影响反应速率,C错误;该反应为气体分子数减小的反应,容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡状态,D正确。 7.A　[解析] 向门窗合页里注油是为了增加润滑性,与化学反应速率调控无关,A符合题意;铁触媒作催化剂能加快合成氨的反应速率,与化学反应速率调控有关,B不符合题意;向炉膛“鼓风”,增大O2的浓度,能加快燃烧速率,与化学反应速率调控有关,C不符合题意;在空运水果中放入冰袋,可以降低温度,减慢反应速率,与化学反应速率调控有关,D不符合题意。 8.C　[解析] 温度高反应速率快,但合成氨在温度较低时,氨的产率较高,因此实际生产中的温度不是越高越好,故A错误;压强大反应速率快,但压强过大会增加设备的成本,因此实际生产中的压强不是越高越好,故B错误;可选用适当的催化剂提高反应速率,故C正确;加入水蒸气,氨气溶于水,并不能提高反应速率,故D错误。 9.D　[解析] 根据表格中提供的数据发现,压强的增加引起Y转化率的变化并不明显,所以压强采用常压;在400~500 ℃范围内,升高温度,Y转化率小幅度下降,500~600 ℃范围内,升温,Y转化率明显下降,考虑生产效率问题,温度采用400~500 ℃,故工业合成Z的适宜条件是常压、较高温度,答案选D。 10.D　[解析] 升高温度,正逆反应速率均增大,A正确;450 ℃时,在反应开始时加入2 mol SO2和1 mol O2,达到平衡时SO2转化率是90%,反应消耗SO2的物质的量是2 mol×90%=1.8 mol,则根据物质反应转化关系可知反应消耗O2的物质的量是×1.8 mol=0.9 mol,若5 min达到平衡,则v(O2)==0.09 mol·L-1·min-1,B正确;根据图示可知,合成SO3的反应在450 ℃时SO2的催化效率最高,故工业合成SO3的最佳温度是450 ℃,C正确;尽管N点温度大于M点,但M点催化效率大于N点,因此生产速率:v(N)不一定大于v(M),D错误。 11.C　[解析] 从图中可知0~4 min内Δc(Z)=0.6 mol·L-1,v(Z)===0.15 mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知v(Y)=v(Z)=×0.15 mol·L-1·min-1=0.075 mol·L-1·min-1,故A错误;反应进行到2 min时,反应未达平衡,此时反应正向进行,X的消耗速率大于其生成速率,故B错误;该反应是气体分子总数变化的反应,在温度、体积一定的条件下,气体的总物质的量是个变量,容器内气体压强也是变量,当容器中压强不再发生变化,说明反应一定达到平衡状态,故C正确;4 min反应达到平衡,Δc(Z)=0.6 mol·L-1,X的物质的量浓度变化量为0.6 mol·L-1,X的转化率为×100%=30%,故D错误。 12.B　[解析] 由图可知,消耗n(CO2)=(1.0-0.9) mol=0.1 mol、n(H2)=(0.5-0.2) mol=0.3 mol,同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于化学计量数之比,则n(CO2)∶n(H2)=0.1 mol∶0.3 mol=1∶3,根据原子守恒知,反应还生成H2O,故反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O,A错误;在0~3 min内v(H2)== mol·L-1·min-1,则有v(CH3OH)=v(H2)= mol·L-1·min-1,B正确;该反应过程中气体总质量和总体积都不变,混合气体的密度一直不变,当混合气体的密度不再变化时,不能说明反应已经达到平衡状态,C错误;根据反应的化学方程式计算可得出,3 min时n(CH3OH)=0.1 mol,由图像可以看出,10 min时n(CH3OH)=0.1 mol,则3 min时反应达到平衡状态,即在3~10 min内,反应处于平衡状态,D错误。 13.B　[解析] 5 min内,生成0.12 mol Z,根据物质反应转化关系可知,反应消耗X为0.06 mol,则有v(X)==0.006 mol·L-1·min-1,A错误。相同条件下,气体的压强与气体的总物质的量成正比,在反应开始时n初(总)=0.1 mol+0.3 mol=0.4 mol;在平衡时n(Z)=0.12 mol,n(X)=0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol,n(Y)= 0.3 mol-3×0.06 mol=0.12 mol,则平衡时n平(总)=0.04 mol+0.12 mol+0.12 mol=0.28 mol,==,则达到平衡时,容器内的压强是反应前的0.7倍,B正确。由B项分析可知,达到平衡时n(Y)=0.12 mol,n(Z)=0.12 mol,n(Y)=n(Z),C错误。反应达到平衡时,加入少量氦气,在恒容条件下反应体系的各物质浓度不变,反应速率不变,D错误。 14.(1)>　(2)0.125 mol·L-1·min-1　(3)①③ (4)①②④ 15.(1)2CO+2NON2+2CO2　(2)0.02　 (3)ab　(4)0.4　(5)=　(6)或0.5　(7)B [解析] (1)NO、CO转化为两种无毒气体,产物为CO2和N2,反应的化学方程式是2CO+2NON2+2CO2。(2)反应开始至10 min,NO的物质的量减少0.4 mol,v(NO)==0.02 mol·L-1·min-1。 (3)催化剂能加快反应速率,新型催化剂可以加快NO、CO的转化,故a正确;根据图示,该反应进行到10 min时NO物质的量不再改变,反应达到化学平衡状态,故b正确;反应开始到平衡消耗0.4 mol NO,则同时消耗0.4 mol CO,平衡时CO的浓度是=0.2 mol·L-1,故c错误。 (4)0~5 min内,CO的浓度降低1.0 mol·L-1,则H2的浓度降低2.0 mol·L-1,H2 (g)的平均反应速率是=0.4 mol·L-1·min-1。 (5)根据图示,12 min时,各物质浓度不再改变,反应达到平衡状态,v正=v逆。 (6)将4 mol的H2(g)和2 mol的CO(g)充入1 L的恒容密闭容器中发生反应,达到平衡状态时甲醇的物质的量为1.5 mol。 　　　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 初始/mol　 2　　　　4　　　　　0 转化/mol　1.5　　　 3　　　　 1.5 平衡/mol　0.5　　　 1　　　　 1.5 设起始压强为p,平衡时压强为p0,同温同体积,压强之比等于物质的量之比,则==。 (7)反应达到平衡状态,各物质的物质的量不再改变,CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的物质的量之比为1∶2∶1,不能判断物质的量是否还发生改变,反应不一定达平衡,故不选A;反应前后气体化学计量数之和不同,压强是变量,混合气体的压强不随时间的变化而改变,反应一定达到平衡状态,故选B;单位时间内每消耗2a mol H2(g),同时生成a mol CH3OH(g),同向进行,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定达平衡,故不选C;反应速率:v(H2)=2v(CO),不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定达平衡,故不选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$