内容正文:
专题六第一单元 化学反应速率及反应限度
【题型1 化学反应速率的意义】
【题型2 化学反应速率的影响因素】
【题型3 化学反应速率的计算及大小比较】
【题型4 三段式在解决化学反应速率的计算中的应用】
【题型5 化学反应速率的实验测定】
【题型6 化学平衡状态的判断】
【题型7 化学平衡的图像初步解读】
【题型1 化学反应速率的意义】
【例1】下列措施中,能加快化学反应速率的是
A.将剩菜储存在冰箱中
B.往KClO3固体中加入少量MnO2粉末制备O2
C.用铁粒代替锌粒与稀H2SO4反应制备H2
D.用块状碳酸钙代替粉末状碳酸钙与稀盐酸反应制备CO2
【变式1-1】关于下列过程,应加快其速率的是
A.汽车轮胎的老化 B.食物的变质 C.工业合成氨 D.钢铁的腐蚀
【变式1-2】日常生活中的下列做法,与调控反应速率无关的是
A.食品罐头抽真空包装 B.在铁制品表面镀铜
C.在奶粉中添加硫酸锌 D.将食物冷藏
【变式1-3】化学反应速率是用来表述化学反应快慢的物理量,下列生产生活中的措施是为了减小反应速率的是
A.较高温度下合成氨 B.在水果的车上放入浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土
C.工业废气经过催化处理后再排放 D.燃烧时通入足量的空气
【题型2 化学反应速率的影响因素】
【例2】下列反应条件的改变对实验室制备氯气速率的影响正确的是
A.增大盐酸的浓度能加快反应速率
B.若用稀盐酸与二氧化锰反应则反应速率较慢
C.升高温度能减慢反应速率
D.增加的质量可显著加快反应速率
【变式2-1】在的反应中,现采取下列措施:①缩小体积;②增加碳的量;③恒容下通入;④恒容下充入;⑤恒压下充入能够使反应速率增大的措施是
A.①④ B.②③⑤ C.①③ D.①②④
【变式2-2】反应2NO+2CON2+2CO2可应用于汽车尾气的净化,下列关于该反应的说法正确的是
A.降低温度能减慢反应速率 B.增大CO浓度能减慢反应速率
C.使用催化剂不影响反应速率 D.达到化学平衡时,NO能100%转化为产物
【变式2-3】阅读材料,蒸汽眼罩是日常生活中常见的缓解眼睛疲劳的产品。化学兴趣小组对其开展了以下探究。
【查阅资料】蒸汽眼罩由无纺布眼罩和发热体构成。发热体内含有铁粉、活性炭、、蛭石(保温作用,可以减缓热量散失)、高吸水树脂(良好保水性能,为眼罩提供水蒸气)等。
【实验探究】
探究一 验证蒸汽眼罩发热体内含有铁粉和
a.用磁铁吸引了部分发热体内固体粉末,放入试管中,滴加溶液,一段时间后观察到有红色固体析出;
b.另取少量发热体内固体粉末于烧杯中,加入足量水,用玻璃棒搅拌,静置后,取上层清液于试管中,向其中加入X溶液,产生白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解。
探究二 探究蒸汽眼罩的发热原理
根据“使用方法:打开蒸汽眼罩塑封,接触空气即开始发热”,小组同学取20g发热体内固体粉末放入密闭容器中,用数字传感器分别测得和含量随时间变化如图所示:
【反思交流】实验后,小组同学观察到部分黑色固体变为红棕色,认为蒸汽眼罩的热量来源于铁粉生锈。通过查阅资料,确认了此结论。有同学又提出疑问,铁生锈是缓慢的氧化过程、放热不明显,但是为什么蒸汽眼罩打开后会迅速升温?为此,化学小组又进行以下探究。
探究三 探究影响蒸汽眼罩升温速率的因素
方案
药品
初始含量(%)
85s后含量(%)
方案1
4g铁粉、2mL水
20.1%
20.1%
方案2
4g铁粉、2mL水、2g
20.1%
20.1%
方案3
4g铁粉、2mL水、2g活性炭
20.1%
20.1%
方案4
4g铁粉、2mL水、2g、2g活性炭
20.1%
15.0%
使用温度传感器收集数据并生成图像如下图所示:
(1)下列关于“探究一”和“探究二”的说法中,不正确的是
A. “探究一”a中出现的红色固体为单质铜
B. “探究一”b中加入的溶液X是AgNO3溶液
C. “探究二”能够说明蒸气眼罩发热过程中消耗了O2
D. “探究二”能够说明蒸气眼罩发热过程中有大量CO2生成
(2)下列关于“探究三”的说法中,不正确的是
A.方案1与方案4因为变量不唯一,不能形成对照实验
B.方案2与方案4可形成对照实验,说明活性炭是影响加快升温的因素之一
C.方案3与方案4可形成对照实验,说明NaCl是影响加快升温的因素之一
D. 蒸汽眼罩温度迅速上升的原因只是铁粉与水、氧气三者共同作用的结果
【题型3 化学反应速率的计算及大小比较】
【例3】一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述正确的是
A.反应开始到10s时,用Z表示的反应速率为
B.反应开始到10s时,X的物质的量浓度减少了
C.反应开始到10s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为
【变式3-1】甲、乙两个容器内进行A→B的反应,甲中每分钟减少4molA,乙中每分钟减少2molA,则两容器中的反应速率
A.甲快 B.乙快 C.相等 D.无法比较
【变式3-2】在恒温、容积为2 L的密闭容器中进行反应:,若反应物A在前20 s由3 mol降为1.2 mol,则前20 s的平均反应速率为
A.v(B)=0.03 mol/(L·s) B.v(B)=0.045 mol/(L·s)
C.v(A)=0.045 mol/(L·s) D.v(C)=0.06 mol/(L·s)
【变式3-3】一定温度下,向容积为的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是
A.该反应的化学方程式为
B.反应进行了的平均反应速率为
C.反应进行到时,
D.反应进行到时,各物质的反应速率相等
【题型4 三段式在解决化学反应速率的计算中的应用】
【例4】氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广汤用于硝酸、纯碱、制药等工业;实验室可以用浓氨水和CaO制取氨气。工业上合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。一定温度时,向体积为2L的密闭容器中,充入0.1molN2和0.3molH2。10min时,测得容器中NH3的物质的量浓度为0.04mol/L。下列说法正确的是
A.0~10min的反应速率v(N2)=0.02mol∙L-1∙min-1
B.10min时,H2的转化率为40%
C.10min时,反应前后气体压强之比为5∶1
D.及时将体系中的NH3液化分离出来有利于加快反应速率
【变式4-1】将和充入密闭容器中发生如下反应:,后达到平衡时生成,测得的浓度为,下列叙述正确的是
A.的值为3
B.的转化率为60%
C.反应速率
D.平衡时的浓度为
【变式4-2】一定条件下,向5L恒容密闭容器中加入6molA和2molB,发生如下反应:;时,剩余1.2molB,并测得C的浓度为。下列说法正确的是
A.
B.内,A的平均反应速率为
C.当容器内剩余0.4molB时,反应时间为4min
D.其它条件相同,若起始时向2.5L容器中充入6molA和2molB,当剩余1.2molB时,消耗时间等于2min
【变式4-3】I.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图:
(1)该反应的化学方程式为 ,从反应开始到10s时,Y的转化率为 ,如果想加快该反应速率,可采取的措施有 。
II.把0.5mol X气体和0.6mol Y气体混合于2L的恒容密闭容器中,使它们发生如下反应:4X(g)+5Y(g)⇌nZ(g)+6W(g),2min末生成0.6mol W,若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05mol/(L·min),试计算:
(2)前2min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为 ;
(3)2min末时Y的浓度为 ;
(4)2min末,恢复到反应前温度,体系内压强是反应前压强的 倍。
【题型5 化学反应速率的实验测定】
【例5】某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00mol/L、2.00mol/L,大理石有细颗粒和粗颗粒两种规格,实验温度为25℃、35℃,每次实验HNO3的用量为25.00mL,大理石用量为10.00g。请完成以下实验设计表:
实验编号
温度(℃)
大理石规格
浓度(mol/L)
实验目的
①
25
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究浓度对反应速率的影响;
(Ⅱ)实验①和③探究温度对反应速率的影响;
(Ⅲ)实验①和④探究 对反应速率的影响
②
25
粗颗粒
③
粗颗粒
2.00
④
细颗粒
【变式5-1】为研究不同状态(块状、粉末状)碳酸钙固体与盐酸反应的反应速率,某同学通过实验测定数据得出如图所示的曲线。下列有关说法中不正确的是
A.曲线乙表示的是块状碳酸钙固体与盐酸反应
B.随着反应进行,盐酸浓度降低,反应速率不断降低
C.若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的速率,则曲线甲时间内平均反应速率为
D.两次实验,不同状态的固体最终生成的CO2的量相同
【变式5-2】查阅资料,在酸性溶液中SO2也能发生歧化反应,方程式为3SO2+2H2O=2H2SO4+S↓,已知I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,催化过程分两个步骤进行。
(1)请写出步骤ⅰ的离子反应方程式:
ⅰ. 。
ⅱ.I2+2H2O+SO2=SO+4H++2I-
(2)为探究SO2歧化反应速率的影响因素,在常温下,设计实验如下:
实验编号
SO2饱和溶液
0.4 mol·L-1 KI
0.2 mol·L-1 H2SO4
H2O
现象
Ⅰ
10mL
4mL
0
6mL
15秒出现浑浊
Ⅱ
10mL
4mL
2ml
V1mL
10秒出现浑浊
Ⅲ
10mL
0
2ml
V2mL
长时间未见浑浊
Ⅳ
14mL
4mL
V3ml
V4mL
12秒出现浑浊
①根据上表分析,V2= mL。
②比较实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,可得出H2SO4对该反应速率的影响是: 。
③已知实验Ⅳ是为探究SO2浓度对反应速率的影响,结合浑浊的时间你认为V3、V4分别为 。
A.V3=0、V4=2 B.V3=2、V4=0 C.V3=2、V4=4 D.V3=0、V4=6
④已知刚出现浑浊时硫的质量为0.24g,求实验Ⅰ从开始到刚出现浑浊这段时间,以SO浓度变化表示的速率v(SO)= 。
⑤实验Ⅱ时,在混合溶液中加入淀粉,发现整个过程没观察到蓝色,请结合步骤i,ii反应速率大小解释其原因 。
【题型6 化学平衡状态的判断】
【例6】对可逆反应,下列叙述正确的是
A.达到化学平衡时,
B.单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol ,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是:
【变式6-1】工业上以铁矿石(主要成分为)为原料冶炼铁的主要反应是:。
对于该反应,下列说法正确的是
A.将铁矿石粉碎,反应速率会增大 B.达到平衡时,正、逆反应速率均为零
C.达到平衡时,可以完全转化 D.达到平衡时,和的浓度相等
【变式6-2】FeCl3溶液和KI溶液发生反应:。下列关于该反应的说法错误的是
A.降低温度能减慢反应速率
B.增大和的浓度能加快反应速率
C.反应达到平衡时,溶液中与相等
D.达到平衡状态时,仍有与反应生成与I2
【变式6-3】回答下列问题:
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100 mL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(气体体积已折合成标准状况),实验记录如表(累计值):
时间/min
1
2
3
4
5
6
氢气体积/mL
50
120
224
392
472
502
①哪一时间段反应速率最大 (填“0~1 min”“1~2 min”“2~3 min”“3~4 min”“4~5 min”或“5~6 min”,下同)。
②反应后期速率变慢的主要原因是:
③第“3~4 min”时间段以盐酸浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是 。
(2)某温度下,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,填写下列空白:
①从开始至2min,X的平均反应速率为 ;
②该反应的化学方程式为 ;
③1min时,反应速率的大小关系为:v(正) v(逆)。(填“>”或“<”或“=”)
④若X、Y、Z均为气体,下列能说明反应已达平衡的是 。
a.X、Y、Z三种气体的浓度相等 b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应速率v(X)︰v(Y)=3:1
d.(单位时间内消耗X的物质的量):(单位时间内消耗Z的物质的量)=3:2
【题型7 化学平衡的图像初步解读】
【例7】在2L的密闭容器里充入4mol SO2和,反应2min末测得容器中有1.8mol SO3。下列结论中正确的是
A.反应后只存在于生成物SO3和剩余的中
B.2min内SO2的平均反应速率为
C.只有反应达到平衡时,才有
D.给予足够的时间,SO2的转化率可达到100%
【变式7-1】HI受热发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)一定温度时,向1L恒容密闭容器中充入1molHI,体系中c(HI)与反应时间t的关系如图所示。下列说法错误的是
A.0~40min内,v(H2)=1.875×10-3mol/(L·min)
B.20min时,HI的转化率为9%
C.120min时,2v正(HI)=v逆(I2)
D.加入高效催化剂,达到平衡时t<120min
【变式7-2】在2L密闭容器中,800℃时,反应体系中,随时间的变化如下表所示。
时间/s
0
1
2
3
4
5
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)图中,A点处 (填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)图中表示变化的曲线是 ,用表示从0~2s内该反应的平均速率 。
(3)下列能使该反应的反应速率增大的是 。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂
(4)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
a. b.容器内压强保持不变
c. d.容器内的密度保持不变
e.气体的总质量保持不变 f.NO和O2的物质的量之比为2:1
【变式7-3】在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2mol 的CO和0.2mol的H2O(g),在催化剂存在的条件下高温加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如下图所示。
(1)根据图中数据,从反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为 mol·(L·min)-1;反应平衡时c(H2)= mol·L-1。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。
A.CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
B.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D.正、逆反应速率都为零
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专题六第一单元 化学反应速率及反应限度
【题型1 化学反应速率的意义】
【题型2 化学反应速率的影响因素】
【题型3 化学反应速率的计算及大小比较】
【题型4 三段式在解决化学反应速率的计算中的应用】
【题型5 化学反应速率的实验测定】
【题型6 化学平衡状态的判断】
【题型7 化学平衡的图像初步解读】
【题型1 化学反应速率的意义】
【例1】下列措施中,能加快化学反应速率的是
A.将剩菜储存在冰箱中
B.往KClO3固体中加入少量MnO2粉末制备O2
C.用铁粒代替锌粒与稀H2SO4反应制备H2
D.用块状碳酸钙代替粉末状碳酸钙与稀盐酸反应制备CO2
【答案】B
【详解】A.将剩菜储存在冰箱中,减缓反应速率,故A不符合题意;
B.往KClO3固体中加入少量MnO2粉末制备O2,能加快反应速率,故B符合题意;
C.用铁粒代替锌粒与稀H2SO4反应制备H2,铁的活泼性比锌弱,因此减缓反应速率,故C不符合题意;
D.用块状碳酸钙代替粉末状碳酸钙与稀盐酸反应制备CO2,接触面积减小,反应速率减慢,故D不符合题意。
综上所述,答案为B。
【变式1-1】关于下列过程,应加快其速率的是
A.汽车轮胎的老化 B.食物的变质 C.工业合成氨 D.钢铁的腐蚀
【答案】C
【详解】A.汽车轮胎的老化消耗人类生活中使用的塑料产品,应降低反应速率,A错误;
B.食物腐败消耗人类需要的食物,应降低反应速率,A错误;
C.氨气是人类需要的重要化工原料,需要增大反应速率,C正确;
D.钢铁的腐蚀会消耗金属,影响生产、生活,因此应降低反应速率,D错误;
故合理选项是C。
【变式1-2】日常生活中的下列做法,与调控反应速率无关的是
A.食品罐头抽真空包装 B.在铁制品表面镀铜
C.在奶粉中添加硫酸锌 D.将食物冷藏
【答案】C
【详解】A.食品抽真空包装是通过隔绝空气,来降低氧气浓度,从而降低反应速率,A不符合题意;
B.在铁制品表面镀铜可以隔绝空气,从而减小氧气浓度,降低反应速率,B不符合题意;
C.在奶粉中添加硫酸锌是为了增加营养元素锌,与调控反应速率无关,C符合题意;
D.用冰箱冷藏食物是通过降低温度来降低反应速率,D不符合题意;
故选C。
【变式1-3】化学反应速率是用来表述化学反应快慢的物理量,下列生产生活中的措施是为了减小反应速率的是
A.较高温度下合成氨 B.在水果的车上放入浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土
C.工业废气经过催化处理后再排放 D.燃烧时通入足量的空气
【答案】B
【详解】A.温度升高,反应速率加快,A项不符合题意;
B.高锰酸钾溶液可吸收乙烯,降低乙烯浓度,减缓腐败速率, B项符合题意;
C.加入催化剂,反应速率加快,C项不符合题意;
D.燃烧木柴时,通入足量的空气,可增大氧气浓度,反应速率加快,D项不符合题意。
故选B。
【题型2 化学反应速率的影响因素】
【例2】下列反应条件的改变对实验室制备氯气速率的影响正确的是
A.增大盐酸的浓度能加快反应速率
B.若用稀盐酸与二氧化锰反应则反应速率较慢
C.升高温度能减慢反应速率
D.增加的质量可显著加快反应速率
【答案】A
【解析】
A.增大盐酸的浓度,反应物浓度增大,能加快反应速率,故A正确;
B.若用稀盐酸与二氧化锰制备氯气,不发生反应,故B错误;
C.升高温度能加快反应速率,故C错误;
D.增加MnO2的质量,反应速率不变,若使用粉末可加快反应速率,故D错误;
故选:A;
【变式2-1】在的反应中,现采取下列措施:①缩小体积;②增加碳的量;③恒容下通入;④恒容下充入;⑤恒压下充入能够使反应速率增大的措施是
A.①④ B.②③⑤ C.①③ D.①②④
【答案】C
【详解】①缩小体积,增大压强,有气体参加反应,则反应速率加快,①符合;
②C为纯固体,增加碳的量,反应速率不变,②不符合;
③恒容下通入CO2,浓度增大,反应速率加快,③符合;
④恒容下充入N2,反应体系中物质的浓度不变,反应速率不变,④不符合;
⑤恒压下充入N2,反应体系的分压减小,反应速率减小,⑤不符合;
能够使反应速率增大的措施是①③,故答案选C。
【变式2-2】反应2NO+2CON2+2CO2可应用于汽车尾气的净化,下列关于该反应的说法正确的是
A.降低温度能减慢反应速率 B.增大CO浓度能减慢反应速率
C.使用催化剂不影响反应速率 D.达到化学平衡时,NO能100%转化为产物
【答案】A
【详解】A.降低温度使得任何化学反应的化学反应速率减慢,故A正确;
B.增大CO浓度能加快反应速率,故B错误;
C.加入催化剂可以改变化学反应速率,故C错误;
D.该反应是可逆反应,达到化学平衡时,NO不能100%转化为产物,故D错误;
故选A。
【变式2-3】阅读材料,蒸汽眼罩是日常生活中常见的缓解眼睛疲劳的产品。化学兴趣小组对其开展了以下探究。
【查阅资料】蒸汽眼罩由无纺布眼罩和发热体构成。发热体内含有铁粉、活性炭、、蛭石(保温作用,可以减缓热量散失)、高吸水树脂(良好保水性能,为眼罩提供水蒸气)等。
【实验探究】
探究一 验证蒸汽眼罩发热体内含有铁粉和
a.用磁铁吸引了部分发热体内固体粉末,放入试管中,滴加溶液,一段时间后观察到有红色固体析出;
b.另取少量发热体内固体粉末于烧杯中,加入足量水,用玻璃棒搅拌,静置后,取上层清液于试管中,向其中加入X溶液,产生白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解。
探究二 探究蒸汽眼罩的发热原理
根据“使用方法:打开蒸汽眼罩塑封,接触空气即开始发热”,小组同学取20g发热体内固体粉末放入密闭容器中,用数字传感器分别测得和含量随时间变化如图所示:
【反思交流】实验后,小组同学观察到部分黑色固体变为红棕色,认为蒸汽眼罩的热量来源于铁粉生锈。通过查阅资料,确认了此结论。有同学又提出疑问,铁生锈是缓慢的氧化过程、放热不明显,但是为什么蒸汽眼罩打开后会迅速升温?为此,化学小组又进行以下探究。
探究三 探究影响蒸汽眼罩升温速率的因素
方案
药品
初始含量(%)
85s后含量(%)
方案1
4g铁粉、2mL水
20.1%
20.1%
方案2
4g铁粉、2mL水、2g
20.1%
20.1%
方案3
4g铁粉、2mL水、2g活性炭
20.1%
20.1%
方案4
4g铁粉、2mL水、2g、2g活性炭
20.1%
15.0%
使用温度传感器收集数据并生成图像如下图所示:
(1)下列关于“探究一”和“探究二”的说法中,不正确的是
A. “探究一”a中出现的红色固体为单质铜
B. “探究一”b中加入的溶液X是AgNO3溶液
C. “探究二”能够说明蒸气眼罩发热过程中消耗了O2
D. “探究二”能够说明蒸气眼罩发热过程中有大量CO2生成
(2)下列关于“探究三”的说法中,不正确的是
A.方案1与方案4因为变量不唯一,不能形成对照实验
B.方案2与方案4可形成对照实验,说明活性炭是影响加快升温的因素之一
C.方案3与方案4可形成对照实验,说明NaCl是影响加快升温的因素之一
D. 蒸汽眼罩温度迅速上升的原因只是铁粉与水、氧气三者共同作用的结果
【答案】(1)D (2)D
【分析】由探究实验一可知,蒸汽眼罩发热体内含有铁粉和氯化钠;由探究实验二可知,蒸汽眼罩发热体内的物质和空气中的氧气发生了反应;由探究实验三可知,蒸汽眼罩中温度迅速上升的原因是铁粉与水、氯化钠、活性炭共同作用的结果。
(1)A.由题意可知,探究实验一中出现的红色固体是因为铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜,则红色固体为单质铜,故正确;
B.由题意可知,探究实验一中产生白色沉淀的反应为氯化钠溶液与硝酸银溶液反应生成硝酸钠和氯化银白色沉淀,则b中加入的溶液X是硝酸银溶液,故正确;
C.由图可知,打开蒸汽眼罩包装,接触空气即开始发热时,发热体内氧气的含量降低,而二氧化碳的含量不变,说明发热体内的物质和空气中的氧气发生了反应,故正确;
D.由图可知,打开蒸汽眼罩包装,接触空气即开始发热时,发热体内氧气的含量降低,而二氧化碳的含量不变,说明蒸气眼罩发热过程中没有二氧化碳生成,故错误;
(2)A.由表格数据可知,方案1与方案4中氯化钠和活性炭的质量不同,因为变量不唯一,不能形成对照实验,故正确;
B.由表格数据可知,方案2与方案4中活性炭的质量不同,说明方案2与方案4可形成对照实验,说明活性炭是影响加快升温的因素之一,故正确;
C.由表格数据可知,方案3与方案4中氯化钠的质量不同,说明方案3与方案4可形成对照实验,说明氯化钠是影响加快升温的因素之一,故正确;
D.由题给实验可知,蒸气眼罩中温度迅速上升是因为铁粉与水、氯化钠、活性炭共同作用的结果,故错误;
故选D。
【题型3 化学反应速率的计算及大小比较】
【例3】一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述正确的是
A.反应开始到10s时,用Z表示的反应速率为
B.反应开始到10s时,X的物质的量浓度减少了
C.反应开始到10s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为
【答案】C
【分析】由图可知,随着反应的进行,X、Y的物质的量减少,Z的物质的量增加,则X、Y为反应物,Z为生成物。从反应开始到10s,X、Y、Z物质的量的变化量分别为0.79mol、0.79mol和1.58mol,则X、Y、Z三者化学计量数之比等于其物质的量之比为0.79mol:0.79mol:1.58mol=1:1:2。由于最终X、Y的物质的量未减少到0,说明反应不彻底,该反应为可逆反应,则可写出该反应的化学方程式为。
【详解】A.由图可知,从反应开始到10s,Z的物质的量变化量为1.58mol,用Z表示的反应速率为,故A错误;
B.由图可知,从反应开始到10s,X的物质的量变化量为0.79mol,则其物质的量浓度减少了,故B错误;
C.由图可知,从反应开始到10s,Y的物质的量变化量为0.79mol,则Y的转化率为,故C正确;
D.该反应为可逆反应,根据分析,该反应的化学方程式为,故D错误;
故答案选C。
【变式3-1】甲、乙两个容器内进行A→B的反应,甲中每分钟减少4molA,乙中每分钟减少2molA,则两容器中的反应速率
A.甲快 B.乙快 C.相等 D.无法比较
【答案】D
【详解】甲,乙两个容器中的体积都没有具体说出多少升,甲中A每分钟减少4mol,无法知道甲中A减少的浓度,同样,也无法知道乙中A减少的浓度,就无法比较反应速率的大小。所以选D。
【变式3-2】在恒温、容积为2 L的密闭容器中进行反应:,若反应物A在前20 s由3 mol降为1.2 mol,则前20 s的平均反应速率为
A.v(B)=0.03 mol/(L·s) B.v(B)=0.045 mol/(L·s)
C.v(A)=0.045 mol/(L·s) D.v(C)=0.06 mol/(L·s)
【答案】C
【分析】反应在恒温、容积为2 L的密闭容器中进行,反应物A在前20 s由3 mol降为1.2 mol,则A的浓度变化了△c==0.9 mol/L,在该时间段用A物质表示的反应速率v(A)==0.045 mol/(L·s),根据v=计算用A物质表示的反应速率,然后利用速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,计算出用其它物质表示的反应速率,据此分析解答。
【详解】A.根据上述计算可知 v(A)=0.045 mol/(L·s),由于v(A)∶v(B)=2∶3,所以v(B)=v(A)=×0.045 mol/(L·s)=0.0675 mol/(L·s),A错误;
B.根据选项A计算可知v(B)=0.0675 mol/(L·s),B错误;
C.根据上述分析可知v(A)=0.045 mol/(L·s),C正确;
D.根据上述计算可知 v(A)=0.045 mol/(L·s),由于v(A)∶v(C)=2∶1,所以v(C)=v(A)=×0.045 mol/(L·s)=0.0225 mol/(L·s),D错误;
故合理选项是C。
【变式3-3】一定温度下,向容积为的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是
A.该反应的化学方程式为
B.反应进行了的平均反应速率为
C.反应进行到时,
D.反应进行到时,各物质的反应速率相等
【答案】B
【详解】A.根据图知,B、C是反应物而A、D是生成物,6s内n(A)=(1.2-0)mol=1.2mol、n(B)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、n(C)=(1.0-0.2)mol=0.8mol、n(D)=(0.4-0)mol=0.4mol,相同时间内A、B、C、D的计量数之比等于其物质的量之比=1.2mol:0.6mol:0.8mol:0.4mol=6:3:4:2,该反应方程式为3B(g)+4C(g)6A(g)+2D(g),A错误;
B.反应进行了6s,(A)===0.1 mol•L-1•s-1,B正确;
C.同一段时间内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,由A项分析可知,A、C的系数不相等,反应进行到1s时,所以,C错误;
D.由题干图示信息可知,反应进行到6s时,各物质的物质的量保持不变,即各物质的正逆反应速率相等,根据不同物质的反应速率之比等于其化学计量系数之比可知,各物质的反应速率不相等,D错误;
故选B。
【题型4 三段式在解决化学反应速率的计算中的应用】
【例4】氨是一种重要的化工原料,主要用于化肥工业,也广汤用于硝酸、纯碱、制药等工业;实验室可以用浓氨水和CaO制取氨气。工业上合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。一定温度时,向体积为2L的密闭容器中,充入0.1molN2和0.3molH2。10min时,测得容器中NH3的物质的量浓度为0.04mol/L。下列说法正确的是
A.0~10min的反应速率v(N2)=0.02mol∙L-1∙min-1
B.10min时,H2的转化率为40%
C.10min时,反应前后气体压强之比为5∶1
D.及时将体系中的NH3液化分离出来有利于加快反应速率
【答案】B
【详解】A.0~10min的反应速率,A错误;
B.10min时,H2的变化量为,转化率为40%,B正确;
C.反应为气体分子数减小2的反应,10min时,氨气为0.08mol,则反应后总的物质的量为0.1mol+0.3mol-0.08mol=0.32mol,反应前后气体压强之比为(0.1mol+0.3mol):0.32mol=5∶4,C错误;
D.及时将体系中的NH3液化分离出来,物质浓度减小,不有利于加快反应速率,D错误;
故选B。
【变式4-1】将和充入密闭容器中发生如下反应:,后达到平衡时生成,测得的浓度为,下列叙述正确的是
A.的值为3
B.的转化率为60%
C.反应速率
D.平衡时的浓度为
【答案】B
【分析】列三段式有。
【详解】A.参加反应的不同物质的浓度变化之比等于化学计量数之比,Z与Q的浓度变化相同,所以a=2,故A错误;
B.Y的转化率为,故B正确;
C.反应速率,故C错误;
D.平衡时X的浓度为,故D错误;
故选B。
【变式4-2】一定条件下,向5L恒容密闭容器中加入6molA和2molB,发生如下反应:;时,剩余1.2molB,并测得C的浓度为。下列说法正确的是
A.
B.内,A的平均反应速率为
C.当容器内剩余0.4molB时,反应时间为4min
D.其它条件相同,若起始时向2.5L容器中充入6molA和2molB,当剩余1.2molB时,消耗时间等于2min
【答案】A
【详解】A.在化学方程式中,转化物质的量之比等于化学计量数之比,2min时,,,因此x=2,A正确;
B.内,A的平均反应速率为,B错误;
C.随着反应进行反应物浓度减小,反应速率减小,所以再反应0.8molB剩余0.4molB,所需的时间超过2min,反应需要总时间大于4min,C错误;
D.其它条件相同,容积缩小反应物浓度增大,反应速率较快,当剩余1.2mol B时,消耗时间小于2min,D错误;
故选A。
【变式4-3】I.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图:
(1)该反应的化学方程式为 ,从反应开始到10s时,Y的转化率为 ,如果想加快该反应速率,可采取的措施有 。
II.把0.5mol X气体和0.6mol Y气体混合于2L的恒容密闭容器中,使它们发生如下反应:4X(g)+5Y(g)⇌nZ(g)+6W(g),2min末生成0.6mol W,若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05mol/(L·min),试计算:
(2)前2min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为 ;
(3)2min末时Y的浓度为 ;
(4)2min末,恢复到反应前温度,体系内压强是反应前压强的 倍。
【答案】
(1) X+Y⇌2Z 79.0% 升高温度或者增大压强
(2)0.1mol/(L·min)
(3)0.05mol/L
(4)
【详解】(1)X、Y物质的量先减少后不变,X、Y是反应物,Z物质的量先增多后不变,Z是生成物,且该反应是可逆反应,10s内X、Y、Z的物质的量变化分别为0.79mol、0.79mol、1.58mol,物质的量变化比等于系数比,所以该反应的化学方程式为X+Y⇌2Z,从反应开始到10s时,Y的转化率为;根据影响反应速率的因素,想加快该反应速率,可采取的措施有升高温度或者增大压强;
(2)根据反应方程式,2min末生成0.6mol W,则反应消耗0.4molX,前2min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为mol/(L·min);
(3)根据反应方程式,2min末生成0.6mol W,则反应消耗0.5molY,2min末时Y的浓度为0.05mol/L;
(4)2min末生成0.6mol W,以W的浓度变化表示的反应速率为mol/(L·min) ,若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05mol/(L·min),则n=2, ,恢复到反应前温度,压强比等于物质的量比,体系内压强是反应前压强的倍。
【题型5 化学反应速率的实验测定】
【例5】某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00mol/L、2.00mol/L,大理石有细颗粒和粗颗粒两种规格,实验温度为25℃、35℃,每次实验HNO3的用量为25.00mL,大理石用量为10.00g。请完成以下实验设计表:
实验编号
温度(℃)
大理石规格
浓度(mol/L)
实验目的
①
25
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究浓度对反应速率的影响;
(Ⅱ)实验①和③探究温度对反应速率的影响;
(Ⅲ)实验①和④探究 对反应速率的影响
②
25
粗颗粒
③
粗颗粒
2.00
④
细颗粒
【答案】
1.00 35 25 2.00 大理石规格
【详解】
实验①和②探究浓度对反应速率的影响,故硝酸的浓度不同,应该选:1.00mol/L的硝酸;实验①和③探究温度对反应速率的影响,故温度不同,应该选35℃;实验①和④探究大理石规格对反应速率的影响,探究的时固体物质的表面积对反应速率的影响,所以温度和硝酸的浓度均相同,因此温度为25℃,浓度为2.00mol/L。
【变式5-1】为研究不同状态(块状、粉末状)碳酸钙固体与盐酸反应的反应速率,某同学通过实验测定数据得出如图所示的曲线。下列有关说法中不正确的是
A.曲线乙表示的是块状碳酸钙固体与盐酸反应
B.随着反应进行,盐酸浓度降低,反应速率不断降低
C.若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的速率,则曲线甲时间内平均反应速率为
D.两次实验,不同状态的固体最终生成的CO2的量相同
【答案】B
【分析】与块状碳酸钙固体相比,质量相等的粉末状碳酸钙固体与盐酸反应生成二氧化碳的体积相等,但反应物的接触面积增大、反应速率加快,生成等量二氧化碳所需时间减少,由图可知,曲线甲用时少于曲线乙,所以曲线甲表示的是粉末状碳酸钙固体与盐酸反应、曲线乙表示的是块状碳酸钙固体与盐酸反应。
【详解】A.由分析可知,曲线乙表示的是块状碳酸钙固体与盐酸反应,故A正确;
B.碳酸钙与盐酸的反应是放热反应,反应放出的热量使反应温度升高,反应速率加快,则反应开始时,温度对反应速率的影响起主要作用,反应速率加快,随着反应的进行,浓度降低起主要作用,反应速率才不断降低,故B错误;
C.由图可知,曲线甲时间内,二氧化碳体积的增加量为()mL,则反应的平均反应速率为,故C正确;
D.探究反应速率的影响因素时,只控制一个变量,则研究不同状态碳酸钙固体与盐酸反应的反应速率时,两次实验所取碳酸钙固体质量一样,与足量的盐酸反应生成二氧化碳的量相同,故D正确;
故选B。
【变式5-2】查阅资料,在酸性溶液中SO2也能发生歧化反应,方程式为3SO2+2H2O=2H2SO4+S↓,已知I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,催化过程分两个步骤进行。
(1)请写出步骤ⅰ的离子反应方程式:
ⅰ. 。
ⅱ.I2+2H2O+SO2=SO+4H++2I-
(2)为探究SO2歧化反应速率的影响因素,在常温下,设计实验如下:
实验编号
SO2饱和溶液
0.4 mol·L-1 KI
0.2 mol·L-1 H2SO4
H2O
现象
Ⅰ
10mL
4mL
0
6mL
15秒出现浑浊
Ⅱ
10mL
4mL
2ml
V1mL
10秒出现浑浊
Ⅲ
10mL
0
2ml
V2mL
长时间未见浑浊
Ⅳ
14mL
4mL
V3ml
V4mL
12秒出现浑浊
①根据上表分析,V2= mL。
②比较实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,可得出H2SO4对该反应速率的影响是: 。
③已知实验Ⅳ是为探究SO2浓度对反应速率的影响,结合浑浊的时间你认为V3、V4分别为 。
A.V3=0、V4=2 B.V3=2、V4=0 C.V3=2、V4=4 D.V3=0、V4=6
④已知刚出现浑浊时硫的质量为0.24g,求实验Ⅰ从开始到刚出现浑浊这段时间,以SO浓度变化表示的速率v(SO)= 。
⑤实验Ⅱ时,在混合溶液中加入淀粉,发现整个过程没观察到蓝色,请结合步骤i,ii反应速率大小解释其原因 。
【答案】
(1) SO2+4I-+4H+=2H2O+2I2+S ↓
(2) 8 H2SO4本身不能催化SO2歧化,但可以加快I-的催化速率 A 0.05mol·L-1·s-1 步骤i的反应速率小,而步骤ii反应速率大
【详解】
(1)①总反应为:3SO2+2H2O=2H2SO4+S↓,I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,催化剂在反应前后质量和化学性质不变,结合反应ⅱ可知,总反应-2×反应ⅱ得反应为ⅰ:SO2+4I-+4H+=2H2O+2I2+S ↓;
(2)①比较实验Ⅰ、Ⅲ可知,实验为探究碘离子浓度对反应的影响,则溶液总体积等其它因素不变,故根据上表分析,V2=8mL。
②比较实验Ⅰ、Ⅱ可知,酸性增加,反应速率加快;比较实验Ⅰ、Ⅲ可知,只有酸性条件而没有碘离子,反应几乎没有进行;故可得出H2SO4对该反应速率的影响是:H2SO4本身不能催化SO2歧化,但可以加快I-的催化速率;
③已知实验Ⅳ是为探究SO2浓度对反应速率的影响,且变浑浊时间小于实验Ⅰ而大于实验Ⅱ,则对比实验中没有加入硫酸,对比实验为Ⅰ、Ⅳ,故为A.V3=0、V4=2。
④已知刚出现浑浊时硫的质量为0.24g(为0.0075mol),3SO2+2H2O=2H2SO4+S↓,实验Ⅰ从开始到刚出现浑浊这段时间生成0.015molSO,则。
⑤步骤i的反应速率小,而步骤ii反应速率大,导致生成碘单质迅速参与了反应ii,因此实验Ⅱ时,在混合溶液中加入淀粉,发现整个过程没观察到蓝色;
【题型6 化学平衡状态的判断】
【例6】对可逆反应,下列叙述正确的是
A.达到化学平衡时,
B.单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol ,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是:
【答案】A
【详解】A.达到化学平衡时正逆反应速率相等,各物质化学反应速率之比等于其化学计量数之比, ,A正确;
B.任何时间生成x mol NO的同时,消耗x mol ,不能说明反应达到平衡,B错误;
C.达到化学平衡时增加容器体积,各组分浓度都减小,正逆反应速率都减小,C错误;
D.根据化学反应速率之比等于化学计量数之比, ,D错误;
故答案为:A。
【变式6-1】工业上以铁矿石(主要成分为)为原料冶炼铁的主要反应是:。
对于该反应,下列说法正确的是
A.将铁矿石粉碎,反应速率会增大 B.达到平衡时,正、逆反应速率均为零
C.达到平衡时,可以完全转化 D.达到平衡时,和的浓度相等
【答案】A
【解析】
A.将铁矿石粉碎,固体表面积增大,反应物的接触面积增大,活性反应速率会增大,故A正确;
B.化学平衡为动态平衡,反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,但都不为零,故B错误;
C.该反应为可逆反应,达到平衡时,不可能完全转化,故C错误;
D.反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,和的浓度不再变化,不一定相等,故D错误;
答案选A。
【变式6-2】FeCl3溶液和KI溶液发生反应:。下列关于该反应的说法错误的是
A.降低温度能减慢反应速率
B.增大和的浓度能加快反应速率
C.反应达到平衡时,溶液中与相等
D.达到平衡状态时,仍有与反应生成与I2
【答案】C
【详解】A.温度越低反应速率越慢,所以降低温度能减慢反应速率,故A正确;
B.浓度越大反应速率越快,所以增大和的浓度能加快反应速率,故B正确;
C.当上述可逆反应达到平衡时,溶液中与不变,而不一定相等,故C错误;
D.化学平衡为动态平衡,达到平衡状态时,仍有与反应生成与I2,故D正确;
故选C。
【变式6-3】回答下列问题:
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在100 mL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(气体体积已折合成标准状况),实验记录如表(累计值):
时间/min
1
2
3
4
5
6
氢气体积/mL
50
120
224
392
472
502
①哪一时间段反应速率最大 (填“0~1 min”“1~2 min”“2~3 min”“3~4 min”“4~5 min”或“5~6 min”,下同)。
②反应后期速率变慢的主要原因是:
③第“3~4 min”时间段以盐酸浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是 。
(2)某温度下,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据,填写下列空白:
①从开始至2min,X的平均反应速率为 ;
②该反应的化学方程式为 ;
③1min时,反应速率的大小关系为:v(正) v(逆)。(填“>”或“<”或“=”)
④若X、Y、Z均为气体,下列能说明反应已达平衡的是 。
a.X、Y、Z三种气体的浓度相等 b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应速率v(X)︰v(Y)=3:1
d.(单位时间内消耗X的物质的量):(单位时间内消耗Z的物质的量)=3:2
【答案】
(1) 3~4min 盐酸浓度降低
(2) > bd
【详解】(1)①0~1 min内生成50mL氢气, 1~2 min内生成70mL氢气,2~3 min内生成104mL氢气,3~4 min内生成168mL氢气,4~5 min内生成80mL氢气,5~6 min内生成30mL氢气,所以3~4min反应速率最大。
②随反应进行,盐酸浓度减小,反应后期速率变慢的主要原因是盐酸浓度降低;
③第“3~4 min”时间段,生成氢气的物质的量为 ,所以消耗盐酸的物质的量为0.015mol,以盐酸浓度表示的该反应速率是;
(2)①从开始至2min,X物质的量减少0.3mol,X的平均反应速率为;
②X、Y物质的量减少,Z物质的量增大,X、Y是反应物、Z是生成物,X、Y、Z的变化量分别为0.3mol、0.1mol、0.2mol,该反应的化学方程式为;
③根据图像,1min时反应正向进行,反应速率的大小关系为:v(正)>v(逆)。
④a.X、Y、Z三种气体的浓度相等,不能判断浓度是否发生改变,反应不一定平衡,故不选a;
b.反应前后气体系数和不同,气体物质的量是变量,气体混合物物质的量不再改变,反应一定达到平衡状态,故选b;
c.反应速率v(X)︰v(Y)=3:1,不能判断正逆反应速率是否相等,反应不一定平衡,故不选c;
d.(单位时间内消耗X的物质的量):(单位时间内消耗Z的物质的量)=3:2,正逆反应速率比等于系数比,反应一定达到平衡状态,故选d;
选bd。
【题型7 化学平衡的图像初步解读】
【例7】在2L的密闭容器里充入4mol SO2和,反应2min末测得容器中有1.8mol SO3。下列结论中正确的是
A.反应后只存在于生成物SO3和剩余的中
B.2min内SO2的平均反应速率为
C.只有反应达到平衡时,才有
D.给予足够的时间,SO2的转化率可达到100%
【答案】B
【详解】A.该反应为可逆反应,反应后存在于SO2、O2和SO3中,A项错误;
B.2min内SO2的平均反应速率为,B项正确;
C.在整个反应过程中,,C项错误;
D.可逆反应不会达到100%的转化率,D项错误;
故选B。
【变式7-1】HI受热发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)一定温度时,向1L恒容密闭容器中充入1molHI,体系中c(HI)与反应时间t的关系如图所示。下列说法错误的是
A.0~40min内,v(H2)=1.875×10-3mol/(L·min)
B.20min时,HI的转化率为9%
C.120min时,2v正(HI)=v逆(I2)
D.加入高效催化剂,达到平衡时t<120min
【答案】C
【详解】A.0~40min内,v(HI)==0.00375 mol⋅L−1⋅min−1,则v(H2)=1.875×10−3mol⋅L−1⋅min−1,故A正确;
B.20min时,HI的转化率为=9%,故B正确;
C. 120min时达到平衡状态,则v正(HI)=2v逆(),故C错误;
D.加入高效催化剂,化学反应速率加快,达到平衡时t<120min,故D正确;
故选C。
【变式7-2】在2L密闭容器中,800℃时,反应体系中,随时间的变化如下表所示。
时间/s
0
1
2
3
4
5
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)图中,A点处 (填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)图中表示变化的曲线是 ,用表示从0~2s内该反应的平均速率 。
(3)下列能使该反应的反应速率增大的是 。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂
(4)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
a. b.容器内压强保持不变
c. d.容器内的密度保持不变
e.气体的总质量保持不变 f.NO和O2的物质的量之比为2:1
【答案】
(1)大于
(2) b 0.0015mol/(L•s)
(3)bcd
(4)bc
【详解】(1)A点后反应物浓度逐渐减小,说明A点反应正向进行,此时v正大于v逆;
(2)NO2是生成物,浓度从0开始,根据化学方程式中NO与NO2的计量数相等,反应中浓度的变化量也相等,最终平衡时NO2的浓度等于0.0065mol/L,所以表示NO2的浓度变化的曲线是b线;0~2s内,v(NO)===0.003mol/(L•s),相同时间内v(O2)=×0.003mol/(L•s)=0.0015mol/(L•s);
(3)a.及时分离出NO2气体,生成物浓度减小,平衡正向移动,反应物浓度也减小,所以正逆反应速率都减小,故a不选;
b.适当升高温度,能加快反应速率,故b选;
c.增大的浓度,能加快反应速率,故c选;
d.选择高效的催化剂,能加快反应速率,故d选;
答案为bcd;
(4)a.,没有描述反应速率的方向,不能说明达到平衡,故a不选;
b.假设反应向右进行,容器内压强减小,容器内压强保持不变能说明达到平衡,故b选;
c.,则正逆反应速率相等,能说明达到平衡,故c选;
d.容器是恒容容器,反应物和生成物都是气体,容器内的密度始终保持不变,不能说明达到平衡,故d不选;
e.反应物和生成物都是气体,气体的总质量始终保持不变,不能说明达到平衡,故e不选;
f.由图像可知,起始时和的物质的量之比为,NO和O2的转化之比也为,容器中和的物质的量之比始终为,不能说明达到平衡,故f不选;
答案为bc。
【变式7-3】在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2mol 的CO和0.2mol的H2O(g),在催化剂存在的条件下高温加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如下图所示。
(1)根据图中数据,从反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为 mol·(L·min)-1;反应平衡时c(H2)= mol·L-1。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。
A.CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
B.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D.正、逆反应速率都为零
【答案】
(1) 0.003 0.03
(2)AC
【详解】(1)根据图中数据,从反应开始至达到平衡,反应进行10min,CO2的平衡浓度为0.03mol/L,则参加反应的CO浓度为0.03mol/L,CO表示的化学反应速率为=0.003mol·(L·min)-1;依据浓度的变化量之比等于化学计量数之比,可确定反应达平衡时c(H2)=c(CO2)=0.03mol·L-1。答案为:0.003;0.03;
(2)A.CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等,则反应进行的方向相反,且速率之比等于化学计量数之比,表明反应达平衡状态,A符合题意;
B.CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等,可能是反应进行的某一阶段,不一定是平衡状态,B不符合题意;
C.CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化,则正逆反应速率相等,反应达平衡状态,C符合题意;
D.达平衡时,正、逆反应速率相等,但都大于零,D不符合题意;
故选AC。答案为:AC。
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