第6章 第2节 重点突破练——有关化学反应速率与平衡的图像及计算-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册作业与测评word（人教版2019）

重点突破练——有关化学反应速率与平衡的图像及计算 (建议用时：40分钟) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★ ★★ ★ ★ ★★ ★ ★★ ★ ★★ ★ ★ ★★★ 一、选择题 1．反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，在5 L密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0．3 mol，则此反应的平均速率为(　　) A．v(O2)＝0．01 mol/(L·s) B．v(NO)＝0．008 mol/(L·s) C．v(H2O)＝0．003 mol/(L·s) D．v(NH3)＝0．004 mol/(L·s) 答案：C 解析：先根据化学反应速率的定义可得：v(NO)＝＝＝0．002 mol/(L·s)，再运用“化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比”求出其他物质的反应速率：v(O2)＝v(NO)＝×0．002 mol/(L·s)＝0．0025 mol/(L·s)；v(H2O)＝v(NO)＝×0．002 mol/(L·s)＝0．003 mol/(L·s)；v(NH3)＝v(NO)＝0．002 mol/(L·s)。 2．向某容积一定的密闭绝热容器中充入2 mol NO和1 mol O2，一定条件下发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，其反应速率与反应时间关系如图所示，下列选项表明反应达到平衡状态的是(　　) A．NO、O2物质的量之比为2∶1 B．M、N、P、Q四点中，N点时反应已达到平衡状态 C．混合气体的总质量不再变化 D．单位时间内生成2a mol NO2的同时，生成a mol O2 答案：D 解析：A项，NO、O2物质的量之比始终为2∶1，不能说明反应达到平衡状态；B项，M、N、P、Q四点中，N点时反应速率最大，但随着时间的推移，速率仍在变化，反应并未达到平衡状态；C项，该反应进行前后，混合气体的总质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态；D项，单位时间内生成2a mol NO2，反应正向进行，同时又生成a mol O2，反应逆向进行，两个不同方向，速率之比等于化学计量数之比，说明反应达到平衡状态。 3．X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为(　　) A．×100% B．×100% C．×100% D．×100% 答案：B 解析：设反应达平衡时消耗Y的物质的量为x mol。则： 　　　　 　X(g) ＋ 2Y(g)2Z(g) 起始量/mol a b 0 转变量/mol x x 平衡量/mol a－ b－x x 依题意可得：＋(b－x)＝x， x＝，Y的转化率为×100%＝×100%，故选B。 4．在一定温度时，将1 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋2D(g)，经5 min后，测得容器内B的浓度减少了0．2 mol·L－1。下列叙述不正确的是(　　) A．在5 min内该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0．02 mol·L－1·min－1 B．5 min时，容器内D的浓度为0．2 mol·L－1 C．该可逆反应随反应的进行容器内压强不变 D．5 min时容器内气体总的物质的量为2．5 mol 答案：C 解析：经5 min后，测得容器内B的浓度减少了0．2 mol·L－1，可知转化的B为0．2 mol·L－1×5 L＝1 mol，则： A(s)＋2B(g)C(g)＋ 2D(g) 起始量/mol 2 0 0 转化量/mol 1 0．5 1 5 min量/mol 1 0．5 1 在5 min内，该反应用C的浓度变化表示的反应速率为v＝＝＝ mol·L－1·min－1＝0．02 mol·L－1·min－1，故A正确；在5 min时，容器内D的浓度为c＝＝＝0．2 mol·L－1，故B正确；该反应前后气体分子数发生变化，压强会发生变化，故C错误；A为固体，B、C、D为气体，则5 min时容器内气体总的物质的量为1 mol＋0．5 mol＋1 mol＝2．5 mol，故D正确。 5．某温度时，在2 L恒容容器中发生A、B两种物质间的转化反应，气体A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为2AB B．0～4 min内，用A表示的平均反应速率为0．1 mol·L－1·min－1 C．4～8 min内，用B表示的平均反应速率为0．0125 mol·L－1·min－1 D．该条件下反应至8 min时，压缩容器容积，反应速率增大 答案：B 解析：题图中反应进行到4 min时，A减少0．4 mol，B增加0．2 mol，其比值为2∶1，则该反应的化学方程式为2AB，A正确；0～4 min内，用A表示的平均反应速率为＝0．05 mol·L－1·min－1，B错误；4～8 min内，用B表示的平均反应速率为＝0．0125 mol·L－1·min－1，C正确；该条件下反应至8 min时，压缩容器容积，气体浓度增大，则反应速率增大，D正确。 6．一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(s)。2 min时该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断正确的是(　　) A．混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态 B．平衡时C的体积分数为40% C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1 D．从开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0．6 mol·L－1·min－1 答案：B 解析：反应中有固体生成，气体总质量是变量，所以密度是变量，混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态，故A错误；将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，达到平衡，生成D的物质的量为0．8 mol，则消耗1．2 mol A、0．4 mol B，平衡时A、B、C的物质的量分别是1．8 mol、0．6 mol、1．6 mol，C的体积分数为×100%＝40%，故B正确；投料比等于化学计量数之比，各反应物的转化率相同，反应过程中A和B的转化率之比为1∶1，故C错误；从开始到平衡，生成D的物质的量为0．8 mol，消耗1．2 mol A，用A表示的化学反应速率为＝0．3 mol·L－1·min－1，故D错误。 7．在某容积为2 L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．前2 min内，v(A)＝0．2 mol·L－1·min－1 B．在第2 min时，图像发生改变的原因只可能是增加压强 C．其他条件不变，第4 min时体系的压强不再发生变化 D．增加气体D的浓度，A的反应速率会降低 答案：C 解析：从前2 min看，A、B、C、D改变的物质的量分别为0．4 mol、0．5 mol、0．6 mol、0．4 mol，且A、B的物质的量减少，应为反应物；C、D的物质的量增加，应为生成物。故反应的方程式为4A(g)＋5B(g)6C(g)＋4D(g)。A项，前2 min内，v(A)＝＝0．1 mol·L－1·min－1，错误；B项，从图像看，2～3 min时的图像斜率(绝对值)变大，说明化学反应速率变快，增大压强、升高温度、加入催化剂等均可，错误；C项，第4 min时反应处于平衡状态，体系压强不再改变，正确；D项，增加生成物D的浓度，A的浓度随之增大，故A的反应速率加快，错误。 8．一定条件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的浓度对乙酸在光照条件下的催化降解率的影响如图所示，其降解产物为无污染物质。下列判断错误的是(　　) A．温度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大 B．离子浓度相同时，Cu2＋的催化效果最好 C．Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大 D．乙酸的降解产物可能是CO2和H2O 答案：A 解析：Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化剂，要使催化剂达到最佳催化效果，需在一定温度下进行，并不是温度越高越好，A错误；根据题图可知，相同浓度下，a线(Cu2＋)表示的降解率最大，B正确；根据图示可知，Fe3＋的浓度增加，乙酸的降解率变化不是很大，所以Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大，C正确；乙酸的降解产物为无污染物质，其产物可能为CO2、H2O，D正确。 9．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快 B．比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快 C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂 D．在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0．04 mol·L－1·min－1 答案：D 解析：实验②④起始浓度相同，但温度不同，实验④反应速率较大，则可得出：升高温度，化学反应速率加快，故A正确；实验①②温度相同，但浓度不同，实验①浓度较大，则可得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快，故B正确；实验②③温度、浓度相同，实验③反应速率较大，应为加入催化剂，故C正确；在0～10 min之间，实验②中X的浓度变化为0．2 mol·L－1，则v(Y)＝v(X)＝×＝0．01 mol·L－1·min－1，故D错误。 10．180 ℃时将0．5 mol H2和1 mol CO2通入1 L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．该反应的化学方程式：CO2＋3H2CH3OH＋H2O B．当容器内混合气体压强不再变化时，表明反应已经达到平衡状态 C．在0～3 min内用H2表示的平均化学反应速率为0．1 mol·L－1·min－1 D．在3～10 min内，反应仍未达到平衡状态 答案：D 解析：将0．5 mol H2和1 mol CO2通入1 L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机产物，0～3 min内消耗的CO2与H2物质的量之比为(1．0 mol－0．9 mol)∶(0．5 mol－0．2 mol)＝1∶3，由原子守恒可知副产物为水，A正确；该反应是反应前后气体体积不等的反应，反应在恒容密闭容器中进行，当混合气体压强不再变化时，表明反应已经达到平衡状态，B正确；0～3 min内，反应消耗0．3 mol H2，则0～3 min内H2的平均反应速率为v(H2)＝＝0．1 mol·L－1·min－1，C正确；0～3 min内生成的甲醇物质的量为0．1 mol，则3 min时甲醇物质的量为0．1 mol，10 min时甲醇物质的量也为0．1 mol，则在3～10 min内反应处于平衡状态，D错误。 二、非选择题 11．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g) ＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0．020 0．010 0．008 0．007 0．007 0．007 (1)上图中，A点处v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。 (2)图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝______________。 (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。 a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变 c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内的密度保持不变 (4)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 答案：(1)大于　(2)b　1．5×10－3 mol·L－1·s－1　(3)bc　(4)bcd 解析：(1)图中表明A点的反应时间小于1 s，表格中数据表明在0～1 s内n(NO)减小，则反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在向右进行，此时v正>v逆。 (2)上述反应向右进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表格中数据表明题述反应从开始到平衡，n(NO)的减小量为0．020 mol－0．007 mol＝0．013 mol，则n(NO2)的增加量为0．013 mol。题述反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)＝0．0065 mol·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表格中数据表明，在0～2 s内n(NO)减小量为0．020 mol－0．008 mol＝0．012 mol，则n(O2)的减小量为0．006 mol，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝0．003 mol·L－1，反应时间为2 s，根据v＝计算得v(O2)＝1．5×10－3 mol·L－1·s－1。 (3)a项，在任意时刻都存在v(NO2)＝2v(O2)。b项，该反应是反应前后气体总物质的量不等的反应，则在恒温、恒容下气体总压强不变，说明反应已达到平衡状态。c项，v逆(NO)＝2v正(O2)说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态。d项，该反应在达到平衡前后气体质量守恒，由于容器容积不变，则容器内的密度不变不能说明反应达到平衡。 (4)其他条件一定，升高温度或增大反应物的浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率增大。 12．已知：反应aA(g)＋bB(g)cC(g)，某温度下，在2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 (1)经测定前4 s内v(C)＝0．05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为____________________ ___________。 (2)若上述反应分别在甲、乙、丙三个温度体积相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为：甲：v(A)＝0．3 mol·L－1·s－1；乙：v(B)＝0．12 mol·L－1·s－1；丙：v(C)＝9．6 mol·L－1·min－1。则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________(用甲、乙、丙表示)。 (3)0～4 s内，A的平均反应速率为________________。 (4)下列说法可以证明aA(g)＋bB(g)cC(g)已达平衡状态的是________(填字母)。 A．单位时间内生成n mol A的同时消耗n mol B B．混合气体的密度不再改变 C．反应速率v(A)＝v(B)＝v(C) D．C的物质的量浓度不再改变 答案：(1)3A(g)＋B(g)2C(g)　 (2)乙>甲>丙 (3)0．075 mol·L－1·s－1　(4)D 解析：(1)12 s时，A的浓度变化量Δc＝0．8 mol·L－1－0．2 mol·L－1＝0．6 mol·L－1，B的浓度变化量Δc＝0．5 mol·L－1－0．3 mol·L－1＝0．2 mol·L－1，故a∶b＝0．6∶0．2＝3∶1，经测定前4 s内v(C)＝0．05 mol·L－1·s－1，此时A浓度变化为：0．8 mol·L－1－0．5 mol·L－1＝0．3 mol·L－1，此时v(A)＝＝0．075 mol·L－1·s－1，即v(A)∶v(C)＝0．075∶0．05＝3∶2，故a∶b∶c＝3∶1∶2，且12 s时达到平衡状态，为可逆反应，反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)。 (2)确定A的速率为： 甲：v(A)＝0．3 mol·L－1·s－1； 乙：v(B)＝0．12 mol·L－1·s－1， 故v(A)＝3×0．12 mol·L－1·s－1＝0．36 mol·L－1·s－1；丙：v(C)＝9．6 mol·L－1·min－1＝＝0．16 mol·L－1·s－1，故v(A)＝×0．16 mol·L－1·s－1＝0．24 mol·L－1·s－1，故最快的是乙，最慢的是丙。 13．在2 L密闭容器中进行反应：aX(s)＋bY(g)cP(g)＋dQ(g)，式中a、b、c、d为化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量(mol)的变化如下表所示： 物质 时间 X Y P Q 起始 0．5 1．0 1．5 2 min时 0．7 2．7 0．8 3 min时 2．7 已知2 min内v(Q)＝0．075 mol·L－1·min－1，v(P)∶v(Y)＝2∶5。 (1)试确定以下物质的相关量：起始时n(Y)＝________，2 min时n(Q)＝________。 (2)上述反应的化学方程式为________________________________________。 (3)用Y表示2 min内的反应速率为______________。2 min时，Q在混合气体中的体积分数为________。 (4)在保持温度和容积不变的情况下，下列关于上述反应的叙述不正确的是________(填字母)。 a．2 min内用X表示的反应速率为0．05 mol·L－1·min－1 b．向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应)，会导致体系压强增大，反应速率加快 c．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡 d．随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡 e．随着反应的进行，混合气体的压强不再改变即说明反应已经达到平衡 答案：(1)2．2 mol　1．2 mol (2)2X(s)＋5Y(g)2P(g)＋3Q(g) (3)0．125 mol·L－1·min－1　25．5% (4)abe 解析：根据表格中的数据，可知2 min时反应达到平衡状态，2 min内v(Q)＝0．075 mol·L－1·min－1，则Δc(Q)＝v(Q)×t＝0．075 mol·L－1·min－1×2 min＝0．15 mol·L－1，Δn(Q)＝0．15 mol·L－1×2 L＝0．3 mol，因此2 min时Q的物质的量为1．5 mol－0．3 mol＝1．2 mol。v(P)∶v(Y)＝2∶5，则Δn(P)∶Δn(Y)＝2∶5＝0．2 mol∶Δn(Y)，解得Δn(Y)＝0．5 mol，由表中数据可知该反应逆向进行，则起始时Y的物质的量为2．7 mol－0．5 mol＝2．2 mol。Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(P)∶Δn(Q)＝0．2 mol∶0．5 mol∶0．2 mol∶0．3 mol＝2∶5∶2∶3＝a∶b∶c∶d，因此该反应的化学方程式为2X(s)＋5Y(g)2P(g)＋3Q(g)。 (3)2 min内用Y表示的反应速率为＝0．125 mol·L－1·min－1。根据上述分析可知，2 min时，X(s)、Y(g)、P(g)、Q(g)的物质的量分别为0．7 mol、2．7 mol、0．8 mol、1．2 mol，Q在混合气体中的体积分数为 ×100%≈25．5%。 (4)X为固体，不能用X表示反应速率，故a错误；容器的体积不变，向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应)，反应体系气体的浓度不变，反应速率不变，故b错误；X为固体，该反应前后气体的物质的量不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡，故c正确；X为固体，该反应前后气体的体积不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡，故d正确；X为固体，该反应前后气体的体积不变，容器中气体的压强始终不变，混合气体的压强不再改变，不能说明反应已经达到平衡，故e错误。 [重难点拨]　化学平衡状态的判断依据 (1)直接依据——根据速率关系 ①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。 即— (2)间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变的量，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即随反应进行而改变的量，当其“不变”时，则为平衡状态。 即：— 1 学科网（北京）股份有限公司 $$