专题05 化学反应的速率与限度（考题猜想）（8大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期末考点大串讲（人教版2019必修第二册）

专题05 化学反应的速率与限度 题型一 化学反应速率的意义、计算和比较 题型二 控制变量法探究影响速率的因素 题型三 化学反应速率影响因素的判断 题型四 化学平衡状态的建立和特征 题型五 化学平衡状态的判断 题型六 化学反应速率和平衡的计算 题型七 化学反应速率、平衡图像问题 题型八 化学反应原理综合题 题型一 化学反应速率的意义、计算和比较 解题要点 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同（即快慢程度相同），且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d 【例1-1】在密闭容器中进行反应4NH3+5O24NO+6H2O，内的物质的量从减少到，则用的浓度变化表示的化学反应速率为 A．1．25 mol∙L-1∙min-1 B．2.5 mol∙L-1∙min-1 C．5 mol∙L-1∙min-1 D．0.5 mol∙L-1∙min-1 【变式1-1】在不同反应条件下测得反应速率如下，反应速率最快的是 A． B． C． D． 【变式1-2】反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 题型二 控制变量法探究影响速率的因素 解题要点 ①确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。 ②定多变一：在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 ③数据有效：解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。 【例2-1】基于Na2S2O3溶液与H2SO4溶液反应会出现浑浊，探究化学反应速率的影响因素，实验过程中的数据记录如下。下列说法不正确的是 实验编号 水浴温度/℃ Na2S2O3溶 液 H2SO4溶液 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL 1 40 2 0.1 2 0.1 0 2 20 2 0.1 2 0.1 0 3 20 1 0.1 2 0.1 a 4 40 1.5 0.1 2 0.1 1 A．通过比较出现浑浊所需时间的长短判断化学反应速率的快慢 B．该实验探究了温度、Na2S2O3溶液的浓度对化学反应速率的影响 C．实验1需先将Na2S2O3溶液和H2SO4溶液混合，再水浴加热至40℃ D．若实验2和3是探究浓度对化学反应速率的影响，则a=1 【例2-2】实验小组探究(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应及其速率，实验过程和现象如表。 已知： i.(NH4)2S2O8具有强氧化性，能完全电离，S2O易被还原为SO； ii.淀粉检测I2的灵敏度很高，遇低浓度的I2即可快速变蓝； iii.I2可与S2O发生反应：2S2O+I2=S4O+2I-。 编号 1-1 1-2 实验操作 现象 无明显现象 溶液立即变蓝 （1）实验1-1的目的是 。 （2）(NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为 。 为了研究(NH4)2S2O8与KI反应的速率，小组同学分别向两支试管中依次加入下列试剂，并记录变色时间，如表。 编号 0.2mol·L-1KI溶液/mL 0.01mol·L-1Na2S2O3溶液/mL 蒸馏水/mL 0.4%的淀 粉溶液/滴 0.2mol·L-1(NH4)2S2O8溶液/mL 变色时间/s 2-1 2 0 2.8 2 0.2 立即 2-2 2 0.8 0.2 2 2 30 （3）实验2-1不能用于测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率，原因除变色时间过短外还有 。 （4）加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长，甲同学对此提出两种猜想。 猜想1：(NH4)2S2O8先与Na2S2O3反应，使c(S2O)降低； 猜想2：(NH4)2S2O8先与KI反应，____。 ①甲同学提出猜想1的依据：由信息iii推测，Na2S2O3的还原性 (填“强于”或“弱于”)KI的。 ②乙同学根据现有数据证明猜想1不成立，理由是 。 ③补全猜想2： 。 （5）查阅文献表明猜想2成立。根据实验2-2的数据，计算30s内的平均反应速率v(S2O)= mol·L-1·s-1(写出计算式)。 （6）实验2-2中，30s内未检测到(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应，可能的原因是 。(写出2条)。 【变式2-1】某小组为了探究影响溶液与溶液在酸性条件下反应速率的因素，设计如表所示的实验方案。 实验 褪色时间 1 3.0 2.0 1.0 0.0 2.0 8 2 3.0 2.0 2.0 0.0 a 6 3 4.0 2.0 2.0 0.0 0.0 4 4 3.0 2.0 1.0 0.5 b 3 下列说法不正确的是 A．， B．实验1和2的对照说明溶液的酸碱性会影响该反应的速率 C．实验1和4的对照说明能加快该反应的速率，是该反应的催化剂 D．根据实验1的数据计算反应速率 【变式2-2】实验室以与的反应为对象研究化学反应的限度与速率，实验设计如图所示： （1）实验观测到的现象是 。 （2）为探究该反应是否为可逆反应，进行如下实验：取少量反应后的溶液于试管中，加入 (填化学式)，观测到 ，证明该反应为可逆反应。 （3）为探究温度和对该反应速率的影响，进行如下实验。 实验所用试剂：溶液、溶液、蒸馏水、淀粉溶液 ①将实验方案补全。 序号 温度 (碘化钾) (碘化钾) (硫酸铁) (硫酸铁) 淀粉溶液/滴 (水) 1 0.1 5 0.05 5 2 0 2 3 ②实验表明反应速率：实验2实验1实验3，观测到的实验现象是 。 【变式2-3】运用Fenton化学氧化法降解工业废水的有机污染物p-CP，其做法是在调节好pH和浓度的废水中加入。现探究有关因素对该降解反应速率的影响。 【实验设计】控制p-CP和的初始浓度相同，加入的浓度为或，恒定实验温度在或，控制pH在3或10。设计如下对比实验： （1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)： 实验编号 pH 实验目的 ① 298 3 6.0 0.30 (Ⅰ)实验①和②探究温度对该降解反应速率的影响； (Ⅱ)实验①和③探究pH对该降解反应速率的影响； (Ⅲ)实验①和④探究浓度对该降解反应速率的影响。 ② ③ ④ 【数据处理】 （2）测得实验①～③p-CP的浓度随时间变化的关系如下图，请计算实验①降解反应在50～150s内的反应速率：v(p-CP)= 。 （3）请在坐标图中，画出实验④曲线 (进行相应的标注)。 【解释与结论】 （4）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，可能的原因是 。 （5）实验③得出的结论是：pH等于10时， 。 【思考与交流】 （6）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法： 。 题型三 化学反应速率影响因素的判断 解题要点 注意：（1）压强对反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，浓度不变，速率不变。 （2）温度改变，化学反应速率一定改变。 （3）不特别指明，催化剂一般是加快化学反应速率。 （4）固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。 【例3-1】下列措施中，不能增大化学反应速率的是 A．用电冰箱储存食物 B．黄铁矿(FeS2)煅烧时粉碎成细小的矿粒 C．过氧化氢分解制取O2时，加入少量MnO2 D．石灰石与稀盐酸反应生成CO2时，适当升高温度 【例3-2】将水蒸气通过红热的炭可产生水煤气，反应方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，该反应为吸热反应。下列措施中一定能加快化学反应速率的是 A．充入稀有气体 B．升高反应温度 C．增加C的物质的量 D．随时吸收CO、H2转化为CH3OH 【变式3-1】一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应： 反应达到平衡后，下列说法不正确的是 A．和的浓度一定相等 B．正反应速率等于逆反应速率 C．的浓度不再变化 D．改变温度，可以改变该反应进行的程度 【变式3-2】下列措施中，不能增大化学反应速率的是 A．锌与稀硫酸反应制取时，加入蒸馏水 B．用溶液制取时，向溶液中加入少量粉末 C．Mg在中燃烧生成MgO，用镁粉代替镁条 D．与稀盐酸反应生成时，适当升高温度 【变式3-3】实验室制取氧气的反应：2H2O2=2H2O+O2↑下列条件下，反应的速率最快的是（    ） 选项 H2O2的质量分数 温度 催化剂 A 5% 5℃ MnO2 B 5% 40℃ MnO2 C 10% 5℃ 无 D 10% 40℃ MnO2 题型四 化学平衡状态的建立和特征 解题要点 对于只加入反应物从正向建立的平衡： 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 【例4-1】在密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.4mol·L-1、0.2mol·L-1、0.4mol·L-1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．SO2为0.6mol·L-1，O2为0.3mol·L-1 B．SO3为0.8mol·L-1 C．SO2为0.2mol·L-1，O2为0.3mol·L-1 D．SO2、SO3均为0.3mol·L-1 【例4-2】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4-1】利用反应    ，可回收处理石油化工行业废气中的硫化氢。T℃时，该反应在密闭容器中进行，下列说法正确的是 A．平衡后，通入，减小 B．上述条件下，可实现100%分解 C．平衡态是该条件下分解的最大程度 D．生成的质量不变时，反应停止 【变式4-2】工业上获得四氯化钛常用“碳氯法”，其反应原理为。将一定量的投入某容器中发生该反应，下列说法正确的是 A．增大的投料，可实现投入的全部参与反应 B．当时，反应达到平衡状态 C．适当升高温度，增大，减小 D．在建立平衡过程中，混合气体的平均摩尔质量呈增大趋势 题型五 化学平衡状态的判断 【例5-1】一定条件下，在容积不变的密闭容器中，发生反应，下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．正、逆反应速率相等 B．混合气体的颜色不再改变 C．各物质浓度不再改变 D．用和反应，当存在于所有物质中 【例5-2】一定温度下，恒容密闭容器中，CO与Cl2在催化剂的作用下发生反应生成光气(COCl2)：。下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是 A．容器内气体的质量不再变化 B．CO、Cl2、COCl2的浓度相等 C．容器内气体的总压不再变化 D．消耗1molCO的同时生成1mol COCl2 【变式5-1】氮化硅陶瓷球具有耐高温、电绝缘、密度小等优良性能，工业上常在非氧氛围中制备氮化硅，其反应为：  。若上述反应在绝热恒容容器中发生，则下列状态不能表明反应一定处于平衡状态的是 A．混合气体的总物质的量不再改变 B．用不同物质表示的反应速率 C．反应体系中温度保持不变 D．混合气体密度不变 【变式5-2】一定温度下，在容积恒定的密闭容器中发生可逆反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)，下列情况能说明该反应一定达到化学平衡的是 ①容器内气体的压强不变；②混合气体的密度不变；③C的物质的量浓度不变 ④混合气体的总物质的量不变；⑤；⑥ A．只有③ B．①②④⑥ C．②③⑤ D．②④⑤⑥ 题型六 化学反应速率和平衡的计算 解题要点 公式 备注 反应物的转化率＝×100%＝×100% ①平衡量可以是物质的量、气体的体积 ②某组分的体积分数，也可以是物质的量分数 生成物的产率＝×100% 平衡时混合物组分的百分含量＝×100% 某组分的体积分数＝×100% 【例6-1】在2L的密闭容器中，将4molA(g)、2molB(g)混合并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后测得C的浓度为。下列说法正确的是 A．2s末，A物质的量为1.4mol B．用D表示的平均反应速率为 C．2s时，A的转化率为30% D．反应过程中容器内压强增大 【例6-2】已知：某反应物的转化率。利用催化还原可消除污染：，将一定量的置于恒容密闭容器中，在一定温度下发生上述反应，反应进行到时，测得的物质的量为的物质的量为内的平均反应速率为，下列说法正确的是 A．的初始浓度为 B．向容器中通入氩气能加快速率 C．时混合气体的压强是初始压强的2倍（保持温度不变） D．时的转化率为 【变式6-1】T℃时，在2L的恒容密闭容器中充入物质的量之比为1∶4的和混合气体，一定条件下发生反应：，测量反应过程中的物质的量随时间的变化如下表所示。下列说法正确的是 反应时间/min 0 2 4 6 8 10 12 /mol 2.0 1.36 0.96 0.68 0.52 0.50 0.50 A．0~4min内，用表示的平均速率为0.52mol⋅L-1⋅min-1 B．6~8min内，逆反应速率大于正反应速率 C．10min时，反应恰好达到该条件下的最大限度，且气体压强不再变化 D．容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为7∶10 【变式6-2】在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g)，实验数据如下表： 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 完成下列问题 （1）实验①中，若时测得，则0至时间内，用表示的平均反应速率 。 （2）实验②中，若某时刻测得，则此时混合气体中的体积分数为 。 （3）实验③中，a的值为 。 （4）实验④中，达到平衡时， 0.06(填“>”，“<”或“=”)。 题型七 化学反应速率、平衡图像问题 【例7-1】如图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的气体后，发生反应，已知是红棕色气体，是无色气体。反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是 A．时，反应达到平衡，反应不再进行 B．过程中，若消耗，同时消耗 C．反应过程中容器内的气体颜色不变 D．反应过程中混合气体压强减小 【变式7-1】一定条件下，A、B、C三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，各气体的浓度随时间变化的曲线如图所示。0～2min内该反应共吸收了akJ(a>0)能量。下列说法不正确的是 A．达到平衡时，A的浓度不再变化 B．反应的化学方程式为 C．反应达到平衡后，往容器中充入He，反应速率加快 D．该条件下，0.8molA(g)的总能量小于0.4molB(g)和1.2molC(g)的总能量 【变式7-2】一定温度下，向体积为10 L的恒容密闭容器中加入一定量的X、Y、Z三种气体，发生反应：，各物质的浓度随时间变化情况如图所示［阶段变化未画出］。下列说法不正确的是 A． B．Y的起始投料为0.2 mol C．，正、逆反应的速率相等 D．，X的平均消耗速率为 题型八 化学反应原理综合题 【例8-1】丙烯(CH2=CHCH3)是世界上产量最大的化工品之一，也是重要的基础化工原料，其下游产品广泛应用于塑料、家电、医疗器械、合成纤维、化妆品等。 （1）PDH 反应是工业生产丙烯的重要途径，其原理为 C3H8 (g) C3H6 (g) + H2 (g)。每摩尔相关气态物质的相对能量如下表所示： 物质 丙烷C3H8 氢气H2 丙烯C3H6 相对能量(kJ/mol) -103 0 21 ①据此分析，PDH 反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②根据以上结论， (填“能”或“不能”)得出2H2O2 = 2H2O + O2 ↑反应与PDH反应同为吸热反应或放热反应这一结论。 （2）一定温度下，向 2 L 恒容密闭容器中加入 1 mol C3H8 (g)，发生PDH反应，H2 的物质的量随时间的变化如图所示。 ①0～3min 内的平均反应速率 v (C3H8) = 。 ②从反应开始到最后达到平衡状态这一段时间内，化学反应速率 (填序号)。 a．先慢后快       b．呈减小趋势        c． 呈增大趋势         d．先快后慢 ③保持其它条件不变，若起始时通入适量的 N2 (不参与反应)，则达到平衡所需要的时间 (填“大于”“小于”或“等于”) 3 min。 （3）PDH 反应的副产物能用于氢氧燃料电池，研究发现，以 Pt4Y/C 作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化电极反应，示意图如图所示。C 电极发生的电极反应式为 ；当电路中转移 0.6 mol 电子时，理论上 Pt4Y 电极通入的气体在标准状况下的体积为 L。 【例8-2】实现“碳中和”，综合利用具有重要的意义。一定条件下，与制备气态甲醇的化学方程式为。 （1）已知该反应的体系能量变化如图所示，下列说法正确的是 (填标号)。 A．该反应与灼热的木炭与CO2反应的能量变化关系相符合 B．若反应生成的为液态，则放出的能量大于 C．1molCO(g)和2molH2(g)在容器中充分反应，放出的能量为 （2）恒温条件下，向一体积固定的密闭容器中投入一定量的和进行该反应，下列叙述中能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．反应中与的物质的量之比为 B．混合气体的压强不随时间的变化而变化 C．混合气体中的质量分数保持不变 （3）工业上也可以用和为原料制备，反应的化学方程式为。在容积为的恒容密闭容器中，充入和，测得和的浓度随时间的变化如图所示： ①从，用表示的平均反应速率 (保留两位有效数字)。 ②末，混合气体中的物质的量分数为 (已知：B的物质的量分数)。 ③第时， (填“>”“<”或“=”)。 ④为提高反应的速率，缩短达到平衡的时间，可采取的措施有 (任写一点)。 （4）氢氧燃料电池是短寿命载人航天器电源的一个合适的选择。如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。 ①氢气在 (填“正”或“负”)极发生反应，请写出负极的电极反应式 。 ②电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被反应物气体带出，在出口加装冷凝器可以将水回收。冷凝器应装在出口 (填“c”或“d”)处。 【变式8-1】是空气污染物，烟气脱硝是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 （1）甲烷还原法。 高温条件下能将转化为无害气体，反应的化学方程式为 。 （2）催化还原法。 发生反应：。 ①反应过程中的能量变化如图所示，已知破坏键、键、键时分别需要吸收、、的能量，则破坏分子中化学键需要吸收 kJ的能量。 ②还原的反应分三步完成，第Ｉ步：，第步：，反应过程如图所示。则第III步反应的化学方程式为 ，已知断开反应物中的化学键吸收的能量越多，反应越难进行，则总反应的反应速率取决于第 步（填“I”“II”或“III”）。 ③一定条件下，将和充入恒容密闭容器中发生反应：，容器内压强随时间的变化关系如图所示。内， 。某同学认为在该条件下，只要反应足够长时间，可变为0，请你分析他的观点错误的原因： 。 ④下列叙述能说明反应在恒温恒容密闭容器中达到平衡状态的是 （填标号）。 A． B．混合气体中NO的物质的量分数不再改变 C．混合气体的密度不再改变 D．混合气体的压强不再改变 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 化学反应的速率与限度 题型一 化学反应速率的意义、计算和比较 题型二 控制变量法探究影响速率的因素 题型三 化学反应速率影响因素的判断 题型四 化学平衡状态的建立和特征 题型五 化学平衡状态的判断 题型六 化学反应速率和平衡的计算 题型七 化学反应速率、平衡图像问题 题型八 化学反应原理综合题 题型一 化学反应速率的意义、计算和比较 解题要点 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同（即快慢程度相同），且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d 【例1-1】在密闭容器中进行反应4NH3+5O24NO+6H2O，内的物质的量从减少到，则用的浓度变化表示的化学反应速率为 A．1．25 mol∙L-1∙min-1 B．2.5 mol∙L-1∙min-1 C．5 mol∙L-1∙min-1 D．0.5 mol∙L-1∙min-1 【答案】A 【解析】内的物质的量从减少到，则的浓度变化为，因此用表示的化学反应速率为，答案选A。 【变式1-1】在不同反应条件下测得反应速率如下，反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，换算成同一物质、同一单位表示的化学反应速率，然后比较。 【解析】A．； B．以时间按秒，为标准， ； C．，C错误； D．，D正确； 故选B。 【变式1-2】反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知，B为固体，一般不用固体表示反应速率，故当时，，当=0.60时，，故反应速率大小顺序为：D＞C＞A，即其中反应速率最快的是D，故答案为：D。 题型二 控制变量法探究影响速率的因素 解题要点 ①确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。 ②定多变一：在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 ③数据有效：解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。 【例2-1】基于Na2S2O3溶液与H2SO4溶液反应会出现浑浊，探究化学反应速率的影响因素，实验过程中的数据记录如下。下列说法不正确的是 实验编号 水浴温度/℃ Na2S2O3溶 液 H2SO4溶液 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL 1 40 2 0.1 2 0.1 0 2 20 2 0.1 2 0.1 0 3 20 1 0.1 2 0.1 a 4 40 1.5 0.1 2 0.1 1 A．通过比较出现浑浊所需时间的长短判断化学反应速率的快慢 B．该实验探究了温度、Na2S2O3溶液的浓度对化学反应速率的影响 C．实验1需先将Na2S2O3溶液和H2SO4溶液混合，再水浴加热至40℃ D．若实验2和3是探究浓度对化学反应速率的影响，则a=1 【答案】C 【解析】A．硫代硫酸钠分解生成硫单质和二氧化硫，，当有S单质先生成时，说明反应速率较快，A正确； B．实验编号1、2、3、4四个实验中，采用改变温度和硫代硫酸钠浓度两个变量来探究化学反应速率，B正确； C．实验1需要先将硫酸溶液加热至40℃，再加入硫代硫酸钠溶液，C错误； D．若实验2、3是探究浓度对化学反应速率的影响，则要确保溶液的总体积相等，实验2的溶液总体积为4mL，则有4=a+1+2，即a=1，D正确； 答案选C。 【例2-2】实验小组探究(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应及其速率，实验过程和现象如表。 已知： i.(NH4)2S2O8具有强氧化性，能完全电离，S2O易被还原为SO； ii.淀粉检测I2的灵敏度很高，遇低浓度的I2即可快速变蓝； iii.I2可与S2O发生反应：2S2O+I2=S4O+2I-。 编号 1-1 1-2 实验操作 现象 无明显现象 溶液立即变蓝 （1）实验1-1的目的是 。 （2）(NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为 。 为了研究(NH4)2S2O8与KI反应的速率，小组同学分别向两支试管中依次加入下列试剂，并记录变色时间，如表。 编号 0.2mol·L-1KI溶液/mL 0.01mol·L-1Na2S2O3溶液/mL 蒸馏水/mL 0.4%的淀 粉溶液/滴 0.2mol·L-1(NH4)2S2O8溶液/mL 变色时间/s 2-1 2 0 2.8 2 0.2 立即 2-2 2 0.8 0.2 2 2 30 （3）实验2-1不能用于测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率，原因除变色时间过短外还有 。 （4）加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长，甲同学对此提出两种猜想。 猜想1：(NH4)2S2O8先与Na2S2O3反应，使c(S2O)降低； 猜想2：(NH4)2S2O8先与KI反应，____。 ①甲同学提出猜想1的依据：由信息iii推测，Na2S2O3的还原性 (填“强于”或“弱于”)KI的。 ②乙同学根据现有数据证明猜想1不成立，理由是 。 ③补全猜想2： 。 （5）查阅文献表明猜想2成立。根据实验2-2的数据，计算30s内的平均反应速率v(S2O)= mol·L-1·s-1(写出计算式)。 （6）实验2-2中，30s内未检测到(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应，可能的原因是 。(写出2条)。 【答案】（1）做对照，排除O2氧化I-的干扰 （2）+2I-=2+I2 （3）无Na2S2O3时，生成少量I2后淀粉即变蓝，无法确定与I-反应的浓度变化 （4）强于 实验2-2与Na2S2O3完全反应后的溶液中，n()仍高于2-1中起始n()（0.0410-3mol），溶液应立即变蓝 生成的I2与Na2S2O3迅速反应，待Na2S2O3消耗完，继续生成I2时，淀粉才变蓝 （5） （6）(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应的活化能大于与KI反应的活化能（或浓度相同时，(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应的速率较(NH4)2S2O8与KI的小）；c(Na2S2O3)＜c(KI) 【分析】(NH4)2S2O8具有强氧化性，可以氧化KI生成和I2；为了研究(NH4)2S2O8与KI反应的速率，设计了实验，实验现象表明，用淀粉作指示剂的情况下，实验2-1中(NH4)2S2O8与KI的反应很快，溶液立即变色，而实验2-2中，加入了(NH4)2S2O8与KI，还加入了少量的Na2S2O3溶液，溶液变色时间明显增长，可以依据实验2-2，使用相关数据表达出(NH4)2S2O8的反应速率。 【解析】（1）实验1-2中，(NH4)2S2O8氧化KI生成I2，淀粉遇I2变蓝，实验1-1中没有加入氧化剂，而在实验1-1和实验1-2中，空气中的O2会将I-氧化为I2，故实验1-1的目的是做对照，排除O2氧化I-的干扰。 （2）根据题干信息可知，(NH4)2S2O8与KI反应生成(NH4)2SO4、K2SO4和I2，该反应的离子方程式为+2I-=2+I2。 （3）实验2-1和实验2-2相比，实验2-1没有加入Na2S2O3溶液，则在实验2-1中，无Na2S2O3，生成少量I2后淀粉即变蓝，无法确定与I-反应的浓度变化。 （4）①信息iii：2+I2=+2I-，做还原剂，I-为还原产物，故Na2S2O3的还原性强于KI的； ②根据信息i和信息iii可以推测与发生氧化还原反应：+2=2+，实验2-2中，起始n()=0.410-3mol，n()=0.00810-3mol，该反应后n()=0.39610-3mol，仍高于2-1中起始n()（0.0410-3mol），即实验2-2中与反应后，溶液中的浓度仍大于实验2-1中的起始浓度，则实验2-2的溶液应立即变蓝，与实际不符，故猜想1不成立； ③实验2-2中，加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长，还可能是因为(NH4)2S2O8先与KI反应，生成的I2与Na2S2O3迅速反应，待Na2S2O3消耗完，继续生成I2时，淀粉才变蓝。 （5）由反应+2I-=2+I2和反应2+I2=+2I-可得：~2，30s内，Δn()=0.10.0810-3mol，则Δn()=0.10.0810-3mol，故30s内的平均反应速率v()==mol·L-1·s-1。 （6）实验2-2中，30s内未检测到(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应，可能的原因是(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应的活化能大于与KI反应的活化能（或浓度相同时，(NH4)2S2O8与Na2S2O3反应的速率较(NH4)2S2O8与KI的小），也可能是因为c(Na2S2O3)小于c(KI)。 【变式2-1】某小组为了探究影响溶液与溶液在酸性条件下反应速率的因素，设计如表所示的实验方案。 实验 褪色时间 1 3.0 2.0 1.0 0.0 2.0 8 2 3.0 2.0 2.0 0.0 a 6 3 4.0 2.0 2.0 0.0 0.0 4 4 3.0 2.0 1.0 0.5 b 3 下列说法不正确的是 A．， B．实验1和2的对照说明溶液的酸碱性会影响该反应的速率 C．实验1和4的对照说明能加快该反应的速率，是该反应的催化剂 D．根据实验1的数据计算反应速率 【答案】D 【解析】A．探究实验方案两两之间应保持单一变量，则四组实验的溶液总体积相等，利用混合溶液褪色时间判断变量对反应速率的影响。据题意可知，4组实验溶液总体积应相同，则a=1.0，b=1.5，A正确； B．由实验1，2可知，变量是混合后硫酸的浓度不一致，导致褪色时间不一致，即反应速率不一致，故酸的浓度（溶液的酸性）会影响该反应化学反应速率，B正确； C．对比表格中实验1和4的数据，4中有，反应速率快，故实验1和4的对照说明能加快该反应的速率，是该反应的催化剂，C正确； D．亚硫酸氢钠与高锰酸钾反应的离子方程式为，实验1中，高锰酸钾能反应完全，，D错误； 故选D。 【变式2-2】实验室以与的反应为对象研究化学反应的限度与速率，实验设计如图所示： （1）实验观测到的现象是 。 （2）为探究该反应是否为可逆反应，进行如下实验：取少量反应后的溶液于试管中，加入 (填化学式)，观测到 ，证明该反应为可逆反应。 （3）为探究温度和对该反应速率的影响，进行如下实验。 实验所用试剂：溶液、溶液、蒸馏水、淀粉溶液 ①将实验方案补全。 序号 温度 (碘化钾) (碘化钾) (硫酸铁) (硫酸铁) 淀粉溶液/滴 (水) 1 0.1 5 0.05 5 2 0 2 3 ②实验表明反应速率：实验2实验1实验3，观测到的实验现象是 。 【答案】（1）溶液由无色变为黄色 （2）KSCN 溶液由黄色变为红色 （3）0.1 5 0.05 5 2滴 0 0.1 5 0.05 4 2滴 1 溶液出现蓝色所需的时间：实验3实验1实验2 【分析】“控制变量法，”探究影响反应速率的因素，控制要研究的因素不同，其它因素必须相同。探究对该反应速率的影响，变量为，取用的体积不同，要控制溶液总体积相等。 【解析】（1）与反应生成Fe2+、I2，实验观测到的现象是溶液由无色变为黄色； （2）不足，取少量反应后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，观测到溶液由黄色变为红色，说明溶液中含有，证明该反应为可逆反应。 （3）实验1、实验2探究温度对反应速率的影响，根据控制变量法，其它条件相同，所以实验2取5mL、5mL、2滴淀粉溶液、蒸馏水的体积为0； 实验1、实验3探究对该反应速率的影响，实验1实验3，则实验1中的浓度大于实验3，实验1取用的体积大于实验3，根据控制变量法，其它条件相同，应可知混合后溶于总体积相等，所以实验3取5mL、4mL、2滴淀粉溶液、1mL蒸馏水； ②实验2实验1实验3，观测到的实验现象是溶液出现蓝色所需的时间：实验3实验1实验2。 【变式2-3】运用Fenton化学氧化法降解工业废水的有机污染物p-CP，其做法是在调节好pH和浓度的废水中加入。现探究有关因素对该降解反应速率的影响。 【实验设计】控制p-CP和的初始浓度相同，加入的浓度为或，恒定实验温度在或，控制pH在3或10。设计如下对比实验： （1）请完成以下实验设计表(表中不要留空格)： 实验编号 pH 实验目的 ① 298 3 6.0 0.30 (Ⅰ)实验①和②探究温度对该降解反应速率的影响； (Ⅱ)实验①和③探究pH对该降解反应速率的影响； (Ⅲ)实验①和④探究浓度对该降解反应速率的影响。 ② ③ ④ 【数据处理】 （2）测得实验①～③p-CP的浓度随时间变化的关系如下图，请计算实验①降解反应在50～150s内的反应速率：v(p-CP)= 。 （3）请在坐标图中，画出实验④曲线 (进行相应的标注)。 【解释与结论】 （4）实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，可能的原因是 。 （5）实验③得出的结论是：pH等于10时， 。 【思考与交流】 （6）实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法： 。 【答案】（1）313 3 6.0 0.30 298 10 6.0 0.30 298 3 3.0 0.30 （2） （3） （4）过氧化氢不稳定，受热容易分解 （5）反应不能进行 （6）将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10 【分析】通过对比实验研究某一因素对实验的影响，应该要注意控制研究的变量以外，其它量要相同，以此进行对比； 【解析】（1）实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③、④只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的； 实验①和②是探究温度对反应速率的影响，则T=313K，pH=3，c()=，c()=0.30 mol/L； 实验①和③显然是探究pH的大小对反应速率的影响；则T=298K，pH=10，c()=，c()=0.30 mol/L； 实验①和④显然是探究浓度对该降解反应速率的影响；则T=298K，pH=3，c()=，c()=0.30 mol/L； （2）由图可知，实验①降解反应在50～150s内的反应速率：v(p-CP)=； （3） 浓度越大、温度越高，反应速率越快，实验①和④探究浓度对该降解反应速率的影响，且④中过氧化氢浓度较低，反应速率较①要慢； （4）过氧化氢不稳定，受热容易分解，故温度过高时反而导致降解反应速率减小； （5）由图可知，实验③中p-CP浓度始终不变，则说明pH等于10时，反应不能进行； （6）根据图中信息知，要想使反应停止，可以改变溶液pH的方法，故答案为：将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH约为10。 题型三 化学反应速率影响因素的判断 解题要点 注意：（1）压强对反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，浓度不变，速率不变。 （2）温度改变，化学反应速率一定改变。 （3）不特别指明，催化剂一般是加快化学反应速率。 （4）固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。 【例3-1】下列措施中，不能增大化学反应速率的是 A．用电冰箱储存食物 B．黄铁矿(FeS2)煅烧时粉碎成细小的矿粒 C．过氧化氢分解制取O2时，加入少量MnO2 D．石灰石与稀盐酸反应生成CO2时，适当升高温度 【答案】A 【解析】A．用电冰箱储存食物，温度降低，减缓食物的氧化变质，A选； B．黄铁矿(FeS2)煅烧时粉碎成细小的矿粒，增大反应物额接触面积，加快反应速率，B不选； C．过氧化氢分解制取O2时，加入少量MnO2，二氧化锰起催化剂作用，加快反应速率，C不选； D．石灰石与稀盐酸反应生成CO2时，适当升高温度，加快反应速率，D不选； 答案选A。 【例3-2】将水蒸气通过红热的炭可产生水煤气，反应方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，该反应为吸热反应。下列措施中一定能加快化学反应速率的是 A．充入稀有气体 B．升高反应温度 C．增加C的物质的量 D．随时吸收CO、H2转化为CH3OH 【答案】B 【解析】A．充入稀有气体，容器体积不清楚是否变化，气体浓度不明确变化趋势，A不符合； B．升高反应温度，反应速率一定变快，B符合； C．增加C的物质的量，单质碳的浓度不变，不会带来化学反应速率的变化，C不符合； D．随时吸收CO、H2转化为CH3OH，反应物和产物浓度继续降低，速率减慢，D不符合； 故选B。 【变式3-1】一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应： 反应达到平衡后，下列说法不正确的是 A．和的浓度一定相等 B．正反应速率等于逆反应速率 C．的浓度不再变化 D．改变温度，可以改变该反应进行的程度 【答案】A 【解析】A．反应达到平衡后，各物质浓度不再变化，但CO2和CH3OH的浓度不一定相等，A错误； B．当正反应和逆反应速率相等时，反应达到平衡，B正确； C．当各物质浓度不再改变时，反应达到平衡，C正确； D．改变温度平衡发生移动，反应进行程度发生变化，D正确； 故答案为：A。 【变式3-2】下列措施中，不能增大化学反应速率的是 A．锌与稀硫酸反应制取时，加入蒸馏水 B．用溶液制取时，向溶液中加入少量粉末 C．Mg在中燃烧生成MgO，用镁粉代替镁条 D．与稀盐酸反应生成时，适当升高温度 【答案】A 【解析】A．锌与稀硫酸反应制取时，加入蒸馏水，导致硫酸浓度降低，反应速率减慢，而不是速率加快，A符合题意； B．用溶液制取时，添加少量，起催化作用，化学反应速率加快，B不符合题意； C．Mg在中燃烧生成MgO，若用镁粉代替镁条，由于Mg与O2接触面积增大，反应速率大大加快，C不符合题意； D．在与稀盐酸反应生成时，适当升高温度，物质的内能增加，微粒之间有效碰撞次数增加，反应速率加快，D不符合题意； 故选A。 【变式3-3】实验室制取氧气的反应：2H2O2=2H2O+O2↑下列条件下，反应的速率最快的是（    ） 选项 H2O2的质量分数 温度 催化剂 A 5% 5℃ MnO2 B 5% 40℃ MnO2 C 10% 5℃ 无 D 10% 40℃ MnO2 【答案】D 【分析】题中涉及影响反应速率的因素有温度、浓度和催化剂，一般来说，温度越高、浓度越大且加入催化剂，可增大反应速率，以此解答该题。 【解析】A、C与B、D相比较，B、D反应温度高、加入催化剂，反应速率较大，B、D相比较，D浓度较大，则D反应速率最大。 答案选D。 【点睛】本题考查化学反应素的影响因素，为高频考点，侧重于学生的分析能力和基本概念、理论知识的综合理解和运用的考查，注意相关基础知识的积累。 题型四 化学平衡状态的建立和特征 解题要点 对于只加入反应物从正向建立的平衡： 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 【例4-1】在密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.4mol·L-1、0.2mol·L-1、0.4mol·L-1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．SO2为0.6mol·L-1，O2为0.3mol·L-1 B．SO3为0.8mol·L-1 C．SO2为0.2mol·L-1，O2为0.3mol·L-1 D．SO2、SO3均为0.3mol·L-1 【答案】A 【解析】A．若SO2为0.6mol·L-1，则SO2的生成量为0.6mol·L-1-0.4 mol·L-1=0.2 mol·L-1，由方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知，O2(g)的生成量为0.1 mol·L-1，O2的平衡量为0.2mol·L-1+0.1mol·L-1=0.3mol·L-1，A正确； B．若SO3为0.8mol·L-1，则SO3的生成量为0.8mol·L-1-0.4 mol·L-1=0.4mol·L-1，由方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知，SO2的消耗量为0.4mol·L-1，而该反应为可逆反应，SO2的消耗量小于0.4mol·L-1，B错误； C．若SO2为0.2mol·L-1，则SO2的消耗量为0.4mol·L-1-0.2mol·L-1=0.2 mol·L-1，由方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知，O2(g)的消耗量为0.1 mol·L-1，O2的平衡量为0.2mol·L-1-0.1mol·L-1=0.1mol·L-1，C错误； D．若SO2为0.3mol·L-1，则SO2的消耗量为0.4mol·L-1-0.3mol·L-1=0.1 mol·L-1，由方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知，SO3的生成量为0.1 mol·L-1，平衡量为0.4mol·L-1+0.1mol·L-1=0.5mol·L-1，D错误； 故选A。 【例4-2】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 【解析】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4-1】利用反应    ，可回收处理石油化工行业废气中的硫化氢。T℃时，该反应在密闭容器中进行，下列说法正确的是 A．平衡后，通入，减小 B．上述条件下，可实现100%分解 C．平衡态是该条件下分解的最大程度 D．生成的质量不变时，反应停止 【答案】C 【解析】A．平衡后，通入，对平衡无影响，且在一定温度和压强下为定值，此时不发生改变，故A错误； B．该反应为可逆反应，反应不能进行完全，则不可能100%分解，故B错误； C．可逆反应达到平衡状态时，各物质的浓度保持不变，即平衡态是该条件下分解达到的最大程度，故C正确； D．化学平衡是动态平衡，达到平衡状态时，生成的质量不变，但反应没有停止，此时正逆反应速率相等，故D错误； 答案选C。 【变式4-2】工业上获得四氯化钛常用“碳氯法”，其反应原理为。将一定量的投入某容器中发生该反应，下列说法正确的是 A．增大的投料，可实现投入的全部参与反应 B．当时，反应达到平衡状态 C．适当升高温度，增大，减小 D．在建立平衡过程中，混合气体的平均摩尔质量呈增大趋势 【答案】D 【解析】A．该反应为可逆反应，即使的投料过量，也不能使全部参与反应，A错误； B．当时，说明反应达到平衡状态，B错误； C．适当升高温度，正、逆反应速率均增大，C错误； D．用极端假设法，气体只有反应物时，气体的摩尔质量为，气体只有生成物和时，平均摩尔质量为，故在建立平衡过程中，混合气体的平均摩尔质量呈增大趋势，D正确； 故选D。 题型五 化学平衡状态的判断 【例5-1】一定条件下，在容积不变的密闭容器中，发生反应，下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．正、逆反应速率相等 B．混合气体的颜色不再改变 C．各物质浓度不再改变 D．用和反应，当存在于所有物质中 【答案】D 【解析】A．反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，故不选A； B．混合气体的颜色不再改变，说明NO2浓度不变，反应一定达到化学平衡状态，故不选B； C．反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变，故不选C； D．用和反应，存在于所有物质中，不能判断各物质浓度是否发生改变，反应不一定平衡，故选D； 选D。 【例5-2】一定温度下，恒容密闭容器中，CO与Cl2在催化剂的作用下发生反应生成光气(COCl2)：。下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是 A．容器内气体的质量不再变化 B．CO、Cl2、COCl2的浓度相等 C．容器内气体的总压不再变化 D．消耗1molCO的同时生成1mol COCl2 【答案】C 【解析】A．容器内各物质都呈气态，依据质量守恒定律，不管反应是否达到平衡，气体的质量始终不发生改变，A不符合题意； B．CO、Cl2、COCl2的浓度相等，可能是反应过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，B不符合题意； C．反应前后气体的分子数不等，随着反应的进行，混合气的压强不断发生改变，当容器内气体的总压不再变化时，反应达平衡状态，C符合题意； D．消耗1molCO的同时生成1mol COCl2，反应进行的方向相同，反应不一定达到平衡状态，D不符合题意； 故选C。 【变式5-1】氮化硅陶瓷球具有耐高温、电绝缘、密度小等优良性能，工业上常在非氧氛围中制备氮化硅，其反应为：  。若上述反应在绝热恒容容器中发生，则下列状态不能表明反应一定处于平衡状态的是 A．混合气体的总物质的量不再改变 B．用不同物质表示的反应速率 C．反应体系中温度保持不变 D．混合气体密度不变 【答案】B 【分析】根据化学平衡的本质标志（正、逆反应速率相等且不等于0）和特征标志（各组分的浓度保持不变）判断反应是否达到平衡状态，据此解答。 【解析】A．该反应左右两边气体分子数不同，因此随着反应的进行，该反应的气体总物质的量始终发生变化，当气体总物质的量不再改变时，说明达到化学平衡状态，故A不符合题意； B．同一方向而言，不管是否达到平衡，根据该反应的系数和化学反应速率的关系，得，故B符合题意； C．该反应为放热反应，随着反应的进行，在恒容绝热容器中，温度一直升高，所以当温度不变时，说明反应达到平衡状态，故C不符合题意； D．在恒容绝热容器中，混合气体的体积不变，混合气体的总质量始终在发生变化，所以密度一直在发生变化，当密度不变时说明达到化学平衡状态，故D不符合题意； 答案选B。 【变式5-2】一定温度下，在容积恒定的密闭容器中发生可逆反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)，下列情况能说明该反应一定达到化学平衡的是 ①容器内气体的压强不变；②混合气体的密度不变；③C的物质的量浓度不变 ④混合气体的总物质的量不变；⑤；⑥ A．只有③ B．①②④⑥ C．②③⑤ D．②④⑤⑥ 【答案】C 【解析】①A为固体，B、C、D为气体，反应前后气体系数之和相等，相同条件下，压强之比等于气体物质的量之比，推出该反应的混合气体的压强始终不变，即混合气体的压强不变，不能说明该反应达到平衡，故①不符合题意； ②A为固体，该反应为气体质量增加的反应，容器为恒容，根据密度的定义，当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡，故②符合题意； ③根据化学平衡的定义，因此C的物质的量浓度不变，说明该反应达到平衡，故③符合题意； ④A为固体，B、C、D为气体，反应前后气体系数之和相等，混合气体总物质的量始终相等，即当混合气体总物质的量不变，不能说明反应达到平衡，故④不符合题意； ⑤用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此v正(C)=v逆(D)，能说明反应达到平衡，故⑤符合题意； ⑥根据⑤分析，应是v正(B)=2v逆(C)，说明反应达到平衡，故⑥不符合题意； 综上所述，符合题意的是②③⑤，选项C正确； 答案为C。 题型六 化学反应速率和平衡的计算 解题要点 公式 备注 反应物的转化率＝×100%＝×100% ①平衡量可以是物质的量、气体的体积 ②某组分的体积分数，也可以是物质的量分数 生成物的产率＝×100% 平衡时混合物组分的百分含量＝×100% 某组分的体积分数＝×100% 【例6-1】在2L的密闭容器中，将4molA(g)、2molB(g)混合并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后测得C的浓度为。下列说法正确的是 A．2s末，A物质的量为1.4mol B．用D表示的平均反应速率为 C．2s时，A的转化率为30% D．反应过程中容器内压强增大 【答案】C 【分析】根据已知条件列出“三段式” ，以此解答。 【解析】A．由分析可知，2s末，A物质的量为1.4mol/L×2L=2.8mol，A错误； B．D是固体，不能用D表示平均反应速率，B错误； C．由分析可知，2s时，A的转化率为=30%，C正确； D．该反应是气体物质的量不变的反应，反应过程中容器内压强不变，D错误； 故选C。 【例6-2】已知：某反应物的转化率。利用催化还原可消除污染：，将一定量的置于恒容密闭容器中，在一定温度下发生上述反应，反应进行到时，测得的物质的量为的物质的量为内的平均反应速率为，下列说法正确的是 A．的初始浓度为 B．向容器中通入氩气能加快速率 C．时混合气体的压强是初始压强的2倍（保持温度不变） D．时的转化率为 【答案】D 【解析】A．由题中数据可知，内生成的的物质的量为，则消耗的为的初始浓度为，A错误； B．恒容条件下通入氩气不影响参与反应气体的浓度，故反应速率不变，B错误； C．该反应气体前后计量数相等，总物质的量不发生变化，因此时混合气体的压强与初始压强相等，C错误； D．根据计量数之比可知转化的的物质的量为，则时的转化率为，D正确； 故选D。 【变式6-1】T℃时，在2L的恒容密闭容器中充入物质的量之比为1∶4的和混合气体，一定条件下发生反应：，测量反应过程中的物质的量随时间的变化如下表所示。下列说法正确的是 反应时间/min 0 2 4 6 8 10 12 /mol 2.0 1.36 0.96 0.68 0.52 0.50 0.50 A．0~4min内，用表示的平均速率为0.52mol⋅L-1⋅min-1 B．6~8min内，逆反应速率大于正反应速率 C．10min时，反应恰好达到该条件下的最大限度，且气体压强不再变化 D．容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为7∶10 【答案】D 【解析】A．0~4min内，由表可知∆=2.0-0.96=1.04mol，则，根据反应速率之比等于系数比，用表示的平均速率为v()=v(CO2)=0.13mol⋅L-1⋅min-1，A错误； B．6~8min内，在减小，说明反应正向进行，则正反应速率大于逆反应速率，B错误； C．由表可知10min后不再发生变化，说明10min时反应已经达到平衡状态，但不能说明反应恰好达到该条件下的最大限度，C错误； D．充入物质的量之比为1∶4的和混合气体，则该反应起始加入2mol和8mol，列三段式：，起始时总物质的量为2+8=10mol，平衡时总物质的量为0.5+2+1.5+3=7mol，恒温恒容下，气体的物质的量与压强成正比，达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为7∶10，D正确； 故选D。 【变式6-2】在10L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g)，实验数据如下表： 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 完成下列问题 （1）实验①中，若时测得，则0至时间内，用表示的平均反应速率 。 （2）实验②中，若某时刻测得，则此时混合气体中的体积分数为 。 （3）实验③中，a的值为 。 （4）实验④中，达到平衡时， 0.06(填“>”，“<”或“=”)。 【答案】（1） （2）12% （3）0.12 （4）< 【解析】（1）根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，(N)=(M)==1.0×10-3mol/(L•min)，故答案为：1.0×10-3mol/(L•min)； （2）由三段式分析： ，则此时混合气体中X(g)的体积分数为×100%=12%，故答案为：12%； （3）由实验②数据可知，三段式分析： ，则该温度下的化学平衡常数为：K==1，温度不变平衡常数不变，则有实验③数据三段式分析可知，，该反应的平衡常数K==1.0，解得：a=0.12，故答案为：0.12； （4）根据三段式可求得，700℃时，化学平衡常数K≈2.6，升高温度至800℃得平衡常数为K=1.0，K减小，即平衡逆向移动，则正反应为放热反应，若④的温度为800℃，恒容体系中，气体体积不变的反应，④与③为等效平衡，b=a=0.06mol，但④的实际温度为900℃，相比较800℃，平衡逆向移动，b＜0.06，故答案为：＜。 题型七 化学反应速率、平衡图像问题 【例7-1】如图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的气体后，发生反应，已知是红棕色气体，是无色气体。反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是 A．时，反应达到平衡，反应不再进行 B．过程中，若消耗，同时消耗 C．反应过程中容器内的气体颜色不变 D．反应过程中混合气体压强减小 【答案】C 【解析】A．时，反应达到平衡，化学平衡状态是动态平衡，反应始终再进行，A错误； B．过程中，保持平衡状态，若消耗，同时消耗，B错误； C．时，反应达到平衡状态，浓度保持不变，故反应过程中容器内的气体颜色不变，C正确； D．反应过程中，各物质浓度保持不变，则气体压强也不变，D错误； 故选C。 【变式7-1】一定条件下，A、B、C三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，各气体的浓度随时间变化的曲线如图所示。0～2min内该反应共吸收了akJ(a>0)能量。下列说法不正确的是 A．达到平衡时，A的浓度不再变化 B．反应的化学方程式为 C．反应达到平衡后，往容器中充入He，反应速率加快 D．该条件下，0.8molA(g)的总能量小于0.4molB(g)和1.2molC(g)的总能量 【答案】C 【解析】A．反应达到平衡状态时各组分浓度不再变化，即达到平衡时，A的浓度不再变化，故A正确； B．参加反应的A和生成物B、C的物质的量浓度之比为(2.0-1.2)mol/L：0.4mol/L：1.2mol/L=2：1：3，则反应的化学方程式是，故B正确； C．恒容容器中冲入稀有气体，反应物与生成物的浓度不变，反应速率不变，故C错误； D．该反应的化学方程式为，0～2min内该反应共吸收了a(a＞0)kJ能量，说明该反应为吸热反应，该条件下0.8molA(g)的总能量小于0.4molB(g)和1.2molC(g)的总能量，故D正确； 答案选C。 【变式7-2】一定温度下，向体积为10 L的恒容密闭容器中加入一定量的X、Y、Z三种气体，发生反应：，各物质的浓度随时间变化情况如图所示［阶段变化未画出］。下列说法不正确的是 A． B．Y的起始投料为0.2 mol C．，正、逆反应的速率相等 D．，X的平均消耗速率为 【答案】D 【解析】A．由图可知，，，浓度变化量之比等于化学计量数之比，则m=3，A正确； B．浓度变化量之比等于化学计量数之比，设Y的起始投料为xmol/L，，:∶0.06 mol/L=1∶2，x=0.02，容器体积为10 L，则Y的起始投料为0.2 mol，B正确； C．，各物质的物质的量浓度均不变，说明反应达到平衡状态，正、逆反应的速率相等，C正确； D．，X的平均消耗速率为，D错误； 故选D。 题型八 化学反应原理综合题 【例8-1】丙烯(CH2=CHCH3)是世界上产量最大的化工品之一，也是重要的基础化工原料，其下游产品广泛应用于塑料、家电、医疗器械、合成纤维、化妆品等。 （1）PDH 反应是工业生产丙烯的重要途径，其原理为 C3H8 (g) C3H6 (g) + H2 (g)。每摩尔相关气态物质的相对能量如下表所示： 物质 丙烷C3H8 氢气H2 丙烯C3H6 相对能量(kJ/mol) -103 0 21 ①据此分析，PDH 反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②根据以上结论， (填“能”或“不能”)得出2H2O2 = 2H2O + O2 ↑反应与PDH反应同为吸热反应或放热反应这一结论。 （2）一定温度下，向 2 L 恒容密闭容器中加入 1 mol C3H8 (g)，发生PDH反应，H2 的物质的量随时间的变化如图所示。 ①0～3min 内的平均反应速率 v (C3H8) = 。 ②从反应开始到最后达到平衡状态这一段时间内，化学反应速率 (填序号)。 a．先慢后快       b．呈减小趋势        c． 呈增大趋势         d．先快后慢 ③保持其它条件不变，若起始时通入适量的 N2 (不参与反应)，则达到平衡所需要的时间 (填“大于”“小于”或“等于”) 3 min。 （3）PDH 反应的副产物能用于氢氧燃料电池，研究发现，以 Pt4Y/C 作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化电极反应，示意图如图所示。C 电极发生的电极反应式为 ；当电路中转移 0.6 mol 电子时，理论上 Pt4Y 电极通入的气体在标准状况下的体积为 L。 【答案】（1）吸热 不能 （2）0.125 mol∙L−1∙min−1 b 等于 （3）H2 +2OH−− 2e−=2H2O 3.36 【解析】（1）①信息可判断 ，生成物的总能量大于反应物的总能量 ，故 PDH 反应为吸热反应 。 ②一个反应是吸热或还是放热，可从宏观和微观两个角度解释 ， 与反应类型(比如分解反应) 和反应条件(比如 加热 、点燃) 无关 。 （2）①分析图表可知，0 ~ 3min内的平均反应速率 = 0.125 mol∙L−1∙min−1。 ②随着反应的进行，反应物浓度减小，故反应开始直至最后达到平衡状态，该时间段内化学反应速率呈减小趋势。 ③通入的 N2 (不参与反应)，不影响反应物的浓度，故对反应速率没有影响，达到平衡所需要的时间还是 3min。 （3）碱性溶液中，氢氧燃料电池C极中通入的氢气发生氧化反应，其电极反应H2 +2OH−− 2e−=2H2O； 通入的氧气发生还原反应 ，其电极反应 O2+H2O+4e-=4OH- ，当电路中转移 0.6 mol电子时 ，理论上正极通入的氧气为0.15 mol，在标准状况下的体积为 3.36 L。 【例8-2】实现“碳中和”，综合利用具有重要的意义。一定条件下，与制备气态甲醇的化学方程式为。 （1）已知该反应的体系能量变化如图所示，下列说法正确的是 (填标号)。 A．该反应与灼热的木炭与CO2反应的能量变化关系相符合 B．若反应生成的为液态，则放出的能量大于 C．1molCO(g)和2molH2(g)在容器中充分反应，放出的能量为 （2）恒温条件下，向一体积固定的密闭容器中投入一定量的和进行该反应，下列叙述中能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．反应中与的物质的量之比为 B．混合气体的压强不随时间的变化而变化 C．混合气体中的质量分数保持不变 （3）工业上也可以用和为原料制备，反应的化学方程式为。在容积为的恒容密闭容器中，充入和，测得和的浓度随时间的变化如图所示： ①从，用表示的平均反应速率 (保留两位有效数字)。 ②末，混合气体中的物质的量分数为 (已知：B的物质的量分数)。 ③第时， (填“>”“<”或“=”)。 ④为提高反应的速率，缩短达到平衡的时间，可采取的措施有 (任写一点)。 （4）氢氧燃料电池是短寿命载人航天器电源的一个合适的选择。如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。 ①氢气在 (填“正”或“负”)极发生反应，请写出负极的电极反应式 。 ②电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被反应物气体带出，在出口加装冷凝器可以将水回收。冷凝器应装在出口 (填“c”或“d”)处。 【答案】（1）B （2）BC （3）0.042 30 < 增大反应物浓度或增大压强或升高温度或使用高效的催化剂 （4）负 H2-2e-+2OH-=2H2O c 【解析】（1）A．由图可知该反应为放热反应，灼热的木炭与CO2的反应是吸热反应，二者能量变化关系不同，A错误； B．气态到液体放热，根据图示信息可知，若反应生成的CH3OH为液态，则放出的能量大于90.77kJ，B正确； C．该反应为可逆反应，不能进行完全，因此1molCO(g)和2molH2(g)在容器中充分反应，放出的能量小于90.77kJ，C错误； 答案选B； （2）A．若反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1：1，不能说明各物质的浓度保持不变，故不能说明达到平衡状态，A错误； B．反应正向进行时，混合气体的压强不断减小，当压强不随时间的变化而变化时，说明达到平衡状态，B正确； C．反应正向进行时，混合气体中CH3OH的质量分数不断增加，当CH3OH质量分数保持不变时，达到平衡状态，C正确； 故选BC； （3）①3~9min内，参加反应CO2的物质的量为0.50mol-0.25mol=0.25mol， v(CO2)=≈0.042mol·L-1·min-1。 ②由图可知，9min末时反应达平衡，此时n(CH3OH)=0.75mol，n(CO2)=0.25mol，列出三段式： 9min末时，混合气体中CH3OH的物质的量分数为=30%； ③随着反应的进行，正反应速率不断减小，第9min时反应达到平衡，此时正、逆反应速率相等，反应速率之比等于化学计量数之比，第12min时反应达平衡状态，v正(CH3OH) =v逆(CH3OH)＜v逆(H2)； ④影响反应速率的因素有浓度、压强、温度、催化剂等，因此为了提高反应的速率可采用的方法有增大反应物浓度、增大压强、升高温度、使用高效的催化剂等。 （4）①由图可知，该燃料电池中b电极通入O2发生还原反应为正极，a电极通入H2发生氧化反应为负极，电极方程式为H2-2e-+2OH-=2H2O； ②由于负极反应生成H2O，冷凝器应装在出口c处。 【变式8-1】是空气污染物，烟气脱硝是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 （1）甲烷还原法。 高温条件下能将转化为无害气体，反应的化学方程式为 。 （2）催化还原法。 发生反应：。 ①反应过程中的能量变化如图所示，已知破坏键、键、键时分别需要吸收、、的能量，则破坏分子中化学键需要吸收 kJ的能量。 ②还原的反应分三步完成，第Ｉ步：，第步：，反应过程如图所示。则第III步反应的化学方程式为 ，已知断开反应物中的化学键吸收的能量越多，反应越难进行，则总反应的反应速率取决于第 步（填“I”“II”或“III”）。 ③一定条件下，将和充入恒容密闭容器中发生反应：，容器内压强随时间的变化关系如图所示。内， 。某同学认为在该条件下，只要反应足够长时间，可变为0，请你分析他的观点错误的原因： 。 ④下列叙述能说明反应在恒温恒容密闭容器中达到平衡状态的是 （填标号）。 A． B．混合气体中NO的物质的量分数不再改变 C．混合气体的密度不再改变 D．混合气体的压强不再改变 【答案】（1） （2）631 I 可逆反应中反应物的转化率不可能达100%（合理即可） BD 【解析】（1）高温条件下能将转化为无害气体，可知反应生成二氧化碳、氮气和水，配平后可得反应的化学方程式为：； （2）①根据图示， 2molNO发生反应：，放热664kJ，设破坏分子中化学键需要吸收xkJ的能量，则：946+463×4-2x-436×2=664，x=631，所以破坏分子中化学键需要吸收631kJ的能量； ②总反应减去第I步、第II步反应可得第III步反应的化学方程式为：，已知断开反应物中的化学键吸收的能量越多，反应越难进行，根据图示，第一步反应断开反应物中的化学键吸收的能量最多，第一步反应最难进行，则总反应的反应速率取决于第I步； ③一定条件下，将和充入恒容密闭容器中发生反应：，恒温恒容时，物质的量之比等于其压强之比，则根据图示，10min时，容器内气体总物质的量为 ，即内，容器内气体减少，由反应式可知，每生成1mol，混合气体减少1mol，此时混合气体减少0.28mol，则内生成0.28mol，所以内，。该反应为可逆反应，反应物的转化率不可能达100%，无论反应多长时间，不可能变为0，某同学认为在该条件下，只要反应足够长时间，可变为0，他的观点错误的原因为：可逆反应中反应物的转化率不可能达100%，无论反应多长时间，不可能变为0； ④A．由反应式可得：，但并未体现同一组分正、逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，A不符合题意； B．混合气体中NO的物质的量分数不再改变，即NO的浓度不再改变，能说明反应达到平衡状态，B符合题意； C．混合气体质量不变，容器体积不变，混合气体的密度始终不变，所以混合气体的密度不再改变，不能说明反应达到平衡状态，C不符合题意； D．该反应是气体分子数减小的反应，在恒温恒容密闭容器中，混合气体的压强在改变，则当混合气体的压强不再改变时，能说明反应达到平衡状态，D符合题意； 故选BD。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$