专题05 化学反应速率与限度（期中培优讲义）高一化学下学期人教版

专题05 化学反应速率与限度 目 录 第一部分 知识体系·导图构型 第二部分 重难剖析·方法技巧 重点01 化学反应速率 重点02 影响化学反应速率的因素 重点03 化学反应的限度 重点04 化学反应条件的控制 第三部分 典例精析·迁移应用 第四部分 考场练兵·分层实战 夯实基础·综合应用·思维拔高 重点一 化学反应速率 1.化学反应速率及其表示方法 ①化学反应速率是指某时间段内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时速率。 ②化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为正值。 ③因为纯固体、纯液体的浓度视为定值，所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应，虽然不能用固体的浓度变化表示反应速率，但可以用单位时间固体质量的变化量来表示反应速率的快慢。 ④同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应的速率时，必须说明是用反应物或生成物中的哪种物质做标准。 2.化学反应速率与化学计量数的关系 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 ①反应的转化率(α)：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比 ②生成物的产率：指生成物的实际值与理论值(按照方程式计算的出来的)的比值 3.化学反应速率大小的比较方法 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要根据化学计量数换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 (2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 重点二 影响化学反应速率的因素 1.影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 规律(在其他条件相同时) 内因 化学性质 反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反之则越慢 外因 温度 当其他条件相同时，升高温度化学反应速率加快，温度降低反应速率减慢。 催化剂 当其他条件相同时，催化剂能改变(该实验为加快)化学反应速率；同一化学反应的催化剂可能不止一种，且催化效率一般不同。 反应物的浓度 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小 气态反应物的压强 增大气态反应物的压强,化学反应速率加快;反之减慢 固体反应物的表面积 当其他条件相同时，增大固体反应物的表面积(如固体反应物由块状变为粉末状),化学反应速率增大；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减小 原电池 有原电池形成时,化学反应速率加快 其他 电磁波、超声波、溶剂等会影响化学反应速率 ①无论是放热反应还是吸热反应，升温都能加快化学反应速率。不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率，温度对反应速率的影响与吸热、放热无关，也与反应物的状态无关。 ②纯液体和固体没有浓度，所以改变反应中纯液体和固体的用量不会改变反应速率。 ③有的催化剂能增大反应速率，为正催化剂；有的催化剂能减小反应速率，为负催化剂；若无特殊说明，一般指正催化剂。 ④催化剂一般都参与化学反应，使反应历程发生改变，从而改变化学反应速率，在反应前后催化剂自身的组成、化学性质和质量不变，但物理性质可能发生改变。 2.压强对化学反应速率的影响 压强改变对化学反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的。若反应物全部为固体或液体，压强变化对其浓度几乎无影响，故可认为压强不影响非气相反应的反应速率。 分析压强改变对化学反应速率的影响,关键是看参加反应的气体浓度是否变化。具体可分为以下几种情况: 恒温时 恒温恒容时 a.充入气体反应物 b.充入惰性气体 恒温恒压时 重点三 化学反应的限度 1.概念 同一条件下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。 2.表示方法 可逆反应在写化学方程式时不用“===”而用“”。如工业制硫酸时，SO2与O2的反应是可逆反应，化学方程式为2SO2+O22SO3。 3.可逆反应的特点 ①双向 向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行。 ②双同 由正反应和逆反应2个反应组成，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢，并同时进行。 ③共存 反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在。 ④相反 正反应和逆反应的热效应相反。 ⑤限度 若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，即可逆反应在一定条件下有限度，任一组分的转化率都小于100%，即不能全部转化。 4.化学平衡状态的建立 （1）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 （2）用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 图像 ①反应开始时 c反应物最大 v正最大 c生成物=0 v逆=0 ②反应进行中 c反应物减小 v正减小 c生成物增大 v逆增大 ③平衡时 c反应物不变 v正=v逆≠0 c生成物不变 v逆=v正≠0 ①化学平衡状态既可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆两方向建立。 5.化学平衡状态概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 ①化学平衡的研究条件为一定条件下的密闭容器中，研究对象是可逆反应，只有可逆反应才存在化学平衡状态。 ②化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ③不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度一般不同；相同条件下，不同可逆反应的化学反应限度也不同。 6.化学平衡的特征 ①逆 研究对象是可逆反应。 ②等 正、逆反应速率相等（即v(正)=v(逆)），即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量相等。 ③定 在一定条件下的平衡体系中，各组分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定 ④动 平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率相等但不为零，平衡为动态平衡。 ⑤变 由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再相等（即v(正)≠v(逆)），平衡就会发生变化，这就是平衡移动。 7.化学平衡状态的判断 动态标志 v正＝v逆≠0 ①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态 变量不变时反应就达到平衡状态 ①混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ② 绝热体系中温度为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ③ 特殊情况的判断，以aA＋bBcC＋dD为例： I.各物质均为气体，若a+b≠c+d，为变量，其不变则达到平衡；若a+b=c+d，为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 II.各物质均为气体，若恒容状态下，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 III.各物质均为气体，若恒压状态下，a+b≠c+d，ρ为变量，其不变则达到平衡；a+b=c+d，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 IV.若有非气体物质参与反应，无论a+b是否等于c+d，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 V.恒温恒容时，若反应前后气体的化学计量数相等，p总为定量，其不变则不能判断是否达到平衡；若反应前后气体的化学计量数不相等，p总为变量，其不变则达到平衡。 以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 重点四 化学反应条件的控制 1.控制反应条件的目的 ①促进有利反应 提高反应速率 提高反应物的转化率即原料的利用率 ②抑制有害反应 降低反应速率 控制副反应的发生 减少甚至消除有害物质的产生 2.控制反应条件的基本措施 （1）基本措施 ①控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 ②提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 （2）实际案例 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 温度 压强 温度较低 实际 压强较大 实际 有利：氨的产率较高 不利：反应速率小，生产成本高 常用温度400~500 ℃ 有利：氨的产率较高 不利：对动力和生产设备的要求高 常用压强 10 MPa~30 MPa 3.控制反应条件的应用——提高煤的燃烧效率 煤的状态 煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大 空气用量 过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止 少量的空气会使煤燃烧不充分，造成能源浪费，污染环境 炉膛材料的选择 采用隔热的耐高温材料，减少热量的损失 热能的利用 燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等 化学反应速率的大小比较 【典例1】（24-25高二上·云南大理·期末）在四个不同容器中、不同条件下进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】合成氨的反应为，根据速率比等于化学计量数之比，转化为同一种物质的速率，再比较，据此分析 【详解】A．，则； B．； C．； D．； 经过比较A对应的反应速率最快，故答案选A。 【迁移应用1】（24-25高一下·重庆·期末）已知反应：在不同条件下的化学反应速率如下。 ①v(CO)=1.5mol/(L·min)    ② ③    ④ 上述化学反应速率最小的是 A．① B．② C．③ D．④ 【答案】D 【详解】A．将①转换为N2的反应速率：； B．将②转换为N2的反应速率：； C．将③； D．将④转换为N2的反应速率：。 综上化学反应速率最小的是D。 【迁移应用2】（24-25高一下·河北·期末）一定温度下，向容积恒定的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示。下列推断合理的是 A．该反应的化学方程式为 B．反应进行到1s时， C．0~6s，B的转化率为40.0% D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等 【答案】A 【详解】A．根据图像可知，反应从开始到平衡状态，A物质增加1.2mol，D物质增加0.4mol，B物质减少0.6mol，C物质减少0.8mol，根据化学计量数之比等于其物质的量变化之比，且反应物未消耗完全，则该反应的化学方程式为，A正确； B．根据化学反应速率比等于化学计量数之比及方程式，可知1s时反应正向进行，，B错误； C．6s内，B物质消耗0.6mol，则B的转化率为，C错误； D．反应进行到6s时，反应达平衡状态，各物质反应速率比等于化学计量数之比，化学计量数不同，则各物质的反应速率不相等，D错误。 故选A。 化学反应速率的简单计算 【典例2】（24-25高一下·山东德州·期末）联氨()是一种应用广泛的化工原料，常用于火箭和燃料电池的燃料。恒温条件下，在体积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol (g)和2 mol (g)，发生反应：    ，反应第5min时测得(g)浓度为0.4 。下列说法错误的是 A．反应过程中放出的热量为1.2b kJ B．以(g)表示的平均反应速率为0.12 C．容器中说明该反应达到化学平衡状态 D．若将恒温恒容的容器改为绝热恒容能加快反应速率 【答案】C 【详解】A．的浓度变化为0.6 mol/L，对应反应物质的量为1.2 mol，放热量为1.2b kJ，A正确； B．反应速率比等于系数比，，B正确； C．生成物的物质的量比等于系数比，则反应中N2与H2O的生成比例恒为1:2，该比值无法判断平衡，C错误； D．反应为放热反应，绝热条件下温度升高，反应速率加快，D正确； 故选C。 【迁移应用1】（24-25高一上·湖南永州·期末）一定条件下，在容积为2L的密闭容器中发生反应：。开始时加入4molA和2molB，在2min末达到化学平衡状态，测得C的物质的量是0.8mol。下列说法正确的是 A．0~2min，B的反应速率为 B．平衡时A、B的转化率之比为3:2 C．平衡时物质C的体积分数为12.5% D．平衡时D的物质的量浓度为 【答案】D 【详解】A．由方程式系数得，B的反应速率为，A错误； B．由方程式系数得、，平衡时A的转化率为，B的转化率为，转化率之比为3:4，B错误； C．平衡时气体总物质的量，C的体积分数为，C错误； D．平衡时D的物质的量为1.6mol，浓度为，D正确； 故答案选D。 【迁移应用2】（24-25高一下·广西河池·期末）我国向世界承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%-50%。CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 下列说法不正确的是 A．从0到3min，为0.5mol/(L·min) B．当，该反应达平衡状态 C．平衡时， D．平衡时向容器中充入He，反应速率不变 【答案】B 【详解】A．从0到3min，CO2浓度减小0.50mol/L，则H2浓度减小1.50mol/L，，A正确： B．未标明正反应速率还是逆反应速率，当时，不能判断反应是否达平衡状态，B错误； C．达到平衡时，体系中各组分的物质的量不变，由图可知，平衡时，甲醇的物质的量为0.75mol，甲醇和水均是生成物且起始物质的量均为0mol/L，则平衡时，C正确； D．平衡时向容器中充入He，涉及反应的各物质浓度不变，反应速率不变，D正确； 答案选B。 探究化学反应速率的影响因素 【典例3】（24-25高一下·广东佛山·期末）化学反应速率与平衡是化学研究的重要领域。实验小组开展如下探究： Ⅰ．探究催化剂和浓度对化学反应速率的影响 序号 5%体积/mL 体积/mL 体积/mL 蒸馏水体积/mL 时收集体积(已转为标况)/mL 20 0 0 10 ⅱ 10 0 1 ⅲ 20 1 0 ⅳ 20 0 1 9 (1)表中___________，___________。 (2)对比实验___________和___________可探究浓度对化学反应速率的影响。 (3)有同学对比实验ⅲ和ⅳ分析与的催化效果，认为实验试剂选择不严谨，建议将0.20换成___________(对分解无影响)。 (4)实验ⅳ中平均化学反应速率为___________(列出计算式)。 Ⅱ．探究与的反应是否为可逆反应 方案一： (5)设计以下实验： 序号 实验操作 实验现象 实验结论 ① 取溶液于试管中，滴加溶液，充分振荡 该反应为可逆反应 ② 取实验①的混合液，滴加淀粉溶液 ___________ ③ 取实验①的混合液，滴加___________溶液 溶液变红 由此得出与反应的离子方程式为___________。 方案二： 【资料】当特定波长的光经过碘水，部分光线会被吸收，碘水浓度越高，溶液透光率()越小。不同浓度的碘水中，某特定波长的光的透光率与的关系如下表(其他物质对该波长的光的吸收可忽略)： 1 2.5 5 透光率 (6)设计实验④，证明该反应为可逆反应 实验④将溶液与溶液混合，测得溶液的透光率逐渐___________(“上升”或“下降”)，最后透光率维持并保持不变。甲同学认为此时反应达到平衡状态，进而证明该反应为可逆反应。乙同学则认为还需比较与表中数据之一的相对大小，方可证明该反应为可逆反应，则该大小关系为___________。 【答案】(1) 19mL 9mL (2) 实验ii 实验iv (3) (4) (5) 溶液变为蓝色 KSCN (6) 下降 或 【详解】（1）根据控制变量原则，实验i的用了20mL，10mL，总体积为30mL，则得到实验ii中；实验iii中。 （2）对比四组实验的数据，发现实验ii加的蒸馏水最多，的体积不同，且都使用做催化剂，其余取量一致，则要对比探究浓度对化学反应速率的影响，应选的对比组为：实验ii和实验iv。 （3）在实验ⅲ使用了作催化剂，实验ⅳ使用了作催化剂，由于两种物质的阴离子不同，无法排除阴离子是否会产生催化作用，因此为了排除阴离子不同产生的差异，针对对分解无影响这一结论，可以将换成来减少对比差异。 （4）的分解为：，实验ⅳ中产生，则消耗的，则实验ⅳ中平均化学反应速率为：。 （5）①溶液为；溶液为，根据反应：可知溶液过量，理论上完全反应无剩余； ②取实验①的混合液，滴加淀粉溶液，由于反应一定会生成，所以溶液变为蓝色； ③取实验①的混合液，由于溶液过量，理论上完全反应无剩余，所以滴加KSCN溶液后溶液应该不会变红，现在得到实验现象为溶液变红，说明溶液中还存在，也就证明①的反应不完全，是可逆的反应； 由此得出与反应的离子方程式为：。 （6）当特定波长的光经过碘水，部分光线会被吸收，碘水浓度越高，溶液透光率()越小，将溶液与溶液混合，反应进行生成，随反应进行，逐渐增大，则溶液透光率逐渐下降；最后透光率维持并保持不变，根据反应，如反应进行完全，理论上生成的最大浓度为，如该反应为可逆反应，则，则透光率或都可以证明该反应为可逆反应。 【迁移应用1】（25-26高二上·天津和平·期末）目前，常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2和N2。为研究如何增大该化学反应的速率，某课题组进行了以下实验探究。 【提出问题】在其他条件不变的情况下，温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率？ 【查阅资料】使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。 【图像】某课题组进行的三组探究实验中，有关CO的浓度随时间的变化如下图所示。 【实验设计】 (1)请根据上述图像结论填写下表中的空白。 编号 t/℃ c(NO)/(mol·L-1) c(CO)/(mol·L-1) 催化剂的比表面积/(m2·g-1) I 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0 Ⅱ _______ _______ _______ 120.0 Ⅲ 360 _______ _______ 80.0 (2)第1组实验中，达到平衡时NO的浓度为_______。 (3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂的比表面积，该化学反应的速率将_______(填“增大”“减小”或“无影响”)。 (4)由实验Ⅰ和Ⅲ可得出的结论是_______，试用碰撞原理解释_______。 【答案】(1) 280 6.50×10-3 4.00×10-3 6.50×10-3 4.00×10-3 (2)3.5×10-3 mol∙L-1 (3)增大 (4) 在其他条件相同的情况下，升高温度，反应速率增大 升高温度，活化分子百分数增大，单位时间内一定空间内的有效碰撞次数增多 【分析】实验II与实验I对比，反应平衡时CO浓度不变，但反应速率加快，所以实验II相对于实验I其他条件不变，增大了催化剂比表面积；对比实验III与实验I，实验III反应速率加快，初始CO浓度不变，平衡时CO浓度减小，所以实验III相对于实验I其他条件不变，提高了温度，据此解答。 【详解】（1）根据分析，实验Ⅱ除了催化剂的比表面积与实验Ⅰ不同，其它的量需完全相同，实验Ⅲ除温度与实验Ⅰ不同，其它的量需完全相同，则实验II温度为280摄氏度，实验II和实验III的初始NO浓度均为6.50×10-3 mol/L，CO浓度均为4.00×10-3 mol/L。 （2）由图像可知，第1组实验平衡时c(CO)=1.00×10-3 mol/L，初始c(CO)=4.00×10-3 mol/L，根据反应式2NO + 2CON2 + 2CO2可知，平衡时。 （3）实验Ⅱ中催化剂的比表面积比实验Ⅰ大，由图像可知实验Ⅱ曲线的斜率较大，即反应速率快，因此增大催化剂的比表面积，该化学反应的速率将增大。 （4）实验Ⅰ和Ⅲ探究温度对汽车尾气的转化速率的影响，由图像可知，实验Ⅲ的曲线斜率较大，反应速率快，因此温度越高，尾气的转化速率越大；用碰撞原理解释：升高温度，活化分子百分数增大，单位时间内一定空间内的有效碰撞次数增多。 【迁移应用2】（24-25高一下·河南南阳·期末）化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。回答下列问题： (1)某温度时，在4L恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体物质随时间的变化关系曲线如图所示。 ①该反应的化学方程式为___________。 ②反应开始至2min时，X的转化率为___________，0～5min内气体Y的平均反应速率为___________mol/(L•min)。 ③其他条件不变，6min后Z的生成速率___________(填“>”“<”或“=”)8min后Z的消耗速率。 (2)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，一种新型催化剂用于NO和CO的反应：。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如下表所示。 实验编号 t/℃ NO初始浓度/(mol/L) CO初始浓度/(mol/L) 催化剂的比表面积/(/g) Ⅰ 280 82 Ⅱ 280 b 124 Ⅲ 350 a 82 ①a=___________，b=___________。 ②能验证催化剂的比表面积对化学反应速率影响的是实验___________(填实验编号)。 ③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅰ的是曲线___________(填“甲”或“乙”)。 (3)在容积固定的绝热容器中发生反应：，不能说明已达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．容器内混合气体温度不再变化 B．容器内的气体的总物质的量保持不变 C．容器内混合气体的密度不再变化 D． E． 【答案】(1) 或 30% 0.01 = (2) Ⅰ和Ⅱ 甲 (3)CE 【详解】（1）①5min内X物质的量减少0.6mol、Y物质的量减少0.2mol，Z物质的量增加0.4mol，X、Y是反应物，Z是生成物，物质的量变化比等于系数比，该反应的化学方程式为。②反应开始至2min时，X的转化率为，0～5min Y的物质的量减少0.2mol，Y的平均反应速率为。③5min后反应达到了平衡，故6min时Z的生成速率等于8min后Z的消耗速率。故答案为：或；30%；0.01；=； （2）①验证温度对化学反应速率的影响，只能是温度不同，其他条件必须相同，对比实验Ⅰ和Ⅲ可知，验证催化剂的比表面积对反应速率的影响，对比实验Ⅰ和Ⅱ可知；②验证催化剂的比表面积对化学反应速率的影响，只有实验Ⅰ、Ⅱ的催化剂的比表面积不同，其他条件相同；③温度越高，反应速率越快，到达平衡的时间越短，实验Ⅰ中温度低，反应速率慢，由图可知，曲线甲的斜率小，反应慢。故答案为：；；Ⅰ和Ⅱ；甲； （3）A．反应中有热效应，导致混合气体温度随反应而变化，则容器内混合气体温度不再变化说明反应达到平衡，A不符合题意； B．容器内的气体总物质的量随反应发生变化，则当气体总物质的量保持不变说明反应已达到平衡状态，B不符合题意； C．容积固定，混合气体总质量不变，则混合气体密度为定值，不能说明反应已达到平衡状态，C符合题意； D．表示正逆反应，对不同物质来说，速率之比等于系数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D不符合题意； E．，这个比例是化学计量数之比，浓度比可能在反应的任意时刻都成立，反应不一定达到了平衡，E符合题意； 故选CE。 化学平衡状态的标志 【典例4】（25-26高二上·天津滨海新·期中）在恒容密闭容器中发生反应：。下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是 A．的生成速率与的分解速率相等 B．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 C．容器内气体的密度不再变化 D．X的体积分数不再变化 【答案】C 【详解】A．X的生成速率与分解速率相等，即有，已达到平衡状态，A正确； B．气体的平均相对分子质量，该反应过程中不变，但随反应变化，仅有平衡时达到定值，B正确； C．气体密度，总质量守恒且容器体积恒容，密度始终不变，无法判断平衡，C错误； D．随着反应的进行X的体积分数发生变化，达平衡时变为定值，D正确； 故选C。 【迁移应用1】（25-26高二上·广东·期中）恒温恒容下，往容器中加入一定量的和发生下列两个反应： ①； ②。 下列叙述不能说明容器内的反应达到平衡状态的是 A．容器内的分压不再发生变化 B．容器内气体的密度不再发生变化 C．的体积分数不再发生变化 D． 【答案】D 【详解】A．反应过程中不断生成氧气，氧气分压发生变化，当的分压不再发生变化时，可判定平衡，A正确； B．容器内气体的密度，反应物C为固体，生成物为气态，所以气体的总质量不断增加，容器为恒容容器，体积不变，所以反应过程中，密度发生变化，当密度不再发生变化时，可判定平衡，B正确； C．反应过程中不断生成，的体积分数发生变化，当的体积分数不再发生变化时，可判定平衡，C正确； D．，不能体现正逆反应速率的关系，所以不能判定达到平衡，D错误； 故答案选D。 【迁移应用2】（24-25高一下·辽宁大连·期中）Ⅰ.在2 L密闭容器中，800℃时，反应体系中，随时间的变化如下表所示，各物质的浓度一时间曲线如图1所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5      0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 回答下列问题： (1)0~2 s内用表示的化学反应速率_________。 (2)图1中能表示变化的曲线是_________。 (3)图1中A点处_________B点处(填“>”“<”或“=”)。 (4)若要加快该反应速率，可采取的措施是_________(任写两点)。 (5)下列能够说明反应已达到平衡状态的是_________(填字母)。 A．     B． C．混合气体总物质的量不再变化     D．混合气体的密度不再变化 E.混合气体平均摩尔质量保持不变     F.容器内气体的颜色不再变化 Ⅱ.利用和熔融可设计成原电池装置，其原理如图2所示。 (6)该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，则负极的电极反应式为_________。若电路中有1 mol电子转移，则理论上石墨Ⅱ处需消耗标准状况下的体积为_________L。 【答案】(1) (2)b (3)＞ (4)升温、加压(使用合适的催化剂、增大反应物浓度等) (5)CEF (6) 5.6 【详解】（1）0~2 s内用表示的化学反应速率； （2）反应开始时，，则c曲线表示浓度随时间的变化，的平衡浓度为0.0065 mol/L，则图中能表示变化的是曲线b； （3）图中A点处未达到平衡状态，反应物继续转化为生成物，B点达到平衡状态，A点处υ(正)>B点处υ(逆)； （4）增大反应物浓度、升高温度、增大压强、加入合适的催化剂，都可增大反应速率； （5）A．，不能判断浓度是否还会变化，不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不选； B．，速率之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡状态，B不选； C．该反应是气体物质的量改变的反应，混合气体总物质的量不再变化，达到了平衡状态，C选； D．在恒温恒容条件下，所有物质都是气体，气体的质量不变，则反应混合物的密度始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D不选； E．反应前后气体的分子数不等，平衡前混合气体的平均相对分子质量在不断发生改变，当混合气体平均摩尔质量保持不变时，反应达平衡状态，E选； F．反应混合物中只有是有色气体，容器内气体的颜色不再变化，的浓度不变，反应达到了平衡状态，F选； 答案为CEF； （6）根据图示可知：石墨电极Ⅰ为负极；石墨电极Ⅱ正极。失去电子被氧化产生，故负极（石墨Ⅰ）的电极反应式为：；得到电子，与反应产生，故正极（石墨Ⅱ）电极反应式为：。根据正极的电极反应式可知：每转移4 mol电子，消耗。若电路中有1 mol电子转移，则理论上石墨Ⅱ处消耗，则需消耗在标准状况下的体积。 化学平衡图像的分析 【典例5】（24-25高一下·广西柳州·期中）一定温度下，在2L恒容密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法错误的是 A．a点时，正反应速率： B．反应的化学方程式为 C．0~5min内，C的平均反应速率为 D．在该条件下，5min时充入0.5mol使压强增大，正、逆反应速率都不变 【答案】A 【分析】反应到5min时，存在，结合图中物质的变化趋势可写出反应的化学方程式为 【详解】A．用不同物质表示正反应速率(单位一致)时，速率比等于化学计量数之比，由反应的化学方程式可知，a点时，分别用A和B表示的正反应速率数值不相等，A错误； B．由分析可知，该反应的化学方程式为：，B正确； C．反应开始到5 min，，C正确； D．温度、体积不变，5min时充入0.5mol，反应中各物质的浓度不变，正、逆反应速率都不变，D正确； 故选A。 【迁移应用1】（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中）一定温度下在密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是 A．反应的化学方程式为： B．时，物质Y的转化率为60% C．时，反应物的正反应速率大于逆反应速率 D．时，反应达到平衡 【答案】C 【详解】A．由图可知，物质的量减小的Y为反应的反应物，物质的量增大的X为生成物，Y和X的物质的量之比为(10-3)mol：(5.5-2)mol=2：1，t3min时，X、Y的物质的量不变说明反应达到平衡，该反应为可逆反应，则反应的化学方程式为2Y⇌X，故A错误； B．由图可知，t1min时，物质Y的物质的量为6mol，则Y的转化率为×100%=40%，故B错误； C．由图可知，t2min时，X、Y的物质的量相等，但反应未达到平衡，是平衡的形成过程，所以反应物的正反应速率大于逆反应速率，故C正确； D．同一化学反应用不同物质表达的反应速率与物质的化学计量数成正比，故2v正(X)=2v逆(Y)时，反应达到平衡，D错误； 故选C。 【迁移应用1】（多选）（24-25高一下·山东潍坊·期中）某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图所示。下列说法错误的是 A．条件①，降冰片烯起始浓度为时，经过浓度变为一半 B．条件②，反应速率为 C．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大 D．其他条件相同时，催化剂浓度变化不影响反应速率 【答案】CD 【详解】A．条件①，降冰片烯起始浓度为时，经过浓度变为0，，则降冰片烯起始浓度为时，经过浓度变为一半，A正确； B．条件②，反应速率为，B正确； C．曲线①③所用的催化剂浓度相等，但降冰片烯浓度不等，开始时降冰片烯的浓度：曲线③是曲线①的2倍，完全消耗时所需时间：曲线③是曲线①的2倍，则二者反应速率相等，所以其他条件相同时，降冰片烯浓度与反应速率无关，C错误； D．根据图知，曲线②③开始时降冰片烯浓度相等，催化剂浓度：曲线②大于曲线③，完全消耗时所需时间：曲线③大于曲线②，则反应速率：曲线②大于曲线③，所以其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大，D错误； 故选CD。 化学反应条件的控制 【典例6】（24-25高一下·天津·期中）下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 ①步骤②中“加压”可以加快反应速率 ②步骤②采用的压强是 因为在该压强下铁触媒的活性最大 ③目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 ④步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 【答案】B 【分析】氮气和氢气催化合成氨，液化分离出氨气，剩余氮气和氢气循环利用； 【详解】①步骤②中“加压”使得压强增大，反应速率增大，正确； ②步骤②采用的压强是 只是为了加快反应速率，并不是该压强下催化剂的活性最大，错误； ③工业合成氨反应一般采用500℃左右，因为催化剂在500℃时活性最强，而不是700℃左右，错误； ④合成氨反应是可逆反应，反应物不能反应完全，步骤④⑤将未反应完全的氢气和氮气通过液化和氨气分离开来，循环使用，有利于提高原料的利用率，能节约生产成本，正确； 故选B。 【迁移应用1】（24-25高一下·安徽六安·期中）下列关于工业合成氨反应的说法正确的是 A．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率和平衡转化率 B．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高的平衡转化率 C．合成氨采用，因为该压强下铁触媒的活性最高 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 【答案】D 【详解】A．催化剂只能加快反应速率，不影响平衡转化率，A错误； B．500℃高温会降低平衡转化率（因反应放热），但实际选择该温度是为了催化剂活性和反应速率，B错误； C．高压主要促进平衡正向移动，而非因催化剂活性，C错误； D．高压既提高转化率（平衡移动）又加快反应速率（浓度增加），缩短平衡时间，D正确； 故选D。 【迁移应用2】（23-24高一下·河南信阳·期中）氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法错误的是 A．工业上合成塔中采用的压强越大越好 B．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C．工业上可以使用具有碱性的溶液处理尾气 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择铁作为罐体材料 【答案】A 【分析】氮气和氢气在合成塔中合成氨气，分离出氨气后，通入空气氧化氨气生成一氧化氮，一氧化氮和水、空气一起在吸收塔中生成硝酸。 【详解】A．合成氨是物质的量减少的过程，增大压强，有利于向合成氨的方向进行，并不是压强越大越好，压强越大，对设备的制造和材料的强度要求就越高，且增大压强到一定程度，继续增大压强，物质的转化率增加并不大，增加资金投资，降低经济效益，故A错误； B．氨气易液化，将液氨分离出来，剩余的氮气、氢气可以循环利用，“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质，故B正确； C．工业制硝酸的尾气是酸性气体，为NO、NO2，二者可与碱液反应，因此实验室模拟该流程时，为防止环境污染，可以使用具有碱性的溶液进行吸收，故C正确； D．常温下，浓硝酸能够使铁钝化，工业上可用铁槽车储运浓硝酸，故D正确； 故答案选A。 夯实基础 1．（25-26高二上·广东佛山·期中）下列有关化学反应速率的说法正确的是 A．与反应生成CO时，增加的量能使反应速率增大 B．化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1指1s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1 C．合成氨的反应是一个放热反应，升高温度，化学反应速率减小 D．化学反应速率较大的反应，反应现象不一定明显 【答案】D 【详解】A．C(s)是固体，其浓度恒定，增加用量不会改变反应速率，A错误； B．化学反应速率表示单位时间内浓度的变化量，并非某一时刻的浓度值，B错误； C．升高温度会加快所有化学反应的速率（无论放热或吸热），合成氨反应虽放热，但速率仍随温度升高而增大，C错误； D．反应现象是否明显取决于反应性质（如是否有颜色变化、气体生成等），与速率大小无关（如快速的中和反应可能现象不明显），D正确； 故选D。 2．（25-26高二上·山东聊城·期中）AlN是一种新型无机非金属材料，制备原理是。1700℃下，在恒容密闭容器中加入一定量的反应物发生该反应，下列情况不能判断反应达到平衡状态的是 A．气体密度不再变化 B．Al2O3的物质的量不再变化 C．气体总压强不再变化 D．气体平均摩尔质量不再变化 【答案】D 【详解】A．由质量守恒定律可知，该反应是气体质量增大的反应，反应时，恒容密闭容器中混合气体的密度增大，则气体密度不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，A正确； B．反应中氧化铝的物质的量减少，则氧化铝的物质的量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，B正确； C．该反应是气体体积增大的反应，反应中气体压强增大，则气体总压强不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，C正确； D．氮气和一氧化碳的摩尔质量均为28g/mol，反应中气体平均摩尔质量始终为28g/mol，不会变化，则气体平均摩尔质量不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，D错误； 故选D。 3．（25-26高二上·广东肇庆·期中）已知反应在加入M时只改变催化剂的条件下各物质的浓度随反应时间的部分变化曲线如图所示，下列说法错误的是 A．催化剂I比无催化剂时反应活化能低 B．相同条件下催化剂I比催化剂II反应速率快 C．a曲线表示N的浓度随的变化 D．0~2min内，使用催化剂I时， 【答案】C 【分析】由反应式结合图像可知，催化剂I、催化剂II、无催化剂曲线均表示N的浓度随时间变化，a曲线表示M的浓度随时间变化. 【详解】A．由图像得，催化剂I相比无催化剂在等时间内生成N的浓度更高，即反应速率更快，所以反应活化能更低，A正确； B．由图像得，使用催化剂I时N的浓度增长更快，即反应速率更快，B正确； C．a曲线代表M的浓度随时间变化，C错误； D．由图像得，0~2 min内，使用催化剂I，，D正确； 故选C。 4．（25-26高一上·江苏盐城·期末）一定温度下在2L密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是 A．反应的化学方程式为：3Y=2X B．t1min时，物质Y的转化率为40% C．t2min时，反应物的正反应速率等于逆反应速率 D．t3min时，反应停止 【答案】B 【详解】A．根据图像可发现，反应足够长时间后，体系中X和Y同时存在，且物质的量不变，说明这是一个可逆反应，反应开始至t1时间段内，，则反应方程式应为，A错误； B．t1 min时，，则，B正确； C．t2 min时，X、Y物质的量相等，但是还未达到平衡，接下来X的物质的量仍会增加，反应朝正反应方向移动，即，C错误； D．t3 min时，X、Y物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，是动态平衡，反应并未停止，D错误； 故选B。 5．（25-26高二上·贵州·期中）在一恒温恒容的密闭容器中放入一定量的液体W，发生反应。以下说法可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的有 ①    ②Q的体积分数保持不变 ③容器内气体密度保持不变④气体的平均相对分子质量保持不变 ⑤的质量保持不变⑥ ⑦容器中气体压强保持不变⑧的转化率不变 A．①②④⑤⑦ B．③⑤⑦⑧ C．③④⑤⑦⑧ D．②③④⑤⑦⑧ 【答案】B 【详解】①根据化学计量数，2v正(P)=v逆(Q)可以作为反应平衡的标志，而不是v正(P)=2v逆(Q)，错误； ②Q的体积分数始终为，不能说明反应平衡，错误； ③反应过程中气体总质量改变，而总体积不变，则混合气体密度不变可以说明反应到达平衡，正确； ④反应过程中总气体质量改变，总物质的量改变，设反应某时刻x mol P和2x mol Q，气体质量增加 x[M(P)+2M(Q)]，气体的平均相对分子质量为，始终保持不变，所以气体的平均相对分子质量不变不能说明反应平衡，错误； ⑤W的质量不变说明反应已平衡，正确； ⑥P和Q的浓度比始终为1:2，不能说明反应平衡，错误； ⑦反应过程气体分子数改变，压强改变，所以压强不变可以说明反应到达平衡，正确； ⑧W转化率不变可以说明反应平衡，正确； 故正确的为③⑤⑦⑧，选B。 6．（25-26高一上·河北·期末）在2 L密闭容器中，控制不同温度，分别充入和发生反应：。测得随时间变化的有关实验数据如下表。下列说法错误的是 组别 温度 时间/min 0 10 20 40 50 ① 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 ② 0.50 0.30 0.18 0.15 0.15 A． B．、温度下，40 min时均已达到化学平衡状态 C．温度下，平衡时的体积分数约为7.3% D．温度下，0~20 min内的反应速率为 【答案】D 【详解】A．温度下反应速率更快，如10 min时消耗量更大，说明，因此，A不符合题意； B．和温度下，40 min时不再变化，：0.10 mol保持至50 min；：0.15 mol保持至50 min，表明已达到化学平衡状态，B不符合题意； C．温度下平衡时，物质的量为0.15 mol，根据反应计量比计算总物质的量为2.05 mol，体积分数为，C不符合题意； D．温度下0~20 min内，消耗0.25 mol，根据，则消耗0.50 mol，浓度变化为，反应速率，不等于 ，D符合题意； 故选D。 7．（24-25高一下·新疆伊犁·期中）下列表格为溶液和溶液在不同条件下的化学反应速率的实验记录。出现浑浊的时间为。下列说法正确的是 序号 温度/℃ 溶液体积/mL 溶液体积/mL 体积/mL 出现浑浊的时间/s Ⅰ 30 5 5 10 Ⅱ 30 10 5 a Ⅲ 70 5 b 10 A．当时，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究蒸馏水的用量对反应速率的影响 B．用出现浑浊所需时间来比较反应速率，比用产生气泡所需时间来比较反应速率更准确 C．进行实验Ⅰ、Ⅱ时，依次向试管中加入溶液、溶液、 D．实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，根据实验结果可知 【答案】B 【详解】A．当a=5时，实验Ⅰ和Ⅱ的总体积均为20mL。实验Ⅰ中浓度为0.05 mol/L，浓度为0.05mol/L。实验Ⅱ中浓度为0.1 mol/L，浓度为0.05 mol/L。对比实验Ⅰ和Ⅱ可知，温度和溶液的浓度不变，改变的是硫酸溶液的浓度，该实验的目的是探究硫酸浓度对反应速率的影响，而非蒸馏水的用量， A错误； B．反应生成的易溶于水，气泡产生的现象不易观察，而沉淀的浑浊现象直观明显，因此用出现沉淀所需时间比较反应速率更准确，B正确； C．实验时应先加入溶液和，混合均匀后，再加入溶液，并立即计时。若按选项顺序加入，加入溶液后反应立即开始，干扰反应速率的准确测定，C错误； D．实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，应控制反应物浓度相同。实验Ⅰ中溶液体积为5mL，溶液体积为5mL，体积为10mL。实验Ⅲ中溶液体积为5mL，体积为10mL。因此，要保证反应物浓度相同，应使b=5。根据实验结果可知，温度越高反应速率越快，D错误； 故选B。 8．（25-26高一下·福建厦门·月考）温度一定时，在某恒压容器中发生反应，部分气态反应物和生成物的物质的量随时间变化如图所示(曲线)。下列说法正确的是 A．时，反应达平衡状态 B．内平均反应速率： C．反应过程中，容器内气体的质量保持不变 D．平衡后充入，此时化学反应速率减小 【答案】D 【分析】曲线m物质的量减少，为反应物NO2；曲线n物质的量增加，根据NO2与N2、CO2的系数之比可知，曲线n为生成物CO2。 【详解】A．在时刻，曲线NO2和CO2的物质的量仍在变化（斜率不为0），反应仍在正向进行，未达到平衡，A错误； B．内平均反应速率：，由于体积未知，因此无法计算速率，B错误； C．由于反应物C为固体，根据质量守恒可知随着反应进行，生成物气体的质量将增加，C错误； D．由于该反应在恒压容器中进行，因此平衡后充入，容器体积将增大，反应物的浓度将减小，化学反应速率将减小，D正确； 故答案为D。 9．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）向绝热恒容的密闭容器中，通入一定量的和，在一定条件下发生反应，反应速率随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．反应，是吸热反应 B．在a，b，c，d四点中，d点生成物的浓度最大 C．在四点中，c点混合气体的颜色最浅 D．若，则HI的生成量：ab段大于bc段 【答案】B 【详解】A．在随着反应的进行，反应物浓度在减小但逐渐增大，说明反应 是放热反应，A错误； B．反应从开始到平衡前，始终向正反应方向进行，不断生成生成物，反应时间越长，生成物积累量越大、浓度越大；四点中点时间最晚，因此生成物浓度最大，B正确； C．点还未平衡，反应还在正向进行，的浓度继续减小，所以点混合气体的颜色还没达到最浅，C错误； D．，段平均反应速率小于段平均反应速率（从到逐渐升高），因此相同时间内，的生成量：段大于段，D错误； 故选B。 10．（24-25高一下·吉林·期中）反应：，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为： ①    ② ③    ④ 则此反应在不同条件下进行最快的是 A．②③ B．①③ C．②④ D．② 【答案】D 【详解】化学反应速率之比等于反应方程式中各物质的化学计量数之比，则，将各物质的化学反应速率以A的反应速率表示分别为：①，②，③，④；综上，反应速率的数值大小关系为②>③>④>①，反应②的速率最快；故答案选D。 综合运用 11．（24-25高一下·吉林长春·期中）在密闭系统中有反应，能使反应速率加快的措施是 ①通过减小容器体积增大压强 ②升高温度 ③将炭粉碎 ④恒容通入 ⑤增加炭的量 ⑥恒压条件下通入 A．①②③⑥ B．①②④⑥ C．①②③④ D．①②③④⑤⑥ 【答案】C 【详解】在密闭体系中发生反应； 减小体积，增大反应物浓度可以加快反应速率； 升高温度可以加快反应速率； 将炭粉碎，增大反应物的接触面积可以加快反应速率； 恒容通入CO2增大反应物浓度可以加快反应速率； 增加炭的量，浓度不变，不能加快反应速率； 恒压通入N2体系的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，能加快反应速率的是①②③④；故答案选C。 12．（24-25高一下·吉林长春·期中）向2 L恒容密闭容器中通入A、B各10 mol，在一定温度下发生反应：，4 min时达到平衡，生成4 mol D，0~4 min内以A的浓度变化表示的平均反应速率为0.75 mol/(L·min)。下列说法错误的是 A． B．4 min时C的物质的量为4 mol C．平衡时B的转化率为20% D．0~4 min内以D的浓度变化表示的平均反应速率为0.5 mol/(L·min) 【答案】D 【详解】A．0~4min内反应的A的物质的量为，生成D为4mol，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，即，解得，A正确； B．反应中C和D的化学计量数均为2，生成4mol D的同时会生成4mol C，故4min时C的物质的量为4mol，B正确； C．平衡时消耗B的物质的量为，B的转化率为，C正确； D．D为固体，固体浓度视为常数，不能用固体的浓度变化表示化学反应速率，D错误； 故答案选D。 13．（25-26高二上·辽宁·期中）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  ΔH=-197.8kJ·mol-1]。下列说法正确的是 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 2 molSO2 1 molO2 2 molSO3 4 molSO3 SO3的浓度(mol·L-1) c1 c2 c3 反应的能量变化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 体系压强(Pa) p1 p2 p3 反应物转化率 α1 α2 α3 A．2c1＞c3 B．a=b C．2p2＜p3 D．α1+α3＜1 【答案】D 【详解】A．丙容器相当于乙容器起始浓度的两倍，加压使平衡向正反应方向移动，SO3浓度增大，故2c1=2c2＜c3，A错误； B．甲和乙为等效平衡，a+b=197.8 kJ，但α1不一定等于α2，故a不一定等于b，B错误； C．丙容器相当于对乙容器加压，平衡向气体分子数减少的方向移动，导致α3 < α2，平衡总物质的量n3 < 2n2，故p3 < 2p2，C错误； D．乙中α2=1−α1，丙中α3＜α2，故α1+α3＜α1+α2=1，D正确； 故答案选D。 14．（24-25高一下·辽宁大连·期中）恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是 编号 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 0.40 ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．由实验②可知，20~40 min内 B．由实验①、③可知其他条件相同时，催化剂表面积越大，反应速率越快 C．由实验数据可知相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D．实验③达到平衡后，的体积分数约为22.7% 【答案】C 【详解】A.实验②中，20∼40 min，氨气浓度变化量为， ，A正确； B.对比实验①和③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中的2倍，实验③先到达平衡，实验③的速率快，说明相同条件下增加催化剂的表面积，反应速率增大，B正确； C.实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①、实验②中0∼20 min、20∼40 min氨气浓度变化量都是，由实验数据可知相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率没有变化，C错误； D.实验③中数据，达平衡时氨气浓度为，氨气浓度变化量为，生成氮气，氢气，则的体积分数为，约为22.7%，D正确； 故选C。 15．（24-25高一下·新疆伊犁·期中）工业合成氨反应：。该反应用铁触媒作催化剂，温度控制在。 (1)下列措施能使该反应速率增大的是___________(填标号)。 a．体积不变，充入氦气    b．适当降低温度    c．增加的浓度    d．选择高效催化剂 (2)下列情况能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填标号)。 a．    b．恒温恒容时，混合气体的密度不再随时间变化 c．、、三者的浓度之比为    d．的物质的量不再变化 (3)合成氨过程中发生某副反应方程式为，已知断开中化学键所需能量为a kJ，断开中化学键所需能量为b kJ，断开1 mol AB中化学键所需能量为c kJ，若，则该反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。 (4)某次实验中，在容积为2 L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中和的物质的量随反应时间的变化如图所示。 ①2 min时，___________(填“>”“<”或“=”)。 ②用的浓度变化表示0～5 min内反应的平均速率是___________。 ③反应达到平衡时，的转化率为50%，则___________。 【答案】(1)cd (2)ad (3)吸热 (4) > 0.4 4 【详解】（1）a．根据和影响化学反应速率的因素可知，恒温恒容充入氦气对反应物和生成物的浓度无影响，所以不会加快化学反应速率，a不符合题意； b．适当降低温度会降低化学反应速率，b不符合题意； c．增加的浓度可以加快化学反应速率，c符合题意；催化剂能加快化学反应速率，d符合题意； 故选cd； （2）a．根据可知，说明正、逆反应速率相等，能够说明反应达到化学平衡状态，a符合题意； b．根据可知，混合气体的总质量是不变的，恒温恒容时，无论是否达到平衡，混合气体的密度都是恒定不变的，所以恒温恒容时，混合气体的密度不再随时间变化不能说明反应达到化学平衡状态，b不符合题意； c．、、三者的浓度之比为不能得出正、逆反应速率相等，不能说明反应达到化学平衡状态，c不符合题意； d．的物质的量不再变化，说明反应达到化学平衡状态，d符合题意； 故选ad； （3）根据，可知断键吸收能量大于成键释放能量，故该反应为吸热反应； （4）①2 min时，反应正在正向进行，故； ②用的浓度变化表示0～5 min内反应的平均速率是； ③由图可以得出平衡时氢气减少6 mol，化学反应中各组分物质的量变化之比等于对应化学计量数之比，因此氮气减少2 mol，转化率为50%，氮气的起始量为，故。 思维拔高 16．（25-26高一下·安徽阜阳·月考）化学反应中的能量和速率变化对生产、生活有重要意义。 (1)气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(kJ·mol-1)，一些共价键的键能如下表所示。 共价键 N≡N H-H N-H 键能 946 436 391 根据上表数据计算，在工业合成氨的反应中，当生成17 g NH3时___________(填“放出”或“吸收”)的热量为___________kJ。恒温恒容条件下，下列描述能说明该反应达到化学平衡的是___________(填字母)。 A．N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2 B．N2的质量分数保持不变 C．混合气体的压强保持不变 D．v正(N2)=2v逆(NH3) (2)N2O和CO均是有害气体，可在PtO+表面转化为无害气体，反应原理为N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)。有关化学反应的能量变化过程如图所示。 反应中每转移1 mol电子，___________(填“吸收”或“放出”)的能量为___________kJ。 (3)某温度下，X、Y、Z三种物质(均为气态)在5 L恒容密闭容器中进行反应，物质的量随时间的变化曲线如图。 ①该反应的化学方程式可表示为___________。 ②反应起始至5 min内，Y的平均反应速率是___________mol·L-1·min-1，X的转化率为___________(计算结果精确到0.1%)。 ③反应开始时与平衡时的压强之比为___________。 【答案】(1) 放出 46 BC (2) 放出 113 (3) 0.048 33.3% 【详解】（1）合成氨反应为 ，反应焓变 反应物总键能生成物总键能： ，即生成放出热量； 物质的量为，因此放出热量为 。 A．浓度比等于计量数比不能说明浓度保持不变，不能判断平衡； B．质量分数不变，说明各物质的量不再变化，达到平衡； C．反应是气体分子数改变的反应，恒温恒容下压强不变说明总物质的量不变，达到平衡； D．正确速率关系应为 ，关系错误，不能判断平衡； 故选。 （2）反应焓变 ，即N2O发生反应，放出热量； 该反应中从价变为价，从价变为价，N2O反应转移电子，因此转移电子放出热量 。 （3）① 反应物物质的量减少，生成物增加，内，，，，计量数之比等于物质的量变化量之比：，反应为可逆反应，因此方程式为 。 ② 平均反应速率 ； 的转化率 。 ③ 恒温恒容下，压强之比等于总物质的量之比： 起始总物质的量 ，平衡总物质的量 ，因此。 17．（25-26高二上·福建三明·期中）某化学兴趣小组利用草酸与酸性KMnO4溶液反应，探究化学反应速率的影响因素。该化学兴趣小组同学查阅资料，发现一种草酸与酸性KMnO4溶液反应的机理，如下图所示(草酸与酸性KMnO4溶液反应机理图)： (1)请根据机理图写出草酸与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式___________。 (2)草酸与酸性KMnO4溶液的反应，实验数据及现象如下表所示： 实验 编号 c(H2C2O4) /mol·L-1 V(H2C2O4) /L c(KMnO4) /mol·L-1 V(KMnO4) L c(H2SO4) /mol·L-1 V(H2SO4) /L 溶液褪色 时间/min 1 0.2 2 0.0025 4 0.3 1 7.0 2 0.2 2 0.0050 4 0.3 b 5.0 3 0.2 2 0.0100 4 0.3 a 3.5 4 0.2 2 0.0500 4 0.3 1 ①a_______b(填“>、=、<)，该实验室探究_________对化学反应速率的影响。 ②仔细观察数据，实验___________(填“1、2、3或4”)不适合作为化学反应速率影响因素的探究，原因是___________ ③实验3中，用KMnO4的浓度变化表示0-5min内的平均反应速率，()= ___________mol·L-1·min-1(用最简分数表示)。 (3)实验过程观察到溶液褪色速率开始时较慢，一段时间后加快。请结合与酸性溶液反应的机理图。猜测图中与酸性c()溶液反应的催化剂为___________。 (4)其他条件不变，改变KMnO4的物质的量浓度，溶液褪色时间与c(KMnO4)的关系如下图所示。c(KMnO4)大于0.01 mol·L-1时，c(KMnO4)越大，溶液褪色时间越长的原因是___________。 【答案】(1) (2) = 反应物浓度或c(KMnO4) 4 草酸不足，溶液始终不会褪色 (3) (4)随c()的增大，反应速率的增大不能抵消n()增大带来的影响，总反应时长增加 【详解】（1）草酸被酸性溶液氧化为二氧化碳，高锰酸钾反应的离子方程式被还原为锰离子，离子方程式为：。 （2）①a、b对应实验2、3.两组实验中浓度不同，故按照控制变量的原则，硫酸的浓度和体积就应该两组相同，故a=b=1。该实验室探究反应物浓度或浓度对化学反应速率的影响。 ②按照反应方程式，第4组中、，故第4组中溶液过量，不会完全褪色，故实验4不适合作为化学反应速率影响因素的探究，原因是草酸不足，溶液始终不会褪色。 ③实验3中，， 混合时， 3.5 min反应结束，故。 （3）根据反应机理图，要与在第一步反应生成，继续与在第二步反应生成，与在第三步反应生成，最后一步中生成了，故符合催化剂的特点。 （4）随c()的增大，反应速率的增大不能抵消n(KMnO4)增大带来的影响，总反应时长增加溶液褪色时间延长。 18．（24-25高一下·辽宁·期中）某实验小组准备试剂溶液、(草酸)溶液、、蒸馏水，用于探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”，反应原理为。请回答下列问题： (1)实验小组进行如下实验(不考虑溶液混合时的体积变化)： 实验序号 温度/℃ 溶液 溶液 硫酸溶液 蒸馏水 混合溶液呈无色所需时间 1 25 1 3 2 5 2 25 2 1 3 35 2 ①___________；___________；___________(填“>”、“<”或“=”) ②实验1、2探究的是___________对化学反应速率的影响。 ③，实验1的平均反应速率___________ (2)实验3保持温度在35℃，最佳的加热方法是___________(填“水浴”、“酒精灯”或“煤气灯”)加热，合理的操作顺序为：___________(填序号) ①将甲、乙溶液混合②向高锰酸钾溶液中加稀硫酸酸化，记为甲溶液 ③溶液保温至35℃④向草酸溶液中加蒸馏水稀释，记为乙溶液 (3)查阅资料发现：是该反应的催化剂 ①下列图像对反应过程的描绘合理的是___________ ②设计实验证明是该反应的催化剂：25℃，向实验1蒸馏水中溶解少量___________固体后再进行混合，记录从反应开始到溶液褪色的时间。 【答案】(1) 1 4 < 浓度 或 (2) 水浴 ②④③①或④②③① (3) a、d 【分析】探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”，要求控制唯一变量，从表中数据可以看出，1、3实验中，反应温度不同，故两种反应物的浓度都相同，则探究温度对化学反应速率的影响；1、2实验中，反应温度相同，故两种反应物的浓度有不同，H2C2O4或KMnO4的浓度有一个不相同，则探究浓度对化学反应速率的影响，据此分析； 【详解】（1）①根据分析，控制唯一变量=1，=3，=2，故混合后总的体积为8ml，故=2，=1，=4，或=2，=3；实验3温度高速率快，时间少，故<； ②实验1、2的变量为反应物浓度，故探究的是浓度对化学反应速率的影响。 ③实验1中，草酸过量按计算，混合溶液呈无色所需时间，或； （2）便于控制温度35℃，可以通过水浴加热的方法，水浴；先配制好硫酸与高锰酸钾混合溶液与草酸溶液加蒸馏水稀释，再保持温度进行混合，故合理的操作顺序为：②④③①或④②③①； （3）①是该反应的催化剂，则先产生，产生的催化反应，速率加快，使产生的更多，则图像对反应过程的描绘合理的是a、d； ②设计实验证明是该反应的催化剂：25℃，向实验1蒸馏水中溶解少量固体后再进行混合(做对比实验)，记录从反应开始到溶液褪色的时间，加入催化剂，加快反应速率，使褪色时间缩短。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 化学反应速率与限度 目 录 第一部分 知识体系·导图构型 第二部分 重难剖析·方法技巧 重点01 化学反应速率 重点02 影响化学反应速率的因素 重点03 化学反应的限度 重点04 化学反应条件的控制 第三部分 典例精析·迁移应用 第四部分 考场练兵·分层实战 夯实基础·综合应用·思维拔高 重点一 化学反应速率 1.化学反应速率及其表示方法 ①化学反应速率是指某时间段内的 反应速率，而不是某时刻的 速率。 ②化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为 值。 ③因为纯固体、纯液体的浓度视为 值，所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应，虽然不能用固体的浓度变化表示反应速率，但可以用单位时间 的变化量来表示反应速率的快慢。 ④同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率，数值可能 ，但表示的意义 。因此，表示化学反应的速率时，必须说明是用反应物或生成物中的哪种物质做标准。 2.化学反应速率与化学计量数的关系 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 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)＝ ①反应的转化率(α)：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比 ②生成物的产率：指生成物的实际值与理论值(按照方程式计算的出来的)的比值 3.化学反应速率大小的比较方法 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要根据化学计量数换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 (2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的 ，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 重点二 影响化学反应速率的因素 1.影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 规律(在其他条件相同时) 内因 化学性质 反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反之则越慢 外因 温度 当其他条件相同时，升高温度化学反应速率 ，温度降低反应速率 。 催化剂 当其他条件相同时，催化剂能改变(该实验为加快)化学反应速率；同一化学反应的催化剂可能不止一种，且催化效率一般 。 反应物的浓度 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率 ；减小反应物浓度，化学反应速率 气态反应物的压强 增大气态反应物的压强,化学反应速率加快;反之减慢 固体反应物的表面积 当其他条件相同时，增大固体反应物的表面积(如固体反应物由块状变为粉末状),化学反应速率 ；减小固体反应物的表面积，化学反应速率 原电池 有原电池形成时,化学反应速率加快 其他 电磁波、超声波、溶剂等会影响化学反应速率 ①无论是放热反应还是吸热反应，升温都能 化学反应速率。不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率，温度对反应速率的影响与吸热、放热无关，也与反应物的状态 。 ②纯液体和固体没有浓度，所以改变反应中纯液体和固体的用量 反应速率。 ③有的催化剂能增大反应速率，为 催化剂；有的催化剂能减小反应速率，为 催化剂；若无特殊说明，一般指正催化剂。 ④催化剂一般都 化学反应，使反应历程发生改变，从而改变化学反应速率，在反应前后催化剂自身的组成、化学性质和质量 ，但物理性质可能发生改变。 2.压强对化学反应速率的影响 压强改变对化学反应速率的影响是通过改变 实现的。若反应物全部为固体或液体，压强变化对其浓度几乎 ，故可认为压强不影响非气相反应的反应速率。 分析压强改变对化学反应速率的影响,关键是看参加反应的气体浓度是否变化。具体可分为以下几种情况: 恒温时 恒温恒容时 a.充入气体反应物 b.充入惰性气体 恒温恒压时 重点三 化学反应的限度 1.概念 下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。 2.表示方法 可逆反应在写化学方程式时不用“===”而用“”。如工业制硫酸时，SO2与O2的反应是可逆反应，化学方程式为2SO2+O22SO3。 3.可逆反应的特点 ①双向 向正反应方向进行， 又能向逆反应方向进行。 ②双同 由正反应和逆反应2个反应组成，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢，并 进行。 ③共存 反应不能进行到底，反应物和生成物 。 ④相反 正反应和逆反应的 相反。 ⑤限度 若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，即可逆反应在一定条件下有限度，任一组分的转化率都 100%，即 全部转化。 4.化学平衡状态的建立 （1）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 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 变化 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 平衡 反应物浓度 v正 v正 v逆 生成物浓度 v逆 （2）用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 图像 ①反应开始时 c反应物 v正 c生成物= v逆= ②反应进行中 c反应物 v正 c生成物 v逆 ③平衡时 c反应物 v正=v逆 0 c生成物 v逆=v正 0 ①化学平衡状态既可以从 方向建立，也可以从 方向建立，或者 从正、逆两方向建立。 5.化学平衡状态概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率 ，反应物和生成物浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 ①化学平衡的研究条件为一定条件下的 容器中，研究对象是 反应，只有可逆反应才存在化学平衡状态。 ②化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的 。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ③不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度一般 ；相同条件下，不同可逆反应的化学反应限度也 。 6.化学平衡的特征 ①逆 研究对象是 反应。 ②等 正、逆反应速率 （即 ），即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量 。 ③定 在一定条件下的平衡体系中，各组分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持 ④动 平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率 但不为 ，平衡为动态平衡。 ⑤变 由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再 （即 ），平衡就会发生变化，这就是平衡移动。 7.化学平衡状态的判断 动态标志 v正＝v逆≠0 ①同一物质(两种表述)：v正 v逆、断键数 成键数 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态 变量不变时反应就达到平衡状态 ①混合体系中各组分的 、质量、物质的量浓度、 (体积分数、质量分数)、转化率等为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ② 绝热体系中 为变量，当其不变时，反应达到平衡。 ③ 特殊情况的判断，以aA＋bBcC＋dD为例： I.各物质均为气体，若a+b≠c+d，为变量，其不变则达到平衡；若a+b=c+d，为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 II.各物质均为气体，若恒容状态下，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 III.各物质均为气体，若恒压状态下，a+b≠c+d，ρ为变量，其不变则达到平衡；a+b=c+d，ρ为定量，其不变则不能判断是否达到平衡。 IV.若有非气体物质参与反应，无论a+b是否等于c+d，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 V.恒温恒容时，若反应前后气体的化学计量数相等，p总为定量，其不变则不能判断是否达到平衡；若反应前后气体的化学计量数不相等，p总为变量，其不变则达到平衡。 以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 ②一定时，但m＋n=p＋q时 温度 何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 重点四 化学反应条件的控制 1.控制反应条件的目的 ①促进有利反应 反应速率 提高反应物的 即原料的利用率 ②抑制有害反应 反应速率 控制 的发生 减少甚至消除 物质的产生 2.控制反应条件的基本措施 （1）基本措施 ①控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的 、溶液的 、气体的 、固体的 以及使用 等途径调控反应速率。 ②提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的 、溶液的 、气体的 等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 （2）实际案例 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 温度 压强 温度较低 实际 压强较大 实际 有利：氨的产率较 不利：反应速率 ，生产成本高 常用温度 ℃ 有利：氨的产率较 不利：对动力和生产设备的要求高 常用压强 3.控制反应条件的应用——提高煤的燃烧效率 煤的状态 煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大 空气用量 过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止 少量的空气会使煤燃烧不充分，造成能源浪费，污染环境 炉膛材料的选择 采用隔热的耐高温材料，减少热量的损失 热能的利用 燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等 化学反应速率的大小比较 【典例1】（24-25高二上·云南大理·期末）在四个不同容器中、不同条件下进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【迁移应用1】（24-25高一下·重庆·期末）已知反应：在不同条件下的化学反应速率如下。 ①v(CO)=1.5mol/(L·min)    ② ③    ④ 上述化学反应速率最小的是 A．① B．② C．③ D．④ 【迁移应用2】（24-25高一下·河北·期末）一定温度下，向容积恒定的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示。下列推断合理的是 A．该反应的化学方程式为 B．反应进行到1s时， C．0~6s，B的转化率为40.0% D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等 化学反应速率的简单计算 【典例2】（24-25高一下·山东德州·期末）联氨()是一种应用广泛的化工原料，常用于火箭和燃料电池的燃料。恒温条件下，在体积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol (g)和2 mol (g)，发生反应：    ，反应第5min时测得(g)浓度为0.4 。下列说法错误的是 A．反应过程中放出的热量为1.2b kJ B．以(g)表示的平均反应速率为0.12 C．容器中说明该反应达到化学平衡状态 D．若将恒温恒容的容器改为绝热恒容能加快反应速率 【迁移应用1】（24-25高一上·湖南永州·期末）一定条件下，在容积为2L的密闭容器中发生反应：。开始时加入4molA和2molB，在2min末达到化学平衡状态，测得C的物质的量是0.8mol。下列说法正确的是 A．0~2min，B的反应速率为 B．平衡时A、B的转化率之比为3:2 C．平衡时物质C的体积分数为12.5% D．平衡时D的物质的量浓度为 【迁移应用2】（24-25高一下·广西河池·期末）我国向世界承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%-50%。CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 下列说法不正确的是 A．从0到3min，为0.5mol/(L·min) B．当，该反应达平衡状态 C．平衡时， D．平衡时向容器中充入He，反应速率不变 探究化学反应速率的影响因素 【典例3】（24-25高一下·广东佛山·期末）化学反应速率与平衡是化学研究的重要领域。实验小组开展如下探究： Ⅰ．探究催化剂和浓度对化学反应速率的影响 序号 5%体积/mL 体积/mL 体积/mL 蒸馏水体积/mL 时收集体积(已转为标况)/mL 20 0 0 10 ⅱ 10 0 1 ⅲ 20 1 0 ⅳ 20 0 1 9 (1)表中___________，___________。 (2)对比实验___________和___________可探究浓度对化学反应速率的影响。 (3)有同学对比实验ⅲ和ⅳ分析与的催化效果，认为实验试剂选择不严谨，建议将0.20换成___________(对分解无影响)。 (4)实验ⅳ中平均化学反应速率为___________(列出计算式)。 Ⅱ．探究与的反应是否为可逆反应 方案一： (5)设计以下实验： 序号 实验操作 实验现象 实验结论 ① 取溶液于试管中，滴加溶液，充分振荡 该反应为可逆反应 ② 取实验①的混合液，滴加淀粉溶液 ___________ ③ 取实验①的混合液，滴加___________溶液 溶液变红 由此得出与反应的离子方程式为___________。 方案二： 【资料】当特定波长的光经过碘水，部分光线会被吸收，碘水浓度越高，溶液透光率()越小。不同浓度的碘水中，某特定波长的光的透光率与的关系如下表(其他物质对该波长的光的吸收可忽略)： 1 2.5 5 透光率 (6)设计实验④，证明该反应为可逆反应 实验④将溶液与溶液混合，测得溶液的透光率逐渐___________(“上升”或“下降”)，最后透光率维持并保持不变。甲同学认为此时反应达到平衡状态，进而证明该反应为可逆反应。乙同学则认为还需比较与表中数据之一的相对大小，方可证明该反应为可逆反应，则该大小关系为___________。 【迁移应用1】（25-26高二上·天津和平·期末）目前，常利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化成CO2和N2。为研究如何增大该化学反应的速率，某课题组进行了以下实验探究。 【提出问题】在其他条件不变的情况下，温度或催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)如何影响汽车尾气的转化速率？ 【查阅资料】使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。 【图像】某课题组进行的三组探究实验中，有关CO的浓度随时间的变化如下图所示。 【实验设计】 (1)请根据上述图像结论填写下表中的空白。 编号 t/℃ c(NO)/(mol·L-1) c(CO)/(mol·L-1) 催化剂的比表面积/(m2·g-1) I 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0 Ⅱ _______ _______ _______ 120.0 Ⅲ 360 _______ _______ 80.0 (2)第1组实验中，达到平衡时NO的浓度为_______。 (3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂的比表面积，该化学反应的速率将_______(填“增大”“减小”或“无影响”)。 (4)由实验Ⅰ和Ⅲ可得出的结论是_______，试用碰撞原理解释_______。 【迁移应用2】（24-25高一下·河南南阳·期末）化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。回答下列问题： (1)某温度时，在4L恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体物质随时间的变化关系曲线如图所示。 ①该反应的化学方程式为___________。 ②反应开始至2min时，X的转化率为___________，0～5min内气体Y的平均反应速率为___________mol/(L•min)。 ③其他条件不变，6min后Z的生成速率___________(填“>”“<”或“=”)8min后Z的消耗速率。 (2)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，一种新型催化剂用于NO和CO的反应：。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如下表所示。 实验编号 t/℃ NO初始浓度/(mol/L) CO初始浓度/(mol/L) 催化剂的比表面积/(/g) Ⅰ 280 82 Ⅱ 280 b 124 Ⅲ 350 a 82 ①a=___________，b=___________。 ②能验证催化剂的比表面积对化学反应速率影响的是实验___________(填实验编号)。 ③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅰ的是曲线___________(填“甲”或“乙”)。 (3)在容积固定的绝热容器中发生反应：，不能说明已达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．容器内混合气体温度不再变化 B．容器内的气体的总物质的量保持不变 C．容器内混合气体的密度不再变化 D． E． 化学平衡状态的标志 【典例4】（25-26高二上·天津滨海新·期中）在恒容密闭容器中发生反应：。下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是 A．的生成速率与的分解速率相等 B．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 C．容器内气体的密度不再变化 D．X的体积分数不再变化 【迁移应用1】（25-26高二上·广东·期中）恒温恒容下，往容器中加入一定量的和发生下列两个反应： ①； ②。 下列叙述不能说明容器内的反应达到平衡状态的是 A．容器内的分压不再发生变化 B．容器内气体的密度不再发生变化 C．的体积分数不再发生变化 D． 【迁移应用2】（24-25高一下·辽宁大连·期中）Ⅰ.在2 L密闭容器中，800℃时，反应体系中，随时间的变化如下表所示，各物质的浓度一时间曲线如图1所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5      0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 回答下列问题： (1)0~2 s内用表示的化学反应速率_________。 (2)图1中能表示变化的曲线是_________。 (3)图1中A点处_________B点处(填“>”“<”或“=”)。 (4)若要加快该反应速率，可采取的措施是_________(任写两点)。 (5)下列能够说明反应已达到平衡状态的是_________(填字母)。 A．     B． C．混合气体总物质的量不再变化     D．混合气体的密度不再变化 E.混合气体平均摩尔质量保持不变     F.容器内气体的颜色不再变化 Ⅱ.利用和熔融可设计成原电池装置，其原理如图2所示。 (6)该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，则负极的电极反应式为_________。若电路中有1 mol电子转移，则理论上石墨Ⅱ处需消耗标准状况下的体积为_________L。 化学平衡图像的分析 【典例5】（24-25高一下·广西柳州·期中）一定温度下，在2L恒容密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法错误的是 A．a点时，正反应速率： B．反应的化学方程式为 C．0~5min内，C的平均反应速率为 D．在该条件下，5min时充入0.5mol使压强增大，正、逆反应速率都不变 【迁移应用1】（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期中）一定温度下在密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是 A．反应的化学方程式为： B．时，物质Y的转化率为60% C．时，反应物的正反应速率大于逆反应速率 D．时，反应达到平衡 【迁移应用1】（多选）（24-25高一下·山东潍坊·期中）某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图所示。下列说法错误的是 A．条件①，降冰片烯起始浓度为时，经过浓度变为一半 B．条件②，反应速率为 C．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大 D．其他条件相同时，催化剂浓度变化不影响反应速率 化学反应条件的控制 【典例6】（24-25高一下·天津·期中）下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 ①步骤②中“加压”可以加快反应速率 ②步骤②采用的压强是 因为在该压强下铁触媒的活性最大 ③目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 ④步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 【迁移应用1】（24-25高一下·安徽六安·期中）下列关于工业合成氨反应的说法正确的是 A．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率和平衡转化率 B．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高的平衡转化率 C．合成氨采用，因为该压强下铁触媒的活性最高 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 【迁移应用2】（23-24高一下·河南信阳·期中）氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法错误的是 A．工业上合成塔中采用的压强越大越好 B．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C．工业上可以使用具有碱性的溶液处理尾气 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择铁作为罐体材料 夯实基础 1．（25-26高二上·广东佛山·期中）下列有关化学反应速率的说法正确的是 A．与反应生成CO时，增加的量能使反应速率增大 B．化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1指1s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1 C．合成氨的反应是一个放热反应，升高温度，化学反应速率减小 D．化学反应速率较大的反应，反应现象不一定明显 2．（25-26高二上·山东聊城·期中）AlN是一种新型无机非金属材料，制备原理是。1700℃下，在恒容密闭容器中加入一定量的反应物发生该反应，下列情况不能判断反应达到平衡状态的是 A．气体密度不再变化 B．Al2O3的物质的量不再变化 C．气体总压强不再变化 D．气体平均摩尔质量不再变化 3．（25-26高二上·广东肇庆·期中）已知反应在加入M时只改变催化剂的条件下各物质的浓度随反应时间的部分变化曲线如图所示，下列说法错误的是 A．催化剂I比无催化剂时反应活化能低 B．相同条件下催化剂I比催化剂II反应速率快 C．a曲线表示N的浓度随的变化 D．0~2min内，使用催化剂I时， 4．（25-26高一上·江苏盐城·期末）一定温度下在2L密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是 A．反应的化学方程式为：3Y=2X B．t1min时，物质Y的转化率为40% C．t2min时，反应物的正反应速率等于逆反应速率 D．t3min时，反应停止 5．（25-26高二上·贵州·期中）在一恒温恒容的密闭容器中放入一定量的液体W，发生反应。以下说法可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的有 ①    ②Q的体积分数保持不变 ③容器内气体密度保持不变④气体的平均相对分子质量保持不变 ⑤的质量保持不变⑥ ⑦容器中气体压强保持不变⑧的转化率不变 A．①②④⑤⑦ B．③⑤⑦⑧ C．③④⑤⑦⑧ D．②③④⑤⑦⑧ 6．（25-26高一上·河北·期末）在2 L密闭容器中，控制不同温度，分别充入和发生反应：。测得随时间变化的有关实验数据如下表。下列说法错误的是 组别 温度 时间/min 0 10 20 40 50 ① 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 ② 0.50 0.30 0.18 0.15 0.15 A． B．、温度下，40 min时均已达到化学平衡状态 C．温度下，平衡时的体积分数约为7.3% D．温度下，0~20 min内的反应速率为 7．（24-25高一下·新疆伊犁·期中）下列表格为溶液和溶液在不同条件下的化学反应速率的实验记录。出现浑浊的时间为。下列说法正确的是 序号 温度/℃ 溶液体积/mL 溶液体积/mL 体积/mL 出现浑浊的时间/s Ⅰ 30 5 5 10 Ⅱ 30 10 5 a Ⅲ 70 5 b 10 A．当时，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究蒸馏水的用量对反应速率的影响 B．用出现浑浊所需时间来比较反应速率，比用产生气泡所需时间来比较反应速率更准确 C．进行实验Ⅰ、Ⅱ时，依次向试管中加入溶液、溶液、 D．实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，根据实验结果可知 8．（25-26高一下·福建厦门·月考）温度一定时，在某恒压容器中发生反应，部分气态反应物和生成物的物质的量随时间变化如图所示(曲线)。下列说法正确的是 A．时，反应达平衡状态 B．内平均反应速率： C．反应过程中，容器内气体的质量保持不变 D．平衡后充入，此时化学反应速率减小 9．（24-25高一下·黑龙江哈尔滨·期中）向绝热恒容的密闭容器中，通入一定量的和，在一定条件下发生反应，反应速率随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．反应，是吸热反应 B．在a，b，c，d四点中，d点生成物的浓度最大 C．在四点中，c点混合气体的颜色最浅 D．若，则HI的生成量：ab段大于bc段 10．（24-25高一下·吉林·期中）反应：，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为： ①    ② ③    ④ 则此反应在不同条件下进行最快的是 A．②③ B．①③ C．②④ D．② 综合运用 11．（24-25高一下·吉林长春·期中）在密闭系统中有反应，能使反应速率加快的措施是 ①通过减小容器体积增大压强 ②升高温度 ③将炭粉碎 ④恒容通入 ⑤增加炭的量 ⑥恒压条件下通入 A．①②③⑥ B．①②④⑥ C．①②③④ D．①②③④⑤⑥ 12．（24-25高一下·吉林长春·期中）向2 L恒容密闭容器中通入A、B各10 mol，在一定温度下发生反应：，4 min时达到平衡，生成4 mol D，0~4 min内以A的浓度变化表示的平均反应速率为0.75 mol/(L·min)。下列说法错误的是 A． B．4 min时C的物质的量为4 mol C．平衡时B的转化率为20% D．0~4 min内以D的浓度变化表示的平均反应速率为0.5 mol/(L·min) 13．（25-26高二上·辽宁·期中）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  ΔH=-197.8kJ·mol-1]。下列说法正确的是 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 2 molSO2 1 molO2 2 molSO3 4 molSO3 SO3的浓度(mol·L-1) c1 c2 c3 反应的能量变化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 体系压强(Pa) p1 p2 p3 反应物转化率 α1 α2 α3 A．2c1＞c3 B．a=b C．2p2＜p3 D．α1+α3＜1 14．（24-25高一下·辽宁大连·期中）恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是 编号 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 0.40 ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．由实验②可知，20~40 min内 B．由实验①、③可知其他条件相同时，催化剂表面积越大，反应速率越快 C．由实验数据可知相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D．实验③达到平衡后，的体积分数约为22.7% 15．（24-25高一下·新疆伊犁·期中）工业合成氨反应：。该反应用铁触媒作催化剂，温度控制在。 (1)下列措施能使该反应速率增大的是___________(填标号)。 a．体积不变，充入氦气    b．适当降低温度    c．增加的浓度    d．选择高效催化剂 (2)下列情况能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填标号)。 a．    b．恒温恒容时，混合气体的密度不再随时间变化 c．、、三者的浓度之比为    d．的物质的量不再变化 (3)合成氨过程中发生某副反应方程式为，已知断开中化学键所需能量为a kJ，断开中化学键所需能量为b kJ，断开1 mol AB中化学键所需能量为c kJ，若，则该反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。 (4)某次实验中，在容积为2 L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中和的物质的量随反应时间的变化如图所示。 ①2 min时，___________(填“>”“<”或“=”)。 ②用的浓度变化表示0～5 min内反应的平均速率是___________。 ③反应达到平衡时，的转化率为50%，则___________。 思维拔高 16．（25-26高一下·安徽阜阳·月考）化学反应中的能量和速率变化对生产、生活有重要意义。 (1)气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(kJ·mol-1)，一些共价键的键能如下表所示。 共价键 N≡N H-H N-H 键能 946 436 391 根据上表数据计算，在工业合成氨的反应中，当生成17 g NH3时___________(填“放出”或“吸收”)的热量为___________kJ。恒温恒容条件下，下列描述能说明该反应达到化学平衡的是___________(填字母)。 A．N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2 B．N2的质量分数保持不变 C．混合气体的压强保持不变 D．v正(N2)=2v逆(NH3) (2)N2O和CO均是有害气体，可在PtO+表面转化为无害气体，反应原理为N2O(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)。有关化学反应的能量变化过程如图所示。 反应中每转移1 mol电子，___________(填“吸收”或“放出”)的能量为___________kJ。 (3)某温度下，X、Y、Z三种物质(均为气态)在5 L恒容密闭容器中进行反应，物质的量随时间的变化曲线如图。 ①该反应的化学方程式可表示为___________。 ②反应起始至5 min内，Y的平均反应速率是___________mol·L-1·min-1，X的转化率为___________(计算结果精确到0.1%)。 ③反应开始时与平衡时的压强之比为___________。 17．（25-26高二上·福建三明·期中）某化学兴趣小组利用草酸与酸性KMnO4溶液反应，探究化学反应速率的影响因素。该化学兴趣小组同学查阅资料，发现一种草酸与酸性KMnO4溶液反应的机理，如下图所示(草酸与酸性KMnO4溶液反应机理图)： (1)请根据机理图写出草酸与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式___________。 (2)草酸与酸性KMnO4溶液的反应，实验数据及现象如下表所示： 实验 编号 c(H2C2O4) /mol·L-1 V(H2C2O4) /L c(KMnO4) /mol·L-1 V(KMnO4) L c(H2SO4) /mol·L-1 V(H2SO4) /L 溶液褪色 时间/min 1 0.2 2 0.0025 4 0.3 1 7.0 2 0.2 2 0.0050 4 0.3 b 5.0 3 0.2 2 0.0100 4 0.3 a 3.5 4 0.2 2 0.0500 4 0.3 1 ①a_______b(填“>、=、<)，该实验室探究_________对化学反应速率的影响。 ②仔细观察数据，实验___________(填“1、2、3或4”)不适合作为化学反应速率影响因素的探究，原因是___________ ③实验3中，用KMnO4的浓度变化表示0-5min内的平均反应速率，()= ___________mol·L-1·min-1(用最简分数表示)。 (3)实验过程观察到溶液褪色速率开始时较慢，一段时间后加快。请结合与酸性溶液反应的机理图。猜测图中与酸性c()溶液反应的催化剂为___________。 (4)其他条件不变，改变KMnO4的物质的量浓度，溶液褪色时间与c(KMnO4)的关系如下图所示。c(KMnO4)大于0.01 mol·L-1时，c(KMnO4)越大，溶液褪色时间越长的原因是___________。 18．（24-25高一下·辽宁·期中）某实验小组准备试剂溶液、(草酸)溶液、、蒸馏水，用于探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”，反应原理为。请回答下列问题： (1)实验小组进行如下实验(不考虑溶液混合时的体积变化)： 实验序号 温度/℃ 溶液 溶液 硫酸溶液 蒸馏水 混合溶液呈无色所需时间 1 25 1 3 2 5 2 25 2 1 3 35 2 ①___________；___________；___________(填“>”、“<”或“=”) ②实验1、2探究的是___________对化学反应速率的影响。 ③，实验1的平均反应速率___________ (2)实验3保持温度在35℃，最佳的加热方法是___________(填“水浴”、“酒精灯”或“煤气灯”)加热，合理的操作顺序为：___________(填序号) ①将甲、乙溶液混合②向高锰酸钾溶液中加稀硫酸酸化，记为甲溶液 ③溶液保温至35℃④向草酸溶液中加蒸馏水稀释，记为乙溶液 (3)查阅资料发现：是该反应的催化剂 ①下列图像对反应过程的描绘合理的是___________ ②设计实验证明是该反应的催化剂：25℃，向实验1蒸馏水中溶解少量___________固体后再进行混合，记录从反应开始到溶液褪色的时间。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $