内容正文:
课节强化练(三) 化学反应的速率与限度
(30分钟 30分)
教材习题改编
1.(2分)(教材课后习题改编)一定条件下,在2 L密闭容器中发生反应:3A(s)+B(g)2C(g)。在5 min末测得C的物质的量增加了4 mol。下列说法不正确的是( )
A.用A表示的化学反应速率为0.6 mol·L-1·min-1
B.用B、C表示的化学反应速率之比为1∶2
C.若保持容器内的压强不变,充入1 mol He,化学反应速率减小
D.若保持容器的体积不变,充入1 mol He,化学反应速率不变
【解析】选A。A是固体,不能表示化学反应速率,A错误;同一反应中,不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比,由反应可知B、C表示的化学反应速率之比为1∶2,B正确;压强不变时,充入1 mol He,容器的体积增大,各物质的浓度减小,化学反应速率减小,C正确;体积不变时,充入1 mol He,各物质的浓度不变,化学反应速率不变,D正确。
2.(4分)(教材课后习题改编)在一定条件下,某可逆反应的正反应速率、逆反应速率随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.t1时刻,正反应速率小于逆反应速率
B.t2时刻,正反应速率小于t3时刻的逆反应速率
C.t4时刻,反应处于平衡状态,正、逆反应速率均为0
D.t4时刻,保持其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均加快
【解析】选D。根据图像可知:在t1时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,A错误;B项,根据图像可知:在t2、t3时刻,反应都没有达到平衡,反应正向进行,因此正反应速率大于逆反应速率,且正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大。当反应在达到平衡的t4时刻,正反应速率与逆反应速率相等,此时正反应速率最小,逆反应速率达到最大值,因此t2时刻的正反应速率大于t3时刻的逆反应速率,错误;C项,化学平衡为动态平衡,在t4时刻,反应处于平衡状态,此时正、逆反应速率相等但不为0,错误;D项,t4时刻,保持其他条件不变,升高温度,正、逆反应速率均加快,正确。
3.(4分)(教材课后习题改编)某课外实验小组利用压强传感器、数据采集器和计算机等数字化实验设备,探究镁与不同浓度盐酸的反应速率,两组实验所用药品如表所示:
序号
镁条的质量/g
盐酸
物质的量浓度/(mol·L-1)
体积/mL
1
0.01
1.0
2
2
0.01
0.5
2
实验结果如图所示,下列叙述不正确的是 ( )
A.该探究实验采用了控制变量法
B.曲线斜率可表征反应速率
C.理论上若时间足够长,最终反应生成的气体的量应该相同
D.曲线b表示1.0 mol·L-1盐酸与镁的反应
【解析】选D。根据表格数据,只有酸浓度不同,其余条件相同,采用的是控制变量法,A正确;生成的气体越多,压强越大,因此曲线斜率越大,表示反应速率越快,可以用曲线斜率表征反应速率,B正确;镁的质量为0.01 g,物质的量为=
mol,实验2中盐酸中含有HCl的物质的量为0.002 L×0.5 mol·L-1=0.001 mol,根据Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,可知两实验中盐酸均过量,镁完全反应,只要时间足够长,最终反应生成的气体的量应该相同,C正确;盐酸的浓度越大,反应速率越快,曲线b表示0.5 mol·L-1盐酸与镁的反应,D错误。
4.(2分)(教材课后习题改编)硫酸是一种重要的化工产品,目前的重要生产方法是“接触法”,反应原理为2SO2+O22SO3,已知该反应为放热反应。则下列说法正确的是 ( )
A.只要选择适宜的条件,SO2和O2就能全部转化为SO3
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为零
C.由反应可知,2 mol SO2的能量大于2 mol SO3的能量
D.工业在利用上述反应生产SO3时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
【解析】选D。因为2SO2+O22SO3为可逆反应,所以尽管选择适宜的条件,SO2和O2也不能全部转化为SO3,故A错误;达到平衡后,反应没有停止,只是正、逆反应速率相等但并不为零,故B错误;因为2SO2+O22SO3为放热反应,由反应可知,2 mol SO2和1 mol O2的总能量大于2 mol SO3的总能量,故C错误;工业在利用上述反应生产三氧化硫时,为了提高产率和效率,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题,D正确。
迁移应用提升
5.(4分)(双选)某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验
序号
初始浓度c/(mol·L-1)
溴颜色消失所需的时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001 0
290
②
1.60
0.20
0.001 0
145
③
0.80
0.40
0.001 0
145
④
0.80
0.20
0.002 0
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是 ( )
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)不变
B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大
D.增大c(Br2),v(Br2)增大
【解析】选A、D。A.比较①②:②增大CH3COCH3的初始浓度,保持其他反应物的浓度不变,溴颜色消失所需的时间从290 s缩短到145 s,即v(Br2)增大,故A项错误;B.表中实验②和③的c(Br2)与t相同,v(Br2)相等,故B项正确;C.比较①③:增大HCl的初始浓度,保持其他反应物的浓度不变,溴颜色消失所需的时间从290 s缩短到145 s,即v(Br2)增大,故C项正确;D.从表中数据看,①④两组实验中CH3COCH3、HCl的初始浓度相同,而④中Br2的初始浓度比①中的大,溴颜色消失所需的时间变长,速率不变,故D项错误。
6.(2分)在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:(甲)2X(g)Y(g)+Z(s);(乙)A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的密度;②混合气体的压强;③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比;④反应容器中生成物的百分含量;⑤混合气体的总物质的量。其中能表明(甲)和(乙)都达到化学平衡状态是 ( )
A.①②③ B.①②③④
C.①③④ D.①②③④⑤
【解析】选C。①在两个反应中都存在固体,混合气体的密度在平衡前始终改变,当密度不变时,反应达平衡状态,①符合题意;②乙反应中,反应前后气体分子数相等,混合气体的压强始终不变,所以压强不变时,不一定达平衡状态,②不合题意;③题中结果,满足方向相反且速率之比等于化学计量数之比,为平衡状态,③符合题意;④反应容器中生成物的百分含量不再发生改变,则反应达平衡状态,④符合题意;⑤乙反应中,混合气体的总物质的量始终不变,则反应不一定达平衡状态,⑤不合题意;综合以上分析,①③④符合题意。
7.(4分)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的起始浓度均为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。每组实验只改变一个条件。下列说法错误的是 ( )
A.比较实验①②③④得出:实验③最先到达平衡
B.比较实验①②得出:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率加快
C.比较实验②④得出:其他条件相同时,升高温度化学反应速率加快
D.比较实验②③得出:实验③有可能使用了催化剂,催化剂能加快正反应速率,但对逆反应速率无影响
【解析】选D。从图中可知,实验③的曲线最先达到水平的拐点,故实验③最先达到平衡,A正确;从图中可知,实验①反应物X初始浓度大于实验②,实验①的曲线相较于实验②更陡,说明反应速率实验①大于实验②,可以说明其他条件相同时,增大反应物浓度化学反应速率加快,B正确;实验②和④除了温度之外其他条件都相同,实验④的曲线相较于实验②更陡,说明实验④反应速率更快,可以说明其他条件相同时,升高温度反应速率加快,C正确;实验②③温度和浓度均相同,反应速率实验③大于实验②,则实验③可能使用了催化剂,催化剂能同时增大正、逆反应速率,D错误。
8.(8分)在生产和生活中,人们关注化学反应进行的快慢和程度,以提高生产效率和调控反应条件。2SO2+O22SO3是工业制硫酸的主要反应之一。
(1)在2 L密闭容器内,500 ℃时,测得n(SO2)随时间的变化如表所示:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(SO2)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
反应达到平衡时,SO2的转化率是__________,用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v(O2)=________________________________。(3分)
(2)图中表示SO3的变化的曲线是__________(填字母,下同)。(1分)
(3)下列能说明该反应已达化学平衡状态的是__________。(2分)
A.v(SO2)=v(SO3)
B.单位时间内消耗2 mol SO3的同时消耗1 mol O2
C.容器中SO2与O2的物质的量之比为2∶1
D.容器中O2的体积分数不变
E.容器中气体的总物质的量不变
F.容器中气体的总质量不变
(4)能使该反应的反应速率增大的是__________。(2分)
A.减少O2气体的通入量
B.适当升高温度
C.恒容下充入Ne
D.选择更高效催化剂
【解析】(1)由表格数据可知,3 s时反应已经达到平衡,平衡时n(SO2)=0.007 mol,则SO2的转化率是×100%=65%。0~2 s内二氧化硫的转化量n(SO2)=0.02 mol-0.008 mol=0.012 mol,则氧气的转化量n(O2)=n(SO2)=
×0.012 mol=0.006 mol,用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v(O2)=
0.001 5 mol·L-1·s-1。(2)由表知曲线c为SO2,反应过程中SO3的物质的量增加,平衡时,其生成量等于SO2的减少量,曲线b符合题意。(3)v(SO2)=v(SO3)不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,故A不符合题意;单位时间内消耗2 mol SO3的同时消耗1 mol O2,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,故B符合题意;容器中SO2与O2的物质的量之比为2∶1,不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,故C不符合题意;容器中O2的体积分数不变,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,故D符合题意;该反应是气体体积减小的反应,反应过程中气体总物质的量减小,当容器中气体的总物质的量不变时,说明反应达到平衡,故E符合题意;反应过程中气体总质量是定值,当容器中气体的总质量不变时,不能说明反应达到平衡,故F不符合题意。(4)减少O2气体的通入量,O2浓度降低,反应速率减慢,故A不符合题意;适当升高温度,反应速率增大,故B符合题意;恒容下充入Ne,参与反应的物质浓度不变,反应速率不变,故C不符合题意;选择更高效催化剂,反应速率增大,故D符合题意。
答案:(1)65% 0.001 5 mol·L-1·s-1 (2)b (3)BDE (4)BD
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