专题04 化学反应速率与限度（期末培优讲义）高一化学下学期人教版

专题04 化学反应速率与限度 重点一 化学反应速率计算 1．反应速率计算 （1）根据定义式计算：或； （2）根据化学反应速率之比等于化学计量数之比进行计算，即：或写为； （3）根据三段式法： ，若时间的变化量为s，则、、、或写为； 重点二 反应速率大小的比较 1．化学反应速率大小的比较 （1）定性比较：根据明显的实验现象（如反应的剧烈程度、出现颜色或颜色退去快慢、产生气泡或沉淀的快慢、收集一定体积气体所需时间等），定性判断反应速率快慢； （2）定量比较法 ①归一法：将统一反应中不同物质的反应速率转化为同一单位、同一物质的反应速率，再进行比较； ②比值法：在单位统一情况下，用各物质的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后比较数值大小，数值大，反应速率快，即对任意一个化学反应，比较与，若＞，则A表示的反应速率比B大。 重点三 影响化学反应速率的因素 1．内因：化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。 2．外界因素(外因)：在其他条件相同时，改变某一条件 影响因素 影响结果 浓度 增大反应物的浓度，速率加快；减小反应物的浓度，速率减慢 温度 升高温度，速率加快；降低温度，速率减慢 压强 增大气态反应物的压强，速率加快；减小气态反应物的压强，速率减慢 催化剂 使用催化剂能改变(加快或减慢)反应速率 固体反应物的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢 其他 形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率 【特别提醒】压强对反应速率的影响 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 (1)压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。 (2)充入非反应气体对化学反应速率的影响 ①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 ②恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。 重点四 化学平衡状态的判断 1.化学平衡状态判断方法： （1）判断依据 (1)正反应速率与逆反应速率相等，； ①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的反应速率。 (2)反应混合物中各组分的质量、物质的量、气体体积及百分含量保持不变，说明该反应达到化学平衡状态。 （2）判断方法 (1)对于纯气体反应，如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)： ①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下，气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变，都可以说明反应达到了平衡状态。 ②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总保持不变(M＝m/n，ρ＝m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。 (2)对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)： ①气体质量不变⇒达到平衡； ②若a+b≠c＋d，则n气、气、p总、ρ不变均说明已达到平衡； ③若a+b=c＋d，则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态，气、ρ不变能说明已达到平衡。 (3)对于有色物质参加的反应，体系的颜色保持不变，说明已达到平衡状态。 (4)对于隔热反应，体系温度保持不变，说明已达到平衡状态。 重点五 化学平衡简单计算 1．化学平衡的相关计算： 根据三段式法： （1）转化率计算公式 计算A物质的转化率：； （2）气体体积分数及物质的量分数的计算公式 计算A物质的体积分数及物质的量分数：。 重点六 化学反应条件的控制 化学反应条件的控制： 1．改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。 2．改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。 化学反应速率计算 【典例1】（25-26高一下·全国·期末）某温度下，在2 L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．2 min时，以Z表示的反应速率为 B．该反应的化学方程式为X+3Y2Z C．2 min时，X的转化率为30% D．2 min后，正、逆反应均不再进行，体系中的物质的量均不再变化 【即时检测1-1】（25-26高一下·黑龙江辽宁·期末）亚硫酸氢钾能与酸性高锰酸钾反应如下： 通过变量控制探究亚硫酸氢钾与酸性高锰酸钾溶液反应速率的影响因素，设计如表所示方案。下列说法错误的是 实验序号 V(KHSO3)() () () () 褪色时间t/min ① 5 5 2 0 8 8 ② 10 5 2 0 a 6 ③ 5 5 5 0 b 5 ④ 10 5 2 3 0 A．当时，通过实验①②的数据比较，可以得出增大反应物KHSO3溶液的浓度该化学反应速率的增大 B．当5时，通过实验①③的数据比较，可以得出增大反应物硫酸的浓度该化学反应速率的增大 C．当时，通过实验②和④对比，可以得出：Mn2+对亚硫酸氢钾与酸性高锰酸钾溶液的反应速率有影响。 D．实验①中，若将表格中换成进行实验无法得到相同的结论 【即时检测1-2】（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 故选D。 化学反应速率大小比较 【典例2】（24-25高一下·陕西西安·期末）下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的是 A．制取少量     B．实验室制取氨气 C．测定锌与硫酸的反应速率 D．验证金属性：Mg>Al A．A B．B C．C D．D 【即时检测2-1】（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 【即时检测2-2】（24-25高一下·浙江温州·期末）为了减轻大气污染，可将汽车尾气中CO和NO转化为无污染气体。在一定条件下，向一容积为2L的恒容密闭容器中充入10molCO、10molNO，使之在催化剂作用下发生反应，测得反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．2min时， B．曲线Ⅱ表示随t的变化 C．用同一物质表示反应速率时，b点的正反应速率大于c点的逆反应速率 D．0~5min内，mol·L-1·min-1 影响化学反应速率的因素 【典例3】（24-25·高一上·无锡期末）（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 【即时检测3-1】（24-25高一下·吉林长春·期末）一定温度下，在一个容积为的恒容密闭容器中发生反应：，10s时，反应达到平衡，消耗了，下列说法正确的是 A．内用C表示的平均反应速率为 B．时，的浓度为小于 C．升高温度逆反应速率减慢 D．向平衡体系中加入，体系压强增大，平衡不移动 【即时检测3-2】（24-25高一下·北京海淀·期末）某温度下按下式分解：。测得恒容密闭容器内，的浓度随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5 …… 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 …… 下列说法不正确的是 A．4min时， B．5min时，的转化率为83% C．0~2min内平均反应速率 D．其他条件不变，若起始，则2min时 化学平衡状态的判断 【典例4】（24-25高一下·甘肃白银·期末）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)。下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是 A．容器内气体的密度不再发生变化 B．容器内和的浓度之比为2：1 C．单位时间内生成2 mol 的同时消耗2 mol D．容器内混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 【即时检测4-1】（24-25高一下·辽宁丹东·期末）下列有关可逆反应的说法错误的是 A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应 B．可逆反应达到平衡状态时，仍有反应物转化为生成物 C．在给定条件下，达到平衡时可逆反应完成程度达到最大 D．通过调控反应条件，可以提高可逆反应进行的程度 【即时检测4-2】（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 化学平衡的简单计算 【典例5】（25-26高一上·浙江宁波·期末）恒温下，密闭容器内发生反应：，开始投入一定量的和，测得、的物质的量浓度随反应时间变化的关系如图所示： 下列说法错误的是 A．由图可知反应时间时，反应已经达到平衡 B．若将换成，反应后所有氧化物都有 C．若其它条件不变，缩小容器的体积，则可以缩短达到平衡所需要的时间 D．时，体系中的物质的量为 【即时检测5-1】（24-25高一下·重庆·期末）在体积均为2L的恒温刚性密闭容器1、2中，同时充入和，在不同的温度下发生反应：。 根据图表信息，下列叙述错误的是 A．容器1中内v(PCl3)=0.1mol/(L·min) B．初始反应温度：容器容器2 C．容器2中达到平衡时产率为 D．6min后，向容器2中充入，重新达平衡，体积分数减小 【即时检测5-2】（24-25高一下·河南南阳·期末）已知：某反应物A的转化率。一定温度下，向容积为4L的恒容密闭容器中充入0.8mol M(g)和0.6mol N(g)，发生反应：，20min后反应达到平衡状态，此时气体体积比V(N):V(混合气体)=1:5，生成了0.6mol P，Q的浓度为0.15。下列说法错误的是 A．若其他条件不变在开始时增大M的量并不能使N完全转化 B．0～20min内平均反应速率之比v(M):v(N):v(P):v(Q)=2:1:3:3 C．平衡时M(g)的转化率为50%，N(g)的转化率约为33.3% D．平衡时容器内混合气体的总压强与起始时相等(保持温度相同) 化学反应条件的控制 【典例6】（24-25高一上·北京海淀·期末）利用“预氧化—氨法”对钢铁烧结烟气(主要成分为、和NO)进行协同脱硫脱硝的流程示意图如下： 已知：①雾化器可通过高速气流将液体分散为微小液滴。 ②该流程条件下，氧化能力相近的氧化剂与不同还原剂反应的快慢如下表所示： 还原剂 NO 反应快慢 极慢 快 极慢 快 (1)将溶液雾化后再通入氧化反应器的目的是___________。 (2)氧化反应器是对烧结烟气中的NO进行氧化处理的设备，写出将NO转化为的化学方程式：___________。 (3)以溶液为吸收剂，调节其初始pH为7.0，从喷淋吸收塔顶部淋入，对从下方通入的氧化烟气进行吸收。 ①写出溶液吸收的离子方程式：___________。 ②吸收剂中初始物质的量浓度与烟气处理效果的关系如图所示，随着初始物质的量浓度的上升，脱硝率大幅提高，烟气分析仪测定处理后烟气中含量显著提升，写出溶液吸收的离子方程式：___________。 ③氧化剂用量与烟气处理效果的关系如图所示： i．解释氧化剂/NO物质的量比较低时，脱硝率较低的原因；___________。 ii．氧化剂用量过大，烟气的脱硫率和脱硝率都会显著下降，解释其原因：___________。 (4)该流程可生成一种可作氮肥的副产物，其化学式为___________。 夯实基础 1．（24-25高一下·甘肃白银·期末）下列有关化学反应速率和限度的说法错误的是 A．决定化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质 B．升高温度可以加快化学反应速率，主要是因为增大了活化分子的百分数 C．对于可逆反应，当正、逆反应速率相等时，反应就停止了 D．使用催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率，从而缩短达到平衡的时间 故选C。 2．（25-26高一下·全国·期末）某小组同学探究影响酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应速率的因素，有关实验数据如表所示。下列说法错误的是(已知：二者反应生成CO2) 实验编号 温度/℃ 催化剂用量/g 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液褪色所用时间/min 体积/mL 浓度/(mol·L-1) 体积/mL 浓度/(mol·L-1) 1 25 0.5 4 0.1 8 0.2 12.7 2 80 0.5 4 0.1 8 0.2 a 3 25 0.5 4 0.01 8 0.2 6.7 4 25 0 4 0.01 8 0.2 b A．实验3中，用KMnO4表示的平均反应速率为5.0×10-4 mol·L-1·min-1 B．a<12.7 C．b<6.7 D．可通过比较收集相同体积(相同条件下)的CO2所消耗的时间长短来判断反应速率快慢 3．（25-26高一下·全国·期末）在反应中，能使反应速率加快的是 ①增大压强   ②升高温度  ③将C粉碎   ④通CO2气体   ⑤加入足量木炭粉 A．①②③⑤ B．①②④⑤ C．①②③④ D．全部 4．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·期中）已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示： 下列说法错误的是 A．“制粗硅”反应的化学方程式： B．粗硅粉碎可以增大与HCl的接触面积，加快反应速率，使反应更充分 C．上述流程中可以循环的物质只有 D．单质硅可用于制备“AI时代”的全模拟光电智能计算芯片 5．（25-26高一上·浙江宁波·期末）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．探究铜与浓硫酸的反应 B．提纯碘晶体(杂质：NH4Cl) C．实验室利用MnO2制氯气 D．探究浓度对反应速率的影响 A．A B．B C．C D．D 6．（25-26高一上·浙江宁波·期末）下列有关的描述不正确的是 A．硬铝(一种铝合金)硬度大，但熔化所需温度比纯铝低 B．常温下，与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，生铁比纯铁快 C．结构为“”的磷单质可在足量中燃烧生成 D．氢氧燃料电池和电解稀硫酸的反应，物质所含的总化学能都减小 7．（25-26高一下·全国·期末）一定条件下，可逆反应，下列四项中处于平衡状态的是 选项 正反应速率 逆反应速率 A B C D A．A B．B C．C D．D 8．（24-25高一下·福建福州·期末）对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，将4mol的NH3和5mol O2的混合气体，充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是 A．3正(NH3)= 2逆(H2O) B．单位时间内消耗x mol NO的同时，生成x mol NH3 C．容器内气体密度保持不变 D．n(NH3)：n(O2)=4：5 9．（24-25高一下·辽宁丹东·期末）下图为工业合成氨的流程图。已知合成氨反应的速率方程为，其中为速率常数，与浓度无关。下列说法错误的是 A．该反应为放热反应，使用热交换器可实现热量的有效利用 B．将氨气液化分离后的原料气循环使用，可提高经济效益 C．合成氨的过程将氨从体系中分离，可提高反应速率 D．升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好 综合运用 10．（24-25高一下·河北廊坊·期末）反应，若在恒压绝热容器中发生，下列选项不能表明反应已达平衡状态的是 A．容器内的温度不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．容器内的压强不再变化 D．混合气体的平均摩尔质量不再变化 11.（24-25高一下·内蒙古包头·期末）合成氨工业是人类社会的重要支柱产业之一，其发展状况直接影响着全球的工业、农业和医疗等领域。请回答下面小题。 （1）已知合成氨反应：，其能量变化及微观历程如图1所示（*表示物质吸附在催化剂表面的形态）。下列说法错误的是 A．在催化剂表面只存在断裂，不存在形成 B．图2中②→③的过程吸收能量 C．图2中③→④的过程可表示为 D．其他条件相同，使用催化剂不会改变合成氨反应放出的热量 （2）已知合成氨气反应：，一定温度下，在恒容的密闭容器中加入和合成，下列有关说法正确的是 A．提高反应时的温度，可以实现和的完全转化 B．升高温度，v(正)和v(逆)都增大 C．当反应达到平衡状态时，v(正)=v(逆)=0 D．反应达到平衡状态时，、、物质的量浓度之比一定为1：3：2 12．（24-25高一下·山西朔州·期末）一定条件下，在容积2 L的密闭容器中，将2 mol L气体和1 mol M气体混合，发生反应： ，10 s时反应达到平衡，生成0.4 mol R，测得Q的浓度为0.6 mol·L-1。计算： (1)化学方程式中a的值为___________。 (2)前10 s内用M表示的化学反应速率为___________，L的转化率为___________。 (3)一定能使该反应的速率增大的措施有___________(填字母，下同)。 A．其他条件不变，及时分离出产物 B．向体系中加入适量R C．保持温度不变，将容器的体积压缩 D．保持压强不变，充入气体M (4)可认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是___________。 A．体系压强不再变化                    B．混合气体的平均相对分子质量不再变化 C．体系的密度不再变化                    D． E．之比等于化学计量数之比 13．（24-25高一下·上海·期末）氮是自然界中各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。在2L密闭容器内，t℃时发生反应：。在体系中，随时间的变化如下表： 时间(min) 0 1 2 3 4 5 的物质的量(mol) 0.20 0.10 0.08 0.06 0.06 0.06 (1)上述反应在第5min时，的转化率为_______。 (2)用表示从0~2min内该反应的平均速率_______。 (3)t℃时，在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果，判断该反应进行最慢的为_______。 A． B． C． D． (4)下列操作一定能使合成氨反应速率加快的是_______。 A．升高温度 B．及时移走产品氨气 C．恒容条件下充入He D．恒压条件下充入He 14．（24-25高一下·安徽·期末）工业生产中，不仅要考虑化学反应的物质变化，同时还要考虑能量变化。回答下列问题： Ⅰ．一定温度下，向2L的固定体积的密闭容器中，充入2molX(g)和2molY(g)使之发生反应生成Z(g)，测得各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示： (1)由图可知，该反应的化学方程式可表示为_____；2min内的平均反应速率_____。 (2)反应至2min时，改变了某一条件，则改变的条件可能是_____，反应到达3min时，此时化学反应_____(填“是”或“否”)达平衡。 (3)达到平衡时，X(g)的转化率为_____；下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填字母)。 a．容器中压强不再改变        b．容器中气体密度不再改变 c．Z的质量不再改变        d．气体的平均摩尔质量不再变化 Ⅱ．某化学课外小组的同学通过下述装置探究化学反应的能量变化： (4)与的反应是_____(填“吸”或“放”)热反应。 (5)若将装置①反应设计为原电池，则负极材料为_____；正极发生的电极反应式为_____。 15．（23-24高一下·北京·期末）I．在一定温度下，4 L恒容密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题： (1)根据题中数据写出该反应的化学方程式：_______。 (2)、、三个时刻中，处于平衡状态的为_______(填“”“”“”)，后的某一时刻给体系升高温度，v(正)将_______(填“增大”或“减小”)。 (3)平衡后容器中气体的压强和反应前气体的压强之比是_______，平衡时N的转化率为_______。 II．某学习小组利用铁与稀硫酸的反应，探究影响化学反应速率的因素，结果如下表： 实验序号 铁的质量(g) 铁的形态 (mL) () 反应前溶液的温度(℃) 金属完全消失的时间(s) 1 1.0 片状 50 0.8 20 200 2 1.0 粉状 50 0.8 20 25 3 1.0 片状 50 1.0 20 125 4 1.0 片状 50 1.0 35 50 (4)实验1、2表明_______对反应速率有影响。 (5)探究温度对反应速率的影响的实验是_______(填实验序号)。 (6)实验开始后，会出现速率加快，一段时间后速率减慢，分析其原因_______。 16．（24-25高一下·湖南长沙·期末）Ⅰ．、CO是大气污染物，研究、CO等气体的无害化处理，对治理大气污染、建设生态文明有重要意义。某研究小组模拟反应，一定温度下，在容积为1.0L的恒容密闭容器中加入等物质的量的NO和CO，测得部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。 (1)X代表的物质是_______；点正反应速率_______(填“>”“”或“”)逆反应速率。 (2)从反应开始至达到平衡时，_______。 (3)下列选项中，能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填标号)。 a．当气体总物质的量不再变化时 b．NO和CO的浓度之比保持不变 c． Ⅱ．环境保护越来越受到重视，被视为绿色电源的燃料电池备受瞩目，下图是一种氢氧燃料电池的结构示意图，总反应为(电解质溶液是稀硫酸)。 (4)催化剂电极c是_______(填“正极”或“负极”)，催化剂电极d上的反应为_______；假设电池的能量转化效率为，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为_______L。 17．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）已知工业上制备的反应原理为：。 Ⅰ．恒温下，向体积为4 L的刚性密闭容器中通入和，记录数据如下表： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.32 0.56 x 0.94 0.94 0.94 回答下列问题： (1)下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是_______(填序号)。 a．断裂个，同时形成个 b． c．混合气体的密度不再发生改变 d．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 (2)10 min内的平均反应速率是_______，反应开始时和平衡时容器内的压强之比是_______。 (3)15 min时，x_______0.80(选填“>”、“=”或“<”)。 Ⅱ．工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。传统的工业合成氨采用作催化剂。 能量转换关系 (i)氮气吸附 (ii)氮气解离 (iii)氢气吸附解离 (iv)表面反应 (v)脱附 反应机理 (4)根据如图数据判断的键能是_______。 (5)根据如图数据，工业合成是_______反应(填“放热”或“吸热”)。 (6)结合如图数据以及上述反应机理，速率控制步骤是_______(填序号)。 (7)工业上利用反应，设计如图所示原电池进行尾气处理，除掉尾气的同时，还可以提供电能。电池工作时，a极上发生的电极反应式是_______。 18．（24-25高一下·湖北武汉·期末）氮氧化物是硝酸工业和汽车尾气产生的主要污染物之一，通过气体传感器可以测定其含量。 Ⅰ．利用催化技术可将汽车尾气中的NO、CO转化为无污染的和，反应的化学方程式为。该反应过程中的能量变化如图1所示。 (1)反应中断开反应物中化学键吸收的总能量___________(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键放出的总能量。 Ⅱ．一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中发生、两种气体间的转化反应，、的物质的量随时间的变化情况如图2所示。 (2)该反应的化学方程式为___________。 (3)反应从开始至7min时，用表示的平均反应速率为___________；若要增大该反应的速率，可采取的措施有___________(任写一种)。 Ⅲ．通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图3所示。 (4)a极是___________(填“负极”或“正极”)，a极发生的电极反应式为___________。 (5)电池工作时，每消耗标准状况下4.48L NO，理论上外电路中通过电子的物质的量是___________。 19．（24-25高一下·云南德宏·期末）Ⅰ、已知。测定温度、催化剂的比表面积对SO2氧化反应速率的影响，数据如下表所示。 实验编号 t(℃) SO2初始浓度(mol∙L-1) O2初始浓度(mol∙L-1) 催化剂的比表面积(m2∙g-1) 5min时SO2的浓度(mol∙L-1) Ⅰ 450 82 Ⅱ 450 124 Ⅲ 500 82 (1)从上述数据可得出催化剂的比表面积对化学反应速率影响的规律是___________。 (2)在容积固定的绝热容器中发生上述反应，下列叙述不能说明其已达到平衡状态的是___________(填序号)。 A．容器内混合气体温度不再变化 B．容器内的气体压强保持不变 C． D．容器内混合气体密度保持不变 Ⅱ、为了减轻大气污染，可将汽车尾气中和转化为无污染气体。 在一定条件下，向一容积为的恒容密闭容器中充入，使之在催化剂作用下发生反应，测得反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。 (3)由图中数据分析，表示的物质的量随时间变化的曲线为___________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；内，的平均反应速率为___________。 (4)反应达到平衡时，CO的转化率为___________；平衡时CO和CO2的浓度比为___________。 (5)溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生，若将此反应设计成原电池，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为___________g。 (6)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池原理示意图，回答下列问题： ①氢氧燃料电池的正极反应式是：___________。 ②电池工作一段时间后硫酸溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 20．（24-25高一下·安徽·期末）化学反应的过程，既有物质的转化过程，也有化学能与热能或其他能量的转化过程。已知反应的能量变化如图所示。 (1)反应每生成1molC(g)_____(填“释放”或“吸收”)_____kJ的能量(用含E1、E2的式子表示) (2)恒温下，在2L恒容密闭容器中加入3molA、3molB，2min末测得体系压强比起始压强减小了10%。 ①2min末，B的物质的量浓度为_____； ②下列说法正确的是_____(填标号)； a．向容器中通入少量的He气(不参与反应)，正反应速率加快 b．v(A)正：v(C)逆=2：3时，反应达到了平衡 c．从容器中分离出部分D，正反应速率加快，逆反应速率减慢 d．气体密度保持不变时，反应一定达到了最大限度 e．气体平均摩尔质量保持不变时，反应达到了平衡 f．降低温度，正反应速率、逆反应速率均减慢 (3)以反应为原理设计成燃料电池，其能量转化率高，装置如图所示，电子由a极流出，图中纵向虚线代表阴离子交换膜(只允许阴离子通过)。 ①B处通入的是_____(填化学式)；负极的电极反应式是_____； ②电池工作一段时间后，a极区碱性_____(填“增强”“减弱”或“不变”)； ③当消耗标况下3.36LO2时通过阴离子交换膜的离子共_____个(用NA表示)。 思维拔高 21．（24-25高一下·陕西渭南·期末）氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。 (1)一定温度下，在固定容积的2L密闭容器中进行反应。 起始时加入的N2、H2和NH3均为2 mol，5min后反应达到平衡，NH3的物质的量为3mol。 ①这5min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=_______。 ②平衡时H2的物质的量浓度是_________。平衡时容器内的压强与开始时的压强比为_________。 ③该反应达到平衡状态的标志是_________(填字母)。 A．3v正(H2)=2v逆(NH3)                           B．混合气体的密度不再随时间变化 C．混合气体的平均摩尔质量不再随时间而变化          D．断开3mol H−H键的同时生成1molN≡N键 (2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。一定条件下，甲烷与水蒸气发生反应：CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g)，某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为1L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题： 时间/min CH4/mol H2O/mol CO/mol H2/mol 0 0.40 1.00 0 0 6 a 0.80 c 0.60 8 0.20 b 0.20 d ①分析表中数据，判断6min时反应是否处于平衡状态_________(填“是”或“否”)，平衡时CH4的转化率为_________。 ②该温度下反应的平衡常数_______。 ③下列措施能加快反应速率的是_________(填字母)。 A．加催化剂      B．恒压时充入He        C．升高温度    D．恒容时分离出H2 22．（24-25高一下·广西南宁·期末）的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。利用高选择性催化剂可将合成气中的转化为甲醇()，通过加氢可转化为二甲醚()，相关的主要反应如下： Ⅰ．与反应合成甲醇： Ⅱ．与反应合成二甲醚： 试回答下列问题： (1)已知反应Ⅰ相关的化学键键能数据如下： 化学键 C-C C-O H-O 键能/() 348 413 436 358 463 750 请判断反应Ⅰ生成时，向环境_______(填“吸收”或“放出”)的能量为_______kJ。 (2)在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的是_______(填字母，下同)。 A．恒温恒容下，再充入 B．升高温度 C．恒温恒容下，向其中充入Ar D．恒温恒压下，向其中充入Ar (3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅰ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是_______。 A．单位时间内断裂键，同时形成键 B．的体积分数不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再改变 D．容器内气体密度不再改变 (4)在体积为密闭容器中发生反应Ⅱ，反应开始前充入和，测得的物质的量随时间变化如图1所示。 ①内，_______。 ②反应达到平衡状态时，的体积分数为_______%(保留1位小数)。 (5)“二甲醚()酸性燃料电池”的工作原理示意图如图2所示。 ①Y电极为_______(填“正”或“负”)极。 ②X电极的电极反应式为_______。 ③每消耗的同时有_______通过质子交换膜。 5 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 化学反应速率与限度 重点一 化学反应速率计算 1．反应速率计算 （1）根据定义式计算：或； （2）根据化学反应速率之比等于化学计量数之比进行计算，即：或写为； （3）根据三段式法： ，若时间的变化量为s，则、、、或写为； 重点二 反应速率大小的比较 1．化学反应速率大小的比较 （1）定性比较：根据明显的实验现象（如反应的剧烈程度、出现颜色或颜色退去快慢、产生气泡或沉淀的快慢、收集一定体积气体所需时间等），定性判断反应速率快慢； （2）定量比较法 ①归一法：将统一反应中不同物质的反应速率转化为同一单位、同一物质的反应速率，再进行比较； ②比值法：在单位统一情况下，用各物质的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后比较数值大小，数值大，反应速率快，即对任意一个化学反应，比较与，若＞，则A表示的反应速率比B大。 重点三 影响化学反应速率的因素 1．内因：化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。 2．外界因素(外因)：在其他条件相同时，改变某一条件 影响因素 影响结果 浓度 增大反应物的浓度，速率加快；减小反应物的浓度，速率减慢 温度 升高温度，速率加快；降低温度，速率减慢 压强 增大气态反应物的压强，速率加快；减小气态反应物的压强，速率减慢 催化剂 使用催化剂能改变(加快或减慢)反应速率 固体反应物的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢 其他 形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率 【特别提醒】压强对反应速率的影响 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 (1)压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。 (2)充入非反应气体对化学反应速率的影响 ①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 ②恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。 重点四 化学平衡状态的判断 1.化学平衡状态判断方法： （1）判断依据 (1)正反应速率与逆反应速率相等，； ①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的反应速率。 (2)反应混合物中各组分的质量、物质的量、气体体积及百分含量保持不变，说明该反应达到化学平衡状态。 （2）判断方法 (1)对于纯气体反应，如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)： ①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下，气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变，都可以说明反应达到了平衡状态。 ②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总保持不变(M＝m/n，ρ＝m/V)，因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。 (2)对于有固体或液体物质参与的反应，如aA(s)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)： ①气体质量不变⇒达到平衡； ②若a+b≠c＋d，则n气、气、p总、ρ不变均说明已达到平衡； ③若a+b=c＋d，则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态，气、ρ不变能说明已达到平衡。 (3)对于有色物质参加的反应，体系的颜色保持不变，说明已达到平衡状态。 (4)对于隔热反应，体系温度保持不变，说明已达到平衡状态。 重点五 化学平衡简单计算 1．化学平衡的相关计算： 根据三段式法： （1）转化率计算公式 计算A物质的转化率：； （2）气体体积分数及物质的量分数的计算公式 计算A物质的体积分数及物质的量分数：。 重点六 化学反应条件的控制 化学反应条件的控制： 1．改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。 2．改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。 化学反应速率计算 【典例1】（25-26高一下·全国·期末）某温度下，在2 L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．2 min时，以Z表示的反应速率为 B．该反应的化学方程式为X+3Y2Z C．2 min时，X的转化率为30% D．2 min后，正、逆反应均不再进行，体系中的物质的量均不再变化 【答案】B 【详解】A．2 min时的反应速率为瞬时速率，化学反应速率只能表示一段时间的平均速率，不能算瞬时速率，A错误； B．根据图像可知X、Y为反应物，2 min时，X减少0.1 mol，Y 减少0.3 mol，Z为生成物，增加0.2 mol，根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比可知，X、Y、Z的化学计量数之比为1:3:2，得该反应的化学方程式为X+3Y2Z，B正确； C．2 min时，X的转化率为，C错误； D．2 min后反应达到平衡，的物质的量均不再变化，此后正逆反应速率相同，但均不为0，即反应还在继续进行，D错误； 故答案选B。 【即时检测1-1】（25-26高一下·黑龙江辽宁·期末）亚硫酸氢钾能与酸性高锰酸钾反应如下： 通过变量控制探究亚硫酸氢钾与酸性高锰酸钾溶液反应速率的影响因素，设计如表所示方案。下列说法错误的是 实验序号 V(KHSO3)() () () () 褪色时间t/min ① 5 5 2 0 8 8 ② 10 5 2 0 a 6 ③ 5 5 5 0 b 5 ④ 10 5 2 3 0 A．当时，通过实验①②的数据比较，可以得出增大反应物KHSO3溶液的浓度该化学反应速率的增大 B．当5时，通过实验①③的数据比较，可以得出增大反应物硫酸的浓度该化学反应速率的增大 C．当时，通过实验②和④对比，可以得出：Mn2+对亚硫酸氢钾与酸性高锰酸钾溶液的反应速率有影响。 D．实验①中，若将表格中换成进行实验无法得到相同的结论 【答案】C 【详解】A．根据“控制变量法”，实验②总溶液体积应为20mL，计算得a=3；通过实验①②的数据比较，只有KHSO3的浓度不同，所以可以得出增大反应物KHSO3溶液的浓度该化学反应速率的增大的结论，故A正确； B．根据“控制变量法”，实验③总溶液体积为20mL，计算得b=5，实验①③中数据比较，只有H2SO4浓度不同，其他条件相同，可以得出增大反应物硫酸的浓度该化学反应速率的增大，故B正确； C．实验②和④对比，实验④加入MnSO4，不仅多了Mn2+还多了这个变量，所以不能说明Mn2+对反应速率产生了影响，故C错误； D．原实验中溶液的浓度为0.01 mol∙L-1，体积为5.0 mL，其物质的量为，当变为0.1 mol∙L-1后，体积为5.0 mL，其物质的量为，根据化学计量数()可知，将变为限量反应物，导致过量，溶液不会完全褪色，因此无法测定褪色时间，不能得出相同结论，D正确； 故选C。 【即时检测1-2】（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。 化学反应速率大小比较 【典例2】（24-25高一下·陕西西安·期末）下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的是 A．制取少量     B．实验室制取氨气 C．测定锌与硫酸的反应速率 D．验证金属性：Mg>Al A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．实验室利用浓硫酸和铜反应制取二氧化硫：浓硫酸与铜需要在加热条件下反应，A错误； B．与混合加热可以制得，氨气密度小于空气，收集时，导管口应接近试管底，且试管口不能塞上橡皮塞，应放一团疏松的棉花，此装置不能用于实验室制备少量氨气，B错误； C．利用锌粒与硫酸溶液反应，可通过测量生成一定体积的氢气所用的时间计算反应速率，C正确； D．该实验中，铝与氢氧化钠可以反应，镁不与氢氧化钠反应；验证金属性强弱应把氢氧化钠溶液换成盐酸，故该实验不能达到实验目的，D错误； 故选C。 【即时检测2-1】（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。 【即时检测2-2】（24-25高一下·浙江温州·期末）为了减轻大气污染，可将汽车尾气中CO和NO转化为无污染气体。在一定条件下，向一容积为2L的恒容密闭容器中充入10molCO、10molNO，使之在催化剂作用下发生反应，测得反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．2min时， B．曲线Ⅱ表示随t的变化 C．用同一物质表示反应速率时，b点的正反应速率大于c点的逆反应速率 D．0~5min内，mol·L-1·min-1 【答案】A 【详解】A．2min时，各物质的物质的量都在变化，反应未达到平衡状态，因此，A错误； B．由曲线可知，曲线随时间的增加物质的量逐渐增大，曲线Ⅲ随着时间的增加物质的量逐渐减小，则曲线代表生成物，曲线代表反应物，达到平衡时曲线Ⅰ、Ⅱ物质的量的变化量分别为，物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，则曲线Ⅱ表示随t的变化，B正确； C．b、c两点反应均向正反应方向移动，c点比b点进行的程度大，则b点的正反应速率大于c点的正反应速率，c点的正反应速率大于c点的逆反应速率，则b点的正反应速率大于c点的逆反应速率，C正确； D．内，，D正确； 故选：A。 影响化学反应速率的因素 【典例3】（24-25·高一上·无锡期末）（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。 【即时检测3-1】（24-25高一下·吉林长春·期末）一定温度下，在一个容积为的恒容密闭容器中发生反应：，10s时，反应达到平衡，消耗了，下列说法正确的是 A．内用C表示的平均反应速率为 B．时，的浓度为小于 C．升高温度逆反应速率减慢 D．向平衡体系中加入，体系压强增大，平衡不移动 【答案】D 【详解】A．C是固体，其浓度视为常数，不能用固体物质的量浓度变化计算反应速率，A错误； B．根据反应式，10s时消耗2mol C，生成2mol CO2，故CO2浓度为=1mol·L-1，B错误； C．升高温度会同时加快正、逆反应速率，C错误； D．恒容条件下加入He，各反应物和产物的浓度不变，平衡不移动，D正确； 故选D。 【即时检测3-2】（24-25高一下·北京海淀·期末）某温度下按下式分解：。测得恒容密闭容器内，的浓度随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5 …… 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 …… 下列说法不正确的是 A．4min时， B．5min时，的转化率为83% C．0~2min内平均反应速率 D．其他条件不变，若起始，则2min时 【答案】D 【详解】A．4min时的浓度从1.00mol/L降至0.25mol/L，消耗0.75mol/L，根据反应式，每2mol 反应生成4mol，故的浓度为0.75×2=1.50mol/L，A正确； B．5min时的消耗量为1.00−0.17=0.83mol/L，转化率为，B正确； C．0~2min内消耗0.50mol/L，生成O2的量为0.50×1/2=0.25mol/L，速率为，C正确； D．由表格数据可知，反应物浓度从降至用时2min，从（t=2min时）降至（t=4min时）也用时2min，说明该反应的半衰期为2min且不随浓度改变。因此，若起始，2min后其浓度应为，D错误； 故选D。 化学平衡状态的判断 【典例4】（24-25高一下·甘肃白银·期末）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)。下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是 A．容器内气体的密度不再发生变化 B．容器内和的浓度之比为2：1 C．单位时间内生成2 mol 的同时消耗2 mol D．容器内混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 【答案】D 【详解】A．恒容容器中气体总质量和体积不变，密度始终不变，不能作为平衡标志，A错误； B．SO2和O2的物质的量浓度与开始的加入量有关，浓度比等于化学计量数之比不代表达到平衡，B错误； C．描述的都是正反应方向，未体现正逆相等，C错误； D．混合气体总质量不变，但反应前后物质的量改变，平均相对分子质量不变说明各组分含量不再变化，达到平衡，D正确； 故选D。 【即时检测4-1】（24-25高一下·辽宁丹东·期末）下列有关可逆反应的说法错误的是 A．可逆反应是指既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应 B．可逆反应达到平衡状态时，仍有反应物转化为生成物 C．在给定条件下，达到平衡时可逆反应完成程度达到最大 D．通过调控反应条件，可以提高可逆反应进行的程度 【答案】A 【详解】A．可逆反应的定义是同一条件下，同时能向正、逆反应方向进行的化学反应，该选项未提及“同一条件下”的关键前提，A错误； B．可逆反应达到平衡是动态平衡，正、逆反应速率相等但不为0，仍有反应物转化为生成物，同时生成物也等量转化为反应物，B正确； C．给定条件下，可逆反应达到平衡状态时就是该条件下的反应最大限度，反应完成程度达到最大，C正确； D．调控温度、压强等反应条件可以使化学平衡发生移动，从而提高可逆反应的进行程度，D正确； 故答案选A。 【即时检测4-2】（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。 化学平衡的简单计算 【典例5】（25-26高一上·浙江宁波·期末）恒温下，密闭容器内发生反应：，开始投入一定量的和，测得、的物质的量浓度随反应时间变化的关系如图所示： 下列说法错误的是 A．由图可知反应时间时，反应已经达到平衡 B．若将换成，反应后所有氧化物都有 C．若其它条件不变，缩小容器的体积，则可以缩短达到平衡所需要的时间 D．时，体系中的物质的量为 【答案】D 【详解】A．由图中c、d坐标，可知后NO的浓度不再改变，所以反应时间时，反应已经达到平衡，故A正确； B．为可逆反应，若将换成，反应后所有氧化物都有，故B正确； C．若其它条件不变，缩小容器的体积，反应物浓度增大，反应速率加快，则可以缩短达到平衡所需要的时间，故C正确； D．根据图示，时，的浓度为2.85×10-3mol/L，2s内的浓度降低(3.6×10-3-2.85×10-3) mol/L =7.5×10-4mol/L，则的浓度降低7.5×10-4mol/L，时，CO的浓度为(1.0×10-3-0.75×10-3) mol/L =2.5×10-4mol/L，体系中的物质的量为2.5×10-4mol/L ×20L=5×10-3mol，故D错误； 选D。 【即时检测5-1】（24-25高一下·重庆·期末）在体积均为2L的恒温刚性密闭容器1、2中，同时充入和，在不同的温度下发生反应：。 根据图表信息，下列叙述错误的是 A．容器1中内v(PCl3)=0.1mol/(L·min) B．初始反应温度：容器容器2 C．容器2中达到平衡时产率为 D．6min后，向容器2中充入，重新达平衡，体积分数减小 【答案】D 【详解】A．容器1中内，A正确； B．据图可知，容器1在1min时产生的大于容器2在2min时产生的，可知容器1中反应速率较快，则温度：容器1＞容器2，B正确； C．1 mol Cl2(g)和1 mol PCl3(g)充分反应，理论上生成1mol PCl5，而容器2平衡时生成0.8mol PCl5，所以容器2中达到平衡时PCl5产率为80%，C正确； D．恒温恒容，6min后向容器2中再充入，等效于增大压强正向移动的结果，因此达新平衡后的体积分数增大，D错误； 故选D。 【即时检测5-2】（24-25高一下·河南南阳·期末）已知：某反应物A的转化率。一定温度下，向容积为4L的恒容密闭容器中充入0.8mol M(g)和0.6mol N(g)，发生反应：，20min后反应达到平衡状态，此时气体体积比V(N):V(混合气体)=1:5，生成了0.6mol P，Q的浓度为0.15。下列说法错误的是 A．若其他条件不变在开始时增大M的量并不能使N完全转化 B．0～20min内平均反应速率之比v(M):v(N):v(P):v(Q)=2:1:3:3 C．平衡时M(g)的转化率为50%，N(g)的转化率约为33.3% D．平衡时容器内混合气体的总压强与起始时相等(保持温度相同) 【答案】D 【详解】A．存在化学平衡，反应物的转化率只能接近100%，不可能完全转化，A正确； B．速率比等于化学计量数比，则0～20min内平均反应速率之比v(M):v(N):v(P):v(Q)=2:1:3:3，B正确； C．平衡时M(g)的转化率为，N(g)的转化率约为，C正确； D．同温同体积下，气体压强比等于物质的量比，平衡时容器内混合气体的总压强与起始时的总压强比为，D错误； 故答案为D。 化学反应条件的控制 【典例6】（24-25高一上·北京海淀·期末）利用“预氧化—氨法”对钢铁烧结烟气(主要成分为、和NO)进行协同脱硫脱硝的流程示意图如下： 已知：①雾化器可通过高速气流将液体分散为微小液滴。 ②该流程条件下，氧化能力相近的氧化剂与不同还原剂反应的快慢如下表所示： 还原剂 NO 反应快慢 极慢 快 极慢 快 (1)将溶液雾化后再通入氧化反应器的目的是___________。 (2)氧化反应器是对烧结烟气中的NO进行氧化处理的设备，写出将NO转化为的化学方程式：___________。 (3)以溶液为吸收剂，调节其初始pH为7.0，从喷淋吸收塔顶部淋入，对从下方通入的氧化烟气进行吸收。 ①写出溶液吸收的离子方程式：___________。 ②吸收剂中初始物质的量浓度与烟气处理效果的关系如图所示，随着初始物质的量浓度的上升，脱硝率大幅提高，烟气分析仪测定处理后烟气中含量显著提升，写出溶液吸收的离子方程式：___________。 ③氧化剂用量与烟气处理效果的关系如图所示： i．解释氧化剂/NO物质的量比较低时，脱硝率较低的原因；___________。 ii．氧化剂用量过大，烟气的脱硫率和脱硝率都会显著下降，解释其原因：___________。 (4)该流程可生成一种可作氮肥的副产物，其化学式为___________。 【答案】(1)增大接触面积，提高反应速率 (2) (3) 氧化剂不足，不能将不溶于水的NO充分转化为易溶于水的 氧化剂用量过大，发生分解，部分与烟气一起进入吸收塔中，发生反应，减少，减少了对和的吸收 (4)(或) 【分析】由题给流程可知，将过氧化氢溶液雾化后通入氧化反应器，过氧化氢微小液滴与烧结烟气中的一氧化氮反应转化为二氧化氮，处理后的氧化烟气从喷淋吸收塔的下方通入，二氧化硫与顶部淋入亚硫酸铵溶液反应生成亚硫酸氢铵，二氧化氮与浓度较大的亚硫酸根离子、亚硫酸氢根反应生成氮气和硫酸根离子，将含有氮气的烟气通入除雾器后，再通入烟气分析仪中测定脱硫率、脱氮率，反应得到的溶液中含有可以作氮肥的副产物硫酸铵和硫酸氢铵。 【详解】（1）过氧化氢溶液雾化后再通入氧化反应器可以增大反应物的接触面积，有利于提高反应速率，故答案为：增大接触面积，提高反应速率； （2）由分析可知，氧化反应器中通入过氧化氢微小液滴的目的是与烧结烟气中的一氧化氮反应转化为二氧化氮，反应的化学方程式为，故答案为：； （3）①由分析可知，下方通入烟气中的二氧化硫与顶部淋入亚硫酸铵溶液反应生成亚硫酸氢铵，反应的离子方程式为，故答案为：； ②由题意可知，亚硫酸铵溶液吸收二氧化氮的反应为亚硫酸铵溶液与二氧化氮反应生成氮气和硫酸铵，反应的离子方程式为； ③氧化剂/NO物质的量比较低时，氧化剂不足，不能将不溶于水的一氧化氮充分转化为易溶于水的二氧化氮，导致烟气中一氧化氮浓度较高，使得脱硝率较低；氧化剂用量过大，过氧化氢发生分解生成的氧气与烟气一起进入吸收塔中，氧气与亚硫酸根离子发生反应，反应使得亚硫酸根离子浓度减少，减少了对二氧化硫和二氧化氮的吸收，导致烟气的脱硫率和脱硝率都会显著下降，故答案为：氧化剂不足，不能将不溶于水的NO充分转化为易溶于水的；氧化剂用量过大，发生分解，部分与烟气一起进入吸收塔中，发生反应，减少，减少了对和的吸收； （4）由分析可知，吸收塔得到的溶液中含有可以作氮肥的副产物硫酸铵和硫酸氢铵，故答案为：(或)。 夯实基础 1．（24-25高一下·甘肃白银·期末）下列有关化学反应速率和限度的说法错误的是 A．决定化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质 B．升高温度可以加快化学反应速率，主要是因为增大了活化分子的百分数 C．对于可逆反应，当正、逆反应速率相等时，反应就停止了 D．使用催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率，从而缩短达到平衡的时间 【答案】C 【详解】A．反应物本身的性质是决定化学反应速率的根本内因，温度、浓度等只是外部影响因素，A正确； B．升高温度可使更多普通分子转化为活化分子，增大了活化分子百分数，提高有效碰撞频率，从而加快反应速率，B正确； C．可逆反应中正、逆反应速率相等时，反应达到化学平衡状态，属于动态平衡，正逆反应仍在持续进行，并没有停止，C错误 D．催化剂能同等程度改变正、逆反应速率，不改变平衡状态（通常是加快），因此可以缩短反应达到平衡的时间，D正确； 故选C。 2．（25-26高一下·全国·期末）某小组同学探究影响酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应速率的因素，有关实验数据如表所示。下列说法错误的是(已知：二者反应生成CO2) 实验编号 温度/℃ 催化剂用量/g 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液褪色所用时间/min 体积/mL 浓度/(mol·L-1) 体积/mL 浓度/(mol·L-1) 1 25 0.5 4 0.1 8 0.2 12.7 2 80 0.5 4 0.1 8 0.2 a 3 25 0.5 4 0.01 8 0.2 6.7 4 25 0 4 0.01 8 0.2 b A．实验3中，用KMnO4表示的平均反应速率为5.0×10-4 mol·L-1·min-1 B．a<12.7 C．b<6.7 D．可通过比较收集相同体积(相同条件下)的CO2所消耗的时间长短来判断反应速率快慢 【答案】C 【详解】A．反应的化学方程式为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4＝K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，实验3中，n(H2C2O4)：n(KMnO4)=(8×0.2):(4×0.01)=40:1＞5:2，则H2C2O4过量，用KMnO4表示该反应速率v(KMnO4) =≈5.0×10-4 mol·L-1·min-1，A正确； B．实验1、2中只有温度不同，其他实验条件均相同，温度越高，反应速率越快，故a<12.7，B正确； C．实验3中使用了催化剂，实验4中没有使用催化剂，其他实验条件均相同，故b>6.7，C错误； D．收集相同体积(相同条件下)的CO2所需时间越短，反应速率越快，D正确； 故答案选C。 3．（25-26高一下·全国·期末）在反应中，能使反应速率加快的是 ①增大压强   ②升高温度  ③将C粉碎   ④通CO2气体   ⑤加入足量木炭粉 A．①②③⑤ B．①②④⑤ C．①②③④ D．全部 【答案】C 【详解】加快反应速率，可从影响化学反应速率的因素思考，可通过升高温度、有气体参加的反应可增大压强、增大固体的表面积以及增大反应物的浓度等。①反应有气体参加，增大压强，反应物的浓度增大，反应速率增大，故①正确；②升高温度，反应速率增大，故②正确；③将C粉碎，固体表面积增大，反应速率增大，故③正确；④通气体，反应物的浓度增大，反应速率增大，故④正确；⑤加入足量木炭粉，炭是固体，改变固体的质量，反应速率不变，故⑤错误。所以能加快反应速率的有①②③④，故选C。 4．（25-26高一下·黑龙江哈尔滨·期中）已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示： 下列说法错误的是 A．“制粗硅”反应的化学方程式： B．粗硅粉碎可以增大与HCl的接触面积，加快反应速率，使反应更充分 C．上述流程中可以循环的物质只有 D．单质硅可用于制备“AI时代”的全模拟光电智能计算芯片 【答案】C 【详解】A．工业制粗硅时，二氧化硅与焦炭高温反应生成粗硅和CO，化学方程式为，A说法正确； B．粉碎粗硅可以增大粗硅与HCl的接触面积，能加快反应速率，使反应更充分，B说法正确； C．该流程中，粗硅与HCl反应生成和，被还原得到多晶硅，同时生成HCl，因此和都可以循环使用，并非只有，C说法错误； D．单质硅是良好的半导体材料，可用于制备芯片，D说法正确； 故选C。 5．（25-26高一上·浙江宁波·期末）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是 A．探究铜与浓硫酸的反应 B．提纯碘晶体(杂质：NH4Cl) C．实验室利用MnO2制氯气 D．探究浓度对反应速率的影响 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．铜与浓硫酸需要加热反应生成，能使品红溶液褪色，试管末端浸有溶液的棉团可以吸收有毒尾气，防止污染，装置设计合理，能达到实验目的，A正确； B．加热时碘升华，但受热会分解为和，遇冷后和会重新化合为，最终碘和氯化铵都会凝结在玻璃片上，无法分离提纯碘，不能达到实验目的，B错误； C．实验室利用和浓盐酸制氯气需要加热，该装置缺少酒精灯加热，反应无法发生，不能达到实验目的，C错误； D．浓硫酸与锌反应生成，稀硫酸与锌反应生成，反应产物不同，变量不唯一，无法探究浓度对反应速率的影响，不能达到实验目的，D错误； 故选A。 6．（25-26高一上·浙江宁波·期末）下列有关的描述不正确的是 A．硬铝(一种铝合金)硬度大，但熔化所需温度比纯铝低 B．常温下，与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，生铁比纯铁快 C．结构为“”的磷单质可在足量中燃烧生成 D．氢氧燃料电池和电解稀硫酸的反应，物质所含的总化学能都减小 【答案】D 【详解】A．合金的特性是硬度大于各成分金属，熔点低于各成分金属，硬铝是铝合金，因此硬度大，熔化温度比纯铝低，A正确； B．生铁中含有碳杂质，Fe、C和盐酸会形成原电池，原电池能加快反应速率，因此相同浓度的盐酸，生铁生成氢气的速率比纯铁快，B正确； C．无论哪种磷的同素异形体，在足量氧气中燃烧的产物都是五氧化二磷，C正确； D．氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，总反应放热，物质总化学能减小；但电解稀硫酸的本质是电解水，需要外接电源输入电能，电能转化为产物（、）的化学能，电解后物质总化学能增大，因此并非二者总化学能都减小，D错误； 故选D。 7．（25-26高一下·全国·期末）一定条件下，可逆反应，下列四项中处于平衡状态的是 选项 正反应速率 逆反应速率 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．，没有达到平衡状态，故不选A； B．，没有达到平衡状态，故不选B； C．，没有达到平衡状态，故不选C； D．，达到平衡状态，故选D； 选D。 8．（24-25高一下·福建福州·期末）对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，将4mol的NH3和5mol O2的混合气体，充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是 A．3正(NH3)= 2逆(H2O) B．单位时间内消耗x mol NO的同时，生成x mol NH3 C．容器内气体密度保持不变 D．n(NH3)：n(O2)=4：5 【答案】A 【详解】A．根据反应式，正反应中NH3的消耗速率与逆反应中H2O的消耗速率之比应为4：6=2：3；平衡时，正逆反应速率相等，因此3v正(NH3)=2v逆(H2O)成立，说明反应达到平衡状态，A正确； B．单位时间内消耗x mol NO（逆反应）的同时生成x mol NH3（逆反应），此描述仅体现逆反应的速率关系，未体现正逆反应速率相等，无法判断平衡，B错误； C．反应前后气体总质量不变（所有物质均为气体且总质量守恒），恒容条件下密度始终不变，因此密度不变不能作为平衡判断依据，C错误； D．反应中NH3和O2的消耗量始终按4：5的比例进行，因此它们的物质的量之比始终为4：5，与反应是否达到平衡无关，D错误； 故选A。 9．（24-25高一下·辽宁丹东·期末）下图为工业合成氨的流程图。已知合成氨反应的速率方程为，其中为速率常数，与浓度无关。下列说法错误的是 A．该反应为放热反应，使用热交换器可实现热量的有效利用 B．将氨气液化分离后的原料气循环使用，可提高经济效益 C．合成氨的过程将氨从体系中分离，可提高反应速率 D．升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好 【答案】D 【详解】A．合成氨反应为放热反应，热交换器可利用反应放出的热量预热原料气，实现热量有效利用，A正确； B．分离液氨后，未反应的、循环使用，提高了原料利用率，降低生产成本，提高经济效益，B正确； C．根据题干给出的速率方程，分离氨后体系中减小，分母减小，总反应速率增大，因此可以提高反应速率，C正确； D．升高温度虽能加快反应速率，但合成氨是放热反应，温度过高会使平衡逆向移动，氨的产率大幅下降；同时合成氨使用的铁触媒有最佳活性温度，温度过高会导致催化剂失活，还会增加能耗、提高设备要求，因此并不是温度越高越好，D错误； 故选D。 综合运用 10．（24-25高一下·河北廊坊·期末）反应，若在恒压绝热容器中发生，下列选项不能表明反应已达平衡状态的是 A．容器内的温度不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．容器内的压强不再变化 D．混合气体的平均摩尔质量不再变化 【答案】C 【详解】A．在恒压绝热条件下，反应放热导致温度升高，当容器内的温度不再变化时，说明温度稳定不变已平衡，A正确； B．混合气体的总质量不变，恒压绝热容器说明体积在改变，也就说明密度在改变，当混合气体的密度不再变化时，也就说明体积不再发生变化，反应已达到平衡状态，B正确； C．恒压绝热容器说明压强始终不变，则无法用压强作为平衡判据来证明已经建立，C错误； D．该反应为物质的量减小的反应，混合气体的总质量不变，则摩尔质量在逐渐增大，当混合气体的平均摩尔质量不再变化时，说明混合气体的总物质的量不再变化，反应已达到平衡状态，D正确； 故答案为：C。 11.（24-25高一下·内蒙古包头·期末）合成氨工业是人类社会的重要支柱产业之一，其发展状况直接影响着全球的工业、农业和医疗等领域。请回答下面小题。 （1）已知合成氨反应：，其能量变化及微观历程如图1所示（*表示物质吸附在催化剂表面的形态）。下列说法错误的是 A．在催化剂表面只存在断裂，不存在形成 B．图2中②→③的过程吸收能量 C．图2中③→④的过程可表示为 D．其他条件相同，使用催化剂不会改变合成氨反应放出的热量 （2）已知合成氨气反应：，一定温度下，在恒容的密闭容器中加入和合成，下列有关说法正确的是 A．提高反应时的温度，可以实现和的完全转化 B．升高温度，v(正)和v(逆)都增大 C．当反应达到平衡状态时，v(正)=v(逆)=0 D．反应达到平衡状态时，、、物质的量浓度之比一定为1：3：2 【答案】（1）A （2）B 【解析】（1）A．合成氨反应为可逆反应，从图2可看出，②→③为催化剂表面N≡N、断裂的过程，若③→②则催化剂表面发生N≡N、形成的过程，A错误； B．图2中②→③的过程为N≡N、断裂的过程，需要吸收能量，B正确； C．图2中③→④的过程为键形成，可表示为，C正确； D．从图1可看出，其他条件相同，使用催化剂可以改变反应历程，但不会改变合成氨反应放出的热量，D正确； 故选A； （2）A．该反应为可逆反应，不能完全转化，A错误； B．温度升高，正逆反应速率均增大，B正确； C．可逆反应达平衡状态时，v(正)=v(逆)，但反应速率不为0，C错误； D．达到平衡状态时，N2、H2物质的量浓度之比一定为1∶3，但二者与NH3物质的量浓度之比不一定为1∶3∶2，D错误； 故选B。 12．（24-25高一下·山西朔州·期末）一定条件下，在容积2 L的密闭容器中，将2 mol L气体和1 mol M气体混合，发生反应： ，10 s时反应达到平衡，生成0.4 mol R，测得Q的浓度为0.6 mol·L-1。计算： (1)化学方程式中a的值为___________。 (2)前10 s内用M表示的化学反应速率为___________，L的转化率为___________。 (3)一定能使该反应的速率增大的措施有___________(填字母，下同)。 A．其他条件不变，及时分离出产物 B．向体系中加入适量R C．保持温度不变，将容器的体积压缩 D．保持压强不变，充入气体M (4)可认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是___________。 A．体系压强不再变化                    B．混合气体的平均相对分子质量不再变化 C．体系的密度不再变化                    D． E．之比等于化学计量数之比 【答案】(1)3 (2) 0.02 mol·L-1·s-1 40% (3)C (4)BC 【详解】（1）平衡时测得Q的浓度为，则Q的物质的量为，根据三段式分析，，有，解得a=3。 （2）前10 s内用M表示的化学反应速率为；L的转化率为。 （3）A．其他条件不变，及时分离出产物，气体产物浓度减小，反应速率减小，A错误； B．R为固体物质，加入适量R对反应速率无影响，B错误； C．保持温度不变，将容器的体积压缩，压强增大，气体物质浓度增大，反应速率增大，C正确； D．保持压强不变，充入气体M，容器的体积增大，L的浓度减小，反应速率不一定增大，D错误； 故选C。 （4）A．a=3，反应前后气体体积不变，体系压强不再变化，不能说明反应达到平衡状态，A错误；                    B．反应有固体生成，反应后气体质量减少，气体物质的量不变，根据可知，随反应的进行混合气体的平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不再变化时反应达到平衡状态，B正确； C．反应有固体生成，反应后气体质量减少，容器体积不变，根据可知，随反应的进行密度减小，体系的密度不再变化时反应达到平衡状态，C正确；    D．反应达平衡状态时，，即，，而不能表示，不能说明反应达到平衡状态，D错误； E．反应达平衡状态时，各物质的浓度保持不变，而之比等于化学计量数之比不能说明物质的浓度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，E错误； 故选BC。 13．（24-25高一下·上海·期末）氮是自然界中各种生物体生命活动不可缺少的重要元素，研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。在2L密闭容器内，t℃时发生反应：。在体系中，随时间的变化如下表： 时间(min) 0 1 2 3 4 5 的物质的量(mol) 0.20 0.10 0.08 0.06 0.06 0.06 (1)上述反应在第5min时，的转化率为_______。 (2)用表示从0~2min内该反应的平均速率_______。 (3)t℃时，在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果，判断该反应进行最慢的为_______。 A． B． C． D． (4)下列操作一定能使合成氨反应速率加快的是_______。 A．升高温度 B．及时移走产品氨气 C．恒容条件下充入He D．恒压条件下充入He 【答案】(1) (2) (3)B (4)A 【详解】（1）由表，在第5min时，的转化率为； （2）0~2min内该反应的平均速率； （3）A． B． C． D． 该反应进行最慢的为B； （4）A．升高温度，活化分子比例增大，反应速率加快；     B．及时移走产品氨气，物质浓度减小，反应速率减小； C．恒容条件下充入He，不影响反应中各物质浓度，反应速率不变； D．恒压条件下充入He，容器体积增大，物质浓度减小，反应速率减小； 故选A。 14．（24-25高一下·安徽·期末）工业生产中，不仅要考虑化学反应的物质变化，同时还要考虑能量变化。回答下列问题： Ⅰ．一定温度下，向2L的固定体积的密闭容器中，充入2molX(g)和2molY(g)使之发生反应生成Z(g)，测得各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示： (1)由图可知，该反应的化学方程式可表示为_____；2min内的平均反应速率_____。 (2)反应至2min时，改变了某一条件，则改变的条件可能是_____，反应到达3min时，此时化学反应_____(填“是”或“否”)达平衡。 (3)达到平衡时，X(g)的转化率为_____；下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填字母)。 a．容器中压强不再改变        b．容器中气体密度不再改变 c．Z的质量不再改变        d．气体的平均摩尔质量不再变化 Ⅱ．某化学课外小组的同学通过下述装置探究化学反应的能量变化： (4)与的反应是_____(填“吸”或“放”)热反应。 (5)若将装置①反应设计为原电池，则负极材料为_____；正极发生的电极反应式为_____。 【答案】(1) 0.05 (2) 升高温度或选择适合的催化剂 否 (3) 30% acd (4)吸 (5) 铝 【详解】（1）图中X(g)和Y(g)的起始浓度均为，c(X)、c(Y)均减小，2min 时，分别为，c(Z)由0增大到2min 时的，X(g)、Y(g)、Z(g)浓度变化量之比为，故发生反应为；0~2min内X的浓度减少了，故。 （2）观察图像可看出，，c(X)、c(Y)、c(Z)变化量更大，则反应速率明显加快，但在2min时改变条件瞬间，各物质浓度均不变，则改变的条件可能是升高温度或选择适合的催化剂；3min时c(Y)=c(Z)，3min后c(Z)继续增大，c(Y)继续减小，说明反应仍正向进行，没有达到平衡状态；故答案为：升高温度或选择适合的催化剂；否。 （3）由图可知，时达到平衡时，X(g)减少了，则转化率为；a．该反应是一个气体分子数改变的反应，故恒温恒容时，容器中压强不再改变，说明气体分子数不变，反应达到平衡，a正确；b．容器中气体密度等于气体质量和容器体积的比值，而反应前后气体的质量和容器的体积均不变，故气体密度不是变量，密度不再改变，不能说明反应达到平衡，b错误；c．Z的质量不再改变，说明Z的浓度不变，反应达到平衡，c正确；d．气体的平均摩尔质量等于气体的质量与物质的量的比值，气体的物质的量是个变量，故气体的平均摩尔质量是变量，气体平均摩尔质量不再变化说明达到平衡，d正确；选acd。 （4）与的反应会使温度计读数下降，该反应为吸热反应； （5）装置①反应为，设计为原电池铝和盐酸反应，铝是还原剂，失电子，是负极发生的变化，铝作负极电极材料，得电子被还原为正极反应，正极材料可以是比铝不活泼的金属或石墨，电解质溶液为盐酸，故设计为原电池时负极材料为铝；正极发生得电、还原反应的过程，该反应中得电子被还原，故正极电极反应式为。 15．（23-24高一下·北京·期末）I．在一定温度下，4 L恒容密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题： (1)根据题中数据写出该反应的化学方程式：_______。 (2)、、三个时刻中，处于平衡状态的为_______(填“”“”“”)，后的某一时刻给体系升高温度，v(正)将_______(填“增大”或“减小”)。 (3)平衡后容器中气体的压强和反应前气体的压强之比是_______，平衡时N的转化率为_______。 II．某学习小组利用铁与稀硫酸的反应，探究影响化学反应速率的因素，结果如下表： 实验序号 铁的质量(g) 铁的形态 (mL) () 反应前溶液的温度(℃) 金属完全消失的时间(s) 1 1.0 片状 50 0.8 20 200 2 1.0 粉状 50 0.8 20 25 3 1.0 片状 50 1.0 20 125 4 1.0 片状 50 1.0 35 50 (4)实验1、2表明_______对反应速率有影响。 (5)探究温度对反应速率的影响的实验是_______(填实验序号)。 (6)实验开始后，会出现速率加快，一段时间后速率减慢，分析其原因_______。 【答案】(1)2N(g)⇌M(g) (2) t3 增大 (3) 7:10 75%(或0.75) (4)物质的形态(或固体的表面积) (5)实验3和实验4(或实验3、4或3，4) (6)铁与稀硫酸反应为放热反应，开始时温度升高，化学反应速率加快，一段时间后随硫酸浓度降低，化学反应速率减慢 【详解】（1）小问详解： 由图可知，反应达到平衡时消耗的N为6 mol，生成的M为3 mol，物质的量之比为2：1，且N减小，为反应物、M增加，为生成物，故该反应的化学方程式。 （2）三个时刻中，只有t3时刻各物质的量不再发生改变，此时处于平衡状态；t3后的某一时刻给体系升高温度，温度升高导致v(正)将增大。 （3）根据pV=nRT，温度，容器体积不变时，压强之比为物质的量之比，所以平衡后容器中气体的压强和反应前气体的压强之比是(5+2):(2+8)=7:10；平衡时N的转化率为。 （4）实验1、2的变量为铁的形态，表明物质的形态(或固体的表面积)对反应速率有影响。 （5）实验3、4的变量为温度，故探究温度对反应速率的影响的实验是实验3、4。 （6） 由实验表格可知，温度、浓度都会影响反应的速率；实验开始后，会出现速率加快，一段时间后速率减慢，分析其原因为：铁与稀硫酸反应为放热反应，开始时温度升高，化学反应速率加快，一段时间后随硫酸浓度降低，化学反应速率减慢。 16．（24-25高一下·湖南长沙·期末）Ⅰ．、CO是大气污染物，研究、CO等气体的无害化处理，对治理大气污染、建设生态文明有重要意义。某研究小组模拟反应，一定温度下，在容积为1.0L的恒容密闭容器中加入等物质的量的NO和CO，测得部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。 (1)X代表的物质是_______；点正反应速率_______(填“>”“”或“”)逆反应速率。 (2)从反应开始至达到平衡时，_______。 (3)下列选项中，能说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填标号)。 a．当气体总物质的量不再变化时 b．NO和CO的浓度之比保持不变 c． Ⅱ．环境保护越来越受到重视，被视为绿色电源的燃料电池备受瞩目，下图是一种氢氧燃料电池的结构示意图，总反应为(电解质溶液是稀硫酸)。 (4)催化剂电极c是_______(填“正极”或“负极”)，催化剂电极d上的反应为_______；假设电池的能量转化效率为，若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为_______L。 【答案】(1) > (2) (3)ac (4) 负极 14 【详解】（1）由图可知，起始时=2 mol，且，X为生成物、Y为反应物，根据反应中物质的变化量之比等于反应计量数之比可知，X代表的物质是； a点时反应没有达到平衡状态、正向进行，则正反应速率大于逆反应速率。 （2）由图可知，50 min时反应达到平衡状态，0~50 min内，由反应可知，=。 （3）a．反应是气体分子数不相等的反应，当气体总物质的量不再变化时应为平衡状态，a正确； b．反应起始时NO和CO的物质的量相等，反应过程中NO和CO的变化量相等，则容器中NO和CO浓度之比始终不变，不能据此判定反应是否达到平衡状态，b错误； c．符合=2:1，可判定反应达到平衡状态，c正确； 故答案选ac。 （4）氢氧燃料电池工作时总反应为，在负极失去电子生成，在正极得到电子生成，根据电子或移动方向可知，催化剂电极c、d分别为负极、正极； d电极为正极，其电极反应式为； 若线路中转移2 mol电子，电池的能量转化效率为80%，则，，标准状况下的体积为=14 L。 17．（25-26高一上·湖南邵阳·期末）已知工业上制备的反应原理为：。 Ⅰ．恒温下，向体积为4 L的刚性密闭容器中通入和，记录数据如下表： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.32 0.56 x 0.94 0.94 0.94 回答下列问题： (1)下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是_______(填序号)。 a．断裂个，同时形成个 b． c．混合气体的密度不再发生改变 d．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 (2)10 min内的平均反应速率是_______，反应开始时和平衡时容器内的压强之比是_______。 (3)15 min时，x_______0.80(选填“>”、“=”或“<”)。 Ⅱ．工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。传统的工业合成氨采用作催化剂。 能量转换关系 (i)氮气吸附 (ii)氮气解离 (iii)氢气吸附解离 (iv)表面反应 (v)脱附 反应机理 (4)根据如图数据判断的键能是_______。 (5)根据如图数据，工业合成是_______反应(填“放热”或“吸热”)。 (6)结合如图数据以及上述反应机理，速率控制步骤是_______(填序号)。 (7)工业上利用反应，设计如图所示原电池进行尾气处理，除掉尾气的同时，还可以提供电能。电池工作时，a极上发生的电极反应式是_______。 【答案】(1)bd (2) (3) (4)436 (5)放热 (6)ⅱ (7) 【分析】（7）利用反应设计的原电池，可在处理尾气的同时提供电能。工作时，a极为负极，通入的中元素从价被氧化为价，发生氧化反应，在碱性电解质环境下的电极反应式为；b极为正极，通入的中元素从价被还原为价，发生还原反应，电极反应式为；总反应为，此过程中有毒的和被转化为无毒的，实现了尾气净化，同时将化学能转化为电能，据此分析。 【详解】（1）a．断裂个键同时形成个键，均表示正反应速率，无法判断平衡，a不符合题意； b．，即，与化学计量数之比相等，正逆反应速率相等，达到平衡，b符合题意； c．反应在恒容容器中进行，混合气体总质量不变，密度始终不变，不能判断平衡，c不符合题意； d．混合气体总质量不变，反应前后气体物质的量变化，平均相对分子质量不再改变时，说明各组分浓度不变，达到平衡，d符合题意； 故选bd； （2）10 min 内，，则 ，平衡时 ，列三段式：， 平衡时总物质的量为 ，起始总物质的量为 ，压强之比等于物质的量之比，即 （3）20 min 时反应已达平衡，；15 min 时反应正向进行，物质的量应小于，但反应速率逐渐减慢，10–15 min内应小于5–10 min内的，故； （4）由能量图可知，，吸收的能量为654 kJ，此时断裂了1.5 mol的，键能为，解得； （5）反应焓变与键能的关系为：，由能量图可知，反应放热； （6）吸附和脱附过程中能量变化较小，表面反应形成新的化学键是放出能量的过程，速率控制步骤是反应机理中最慢的一步，在合成氨反应机理中，氮氮三键键能大，氮气的解离过程相对困难，解离所需能量最多，故速率控制步骤是ii； （7）a极通入，发生氧化反应生成，电解质为溶液，电极反应式为 18．（24-25高一下·湖北武汉·期末）氮氧化物是硝酸工业和汽车尾气产生的主要污染物之一，通过气体传感器可以测定其含量。 Ⅰ．利用催化技术可将汽车尾气中的NO、CO转化为无污染的和，反应的化学方程式为。该反应过程中的能量变化如图1所示。 (1)反应中断开反应物中化学键吸收的总能量___________(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键放出的总能量。 Ⅱ．一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中发生、两种气体间的转化反应，、的物质的量随时间的变化情况如图2所示。 (2)该反应的化学方程式为___________。 (3)反应从开始至7min时，用表示的平均反应速率为___________；若要增大该反应的速率，可采取的措施有___________(任写一种)。 Ⅲ．通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图3所示。 (4)a极是___________(填“负极”或“正极”)，a极发生的电极反应式为___________。 (5)电池工作时，每消耗标准状况下4.48L NO，理论上外电路中通过电子的物质的量是___________。 【答案】(1)小于 (2) (3) 升高温度、增大压强、使用催化剂或增大的浓度等 (4) 负极 (5)0.4mol 【详解】（1）由图1可看出反应物的能量高于生成物的能量，故该反应是放热反应，反应中断开反应物中化学键吸收的总能量小于形成生成物中化学键放出的总能量 （2）由图可知，0~4min内，消耗反应物的物质的量为0.8mol-0.4mol=0.4mol，生成物的物质的量为0.4mol-0.2mol=0.2mol，则生成物和反应物的化学计量数之比为0.4mol:0.2mol=2:1，该反应的化学方程式为 （3）反应从开始至7 min时，用N2O4表示的平均反应速率为，若要增大该反应的速率，可采取的措施有升高温度、增大压强、使用催化剂或增大NO2的浓度等 （4）由a极上NO变成NO2可知，氮元素化合价升高，该极发生氧化反应，是负极，a极发生的电极反应式为； （5）由a极上NO变成NO2可知，N元素由+2价上升到+4价，标准状况下4.48LNO的物质的量为0.2mol，故转移的电子的物质的量为0.4mol。 19．（24-25高一下·云南德宏·期末）Ⅰ、已知。测定温度、催化剂的比表面积对SO2氧化反应速率的影响，数据如下表所示。 实验编号 t(℃) SO2初始浓度(mol∙L-1) O2初始浓度(mol∙L-1) 催化剂的比表面积(m2∙g-1) 5min时SO2的浓度(mol∙L-1) Ⅰ 450 82 Ⅱ 450 124 Ⅲ 500 82 (1)从上述数据可得出催化剂的比表面积对化学反应速率影响的规律是___________。 (2)在容积固定的绝热容器中发生上述反应，下列叙述不能说明其已达到平衡状态的是___________(填序号)。 A．容器内混合气体温度不再变化 B．容器内的气体压强保持不变 C． D．容器内混合气体密度保持不变 Ⅱ、为了减轻大气污染，可将汽车尾气中和转化为无污染气体。 在一定条件下，向一容积为的恒容密闭容器中充入，使之在催化剂作用下发生反应，测得反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。 (3)由图中数据分析，表示的物质的量随时间变化的曲线为___________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)；内，的平均反应速率为___________。 (4)反应达到平衡时，CO的转化率为___________；平衡时CO和CO2的浓度比为___________。 (5)溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生，若将此反应设计成原电池，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为___________g。 (6)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池原理示意图，回答下列问题： ①氢氧燃料电池的正极反应式是：___________。 ②电池工作一段时间后硫酸溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)其他条件相同时，催化剂的比表面积越大，化学反应速率越大 (2)CD (3) Ⅱ (4) 1∶4 (5)6.4 (6) O2 + 4e- +4H+ = 2H2O 增大 【详解】（1）对比实验Ⅰ和Ⅱ，其他条件相同，催化剂的比表面积越大，5min时SO2的浓度越小，即SO2的浓度变化越大，从而得出催化剂的比表面积对化学反应速率影响的规律是：其他条件相同时，催化剂的比表面积越大，化学反应速率越大。 （2）A．随着反应的进行，混合气体的温度不断发生变化，当容器内混合气体温度不再变化时，反应达平衡状态，A不符合题意； B．反应前后气体分子数不等，随着反应的进行，混合气的压强不断发生变化，当容器内的气体压强保持不变时，反应达平衡状态，B不符合题意； C．时，反应进行的方向不同，但速率之比不等于化学计量数之比，则反应未达平衡状态，C符合题意； D．容器内气体体积不变，混合气的质量不变，则密度始终不变，所以当混合气体密度保持不变时，反应不一定达平衡状态，D符合题意； 故选CD。 （3）由和图可知，为生成物，随着反应得进行，物质的量增加，再由物质的量之比等于化学计量数之比，故表示的物质的量随时间变化的为曲线Ⅱ；根据化学计量数，2min内N2生成量为CO（或NO）减少量的一半，内，的平均反应速率为； （4）反应达到平衡时，的转化率为；由反应方程式可知，平衡时，，，，平衡时CO和CO2的浓度比等于物质的量之比，为2:8=1:4； （5）由方程式2FeCl3+Cu = 2FeCl2+CuCl2可知，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的物质的量为0.1mol，质量为0.1mol×64g/mol=6.4g； （6）①氢氧燃料电池中H2在负极失去电子被氧化，O2在正极得到电子被还原，电极反应为O2 + 4e- +4H+ = 2H2O； ②由于氢氧燃料电池的总反应是2H2+O2=2H2O，电池工作一段时间后，生成的水稀释了硫酸，故硫酸的浓度减小，pH增大。 20．（24-25高一下·安徽·期末）化学反应的过程，既有物质的转化过程，也有化学能与热能或其他能量的转化过程。已知反应的能量变化如图所示。 (1)反应每生成1molC(g)_____(填“释放”或“吸收”)_____kJ的能量(用含E1、E2的式子表示) (2)恒温下，在2L恒容密闭容器中加入3molA、3molB，2min末测得体系压强比起始压强减小了10%。 ①2min末，B的物质的量浓度为_____； ②下列说法正确的是_____(填标号)； a．向容器中通入少量的He气(不参与反应)，正反应速率加快 b．v(A)正：v(C)逆=2：3时，反应达到了平衡 c．从容器中分离出部分D，正反应速率加快，逆反应速率减慢 d．气体密度保持不变时，反应一定达到了最大限度 e．气体平均摩尔质量保持不变时，反应达到了平衡 f．降低温度，正反应速率、逆反应速率均减慢 (3)以反应为原理设计成燃料电池，其能量转化率高，装置如图所示，电子由a极流出，图中纵向虚线代表阴离子交换膜(只允许阴离子通过)。 ①B处通入的是_____(填化学式)；负极的电极反应式是_____； ②电池工作一段时间后，a极区碱性_____(填“增强”“减弱”或“不变”)； ③当消耗标况下3.36LO2时通过阴离子交换膜的离子共_____个(用NA表示)。 【答案】(1) 吸收 (2) 1.2mol/L ef (3) O2 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O 减弱 0.6NA 【详解】（1）根据图示可知3molA(g)、1molB(g)反应产生2molC(g)和1 molD(g)时，吸收能量为(E1-E2)kJ，则反应每生成1molC(g)要吸收kJ的能量； （2）①在恒温恒容时，气体的物质的量的比等于气体的压强比。在反应开始时加入气体的总物质的量n(总)=3mol+3mol=6mol。假设在2 min内反应消耗B的物质的量是x，可得： ， 此时气体的总物质的量为：(3-3x)mol+(3-x)mol+2xmol+xmol=(6-x)mol，由于2min末测得体系压强比起始压强减小了10%，所以，解得x=0.6mol，由于容器的容积是2L，则2min末，B的物质的量浓度为c(B)=； ②a．向容器中通入少量的He气(不参与反应)，由于不能改变反应混合物中任意物质的浓度，故正反应速率不变，a错误； b．在任何时刻都存在关系：v(A)正：v(C)正=3：2，若v(A)正：v(C)逆=2：3，则v(C)逆= v(C)正，v(C)逆=v(C)正，反应逆向进行，未处于平衡状态，b错误； c．从容器中分离出部分D，导致正反应速率不变，逆反应速率减慢，c错误； d．反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体的密度始终保持不变，故不能据此判断反应是否达到了最大限度，d错误； e．反应混合物都是气体，气体的质量不变；该反应是反应前后气体物质的量改变的反应，当气体平均摩尔质量保持不变时，气体的物质的量不变，说明反应达到了平衡状态，e正确； f．降低温度，物质的内能减少，分子之间的有效碰撞次数减少，导致正反应速率、逆反应速率均减慢，f正确； 故合理选项是ef； （3）①根据燃料电池总反应可知：燃料N2H4发生失去电子的氧化反应，通入N2H4的电极为负极；O2发生得到电子的还原反应，通入O2的电极为正极。根据图示可知：a电极为电子流出的电极，故a为负极，在A处通入N2H4；b为正极，B处通入的是O2；负极上燃料N2H4发生氧化反应，由于电解质溶液为KOH，溶液显碱性，故负极的电极反应式为：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O； ②由于在a电极上燃料N2H4不断发生氧化反应消耗OH-，导致a极区溶液的碱性逐渐减弱； ③3.36L标准状况下的O2的物质的量是n(O2)==0.15mol，反应过程中转移电子的物质的量为n(e-)=4 n(O2)=4×0.15mol=0.6mol，外电路转移电子的物质的量与溶液中通过阴离子交换膜的OH-的物质的量相等，故在溶液中有0.6 molOH-通过阴离子交换膜，其数目是0.6NA。 思维拔高 21．（24-25高一下·陕西渭南·期末）氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。 (1)一定温度下，在固定容积的2L密闭容器中进行反应。 起始时加入的N2、H2和NH3均为2 mol，5min后反应达到平衡，NH3的物质的量为3mol。 ①这5min内用N2表示的平均反应速率v(N2)=_______。 ②平衡时H2的物质的量浓度是_________。平衡时容器内的压强与开始时的压强比为_________。 ③该反应达到平衡状态的标志是_________(填字母)。 A．3v正(H2)=2v逆(NH3)                           B．混合气体的密度不再随时间变化 C．混合气体的平均摩尔质量不再随时间而变化          D．断开3mol H−H键的同时生成1molN≡N键 (2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。一定条件下，甲烷与水蒸气发生反应：CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g)，某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为1L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题： 时间/min CH4/mol H2O/mol CO/mol H2/mol 0 0.40 1.00 0 0 6 a 0.80 c 0.60 8 0.20 b 0.20 d ①分析表中数据，判断6min时反应是否处于平衡状态_________(填“是”或“否”)，平衡时CH4的转化率为_________。 ②该温度下反应的平衡常数_______。 ③下列措施能加快反应速率的是_________(填字母)。 A．加催化剂      B．恒压时充入He        C．升高温度    D．恒容时分离出H2 【答案】(1) CD (2) 是 50% 0.27 AC 【详解】（1）利用三段式计算，，由题知，解得，据此回答： ①这5min内用N2表示的平均反应速率，故答案为。 ②平衡时H2的物质的量浓度是；恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，平衡时容器内的压强与开始时的压强比为，故答案为；。 ③A.                           B.混合气体的密度不再随时间变化 C.混合气体的平均摩尔质量不再随时间而变化          D.断开3mol H−H键的同时生成1molN≡N键 A．根据方程式可知3v正(H2)=2v逆(NH3)时正逆反应速率不相等，没有达到平衡状态，故A错误； B．反应前后气体的总质量不变、容器体积不变，由知混合气体的密度始终不变，不能据此判断平衡状态，故B错误； C．反应前后气体的总质量不变，气体的物质的量减小，由知，当混合气体的平均摩尔质量不再随时间而变化时，反应达到平衡状态，故C正确； D．断开3 mol H−H键的同时生成1molN≡N键，说明消耗3 mol氢气的同时生成1 mol氮气，正逆反应速率相等，反应达到平衡正确，故D正确； 故答案为CD。 （2）由题知，6 min内，，依据方程式可知6 min内，，即，；8 min内，，依据方程式可知8 min内，，故，，6 min和8 min时各物质的物质的量相同，6 min时达到平衡状态，据此回答 ①各物质的物质的量不变时，反应达到平衡状态，6 min和8 min时各物质的物质的量不变，所以6 min时反应达到平衡状态；平衡时CH4的转化率为，故答案为是；50%。 ②由分析知，该温度下反应的平衡常数，故答案为0.27。 ③A．加入催化剂，降低反应的活化能，能加快反应速率，A符合题意； B．恒压时充入He ，容器体积增大，反应物浓度减小，化学反应速率减慢，B不符合题意； C．升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率加快，C符合题意； D．恒容时分离出，生成物浓度减小，化学反应速率减慢，D不符合题意； 故答案选AC。 22．（24-25高一下·广西南宁·期末）的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。利用高选择性催化剂可将合成气中的转化为甲醇()，通过加氢可转化为二甲醚()，相关的主要反应如下： Ⅰ．与反应合成甲醇： Ⅱ．与反应合成二甲醚： 试回答下列问题： (1)已知反应Ⅰ相关的化学键键能数据如下： 化学键 C-C C-O H-O 键能/() 348 413 436 358 463 750 请判断反应Ⅰ生成时，向环境_______(填“吸收”或“放出”)的能量为_______kJ。 (2)在某一时刻采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的是_______(填字母，下同)。 A．恒温恒容下，再充入 B．升高温度 C．恒温恒容下，向其中充入Ar D．恒温恒压下，向其中充入Ar (3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅰ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是_______。 A．单位时间内断裂键，同时形成键 B．的体积分数不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再改变 D．容器内气体密度不再改变 (4)在体积为密闭容器中发生反应Ⅱ，反应开始前充入和，测得的物质的量随时间变化如图1所示。 ①内，_______。 ②反应达到平衡状态时，的体积分数为_______%(保留1位小数)。 (5)“二甲醚()酸性燃料电池”的工作原理示意图如图2所示。 ①Y电极为_______(填“正”或“负”)极。 ②X电极的电极反应式为_______。 ③每消耗的同时有_______通过质子交换膜。 【答案】(1) 放出 17.8 (2)D (3)BC (4) 1.5 17.9 (5) 正 4 【详解】（1）反应Ⅰ中，结合表中相关的化学键键能数据可知，，反应Ⅰ生成即生成0.1mol时，放出的热量为。 （2）A．恒温恒容下，再充入CO2，反应物浓度增大，反应速率加快，A不符合题意； B．升高温度，反应速率加快，B不符合题意； C．恒温恒容下，向其中充入Ar，各反应组分浓度不变，反应速率不变，C不符合题意； D．恒温恒压下，向其中充入Ar，容器体积增大，各反应组分浓度减小，反应速率减小，D符合题意； 故答案选D。 （3）A．当正逆反应速率之比等于化学计量数之比时说明反应达到平衡，该选项中单位时间内断裂键，说明此时正向消耗的是3molH2，形成键，反应也是正向，且水中含有O-H，甲醇中也有O-H键，若是达到平衡时应该是同时断裂，因此不能说明反应达到化学平衡状态，A不符合题意； B．CH3OH的体积分数不再发生变化，则正、逆反应速率相等，说明反应达到化学平衡状态，B符合题意； C．反应前后气体总质量保持不变，但该反应为气体分子数减小的反应，根据可知，气体平均相对分子质量为变量，当气体平均相对分子质量不再改变时说明反应达到平衡，C符合题意； D．反应前后气体总质量保持不变，容器容积不变，故容器内密度始终不变，所以容器内气体密度不再改变，不能说明反应达到化学平衡状态，D不符合题意； 故答案选BC。 （4）①内，物质的量减少，则，根据反应速率之比等于计量数之比，； ②根据已知条件列出三段式： 平衡时气体总物质的量为，的体积分数为：。 （5）①在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极失去电子发生氧化反应；通入氧气的电极为正极，正极上得到电子发生还原反应，在该燃料电池中，通入的二甲醚是燃料，所以通入燃料二甲醚的X电极是负极，通入氧气的Y电极是正极； ②X电极上燃料失去电子，发生氧化反应，二甲醚失去电子产生二氧化碳，同时产生H+，负极的电极反应式为：； ③通入氧气的Y电极是正极，正极的电极反应式为：，根据守恒规律可知，每消耗转移的电子为4mol，同时有4molH+通过质子交换膜。 5 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $