高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度第2课时课后作业题

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第六章 化学反应速率与限度
6.2.2 化学反应的限度
一、单选题
1．向一个密闭容器中充入1mol和3mol H2，在一定条件下使其发生反应生成。达到平衡时，下列说法中正确的是
A．、H2和的物质的量浓度之比为1:3:2
B．完全转化为
C．正反应速率和逆反应速率都为零
D．单位时间内消耗amol，同时消耗2amol
【答案】D
【解析】A．化学平衡的特征之一为各组分的浓度保持不变，而不是相等或成比例，故、H2和的物质的量浓度之比为1：3：2，不能说明反应达到化学平衡，其达到平衡时、H2和的物质的量浓度之比不一定为1：3：2，A错误；
B．由于该反应是一个可逆反应，故不可能完全转化为，B错误；
C．由于该反应是一个可逆反应，达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，但都不为零，C错误；
D．单位时间内消耗amol表示正反应速率，同时消耗2amol表示逆反应速率，且N2和NH3的化学计量数之比为1:2，即正逆反应速率相等，故说明达到化学平衡，D正确；
故答案为：D。
2．可逆反应2NO2(g)=2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO2
②单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
【答案】A
【解析】①单位时间内生成n molO2，正向反应，同时生成2n molNO2，逆向反应，不同的方向，生成量之比等于计量系数之比，因此①能作为判断平衡状态的标志；
②单位时间内生成n molO2，正向反应，同时生成2n molNO，正向反应，同一个方向，因此②不能作为判断平衡状态的标志；
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态，不清楚正向反应，还是逆向反应，因此③不能作为判断平衡状态的标志；
④正向反应，颜色不断变浅，当混合气体的颜色不再改变的状态，因此④能作为判断平衡状态的标志；
⑤混合气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，当混合气体的密度不再改变的状态，则⑤不能作为判断平衡状态的标志；
⑥该反应正向反应是体积减小的反应，压强不断减小，当混合气体的压强不再改变的状态，则⑥能作为判断平衡状态的标志；
⑦平均相对分子质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，正向反应，气体物质的量减小，平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，则⑦能作为判断平衡状态的标志；
因此①④⑥⑦能作为判断平衡状态的标志；故A符合题意。
综上所述，答案为A。
3．在密闭容器中进行反应，、、的起始浓度分别为、、，当平衡时，下列数据肯定不正确的是
A．的物质的量为，的物质的量为
B．的物质的量为
C．的物质的量为，的物质的量为
D．的物质的量为
【答案】A
【解析】若反应向正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：,
若反应逆正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最大，Z的浓度最小,假定完全反应，则：

由于为可逆反应，物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0 故选A。
4．下列说法错误的是
A．任何化学反应都有一定的限度，只是不同反应的限度不同罢了
B．化学反应的限度可以通过改变条件而改变，如浓度、温度和压强
C．可逆反应是指同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可向逆反应方向进行的反应
D．当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应就停止了
【答案】D
【解析】A． 任何化学反应都有一定的限度，但化学反应不同、限度不同，A正确；
B． 当一定条件下可逆反应处于平衡状态、达到该条件下的最大限度，但是通过改变条件如浓度、温度和压强，可以使正逆反应速率不再相等、限度随之改变，B正确；
C． 可逆反应是指同一条件下，正反应方和逆反应同时进行的反应，C正确；
D． 当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应仍在进行、只不过在该条件下反应达到了最大限度、处于平衡状态，D错误；
答案选D。
5．在一定温度下，向1 L密闭容器中加入a mol H2和2a mol Br2(g)，发生如下反应：H2(g) + Br2 (g) 2HBr(g)，下列可以作为此反应达到平衡的标志是
A．容器内H2、Br2、HBr的物质的量之比为l：1：2
B．容器内压强不随时间变化
C．单位时间内消耗n mol H2，同时生成2n mol HBr
D．容器内颜色不随时间变化
【答案】D
【解析】A．容器内H2、Br2、HBr的浓度之比为1:1:2时，该反应不一定达到平衡状态，与反应初始浓度及转化率有关，故A错误；
B．该反应前后气体计量数之和不变，则无论反应是否达到平衡状态，容器内压强始终不变，所以不能根据压强判断平衡状态，故B错误；
C．单位时间内消耗n mol H2，同时生成2nmolHBr，均表示正反应速率，无法确定反应达到平衡状态，故C错误；
D．该反应中只有溴是有色物质，当容器内颜色不随时间变化时，说明溴的物质的量不变，则该反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为A。
6．一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生的可逆反应，不是达到反应限度的标志的是
①Y的消耗速率与Z的生成速率相等
②反应容器中压强不再变化
③X、Y、Z的浓度不再变化
④反应容器中气体平均摩尔质量不再变化
A．①③ B．②③ C．①② D．②④
【答案】D
【解析】①正逆反应速率相等，所以达到平衡状态，故不选． ②该反应是反应气体体积不变的反应，所以无论反应是否达到平衡状态，体系的压强始终不变，故选．③反应达到平衡时，各物质的百分含量不变，所以各物质的浓度也不变，故不选． ④质量不变，物质的量不变，则气体的平均摩尔质量不再变化不一定达到了平衡，故选．所以②④符合题意。
故选D。
7．经过化学家长期研究发现高炉中：Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)是可逆反应。一定温度下，在一体积恒定容器中发生上述反应，下列情况能说明达到反应达到平衡的是
A．气体平均摩尔质量不变 B．容器内压强不变
C．容器中n(CO)=n(CO2) D．v(CO)=v(CO2)
【答案】A
【解析】A．气体平均摩尔质量=气体的总质量÷气体的总物质的量，随着正反应的发生，气体的质量变大，但气体的总物质的量不变，故气体的平均摩尔质量是一个变量，当气体平均摩尔质量不变时能说明该反应达到平衡，A符合题意；
B．反应前后气体的分子数不变，故在一定的温度下容器内压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意；
C．容器中n(CO)=n(CO2)不能说明两种气体的浓度不再发生变化，因此不能说明该反应达到平衡，C不符合题意；
D．v(CO)=v(CO2)不能说明正反应速率等于逆反应速率，故不能说明该反应达到平衡状态，D不符合题意；
答案选A。
8．在恒容密闭容器中发生2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，下列说法能够判断该反应达到化学平衡状态的个数是
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO
②单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1
③混合气体的颜色不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑥混合体系中c(NO)保持不变
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】C
【解析】①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，都是正反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故①错误；
②化学反应速率与化学计量数成正比，则单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1，无法据此判断平衡状态，故②错误；
③该反应中只有二氧化氮有色，当混合气体的颜色不再改变时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故③正确；
④该反应中气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，故④错误；
⑤混合气体总质量为定值，而混合气体的物质的量为变量，则平均摩尔质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，表明达到平衡状态，故⑤正确；
⑥混合体系中c(NO)保持不变，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故⑥正确；
根据分析可知，能够判断该反应达到化学平衡状态的有3个，故选：C。
二、多选题
9．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列有关说法正确的是

A．t1时刻，反应逆向进行 B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
C．t3时刻，达到反应进行的限度 D．t4时刻，反应处于平衡状态
【答案】BD
【解析】
A. 由图可知t1时刻，正反应速率大于逆反应速率，所以反应正向进行，故A错误；
B. 由图可知t2时刻，正反应速率大于逆反应速率，故B正确
C. 由图可知t3时刻，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，反应没有达到最大限度，故C错误；
D. 由图可知t4时刻，正反应速率等于逆反应速率，反应处于平衡状态，故D正确；
故答案：BD。
三、原理综合题
10．等物质的量的、、、四种物质混合，发生如下反应：。当反应进行到一定时间后，测得减少，减少，增加，增加，此时反应达到了平衡状态。
(1)写出该反应的各化学计量数。
a：___________；b：___________；c：___________；d：___________。
(2)若只增加的用量，反应速率不发生变化，则为___________态。
(3)若只改变压强，反应速率发生变化，则关于、、的状态，下列情况可能正确的是___________(填序号)。
①、为气态，为液态       ②为气态，、为固态
③、为溶液，为固体       ④、、均为气态
【答案】(1)     2     1     3     2
(2)固或液
(3)①②④
【解析】
(1)一段时间内，同一化学反应中参加反应的各物质的物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比，所以。
(2)若只增加的用量，反应速率不发生变化，则不为气体或溶液中的溶质，应为固体或纯液体。
(3)若只改变压强，反应速率发生变化，说明该反应有气体参加，即、、中至少有一种物质为气态，故①②④正确。
四、填空题
11．影响H2O2分解速率的因素外因
(1)【实验探究】
实验1：影响H2O2分解速率的因素
实验操作
实验现象
实验结论
在两支试管中各加入5mL 4% H2O2溶液，向其中一只试管内加入MnO2粉末
________
________
在两支试管中各加入5mL 12% H2O2溶液，其中一只试管用水浴加热
________
________
在两支试管中分别加入5mL 4%、12% H2O2溶液，再各加入2滴0.2mol·L-1FeCl3溶液
________
________

实验2：取两支试管，其中一支加入约5g块状大理石，另一支加入约5g粉末状大理石，再各加入5mL 4mol·L-1盐酸。
实验现象________________________________________________。
实验结论：________________________________。
(2)催化剂、反应温度和反应物浓度都是影响化学反应速率的外界因素：
①当其他条件不变时，使用适当的催化剂能显著地________化学反应速率；反应的温度越高，反应速率________；反应物的浓度越大，反应速率________。
对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应速率________。
②增大固体反应物的接触面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积________，与其他反应物的接触面积________，化学反应速率________。
③反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能________反应物之间的接触面积，有利于________反应速率。
④光照等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。
【答案】(1)     加入MnO2粉末的试管中产生气泡的速率明显加快     催化剂能加快H2O2分解速率     用水浴加热的试管中产生气泡的速率更快     升高温度能加快H2O2分解速率     12% H2O2溶液中产生气泡的速率快     H2O2溶液浓度越大，反应速率越快     粉末状大理石与盐酸反应产生气泡的速率快     反应物颗粒越小，反应速率越快
(2)     增大     越大     越大     越大     越大     越大     越大     增大     增大
【解析】(1)实验1：在两支试管中各加入5mL4%H2O2溶液，向其中一只试管内加入MnO2粉末，是为了探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响，实验现象为：加入MnO2粉末的试管中产生气泡的速率明显加快，实验结论为：催化剂能加快H2O2分解速率；
在两支试管中各加入5mL12%H2O2溶液，其中一只试管用水浴加热，是为了探究温度对过氧化氢分解速率的影响，实验现象为：用水浴加热的试管中产生气泡的速率更快，实验结论为：升高温度能加快H2O2分解速率；
在两支试管中分别加入5mL4%、12%H2O2溶液，再各加入2滴0.2mol·L-1FeCl3溶液，是为了探究过氧化氢浓度对过氧化氢分解速率的影响，实验现象为：12%H2O2溶液中产生气泡的速率快，实验结论为：H2O2溶液浓度越大，反应速率越快。
实验2：取两支试管，其中一支加入约5g块状大理石，另一支加入约5g粉末状大理石，再各加入5mL4mol·L-1盐酸，是为了探究反应物颗粒大小对反应速率的影响，实验现象为：粉末状大理石与盐酸反应产生气泡的速率快，实验结论为：反应物颗粒越小，反应速率越快。
(2)
由上述实验可得：①当其他条件不变时，使用适当的催化剂能显著地增大化学反应速率；反应的温度越高，反应速率越大；反应物的浓度越大，反应速率越大。对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应物浓度越高，反应速率越大。
②增大固体反应物的接触面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
③反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
12．如图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况，t是到达平衡状态的时间。试回答：

(1)该反应的反应物是___。
(2)该反应的化学反应方程式为____。
(3)若达到平衡状态的时间是2min，A物质的平均反应速率为___。
(4)假设该反应在体积固定的密闭容器中进行，下列能做为判断该反应达到化学平衡状态的标志的是___。
A．每有3molA消耗，就会有3molC消耗 B．B的体积分数保持不变
C．气体的密度保持不变 D．B和C的浓度之比1：3
(5)达到平衡时，A的体积分数是___。
【答案】(1)A
(2)3A(g)B(g)+3C(g)
(3)0.6mol/(L·min)
(4)AB
(5)42.9%
【解析】
(1)由A的物质的量浓度不断减小，可以判断A为反应物；
(2)A为反应物，B、C为生成物，又根据反应的系数之比等于反应的物质的量之比，可得反应的方程式为3A(g)B(g)+3C(g)；
(3)A的反应速率==0.6mol/(L·min)；
(4)A.每有3molA消耗是正反应方向，3molC消耗是逆反应方向，正逆反应速率相等，达到了平衡，正确；
B.B的体积分数保持不变，即B的量不再变化，达到了平衡，正确；
C.气体的容积和质量恒定，即密度恒定，故密度保持不变，不一定平衡，错误；
D.B和C的浓度之比1：3，不一定平衡，错误；
故选AB。
(5)
达平衡时，A的体积分数=×100%≈42.9%.
13．(1)一定温度下，在容积为2L的密闭容器中进行反应：⇌，M、N、P的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

①化学方程式中a：b：_______。
②1～3min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为_______。
③下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是_______。
A．M与N的物质的量相等
B．P的质量不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内每消耗amolN，同时消耗bmolM
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
F.M的物质的量浓度保持不变
(2)将等物质的量A、B混合于2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)，经5min后测得D的浓度为∶5，C的平均反应速率是0.1mol·L-1·min-1。
①经5min后A的浓度为_______。
②反应开始前充入容器中的B的物质的量为_______。
③B的平均反应速率为_______。
④x的值为_______。
【答案】     2∶1∶1     0.25mol·L-1·min-1     BDF     0.75mol·L-1     3mol     0.05mol·L-1·min-1     2
【解析】(1)①由图像可知N、M、P的物质的量变化之比等=(8-2):(5-2):(4-1)=2∶1∶1，化学方程式的系数比等于物质的量变化之比，故a∶b∶c=2∶1∶1；
②1～3min内以M的浓度变化表示的平均反应速率为=0.25mol·L-1·min-1；
③A.3 min时，M与N的物质的量相等，但是此时不平衡，故A错误；B.P的质量不随时间的变化而变化，则反应达到了平衡，故B正确；C.混合气体的总物质的量一直不变，故总物质的量不变不一定达到了平衡，故C错误；D.单位时间内每消耗a mol N，同时消耗b mol M，正逆反应速率相等，反应达到了平衡，故D正确；E.混合气体的压强一直不变，故压强不随时间的变化而变化不一定达到平衡，故E错误；F.M的物质的量浓度保持不变，正逆反应速率相等，达到了平衡，故F正确；故选BDF；
(2)根据题意
2b=0.5mol/L，b=0.25mol/L；(a-3b):(a-b)=3:5，a=6b=1.5 mol/L
①5min后A的浓度为0.75 mol·L-1；
②开始B的浓度为1.5 mol/L，B的物质的量为3 mol；
③B的反应速率为=0.05mol·L-1·min-1；
④C的平均反应速率是0.1 mol·L-1·min-1，B的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1，根据速率之比等于系数比，x=2。
14．氧化剂在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。某实验小组以分解为例，探究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。
实验编号
温度(℃)
反应物
催化剂
①
20
253%溶液
无
②
20
255%溶液
无
③
20
255%溶液
0.1g
④
20
255%溶液
1~2滴1溶液
⑤
30
255%溶液
0.1g

(1)实验①和②的目的是___________。同学甲在进行实验①和②时并没有观察到明显现象。资料显示，通常条件下过氧化氢稳定，不易分解。为了达到实验目的，可采取的改进方法是___________(写出一种即可)。
(2)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化如甲图所示。分析该图能得出的结论是___________，___________；

(3)同学乙设计了乙图所示的实验装置对过氧化氢的分解速率进行定量分析，以生成20气体为准，其他影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是___________。
(4)向某体积固定的密闭容器中加入0.6A、0.2C和一定量(未知)的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。请回答：

①写出反应的化学方程式：___________；
②若，则内反应速率___________，A的转化率为___________；
③B的起始的物质的量是___________；平衡时体系内的压强为初始状态的___________倍。
【答案】     探究浓度对反应速率的影响     向反应物中加入等量同种催化剂(或升高相同温度)     升高温度，反应速率加快     对过氧化氢分解的催化效果更好     产生20气体所需的时间          0.006     60%     0.08     1
【解析】(1)实验①和②的浓度不同，则该实验的目的为探究浓度对化学反应速率的影响；同学甲在进行实验时并没有观察到明显现象。资料显示，通常条件下过氧化氢稳定，不易分解。为了便于比较，需要加快反应速率，可以向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中，升高相同温度)，故答案为：探究浓度对反应速率的影响；向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中，升高相同温度)；
(2)由图可知，③、⑤中⑤的反应速率大，说明升高温度，反应速率加快；③、④中④的反应速率小，说明MnO2对过氧化氢分解的催化效果更好，故答案为：升高温度，反应速率加快；MnO2对过氧化氢分解的催化效果更好；
(3)反应是通过反应速率分析的，根据，所以实验中需要测量的数据是时间(或收集一定体积的气体所需要的时间)，故答案为：产生20mL气体所需的时间；
(4)①由图可知，A、B的物质的量减小，C的物质的量增加，且t1时物质的量不变，说明该反应为可逆反应，A、C的物质的量的变化量之比为(0.15-0.06)∶(0.11-0.05)=3∶2，反应过程中混合气体的平均相对分子质量不变，则反应为3A⇌B+2C，故答案为：3A⇌B+2C；
②若t1=10时，则内以C物质浓度变化表示的反应速率；t1时，A的转化率为，故答案为：0.006；60%；
③由A和C的变化量之比为(0.15-0.06)∶(0.11-0.05)=3∶2，可以推出B的变化量为0.03mol/L，容器的体积为4L，所以B起始的物质的量是(0.05-0.03)×4mol=0.08mol；根据阿伏加德罗定律可知，在同温同体积条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，也等于其分子数之比。由于反应前后气体的分子数保持不变，所以平衡时体系内的压强保持不变，为初始状态的1倍，故答案为：0.08mol；1。
15．某温度下，在2L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。据图回答：

(1)该反应的化学方程式可表示为_______。
(2)反应起始至tmin(设t=5)，X的平均反应速率是_______。
(3)下列可判断反应已达到该状态的是_______(填字母，下同)
A．X、Y、Z的反应速率相等
B．X、Y的反应速率比为2：3
C．混合气体的密度不变
D．生成1molZ的同时生成2molX
(4)一定能使该反应的反应速率增大的措施有_______
A．其他条件不变，及时分离出产物
B．适当降低温度
C．其他条件不变，增大X的浓度
【答案】     2X3Y+Z     0.08mol/（L•min）     D     C
【解析】
(1)结合以上分析可知，反应的化学方程式为：2X3Y+Z；
(2)反应起始至tmin(设t=5)，X的平均反应速率是=0.08mol/（L•min）；
(3)A．由于各物质的化学计量数不等，则X、Y、Z的反应速率相等不能说明是否达到平衡状态，故A错误；
B．化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，X、Y的反应速率比都为2：3，故B错误；
C．由于反应在体积不变的密闭容器中进行，反应过程中气体的体积不变，质量不变，则混合气体的密度不变，不能判断是否达到平衡状态，故C错误；
D．生成1molZ的同时生成2molX，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故D正确；
故答案为D；
(4)A.其他条件不变，及时分离出产物，生成物浓度减小，反应速率减小，A不符合；
B.适当降低温度反应速率减小，B不符合；
C.其他条件不变，增大X的浓度，即增大反应物浓度，反应速率增大，C符合；
答案选C。