人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度习题

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常见考点
考点一 化学平衡状态
【例1-1】（2022陕西）在一定温度下，向aL密闭容器中加入1mlX气体和2mlY气体，发生如下反应：X(g)+2Y(g)⇌2Z(g)此反应达到平衡的标志是
A．容器内压强不随时间变化
B．容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2
C．容器内各物质的浓度随时间变化
D．单位时间消耗0.1mlX同时生成0.2mlZ
【答案】A
【解析】A．该反应前后的化学计量数之和不相等，容器内的压强不随时间改变，能确定达到平衡，故A正确；
B．容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2时，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能确定达到平衡，故B错误；
C．容器内各物质的浓度随时间变化，说明正反应速率不等于逆反应速率，反应未达到平衡，故C错误；
D．单位时间内消耗0.1 ml X 为正速率，同时生成0.2 mlZ为正速率，都是正速率不能说明达到平衡状态，故D错误；
故选A。
【例1-2】（2022吉林）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s) SKIPIF 1 < 0 2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的有
① SKIPIF 1 < 0 ②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中CO2的体积分数不变
⑦混合气体总质量不变
A．3个B．4个C．5个D．6个
【答案】C
【解析】】①v(NH3)正=2v(CO2)逆，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，①正确；
②该反应为气体物质的量增大的反应，容器内压强为变量，当密闭容器中总压强不变时，表明达到平衡状态，②正确；
③H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的质量为变量，混合气体的体积不变，则密闭容器中混合气体的密度为变量，当容器内混合气体的密度不变时，表明达到平衡状态，③正确；
④只有NH3(g)、CO2(g)为气体，且二者的物质的量之比始终为2∶l，则混合气体的平均相对分子质量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，④错误；
⑤H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的总物质的量为变量，当密闭容器混合气体的总物质的量不变时，表明达到平衡状态，⑤正确；
⑥只有NH3(g)、CO2(g)为气体，且二者的物质的量之比始终为2∶1，则密闭容器中CO2的体积分数始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，⑥错误；
⑦H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的质量为变量，当混合气体的质量不变时，反应达到平衡状态，能判断反应是否达到平衡状态，⑦正确；
可见能够判断反应是否达到平衡状态的有①②③⑤⑦共5个，故合理选项是C。
【例1-3】（2022四川）在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g) SKIPIF 1 < 0 2SO3(g)。已知反应过程中的某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 ml/L、0.1 ml/L、0.2 ml/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是
A．SO2为0.25 ml/L B．SO2、SO3均为0.15 ml/L
C．SO2为0.4 ml/L D．SO2为0.4 ml/L、O2为0.2 ml/L
【答案】A
【解析】A．SO2的浓度由0.2 ml/L变为0.25 ml/L，反应逆向进行，其浓度增大了0.05 ml/L，则会反应消耗SO3的浓度减小0.05 ml/L，还有剩余，因此可能处于平衡状态，A符合题意；
B．反应物、生成物的浓度不可能同时减小，只能一个减小，另外一个增大，若SO2、SO3均为0.15 ml/L，不符合S元素守恒，B错误；
C．SO3为0.4 ml/L，SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若SO2、和O2完全反应，SO3的浓度为0.4 ml/L，达到平衡的实际浓度应该小于0.4 ml/L，C错误；
D．SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2和O2的浓度浓度分别为0.4 m1/L、0.2ml/L，但是可逆反应SO3不可能完全转化，D错误；
故合理选项是A。
【一隅三反】
1．（2022山西）下列关于化学反应限度的说法中正确的是
A．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零
B．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
【答案】B
【解析】A．化学平衡是动态平衡，当可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但不为零，故A错误；
B．当可逆反应达到平衡状态时，各物质的浓度不再发生改变，反应达到化学反应限度，故B正确；
C．当反应达到平衡时，因正逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度都不再改变，但不一定相等，故C错误；
D．化学平衡为动态平衡，当外界条件发生变化时，平衡发生移动，故D错误；
答案选B。
2．（2022云南）在一密闭容器中，N2+3H2 SKIPIF 1 < 0 2NH3反应达到平衡后，下列说法中正确的是
A．N2与H2不再化合，NH3不再分解
B．单位时间内，消耗1 ml N2的同时消耗3ml H2
C．容器内的总压强不随时间而变化
D．N2、H2、NH3的物质的量浓度相等
【答案】C
【解析】A．合成氨反应属于可逆反应，不可能出现N2与H2不再化合、NH3不再分解的情况，A不正确；
B．单位时间内，消耗1 ml N2的同时消耗3ml H2，反应进行的方向相同，不一定达平衡状态，B不正确；
C．反应前后气体的分子数不相等，达平衡前，容器内压强在不断改变，当容器内的总压强不随时间而变化时，反应达平衡状态，C正确；
D．N2、H2、NH3的物质的量浓度相等，可能是反应进行过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，D不正确；
故选C。
3．（2022宁夏）在一定温度下的恒容密闭容器中，发生反应 SKIPIF 1 < 0 ，下列能判断该反应已达到化学平衡状态的标志是
A． SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的物质的量浓度之和不再变化B．混合气体的分子总数不再变化
C．混合气体的密度不再变化D． SKIPIF 1 < 0 的物质的量不再变化
【答案】D
【解析】A．对于反应 SKIPIF 1 < 0 ，达到平衡状态时，体系中各物质的浓度保持不变，但 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的物质的量浓度之和不再变化时反应不一定达到平衡，故A不选；
B．该反应为分子数不变的反应，平衡前后分子总数始终不变，故B不选；
C．该反应在恒容密闭容器中进行，根据质量守恒，混合气体质量不变，根据 SKIPIF 1 < 0 ，ρ在平衡前后始终不变，所以当密度不变时，反应不一定达平衡，故C不选；
D．根据定义， SKIPIF 1 < 0 的物质的量不再变化时，该反应达到平衡状态，故D选；
故选D。
4．（2022重庆）下列说法中不正确的是
A．当可逆反应达到平衡时，就是此反应在该条件下能达到的限度
B．当可逆反应达到平衡时，此反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．延长反应时间，不能使2 ml SO2与1 ml O2反应生成2 ml SO3
D．化学反应达到其限度后，反应就停止了
【答案】D
【解析】A．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应在该条件下反应物的转化率最大，所以就是这个反应在该条件下所能达到的限度，A正确；
B．对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，B正确；
C．2SO2＋O2 SKIPIF 1 < 0 2SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2 ml SO2与1 ml O2反应不会生成2 ml SO3，C正确；
D．化学反应达到其限度后，正反应速率等于逆反应速率，反应达到动态平衡状态，反应并没有停止，D错误；故答案为：D。
5．（2022内蒙古）以下情况中，可以证明可逆反应达到平衡状态的有个
Ⅰ. SKIPIF 1 < 0
① SKIPIF 1 < 0 ②1个 SKIPIF 1 < 0 键断裂的同时，有6个 SKIPIF 1 < 0 键断裂
Ⅱ. SKIPIF 1 < 0
③恒温恒容时，气体的压强不再改变
④恒温恒压时，气体的密度不再改变
Ⅲ. SKIPIF 1 < 0
⑤恒温恒容时，气体的密度不再改变
⑥恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变
Ⅳ. SKIPIF 1 < 0
⑦恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变
⑧恒温恒压时， SKIPIF 1 < 0 的体积分数不再改变
Ⅴ. SKIPIF 1 < 0
⑨ SKIPIF 1 < 0
⑩恒容绝热时，压强不再改变
⑪恒容绝热时，平衡常数不再改变
A．6B．7C．8D．9
【答案】B
【解析】Ⅰ． SKIPIF 1 < 0
①反应任意时刻均存在 SKIPIF 1 < 0 ，因此 SKIPIF 1 < 0 时，正逆反应速率不等，反应未达到平衡。
②1个 SKIPIF 1 < 0 键断裂的同时，一定有6个N-H键形成，若同时有6个 SKIPIF 1 < 0 键断裂，则说明正逆反应速率相等，反应处于平衡状态。
Ⅱ． SKIPIF 1 < 0
③该反应为气体非等体积变化，反应正向进行过程中，气体的物质的量将减小，恒温恒容时，气体的物质的量之比等于气体的压强之比，当气体的压强不再改变时，说明气体的物质的量不变，反应处于平衡状态。
④参加反应的物质均为气体，因此反应过程中气体的总质量不变。恒温恒压时，气体的物质的量之比等于容器体积之比，因此该反应正向进行过程中，容器体积将减小，当气体的密度( SKIPIF 1 < 0 )不再改变时，说明反应处于平衡状态。
Ⅲ． SKIPIF 1 < 0
⑤反应物中有固体参与，因此反应正向进行过程中，气体的质量将增大，恒温恒容时，当气体的密度( SKIPIF 1 < 0 )不再改变时，说明反应处于平衡状态。
⑥设起始加入1ml水蒸气和足量固体碳，则起始气体摩尔质量为18g/ml，设水蒸气的转化量为xml，则反应过程中气体的平均相对分子质量= SKIPIF 1 < 0 ，因此恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应处于平衡状态。
Ⅳ． SKIPIF 1 < 0
⑦产物中CO2与NH3的比例固定，因此气体的平均相对分子质量固定，不能说明反应处于平衡状态。
⑧反应过程中， SKIPIF 1 < 0 的体积分数始终为 SKIPIF 1 < 0 ，因此无法根据 SKIPIF 1 < 0 的体积分数判断反应是否处于平衡状态。
Ⅴ． SKIPIF 1 < 0
⑨反应物的起始量及转化率未知，因此无法根据物质的浓度之比判断反应是否处于平衡状态。
⑩恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，温度变化会引起压强变化，因此当压强不再改变时，反应处于平衡状态。
⑪恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，平衡常数只受温度影响，当平衡常数不再改变时，说明温度不变，反应处于平衡状态。
综上所述，可证明可逆反应达到平衡状态的有②③④⑤⑥⑩⑪，故答案为B。
考点二 化学反应条件的控制与优化
【例2-1】（2022·上海）合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO ，其反应是[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3 SKIPIF 1 < 0 [Cu(NH3)2]Ac·CO ΔH