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必修 第二册第一单元 化学反应速率与反应限度免费课时作业
展开专题6 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应速率与反应限度
第1课时 化学反应速率
基础过关练
题组一 化学反应速率的概念
1.(2019湖南醴陵二中高一下期中)下列有关化学反应速率的叙述正确的是( )
A.通常用反应物或生成物的质量变化来表示化学反应速率
B.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显
C.在密闭容器中进行的反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),增加C(s)的量反应速率不变
D.某化学反应速率为0.5 mol/(L·s)是指该反应在1 s时某物质的浓度为0.5 mol/L
2.对于反应:CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑,下列判断正确的是( )
A.用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3表示上述化学反应的反应速率,但可以用水来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.用CaCl2浓度的减少量来表示上述化学反应的反应速率
题组二 化学反应速率的计算
3.(2020新疆昌吉教育共同体高一下期中)在2 L恒容密闭容器中进行反应3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(g),5 min时Y减少了0.5 mol,0~5 min内此反应的平均反应速率为( )
A.v(X)=0.05 mol·L-1·min-1
B.v(Y)=0.1 mol·L-1·min-1
C.v(Z)=0.1 mol·L-1·min-1
D.v(W)=0.05 mol·L-1·s-1
4.在2 L的密闭容器中,发生以下反应:2A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)。若最初加入的A和B都是3 mol,在前10 s A的化学反应速率为0.12 mol/(L·s),则10 s时,容器中B的物质的量是( )
A.0.6 mol B.1.2 mol
C.2.4 mol D.1.8 mol
5.将5.6 g铁粉投入足量的100 mL 2 mol·L-1稀硫酸中,2 min时铁粉刚好完全溶解(假设反应前后溶液体积保持不变)。下列有关这个反应的反应速率表示正确的是( )
A.铁的反应速率为0.5 mol·L-1·min-1
B.硫酸的反应速率为0.25 mol·L-1·min-1
C.硫酸亚铁的生成速率为0.5 mol·L-1·min-1
D.氢气的反应速率为0.5 mol·L-1·min-1
6.在密闭容器中进行可逆反应,气体A与B反应生成C,其反应速率分别用vA、vB、vC表示,三者之间的关系为vB=3vA,3vC=2vB,则此反应的化学方程式为( )
A.A(g)+B(g)C(g)
B.6A(g)+2B(g)3C(g)
C.3A(g)+B(g)2C(g)
D.A(g)+3B(g)2C(g)
7.(2020安徽安庆第二中学高一下期中)在恒温、恒容的密闭容器中进行反应A(g)B(g)+C(g),若反应物的浓度由2 mol·L-1降到0.8 mol·L-1需要20 s,那么反应物浓度再由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1所需要的时间为( )
A.10 s
B.大于10 s
C.小于10 s
D.无法判断
题组三 化学反应速率大小的比较
8.(2020云南玉溪一中高一期末)对于可逆反应N2+3H2 2NH3,在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是( )
A.v(NH3)=0.5 mol/(L·min)
B.v(H2)=0.3 mol/(L·min)
C.v(N2)=0.2 mol/(L·min)
D.v(H2)=0.01 mol/(L·s)
9.反应A+3B 2C+3D在四种不同情况下的反应速率如下,则反应速率由快到慢的顺序为( )
①v(A)=0.15 mol·L-1·s-1
②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1
④v(D)=0.5 mol·L-1·s-1
A.②>④>③>①
B.②=③>④>①
C.①>②=③>④
D.④>①>②>③
题组四 影响化学反应速率的因素
10.(2020湖北孝感应城第一高级中学高一下期中)在可逆反应中,改变下列条件一定能增大化学反应速率的是 ( )
A.增大反应物的量
B.增大压强
C.加热
D.分离出生成物
11.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实
验
反应
温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
c/(mol/L)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
12.(2020湖北武汉高一下期中联考)已知FeCl3和MnO2都可做H2O2分解制O2的催化剂,为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是( )
13.(2019湖南醴陵一中期中)下列有关反应速率的说法正确的是( )
A.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的硫酸可以加快反应速率
B.100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.SO2的催化氧化反应是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强,反应速率减慢
14.(2019四川广安中学高一月考)下列做法利用了浓度对化学反应速率的影响的是( )
A.将食物保存在冰箱里
B.做粉尘爆炸实验时选用很细的面粉
C.向过氧化氢溶液中加入MnO2
D.铁与稀盐酸反应太慢时加入较浓的盐酸
15.(2020湖北武汉第三十九中学高一下期中)在C(s)+CO2(g)2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是 ( )
①增大压强(缩小容器容积)
②增加碳的量
③通入CO2
④恒压下充入N2
⑤恒容下充入N2
⑥通入CO
A.①③⑤ B.②④⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥
题组五 化学反应速率图像分析
16.(2019河南洛阳第一中学高一下月考)CaCO3与稀盐酸反应生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示。下列结论不正确的是( )
A.反应在2~4 min内平均反应速率最大
B.反应开始后前4 min内温度比浓度对反应速率的影响大
C.4 min后,反应速率减小的主要原因是c(H+)减小
D.反应在2~4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)=0.1 mol·L-1·min-1
17.(2019山东潍坊一中高一下检测)在2 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时,物质的量随时间变化的关系曲线如图所示:
(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为 。
(2)0~5 min内用Z表示的平均反应速率为 。
能力提升练
题组一 化学反应速率的计算
1.(2019四川乐山十校高一下期中联考,)一定温度下,10 mL 0.40 mol·L-1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表:
t/min
0
2
4
6
8
10
12
V(O2)/mL
0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
a
下列叙述正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.12 min时,a=33.3
B.反应到6 min时,c(H2O2)=0.30 mol·L-1
C.反应到6 min时,H2O2分解了60%
D.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1
2.(2020江西萍乡湘东中学高一下期中,)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L密闭容器中混合并在一定条件下发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g),若经2 s测得C的浓度为0.6 mol·L-1,现有下列几种说法,其中正确的是( )
①用物质A表示该反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质B表示该反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1
③经2 s物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1
A.①③ B.①④
C.②③ D.③④
3.(2020江苏启东中学高一下期中,)把0.4 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中,使它们发生反应:4X(g)+5Y(g)nZ(g)+6W(g)。2 min末已生成0.3 mol W,若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol/(L·min),试计算:
(1)前2 min内用W的浓度变化表示的平均反应速率为 。
(2)2 min末时Y的浓度为 。
(3)化学方程式中n= 。
(4)2 min末,恢复到反应前温度,体系内压强是反应前压强的 倍。
题组二 实验分析化学反应速率的影响因素
4.(2019浙江台州5校高一下期中联考,)某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2 CH3COCH2Br+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)增大
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
5.(2019北京西城高一下期末,)将浓度均为0.01 mol/L的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合,一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。
[资料]
该“碘钟实验”的总反应:H2O2+2S2O32-+2H+ S4O62-+2H2O。
反应分两步进行:
反应A:H2O2+2I-+2H+ I2+2H2O
反应B……
(1)反应B的离子方程式是 。对于总反应,I-的作用相当于 。
(2)为证明反应A、B的存在,进行实验Ⅰ。
a.向酸化的H2O2溶液中加入试剂X,溶液变为蓝色。
b.再向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液,溶液的蓝色褪去。
试剂X是 。
(3)为探究溶液变蓝快慢的影响因素,进行实验Ⅱ、实验Ⅲ。(溶液浓度均为0.01 mol/L)
序号用量(mL)试剂
H2O2
溶液
H2SO4
溶液
Na2S2O3
溶液
KI溶液
(含淀粉)
H2O
实验Ⅱ
5
4
8
3
0
实验Ⅲ
5
2
x
y
z
溶液从混合时的无色变为蓝色的时间:实验Ⅱ是30 min、实验Ⅲ是40 min。
①实验Ⅲ中,x、y、z所对应的数值分别是 。
②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ,可得出的实验结论是 。
(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响,进行实验Ⅳ。(溶液浓度均为0.01 mol/L)
序号用量(mL)试剂
H2O2
溶液
H2SO4
溶液
Na2S2O3
溶液
KI溶液
(含淀粉)
H2O
实验Ⅳ
4
4
9
3
0
实验过程中,溶液始终无明显颜色变化。
试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B反应速率的相对快慢关系,解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因: 。
6.(2019福建莆田一中高一下期中,)已知:将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合,无反应发生。若再加入双氧水,将发生反应:H2O2+2H++2I- 2H2O+I2,且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后,试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I-继续被H2O2氧化,生成的I2与淀粉作用,溶液立即变蓝。因此,根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间,即可推算反应H2O2+2H++2I- 2H2O+I2的反应速率。下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行):
编
号
往烧杯中加入的试剂及其用量(mL)
催化剂
溶液开始
变蓝时间
(min)
0.1 mol·L-1
KI溶液
H2O
0.01 mol·L-1
X溶液
0.1 mol·L-1
双氧水
1 mol·L-1
稀盐酸
1
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
无
1.4
2
20.0
m
10.0
10.0
n
无
2.8
3
10.0
20.0
10.0
20.0
20.0
无
2.8
4
20.0
0
10.0
10.0
40.0
无
t
5
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
5滴
Fe2(SO4)3
溶液
0.6
回答下列问题:
(1)已知:实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I- 2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m= ,n= 。
(2)一定温度下,H2O2+2H++2I- 2H2O+I2反应速率可以表示为v=k·ca(H2O2)·cb(I-)·c(H+)(k为常数),则:
①根据上表数据关系可知,a、b的值依次为 和 。
②t= 。
(3)实验5表明:①硫酸铁能 该反应速率。
②试用离子方程式表示Fe2(SO4)3对H2O2+2H++2I- 2H2O+I2催化的过程为2Fe3++2I- 2Fe2++I2、 。
(4)若要探究温度对H2O2+2H++2I- 2H2O+I2反应速率的影响,为了避免温度过高导致H2O2大量分解(已知温度为60 ℃时H2O2会分解50%以上),应该采取的加热方式是 。
题组三 化学反应速率图像综合分析
7.(2019湖北天门高一下期末,)氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:ClO3-+3HSO3- 3SO42-+Cl-+3H+。已知该反应的反应速率随c(H+)的增大而加快,如图为ClO3-的反应速率—时间关系图。下列说法中正确的是( )
A.反应开始时反应速率增大一定是温度升高所致
B.纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线不重合
C.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内c(Cl-)的减小
D.后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
8.(2019北京朝阳高一下期末,)不同条件下,用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测得的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是( )
A.Fe2+的氧化率随时间增加而逐渐增大
B.由②和③可知,pH越大,Fe2+氧化速率越快
C.由①和③可知,温度越高,Fe2+氧化速率越快
D.氧化过程的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O
9.(2019浙江嘉兴一中高一期末,)为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率,某同学通过实验测定碳酸钙固体与足量稀盐酸反应生成CO2的体积随时间的变化情况,绘制出下图所示的曲线甲。下列有关说法中不正确的是( )
A.在O~t1、t1~t2、t2~t3 s中,t1~t2 s生成的CO2气体最多
B.因反应放热,导致O~t1 s内的反应速率逐渐增大
C.若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的反应速率,则t2~t3 s内的反应速率为V3-V2t3-t2 mL·s-1
D.将碳酸钙固体研成粉末,则曲线甲将变成曲线乙
第2课时 化学反应的限度 化学平衡状态
基础过关练
题组一 可逆反应的特征
1.下列不属于可逆反应的是( )
A.N2+3H2 2NH3
B.CO2+H2OH2CO3
C.2NO2 N2O4
D.Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
2.下列对可逆反应的认识正确的是( )
A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓) Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应
B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应
C.在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应
D.H2+Cl22HCl与2HCl H2+Cl2互为可逆反应
题组二 化学反应限度
3.(2019江西新余一中高一下月考)下列对化学反应限度的叙述,错误的是( )
A.任何可逆反应都有一定的限度
B.化学反应的限度是不可改变的
C.可逆反应的限度与反应时间的长短无关
D.可逆反应达到限度时,正、逆反应速率相等
4.(2020江西临川第二中学高一下期中)在密闭容器中进行反应X+3Y2Z,已知反应中X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.4 mol/L、0.2 mol/L,在一定条件下,当反应达到化学平衡时,各物质的浓度可能是( )
A.X为0.2 mol/L
B.Y为0.45 mol/L
C.Z为0.5 mol/L
D.Y为0.1 mol/L
5.(2019湖北孝感高一下期中)一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中进行反应:aN(g) bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示:
(1)此反应的化学方程式中,已知化学计量数之比为最简整数比,则b= 。
(2)若t2-t1=10,则从t1 min到t2 min,以M的浓度变化表示该反应的平均反应速率,计算出来的结果为 mol/(L·min)。
(3) (填“t1”“t2”或“t3”)min时达到反应的最大限度。
题组三 化学平衡状态的标志
6.(2020江苏苏州高一下期中)煤气化的主要反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),下列有关说法错误的是( )
A.升高温度,可增大反应速率
B.将块状煤粉碎,可加快反应速率
C.达平衡时,v(正)=v(逆)=0
D.达平衡时,n(CO)不再改变
7.(2020浙江宁波北仑中学高一下期中)对可逆反应N2+3H22NH3,用v(H2)和v(N2)分别表示该反应的化合反应的速率,用v(NH3)表示该反应的分解反应的速率。下列能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.3v(N2)=v(H2) B.v(H2)=v(NH3)
C.2v(H2)=3v(NH3) D.v(N2)=3v(H2)
8.(2020湖北武汉高一下期中联考)在一定温度下,容积固定的密闭容器中发生可逆反应4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)。下列能说明反应已经达到平衡状态的是( )
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量保持不变
C.断开4 mol H—Cl键的同时,形成4 mol H—O键
D.HCl、O2、H2O、Cl2四种气体的物质的量之比为4∶1∶2∶2
9.(2019天津静海一中高一下月考)一定温度下,一定容积的容器中加入一定量的A(s)发生反应:3A(s) B(g)+2C(g),下列描述中能说明该反应达到平衡状态的是( )
①v逆(B)=2v正(C)
②单位时间内生成a mol B,同时消耗2a mol C
③容器中的压强不再变化
④混合气体的密度不再变化
⑤B的体积分数不再变化
⑥混合气体的平均相对分子质量不再变化
A.①②③ B.②③④ C.④⑤ D.①⑤⑥
能力提升练
题组一 平衡标志的判断
1.(2020湖北武汉第三十九中学高一下期中,)在一定温度下,下列叙述是可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达平衡时的特征的是( )
①C的生成速率与C的分解速率相等
②单位时间内生成a mol A,同时生成3a mol B
③A、B、C的浓度不再变化
④单位时间内消耗a mol A,同时生成3a mol B
⑤A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
A.①②⑤ B.①③④
C.①②③④ D.①③⑤
2.(2020江西临川第二中学高一下期中,)在两个恒温、恒容的密闭容器中进行着两个可逆反应:甲为2X(g)Y(g)+Z(s);乙为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各反应物的消耗速率与各生成物的消耗速率之比等于其化学计量数之比;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的是( )
A.①②③ B.①②③④
C.①③④ D.①②③④⑤
3.(2019河南省实验中学高一下期中,)下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是( )
A.H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g) N2O4(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s) CO2(g)+CaO(s),恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变
D.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),反应体系中H2与N2的物质的量之比为3∶1
题组二 化学平衡的简单计算
4.(2019黑龙江哈尔滨第六中学高一下期中,)在372 K时,把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的恒容真空密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2 s时,NO2的浓度为0.02 mol·L-1。在60 s时,反应已达平衡,此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A.前2 s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L-1·s-1
B.在2 s时体系内压强为开始时的1.1倍
C.在平衡时体系内含有N2O4 0.25 mol
D.平衡时,N2O4的转化率为40%
5.(2019四川成都外国语学校高一下月考,)恒温下,物质的量之比为2∶1的SO2和O2的混合气体在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)(正反应为放热反应),n(SO2)随时间的变化如下表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
n(SO2)/mol
0.20
0.16
0.13
0.11
0.08
0.08
下列说法正确的是( )
A.当容器中气体的密度不变时,该反应达到平衡状态
B.该反应进行到第3 min时,逆反应速率小于正反应速率
C.前4 min用SO3表示的平均反应速率为0.01 mol/(L·min)
D.容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为5∶4
6.(2019四川乐山十校高一下期中联考,)研究化学反应时,既要考虑物质变化与能量变化,也要关注反应的快慢与限度。回答下列问题:
(1)某温度时,在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中,A、B的物质的量随时间的变化的曲线如下图所示(A、B均为气体):
①该反应的化学方程式为 。
②反应开始至4 min时,B的平均反应速率为 。
③4 min时,反应是否达到平衡状态? (填“是”或“否”),8 min时,v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图曲线Ⅱ所示。a、b、c、d、e括号内数据表示坐标。
①a~b、b~c、c~d,d~e四段中,平均反应速率最大的是 ,该时间段内CO2的平均反应速率是 。
②若在反应中加入了催化剂,则反应过程将变为图中的曲线 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
③平衡时CO2的转化率是 ;反应前后容器内的压强之比是 。
专题强化练1 化学反应速率与反应限度
1.(2020江西湘东中学高一下期中,)在密闭容器中进行反应X+2Y2Z,已知反应中X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L,在一定条件下,当反应达到化学平衡时,各物质的浓度可能是( )
A.X为0.2 mol/L
B.Y为0.5 mol/L
C.Z为0.35 mol/L
D.Y为0.10 mol/L
2.(双选)(2020湖北应城第一高级中学高一下期中,)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在某恒温密闭容器中进行,则下列说法或结论中,能够成立的是( )
A.其他条件不变,仅将容器的容积缩小为原来的12,反应速率加快
B.保持容器容积不变,充入少量He使体系压强增大,反应速率一定增大
C.反应达平衡状态时:v(CO)=v(H2O)
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量会使反应速率增大
3.(2020北京平谷第五中学高一下期中,)控制变量法是一种科学且重要的研究方法。向2 mL H2O2溶液中滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液,下列条件下分解速率最快的是( )
选项
H2O2溶液的物质的量浓度/mol·L-1
反应的温度/℃
A
1
5
B
4
5
C
1
40
D
4
40
4.(2019安徽芜湖高一下期末,)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生反应:A(g)+B(g) 2C(g),反应2 s后测得C的物质的量为1.2 mol。下列说法正确的是( )
A.用物质A表示2 s内的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
B.用物质B表示2 s内的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
C.单位时间内有a mol A减少,同时就有2a mol C生成
D.当A、B、C的反应速率之比为1∶1∶2时达到平衡状态
5.(2020宁夏银川长庆高级中学高一下期中,)下列有关化学反应速率和限度的说法中,不正确的是( )
A.实验室用H2O2分解制O2,加入MnO2后,反应速率明显加快
B.在金属钠与足量水的反应中,增加水的量能加快反应速率
C.2SO2+O2 2SO3反应中,SO2的转化率不能达到100%
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用粉末状碳酸钙比块状碳酸钙反应要快
6.(2020安徽合肥第十一中学高一下期中,)某温度时,在2 L密闭容器中,A、B、C三种物质的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。
由图中数据分析:
(1)该反应的反应物是 。
(2)该反应 (填“是”或“否”)可逆反应,原因是 。写出该反应的化学方程式: 。
(3)反应开始至2 min,用C表示该反应的平均反应速率为 。
7.(2020天津静海第一中学高一下期中,)恒温恒容下,将2 mol A气体和1 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),2 min达平衡状态,此时测得A的物质的量为1.2 mol,C的浓度为0.6 mol·L-1。
(1)从开始反应至达到平衡状态,B的平均反应速率为 。
(2)x= 。
(3)A的转化率与B的转化率之比为 。
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是 (填字母)。
A.D的质量不再变化
B.压强不再变化
C.气体密度不再变化
D.气体的平均相对分子质量不再变化
E.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
(5)请结合(4)总结化学平衡状态的判断依据有哪些: (至少写出2条)。
第一单元综合拔高练
五年选考练
考点1 化学反应速率及其影响因素
1.(2018浙江4月选考,22,2分,)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/
(×105 Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2 830
90
25
510
5 760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时反应已达平衡
D.若进入反应塔的混合气体为a mol,反应速率以v=Δn/Δt表示,则在8.0×105 Pa、30 ℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370 mol·s-1
2.(2017江苏单科,10,2分,)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
考点2 化学反应限度
3.(2020浙江1月选考,21,2分,)一定温度下,在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g) 3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:
n/mol
t/min
n(A)
n(B)
n(C)
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是( )
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L-1·min-1
B.该反应在10 min后才达到平衡
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1
D.物质B的平衡转化率为20%
4.(2017课标Ⅲ,28节选,)(4)298 K时,将20 mL 3x mol·L-1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L-1 I2和20 mL NaOH溶液混合,发生反应:AsO33-(aq)+I2(aq)+2OH-(aq) AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(AsO43-)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是 (填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I-)=2v(AsO33-)
c.c(AsO43-)/c(AsO33-)不再变化
d.c(I-)=y mol·L-1
②tm时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v逆 tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。
三年模拟练
应用实践
1.(双选)(2020湖北武汉高一下期中联考,)两气体A、B分别为0.6 mol与0.5 mol,在0.4 L密闭容器中发生反应:3A+BmC+2D,经5 min后达到平衡,此时C为0.2 mol,在此时间内D的平均反应速率为0.1 mol·L-1·min-1。下列结论错误的是( )
A.平衡时反应混合物总物质的量为1 mol
B.B的转化率为20%
C.A的平均反应速率为0.15 mol·L-1·min-1
D.m=3
2.()一定条件下反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A.增加C的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,充入H2O(g)
D.保持压强不变,充入N2
3.()高温下,炽热的铁与水蒸气在一容积可变的密闭容器中进行如下反应:
3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)
下列条件的改变对反应速率几乎无影响的是( )
①增加Fe的量;
②保持体积不变,充入N2使体系压强增大;
③将容器的体积缩小一半;
④保持压强不变,充入N2使容器体积增大。
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
4.()一定条件下反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的平均反应速率(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为( )
A.v(NH3)=0.010 mol·L-1·s-1
B.v(O2)=0.001 0 mol·L-1·s-1
C.v(NO)=0.001 0 mol·L-1·s-1
D.v(H2O)=0.045 mol·L-1·s-1
5.()在2 L恒容密闭容器中投入2.0 mol X(g)、4.0 mol Y发生如下反应:X(g)+Y(?) 3Z(g),测得X物质的量与时间的关系如表所示:
时间/min
1
2
4
6
8
X物质的量/mol
1.5
1.2
1.0
0.9
0.9
下列说法正确的是( )
A.增加Y的质量,反应速率一定加快
B.0~4 min Z的平均反应速率为38 mol·L-1· min-1
C.2~4 min X的平均反应速率为110 mol·L-1· min-1
D.X、Y的反应速率一定相等
6.(2020江西湘东中学高一下期中,)常温下,将a mol氮气与b mol氢气的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13 mol,nt(NH3)=6 mol,则a值为 。
(2)反应达到平衡时,混合气体的体积为716.8 L(标准状况下),其中氨气体积分数为25%,平衡时氨气的物质的量为 。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比n始∶n平= (写最简整数比,下同)。
(4)原气体中a∶b= 。
(5)达到平衡时混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)= 。
7.()碘在科研与生活中有重要作用,某兴趣小组用0.20 mol·L-1 KI溶液、0.4%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8溶液、0.010 mol·L-1 Na2S2O3溶液等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2O82-+2I- 2SO42-+I2(慢)
I2+2S2O32- 2I-+S4O62-(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的Na2S2O3耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色,为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为n(S2O82-)n(S2O32-) 。
(2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液,可能存在的不足是 。
(3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
实验
序号
试剂体积V/mL
显色时间
t/s
K2S2O8
溶液
KI
溶液
水
Na2S2O3
溶液
淀粉
溶液
①
10
10
0
4
1
26.8
②
5
10
5
4
1
54.0
③
2.5
10
V1
4
1
108.2
④
10
5
5
4
1
53.8
⑤
5
7.5
7.5
4
V2
t1
表中V1= ,理由是 ;
V2= ,理由是 。
t1大约是 。
(4)根据表中数据可以得出的结论是
专题6 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应速率与反应限度
第1课时 化学反应速率
基础过关练
1.C
2.A
3.C
4.D
5.C
6.D
7.B
8.A
9.B
10.C
11.D
12.D
13.D
14.D
15.C
16.D
1.C 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,A错误;反应速率大的,反应现象可能明显,也可能不明显,B错误;增加固体C(s)的量反应速率不变,C正确;化学反应速率为平均反应速率,化学反应速率为0.5 mol/(L·s)是指1 s内该物质的浓度变化量为0.5 mol/L。
2.A CaCO3是固体,H2O为纯液体,一般不用固体和纯液体表示化学反应速率;CaCl2是生成物,其浓度在反应过程中会增加;在同一反应中,选用不同的物质表示化学反应速率,数值可能不同,也可能相同,但意义相同,故选A。
3.C v(Y)=0.5mol2 L×5min=0.05 mol·L-1·min-1。根据化学反应速率之比等于其对应的化学计量数之比,可得v(X)=3v(Y)=3×0.05 mol·L-1·min-1=0.15 mol·L-1·min-1,v(Z)=2v(Y)=2×0.05 mol·L-1·min-1=0.1 mol·L-1·min-1,v(W)=2v(Y)=2×0.05 mol·L-1·min-1=0.1 mol·L-1·min-1,故选C。
4.D 在前10 s A的化学反应速率为0.12 mol/(L·s),则根据反应速率之比等于化学计量数之比可知,B的反应速率为0.06 mol/(L·s),则10 s时消耗B的物质的量为0.06 mol/(L·s)×10 s×2 L=1.2 mol,剩余的B的物质的量为3 mol-1.2 mol=1.8 mol,D项正确。
5.C 铁粉和稀硫酸反应的化学方程式为Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,5.6 g Fe的物质的量为5.6 g56 g·mol-1=0.1 mol,则参加反应的H2SO4的物质的量为0.1 mol,生成FeSO4的物质的量为0.1 mol。铁为固体,不能用其表示反应速率,A项错误;硫酸的反应速率为0.1mol0.1 L2min=0.5 mol·L-1·min-1,B项错误;硫酸亚铁的生成速率等于硫酸的反应速率,为0.5 mol·L-1·min-1,C项正确;H2为气体,必须在密闭容器中方可用于表示反应速率,D项错误。
6.D vB=3vA,3vC=2vB,故vA1=vB3=vC2,由于化学反应速率之比等于化学计量数之比,故此反应可表示为A(g)+3B(g)2C(g),D项正确。
7.B 反应物的浓度由2 mol·L-1降到0.8 mol·L-1需要20 s,平均反应速率v=ΔcΔt=2mol·L-1-0.8 mol·L-120 s=0.06 mol·L-1·s-1,假设以0.06 mol·L-1·s-1的反应速率计算反应物A的浓度由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1所需反应时间,t=0.8mol·L-1-0.2 mol·L-10.06mol·L-1·s-1=10 s,随着反应的进行,反应物的化学反应速率逐渐减小,所以反应物的浓度由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1的平均反应速率小于0.06 mol·L-1·s-1,所用时间应大于10 s,B项正确。
8.A 反应为N2+3H2 2NH3,以氢气的反应速率为标准进行判断,注意反应速率的单位转化为mol/(L·min)。A项,v(NH3)=0.5 mol/(L·min),反应速率之比等于其化学计量数之比,所以v(H2)=0.75 mol/(L·min);B项,v(H2)=0.3 mol/(L·min);C项,v(N2)=0.2 mol/(L·min),反应速率之比等于其化学计量数之比,所以v(H2)=0.6 mol/(L·min);D项,v(H2)=0.01 mol/(L·s)=0.6 mol/(L·min)。反应速率最快的是v(H2)=0.75 mol/(L·min),故选A。
9.B 反应速率之比等于化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=1∶3∶2∶3,则用物质B表示的化学反应速率分别为①v(B)=3v(A)=0.15 mol·L-1·s-1×3=0.45 mol·L-1·s-1;②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1;③v(B)=1.5v(C)=0.4 mol·L-1·s-1×1.5=0.6 mol·L-1·s-1;④v(B)=v(D)=0.5 mol·L-1·s-1。所以反应速率由快到慢的顺序为②=③>④>①。
10.C 若某反应物为固体,增大该反应物的量,化学反应速率不变,A项错误;若容器的容积不变,充入一种与反应体系无关的气体,使体系压强增大,反应物的浓度不变,化学反应速率不变,或者对于没有气体参加的化学反应,增大压强后化学反应速率不变,B项错误;加热后温度升高,化学反应速率增大,C项正确;分离出生成物,不能增大化学反应速率,D项错误。
11.D 影响化学反应速率的因素众多,本题考查浓度和温度两个因素,只要抓住浓度越大,温度越高,反应速率越大,便可以选出正确答案D。
12.D 探究温度对化学反应速率的影响,应在其他条件都相同,不同温度下比较反应速率的大小。A项,不能形成对比实验,无法探究温度对该反应速率的影响,错误;B项,温度和催化剂都不一样的情况下,无法探究温度对该反应速率的影响,错误;C项,第一个装置没有催化剂二氧化锰,无法探究温度对该反应速率的影响,错误;D项,催化剂是一样的,只有温度不同,这样可以探究温度对该反应速率的影响,正确。
13.D 98%的硫酸为浓硫酸,常温下铁遇浓硫酸会钝化,故A错误;100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,对盐酸起稀释作用,所以反应速率减小,故B错误;升高温度,反应速率加快,故C错误;汽车尾气中的NO和CO缓慢反应生成N2和CO2的化学方程式是2NO+2CO N2+2CO2,减小压强,反应速率减慢,故D正确。
14.D 将食物保存在冰箱里利用的是温度对化学反应速率的影响,A错误;做粉尘爆炸实验时选用很细的面粉是利用接触面积对反应速率的影响,B错误;向过氧化氢溶液中加入MnO2是利用催化剂对反应速率的影响,C错误;铁与稀盐酸反应太慢时加入较浓的盐酸,盐酸的浓度增大,反应速率加快,是浓度对化学反应速率的影响,D正确。
15.C ①反应中有气体参加,缩小容器容积,压强增大,反应速率增大;②碳是固体,增加碳的量,其反应速率不变;③通入CO2,CO2浓度增大,可使反应速率增大;④恒压下充入N2,容器容积增大,反应物浓度减小,反应速率减小;⑤恒容下充入N2,反应物浓度不变,反应速率不变;⑥通入CO,CO浓度增大,可使反应速率增大。可使反应速率增大的措施有①③⑥,C项正确。
16.D 由题图可知,反应在2~4 min内平均反应速率最大,A正确;由题图可知,反应刚开始时反应速率较小,然后逐渐增大,因该反应为放热反应,温度升高,则反应开始后前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大,B正确;随反应进行,氢离子浓度减小,反应速率减小,由题图可知,0~2 min内反应刚开始,温度较低,2~4 min反应速率最快,2~4 min内温度对反应速率起主要作用,4 min后反应速率又降低,氢离子浓度起主要作用,C正确;由题图可知,2~4 min内,生成0.2 mol二氧化碳,但体积未知,不能计算CO2的平均反应速率,D错误。
17.答案 (1)3X+Y 3Z (2)0.06 mol·L-1·min-1
解析 (1)据图可知,X、Y是反应物,Z是生成物,0~5 min三者的物质的量变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol,且该反应是可逆反应,故该反应的化学方程式是3X+Y 3Z。
(2)0~5 min内用Z表示的反应速率是0.6mol2 L5min=0.06 mol·L-1·min-1。
能力提升练
1.D
2.B
4.D
7.D
8.B
9.D
1.D 随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,反应速率逐渐减小,12 min时a<33.3,A错误;反应至6 min时生成氧气的物质的量为0.001 mol,消耗H2O2的物质的量为0.002 mol,剩余H2O2的物质的量为0.01 L×0.4 mol·L-1-0.002 mol=0.002 mol,则c(H2O2)=0.002 mol÷0.01 L=0.20 mol·L-1,B错误;反应至6 min时,分解的过氧化氢的物质的量为0.002 mol,反应前H2O2的物质的量为0.01 L×0.4 mol·L-1=0.004 mol,H2O2分解了0.002mol0.004mol×100%=50%,C错误;0~6 min内,生成O2的物质的量为0.022 4 L÷22.4 L·mol-1=0.001 mol,由2H2O2 2H2O+O2↑可知,分解的过氧化氢为0.002 mol,浓度变化量为0.2 mol·L-1,因此v(H2O2)=0.2 mol·L-1÷6 min≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1,D正确。
2.B 经2 s测得C的浓度为0.6 mol·L-1,v(C)=0.3 mol·L-1·s-1,由反应速率之比等于其对应化学计量数之比可知,用物质A表示该反应的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1,用物质B表示该反应的平均反应速率为0.15 mol·L-1·s-1,①正确,②错误;生成C的物质的量为1.2 mol,则转化的A的物质的量为1.2 mol,所以A的转化率为1.2mol4mol×100%=30%,③错误;生成C的物质的量为1.2 mol,则转化的B的物质的量为0.6 mol,2 s时物质B的浓度为2mol-0.6mol2 L=0.7 mol·L-1,④正确。
3.答案 (1)0.075 mol/(L·min) (2)0.175 mol/L (3)4 (4)1.05
解析 根据题中信息:v(Z)=0.05 mol/(L·min),c(Z)=0.05 mol/(L·min)×2 min=0.1 mol/L;c始(X)=0.2 mol/L,c始(Y)=0.3 mol/L;c(W)=0.15 mol/L。
4X(g)+5Y(g)nZ(g)+6W(g)
起始(mol/L) 0.2 0.3 0 0
变化(mol/L) 0.1 0.125 0.1 0.15
剩余(mol/L) 0.1 0.175 0.1 0.15
(1)v(W)=0.15mol/L2min=0.075 mol/(L·min)。
(2)c(Y)=0.3 mol/L-0.125 mol/L=0.175 mol/L。
(3)根据化学计量数之比等于浓度变化量之比可知n=4。
(4)在其他条件不变的情况下,反应前后气体的压强之比等于反应前后气体的总物质的量之比,p(后)∶p(前)=(0.1×2+0.175×2+0.1×2+0.15×2)mol∶(0.4+0.6)mol=1.05∶1。
4.D 对比实验①和②数据,可以判断出增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大,A正确;比较实验②和③数据,可知Br2的初始浓度相等,溴颜色消失所需的时间也相等,则溴的反应速率是相等的,B正确;比较实验①和③数据可以判断出,增大c(HCl),v(Br2)增大,C正确;比较实验①和④数据,可知CH3COCH3和HCl的浓度相同,而④中Br2的初始浓度比①中的大,溴颜色消失所需时间变长,但反应速率不变,D错误。
5.答案 (1)I2+2S2O32- 2I-+S4O62- 催化剂
(2)淀粉KI溶液
(3)①8、3、2 ②其他条件不变,增大氢离子浓度可以加快反应速率
(4)由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<12,v(A)
(2)H2O2具有氧化性,能将KI氧化为I2,I2遇淀粉溶液变为蓝色;I2具有氧化性,能将S2O32-氧化为S4O62-,I2被还原为I-,溶液的蓝色褪去,所以试剂X是淀粉KI溶液。
(3)①为了便于研究,在反应中要采用控制变量法,即只改变一个反应条件,其他条件都相同,根据表格数据可知:实验Ⅲ中H2SO4溶液的用量比实验Ⅱ少,所以其他条件都相同,而且混合后溶液总体积也要相同,故实验Ⅲ中x=8,y=3,z=2。
②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ,可知其他条件不变,溶液中氢离子浓度越大,反应速率越快。
(4)实验Ⅳ对比实验Ⅱ,可知溶液总体积相同,H2O2的物质的量减小,Na2S2O3的物质的量增大,其他量没有变化,n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<12,结果未出现溶液变为蓝色现象,说明v(A)
(2)①1 1 ②1.4
(3)①加快(或其他合理答案) ②2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
(4)水浴加热
解析 (1)由于实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I- 2H2O+I2反应速率的影响,所以除了H2O2的浓度不同外,其他条件完全相同,且溶液总体积不变,所以n=20.0,m=20.0。
(2)①分析实验1和实验2,只有过氧化氢浓度改变,过氧化氢浓度加倍,反应时间减半,所以反应速率和过氧化氢浓度成正比,故a=1;分析实验1和实验3,只有碘化钾浓度改变,碘化钾浓度加倍,反应时间减半,所以反应速率和碘化钾浓度成正比,故b=1。②分析实验2和实验4数据可知,实验4中反应物相对于实验2只有氢离子浓度增大一倍,根据v=k·c(H2O2)·c(I-)·c(H+)(k为常数),可知反应速率增大一倍,故反应时间减半,故t=1.4。
(3)①通过实验5数据可知硫酸铁能加快该反应速率。②Fe2(SO4)3对H2O2+2H++2I- 2H2O+I2催化的过程可认为首先铁离子将碘离子氧化为单质碘,本身被还原为亚铁离子,过氧化氢再把亚铁离子氧化成铁离子,离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2、2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。
(4)若要探究温度对H2O2+2H++2I- 2H2O+I2反应速率的影响,为了避免温度过高导致H2O2大量分解,应该采取的加热方式是水浴加热。
7.D 反应开始时反应速率增大,可能是该反应放热,温度升高,化学反应速率加快,A错误;根据ClO3-+3HSO3- 3SO42-+Cl-+3H+,反应速率之比等于化学计量数之比,则v(ClO3-)∶v(Cl-)=1∶1,纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线重合,B错误;由于v(ClO3-)=ΔcΔt,即Δc=v(ClO3-)×Δt,因此图中的阴影部分面积表示t1~t2时间内ClO3-的物质的量浓度的减少量,C错误;随着反应的进行,反应物的浓度减小,反应速率减小,所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小,D正确。
8.B 由题图可知,Fe2+的氧化率随时间增加而逐渐增大,A正确;由②和③可知,当温度相同、pH不同时,pH越小,Fe2+的氧化速率越大,B错误;由①和③可知,当pH相同、温度不同时,温度越高,Fe2+的氧化速率越大,C正确;在酸性条件下,Fe2+和氧气、氢离子反应生成Fe3+和H2O,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O,D正确。
9.D 由题图可知,t1~t2 s生成的CO2气体最多,A正确;O~t1 s,随着反应的进行,反应物的浓度是减小的,但反应速率是增大的,这说明反应一定放热,温度升高,反应速率加快,B正确;C项表达式正确;将碳酸钙固体研成粉末,接触面积增大,反应速率加快,而曲线乙表示生成CO2的速率比曲线甲慢,D错误。
第2课时 化学反应的限度 化学平衡状态
基础过关练
1.D
2.C
3.B
4.B
6.C
7.C
8.B
9.B
1.D 可逆反应必须在同一条件下既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行,D中两个方向的反应的条件不同且不是同时进行,不属于可逆反应。
2.C A、D项中反应条件不同,均不是可逆反应,错误;B项中未强调在相同条件下,错误。
3.B 可逆反应都有一定的限度,A正确;一个可逆反应达到化学平衡状态后,当条件(如温度、浓度等)改变时,原来的化学平衡状态就会被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡状态,B错误;可逆反应的限度与反应时间的长短无关,C正确;一个可逆反应达到反应限度,即达到化学平衡状态时,正反应速率与逆反应速率相等,D正确。
4.B 可采用极值法,求出各物质浓度的极值,从而确定浓度范围。由极值法可得0
解析 (1)达到平衡状态时,N的物质的量变化为8 mol-2 mol=6 mol,M的物质的量变化为5 mol-2 mol=3 mol,化学方程式中化学计量数之比等于物质的量变化量之比,所以a∶b=6∶3=2∶1,所以b=1。
(2)容积为2 L,t2-t1=10,从t1 min到t2 min,M的物质的量变化为4 mol-3 mol=1 mol,所以v(M)=1mol2 L×10min=0.05 mol/(L·min)。
(3)t3 min时M、N的物质的量不再随时间变化而变化,所以t3 min时已达到反应的最大限度。
6.C 升高温度,可增大反应速率,A项正确;将块状煤粉碎,可增大接触面积,能增大反应速率,B项正确;达平衡时,v(正)=v(逆)>0,C项错误;达平衡时,各物质的物质的量保持不变,n(CO)不再改变,D项正确。
7.C 因化学反应达到平衡时,正、逆反应速率(同种物质)相等即正反应速率等于逆反应速率。无论该反应是否达到平衡状态,都有3v(N2)=v(H2),A、D项错误;反应达到平衡状态时,v(H2)3=v(NH3)2,B项错误;2v(H2)=3v(NH3)能够反映出正、逆反应速率相等,C项正确。
8.B 反应过程中气体总质量、容器容积为定值,则气体密度始终不变,不能根据混合气体的密度判断反应是否达到平衡状态,A项错误;该反应中气体总质量为定值,气体的总物质的量为变量,根据公式M=mn可知,当混合气体的平均相对分子质量保持不变时,表明正、逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,B项正确;断开4 mol H—Cl键的同时,生成4 mol H—O键,表示的都是正反应速率,无法判断该反应是否达到平衡状态,C项错误;HCl、O2、H2O、Cl2四种气体的物质的量之比为4∶1∶2∶2,无法判断各组分的物质的量是否继续变化,无法判断该反应是否达到平衡状态,D项错误。
9.B ①平衡时应有2v逆(B)=v正(C),错误;②单位时间内生成a mol B,同时消耗2a mol C,正、逆反应速率相等,反应达平衡状态,正确;③容器中的压强不再变化,说明气体的物质的量不再变化,反应达平衡状态,正确;④混合气体的密度不再变化,说明气体的质量不再变化,反应达平衡状态,正确;⑤因为生成的B和C的物质的量之比是固定的,所以B的体积分数始终不变,错误;⑥因为生成的B和C的物质的量之比是固定的,混合气体的平均相对分子质量一直不变,错误。
能力提升练
1.B
2.C
3.D
4.B
5.B
1.B C的生成速率等于C的分解速率,说明正、逆反应速率相等,反应达到了平衡状态,①正确。生成A和生成B都是指逆反应速率,不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,②错误。反应物和生成物浓度不再变化,说明反应达到了平衡状态,③正确。单位时间内消耗a mol A,同时生成3a mol B,说明正、逆反应速率相等,则反应达到了平衡状态,④正确。分子个数比等于化学计量数之比,不能说明正、逆反应速率相等,因此不能说明反应达到平衡状态,⑤错误。故选B。
2.C 在这两个反应中都存在固体,混合气体的密度在平衡前持续改变,当密度不变时,反应达到平衡状态,①正确;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,不能表明乙反应达到平衡状态,②错误;满足方向相反且反应速率之比等于化学计量数之比,为平衡状态,③正确;反应容器中生成物的百分含量不再发生改变,则反应达到平衡状态,④正确;乙反应中,混合气体的总物质的量始终不变,则混合气体总物质的量不再改变,反应不一定达平衡状态,⑤错误;C项正确。
3.D H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变,说明溴单质的浓度不再变化,反应达到了平衡状态,A不符合题意;2NO2(g) N2O4(g)是反应前后气体体积变化的反应,当恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变时,反应达到了平衡状态,B不符合题意;CaCO3(s) CO2(g)+CaO(s),恒温、恒容下,反应体系中气体的密度等于气体质量和体积的比值,质量变化,体积不变,所以密度变化,当反应体系中气体的密度保持不变时,反应达到平衡状态,C不符合题意;3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),反应体系中H2与N2的物质的量之比为3∶1,不能证明正、逆反应速率相等,不一定是平衡状态,D符合题意。
4.B 2 s时NO2的浓度为0.02 mol·L-1,则转化的N2O4的浓度为0.01 mol·L-1,则前2 s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol·L-12 s=0.005 mol·L-1·s-1,A错误;2 s时NO2的物质的量为5 L×0.02 mol·L-1=0.1 mol,由N2O4(g) 2NO2(g)可知消耗的N2O4的物质的量为0.05 mol,故2 s时N2O4的物质的量为0.5 mol-0.05 mol=0.45 mol,反应前后体系的压强之比等于气体的物质的量之比,则在2 s时体系内的压强为开始时的0.1mol+0.45mol0.5mol=1.1倍,B正确;设转化的N2O4的物质的量为x,则平衡时N2O4的物质的量为0.5 mol-x,NO2的物质的量为2x,平衡时容器内压强为开始时的1.6倍,则0.5mol-x+2x0.5mol=1.6,解得x=0.3 mol,则在平衡时体系内含有N2O4的物质的量为0.5 mol-0.3 mol=0.2 mol,C错误;N2O4的转化率为0.3mol0.5mol×100%=60%,D错误。
5.B 容器容积不变,气体的总质量不变,则气体的密度始终不变,因此容器内气体的密度不变,不能说明反应达到平衡状态,A错误;根据表中数据可知反应进行到第3 min时没有达到平衡状态,反应向正反应方向进行,则逆反应速率小于正反应速率,B正确;由表格中的数据可知,4 min时消耗二氧化硫的物质的量为0.20 mol-0.08 mol=0.12 mol,即生成SO3的物质的量为0.12 mol,浓度是0.06 mol/L,则用SO3表示的平均反应速率为0.06 mol/L÷4 min=0.015 mol/(L·min),C错误;开始时SO2和O2的物质的量分别为0.2 mol、0.1 mol,由表格中的数据计算可知平衡时SO2、O2、SO3的物质的量分别为0.08 mol、0.04 mol、0.12 mol,其他条件相同时,压强之比等于气体物质的量之比,达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为(0.08+0.04+0.12) mol∶(0.2+0.1) mol=4∶5,D错误。
6.答案 (1)①2A(g) B(g) ②0.025 mol/(L·min) ③否 =
(2)①a~b 13 mol/(L·min) ②Ⅰ ③33.3% 7∶5
解析 (1)①由图像知相同时间内,A的物质的量减少0.6 mol,B的物质的量增加0.3 mol,所以该反应的化学方程式为2A(g) B(g)。
②根据图中的比例关系可知,反应开始至4 min时,n(B)=0.4 mol,则v(B)=0.4mol-0.2mol2 L4min=0.025 mol/(L·min)。
③由图示知4 min时,反应物和生成物的物质的量还在变化,所以反应没有达到平衡状态;8 min时,反应物和生成物的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,所以v(正)=v(逆)。
(2)①平均反应速率最大的是a~b;0~1 min内,v(H2)=8mol-6mol2 L1min=1 mol/(L·min),则v(CO2)=13v(H2)=13×1 mol/(L·min)=13 mol/(L·min)。
②反应中加入了催化剂,则反应速率加快,达到平衡所用的时间减少,但平衡状态相同,反应过程将变为图中的曲线Ⅰ。
③平衡时n(H2)=2 mol,则反应消耗的氢气为8 mol-2 mol=6 mol,消耗的二氧化碳为6 mol×13=2 mol,则平衡时CO2的转化率是2mol6mol×100%=33.3%;平衡时生成的CH3OH、H2O物质的量均为6 mol×13=2 mol,反应前后容器内的压强之比等于反应前后气体物质的量之比,即反应前后压强之比为(6 mol+8 mol)∶[(6 mol-2 mol)+2 mol+2 mol+2 mol]=7∶5。
专题强化练1 化学反应速率与反应限度
1.C
2.AC
3.D
4.C
5.B
1.C 解答该题应利用极值法,若Z完全转化,容器中X、Y、Z的浓度分别为0.2 mol/L、0.5 mol/L、0;若X完全转化,Y仍有剩余,此时容器中X、Y、Z的浓度分别为0、0.1 mol/L、0.4 mol/L,但该反应为可逆反应,反应物、生成物都不可能100%转化。故C项正确。
2.AC 其他条件不变,仅将容器的容积缩小为原来的12,则反应混合物中各气体的浓度增大,反应速率加快,A项正确;保持容器容积不变,充入少量He使体系压强增大,但各物质的浓度不变,反应速率不变,B项错误;反应达平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,由于该反应中各种气体的化学计量数均为1,则平衡时v(CO)=v(H2O)一定成立,C项正确;C(s)为固体,适当增加C(s)的质量,其化学反应速率不变,D项错误。
3.D 在其他条件相同的情况下,H2O2浓度越大,反应的温度越高,反应速率越快,D项符合题意。
4.C 反应2 s后测得C的物质的量为1.2 mol,用物质C表示2 s内的平均反应速率为v(C)=1.2mol2 s×2 L=0.3 mol·L-1·s-1,根据反应速率之比等于化学计量数之比,可知用物质A表示2 s内的平均反应速率为v(A)=12v(C)=0.15 mol·L-1·s-1,A错误;用物质B表示2 s内的平均反应速率为v(B)=12v(C)=0.15 mol·L-1·s-1,B错误;单位时间内有a mol A减少同时就有2a mol C生成,C正确;当A、B、C的反应速率之比为1∶1∶2时,并不能说明正、逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡状态,D错误。
5.B 实验室用H2O2分解制O2,加入MnO2后,MnO2作催化剂,使反应速率明显加快,A项正确;在金属钠与足量水的反应中,增加水的量对反应速率无影响,B项错误;2SO2+O22SO3为可逆反应,SO2的转化率不能达到100%,C项正确;实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用粉末状碳酸钙能够增大与盐酸的接触面积,其反应速率比块状碳酸钙要快,D项正确。
6.答案 (1)A
(2)是 平衡时A、B、C同时存在 2AB+3C
(3)0.6 mol/(L·min)
解析 (1)根据图像可知A的量减少,是反应物,B、C的量增加,是生成物。(2)根据图像可知反应到2 min以后各物质的浓度不变,反应达到平衡状态,平衡时A、B、C同时存在,是可逆反应;反应到2 min时,A的浓度的减小2.0 mol/L-1.2 mol/L=0.8 mol/L,B的浓度增加0.4 mol/L,C的浓度增加1.2 mol/L,根据物质的量浓度的变化与化学计量数呈正比,则有Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=0.8 mol/L∶0.4 mol/L∶1.2 mol/L=2∶1∶3,反应的化学方程式为2AB+3C。(3)v(C)=1.2mol/L2min=0.6 mol/(L·min)。
7.答案 (1)0.1 mol·L-1·min-1 (2)3 (3)1∶1 (4)ACD
(5)正反应速率=逆反应速率,体系中各种物质的质量、物质的量不变(合理即可)
解析 反应前,A的浓度=2mol2 L=1 mol·L-1,B的浓度=1mol2 L=0.5 mol·L-1,平衡时,A的浓度=1.2mol2 L=0.6 mol·L-1,说明A的浓度减小了0.4 mol·L-1,C的浓度为0.6 mol·L-1,说明C的浓度增大了0.6 mol·L-1,列“三段式”如下:
2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)
起始浓度/mol·L-1 1 0.5 0
变化浓度/mol·L-1 0.4 0.2 0.6
平衡浓度/mol·L-1 0.6 0.3 0.6
(1)v(B)=0.2mol·L-12min=0.1 mol·L-1·min-1。(2)同一反应用不同的物质表示的反应速率之比=化学计量数之比,故0.2 mol·L-1·min-1∶0.3 mol·L-1·min-1=2∶x,解得x=3。(3)A的转化率=0.4mol·L-11mol·L-1×100%=40%,B的转化率=0.2mol·L-10.5mol·L-1×100%=40%,所以,A的转化率与B的转化率之比为1∶1。(4)2A(g)+B(g)3C(g)+2D(s),若反应还未平衡,体系中反应物的质量将减小,生成物的质量将增大,当D的质量不再变化,说明反应已达到平衡状态,A正确;该反应是一个反应前后气体分子数不变的反应,压强不变,不能说明反应已达平衡状态,B错误;该反应是气体质量减小的反应,容器的容积不变,密度不再变化,说明气体的质量不再变化,此时反应已达到平衡状态,C正确;该反应是气体的物质的量不变、气体的质量减小的反应,气体的平均相对分子质量不再变化,说明气体的平均摩尔质量不再变化,那么气体的质量不再变化,说明反应已达平衡状态,D正确;不论反应是否达到平衡状态,A的消耗速率与B的消耗速率之比均为2∶1,E错误。(5)达到平衡时,正反应速率=逆反应速率,体系中各物质的质量、物质的量均不变,所以,化学平衡状态的判断依据有正反应速率=逆反应速率,体系中各种物质的质量、物质的量不变。
第一单元综合拔高练
五年选考练
1.D
2.D
3.C
1.D 根据题表中数据知,压强相同条件下,升高温度,达到相同转化率所需时间增长,反应速率减慢,A错误;温度相同条件下,增大压强,达到相同转化率所需时间减短,反应速率加快,B错误;在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时,没有依据可以确定反应已达平衡,C错误;若进入反应塔的混合气体为a mol,其中NO的物质的量为0.1a mol,在8.0×105 Pa、30 ℃条件下转化率从50%增至90%时段所用时间为3.7 s,NO物质的量变化量为0.1a mol×(90%-50%)=0.04a mol, 则NO的反应速率为4a370 mol·s-1,D正确。
2.D A项,从图甲看出,相同时间内,起始c(H2O2)越大,H2O2的浓度变化量越大,即分解速率越快,错误;B项,从图乙看出,NaOH溶液浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;C项,从图丙看出,0.1 mol·L-1 NaOH与1.0 mol·L-1 NaOH所示曲线相比,0.1 mol·L-1NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快,错误;D项正确。
3.C 本题考查化学反应速率和化学平衡的简单计算。根据化学方程式及题表中数据可知,达到平衡时消耗0.4 mol A,消耗0.8 mol B,生成1.2 mol C,则平衡时C的物质的量为1.2 mol,其物质的量浓度为0.6 mol·L-1,C正确;由反应的化学方程式及题表中数据可算出0~5 min内,消耗0.3 mol A,用A表示的平均反应速率为0.03 mol·L-1·min-1,A错误;根据题表中数据知,0~10 min内消耗0.8 mol B,此时剩余1.6 mol B,则在 10 min 时反应已经达到平衡,B错误;平衡时消耗0.8 mol B,则其平衡转化率为0.82.4×100%≈33.3%,D错误。
4.答案 (4)①a、c ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低
解析 (4)①平衡时,各物质浓度保持不变,故a、c正确。由于未标明v(I-)和v(AsO33-)的方向,所以b错误。d项,c(I-)=2c(AsO43-)=2y mol·L-1时才可说明反应达平衡状态。
②tm时,反应尚未达到平衡,且反应正向进行,故v正>v逆。
③随着反应正向进行,生成物浓度逐渐增大,故v逆逐渐增大,则tm时v逆小于tn时v逆。
三年模拟练
1.AD
2.A
3.A
4.C
5.B
1.AD 经5 min后达到平衡状态,此时C为0.2 mol,v(C)=0.2mol0.4 L×5min=0.1 mol·L-1·min-1,又知在此反应时间内D的平均反应速率也为0.1 mol·L-1·min-1,由反应速率之比等于化学计量数之比可知m=2,D项错误。列“三段式”如下:
3A+ B2C+ 2D
开始(mol) 0.6 0.5 0 0
转化(mol) 0.3 0.1 0.2 0.2
平衡(mol) 0.3 0.4 0.2 0.2
平衡时混合物的总物质的量为0.3 mol+0.4 mol+0.2 mol+0.2 mol=1.1 mol,A项错误;平衡时B的转化率为0.1mol0.5mol×100%=20%,B项正确;A的平均反应速率为0.3mol0.4 L×5min=0.15 mol·L-1·min-1,C项正确。
2.A C为固态单质,增加其用量对反应速率几乎没有影响,A正确;将容器的体积缩小一半相当于压强增大为原来的2倍,浓度增大,化学反应速率增大,B错误;体积不变,充入H2O(g),反应物浓度增大,反应速率加快,C错误;保持压强不变,充入N2,使容器体积增大,总压强不变,反应物浓度变小,反应速率减小,D错误。
3.A ①加入固体,气体浓度不变,故增加铁的量对该化学反应速率无影响,选;②保持体积不变,充入N2使体系压强增大,但参加反应气体的浓度不变,则反应速率不变,选;③将容器的体积缩小一半,气体浓度增大,则化学反应速率增大,不选;④保持压强不变,充入氮气使容器体积增大,使参与反应气体的浓度减小,反应速率变小,不选。
4.C 由题意得v(H2O)=0.45mol10 L×30 s=0.001 5 mol·L-1·s-1,反应速率之比等于化学计量数之比,则:v(NH3)=23v(H2O)=0.001 0 mol·L-1·s-1;v(O2)=56v(H2O)=0.001 25 mol·L-1·s-1;v(NO)=23v(H2O)=0.001 0 mol·L-1·s-1。
5.B 由题意可知Y的状态不确定,若Y为液体或固体,则增加Y的量不影响化学反应速率,A项错误;0~4 min Z的平均反应速率v(Z)=(2.0-1.0)mol2 L×4min×3=38 mol·L-1· min-1,B项正确;2~4 min X的平均反应速率v(X)=(1.2-1.0)mol2 L×2min=120 mol·L-1· min-1,C项错误;Y的状态不能确定,故D说法错误。
6.答案 (1)16 (2)8 mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)3∶3∶2
解析(1) N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始(mol) a b 0
转化(mol) 3 9 6
t时刻(mol) a-3 b-9 6
则a-3=13,解得a=16。
(2)反应达平衡时,混合气体为716.8 L22.4 L/mol=32 mol,其中NH3的物质的量为32 mol×25%=8 mol。
(3) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 减少量
1 3 2 2
转化 4 mol 12 mol 8 mol 8 mol
气体的减少量与生成的氨气相等,故原混合气体总物质的量为32 mol+8 mol=40 mol,则原混合气体与平衡混合气体的物质的量之比n(始)∶n(平)=40 mol∶32 mol=5∶4。
(4)由(1)知a=16,则b mol=40 mol-16 mol=24 mol,所以a∶b=16∶24=2∶3。
(5)平衡混合气的组成为n(N2)=12 mol、n(H2)=12 mol、n(NH3)=8 mol,平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=12 mol∶12 mol∶8 mol=3∶3∶2。
7.答案 (1)>0.5 (2)显色时间太短,不易测量
(3)7.5 保证每次实验溶液总体积相等 1 保证淀粉溶液的用量相同 72
(4)反应速率与反应物浓度成正比关系(反应物浓度越大,反应速率越快)
解析 (1)由已知条件可得,向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,先发生反应S2O82-+2I- 2SO42-+I2(慢),后发生反应I2+2S2O32- 2I-+S4O62-(快),当溶液中的Na2S2O3耗尽后,碘才能与淀粉作用使溶液颜色变为蓝色,根据方程式S2O82-+2I- 2SO42-+I2可知,生成1 mol I2需要1 mol S2O82-,根据I2+2S2O32- 2I-+S4O62-可知,I2与S2O32-的物质的量的关系为1∶2,即反应1 mol I2需2 mol S2O32-,恰好反应时n(S2O82-)∶n(S2O32-)=1∶2,为确保能观察到蓝色,碘需有剩余,则S2O32-应少量,所以应满足n(S2O82-)n(S2O32-)>0.5。
(2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液,可能存在的不足是显色时间太短,不易测量。
(3)该实验是探究反应物浓度对化学反应速率的影响,实验①与实验②对照,试剂体积保持为25 mL,所以V1=25-2.5-10-4-1=7.5,理由是保证每次实验溶液总体积相等。V2=1,理由是保证淀粉溶液的用量相同。对比几组实验数据,显色时间大约是72 s。
(4)根据表中数据可以得出的结论是反应速率与反应物浓度成正比关系(反应物浓度越大,反应速率越快)。
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