高考化学备考之化学反应的速率与限度压轴突破训练培优 易错 难题篇附答案Word下载.docx
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本题考查化学反应中物质的量随时间的变化曲线、以及平衡状态的判断,注意根据化学平衡的定义判断平衡状态,明确化学反应的物质的量变化比等于化学方程式的系数比。
2.二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂,在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂,但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。
已知反应CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2molCH4和3molNO2,测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示。
(1)容器体积V=_______L。
(2)图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线___________.(填“甲”“乙"
或"
丙"
)。
(3)0~5min内,用N2表示的化学反应速率为____________________mol·
L-1·
min-1。
(4)a、b、c三点中达到平衡的点是______。
达到平衡时,NO2的转化率是___________(物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×
100%)。
(5)a点时,c(CO2)=__________mol·
L-1(保留两位小数),n(CH4):
n(NO2)=_________________。
【答案】2甲0.1c80%或0.80.334:
5
依据图像,根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH4.、N2、H2O中的哪种物质;
依据单位时间内浓度的变化,计算出0~5min内,用N2表示的化学反应速率;
达到平衡时的判断依据。
(1)起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2molCH4和3molNO2,测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示,CH4是反应物,即起始时的物质的量浓度为1.0mol·
L-1,依据c=
,得V=
=
=2L;
(2)由
(1)可知,丙代表CH4,从开始到平衡时,甲代表的物质的物质的量浓度增加量:
1.2mol·
L-1,乙代表的物质的物质的量浓度增加量:
0.6mol·
L-1,故从开始到平衡时,甲代表的物质的物质的量浓度增加量:
L-1×
2L=2.4mol;
故从开始到平衡时,乙代表的物质的物质的量浓度增加量:
2L=1.2mol,根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比,故甲代表H2O的物质的量浓度与时间关系,乙代表N2的物质的量浓度与时间关系;
(3)乙代表N2的物质的量浓度与时间关系,0~5min内,N2的物质的量浓度变化量为:
0.5mol·
L-1-0=0.5mol·
L-1,v(N2)=
=0.1mol·
min-1;
(4)当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化,故a、b、c三点中达到平衡的点是c;
达到平衡时,c(N2)=0.6mol·
L-1,即从开始平衡,N2的物质的量增加了:
2L=1.2mol,CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,即从开始到平衡,NO2的物质的量变化量为:
1.2mol×
2=2.4mol,故达到平衡时,NO2的转化率是
=80%;
(5)设a点时的浓度为xmol·
L-1,CH4(g)+2NO2(g)
N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,(1.0-x):
x=1:
2,x=0.67,
=0.67mol·
2L=1.34mol,
=1:
2:
1:
2,a点时,
=0.67mol,c(CO2)=
=0.33mol·
L-1;
=0.67mol,
=1.34mol,故a点时,n(CH4):
n(NO2)=(2mol-0.67mol):
(3mol-1.34mol)=4:
5。
3.能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。
面对能源枯竭的危机,提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。
(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关,这是化学学科关注的方面之一。
某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL(标况)
100
240
464
576
620
①哪一段时间内反应速率最大:
__________min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)。
②另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。
他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率但不影响生成氢气的量。
你认为可行的是____________(填字母序号)。
A.KCl溶液B.浓盐酸C.蒸馏水D.CuSO4溶液
(2)如图为原电池装置示意图:
①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,作负极的分别是_______(填字母)。
A.铝片、铜片B.铜片、铝片
C.铝片、铝片D.铜片、铜片
写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式:
_______________。
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时的总反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。
写出B电极反应式:
________;
该电池在工作时,A电极的质量将_____(填“增加”“减小”或“不变”)。
若该电池反应消耗了0.1molFeCl3,则转移电子的数目为_______。
【答案】2~3ACBCu-2e−=Cu2+Fe3++e−=Fe2+减小0.1NA
(1)①先分析各个时间段生成氢气的体积,然后确定反应速率最大的时间段。
②A.加入KCl溶液,相当于加水稀释;
B.加入浓盐酸,增大c(H+);
C.加入蒸馏水,稀释盐酸;
D.加入CuSO4溶液,先与Zn反应生成Cu,形成原电池。
(2)①将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,铝发生钝化,铜失电子发生反应;
一组插入烧碱溶液中,铜不反应,铝与电解质发生反应,由此确定两个原电池中的负极。
由此可写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式。
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时A作负极,B作正极,则B电极,Fe3+得电子生成Fe2+;
该电池在工作时,A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液。
若该电池反应消耗了0.1molFeCl3,则Fe3+转化为Fe2+,可确定转移电子的数目。
(1)①在1min的时间间隔内,生成氢气的体积分别为140mL、224mL、112mL、44mL,从而确定反应速率最大的时间段为2~3min。
答案为:
2~3;
②A.加入KCl溶液,相当于加水稀释,反应速率减慢但不影响生成氢气的体积,A符合题意;
B.加入浓盐酸,增大c(H+),反应速率加快且生成氢气的体积增多,B不合题意;
C.加入蒸馏水,稀释盐酸,反应速率减慢但不影响生成氢气的体积,C符合题意;
D.加入CuSO4溶液,先与Zn反应生成Cu,形成原电池,反应速率加快但不影响氢气的总量;
故选AC。
AC;
一组插入烧碱溶液中,铜不反应,铝与电解质发生反应,由此确定两个原电池中的负极分别为铜片、铝片,故选B。
由此可写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式为Cu-2e−=Cu2+。
B;
Cu-2e−=Cu2+;
②若A为Cu,B为石墨,电解质为FeCl3溶液,工作时A作负极,B作正极,则B电极上Fe3+得电子生成Fe2+,电极反应式为Fe3++e−=Fe2+;
该电池在工作时,A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液,A电极的质量将减小。
若该电池反应消耗了0.1molFeCl3,则Fe3+转化为Fe2+,可确定转移电子的数目为0.1NA。
减小;
0.1NA。
虽然铝的金属活动性比铜强,但由于在常温下,铝表面形成钝化膜,阻止了铝与浓硝酸的进一步反应,所以铝与浓硝酸的反应不能持续进行,铝作正极,铜作负极。
4.某温度时,在一个容积为2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据,完成下列问题:
(1)该反应的化学方程____;
(2)反应开始至2min,气体Z的平均反应速率为_____;
(3)达到平衡后,下列说法不正确的是_____。
A.X、Y、Z的浓度之比是1:
2:
B.X的消耗速率和Y的生成速率相等
C.Z的浓度保持不变
【答案】3X+2Y
3Z0.125mol/
(
L
min)B
(1)根据图知,随着反应的进行X、Y的物质的量减少,而Z的物质的量增大,所以X和Y是反应物、Z是生成物,10min时反应达到平衡状态,则参加反应的△n(X)=(1.00-0.25)mol=0.75mol、△n(Y)=(1.00-0.50)mol=0.50mol、△n(Z)=(0.75-0)mol=0.75mol,同一可逆反应中同一时间段内参加反应的各物质的物质的量之比等于其计量数之比,所以X、Y、Z的计量数之比=0.75mol:
050mol:
0.75mol=3:
3所以该反应方程式:
3X+2Y
3Z;
(2)0-2min内Z的平均反应速率v=
=0.125mol/(L
min),故答案为:
0.125mol/(L
min);
(3)A.相同容器中,X、Y、Z的浓度之比等于其物质的量之比=0.25mol:
0.50mol:
0.75mol=1:
3,故A正确;
B.该反应中X、Y的计量数之比为3:
2,当X的消耗速率与Y的生成速率之比为3:
2时该反应达到平衡状态,所以当X的消耗速率和Y的生成速率相等时该反应没有达到平衡状态,故B错误;
C.当Z的浓度保持不变时,正逆反应速率相等,可逆反应达到平衡状态,故C正确;
故选B。
5.光气(COCl2)常作有机合成、农药、药物、燃料及其他化工制品的中间体。
(1)COCl2结构与甲醛相似,写出COCl2电子式_____;
解释COCl2的沸点比甲醛高的原因是_____。
(2)密闭容器中吸热反应COCl2(g)
Cl2(g)+CO(g)达到平衡后,改变一个条件,各物质的浓度变化如图所示(10~14min时有一物质浓度变化未标出)。
①说明该反应已达到平衡状态的是_____。
a.C(COCl2)=C(Cl2)
b.ʋ正(COCl2)=ʋ逆(CO)
c.容器内温度保持不变
d.容器内气体密度保持不变
②4~10min平均反应速率v(COCl2)为_____;
10min时改变的反应条件是_____。
③0~4min、8~10min和16~18min三个平衡常数依次为K1、K2、K3,比较其大小____;
说明理由____。
【答案】
均为分子晶体,COCl2式量较大,范德华力较强,沸点较高bc0.0025mol/(L·
min)分离出COK1<
K2=K34min时改变条件为升温,吸热反应升温K变大
(1)甲醛的结构式是
;
COCl2的相对分子质量大于甲醛;
(2)①根据平衡标志分析;
②根据
计算4~10min平均反应速率v(COCl2);
由图象可知10min时CO的浓度突然减小,后逐渐增大,10min时Cl2的浓度逐渐增大;
③根据图象可知,4min时改变的条件是升高温度、14min时,各物质浓度均减小,改变的条件是减小压强。
,COCl2结构与甲醛相似,COCl2电子式是
甲醛、COCl2均为分子晶体,COCl2式量较大,范德华力较强,沸点较高;
(2)①a.c(COCl2)=c(Cl2)时,浓度不一定不再改变,反应不一定平衡,故不选a;
b.反应达到平衡状态时,正逆反应速率比等于系数比,ʋ正(COCl2)=ʋ逆(CO),一定平衡,故选b;
c.正反应吸热,密闭容器内温度是变量,容器内温度保持不变,反应一定平衡,故选c;
d.气体质量不变、容器体积不变,根据
,密度是恒量,容器内气体密度保持不变,不一定平衡,故不选d;
选bc;
②根据图象,4~10min内COCl2浓度变化是0.055mol/L-0.04mol/L=0.015mol/L,
0.0025mol/(L·
由图象可知10min时CO的浓度突然减小,后逐渐增大,10min时Cl2的浓度逐渐增大,可知10min时改变的条件是分离出CO,平衡正向移动,氯气浓度增大;
③根据图象可知,4min时改变的条件是升高温度,正反应吸热,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,所以K1<
K2,14min时改变的条件是减小压强,平衡常数只与温度有关,所以K2=K3,故K1、K2、K3的大小关系是K1<
K2=K3;
6.Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。
下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据,将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:
MnO2
触摸试管情况
观察结果
反应完成所需的时间
粉末状
很烫
剧烈反应,带火星的木条复燃
3.5min
块状
微热
反应较慢,火星红亮但木条未复燃
30min
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式:
_______________________________。
(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与________有关。
(3)某同学在10mLH2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如图所示,则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是______。
Ⅱ.某反应在体积为5L的恒容密闭容器中进行,在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示(A,B,C均为气体,且A气体有颜色)。
(4)该反应的的化学方程式为________________。
(5)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为____。
(6)下列措施能使该反应加快的是__(仅改变一个条件)。
a.降低温度b.缩小容积c.使用效率更高更合适的催化剂
(7)能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。
①单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolC
②单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolA
③容器内压强不再随时间而发生变化的状态
④用C、A、B的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:
1的状态
⑤混合气体的颜色不再改变的状态
⑥混合气体的密度不再改变的状态
⑦v逆(A)=v正(C)
(8)由图求得平衡时A的转化率为__________。
【答案】2H2O2
2H2O+O2↑催化剂的颗粒大小C2A+B
2C0.1mol·
(L·
min)-1bc①③⑤⑦40%
Ⅰ.
(1)在催化剂二氧化锰的作用下双氧水分解生成氧气和水,发生反应的化学方程式为2H2O2
2H2O+O2↑。
(2)根据表中数据可知粉末状的二氧化锰催化效果好,即实验结果表明,催化剂的催化效果与催化剂的颗粒大小有关。
(3)曲线斜率越大,反应速率越快,则A、B、C三点所表示的即时反应速率最慢的是C点。
Ⅱ.(4)根据图像可知2min时各物质的物质的量不再发生变化,此时A和B分别减少2mol、1mol,C增加2mol,因此该反应的的化学方程式为2A+B
2C。
(5)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为
=0.1mol·
min)-1。
(6)a.降低温度,反应速率减小,a错误;
b.缩小容积,压强增大,反应速率加快,b正确;
c.使用效率更高更合适的催化剂,反应速率加快,c正确;
答案选bc;
(7)①单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolC表示正、逆反应速率相等,能说明;
②单位时间内生成nmolB的同时生成2nmolA均表示逆反应速率,不能说明;
③正反应体积减小,容器内压强不再随时间而发生变化的状态能说明;
1的状态不能说明;
⑤混合气体的颜色不再改变的状态,说明A的浓度不再发生变化,能说明;
⑥密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,因此混合气体的密度不再改变的状态不能说明;
⑦v逆(A)=v正(C)表示正逆反应速率相等,能说明;
答案选①③⑤⑦;
(8)由图求得平衡时A的转化率为2/5×
100%=40%。
平衡状态的判断是解答的易错点,注意可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:
①正反应速率和逆反应速率相等。
②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。
只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡状态。
判断化学反应是否达到平衡状态,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。
7.在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间/s
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
(1)上述反应_____(填“是”或“不是”)可逆反应。
(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是____。
用O2表示0~1s内该反应的平均速率v=____。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是____(填字母)。
a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变
【答案】是b0.0025mol/(L·
s)bc
(1)从表中数据可看出,反应进行3s后,n(NO)始终保持不变,从而可确定上述反应是否为可逆反应。
(2)利用图中数据,结合化学反应,可确定表示NO2变化的曲线。
从表中数据可以得出,0~1s内,∆n(NO)=0.01mol,则可计算出用O2表示0~1s内该反应的平均速率v。
(3)a.不管反应进行到什么程度,总有v(NO2)=2v(O2);
b.因为反应前后气体分子数不等,所以平衡前容器内压强始终发生改变;
c.v逆(NO)=2v正(O2)表示反应方向相反,且数值之比等于化学计量数之比;
d.容器内气体的质量不变,容器的体积不变,所以容器内密度保持不变。
(1)从表中数据可看出,反应进行3s后,n(NO)=0.007mol,且始终保持不变,从而可确定上述反应是可逆反应。
是;
(2)从图中可看出,∆n(NO)=0.007mol,结合化学反应,可确定∆n(NO2)=0.007mol,从而确定表示NO2变化的是曲线b。
从表中数据可以得出,0~1s内,∆n(NO)=0.01mol,则可计算出用O2表示0~1s内该反应的平均速率v=
=0.0025mol/(L·
s)。
b;
0.0025mol/(L·
s);
(3)a.不管反应进行到什么程度,总有v(NO2)=2v(O2),所以不一定达平衡状态,a不合题意;
b.因为反应前后气体分子数不等,所以平衡前容器内压强始终发生改变,当压强不变时,反应达平衡状态,b符合题意;
c.v逆(NO)=2v正(O2)表示反应方向相反,且数值之比等于化学计量数之比,则此时反应达平衡状态,c符合题意;
d.容器内气体的质量不变,容器的体积不变,所以容器内密度保持不变,所以当密度不变时,反应不一定达平衡状态,d不合题意;
故选bc。
bc。
用体系的总量判断平衡状态时,应分析此总量是常量还是变量,常量不能用来判断平衡状态,变量不变时反应达平衡状态。
8.某温度下,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据,填写下列空白:
(1)从开始至2min,X的平均反应速率为__。
(2)该反应的化学方程式为___。
(3)1min时,v(正)__v(逆),2min时,v(正)__v(逆)。
(填“>
”或“<
”或“=”)。
(4)上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得甲中v(X)=9mol·
min-1,乙中v(Y)=0.5mol·
s-1,则___中反应更快。
(5)若X、Y、Z均为气体,在2min时,向容器中通入氩气(容器体积不变),X的化学反应速率将___,若加入适合的催化剂,Y的化学反应速率将___。
(填“变大”或“不变”或“变小”)。
(6)若X、Y、Z均为气体(容器体积不变),下列能说明反应已达平衡的是___。
a.X、Y、Z三种气体的浓度相等
b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应已经停止
d.反应速率v(X)︰v(Y)=3︰1
e.(单位时间内消耗X的物质的量):
(单位时间内消耗Z的物质的量)=3︰2
f.混合气体的密度不随时间变化
【答案】0
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