化学化学化学反应的速率与限度的专项培优 易错 难题练习题含答案.docx

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化学化学化学反应的速率与限度的专项培优易错难题练习题含答案

【化学】化学化学反应的速率与限度的专项培优易错难题练习题（含答案）

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．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

【解析】

【分析】

（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。

【详解】

（1）甲醛的结构式是

，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·min）；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

2．反应A（g）

B（g）+C（g）在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol/L。

温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。

回答下列问题：

（1）上述反应是______________（填”吸热反应”或”放热反应”），温度T1_____T2，（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）平衡常数K（T1）_______K（T2）。

（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：

①平衡时体系总的物质的量为___________。

②反应在0~5min区间的平均反应速率v（A）=____________。

（3）在温度T1时，若增大体系压强，A的转化率_________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数________。

【答案】吸热反应小于小于0.085mol0.007mol/（L∙min）减小不变

【解析】

【分析】

由图象中的信息可知，T2到达平衡所用的时间较少，故T1＜T2；温度升高后，反应物A的浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应。

【详解】

（1）由上述分析可知，该反应是吸热反应，温度T1小于T2，温度升高，该化学平衡向正反应方向移动，故平衡常数K（T1）小于K（T2）。

（2）A的初始浓度为0.050mol/L，则A的起始量为0.05mol。

若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则A的变化量为0.035mol，B和C的变化量同为0.035mol。

①平衡时体系总的物质的量为0.05mol-0.035mol+0.035mol⨯2=0.085mol。

②容积为1.0L，则反应在0~5min区间的平均反应速率v（A）=

0.007mol/（L∙min）。

（3）A（g）

B（g）+C（g），该反应正反应方向是气体分子数增大的方向。

在温度T1时，若增大体系压强，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，由于平衡常数只与温度有关，故平衡常数不变。

【点睛】

要注意化学平衡的移动不一定能改变平衡常数，因为化学平衡常数只与温度有关，对于一个指定的可逆反应，其平衡常数只随温度的变化而变化。

3．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

0

1

2

3

4

5

n（NO）/mol

0.020

0.010

0.008

0.007

0.007

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

【解析】

【分析】

（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。

【详解】

（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。

答案为：

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）。

答案为：

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。

答案为：

bc。

【点睛】

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。

4．制造一次性医用口罩的原料之一丙烯是三大合成材料的基本原料，丙烷脱氢作为一条增产丙烯的非化石燃料路线具有极其重要的现实意义。

丙烷脱氢技术主要分为直接脱氢和氧化脱氢两种。

（1）根据下表提供的数据，计算丙烷直接脱氢制丙烯的反应C3H8（g）

C3H6（g）+H2（g）的∆H=___。

共价键

C-C

C=C

C-H

H-H

键能/（kJ∙mol-1）

348

615

413

436

（2）下图为丙烷直接脱氢制丙烯反应中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系（图中压强分别为1×104Pa和1×105Pa）

①在恒容密闭容器中，下列情况能说明该反应达到平衡状态的是__（填字母）。

A．∆H保持不变

B．混合气体的密度保持不变

C．混合气体的平均摩尔质量保持不变

D．单位时间内生成1molH-H键，同时生成1molC=C键

②欲使丙烯的平衡产率提高，下列措施可行的是____（填字母）

A．增大压强B．升高温度C．保持容积不变充入氩气

工业生产中为提高丙烯的产率，还常在恒压时向原料气中掺入水蒸气，其目的是_____。

③1×104Pa时，图中表示丙烷和丙烯体积分数的曲线分别是___、____（填标号）

④1×104Pa、500℃时，该反应的平衡常数Kp=____Pa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，计算结果保留两位有效数字）

（3）利用CO2的弱氧化性，科学家开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺，该工艺可采用铬的氧化物作催化剂，已知C3H8+CO2（g）

C3H6（g）+CO（g）+H2O（l），该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂的活性，其原因是____，相对于丙烷直接裂解脱氢制丙烯的缺点是_____。

【答案】+123kJ∙mol-1CB该反应是气体分子数增多的反应，恒压条件下充入水蒸气容器体积增大，平衡右移ⅳⅰ3.3×103C与CO2反应生成CO，脱离催化剂表面生成有毒气体CO（或其他合理说法）

【解析】

【分析】

（1）比较丙烷与丙烯的结构，可确定断裂2个C-H键和1个C-C键，形成1个C=C键和1个H-H键，利用表中键能可计算C3H8（g）

C3H6（g）+H2（g）的∆H。

（2）①A．对于一个化学反应，方程式确定后，∆H确定，与反应进行的程度无关；

B．混合气体的质量和体积都不变，密度始终不变；

C．混合气体的质量不变，物质的量增大，平均摩尔质量不断减小；

D．反应发生后，总是存在单位时间内生成1molH-H键，同时生成1molC=C键。

②A．增大压强，平衡逆向移动；

B．升高温度，平衡正向移动；

C．保持容积不变充入氩气，平衡不受影响。

工业生产中为提高丙烯的产率，还常在恒压时向原料气中掺入水蒸气，可增大混合气的体积，减小与反应有关气体的浓度。

③1×104Pa与1×105Pa进行对比，从平衡移动的方向确定图中表示丙烷和丙烯体积分数的曲线。

④1×104Pa、500℃时，丙烷、丙烯、氢气的体积分数都为33.3%，由此可计算该反应的平衡常数Kp。

（3）CO2具有氧化性，能与催化剂表面的积炭发生反应生成一氧化碳气体，由此可确定原因及缺点。

【详解】

（1）比较丙烷与丙烯的结构，可确定断裂2个C-H键和1个C-C键，形成1个C=C键和1个H-H键，利用表中键能可计算C3H8（g）

C3H6（g）+H2（g）的∆H=（2×413+348）kJ∙mol-1-（615+436）kJ∙mol-1=+123kJ∙mol-1。

答案为：

+123kJ∙mol-1；

（2）①A．对于一个化学反应，方程式确定后，∆H确定，与反应进行的程度无关，A不合题意；

B．混合气体的质量和体积都不变，密度始终不变，所以密度不变时不一定达平衡状态，B不合题意；

C．混合气体的质量不变，物质的量增大，平均摩尔质量不断减小，当平均摩尔质量不变时，反应达平衡状态，C符合题意；

D．反应发生后，总是存在单位时间内生成1molH-H键，同时生成1molC=C键，反应不一定达平衡状态，D不合题意；

故选C。

答案为：

C；

②A．增大压强，平衡逆向移动，丙烯的平衡产率减小，A不合题意；

B．升高温度，平衡正向移动，丙烯的平衡产率增大，B符合题意；

C．保持容积不变充入氩气，平衡不受影响，C不合题意；

故选B。

答案为：

B；

工业生产中为提高丙烯的产率，还常在恒压时向原料气中掺入水蒸气，可增大混合气的体积，减小与反应有关气体的浓度，其目的是该反应为气体分子数增多的反应，恒压条件下充入水蒸气容器体积增大，平衡右移。

答案为：

该反应是气体分子数增多的反应，恒压条件下充入水蒸气容器体积增大，平衡右移；

③升高温度，平衡正向移动，丙烷的体积分数减小，丙烯的体积分数增大，则ⅰ、ⅲ为丙烷的曲线，ⅱ、ⅳ为丙烯的曲线，1×104Pa与1×105Pa相比，压强减小，平衡正向移动，从而得出表示丙烷体积分数的曲线为ⅳ，表示丙烯体积分数的曲线为ⅰ。

答案为：

ⅳ；ⅰ；

④1×104Pa、500℃时，丙烷、丙烯、氢气的体积分数都为33.3%，由此可计算该反应的平衡常数Kp=

=3.3×103。

答案：

3.3×103；

（3）CO2具有氧化性，能与催化剂表面的积炭发生反应生成一氧化碳气体，其原因是C与CO2反应生成CO，脱离催化剂表面；相对于丙烷直接裂解脱氢制丙烯的缺点是生成有毒气体CO（或其他合理说法）。

答案为：

C与CO2反应生成CO，脱离催化剂表面；生成有毒气体CO（或其他合理说法）。

【点睛】

利用键能计算反应热时，比较反应物与生成物的结构式，确定键的断裂与形成是解题的关键。

丙烷的结构式为

，丙烯的结构式为

，H2的结构式为H-H，由此可确定断键与成键的种类及数目。

5．氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。

回答下列问题。

Ⅰ.已知H—H键的键能为akJ·mol-1，N—H键的键能为bkJ·mol-1，N

N键的键能是ckJ·mol-1，则反应NH3（g）

N2（g）+

H2（g）的ΔH=____kJ·mol-1，若在某温度下其平衡常数为K，则N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）的平衡常数K1=____（用K表示）。

Ⅱ.一氯氨、二氯氨和三氯氨（NH2Cl、NHCl2和NCl3）是常用的饮用水二级消毒剂。

（1）用Cl2和NH3反应制备三氯胺的方程式为3Cl2（g）+NH3（g）

NCl3（l）+3HCl（g），向容积均为1L的甲、乙两个恒温（反应温度分别为400℃、T℃）容器中分别加入2molCl2和2molNH3，测得各容器中n（Cl2）随反应时间t的变化情况如下表所示：

t/min

0

40

80

120

160

甲（400℃）n（Cl2）/mol

2.00

1.50

1.10

0.80

0.80

乙（T℃）n（Cl2）/mol

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

①T℃___400℃（填“>”或“<”），该反应的ΔH___0（填“>”或“<”）。

②该反应自发进行的条件是____（填高温、低温、任何温度）。

③对该反应，下列说法正确的是___（填选项字母）。

A．若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态

B．若容器内Cl2和NH3物质的量之比为3∶1，则表明反应达到平衡状态

C．反应达平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl3，平衡将向逆反应方向移动

D．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按

=1继续充入一定量反应物，达新平衡后Cl2的转化率增大

（2）工业上可利用反应2Cl2（g）+NH3（g）

NHCl2（l）+2HCl（g）制备二氯胺。

①NHCl2在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质，写出该反应的化学方程式____。

②在恒温条件下，将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。

则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是___点（填“A”“B”或“C”）；B点时反应物转化率：

α（Cl2）___α（NH3）（填“>”“=”或“<”），若B点平衡体积为2L，则平衡常数K=____。

【答案】3b-

c-

a

><低温ADNHCl2+2H2O=2HClO+NH3C=4

【解析】

【分析】

Ⅰ.焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，据此计算，平衡常数K=

，正逆反应的平衡常数互为倒数；

Ⅱ.

（1）①温度越高，反应速率越快；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行；

②反应自发进行的判断依据为△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断；

③可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；

（2）①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，据此写出反应；

②体系中HCl的浓度越大则Cl2转化率越大；起始量2molCl2和1molNH3，根据方程式可知Cl2和NH3按照2:

1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B点处HCl和Cl2的浓度相同，据此反推各物质的浓度进行平衡常数的计算；

【详解】

Ⅰ.已知：

H-H键能为akJ•mol-1，H-N键能为bkJ•mol-1，N≡N键的键能ckJ•mol-1，对于反应NH3（g）

N2（g）+

H2（g）的△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3b-

c-

a，其平衡常数为K=

，则N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）的平衡常数K1=

，故答案为：

3b-

c-

a；

；

Ⅱ.

（1）①温度越高，反应速率越快，平衡向吸热反应方向移动，其他条件相同时，T℃时的反应速率比400℃时的反应速率快，则T℃＞400℃；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行，△H＜0，故答案为：

>；<；

②3Cl2（g）+NH3（g）⇌NCl3（l）+3HCl（g），反应的△S＜0，△H＜0，满足△H-T△S＜0，需要低温下，反应能自发进行，故答案为：

低温；

③A．NCl3（l）为液体，反应前后气体质量变化，气体体积不变，若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态，故A正确；

B．起始量2molCl2和2molNH3，根据方程式可知反应过程中Cl2和NH3按照3:

1的比例进行反应，所以容器内的Cl2和NH3物质的量之比不可能为3：

1，故B错误；

C．反应达到平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl3（l）为液体不影响此平衡的移动，故C错误；

D．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按

=1继续充入一定量反应物，压强增大，平衡正向进行，Cl2的转化率增大，故D正确；

故答案为：

AD。

（2）①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，所以二氯胺与水反应方程式为：

NHCl2+2H2O=2HClO+2NH3；

②容器为密闭容器，据图可知C点处HCl的浓度最大，体系中HCl的浓度越大则Cl2转化率越大，所以C点Cl2转化率最高；起始量2molCl2和1molNH3，根据方程式可知Cl2和NH3按照2:

1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B点处HCl和Cl2的浓度相同，设平衡时c（HCl）=amol/L，初始c（Cl2）=

，c（NH3）=

，则

则有1-a=a，解得a=0.5mol/L，所以平衡时c（HCl）=0.5mol/L，c（Cl2）=0.5mol/L，c（NH3）=0.25mol/L，平衡常数K=

，故答案为：

C；=；4；

6．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·L-1·min-1，乙中v（Y）=0.5mol·L-1·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】0.075mol•L-1•min-13X+Y

2Z＞=乙不变变大be

【解析】

【分析】

由图可知，从反应开始到达到平衡，X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增加，应为生成物，从反应开始到第2分钟反应到达平衡状态，X、Y消耗的物质的量分别为0.3mol、0.1mol，Z的生成的物质的量为0.2mol，物质的量的变化量之比为3:

1:

2，物质的量变化之比等于化学计量数之比，则化学方程式为3X+Y

2Z，结合v=

及平衡的特征“等、定”及衍生的物理量来解答。

【详解】

（1）从开始至2min，X的平均反应速率为

=0.075mol/（L•min）；

（2）从反应开始到第2分钟反应到达平衡状态，X、Y消耗的物质的量分别为0.3mol、0.1mol，Z的生成的物质的量为0.2mol，物质的量的变化量之比为3:

1:

2，物质的量变化之比等于化学计量数之比，则化学方程式为3X+Y

2Z；

（3）1min时，反应正向进行，则正逆反应速率的大小关系为：

v（正）＞v（逆），2min时，反应达到平衡状态，此时v（正）=v（逆）；

（4）甲中v（X）=9mol·L-1·min-1，当乙中v（Y）=0.5mol·L-1·s-1时v（X）=3v（Y）=1.5mol·L-1·s-1=90mol·L-1·min-1，则乙中反应更快；

（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），容器内压强增大，但X、Y、Z的浓度均不变，则X的化学反应速率将不变；若加入适合的催化剂，Y的化学反应速率将变大；

（4）a．X、Y、Z三种气体的浓度相等，与起始量、转化率有关，不能判定平衡，故a错误；

b．气体混合物物质的量不再改变，符合平衡特征“定”，为平衡状态，故b正确；

c．平衡状态是动态平衡，速率不等于0，则反应已经停止不能判断是平衡状态，故c错误；

d．反应速率v（X）:

v（Y）=3:

1，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能判定平衡，故d错误；

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，说明X的正、逆反应速率相等，为平衡状态，故e正确；

f．混合气体的质量始终不变，容器体积也不变，密度始终