化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题及答案.docx

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化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题及答案

化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题及答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：

3A（g）+B（g）⇌2C（g），开始时加入4molA、6molB、2molC，2min末测得C的物质的量是3mol。

（1）用A的浓度变化表示的反应速率是：

________；

（2）在2min末，B的浓度为：

___________；

（3）若改变下列一个条件，推测该反应速率发生的变化（填变大、变小、或不变）①升高温度，化学反应速率_____；②充入1molB，化学反应速率___；③将容器的体积变为3L，化学反应速率_________。

【答案】0.375mol·L-1·min-12.75mol·L-1变大变大变小

【解析】

【分析】

根据题干信息，建立三段式有：

据此分析解答。

【详解】

（1）2min内，用A的浓度变化表示的反应速率为：

，故答案为：

0.375mol·L-1·min-1；

（2）根据上述分析可知。

在2min末，B的物质的量为5.5mol，则B的浓度

，故答案为：

2.75mol·L-1；

（3）①升高温度，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：

变大；

②冲入1molB，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：

变大；

③将容器的体积变为3L，浓度减小，单位体积内的活化分子数减小，有效碰撞几率减小，化学反应速率变小，故答案为：

变小。

2．在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题：

（1）该反应化学平衡常数的表达式：

K=___；

（2）该反应为___（填“吸热”或“放热”）反应；

（3）下列说法中能说明该反应达平衡状态的是___；

A．容器中压强不变

B．混合气体中c（CO）不变

C．混合气体的密度不变

D．c（CO）=c（CO2）

E.化学平衡常数K不变

F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等

（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：

c（CO2）×c（H2）=c（CO）×c（H2O），试判此时的温度为___。

【答案】

吸热BE830℃

【解析】

【分析】

（1）化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；

（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动；

（3）根据平衡标志判断；

（4）某温度下，c（CO2）×c（H2）=c（CO）×c（H2O），即K=

=1；

【详解】

（1）根据平衡常数的定义，该反应化学平衡常数的表达式K=

（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；

（3）A.CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）反应前后气体系数和相等，容器中压强是恒量，压强不变，不一定平衡，故不选A；

B.根据化学平衡定义，浓度不变一定平衡，所以混合气体中c（CO）不变一定达到平衡状态，故选B；

C.反应前后气体质量不变、容器体积不变，根据

，混合气体的密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定平衡，故不选C；

D.反应达到平衡时，浓度不再改变，c（CO）=c（CO2）不能判断浓度是否改变，所以反应不一定平衡，故不选D；

E.正反应吸热，温度是变量，平衡常数只与温度有关，化学平衡常数K不变，说明温度不变，反应一定达到平衡状态，故选E；

F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选F；

（4）某温度下，c（CO2）×c（H2）=c（CO）×c（H2O），即K=

=1，根据表格数据，此时的温度为830℃。

3．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

4．甲醇是重要的有机化工原料，目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨，在能源紧张的今天，甲醇的需求也在增大。

甲醇的合成方法是：

（ⅰ）CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）ΔH=-90.1kJ·mol-1

另外：

（ⅱ）2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566.0kJ·mol-1

（ⅲ）2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH=-572.0kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）甲醇的燃烧热为__kJ·mol-1。

（2）在碱性条件下利用一氯甲烷（CH3Cl）水解也可制备少量的甲醇，该反应的化学方程式为__。

（3）若反应在密闭恒容绝热容器中进行，反应（iv）CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）ΔH=+41.1kJ·mol-1对合成甲醇反应中CO的转化率的影响是（_________）

a.增大b.减小c.无影响d.无法判断

（4）在恒温恒容的密闭容器中发生反应（ⅰ），各物质的浓度如下表：

浓度/mol·L-1

时间/min

c（CO）

c（H2）

c（CH3OH）

0

0.8

1.6

0

2

0.6

x

0.2

4

0.3

0.6

0.5

6

0.3

0.6

0.5

①x=__。

②前2min内H2的平均反应速率为v（H2）=__。

该温度下，反应（ⅰ）的平衡常数K=__。

（保留1位小数）

③反应进行到第2min时，改变了反应条件，改变的这个条件可能是（_________）

a.使用催化剂b.降低温度c.增加H2的浓度

（5）如图是温度、压强与反应（ⅰ）中CO转化率的关系：

由图像可知，温度越低，压强越大，CO转化率越高，但实际生产往往采用300～400℃和10MPa的条件，其原因是__。

【答案】764.9CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCld1.20.2mol·L-1·min-14.6L2·mol-2a温度较低，反应速率慢；压强太大，成本高

【解析】

【分析】

【详解】

（1）利用盖斯定律，热化学方程式（iii）-（i）+

（ii），得新的热化学方程式为：

CH4OH（g）+

O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-764.9kJ·mol-1，故甲醇的燃烧热为764.9kJ·mol-1；

（2）根据提示知CH3Cl中的Cl被羟基取代生成CH3OH，反应方程式为：

CH3Cl+NaOH→CH3OH+NaCl[或CH3Cl+H2O

CH3OH+HCl]；

（3）反应（iv）消耗反应（i）的另外一种反应物氢气，而且生成反应（i）的反应物CO，使反应（i）的CO转化率降低；但反应（iv）为吸热反应，使体系温度降低，反应（i）正向移动，使反应（i）中CO的转化率提高，两个原因孰轻孰重不得而知，故无法判断反应（iv）对反应（i）中CO转化率的影响；

（4）①观察表中数据可知，0～2min内，CO浓度降低了0.2mol/L，则H2浓度会降低0.4mol/L，则x=1.6-0.4=1.2；

②

；平衡常数

；

③2min到4min的反应速率大于0到2min，而降低温度，反应速率降低，b项错误；由表格中的数据可知c项错误；故a项使用催化剂正确，故答案为：

a；

（5）温度较低，反应速率慢，不利于甲醇的生成；压强越大，CO的转化率越大，但压强太大对设备要求高，成本高。

5．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。

6．某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种气体物质的物质的量（n）随着时间（t）变化的曲线如图所示。

由图中数据分析：

（1）该反应的化学方程式为_________________。

（2）反应开始至2min，用Z表示的平均反应速率为_____________。

（3）下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_____________（填序号）。

A．X、Y、Z的物质的量之比为3∶1∶2

B．混合气体的压强不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗3molX，同时生成2molZ

D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化

E．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变

【答案】3X+Y≒2Z0.05mol·L-1·min-1BE

【解析】

【分析】

【详解】

（1）从图像可知，X和Y物质的量分别减少0.3mol、0.1mol，做反应物，Z的物质的量增加0.2mol，根据反应中物质的量之比=系数之比，推断出方程式为：

3X+Y

2Z，故答案为：

3X+Y

2Z；

（2）2min时，v（Z）=

，故答案为：

0.05mol·L-1·min-1；

（3）A．物质的量成正比关系不能说明达到平衡状态，故A错误；

B．反应前后气体体积数不同，故压强不变时说明达到平衡状态，B正确；

C．消耗X正反应方向，生成Z也是正反应方向，不能说明达到平衡状态，C错误；

D．化学反应遵循质量守恒定律，故D错误；

E．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，说明正反应速率=逆反应速率，故达到平衡状态，E正确；

故答案为：

BE。

7．发生炉煤气是城市管道煤气中的一种重要气源，它的主要成分是CO，但由于CO有毒，所以煤气厂技术人员利用以下反应，将部分CO转换成H2，CO+H2O

CO2+H2，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：

t（℃）

700

800

830

1000

1200

K

1.67

1.11

1.00

0.59

0.38

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=__________________，该反应为________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________（填选项编号）。

A．容器中的压强不变B．V逆（H2）=V正（H2O）

C．混合气体中c（CO2）不变D．c（CO2）=c（CO）

（3）上述反应的平衡混合物中，碳的氧化物中碳、氧元素的质量比可能是________。

A．3∶4B．3∶5C．3∶6D．3∶8

（4）现有COx表示平衡混合物中碳的氧化物的组成，则表示x与反应CO+H2O

CO2+H2中H2产率关系正确的是_________________。

【答案】K=

放热BCBCB

【解析】

【分析】

（1）化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；分析图表数据，平衡常数随温度升高减小，升温平衡逆向进行，正反应是放热反应；

（2）反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变分析选项；

（3）上述反应的平衡混合物中是CO和CO2的混合物，m（C）：

m（O）介于CO和CO2之间；

（4）当全为CO时没有氢气生成，当全为二氧化碳时，氢气产率最高。

【详解】

（1）化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g），反应的平衡常数K＝

；分析图表数据，平衡常数随温度升高减小，依据化学平衡移动原理可知，升温平衡逆向进行，逆向为吸热反应，正反应是放热反应；

（2）反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，反应是气体体积不变的放热反应；

A．反应前后气体体积不变，容器中压强不变不能说明反应达到平衡状态，A不符合；

B．氢气和水的化学计量数之比为1：

1，所以v逆（H2）＝v正（H2O），说明正逆反应速率相等，B符合；

C．混合气体中c（CO2）不变，则各物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，C符合；

D．c（CO）＝c（CO2）和起始量消耗量有关，不能说明反应达到平衡状态，D不符合；

故答案为：

BC；

（3）上述反应的平衡混合物中是CO和CO2的混合物，m（C）：

m（O）介于CO和CO2之间，即介于3：

4和3：

8之间，答案为：

BC；

（4）当全为CO时没有氢气生成，当全为二氧化碳时，氢气产率最高，所以B图符合。

8．氮的化合物既是一种资源，也会给环境造成危害。

I．氨气是一种重要的化工原料。

（1）NH3与CO2在120℃，催化剂作用下反应生成尿素：

CO2（g）+2NH3（g）

CO（NH2）2（s）+H2O（g），△H=-xkJ/mol（x＞0），其他相关数据如表：

物质

NH3（g）

CO2（g）

CO（NH2）2（s）

H2O（g）

1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ

a

b

z

d

则表中z（用x、a、b、d表示）的大小为___。

（2）120℃时，在2L密闭反应容器中充入3molCO2与NH3的混合气体，混合气体中NH3的体积分数随反应时间变化关系如图2所示，该反应60s内CO2的平均反应速率为___。

下列能使正反应的化学反应速率加快的措施有___。

①及时分离出尿素②升高温度③向密闭定容容器中再充入CO2④降低温度

Ⅱ．氮的氧化物会污染环境。

目前，硝酸厂尾气治理可采用NH3与NO在催化剂存在的条件下作用，将污染物转化为无污染的物质。

某研究小组拟验证NO能被氨气还原并计算其转化率（已知浓硫酸在常温下不氧化NO气体）。

（3）写出装置⑤中反应的化学方程式___；

（4）装置①和装置②如图4，仪器A中盛放的药品名称为___。

装置②中，先在试管中加入2-3粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，加入石灰石的作用是___。

（5）装置⑥中，小段玻璃管的作用是___；装置⑦的作用是除去NO，NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe（NO）]SO4溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，可观察到的实验现象是___。

【答案】x-d+b+2a0.0047mol/（L•s）②③4NH3+6NO

5N2+6H2O浓氨水产生CO2，排出装置中的空气，防止NO被氧化防倒吸溶液变浑浊

【解析】

【分析】

（1）△H=反应物的总键能-生成物的总键能。

（2）设参加反应的CO2物质的量为x，利用三段式建立关系式，求出x，从而可求出该反应60s内CO2的平均反应速率。

①尿素呈固态，及时分离出尿素，对反应没有影响；

②升高温度，可加快反应速率；

③向密闭定容容器中再充入CO2，增大反应物浓度，加快反应速率；

④降低温度，减慢反应速率。

（3）装置⑤中，NH3、NO在催化剂作用下反应，生成N2和水。

（4）装置①利用浓氨水滴入生石灰中制取氨气。

装置②中，先在试管中加入2-3粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，由于NO易与空气中的O2反应，所以加入石灰石，排尽装置内的空气。

（5）装置⑥用于干燥气体，但NH3易被浓硫酸吸收产生倒吸；装置⑦的作用是除去NO，NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe（NO）]SO4溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，NH3会与FeSO4发生反应。

【详解】

（1）△H=反应物的总键能-生成物的总键能，即-x=（2a+b）-（z+d），从而得出z=x-d+b+2a。

答案为：

x-d+b+2a；

（2）设参加反应的CO2物质的量为x，利用三段式建立关系式：

，x=

mol，该反应60s内CO2的平均反应速率为

=0.0047mol/（L•s）。

答案为：

0.0047mol/（L•s）；

①尿素呈固态，及时分离出尿素，对反应没有影响，①不合题意；

②升高温度，可加快反应速率，②符合题意；

③向密闭定容容器中再充入CO2，增大反应物浓度，加快反应速率，③符合题意；

④降低温度，减慢反应速率，④不合题意；

故选②③。

答案为：

②③；

（3）装置⑤中，NH3、NO在催化剂作用下反应，生成N2和水，反应的化学方程式4NH3+6NO

5N2+6H2O。

答案为：

4NH3+6NO

5N2+6H2O；

（4）装置①利用浓氨水滴入生石灰中制取氨气，仪器A中盛放的药品名称为浓氨水。

装置②中，先在试管中加入2-3粒石灰石，注入适量稀硝酸，反应一段时间后，再塞上带有细铜丝的胶塞进行后续反应，由于NO易与空气中的O2反应，所以加入石灰石的作用是产生CO2，排出装置中的空气，防止NO被氧化。

答案：

浓氨水；产生CO2，排出装置中的空气，防止NO被氧化；

（5）装置⑥用于干燥气体，但NH3易被浓硫酸吸收而产生负压，所以小段玻璃管的作用是防倒吸；装置⑦的作用是除去NO，NO与FeSO4溶液反应形成棕色[Fe（NO）]SO4溶液，同时装置⑦还用来检验氨气是否除尽，若氨气未除尽，NH3会与FeSO4发生反应，可观察到的实验现象是溶液变浑浊。

答案为：

防倒吸；溶液变浑浊。

【点睛】

浓氨水滴入生石灰中，H2O与CaO反应生成Ca（OH）2放热，使氨水的温度升高，氨气的溶解度降低，从而挥发出氨气。

9．连通装置是化学研究的重要装置。

起始时，甲、乙体积均为1L，向甲、乙中均充入1.5molA、3.5molB，关闭阀门K。

在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下列反应：

3A（g）+2B（g）

C（g）+2D（g）+200kJ。

5分钟时甲达平衡，此时乙容器的体积为0.86L。

请回答以下问题：

（1）甲中达到平衡时（_________）

A．甲中C物质不再产生B．甲中气体密度保持不变

C．2v正（A）=3v逆（D）D．甲中气体压强保持不变

（2）若5分钟时测得甲中A为amol，则该反应从起始到平衡时间内A的平均反应速率为_________________（用含a的式子表示）

（3）甲容器改变某一条件，该反应的平衡常数K值变大，则该反应（__________）

A．一定向正反应方向移动B．一定向