高考化学专题题库化学反应的速率与限度的推断题综合题及答案解析.docx

高考化学专题题库化学反应的速率与限度的推断题综合题及答案解析.docx

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高考化学专题题库化学反应的速率与限度的推断题综合题及答案解析

高考化学专题题库∶化学反应的速率与限度的推断题综合题及答案解析

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．将一定量纯净的氨基甲酸铵（NH2COONH4）置于特制的密闭真空容器中（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：

NH2COONH4（s）

2NH3（g）+CO2（g）。

（1）下列不能判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是___（填选项）；

A．2v生（NH3）=v耗（CO2）

B．密闭容器中氨气的物质的量不变

C．容器中CO2与NH3的物质的量之比保持不变

D．密闭容器中总压强保持不变

E.形成6个N-H键的同时有2个C=O键断裂

（2）能使该反应的反应速率增大的是___（填选项）;

A．及时分离出CO2气体

B．适当升高温度

C．加入少量NH2COONH4（s）

D．选择高效催化剂

（3）如图所示，上述反应中断开反应物中化学键吸收的能量___形成生成物中化学键放出的能量（填写“大于”“等于”“小于”）。

【答案】ACBD大于

【解析】

【分析】

（1）根据化学平衡状态的特征解答；

（2）增大浓度或升高温度或加催化剂可加快反应速率来解答；

（3）由图可知反应物的总能量低于生成物的总能量，所以反应是吸热反应，结合化学键分析解答。

【详解】

（1）A．平衡时应有v生（NH3）=2v耗（CO2），所以2v生（NH3）=v耗（CO2）时，反应没有达到平衡状态，故A错误；

B．密闭容器中氨气的物质的量不变，说明正、逆反应速率相等，可以判定反应达到平衡状态，故B正确；

C．只要反应发生，容器中CO2与NH3的物质的量之比就是2：

1，始终保持不变，不能判定反应是否达平衡状态，故C错误；

D．密闭容器中总压强保持不变，说明气体的总物质的量不变，反应达平衡状态，故D正确；

E．形成6个N-H键等效于2个C=O键形成的同时有2个C=O键断裂，正、逆反应速率相等，达平衡状态，故E正确；

故答案为AC；

（2）A．及时分离出CO2气体，生成物浓度减小，反应速率减小，故A错误；

B．适当升高温度，反应速率加快，故B正确；

C．加入少量NH2COONH4（s），固体物质量变但浓度不变，故C错误；

D．选择高效催化剂，反应速率加快，故D正确；

故答案为：

BD；

（3）由图可知反应物的总能量低于生成物的总能量，所以反应是吸热反应，即反应中断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量。

【点睛】

考查化学平衡状态的判断。

注意反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，必须是同一物质的正逆反应速率相等；反应达到平衡状态时，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，此类试题中容易发生错误的情况往往有：

平衡时浓度不变，不是表示浓度之间有特定的大小关系；正逆反应速率相等，不表示是数值大小相等；对于密度、相对分子质量等是否不变，要具体情况具体分析等。

2．某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z（均为气体）三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：

（1）由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为__________。

（2）若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示：

t/s

0

50

150

250

350

n（NH3）

0

0.24

0.36

0.40

0.40

0~50s内的平均反应速率v（N2）=_________。

（3）已知：

键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB（g）解离为气态原子A（g），B（g）所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。

的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中___（填“吸收”或“放出”）的能量为____，反应达到

（2）中的平衡状态时，对应的能量变化的数值为____kJ。

（4）为加快反应速率，可以采取的措施是_______

a.降低温度

b.增大压强

c.恒容时充入He气

d.恒压时充入He气

e.及时分离NH3

【答案】3X+Y⇌2Z1.2×10−3mol/（L·s）放出46kJ18.4b

【解析】

【分析】

（1）根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物，根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式；

（2）根据

=

计算；

（3）形成化学键放出能量，断裂化合价吸收能量；

（4）根据影响反应速率的因素分析；

【详解】

（1）由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n（X）：

△n（Y）：

△n（Z）=0.1mol：

0.3mol：

0.2mol=1：

3：

2，则反应的化学方程式为3X+Y⇌2Z；

（2）0～50s内，NH3物质的量变化为0.24mol，根据方程式可知，N2物质的量变化为0.12mol，

（Z）=

=

1.2×10−3mol/（L·s）；

（3）断裂1mol

吸收946kJ的能量，断裂1molH-H键吸能量436kJ，形成1moN-H键放出能量391kJ，根据方程式3H2+N2⇌2NH3，生成2mol氨气，断键吸收的能量是946kJ+436kJ×3=2254kJ，成键放出的能量是391kJ×6=2346kJ，则生成1molNH3过程中放出的能量为

=46kJ；反应达到

（2）中的平衡状态时生成0.4mol氨气，所以放出的能量是46kJ×0.4=18.4kJ；

（4）a.降低温度，反应速率减慢，故不选a；

b.增大压强，体积减小浓度增大，反应速率加快，故选b；

c.恒容时充入He气，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选c；

d.恒压时充入He气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，故不选d；

e.及时分离NH3，浓度减小，反应速率减慢，故不选e。

【点睛】

本题考查化学平衡图象分析，根据键能计算反应热，影响化学反应速率的因素，注意压强对反应速率的影响是通过改变浓度实现的，若改变了压强而浓度不变，则反应速率不变。

3．铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示。

原料中除铁矿石和焦炭外含有____________。

除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为______________、______________；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和______________（填化学式）。

（2）已知：

①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）ΔH=+494kJ·mol-1

②CO（g）+

O2（g）=CO2（g）ΔH=-283kJ·mol-1

③C（s）+

O2（g）=CO（g）ΔH=-110kJ·mol-1

则反应Fe2O3（s）+3C（s）+

O2（g）=2Fe（s）+3CO2（g）的ΔH=________kJ·mol-1。

理论上反应________放出的热量足以供给反应__________所需的热量（填上述方程式序号）

（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图（b）所示，其中，还原竖炉相当于高炉的_____部分，主要反应的化学方程式为_________________________；熔融造气炉相当于高炉的____部分。

（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是________________。

【答案】石灰石CaCO3

CaO+CO2↑CaO+SiO2

CaSiO3CO-355②③①炉身Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2炉腹用碱液吸收（氢氧化钠溶液或氨水等）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）铁矿石中含有氧化铁和脉石，为除去脉石，可以加入石灰石，石灰石分解为氧化钙，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，方程式为CaCO3

CaO+CO2↑、CaO+SiO2

CaSiO3；加入焦炭，先生成CO，最后生成CO2所以高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和CO；

（2）已知：

①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）ΔH=+494kJ·mol-1

②CO（g）+

O2（g）=CO2（g）ΔH=-283kJ·mol-1

利用盖斯定律将①+②×3得到Fe2O3（s）+3C（s）+

O2（g）=2Fe（s）+3CO2（g）的ΔH＝-355kJ·mol-1，因①为吸热反应，②③为放热反应，则②③反应放出的热量可使①反应；

（3）高炉炼铁时，炉身部分发生Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2，还原竖炉发生此反应，熔融造气炉和高炉的炉腹都发生2C+O2

2CO以及CaCO3

CaO+CO2↑，CaO+SiO2

CaSiO3反应；

（4）高炉气中混有SO2，SO2为酸性气体，可与碱反应。

4．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；

5．工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．方法1：

还原沉淀法．

该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡2CrO42−（黄色）+2H+⇌Cr2O32−（橙色）+H2O

（1）若平衡体系的 pH=2，该溶液显______色．

（2）能说明第①步反应达平衡状态的是_____（填序号）

A．Cr2O72−和CrO42−的浓度相同

B．2v（Cr2O72−）=v（CrO42−）

C．溶液的颜色不变

（3）第②步中，还原1molCr2O72−离子，需要______mol的FeSO4•7H2O．

（4）第③步生成的Cr（OH）3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：

Cr（OH）3（s）⇌Cr3+（aq）+3OH-（aq），常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp=c（Cr3+）•c3（OH-）=10-32，要使c（Cr3+）降至10-5mol/L，溶液的pH应调至______．

方法2：

电解法．

该法用Fe做电极电解含Cr2O72−的酸性废水，随着电解的进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀；

（5）用Fe做电极的原因为______（用电极反应式解释）．

（6）在阴极附近溶液 pH 升高，溶液中同时生成的沉淀还有______．

【答案】橙C65阳极反应为Fe−2e−═Fe2+，提供还原剂Fe2+Fe（OH）3

【解析】

【分析】

（1）pH=2，溶液呈酸性，有利于平衡向正反应分析移动；

（2）达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变；

（3）根据氧化还原反应中得失电子守恒来计算；

（4）根据溶度积常数以及水的离子积常数来进行计算；

（5）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；

（6）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，生成沉淀为Cr（OH）3和Fe（OH）3。

【详解】

（1）溶液显酸性，c（H+）较大，上述平衡右移，该溶液显橙色；综上所述，本题答案是：

橙；

（2）A．Cr2O72−和CrO42−的浓度相同时，反应不一定达到平衡状态，A错误；

B．2v（Cr2O72−）=v（CrO42−），没有标出正逆反应速率，无法判定反应是否达到平衡状态，B错误；

C．平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变，可以判断反应达到平衡状态，C正确；

综上所述，本题选C；

（3）根据电子得失守恒可以知道,还原1molCr2O72−离子，得到Cr3+，得到电子：

2×（6-3）=6mol，Fe2+被氧化为Fe3+，需要FeSO4•7H2O的物质的量为

=6mol；

综上所述，本题答案是：

6；

（4）当c（Cr3+）=10-5mol/L时,溶液的c（OH-）=

=10-9mol/L,c（H+）=

=10-5mol/L,pH=5，即要使c（Cr3+）降至10-5mol/L，溶液的pH应调至5；

综上所述，本题答案是：

5；

（5）用Fe做阳极，发生氧化反应，失电子：

Fe−2e-=Fe2+，产生的亚铁离子做还原剂；

综上所述，本题答案是：

Fe−2e-=Fe2+，提供还原剂Fe2+；

（6）溶液中氢离子在阴极得电子被还原为氢气，阴极极反应为：

2H++2e-=H2↑，溶液酸性减弱，溶液pH升高，亚铁离子被氧化为铁离子，酸性减弱，铁离子产生沉淀Fe（OH）3；

综上所述，本题答案是：

Fe（OH）3。

6．恒温恒容下，将2molA气体和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生反应：

2A（g）＋B（g）=xC（g）＋2D（s），2min达平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2mol，C的浓度为0.6mol·L－1。

（1）从开始反应至达到平衡状态，生成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________。

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）。

【答案】0.1mol·L－1·min－131∶1ACD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

【解析】

【分析】

反应前，A的浓度=

=1mol/L，B的浓度=

=0.5mol/L，平衡时，A的浓度=

=0.6mol/L，说明A的浓度减小了0.4mol/L，C的浓度为0.6mol/L，说明C的浓度增大了0.6mol/L，所以：

，据此分析解答。

【详解】

（1）v（B）=

=0.1mol·L－1·min－1，故答案为：

0.1mol·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0.4:

0.6=2:

x，解得：

x=3，故答案为：

3；

（3）A的转化率=

=40%，B的转化率=

=40%，所以，A的转化率与B的转化率之比为1:

1，故答案为：

1:

1；

（4）2A（g）＋B（g）=3C（g）＋2D（s）

A．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，D的质量不变，说明已达到平衡时，A正确；

B．该反应是一个气体分子数不变的反应，压强不变，不能说明已达平衡，B错误；

C．该反应是气体质量减小的反应，容器的体积不变，密度不再变化，说明气体的质量不再变化，说明已达到平衡，C正确；

D．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，已达平衡，D正确；

E．A与B都是反应物，描述的都是正反应速率，不能说明是否平衡，E错误；

故答案为：

ACD；

（5）达到平衡时，正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、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，故答案为：

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。

7．有利于可持续发展的生态环境是全国文明城市评选的测评项目之一。

（1）已知反应2NO（g）+2CO（g）

N2（g）+2CO2（g）v正=k正·c2（NO）·c2（CO），v逆=k逆·c（N2）·c2（CO2）（k正、k逆为速率常数，只与温度有关）。

一定条件下进行该反应，测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m=

的关系如图1所示。

①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数________填“>”“<”或“=”）k逆增大的倍数。

②下列说法正确的是_______。

A投料比：

m1

B汽车排气管中的催化剂可提高NO的平衡转化率

C当投料比m＝2时，NO转化率比CO转化率小

D当体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变时，反应达到平衡状态

③若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则k正︰k逆=_______（填写分数即可，不用化简）

（2）在2L密闭容器中充入2molCO和1molNO2，发生反应4CO（g）+2NO2（g）

N2（g）+4CO2（g）ΔH<0，如图2为平衡时CO2的体积分数与温度、压强的关系。

①该反应达到平衡后，为在提高反应速率同时提高NO的转化率，可采取的措施有______（填字母序号）

a增加CO的浓度b缩小容器的体积c改用高效催化剂d升高温度

②若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，达到的平衡状态可能是图中A~G点中的______点。

（3）近年来，地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。

在金属Pt、Cu和铱（Ir）的催化作用下，密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮（NO3-），其工作原理如下图所示。

若导电基体上的Pt颗粒增多，造成的后果是______。

【答案