高考化学二轮 化学反应的速率与限度 专项培优 易错 难题含答案.docx

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高考化学二轮化学反应的速率与限度专项培优易错难题含答案

高考化学二轮化学反应的速率与限度专项培优易错难题含答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．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。

2．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO可用于炼铁，已知：

Fe2O3（s）+3C（s）＝2Fe（s）+3CO（g）ΔH1＝+489.0kJ·mol－1

C（s）+CO2（g）＝2CO（g）ΔH2＝+172.5kJ·mol－1。

则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为_________________________________________________。

（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。

写出该电池的负极反应式：

__________________________________________________。

（3）①CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：

CO2（g）+3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g），测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ___________________KⅡ（填“＞”或“＝”或“＜”）。

②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

容器

甲

乙

反应物投入量

1molCO2、3molH2

amolCO2、bmolH2、

cmolCH3OH（g）、cmolH2O（g）

若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为______________________。

③一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______________。

a．容器中压强不变b．H2的体积分数不变c．c（H2）＝3c（CH3OH）

d．容器中密度不变e．2个C＝O断裂的同时有3个H－H断裂

（4）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：

2CO2（g）+6H2（g）

CH3OCH3（g）+3H2O（g）。

已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n（H2）/n（CO2）]的变化曲线如图，若温度不变，提高投料比n（H2）/n（CO2），则K将__________；该反应△H_________0（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5KJ/molCO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O＞0.4＜c≤1bd不变＜

【解析】

【分析】

（1）已知：

①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ/mol， ②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ/mol，根据盖斯定律有①-②×3可得；

（2）根据原电池负极失去电子发生氧化反应结合电解质环境可得；

（3）①Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物质的量少，根据K=

判断；

②根据平衡三段式求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围；

③根据化学平衡状态的特征分析；

（4）由图可知，投料比

一定，温度升高，CO2的平衡转化率减小，根据温度对化学平衡的影响分析可得。

【详解】

（1）已知：

①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=+489.0kJ/mol， ②C（石墨）+CO2（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ/mol，根据盖斯定律有①-②×3，得到热化学方程式：

Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）△H=-28.5kJ/mol；

（2）CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液），负极电极反应为：

CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O；

（3）①Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物质的量少，则一氧化碳和氢气的物质的量越多，根据K=

可知，平衡常数越小，故KⅠ＞KⅡ；

②

甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即（4-2x）÷4=0.8，解得x=0.4mol；依题意：

甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c的物质的量为1mol，c的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol，所以c的物质的量为：

0.4mol＜n（c）≤1mol；

③a．反应在恒压容器中进行，容器中压强始终不变，故a错误；

b．反应开始，减少，H2的体积分数不变时，反应平衡，故b正确；

c．c（H2）与c（CH3OH）的关系与反应进行的程度有关，与起始加入的量也有关，所以不能根据它们的关系判断反应是否处于平衡状态，故c错误；

d．根据ρ=

，气体的质量不变，反应开始，体积减小，容器中密度不变时达到平衡，故d正确；

e．C=O断裂描述的正反应速率，H-H断裂也是描述的正反应速率，故e错误；

故答案为：

bd；

（4）由图可知，投料比

一定，温度升高，CO2的平衡转化率减小，说明温度升高不利于正反应，即正反应为放热反应△H＜0；K只与温度有关，温度不变，提高投料比

，K不变。

【点睛】

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。

3．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。

4．某反应在体积为5L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如图所示

已知A、B、C均为气体

。

（1）该反应的化学方程式为_______________。

（2）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为_______________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是_______________。

A．v（A）=2v（B）

B．容器内气体密度不变

C．v逆（A）=v正（C）

D．各组分的物质的量相等

E.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

（4）由图求得平衡时A的转化率为_______________。

（5）下表是该小组研究影响过氧化氢H2O2分解速率的因素时采集的一组数据：

用

制取

所需的时间

秒

30%H2O2

15%H2O2

10%H2O2

5%H2O2

无催化剂、不加热

几乎不反应

几乎不反应

几乎不反应

几乎不反应

无催化剂、加热

360s

480s

540s

720s

MnO2催化剂、加热

10s

25s

60s

120s

①该研究小组在设计方案时。

考虑了浓度、_______________、_______________等因素对过氧化氢分解速率的影响。

②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响？

_______________。

（6）将质量相同但聚集状态不同的

分别加入到5mL5%的双氧水中，并用带火星的木条测试。

测定结果如下：

催化剂

操作情况

观察结果

反应完成所需的时间

粉末状

混合不振荡

剧烈反应，带火星的木条复燃

3.5分钟

块状

反应较慢，火星红亮但木条未复燃

30分钟

①写出

发生分解的化学反应方程式_______________。

②实验结果说明催化剂作用的大小与_______________有关。

【答案】2A（g）+B（g）⇌2C（g）0.1mol/（L∙min）CE40％温度催化剂增大反应物浓度越大，可以加快反应速率；升高温度，可以加快化学反应速率；使用合适的催化剂，可以加快化学反应速率；（答其中一条即可）2H2O2

2H2O+O2↑固体的接触面积

【解析】

【分析】

通过各物质的物质的量变化与计量系数呈正比，可得反应式为2A（g）+B（g）⇌2C（g），同时通过变化量可以就算化学反应速率以及反应物的转化率；平衡状态的判定：

A.v（A）=2v（B），没有体现正逆方向，不能判定是否达到平衡，错误；B.容器内气体密度不变，该体系从开始反应到平衡，密度是定值没有变化，不能判定是否达到平衡状态，错误；C.v逆（A）=v正（C），不同物质正逆反应速率呈计量系数比，可以判定达到平衡，正确；D.各组分的物质的量相等，不能作判定，错误，可以改成各物质的量保持不变，可判定平衡；E.混合气体的平均相对分子质量在数值上等于摩尔质量M，由于前后气体粒子数目可变，则混合气体的相对分子质量和M是变量可以作平衡的判定依据，正确；根据表格，探究双氧水的浓度、反应的温度、催化剂对过氧化氢H2O2分解速率的影响，在探究不同的因素时才用控制变量法来探究可得结果。

【详解】

（1）由图像可得，A、B逐渐减小是反应物，C逐渐增多是产物，当反应到达2min，Δn（A）=2mol，Δn（B）=1mol，Δn（C）=2mol，各物质的物质的量变化与计量系数呈正比，故反应式为2A（g）+B（g）⇌2C（g）；

（2）反应开始至2分钟时，B的平均反应速率v（B）=

=

=0.1mol/（L∙min）；

（3）由分析可得，答案选CE；

（4）由图求得平衡时A的转化率α=

×100％=

=40％；

（5）①根据表中的数据，没有催化剂不加热，不同浓度的双氧水几乎不反应，在无催化剂但是加热的情况下，双氧水发生分解，且双氧水浓度越大分解速率越快，说明反应物浓度和温度对分解速率有影响。

对比无催化剂加热状态，有催化剂加热的情况下，分解速率也明显加快，故答案为温度和催化剂；②分析表中的数据，增大反应物浓度越大，可以加快反应速率；升高温度，可以加快化学反应速率；使用合适的催化剂，可以加快化学反应速率；

（6）①双氧水在二氧化锰的作用下发生反应：

2H2O2

2H2O+O2↑；②其他条件不变，粉末状的二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间段，说明固体的接触面积对反应速率有影响。

【点睛】

平衡状态的判定的核心在于物理量是否是个变量，若为变量当保持不变可以作判定平衡的依据，若为定值，则不能作为依据。

5．将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）+B（g）⇌2C（g）+2D（g），反应进行到10s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol。

（1）用C表示10s内反应的平均反应速率为_____________。

（2）反应前A的物质的量浓度是_________。

（3）10s末，生成物D的浓度为________。

（4）平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化（填“增大”、“减小”或“不变”）：

①降低温度____；②增大A的浓度_____；③恒容下充入氖气________。

（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）_________。

A．v（B）=2v（C）

B．容器内压强不再发生变化

C．A的体积分数不再发生变化

D．器内气体密度不再发生变化

E.相同时间内消耗nmol的B的同时生成2nmol的D

（6）将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：

NH4I（s）⇌NH3（g）+HI（g），2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）。

当反应达到平衡时，c（H2）＝0.5mol·L−1，c（HI）＝4mol·L−1，则NH3的浓度为_______________。

【答案】0.04mol/（L∙s）1.5mol/L0.4mol/L减小增大不变C5mol·L−1

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由题可知，10s内，C的物质的量增加了0.8mol，容器的容积为2L，所以用C表示的反应速率为：

；

（2）由题可知，平衡时A的物质的量为1.8mol，且容器中C的物质的量为0.8mol；又因为发生的反应方程式为：

，所以反应过程中消耗的A为1.2mol，那么初始的A为3mol，浓度即1.5mol/L；

（3）由于初始时，只向容器中加入了A和B，且平衡时生成的C的物质的量为0.8mol，又因为C和D的化学计量系数相同，所以生成的D也是0.8mol，那么浓度即为0.4mol/L；

（4）①降低温度会使反应速率下降，所以生成D的速率减小；

②增大A的浓度会使反应速率增大，生成D的速率增大；

③恒容条件充入惰性气体，与反应有关的各组分浓度不变，反应速率不变，因此生成D的速率也不变；

（5）A．由选项中给出的关系并不能推出正逆反应速率相等的关系，因此无法证明反应处于平衡状态，A项错误；

B．该反应的气体的总量保持不变，由公式

，恒温恒容条件下，容器内的压强恒定与是否平衡无关，B项错误；

C．A的体积分数不变，即浓度不再变化，说明该反应一定处于平衡状态，C项正确；

D．根据公式：

，容器内气体的总质量恒定，总体积也恒定，所以密度为定值，与是否平衡无关，D项错误；

E．消耗B和生成D的过程都是正反应的过程，由选项中的条件并不能证明正逆反应速率相等，所以不一定平衡，E项错误；

答案选C；

（6）由题可知，NH4I分解产生等量的HI和NH3；HI分解又会产生H2和I2；由于此时容器内c（H2）=0.5mol/L，说明HI分解生成H2时消耗的浓度为0.5mol/L×2=1mol/L，又因为容器内c（HI）=4mol/L，所以生成的HI的总浓度为5mol/L，那么容器内NH3的浓度为5mol/L。

【点睛】

通过反应速率描述可逆反应达到平衡状态，若针对于同一物质，则需要有该物质的生成速率与消耗速率相等的关系成立；若针对同一侧的不同物质，则需要一种描述消耗的速率，另一种描述生成的速率，并且二者之比等于相应的化学计量系数比；若针对的是方程式两侧的不同物质，则需要都描述物质的生成速率或消耗速率，并且速率之比等于相应的化学计量系数比。

6．Ⅰ.碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活中的主要能源物质。

回答下列问题：

（1）有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：

ΔH＝＋88.6kJ/mol，则M、N相比，较稳定的是______。

（2）将Cl2和H2O（g）通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式为___________。

Ⅱ．无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。

N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4（g）

2NO2（g）　ΔH＝＋24.4kJ/mol。

（3）将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是_________。

A．v正（N2O4）＝2v逆（NO2）B．体系颜色不变

C．气体平均相对分子质量不变D．气体密度不变

达到平衡后，升高温度，再次到达新平衡时，混合气体颜色_____（填“变深”、“变浅”或“不变”）。

Ⅲ．（4）常温下，设pH＝5的H2SO4溶液中由水电离出的H＋浓度为c1；pH＝5的Al2（SO4）3溶液中由水电离出的H＋浓度为c2，则

=________。

（5）常温下，pH＝13的Ba（OH）2溶液aL与pH＝3的H2SO4溶液bL混合。

若所得混合溶液呈中性，则a∶b＝________。

（6）已知常温下HCN的电离平衡常数K＝5.0×10－10。

将0.2mol/LHCN溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c（H＋）、c（OH－）、c（CN－）、c（Na＋）大小顺序为________________。

【答案】M2Cl2（g）＋2H2O（g）＋C（s）=4HCl（g）＋CO2（g）ΔH＝－290kJ/molBC变深

1:

100c（Na＋）>c（CN－）>c（OH－）>c（H＋）

【解析】

【分析】

Ⅰ．

（1）M转化为N是吸热反应，能量低的物质更稳定；

（2）有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，2mol氯气反应放热290kJ，结合物质聚集状态和对应反应焓变书写热化学方程式；

Ⅱ．（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，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；正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高平衡正向移动，NO2的浓度增大；

Ⅲ．（4）酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离；

（5）混合溶液呈中性，则酸碱恰好完全中和，即酸中c（H+）等于碱中c（OH﹣）；

（6）CN﹣的水解平衡常数Kh＝

＝2×10﹣5＞Ka，说明相同浓度的NaCN和HCN，NaCN水解程度大于HCN电离程度。

【详解】

Ⅰ．

（1）有机物M经过太阳光光照可转化成N，△H＝+88.6kJ•mol﹣1，为吸热反应，可知M的能量低，能量越低越稳定，说明M稳定；

（2）有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，2mol氯气反应放热290kJ，反应的热化学方程式为2Cl2（g）+2H2O（g）+C（s）═4HCl（g）+CO2（g）△H＝﹣290kJ•mol﹣1；

Ⅱ．（3）A．应是2v正（N2O4）＝v逆（NO2）时反应达到平衡状态，故A错误；

B．体系颜色不变，说明二氧化氮浓度不变，反应到达平衡状态，故B正确；

C．混合气体总质量不变，随反应减小混合气体总物质的量增大，平均相对分子质量减小，当气体平均相对分子质量不变时，反应到达平衡状态，故C正确；

D．混合气体的总质量不变，容器的容积不变，气体密度始终不变，故D错误，

故答案为：

BC；

正反应是吸热反应