2024-2025学年高中化学第二章化学反应与能量3化学反应的速率和限度课时评价含解析新人教版必修2

PAGE10-化学反应的速率和限度(40分钟70分)一、选择题(本题8小题,每小题5分,共40分)1.通过限制或变更反应条件可以加快、减缓甚至阻挡反应的进行,使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施中,能加快化学反应速率的是 ()【解析】选C。扇子扇煤炉火的目的是增加反应物氧气的浓度,加快煤燃烧的速率。2.下列各组大理石和盐酸的反应中,产生CO2的反应速率最小的是 ()试管盐酸浓度温度大理石A0.5mol·L-120块状B0.5mol·L-120粉末状C2.0mol·L-135块状D2.0mol·L-135粉末状【解析】选A。化学反应速率受温度影响大,温度越低反应速率越慢,但A中大理石是块状,B中大理石是粉末状,块状和盐酸接触面积较粉末状小,反应速率较慢,答案选A。3.如图是N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在反应过程中反应速率v与时间t的关系曲线,下列说法错误的是 ()A.t1时,正反应速率大于逆反应速率B.t2时,反应体系中NH3的浓度达到最大值C.t2～t3时间段,正反应速率等于逆反应速率D.t2～t3时间段,各物质的浓度相等且不再发生变更【解析】选D。t1时反应是正反应速率大于逆反应速率,A正确;t2时达到平衡状态,反应达到最大限度,反应体系中NH3的浓度达到最大值,B正确;t2～t3时间段,反应达到平衡状态,v正=v逆,各物质的浓度不再发生变更但不确定相等,C正确,D错误。【加固训练】下列关于化学反应限度的说法中正确的是 ()A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等且等于零C.平衡状态时,各物质的浓度保持相等D.化学反应的限度不行以通过变更条件而变更【解析】选A。平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度,A正确;反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等但不等于零,各物质的浓度保持不变但不确定相等,且当外界条件发生变更时,这种状态也会发生变更。4.下列食品添加剂中,其运用目的与反应速率有关的是 ()A.抗氧化剂 B.调味剂C.着色剂 D.增稠剂【解析】选A。抗氧化剂能阻挡或延缓食品的氧化变质,与反应速率有关,A正确;调味剂是为了增加食品的味道,与反应速率无关,B错误;着色剂是为了给食品添加某种颜色,与反应速率无关,C错误;增稠剂可以提高食品的黏稠度,使食品加工体系更趋于稳定状态,与反应速率无关,D错误。5.向2L密闭容器中充入4molA和3molB,发生4A(g)+3B(g)2C(g)+6D(g),4min后测得D(g)占混合气体体积的40%,则下列表示不正确的是A.v(C)=0.125mol·L-1·min-1B.v(D)=0.375mol·L-1·min-1C.v(B)=0.225mol·L-1·min-1D.v(A)=0.250mol·L-1·min-1【解析】选C。利用“三段式”进行计算。4A(g)+3B(g)2C(g)+6D(g)n(起先): 4mol 3mol 0 0n(转化): 4x 3x 2x 6xn(4min时): 4-4x 3-3x 2x 6x依据D(g)占混合气体体积的40%得:×100%=40%,解得x=0.5mol,则v(C)=2×0.5mol÷2L4min=0.125mol·L-1·min-1,同理得:v(D)=0.375mol·L-1·min-1,v(B)=0.1875mol·L-1·min-1,v(A)=0.250mol·L-1·min-1。6.在反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中,经过一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,用氧气表示的化学反应速率为0.4mol·L-1·s-1,则这段时间是 ()A.0.1B.2.5sC.0.5sD.10s【解析】选C。当SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,氧气的浓度应削减0.2mol·L-1,所以0.4mol·L-1·s-1×t=0.2mol·L-1,t=0.5s,答案为C。7.关于反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),下列物理量可以确定达到平衡状态的是 ()A.密闭容器中氨气的体积分数不变B.密闭容器中的压强不变C.c(NH3)∶c(CO2)=2∶1D.v(NH3)∶v(CO2)=2∶1【解析】选B。因氨基甲酸铵的分解反应中,反应物是固体,无论反应是否达到平衡,NH3的体积分数始终为,所以密闭容器中NH3、CO2的体积分数不变,不标记反应达到平衡,A错误;当压强不变时,说明气体的总物质的量不再变更,即反应达到平衡状态,B正确;只有当各组分的浓度不变时,反应才达到平衡状态,C错误;反应必需是同时向两个方向进行,且符合反应速率之比等于物质的化学计量数之比,反应才达到平衡状态,D错误。【加固训练】1.(2024·大同高一检测)为探讨硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,某同学设计了如下一系列试验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。下列说法正确的是 ()试验混合溶液ABCDEF4mol·L-1H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100A.V1=30,V6=10B.反应一段时间后,试验A、E中的金属呈暗红色C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率确定越快【解析】选A。反应的总体积应当相同,A组中硫酸为30mL,那么其他组硫酸量也都为30mL,因此V1=30,而硫酸铜溶液和水的总量应相同,F组中硫酸铜为20mL,水为0mL,那么总量为20mL,因此V6=10,A正确;A中Zn反应较慢,看到金属呈灰黑色,而E中置换出大量的Cu,看到金属呈红色,B错误;硫酸镁与锌不反应,不能形成原电池,C错误;假如硫酸铜过多,生成的铜附着在锌表面,会阻碍锌与硫酸的反应,反而会降低反应速率,D错误。2.某同学为探讨在溶液中进行的M+NC的反应速率,他将M、N在确定条件下反应并测定反应中生成物C的浓度随反应时间的变更状况,绘制出如图所示的曲线。下列说法正确的是 ()A.在各相同的时间段里,反应速率最大的时间段是t2～t3B.图中阴影部分“面积”表示t2～t3时间段C的浓度变更量C.从反应速率的变更,可看出该反应可能是放热反应D.生成C最多的时间段是O～t1【解析】选C。在各相同的时间段里,t1～t2的时间段中C的浓度变更量最大,所以反应速率最快,A错误;t2～t3时间段C的浓度变更量是c3～c2,B错误;t1～t2时间段中C的浓度变更量比O～t1大,可能是因为温度上升引起的,该反应可能是放热反应,C正确;生成C最多的时间段是t1～t2,D错误。8.确定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变更如图所示,A.该反应的化学方程式为3B+4D6A+2CB.反应进行到1s时,v(A)=v(D)C.反应进行到6s时,B的平均反应速率为0.05mol·L-1·s-1D.反应进行到6s时,各物质的反应速率相等【解析】选C。Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=(1.2-0)mol∶(1.0-0.4)mol∶(1.0-0.2)mol∶(0.4-0)mol=6∶3∶4∶2,化学方程式为3B+4C6A+2D,A错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,B、D错误;反应进行到6s时,B的物质的量浓度的变更量为(1.0-0.4)mol÷2L=0.3mol·L-1,6s时,B的平均反应速率为0.3mol·L-1÷60.05mol·L-1·s-1,C正确。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(16分)某试验小组以H2O2分解为例,探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响,在常温下依据下表所示的方案完成试验。试验编号反应物催化剂①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液(1)试验①和②的目的是。

同学们进行试验时没有视察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到试验目的,你对原试验方案的改进方法是(填一种方法即可)。

(2)试验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变更的关系如图所示。分析该图能够得出的试验结论是

。

(3)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,设计了如图所示的试验装置进行试验,通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢,试验时可以通过测量或来比较。

(4)0.1gMnO2粉末加入50mLH2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。请说明化学反应速率变更的缘由:

H2O2的初始物质的量浓度为mol·L-1(保留两位有效数字)。

【解析】(1)试验①和②的浓度不同,则该试验的目的为探究浓度对化学反应速率的影响;为了便于比较,应在相同的条件下利用一个变量来比较,则向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中)。(2)由图可知,⑤的反应速率最大,④的反应速率最小,则碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。(3)试验时可以通过测量单位时间生成O2的体积或生成单位体积O2所须要的时间来比较H2O2的分解速率快慢。(4)浓度越大,反应速率越大,反之越小,随着反应进行,反应物的浓度渐渐减小,则速率渐渐减小;依据图象可以看出H2O2完全反应放出60mLO2,H2O2的分解反应为2H2O22H2O+O2↑,则n(H2O2)=×2≈0.00536mol,H2O2的初始物质的量浓度为c(H2O2)=≈0.11mol·L-1。答案:(1)探究浓度对反应速率的影响向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放在同一热水浴中)(2)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率(3)单位时间生成O2的体积生成单位体积O2所须要的时间(4)随着反应的进行,H2O2浓度减小,反应速率减慢0.1110.(14分)将等物质的量的A、B置于2L的密闭容器中,3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率是0.1mol·L-1·min-1,则:(1)x=,B的平均反应速率是mol·L-1·min-1。

(2)5min末c(A)=mol·L-1,反应起先时放入容器中n(B)=mol。

【解析】(1)依据3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),由C的反应速率0.1mol·L-1·min-1,知5min后C的浓度为0.1mol·L-1·min-1×5min=0.5mol·L-1,与D的浓度的变更量相同,得x=2。因D的浓度的变更量为0.5mol·L-1,则A、B的浓度的变更量分别为0.75mol·L-1、0.25mol·L-1,可求得v(B)=0.25mol·L-1÷5min=0.05mol·L-1·min-1。(2)由c(A)∶c(B)=3∶5,可设5min末A、B的浓度分别为3x和5x,因起先物质的量相等,得:3x+0.75mol·L-1=5x+0.25mol·L-1,x=0.25mol·L-1,起先时A的浓度为3×0.25mol·L-1+0.75mol·L-1=1.5mol·L-1,则起先时,A、B物质的量均为3mol。答案:(1)20.05(2)0.753(20分钟30分)一、选择题(本题3小题,每小题5分,共15分)11.已知2molSO2与1molO2完全反应生成2SO3时放出196.64kJ的热量,现试验室用4molSO2与2molO2进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),当放出314.624kJ热量时反应达到平衡状态,则SO2的转化率为 ()A.40%B.50%C.80%D.90%【解析】选C。依据放出314.624kJ的热量可知参与反应的SO2的物质的量为×2=3.2mol,故SO2的转化率为×100%=80%。12.用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)。确定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是 ()A.v逆(N2)=3v正(H2)B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)C.混合气体密度保持不变D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6【解析】选C。利用化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知,A项应为3v逆(N2)=v正(H2),才表示达到平衡状态,故A错误;B项均表示正反应速率,无论反应是否处于平衡状态,都成立,B错误;混合气体密度不变,说明体系中混合气体质量不变,若未达到平衡,则混合气体质量变更,所以C项表示达到平衡状态;D项表示的浓度关系与是否平衡无关,错误。13.下列方法对2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应速率没有影响的是 ()A.加入SO3 B.容积不变,充入N2C.压强不变,充入N2 D.降低温度【解析】选B。容积不变,充入N2后没有引起反应中各物质浓度的变更,故反应速率不变。二、非选择题(本题包括1小题,共15分)14.生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水,某化学爱好小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的影响(注:破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应)。【相关资料】①氰化物主要是以CN-和[Fe(CN)6]3-两种形式存在。②Cu2+可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂;Cu2+在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱,可以忽视不计。③[Fe(CN)6]3-较CN-难被双氧水氧化,且pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化。【试验过程】在常温下,限制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,调整含氰废水样品不同的初始pH和确定