高考化学《化学反应的速率与限度的推断题综合》专项训练

高考化学《化学反应的速率与限度的推断题综合》专项训练一、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．“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4、CH3OH等)为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。（1）以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：反应I：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)∆H1反应II：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)∆H2=+72.49kJ/mol总反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)∆H3=-86.98kJ/mol请回答下列问题：①反应I的∆H1=__kJ/mol。②反应II一般在__(填“高温或“低温")条件下有利于该反应的进行。③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I，下列能说明反应达到了平衡状态的是__(填字母序号)。A．混合气体的平均相对分子质量不再变化B．容器内气体总压强不再变化C．2v正(NH3)=v逆(CO2)D．容器内混合气体的密度不再变化（2）将CO2和H2按物质的量之比为1：3充入一定体积的密闭容器中，发生反应：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)∆H。测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。①根据图示判断∆H__0(填“>”或“<”)。②一定温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，10min后达到平衡。容器甲乙反应物投入量1molCO2、3molH2amolCO2、bmolH2cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零)若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为__，此温度下的化学平衡常数为__(保留两位小数)；要使平衡后乙容器与甲容器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，则乙容器中c的取值范围为__。（3）氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注，Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会__(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为__。【答案】-159.47高温BD<0.02mol·L-1·min-10.180.4<c<1吸收热量OH+H==H2O(g)【解析】【分析】（1）①根据盖斯定律计算反应I的∆H1；②根据复合判据分析。③根据平衡标志分析；（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>T1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小；②利用三段式计算反应速率和平衡常数；利用极值法判断c的取值范围；（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态；活化能最小的过程是CO、OH、H+3H2(g)生成CO+3H2(g)+H2O。【详解】（1）①反应I：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)∆H1反应II：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)∆H2=+72.49kJ/mol根据盖斯定律I+II得总反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)∆H3=-86.98kJ/mol，所以∆H1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol；②NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)∆H>0，气体物质的量增大∆S>0，根据复合判据，一般在高温条件下有利于该反应的进行；③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应，容器中气体物质始终是NH3(g)、CO2且物质的量比等于2:1，所以混合气体的平均相对分子质量是定值，平均相对分子质量不再变化，不一定平衡，故不选A；B.体积固定，正反应气体物质的量减小，所以压强是变量，容器内气体总压强不再变化，一定达到平衡状态，故选B；C.反应达到平衡状态时，正逆反应的速率比等于系数比，v正(NH3)=2v逆(CO2)时达到平衡状态，2v正(NH3)=v逆(CO2)时反应没有达到平衡状态，故不选C；D.体积固定，气体质量减小，密度是变量，若容器内混合气体的密度不再变化，一定达到平衡状态，故选D；答案选BD；（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>T1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升高温度平衡逆向移动，∆H<0；②设达到平衡是，CO2转化了xmol/L，根据三等式，有：甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则，x=0.2；反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为0.02mol·L-1·min-1，此温度下的化学平衡常数为0.18；平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，说明甲乙的平衡是等效的。该反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)反应前后体积发生变化，在恒温恒容的条件下，两容器发生反应达到等效平衡，则“一边倒”后，加入的物质完全相同。若CO2和H2完全反应，则生成甲醇最大的量为1mol，达到平衡时，甲醇的物质的量为0.2mol/L×2=0.4mol，则乙容器中c的取值范围为0.4<c<1；（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是CO、OH、H+3H2(g)生成CO+3H2(g)+H2O，反应方程式是OH+H==H2O(g)。【点睛】本题考查平衡标志判断、平衡图象分析、化学平衡的计算，把握平衡三段式法计算为解答的关键，明确等效平衡原理利用，侧重分析与计算能力的考查。3．Ⅰ.（1）用锌片，铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25g，铜表面析出了氢气________L（标准状况下），导线中通过________mol电子。（2）将agNa投入到bgD2O（足量）中，反应后所得溶液的密度为dg/cm3，则该溶液物质的量浓度是_______；Ⅱ.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末时，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，则：（1）用C表示10s内正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________。【答案】1.120.1mol/L0.04mol•L-1•s-11.5mol•L-10.4mol•L-1【解析】【分析】【详解】Ⅰ.(1)用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，锌为负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，锌片的质量减少了3.25克，则物质的量为=0.05mol，转移的电子的物质的量为n(e-)=2n(Zn)=2n(H2)=2×0.05mol=0.1mol，则V(H2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故答案为：1.12；0.1；(2)将agNa投入到bgD2O(足量)中，发生2Na+2D2O=2NaOD+D2↑，agNa的物质的量为=mol，生成的氢氧化钠为mol，D2的物质的量为mol，质量为mol×4g/mol=g，反应后溶液的质量为ag+bg-g=(a+b-)g，溶液的体积为=cm3，则该溶液物质的量浓度c===mol/L，故答案为：mol/L；Ⅱ.(1)v(C)==0.04mol•L-1•s-1，故答案为：0.04mol•L-1•s-1；(2)3A(g)＋B(g)⇌2C(g)＋2D(g)。反应进行到10s末时，测得A的物质的量为1.8mol，C的物质的量为0.8mol，则反应的A为1.2mol，反应前A的物质的量浓度是=1.5mol•L-1，故答案为：1.5mol•L-1；(3)3A(g)＋B(g)⇌2C(g)＋2D(g)。反应进行到10s末时，测得C的物质的量为0.8mol，则生成的D为0.8mol，10s末，生成物D的浓度为=0.4mol•L-1，故答案为：0.4mol•L-1

。【点睛】本题的难点为I.(2)，要注意生成的氢气的质量的计算，同时注意c=中V的单位是“L”。4．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：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：t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_____________________。(2)该反应为____________反应（选填“吸热”、“放热”）。(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________。a．容器中压强不变b．混合气体中c（CO）不变c．υ正（H2）＝υ逆（H2O）d．c（CO2）＝c（CO）(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为_________。(5)1200℃时，在2L的密闭容器中，反应开始时加入1molCO2、1molH2、2molCO、2molH2O，则反应向__________进行（填“正方向”、“逆方向”或“不移动”）【答案】吸热bc830℃逆方向【解析】【分析】(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；(2)根据温度升高，平衡常数变大来分析；(3)利用平衡的特征“等”和“定”来分析；(4)根据浓度和平衡常数来计算平衡常数，从而确定温度；(5)比较QC与K的相对大小，如果QC＞K逆向移动，QC═K，不移动，QC＜K正向移动。【详解】(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=；(2)由温度升高，平衡常数变大可知，升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；(3)a．该反应为气体的总物质的量不变的反应，则容器中压强始终不变，不能作为判定平衡的方法，故A错误；b．混合气体中c(CO)不变，则达到化学平衡，故B正确；c．V(H2)正=V(H2O)逆，则对于氢气来说正、逆反应速率相等，此时反应达到平衡，故C正确；d．c(CO2)=c(CO)，该反应不一定达到平衡，浓度关系取决于反应物的起始量和转化率，故D错误；故答案为：bc；(4)c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O)时，平衡常数K==1，则该温度为830℃；(5)1200℃时，在2L的密闭容器中，反应开始时加入1molCO2、1molH2、2molCO、2molH2O，Qc===4＞2.6，说明反应逆方向进行。5．CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题：(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：①关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________（填序号）。a．实现了含碳物质与含氢物质的分离b．可表示为CO2＋H2＝H2O(g)＋COc．CO未参与反应d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH②其他条件不变，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，反应CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点所代表的状态_________（填“是”或“不是”）平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是_________________________________________。(2)在一刚性密闭容器中，加入Ni/α－Al2O3催化剂并加热至1123K，使CH4和CO2发生反应CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g)，初始时CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，研究表明CO的生成速率υ(CO)＝1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1，某时刻测得p(CO)＝20kPa，则p(CO2)＝________kPa，υ(CO)＝________mol·g-1·s-1。【答案】cd不是b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高151.95【解析】【分析】(1)①a．过程Ⅱ中，CO、CO2都转化为CO，H2转化为H2O；实现了含碳物质与含氢物质的分离；b．从起始反应物和产物分析可得，CO2与H2反应生成H2O(g)和CO；c．从反应过程看，CO先转化为CaCO3，后CaCO3再转化为CO；d．Fe3O4、CaO起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量。②催化剂不能改变反应物的平衡转化率，但可改变平衡前的转化率，通过不同催化剂作用下的转化率比较，可判断a、b、c三点的CH4的转化率都小于同温度下的最高转化率，由此可确定反应仍正向进行。(2)利用阿伏加德罗定律的推论，气体的压强之比等于物质的量之比，所以利用某时刻某物质的压强，可计算出该时刻另一物质的压强，由此可计算出反应速率。【详解】(1)①a．过程Ⅱ中，CO、CO2都转化为CO，H2转化为H2O；实现了含碳物质与含氢物质的分离，a正确；b．从起始反应物和产物分析可得，CO2与H2反应生成H2O(g)和CO，b正确；c．从反应过程看，CO先转化为CaCO3，后CaCO3再转化为CO，c不正确；d．Fe3O4、CaO起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量，所以不能降低反应的ΔH，d不正确；故选cd。答案为：cd；②相同温度下，尽管所使用的催化剂不同，但达平衡时CH4的转化率应相同，从图中可以看出，a点CH4的转化率比同温度下的催化剂Ⅰ作用下的转化率低，则表明a点所代表的状态不是平衡状态；从图中可以看出，虽然b点CH4的转化率高，但仍低于同温度下的最高转化率，说明反应仍未达到平衡，b点CH4的转化率高于c点，只能是反应速率快所致，故原因是b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高。答案为：不是；b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高；(2)利用题给数据，我们可建立如下三段式：从而得出p(CO2)＝15kPa，υ(CO)＝1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1=1.3×10-2×10×15mol·g-1·s-1=1.95mol·g-1·s-1。答案为：15；1.95。【点睛】对于一个可逆反应，尽管不同催化剂影响反应速率，使平衡前相同时刻的转化率有所不同，但温度相同时，平衡转化率相同。6．偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)====2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)(Ⅰ)(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是_____________________________。(2)火箭残骸中常出现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g)(Ⅱ)当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为_______(填“吸热”或“放热”)反应。(3)一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是____________。若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数______(填“增大”“不变”或“减小”)，反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v(N2O4)=________mol·L-1·s-1。【答案】N2O4吸热ad不变0.1【解析】【分析】(1)所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；(2)当温度升高时，气体颜色变深，说明N2O4(g)2NO2(g)平衡正向移动；（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，据此可以判断。平衡常数只与温度有关；根据计算速率。【详解】(1)(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)====2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)，N2O4中氮元素化合价由+4降低为0,所以N2O4是该反应的氧化剂；(2)当温度升高时，气体颜色变深，说明N2O4(g)2NO2(g)平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；(3)a、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量不变，但容器容积是变化的，因此当密度不再发生变化时可以说明反应达到平衡状态，故选a；b、对于具体的化学反应，反应热是恒定的，不能说明反应达到平衡状态，故不选b；c、随反应进行，反应物浓度减小，正反应速率是逐渐减小，故c错误，不选c；d、当反应物的转化率不再发生变化时，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故选d；平衡常数只与温度有关，若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数不变；反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则根据方程式可知，消耗N2O4的物质的量是0.3mol，其浓度变化量是0.3mol÷1L＝0.3mol/L，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）＝0.3mol/L÷3s＝0.1mol·L-1·s-1。7．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：时间/min12345氢气体积/mL(标准状况)100240464576620①哪一时间段反应速率最大______min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，原因是______。②求3～4min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率______(设溶液体积不变)。(2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是______(填字母)。A．蒸馏水B．KCl溶液C．KNO3溶液D．CuSO4溶液(3)某温度下在4L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图：①该反应的化学方程式是______。②该反应达到平衡状态的标志是_______(填字母)。A．Y的体积分数在混合气体中保持不变B．X、Y的反应速率比为3:1C．容器内气体压强保持不变D．容器内气体的总质量保持不变E.生成1molY的同时消耗2molZ③2min内Y的转化率为_______。【答案】2～3min该反应是放热反应，此时温度高，反应速率越大0.025mol/（L•min）CD3X+Y2ZAC10%【解析】【分析】【详解】(1)①相同条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2～3min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大；②3～4分钟时间段，收集的氢气体积=(576-464)mL=112mL，n(H2)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的n(HCl)=2(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则V(HCl)=0.01mol÷(0.4L×1min)=0.025mol/(L•min)；(2)A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A不选；B．加入KCl溶液，氢离子浓度降低，反应速率降低，故B不选；C．加入KNO3溶液，相当于含有硝酸，硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气，故C选；D．加入CuSO4溶液，Zn和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池而加快反应速率，故D选；故选：CD；(3)①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0-0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4mol。同一可逆反应中，同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则该反应方程式为3X+Y2Z；②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；B．X、Y的反应速率比为3：1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B错误；C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；D．容器内气体的总质量一直保持不变，故D错误；E．只要反应发生就有生成1molY的同时消耗2molZ，故E错误；故选：AC；③Y的转化率=反应的n(Y)÷反应初始n(Y)×100%=(1-0.9)÷1×100%=10%。8．为了减轻大气污染，可在汽车尾气排放处加装“催化净化器”装置。（1）通过“催化净化器”的CO、NO在催化剂和高温作用下可发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，写出该反应的化学方程式：__。（2）在一定温度下，向1L密闭恒容容器中充入1molNO、2molCO，发生上述反应，10s时反应达到平衡，此时CO的物质的量为1.2mol。请回答下列问题：①前10s内平均反应速率v(CO)=___。②在该温度下反应的平衡常数K=___。③关于上述反应，下列叙述正确的是___(填字母)。A．达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率加快B．扩大容器的体积，平衡将向右移动C．在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂D．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO和0.4molN2，则此时v正>v逆④已知上述实验中，c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图：若其他条件不变，将1molNO、2molCO投入2L容器进行反应，请在图中绘出c(CO)与反应时间t1变化曲线Ⅱ___(不要求标出CO的终点坐标)。（3）测试某汽车冷启动时的尾气催化处理，CO、NO百分含量随时间变化曲线如图：请回答：前0～10s阶段，CO、NO百分含量没明显变化的原因是___。【答案】2NO＋2CON2＋2CO20.08mol·L-1·s-1(或4.44)CD尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)【解析】【分析】(1)CO、NO在催化剂和高温作用下发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，结合原子守恒推知，无毒混合气体为CO2和N2，结合原子守恒和得失电子守恒写出化学方程式。(2)①反应速率=；②结合平衡三段式列式计算平衡浓度，平衡常数等于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；③依据化学平衡移动原理分析选项，改变条件，平衡向减弱这种改变的方向进行；④反应前后气体体积减小，若其它条件不变，将1molNO、2molCO投入2L容器进行反应，相当于原来的平衡状态减小压强，平衡浓度减小，反应速率减小，平衡向气体体积增大的分析进行；(3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用。【详解】(1)由NO、CO相互反应转换成无毒的气体，即生成氮气和二氧化碳，该反应的化学反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2；(2)在一定温度下，向1L密闭容器中充入1molNO、2molCO，发生上述反应②，10S反应达平衡，此时CO的物质的量为1.2mol，依据化学平衡三段式列式计算：①前10s内平均反应速率v(CO)==0.08mol•L-1•S-1；②体积为1L，该温度下平衡常数K===；③A．达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率减小，故A错误；B．反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，压强增大，平衡将向右移动，故B正确；C．催化剂对正逆反应速率影响程度相同，在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂，故C正确；D．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO和0.4mol

N2，浓度商Qc===3.2＜K=，平衡正向进行，则此时v正＞v逆，故D正确；故答案为CD；④其他条件不变，将1molNO和2molCO投入2L容器中进行反应，可分两步分析：先将1molNO和2molCO投入1L容器中进行反应，再将容器的容积由1L变为2L，第一步与原平衡状态相同，第二步平衡向左移动，达平衡时c(CO)稍大于0.6mol·L－1；由于各气体的浓度减小，反应速率减慢，达到平衡所用时间比原来增长，画出的图象为：；(3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用；证明反应未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)。【点睛】判断可逆反应进行的方向：对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，生成物浓度的化学计量数次幂与反应物的化学计量数次幂的比值叫做反应的浓度商，用Qc表示。Qc＜K时，向正反应方向进行；Qc=K时，反应平衡；Qc＞K时，向逆反应方向进行。9．能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一。某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值):时间12345氢气体积/mL(标况)100240464576620①哪一段时间内反应速率最大：__________min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)。②另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积。他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率但不影响生成氢气的量。你认为不可行的是____________(填字母序号)。A浓盐酸BKCl溶液C蒸馏水DCuSO4溶液(2)寻找替代能源，是化学学科一直关注的另一方面。电能是一种二次能源，电能的应用大大丰富和方便了我们的生活、学习和工作。某化学兴趣小组探究铝电极在原电池中的作用，设计了一个Mg、Al、NaOH溶液电池，请写出①原电池的负极电极反应：_________________________________；②原电池的正极电极反应：___________________________________；③原电池的总反应的离子方程式：___________________________________。【答案】2～3minBC2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O6H2O+6e-=6OH-+3H2↑2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑【解析】【分析】【详解】（1）①在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段中，产生气体的体积分别为100mL、140mL、224mL、112mL、44mL，由此可知反应速率最大的时间段为2～3min，因反应为放热反应，温度升高，反应速率增大，反应速率最小的时间段是4～5min时间段，此时温度虽然较高，但H+浓度小，答案为2～3min；②A．浓盐酸，H+浓度增大，反应速率增大且增大产生氢气的量，选项A错误；B．加入KCl溶液溶液，H+浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，选项B正确；C．加入蒸馏水，H+浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，选项C正确；D．加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu反应速度增大，但影响生成氢气的量，选项D错误；答案选BC；(2)设计了一个Mg、Al、NaOH溶液电池时，铝为电池负极，铝失电子在碱性条件下生成偏铝酸钠，溶液中水电离产生的氢离子得电子产生氢气。①原电池的负极上铝失电子产生AlO2-，电极反应为2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O；②原电池的正极上水电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应式为6H2O+6e-=6OH-+3H2↑；③原电池的总反应的离子方程式为：2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑。10．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成和，化学反应方程式：2NO+2CO2CO2+N2+Q（Q＞0），为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：时间／s012345c(NO)mol·L—11.00×10—34.50×10—42.50×10—41.50×10—41.00×10—41.00×10—4c(CO)mol·L—13.60×10—33.05×10—32.85×10—32.75×10—32.70×10—32.70×10—3请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：（1）达到平衡需要的时间是______________。（2）该反应的平衡常数表达式为：K=_________________。（3）前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。（4）假设在密闭容器中发生，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是______。A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验编号T／℃NO初始浓度／mol·L—1CO初始浓度／mol·L—1催化剂的比表面积／m2·g—1Ⅰ2801.20×10—35.80×10—382Ⅱ___________________________124Ⅲ350__________________124请在上表格中填入剩余的实验条件数据。【答案】4sK=1.88×10-4mol/(L·s)C、D2801.20×10—35.80×10—31.20×10—35.80×10—3【解析】【分析】(1)根据表格可知当时间达到4s时，反应达到平衡状态；(2)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；(3)根据表格数据可计算出前2s内NO的平均反应速率，再利用速率之比等于计量数之比计算出前2s内的平均反应速率v(N2)；(4)提高NO转化率只需让平衡正向移动即可，由此分析判断。(5)该实验的目的是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，在相同温度、NO和CO初始浓度相同时，可根据催化剂的比表面积的大小验证其对反应速率的影响，当NO和CO初始浓度相同，催化剂的比表面积相同时，可根据不同的温度验证其对反应速率的影响。【详解】(1)根据表格可知当时间达到4s时，反应达到平衡状态；(2)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，即K=；(3)根据表格数据可知前2s内NO的浓度变化量为1.00×10-3-2.50×10-4=7.5×10-4mol/L，因此v(NO)==3.75×10-4mol/(L﹒s)，速率之比等于计量数之比，因此v(N2)=×3.75×10-4mol/(L﹒s)=1.88×10-4mol/(L﹒s)；(4)A.选用更有效的催化剂只能使反应速率加快，但平衡不移动，不能提高NO转化率，A项错误；B.该反应为放热反应，升高反应体系的温度，平衡向吸热的方向移动，即平衡逆向移动，不能提高NO转化率，B项错误；C.该反应为放热反应，降低反应体系的温度，平衡向放热的方向移动，即平衡正向移动，提高了NO转化率，C项正确；D.缩小容器的体积，相当于增大了压强，平衡向体积缩小的方向移动，即平衡正向移动，提高了NO转化率，D项正确；答案选CD；(5)该实验的目的是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，在相同温度、NO和CO初始浓度相同时，可根据催化剂的比表面积的大小验证其对反应速率的影响，因此第II组实验中，温度为280℃，NO初始浓度为1.20×10-3mol·L-1，CO初始浓度为5.80×10-3mol·L-1；当NO和CO初始浓度相同，催化剂的比表面积相同时，可根据不同的温度验证其对反应速率的影响，因此第III组实验中，温度为350℃，NO初始浓度为1.20×10-3mol·L-1，CO初始浓度为5.80×10-3mol·L-1。【点睛】“变量控制”实验探究题的考查形式：(1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响；(2)给出影响化学反应的几种因素，设计实验分析各因素对反应的影响。分析过程中要注意：对变量要进行适当的组合，组合的一般原则是“变一定多”，即保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应的影响11．在容积为2.0L的密闭容器内，物质D在T℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图，据图回答下列问题：(1)从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为____。(2)根据右图写出该反应的化学方程式_______，该反应的平衡常数表达式为K=__________。(3)第5分钟时，升高温度，A、B、D的物质的量变化如右图，则该反应是_____(填“放热”或“吸热”)反应，反应的平衡常数____(填“增大”、“减小”或“不变”。下同)，B的反应速率______。若在第7分钟时增加D的物质的量，A的物质的量变化正确的是_____(用图中a~c的编号回答)(4)某同学在学习了“化学反应速率和化学平衡”专题后，发表如下观点，你认为错误的是___。a．化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品b．化学反应速率理论是研究怎样提高原料转化率c．化学平衡理论是研究怎样使用有限原料多出产品d．正确利用化学反应速率和化学平衡理论都可以提高化工生产的综合效益【答案】0.067mol/(L·min)2D(s)2A(g)＋B(g)K=C2(A)×C(B)吸热增大增大bb【解析】【分析】(1)根据v=进行计算；(2)根据各物质的增减判断反应物、生成物，根据同一反应、同一时间段内，各物质的浓度变化量之比等于其计量数之比判断；化学平衡常数等于平衡时各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；(3)根据温度升高，D的物质的量减少，A、B的物质的量增大，平衡正向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动；根据平衡常数只有与温度有关；温度升高化学反应速率加快；增加固体的物质的量，浓度不变，平衡不移动；(4)化学反应速率是表示物质反应快慢的物理量，在一定条件下反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，化学平衡为动态平衡，当外界条件发生改变时，平衡发生移动，可通过改变外界条件是平衡发生移动，提高化工生产的综合经济效益。【详解】(1)从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为=0.067mol/L•min；(2)根据图象知，随着反应的进行，D的物质的量减少，A、B的物质的量增加，所以D是反应物，A、B是生成物；同一反应、同一时间段内，各物质的浓度变化量之比等于其计量数之比，0-3min时，△D=0.4mol，△A=0.4mol，△B=0.2mol，△D：△A：△B=0.4mol：0.4mol：0.2mol=4：4：2，方程式为：2D(s)2A(g)+B(g)，因D为固体，所以化学平衡常数K=C2(A)×C(B)；(3)温度升高，D的物质的量减少，A、B的物质的量增大，平衡正向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，说明正反应为吸热反应；平衡常数只有与温度有关，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大；温度升高化学反应B的反应速率加快；D为固体，增加D的物质的量，浓度不变，平衡不移动，故答案为b；(4)a．根据影响化学反应速率的因素，可指导怎样在一定时间内快出产品，故a正确；b．化学反应速率是表示物质反应的快慢，不能改变原料的转化率，故b错误；c．结合影响化学平衡的因素，采用合适的外界条件，是平衡向正反应方向移动，可提高产率，故c正确；d．在一定的反应速率的前提下，尽可能使平衡向正反应方向移动，可提高化工生产的综合经济效益，故d正确；故答案为b。12．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。(1)现将一定量的SO2(g)和O2(g)放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态。①从平衡角度分析采用过量O2的目的是_________________________________；判断该反应达到平衡状态的标志是_____________。(填字母)a．SO2和SO3浓度相等b．SO2百分含量保持不变c．容器中气体的压强不变d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等②该反应的平衡常数表达式为：K＝___________。③已知：K(300℃)＞K(450℃)，该反应是________热反应。若反应温度升高，SO2的转化率______________

(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图1所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_______K(B)(填“＞”、“＜”或“＝”，下同)。(3)如图2所示，保持温度不变，将2molSO2和1molO2加入甲容器中，将4molSO3加入乙容器中，隔板K不能移动。此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍。①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新平衡时，SO3的体积分数甲______乙。②若保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气，达到新平衡时，SO3的体积分数甲______乙。【答案】提高二氧化硫的转化率bcK=放减小=＜＞【解析】【分析】（1）①采用过量的O2，可以提高二氧化硫转化率；达平衡时各组分的浓度保持不变；②平衡常数等于生成物浓度幂之积比上反应浓度幂之积，即K=；③已知：K（300℃）＞K（450℃），升高温度平衡常数减小，说明平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动；（2）平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；（3）①甲为恒温恒容容器，若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，为恒温恒容容器，乙中加入4mol三氧化硫相当于加入2mol三氧化硫，再加入2mol三氧化硫，增大压强，平衡正向进行，SO3的体积分数增大；②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不变，乙中加入氦气为保持恒压，体积增大，压强减小，平衡逆向进行，达到新平衡时，SO3的体积分数减小。【详解】(1)①从平衡角度分析采用过量O2的目的是，利用廉价原料提高物质转化率，加入氧气提高二氧化硫的转化率；a．平衡时SO2和SO3浓度不变，但不一定相等，无法判定反应达到平衡状态，故错误；b．SO2百分含量保持不变，说明反应达平衡状态，故正确；c．容器恒容，反应正向移动时气体物质的量减小，则压强减小，所以压强不变时可说明反应达到平衡状态，故正确；d．只要反应发生就存在SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等，不能判定反应是否达到平衡状态，故错误；所以选bc；②平衡常数等于生成物浓度幂之积比上反应浓度幂之积，即K=；③K(300℃)＞K(450℃)，说明温度越高平衡常数越小，反应逆向进行，升温平衡向吸热反应方向进行，正反应为放热反应，升温平衡逆向进行，二氧化硫转化率减小；(2)平衡常数只受温度影响，与压强无关，平衡状态由A变到B时，二者温度相同，故平衡常数K(A)=K(B)；(3)将2molSO2和1molO2加入甲容器中，将4molSO3加入乙容器中，隔板K不能移动．此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，则此时二者达到等效平衡；①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，增大压强，平衡正向进行，SO3的体积分数增大，SO3的体积分数甲＜乙；②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不移动；乙中加入氦气，为保持恒压，体积增大，分压减小，平衡逆向进行，达到新平衡时，SO3的体积分数减小，所以SO3的体积分数甲大于乙。【点睛】当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。13．在硫酸工业生产过程中，有反应2SO2+O22SO3，根据下表提供的不同压强下SO2的转化率的数据（以V2O5作催化剂）（1）若450℃1×105Pa时，在2L的密闭容器内充入2moLSO2和1moLO2，5分钟达到平衡，以O2表示的反应速率是_______；（2）工业生产遵循“多、快、好、省”的原则，合成SO3的适宜条件是温度（填上表中的数据）_____；压强______。（3）某研究小组研究t时刻增大O2的浓度对反应速率的影响，下列选项正确的是______。（4）为了“变废为宝”，硫酸工业通常用浓氨水吸收尾气，再用浓硫酸处理吸收尾气得到的物质，最后将得到_________、_________（填物质名称）。【答案】0.0975moL·L-1min-1450℃1×105PaA硫酸铵二氧化硫【解析】【分析】⑴由二氧化硫的转化率推出O2转化率，再计算O2的反应速率。⑵工业生产遵循“多、快、好、省”的原则，在450℃、1×105Pa合成SO3的转化率为97.5%，已经达到比较大的转化率，温度升高，转化率下降，加压，转化率增大程度不大，而且加压对设备和动力的要求比较高。⑶t时刻增大O2的浓度，正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间不变，后来正反应速率减小，逆反应速率增大。⑷硫酸工业通常用浓氨水吸收尾气，得到亚硫酸铵，亚硫酸铵与硫酸反应生成二氧化硫和硫酸铵。【详解】⑴若450℃1×105Pa时，在2L的密闭容器内充入2moLSO2和1moLO2，加入的量之比等于计量系数之比，两者的转化率相等，因此O2转化率为97.5%，5分钟达到平衡，以O2表示的反应速率是；故答案为：0.0975moL·L−1·min−1。⑵工业生产遵循“多、快、好、省”的原则，在450℃、1×105Pa合成SO3的转化率为97.5%，已经达到比较大的转化率，温度升高，转化率下降，加压，转化率增大程度不大，而且加压对设备和动力的要求比较高，因此适宜条件是温度450℃；压强1×105Pa；故答案为：450℃；1×105Pa。⑶t时刻增大O2的浓度，正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间不变，后来正反应速率减小，逆反应速率增大，最后两者速率相等，达到平衡，故A正确。⑷为了“变废为宝”，硫酸工业通常用浓氨水吸收尾气，得到亚硫酸铵，亚硫酸铵与硫酸反应生成二氧化硫和硫酸铵，因此最后得到硫酸铵、二氧化硫；故答案为：硫酸铵、二氧化硫。14．能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：反应I：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q1反应Ⅱ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)+Q2下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)温度250℃300℃350℃K2.0410.2700.012(1)在一定条件下将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中发生反应I，5分钟后测得c(CO)=0.2mol/L，计算此段时间的反应速率（用H2表示）___________mol/(L·min)。(2)由表中数据判断Q1___________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。(3)若容器容积不变，下列措施可提高反应I中CO转化率的是__________（选填编号）。a．充入CO，使体系总压强增大b．将CH3OH(g)从体系中分离c．充入He，使体系总压强增大d．原料气循环使用(4)写出反应Ⅱ的平衡常数表达式：K=_____________；由于CO2化学惰性很大，因此找到合适的催化剂是实现该反应工业化的关键。该反应使用催化剂无法达到的效果是_________（选填编号）。a．提高甲醇的单位时间产量b．提高CO2的转化率c．缩短达到平衡所需时间【答案】0.32mol/(L·min)>bdb【解析】【分析】(1)利用平衡时c(CO)=0.2mol/L，求出CO的浓度变化量，利用化学方程式中的化学计量数关系，可求出H2的浓度变化量，从而计算此段时间的反应速率（用H2表示）。(2)利用温度对平衡常数产生的影响，推断Q1与0的关系。(3)a．充入CO，平衡正向移动，但CO的转化率减小；b．将CH3OH(g)从体系中分离，可促使平衡正向移动；c．充入He，使体系总压强增大，对平衡无影响；d．原料气循环使用，可增大反应物的转化率。(4)反应Ⅱ的平衡常数表达式：K=生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；a．催化剂可加快反应速率，提高平衡前甲醇的单位时间产量；b．催化剂不能改变反应物的转化率；c．催化剂可加