6.2.2 化学平衡状态及限度（精讲）（解析版）

PAGE246.2.2化学平衡状态及限度（精讲）思维导图思维导图常见考点常见考点考点一化学平衡状态【例1-1】（陕西）在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g)+2Y(g)⇌2Z(g)此反应达到平衡的标志是A．容器内压强不随时间变化B．容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2C．容器内各物质的浓度随时间变化D．单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ【答案】A【解析】A．该反应前后的化学计量数之和不相等，容器内的压强不随时间改变，能确定达到平衡，故A正确；B．容器内X、Y、Z的浓度之比为1︰2︰2时，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能确定达到平衡，故B错误；C．容器内各物质的浓度随时间变化，说明正反应速率不等于逆反应速率，反应未达到平衡，故C错误；D．单位时间内消耗0.1molX为正速率，同时生成0.2molZ为正速率，都是正速率不能说明达到平衡状态，故D错误；故选A。【例1-2】（吉林）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(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：H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的有①

②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变

④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变

⑥密闭容器中CO2的体积分数不变⑦混合气体总质量不变A．3个 B．4个 C．5个 D．6个【答案】C【解析】】①v(NH3)正=2v(CO2)逆，表明正、逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，①正确；②该反应为气体物质的量增大的反应，容器内压强为变量，当密闭容器中总压强不变时，表明达到平衡状态，②正确；③H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的质量为变量，混合气体的体积不变，则密闭容器中混合气体的密度为变量，当容器内混合气体的密度不变时，表明达到平衡状态，③正确；④只有NH3(g)、CO2(g)为气体，且二者的物质的量之比始终为2∶l，则混合气体的平均相对分子质量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，④错误；⑤H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的总物质的量为变量，当密闭容器混合气体的总物质的量不变时，表明达到平衡状态，⑤正确；⑥只有NH3(g)、CO2(g)为气体，且二者的物质的量之比始终为2∶1，则密闭容器中CO2的体积分数始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，⑥错误；⑦H2NCOONH4(s)为固体，混合气体的质量为变量，当混合气体的质量不变时，反应达到平衡状态，能判断反应是否达到平衡状态，⑦正确；可见能够判断反应是否达到平衡状态的有①②③⑤⑦共5个，故合理选项是C。【例1-3】（四川）在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。已知反应过程中的某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是A．SO2为0.25mol/LB．SO2、SO3均为0.15mol/LC．SO2为0.4mol/LD．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L【答案】A【解析】A．SO2的浓度由0.2mol/L变为0.25mol/L，反应逆向进行，其浓度增大了0.05mol/L，则会反应消耗SO3的浓度减小0.05mol/L，还有剩余，因此可能处于平衡状态，A符合题意；B．反应物、生成物的浓度不可能同时减小，只能一个减小，另外一个增大，若SO2、SO3均为0.15mol/L，不符合S元素守恒，B错误；C．SO3为0.4mol/L，SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若SO2、和O2完全反应，SO3的浓度为0.4mol/L，达到平衡的实际浓度应该小于0.4mol/L，C错误；D．SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2和O2的浓度浓度分别为0.4mo1/L、0.2mol/L，但是可逆反应SO3不可能完全转化，D错误；故合理选项是A。【一隅三反】1．（山西）下列关于化学反应限度的说法中正确的是A．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B．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．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变【答案】B【解析】A．化学平衡是动态平衡，当可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但不为零，故A错误；B．当可逆反应达到平衡状态时，各物质的浓度不再发生改变，反应达到化学反应限度，故B正确；C．当反应达到平衡时，因正逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度都不再改变，但不一定相等，故C错误；D．化学平衡为动态平衡，当外界条件发生变化时，平衡发生移动，故D错误；答案选B。2．（云南）在一密闭容器中，N2+3H22NH3反应达到平衡后，下列说法中正确的是A．N2与H2不再化合，NH3不再分解B．单位时间内，消耗1molN2的同时消耗3molH2C．容器内的总压强不随时间而变化D．N2、H2、NH3的物质的量浓度相等【答案】C【解析】A．合成氨反应属于可逆反应，不可能出现N2与H2不再化合、NH3不再分解的情况，A不正确；B．单位时间内，消耗1molN2的同时消耗3molH2，反应进行的方向相同，不一定达平衡状态，B不正确；C．反应前后气体的分子数不相等，达平衡前，容器内压强在不断改变，当容器内的总压强不随时间而变化时，反应达平衡状态，C正确；D．N2、H2、NH3的物质的量浓度相等，可能是反应进行过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，D不正确；故选C。3．（宁夏）在一定温度下的恒容密闭容器中，发生反应，下列能判断该反应已达到化学平衡状态的标志是A．和的物质的量浓度之和不再变化 B．混合气体的分子总数不再变化C．混合气体的密度不再变化 D．的物质的量不再变化【答案】D【解析】A．对于反应，达到平衡状态时，体系中各物质的浓度保持不变，但和的物质的量浓度之和不再变化时反应不一定达到平衡，故A不选；B．该反应为分子数不变的反应，平衡前后分子总数始终不变，故B不选；C．该反应在恒容密闭容器中进行，根据质量守恒，混合气体质量不变，根据，ρ在平衡前后始终不变，所以当密度不变时，反应不一定达平衡，故C不选；D．根据定义，的物质的量不再变化时，该反应达到平衡状态，故D选；故选D。4．（重庆）下列说法中不正确的是A．当可逆反应达到平衡时，就是此反应在该条件下能达到的限度B．当可逆反应达到平衡时，此反应的正反应速率和逆反应速率相等C．延长反应时间，不能使2molSO2与1molO2反应生成2molSO3D．化学反应达到其限度后，反应就停止了【答案】D【解析】A．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应在该条件下反应物的转化率最大，所以就是这个反应在该条件下所能达到的限度，A正确；B．对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，B正确；C．2SO2＋O22SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2molSO2与1molO2反应不会生成2molSO3，C正确；D．化学反应达到其限度后，正反应速率等于逆反应速率，反应达到动态平衡状态，反应并没有停止，D错误；故答案为：D。5．（内蒙古）以下情况中，可以证明可逆反应达到平衡状态的有个Ⅰ.①

②1个键断裂的同时，有6个键断裂Ⅱ.③恒温恒容时，气体的压强不再改变④恒温恒压时，气体的密度不再改变Ⅲ.⑤恒温恒容时，气体的密度不再改变⑥恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变Ⅳ.⑦恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变⑧恒温恒压时，的体积分数不再改变Ⅴ.⑨⑩恒容绝热时，压强不再改变⑪恒容绝热时，平衡常数不再改变A．6 B．7 C．8 D．9【答案】B【解析】Ⅰ．①反应任意时刻均存在，因此时，正逆反应速率不等，反应未达到平衡。②1个键断裂的同时，一定有6个N-H键形成，若同时有6个键断裂，则说明正逆反应速率相等，反应处于平衡状态。Ⅱ．③该反应为气体非等体积变化，反应正向进行过程中，气体的物质的量将减小，恒温恒容时，气体的物质的量之比等于气体的压强之比，当气体的压强不再改变时，说明气体的物质的量不变，反应处于平衡状态。④参加反应的物质均为气体，因此反应过程中气体的总质量不变。恒温恒压时，气体的物质的量之比等于容器体积之比，因此该反应正向进行过程中，容器体积将减小，当气体的密度()不再改变时，说明反应处于平衡状态。Ⅲ．⑤反应物中有固体参与，因此反应正向进行过程中，气体的质量将增大，恒温恒容时，当气体的密度()不再改变时，说明反应处于平衡状态。⑥设起始加入1mol水蒸气和足量固体碳，则起始气体摩尔质量为18g/mol，设水蒸气的转化量为xmol，则反应过程中气体的平均相对分子质量=，因此恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应处于平衡状态。Ⅳ．⑦产物中CO2与NH3的比例固定，因此气体的平均相对分子质量固定，不能说明反应处于平衡状态。⑧反应过程中，的体积分数始终为，因此无法根据的体积分数判断反应是否处于平衡状态。Ⅴ．⑨反应物的起始量及转化率未知，因此无法根据物质的浓度之比判断反应是否处于平衡状态。⑩恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，温度变化会引起压强变化，因此当压强不再改变时，反应处于平衡状态。⑪恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，平衡常数只受温度影响，当平衡常数不再改变时，说明温度不变，反应处于平衡状态。综上所述，可证明可逆反应达到平衡状态的有②③④⑤⑥⑩⑪，故答案为B。考点二化学反应条件的控制与优化【例2-1】（·上海）合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)2]Ac·CO

ΔH<0。(1)必须除去原料气中CO的原因为_______。(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件应是_______。(3)吸收CO后的醋酸二氨合铜溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是_______。【答案】(1)防止合成塔中的催化剂中毒(2)低温、高压(3)高温、低压【解析】（1）用氢气和氮气合成氨气，需要在高温高压催化剂条件下进行，而CO在反应体系中的影响就是针对催化剂，如果不除去的话，会造成催化剂中毒；（2）要使生产适宜，即控制条件让反应正向移动，该反应为放热反应，且系数和减少，故低温、高压使平衡正向移动，即适宜条件为低温、高压；（3）要实现醋酸二氨合铜溶液再生，即使平衡逆向移动即可，该反应为放热反应，且系数和减少，故高温、低压使平衡逆向移动，即适宜条件为高温、低压。【例2-2】（·云南）通过控制其他实验条件不变，来研究原料粒度、提取时间和提取温度对青蒿素提取率的影响，其结果如下图所示，采用的最佳原料粒度、提取时间和提取温度分别为___________。【答案】50目(40~60目)、100min、50℃【解析】根据原料的粒度对青蒿素提取率的影响可知，50目时提取率最高；根据提取时间对青蒿素提取率的影响可知，时间为100分钟时提取率接近100%，再延长时间，对提取率影响不大；根据提取温度对青蒿素提取率的影响可知，温度为50℃提取率最高。故答案为：50目(40~60目)、100min、50℃。【一隅三反】1．（浙江）图为工业合成氨以及氨催化氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是A．物质B是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，可以提高原料利用率B．物质A是空气，其中的O2在吸收塔中氧化NO，使之能被水充分吸收生成硝酸C．为提高原料价格更高的的转化率，应向合成塔通入过量的空气以提高N2浓度D．尾气中的氮氧化物可使用碱性的Na2CO3溶液吸收，或使用NH3将氮氧化物还原为N2【答案】C【解析】A．物质B可以循环利用，合成氨反应是可逆反应，因此是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，提高原料利用率，A正确；B．根据以上分析可知物质A是空气，其中的在吸收塔中氧化，使之能被水充分吸收生成硝酸，B正确；C．为提高原料价格更高的的转化率，可以及时分离氨气，氢气和氮气循环利用，空气中含有氧气等杂质，不应向合成塔通入过量的空气以提高氢气的转化率，C错误；D．硝酸的酸性强于碳酸，因此尾气中的氮氧化物可使用碱性的溶液吸收，另外氮氧化合物具有氧化性，可以使用将氮氧化物还原为，D正确；答案选C。2．（·北京）合成氨中的原料气进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO，发生的反应为：，。铜氨液吸收CO适宜的生产条件是A．低温和高压 B．高温和低压C．加快原料气的通入速率 D．吸收效果与铜氨溶液的浓度无关【答案】A【解析】A．低温平衡正向移动，高压平衡正向移动，有利于铜氨液吸收CO，选项A正确；B．高温低压，平衡逆向移动，不利于铜氨液吸收CO，选项B错误；C．加快原料气的通入速率，接触时间短，不利于铜氨液吸收CO，选项C错误；D．吸收效果与铜氨溶液的浓度有关，增大浓度平衡正向移动，选项D错误；答案选A。3．（江西）在合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量NH3、CO的混合气)需经过铜氨溶液除去其中的CO，其反应为：[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+

△H＜0，则铜氨溶液吸收CO适宜的生产条件是A．低温和高压 B．低温和低压 C．高温和高压 D．高温和低压【答案】A【解析】A．低温平衡正向移动，高压平衡正向移动，故A正确；B．低温平衡正向移动，低压平衡逆向移动，故B错误；C．高温使平衡逆向移动，高压平衡正向移动，故C错误；D．高温低压，平衡逆向移动，故D错误；故选A。考点三化学反应速率图像问题【例3】（辽宁）一定温度下，在2L的密闭容器中发生反应：，反应过程中B、C的物质的量随时间变化的关系如图甲所示；反应达到平衡后，在t1min、t2min、t3min、t4min分别只改变一种反应条件，逆反应速率随时间变化的关系如图乙所示。下列有关说法正确的是A．0～2min内，v(B)=0.1mol/(L·min)B．t1min时，改变的条件可能是升高温度C．t3min时，改变的条件可能是增大压强，此时c(B)不变D．t4min时，可能是使用了催化剂，此时c(B)不变【答案】D【解析】A．在0～2min内，用B的浓度变化表示反应速率v(B)==0.05mol/(L·min)，A错误；B．根据图象可知：在t1min时，v逆突然降低，若改变的条件是升高温度，则反应速率应该比原来增大，因此改变条件不可能是升高温度，B错误；C．根据图象可知：在t3min时，v逆突然降低，且一直保持不变。若改变的条件是增大压强，则反应速率应该增大，且c(B)也增大，与图象不吻合，C错误；D．根据图象可知：在t4min时，v逆突然增大，且一直保持不变，说明反应速率加快，但平衡不发生移动，此时c(B)不变，改变的条件可能是使用了催化剂，D正确；故合理选项是D。【一隅三反】1．（四川）某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：A(g)+xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。下列说法中正确的是A．8min时表示正反应速率等于逆反应速率B．前20minA的反应速率为1.00mol/(L·min)C．反应方程式中的x=1，30min时表示增大压强D．40min时改变的条件是升高温度，且正反应为放热反应【答案】D【解析】A.由图象可知反应从正反应方向开始，在20min时反应达到平衡状态，在20min以前反应没有达到平衡状态，由于反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，可知正反应速率大于逆反应速率，A错误；B.由图象可知在前20min内C的浓度变化了2.00mol/L，v(C)=2mol/L÷20min=0.1mol/(L·min)，根据v(A):v(C)=1:2，可知：v(A)=0.1mol/(L·min)÷2=0.05mol/(L·min)，B错误；C．根据图1可知在30-40min内反应物、生成物的浓度都降低，说明扩大了容器的容积，减小了体系的压强，而此时由图象2可看出v(正)、v(逆)都减小，但减小后的v(正)=v(逆)，说明减小了压强，平衡不移动，1+x=2，则x=1，C错误；D．根据图象可知，40min时正、逆反应速率都增大，由于该反应是体积不变的反应，所以改变的外界条件只能是升高温度；由于升高温度后，逆反应速率大于正反应速率，根据平衡移动原理，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，说明逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，D正确；本题合理选项是D。2．（·重庆）向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：，在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是（

）A．0～10min内v(A)=0.02mol/(L·min)B．x∶y=1∶2C．0～10min随反应进行，容器内压强变小D．第10min和第16min改变的条件都可能是升温【答案】C【解析】A.由图可知，0～10min内，A的浓度由0.45mol/L减小为0.25mol/L，，故A正确；B.0～10min内，A的浓度由0.45mol/L减小为0.25mol/L，C的浓度由0增大为0.4mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，则x：y=0.2mol/L：0.4mol/L=1：2，故B正确；C.气体物质的量之比等于压强之比，x：y=1：2，可知0～10min随反应进行，容器内压强变大，故C错误；D.第10min时未达到平衡，突然改变条件加快反应速率，第16min改变条件使平衡逆向移动，则第10min和第16min改变的条件都可能是升温，故D正确；故选C。3．（江苏）已知反应：A(s)＋3B(g)2C(g)

ΔH<0，在体积为10L的密闭容器中发生反应的过程如图所示。下列说法正确的是（

）A．X曲线表示B的物质的量随时间变化的关系B．第t1min时说明反应达到了平衡C．前4min，用C表示反应速率为v(C)=0.1mol·L-1·min-1D．第10min时，可能采取了降温【答案】D【解析】根据图象，在7min时达到平衡，X变化物质的量为0.6mol，Y的物质的量变化了0.9mol，根据化学反应方程式，推出X曲线为C，Y的曲线为B。A、根据上述分析，X曲线表示C的物质的量随时间变化的关系，故A说法错误；B、根据图象，7min达到平衡，故B说法错误；C、根据化学反应速率的定义，v(C)=0.4mol/(10L×4min)=0.01mol·L-1·min-1，故C说法错误；D、10min后，X物质的量增大，Y的物质的量降低，说明平衡向正反应方向进行，改变的条件可能是降温，故D说法正确。4．（春·云南玉溪·高二校考阶段练习）用来表示可逆反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)ΔH<0的正确图象为A．B．C．D．【答案】A【解析】A．已知可逆反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)ΔH<0，正反应放热，升温则平衡左移，C的质量分数减小，但反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，选项A正确；B．图示升温反应速率减小，与温度升高反应速率增大不相符，选项B错误；C．反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)是气体分子总数减少的反应，增压则平衡右移，即增压，正反应速率增加得更快，而选项C中图示：增压，逆反应速率增加得更快，则平衡左移，选项C错误；D．可逆反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)ΔH<0，正反应放热，升温则平衡左移，A的转化率变小，在选项D的图中，作一条等压辅助线与2条曲线产生2个交点，可得温度越高A的转化率越大，选项D错误；答案选A。考点四化学反应速率综合运用【例4-1】（春·云南楚雄·高一校考阶段练习）化学反应原理是研究、解决化学问题的重要方法。完成下列填空：(1)反应2SO2+O22SO3的能量变化如图所示，则生成2molSO3_______(填“放出”或“吸收”)的能量为_______(填标号)A．B．C．D．(2)断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量称为键能。如表所示是一些共价键的键能。共价键H-HN≡NN-H键能()436M391已知反应得到1mol气态放出的热量为46kJ，则上表中M的值为_______。(3)在2L容器中投入2mol和bmol，发生反应2SO2+O2=2SO3，下图是部分反应物与生成物随时间的变化曲线。①0～10min内，v(O2)=_______。②反应达到最大限度的时间是_______min，在该条件下，的最大转化率为_______。③下列条件能够加快反应速率的是_______(填标号)。A．升高温度B．保持体积不变，再充入一定量的氧气C．保持压强不变，充入He使容积增大D．保持体积不变，充入He使压强增大④下列情况能说明该反应达到化学平衡的是_______。A．v(SO3)=v(SO2)B．混合气体的密度保持不变C．体系内气体的颜色不再发生改变D．混合气体的总物质的量不再改变E.、、的物质的量之比等于2：1：2(4)一种室温下“可呼吸”的Na-CO2电池装置如图所示，电池的总反应为3CO2+4Na=2Na2CO3+C。①电极a为_______极(填“正”或“负")。②电极b发生的电极反应为_______。【答案】(1)

放出

B(2)946(3)

0.025mol/(L·min)

25

70%

AB

D(4)

负

3CO2+4e－＝2CO+C【解析】（1）根据图象可知反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，生成2molSO3放出的能量为，答案选B。（2）反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，已知反应得到1mol气态放出的热量为46kJ，则3×436+M－6×391＝－92，解得M＝946；（3）①在2L容器中投入2mol和bmol，发生反应2SO2+O2=2SO3，根据图象可知0～10min内生成三氧化硫1mol，则消耗二氧化硫1mol，氧气0.5mol，则v(O2)=＝0.025mol/(L·min)。②根据图象可知25min时浓度不再发生变化，则反应达到最大限度的时间是25min，在该条件下消耗二氧化硫是1.4mol，所以的最大转化率为。③A.升高温度能够加快反应速率；B.保持体积不变，再充入一定量的氧气，反应物浓度增大，能够加快反应速率；C.保持压强不变，充入He使容积增大，浓度减小，反应速率减小；D.保持体积不变，充入He使压强增大，反应物浓度不变，反应速率不变；答案选AB。④A.v(SO3)=v(SO2)没有指明反应的方向，不一定处于平衡状态；B.反应前后混合气体的质量和容器容积均不变，密度始终不变，即混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态；C.三种气体的是无色的，则体系内气体的颜色不再发生改变不能说明反应达到平衡状态；D.正反应体积减小，混合气体的总物质的量不再改变，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态；E.、、的物质的量之比等于2：1：2，不能说明正逆反应速率相等，不一定处于平衡状态；答案选D。（4）①电极a生成钠离子，发生失去电子的氧化反应，为负极。②电极b是正极，二氧化碳得到电子转化为碳酸根离子和单质碳，发生的电极反应为3CO2+4e－＝2CO+C。【一隅三反】1．（四川）根据化学反应速率和化学反应限度的知识回答下列问题：Ⅰ．某温度时，在2L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)该反应的化学方程式为_______。(2)反应开始至4min时，A的平均反应速率为_______。(3)4min时，反应是否达平衡状态？_______(填“是”或“否”)，8min时，v正_______(填“>”“<”或“=”)v逆。Ⅱ．氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，该反应为放热反应，且每生成2molNH3，放出92.4kJ的热量。当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为（4）_______。(5)在一定温度下，向一个容积为1L的容器中通入2mol氮气和8mol氢气及固体催化剂，使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%。①N2的转化率为_______。②反应达到平衡时，放出的热量_______(填字母，下同)。A．小于92.4kJB．等于92.4kJC．大于92.4kJD．可能大于、小于或等于92.4kJ(6)若该反应在绝热条件下进行，下列能证明反应已达化学平衡的为_______。A．压强不变B．体系的温度不变C．N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2D．混合气体的质量不变【答案】（1）2AB

（2）0.05mol/(L▪min)

否

=

t2-t3t4-t5

50%

B

AB【解析】Ⅰ．(1)从图象可以看出，在反应过程中，A的物质的量减小，为反应物，B的物质的量增加，为生成物。从开始到4min时，A的物质的量从0.8mol减小到0.4mol，减小了0.4mol，B的物质的量从0.2mol增加到0.4mol，增加了0.2mol。A和B变化的物质的量之比为0.4mol:0.2mol=2:1，变化的物质的量之比等于方程式的系数比，同时可以从图象中看出，8min后，A和B的物质的量不再变化，说明该反应是可逆反应，8min后，反应达到了平衡状态，则反应的化学方程式为：2AB。(2)从开始到4min时，消耗的A的物质的量为0.4mol，容器体积为2L，则消耗的A的物质的量浓度为0.2mol/L，用A表示的反应速率为=0.05mol/(L▪min)。(3)4min时，A和B的物质的量仍在变化，所以没有达到平衡状态。8min时，A和B的物质的量不再变化，达到了平衡状态，则v正=v逆。Ⅱ．(1)正逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以处于化学平衡状态的时间段为t2-t3和t4-t5。(2)①起始时容器中共有气体10mol，平衡时压强为开始时的80%，在恒温恒容的容器中，压强之比等于物质的量之比，则平衡时混合气的总的物质的量为10mol×80%=8mol，比起始时减小了2mol，根据合成氨反应的方程式可知，反应中变化的物质的量即为生成氨气的物质的量，所以生成氨气2mol，则消耗了1mol氮气，所以氮气的转化率为=50%。②已知每生成2molNH3，放出92.4kJ的热量。该反应中生成了2molNH3，所以放出92.4kJ的热量，故选B。(3)A．该反应前后气体系数之和不相等，即反应前后气体物质的量有变化，所以反应前后压强会发生变化，当压强不变时，反应达到了化学平衡，故A选；B．该反应在绝热条件下进行，当体系温度不变时，反应达到了化学平衡，故B选；C．N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2，和反应是否平衡无关，故C不选；D．反应物和生成物均为气体，混合气的总质量一直不变，所以混合气体质量不变不能证明反应达到了化学平衡，故D不选；故选AB。2．（春·辽宁朝阳·高一校联考阶段练习）以生产甲醇()是实现“碳中和”的重要途径。其原理是。(1)该反应的能量变化如图1所示，该反应为___________(填“放热”或“吸热”)反应。(2)恒容容器中，对于上述反应，下列措施能加快反应速率的是___________(填字母)。A．升高温度 B．充入HeC．加入合适的催化剂 D．降低压强(3)在体积为2L的密闭容器中，充入1mol和3mol，测得，的物质的量随时间变化如图2。从反应开始到3min末，用浓度变化表示的平均反应速率___________；反应达到平衡状态，此时的转化率为___________。(4)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图3。①则电极c是___________(填“正极”或“负极”)，电极d的电极反应式为___________。②若线路中转移1mol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为___________L。【答案】(1)放热(2)AC(3)

0.25mol·(L·min)−1

75%(4)

负极

O2+4e-+4H＋=2H2O

5.6【解析】（1）根据图示，CO2(g)、H2(g)总能量大于CH3OH(g)、H2O(g)的总能量，该反应为放热反应。（2）A．升高温度，反应速率一定加快，故选A；B．恒容容器中，充入He，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选B；C．催化剂能加快反应速率，故选C；D．降低压强，反应速率减慢，故不选D；选AC。（3）从反应开始到3min末，反应消耗0.5molCO2，所以同时消耗氢气的物质的量为1.5mol，用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)=mol·(L·min)−1；反应达到平衡状态时，反应消耗0.75molCO2，所以同时消耗氢气的物质的量为2.25mol，此时H2的转化率为75%。（4）①根据图示，电子由c流出，则电极c是负极，d是正极，氧气在正极得电子发生还原反应，电极d的电极反应式O2+4e-+4H＋=2H2O。②正极反应式为O2+4e-+4H＋=2H2O，若线路中转移1mol电子，消耗0.25mol氧气，消耗的O2在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L。3．（春·广西玉林·高一校联考期中）如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点。人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。(1)在上图1构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为_______能。

图1(2)人工光合作用得到的乙醇可添加到汽油中，已知汽车尾气中NO生成过程的键能变化如图2所示，则图3中能正确表示该反应能量变化的是_______(填“a”或“b”)。(3)人工光合作用的途径之一就是在催化剂光照条件下，将CO2和H2O转化为CH3OH，该反应的化学方程式为：2CO2(g)+4H2O(g)2CH3OH(g)+3O2(g)。一定条件下，在2L恒容密闭容器中充入0.50molCO2和1.00mol水蒸气进行上述反应，测得n(CH3OH)随时间的变化如下表所示：时间/min0123456n(CH3OH)/mol0.000.0400.0700.0900.1000.1000.100①用CH3OH表示0～3min内该反应的平均反应速率为_______。②第4分钟时v逆(CH3OH)_______(填“大于”“小于”或“等于”)第3分钟时v正(CH3OH)。③能说明该反应已达到平衡状态的是_______。a.v正(H2O)=2v逆(CO2)b.n(CH3OH)：n(O2)=2：3c.容器内密度保持不变

d.容器内压强保持不变④计算上述反应中CO2的平衡转化率为_______%。(4)用人工光合作用得到的甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池，则氧气应通入该燃料电池的_______极(填“正”或“负”)，通入CH3OH的一极的电极反应式为_______。【答案】(1)热(2)b(3)

0.015mol•L-1•min-1

小于

ad

20(4)

正

CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+【解析】（1）根据图1的构想，燃烧产物转化为燃料的过程中太阳能转化为化学能，在燃料转化为燃烧产物的过程中化学能转化为热能，故太阳能最终转化为热能；答案：热。（2）根据图示，断裂1molN2和1molO2中的化学键吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ，形成2molNO中的化学键放出的能量为2×632kJ=1246kJ＜1444kJ，故N2和O2生成NO的反应为吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，选b；（3）①0～3min内用CH3OH表示的平均反应速率v(CH3OH)===0.015mol/(L∙min)；答案为：0.015mol/(L∙min)。②建立平衡的过程中正反应速率减小，逆反应速率增大；根据表中数据，3min时反应没有达到平衡，CH3OH表示的正反应速率大于逆反应速率；4min时反应已经达到平衡状态，CH3OH表示的正反应速率等于逆反应速率；第4分钟时v逆(CH3OH)小于第3分钟时v正(CH3OH)；答案为：小于。③a．v正(H2O)=2v逆(CO2)说明正、逆反应速率相等，是反应达到平衡状态的本质标志，a项选；b．从正反应开始建立平衡，建立平衡的过程中n(CH3OH)：n(O2)始终等于2：3，n(CH3OH)：n(O2)=2：3不能说明反应达到平衡状态，b项不选；c．建立平衡的过程中气体的总质量始终不变，容器的容积不变，容器内气体的密度始终不变，容器内密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，c项不选；d．建立平衡的过程中气体总物质的量减小，在恒温恒容容器中，容器内的压强减小，容器内压强保持不变能说明反应达到平衡状态，d项选；答案选ad。④根据表中数据，平衡时CH3OH物质的量为0.100mol，从起始到平衡生成CH3OH物质的量为0.100mol，则消耗CO2物质的量为0.100mol，则CO2的平衡转化率=20%；答案为：20。甲醇、氧气和稀硫酸制作的燃料电池中，氧气应通入该燃料电池的正极；通入CH3OH的一极为负极，CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；答案为：正；CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。检测试卷一、选择题(本题包括18小题，每小题3分，共54分，每小题只有一个选项符合题意)1．(郑州外国语学校高一月考)绿色能源是指使用不会对环境造成污染的能源，下列属于绿色能源的是()①太阳能②风能③潮汐能④煤⑤天然气⑥石油A．①②③ B．③④C．④ D．①②⑤答案A解析石油、煤、天然气燃烧会产生一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等空气污染物，不属于绿色能源，而太阳能、风能、潮汐能的使用不会对环境造成污染，属于绿色能源，A项正确。2．(黑龙江省龙东南高一期末联考)下列关于能量转换的认识中不正确的是()A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能答案D解析电解装置将水电解生成氢气和氧气时，是电能转化为化学能，A正确；绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能在生物体内储存，B正确；煤燃烧时会产生大量的热量，化学能主要转化为热能，C正确；白炽灯工作时，将电能转化为光能和热能，D错误。3．(郑州一中高一期中)混合动力汽车配有电动、汽油双引擎。在减速时，自动捕捉减少的动能；在高速行驶时，启用双引擎，动力更强劲。下列有关混合动力汽车的说法不正确的是()A．减速制动时动能转化为电能储存在电池中B．高速行驶时电池电能转化为汽车部分动力C．通过发电机电动机互变循环减少汽车油耗D．双动力汽车工作时不会产生废气污染环境答案D解析根据题目信息，在减速时，自动捕捉减少的动能转化为电能储存在电池中，故A正确；在高速行驶时，启用双引擎，电池电能转化为汽车部分动力，故B正确；通过发电机电动机互变循环可以减少汽车油耗，故C正确；汽油引擎工作时，会产生废气污染环境，故D错误。4．(广东肇庆期末)某温度时，浓度均为1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在体积恒定的若Z用X、Y表示，则该反应的化学方程式可表示为()A．X2＋2Y22XY2B．2X2＋Y22X2YC．3X2＋Y22X3YD．X2＋3Y22XY3答案C＝∶0.4mol·L－1＝3∶1∶2，故反应的化学方程式为3X2＋Y22Z，根据原子守恒可知，Z为X3Y，故反应的化学方程式为3X2＋Y22X3Y。5．下列有关化学反应速率和限度的说法中不正确的是()A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大B．实验室用H2O2分解制备O2，加入MnO2后，反应速率明显加快C．2SO2＋O22SO3反应中，SO2的转化率不能达到100%D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快答案A解析升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，故A错误；二氧化锰在过氧化氢的分解反应中作催化剂，能加快反应速率，故B正确；可逆反应的反应物不可能完全转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%，故C正确；相同质量的碳酸钙粉末比块状的表面积大，反应物和液体的接触面积更大，反应速率更快，故D正确。6．(张家口一中高一期中)把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有50mL0.1mol·L－1盐酸的烧杯中，该铝片与盐酸反应，产生氢气的速率v(H2)与反应时间t的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，下列推论错误的是()A．O→a不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和稀盐酸B．b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高C．t＝c时，反应处于平衡状态D．t＞c时，产生氢气的速率降低的主要原因是溶液中H＋浓度下降答案C解析A项，铝表面有氧化膜，因此曲线O→a段不产生氢气，发生反应的化学方程式为Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O，正确；B项，随着反应的进行，H＋浓度逐渐减小，但曲线b→c段产生氢气的速率仍然增大，则产生氢气的速率增加较快的主要原因是反应放热，溶液温度升高，正确；D项，温度升高，反应速率增大，浓度降低，反应速率减小，则t>c时，产生氢气的速率降低，说明溶液中H＋浓度下降起主导作用，正确。7．(石家庄一中高一月考)某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2＋O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2C．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极答案D解析根据电池总反应2H2＋O2=2H2O可知，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应：H2－2e－=2H＋，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。通入氢气的一极为电池的负极，则a为负极，b为正极，电子由负极经外电路流向正极，即由a极经外电路流向b极，A错误；每转移0.1mol电子，消耗0.05mol的H2，标准状况下的体积为1.12L，但选项中没有说明是否为标准状况，则气体的体积不一定为1.12L，B错误；中间为固体酸膜，可以传递H＋，结合图示可知，b极上的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C错误；a极上氢气失电子生成H＋，阳离子向正极移动，所以H＋由a极通过固体酸膜传递到b极，D正确。8．(铜陵市期中)根据如图所示示意图，下列说法不正确的是()A．反应C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)，能量增加(b－a)kJ·mol－1B．该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量C．1molC(s)和1molH2O(l)反应生成1molCO(g)和1molH2(g)吸收的热量为131.3kJD．1molC(s)、2molH、1molO转变成1molCO(g)和1molH2(g)放出的热量为akJ答案C解析由图可知，该反应为吸热反应，反应的热化学方程式为C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝(b－a)kJ·mol－1，A项正确；该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B项正确；根据图像可知1molC(s)和1molH2O(g)反应生成1molCO(g)和1molH2(g)吸收的热量为131.3kJ，而1molH2O(l)变为1molH2O(g)时要吸收热量，因此1molC(s)和1molH2O(l)反应生成1molCO(g)和1molH2(g)吸收的热量大于131.3kJ，C项错误；由图可知，1molC(s)、2molH、1molO转变成1molCO(g)和1molH2(g)放出的热量为akJ，D项正确。9．普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的化学方程式为2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是()A．2molCu与1molAg2O的总能量低于1molCu2O与2molAg具有的总能量B．Ag2O/Ag电极为正极C．原理示意图中，电流从Cu流向Ag2OD．电池工作时，OH－向正极移动答案B解析由题意知，该装置构成了原电池，原电池工作过程中发生了自发的氧化还原反应，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A错误；Cu在反应中失电子，作原电池的负极，所以Ag2O/Ag电极为正极，B正确；电流由正极流向负极，所以电流方向为Ag2O→Cu，C错误；原电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，D错误。10．(福州市高一下学期期末)一定温度下，可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)，达到平衡状态的标志是()A．A的分解速率和C的生成速率之比为1∶2B．单位时间内生成nmolA的同时生成2nmolBC．A、B的物质的量之比为1∶2D．A、B、C的浓度不再发生变化答案D解析A项，无论反应是否达到平衡，A的分解速率和C的生成速率之比都为1∶2，A不能说明反应达到平衡状态；B项，无论反应是否达到平衡，单位时间内生成nmolA，同时都会生成2nmolB，B不能说明反应达到平衡状态；C项，A、B的物质的量之比为1∶2，只能表示某一时刻二者的物质的量之比，这个时间点不一定是平衡状态的时间点，C不能说明反应达到平衡状态；D项，A、B、C的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡。11．(怀化市高一期末市级联考)在密闭容器中进行如下反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能为()A．Y2为0.4mol·L－1 B．Z为0.3mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1 D．Z为0.4mol·L－1答案B解析若Z完全转化为反应物，则Y2为0.4mol·L－1，但是可逆反应不能完全转化，因此Y2但是可逆反应不能完全转化，因此Z小于0.4mol·L－1Z为0.3mol·L－1是有可能的，选项B正确，D错误；若Z完全转化为反应物，则X2为0.2mol·L－1，但是可逆反应不能完全转化，因此X2的平衡浓度小于0.2mol·L－1，选项C错误。12．(北京四中高一下学期期末)一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是()A．缩小体积使压强增大 B．恒容，充入N2C．恒容，充入He D．恒压，充入He答案C解析缩小容器的体积，各组分浓度增大，反应速率加快，故A不符合题意；恒容状态下，充入氮气，增加氮气浓度，反应速率加快，故B不符合题意；He不参与反应，恒容状态下，充入He，反应混合物中各组分浓度不变，即化学反应速率不变，故C符合题意；恒压状态下，充入He，容器的体积增大，反应混合物中各组分浓度减小，化学反应速率减缓，故D不符合题意。13．(福州市高一下学期期末)X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH＝－92kJ·mol－1，将1molX和3molY通入2L的恒容密闭容器中进行反应，10min时测得Y的物质的量为2.4mol。下列说法正确的是()A．10min内，X的平均反应速率为0.01mol·L－1·min－1B．第10min时，X的反应速率为0.01mol·L－1·min－1C．10min内，消耗0.1molX，生成0.4molZD．10min内，X和Y反应放出的热量为92kJ答案A解析10min内，Δn(Y)＝3mol－2.4mol＝0.6mol，则Δn(X)＝eq\f(1,3)Δn(Y)＝eq\f(1,3)×0.6mol＝0.2mol，故v(X)＝eq\f(ΔnX,V·Δt)＝eq\f(0.2mol,2L×10min)＝0.01mol·L－1·min－1，A正确；v＝eq\f(Δc,Δt)表示某个时间段内的平均反应速率，在第10min时，X的浓度比前10min内的少，故该时间点的反应速率小于0.01mol·L－1·min－1，B错误；10min内，消耗0.2molX，生成了0.4molZ，C错误；10min内，消耗了0.2molX的情况下，该反应放出的热量为18.4kJ，D错误。14．(河北安平中学高一下学期期中)一定温度下，向10mL0.40mol·L－1的H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液(忽略整个过程中溶液体积的变化)，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示：t/min0246V(O2)/mL09.917.522.4资料显示，反应分两步进行：①2Fe3＋＋H2O2=2Fe2＋＋2H＋＋O2↑；②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2H2O＋2Fe3＋。反应过程中能量变化如图所示。下列说法正确的是()A．Fe2＋的作用是增大过氧化氢的分解速率B．反应①②均是放热反应C．反应2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)是吸热反应D．0～6min内的平均反应速率v(H2O2)≈3.33×10－2mol·L－1·min－1答案D解析Fe3＋作催化剂，增大过氧化氢的分解速率，Fe2＋是中间产物，A项错误；根据图像可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，B项错误；根据图像可知，反应2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)中反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放热反应，C项错误；0～6min内生成氧气0.001mol，消耗H2O20.002mol，则平均反应速率v(H2O2)＝eq\f(0.002mol,0.01L×6min)≈3.33×10－2mol·L－1·min－1，D项正确。15．(山西平遥中学高一期中)下列图示与对应的叙述不相符的是()A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化C．图丙表示除去氧化膜的镁条投入到稀盐酸中，反应速率v随时间t的变化曲线D．图丁表示某温度下V1mL1.0mol·L－1盐酸和V2mL1.5mol·L－1的NaOH溶液混合均匀后溶液温度随V1的变化趋势(V1mL＋V2mL＝50mL)答案A解析燃烧为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，图示与叙述不相符，A符合题意；酶催化存在最适宜的温度，在最适宜的温度下酶的催化活性最高，化学反应速率最快，温度低于或者高于最适宜温度，化学速率都减慢，图示与叙述相符，B不符合题意；Mg和盐酸反应为放热反应，开始反应时，反应放热且H＋浓度较大，影响速率的主要因素为温度，温度升高，化学反应速率加快；随着反应的进行，H＋浓度减小，影响速率的主要因素为H＋浓度，H＋浓度减小，化学反应速率减慢，图示与叙述相符，C不符合题意；酸碱恰好完全反应时，放热最多，温度最高，此时酸、碱的物质的量相同，V1mL×1.0mol·L－1＝V2mL×1.5mol·L－1，V1∶V2＝3∶2，溶液的总体积为50mL，则温度最高的点对应的V1＝30mL，图示与叙述相符，D不符合题意。16．(张家港高级中学高一下期末)对于反应中的能量变化，表述正确的是()A．放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量B．断开化学键的过程会放出能量C．加热才能发生的反应一定是吸热反应D．氧化反应均为吸热反应答案A解析放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，A项正确；断开化学键的过程会吸收能量，B项错误；吸、放热反应与外界条件无直接关系，C项错误；食物的腐败变质是氧化反应，该过程是放热的，D项错误。17．(河北衡水校级期中)汽车的启动电源常用铅蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)，根据此反应判断，下列叙述正确的是()A．PbO2是电池的负极B．负极的电极反应式为Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4C．铅蓄电池放电时，每转移2mol电子消耗1molH2SO4D．电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1mol电子时正极质量增加48g答案B解析蓄电池放电时，该装置是原电池，负极上失电子发生氧化反应，该装置中Pb失电子发生氧化反应，所以Pb是负极，A项错误；负极上Pb失电子后和硫酸根离子反应生成硫酸铅，即Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，B项正确；1molPb反应转移2mol电子，消耗2molH2SO4，C项错误；放电时两电极质量均增加，负极的电极反应式为Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，每转移1mol电子时电极质量增加48g，正极的电极反应式为PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－＋4H＋=PbSO4＋2H2O，每转移1mol电子时电极质量增加32g，D项错误。18．(重庆巴蜀中学期中)某实验探究小组研究320K时N2O5的分解反应：2N2O54NO2＋O2。如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是()t/min01234c(N2O5)/(mol·L－1)0.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/(mol·L－1)00.0230.0400.0520.060A.曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线B．曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线C．N2O5的浓度越大，反应速率越快D．O2的浓度越大，反应速率越快答案C解析结合表格中N2O5和O2的初始浓度可知曲线Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A、B项错误；利用表格中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化，还是用O2的浓度变化得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，C项正确，D项错误。二、非选择题(本题包括4小题，共46分)19．(12分)(郑州月考)分别按如图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中Ⓐ为电流表。请回答下列问题：(1)以下叙述中，正确的是________(填字母)。A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生C．两烧杯中溶液pH均增大D．产生气泡的速度甲中比乙中慢E．乙的外电路中电流方向Zn→CuF．乙溶液中SOeq\o\al(2－,4)向铜片方向移动(2)变化过程中能量转化的主要形式：甲为___________________；乙为___________________。(3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应式及总反应离子方程式：铜电极：______________________，总反应：_______________________________________。当电路中转移0.25mol电子时，消耗负极材料的质量为________g(Zn的相对原子质量65)。(4)Cu2＋＋2e－=CuZn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu8.125解析甲中没有形成闭合回路，不能构成原电池，铜不能与稀硫酸反应，所以铜片表面没有气泡产生，烧杯中氢离子参加反应，浓度减小，溶液的pH增大。乙中构成原电池，加快了化学反应速率，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢；乙中Zn为负极，Cu为正极，所以电流方向Cu→Zn，溶液中的H＋向铜片方向移动，SOeq\o\al(2－,4)向锌片方向移动。乙中负极反应式为Zn20．(10分)(石家庄期中)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(1)①2～3该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，反应速率较快②0.025mol·L－1·min－1(2)CD(3)①3X(g)＋Y(g)2Z(g)②AC③10%解析(1)①在0～1min、1～2min、2～3min、3～4min、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；原因是该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，反应速率较快；②在3～4min时间段内，n(H2)＝eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，消耗盐酸的物质的量为0.01mol，故v(HCl)＝eq\f(0.01mol,0.4L×1min)＝0.025mol·L－1·min－1。(2)加入蒸馏水及加入KCl溶液，H＋浓度减小，反应速率减小且不减少产生氢气的量，故A、B正确；C项，加入KNO3溶液，H＋浓度减小，因酸性溶液中有NOeq\o\al(－,3)，具有强氧化性，与Zn反应无氢气生成，错误；D项，加入CuSO4溶液，形成原电池，反应速率加快，且影响生成氢气的量，错误。(3)①由图像可以看出，反应中X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到5min时，Δn(Y)＝0.2mol，Δn(Z)＝0.4mol，Δn(X)＝0.6mol，则Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(X)＝1∶2∶3，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)；②X、Y的反应速率比为3∶1，随着反应的进行X、Y的反应速率比始终为3∶1，不能作为平衡状态的标志，故B错误；反应物和生成物均为气体，容器内气体的总质量保持不变，不能作为平衡状态的标志，故D错误；生成1molY的同时消耗2molZ均只能表示逆反应速率，不能说明正、逆反应速率相等，无法判断反应达到平衡状态，故E错误；③2min内X的转化率＝eq\f(变化物质的量,起始总物质的量)×100%＝eq\f(1mol－0.9mol,1mol)×100%＝10%。21．(12分)(1)汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图所示。1molN2和1molO2完全反应生成NO会__________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示。已知：O2－可在固体电解质中自由移动。①NiO电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应。②外电路中，电子是从____________(填“NiO”或“Pt”)电极流出。③Pt电极上的电极反应式为_______________________________________________________。(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应：2NO＋2CO2CO2＋N2。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率。为了验证温度、催化剂的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，如表所示。实验编号t/℃NO初始浓度/mol·L－