高中化学新教材同步必修第二册 第6章 第二节 第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制[核心素养发展目标]1.了解可逆反应及特点。2.理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生移动。3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。一、化学反应限度1.可逆反应(1)定义在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“=”，用“”。(2)2.化学平衡状态的建立(1)化学平衡状态的建立过程(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立3.化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。(2)化学平衡状态的特征4.化学反应的限度(1)行的限度。(2)对化学反应限度的理解①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。(1)SO2溶于水时，完全与水反应生成H2SO3()(2)通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达100%()(3)相同条件下，不同化学反应的限度可能不同()(4)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率()(5)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×1.将2molSO2和1molO2充入容器，发生如下反应：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3，一段时间后，再向容器中充入含氧同位素eq\o\al(18,8)O的氧气，则最终eq\o\al(18,8)O存在于哪些物质中？为什么？提示eq\o\al(18,8)O可能存在于氧气、二氧化硫和三氧化硫中，因为反应为可逆反应，当含eq\o\al(18,8)O的氧气参与反应生成含eq\o\al(18,8)O的三氧化硫，同时含eq\o\al(18,8)O的三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧气，故最终三种物质中都可能含有eq\o\al(18,8)O。2.(2018·河南信阳期末)可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行：①单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1④混合气体的颜色不再改变⑤混合气体的密度不再改变⑥混合气体的压强不再改变⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变可说明该反应达到化学平衡状态的是________。答案①④⑥⑦解析单位时间内生成nmolO2必同时消耗2nmolNO2，而生成2nmolNO2必同时消耗nmolO2，①能说明反应已达到化学平衡状态，②不能说明。③中无论反应是否达到化学平衡状态，各物质表示的化学反应速率之比都等于相应物质的系数之比。④有色气体的颜色不再改变，则表示体系中各物质的物质的量浓度不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。⑤体积固定，气体的质量反应前后不变，无论是否达到化学平衡状态，气体的密度始终不变。⑥反应前后气体的体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明反应已达到化学平衡状态。⑦由于反应前后气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到化学平衡状态。3.在容积一定的密闭容器中进行反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，(1)混合气体的总的物质的量不再改变(2)混合气体的压强不再改变(3)混合气体的密度不再改变(4)混合气体的平均相对分子质量不再改变其中不能说明该反应达到平衡状态的是________。答案(1)(2)(3)(4)化学平衡状态的判断依据(1)直接判断依据eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(①v正A＝v逆A＞0,②各物质浓度保持不变))⇒达到平衡状态(2)间接判断依据以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即v正＝v逆平衡②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，则v正不一定等于v逆不一定③在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，因二者变化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆不一定温度体系温度一定(其他不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡1.反应CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(高温))CO2(g)＋H2(g)，达到平衡后，再向反应容器中充入含18O的一氧化碳，经过一段时间后，18O存在于()A.CO B.H2OC.CO2CO D.COH2OCO2答案D解析含18O的一氧化碳正向和H2O生成含18O的二氧化碳，同时含18O的二氧化碳又逆向和H2反应生成了一氧化碳和水，故最终CO、H2O和CO2中都含有了18O。2.下列关于化学平衡的说法中，不正确的是()A.当可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零B.当可逆反应达到化学平衡时，正、逆反应速率一定相等C.当可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡破坏D.当可逆反应达到平衡时，尽管正、逆反应都还在进行，但各物质的浓度保持不变答案A解析可逆反应达到平衡时，v正＝v逆≠0，化学平衡应为动态平衡。3.在一定温度下的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s)C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是()①混合气体的压强不变②混合气体的密度不变③C(g)的物质的量浓度不变④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1⑤单位时间内生成nmolC，同时生成nmolD⑥单位时间内生成nmolD，同时生成2nmolAA.①②⑤ B.②③⑤C.②③⑥ D.①③⑥答案C解析此反应为反应前后气体体积相等的反应，恒容条件下在达到平衡状态前后体系的压强始终不变，①不能作为平衡状态的判断标志；容积固定，因为此反应有固体参与，气体密度不变说明气体总质量不变，说明此反应达到平衡状态，②可作为平衡状态的判断标志；C(g)的浓度不变说明生成C(g)和消耗C(g)的量相等，说明反应达到平衡状态，③能作为平衡状态的判断标志；非平衡状态下，三种气体的浓度之比也可为2∶1∶1，④不能作为平衡状态的判断标志；单位时间内生成nmolC和nmolD均表示正反应速率，⑤不能作为平衡状态的判断标志；单位时间内生成nmolD，即消耗2nmolA，同时生成2nmolA，表明此时v正(A)＝v逆(A)，⑥能作为平衡状态的判断标志。4.(2018·济南校级期末)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(g)(正反应为放热反应)，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。下列叙述中正确的是()A.c点处正反应速率和逆反应速率相等B.a点的正反应速率比b点的大C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同D.在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率答案B解析c点反应物和生成物物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正、逆反应速率不相等，A错误；从a点到b点，氢气的物质的量在逐渐减小，即其物质的量浓度在逐渐减小，所以正反应的反应速率在逐渐减小，即a点的正反应速率比b点的大，B正确；d点和e点都处于平衡状态，n(N2)不变，即d点和e点处n(N2)相等，C错误；在t2时刻，该反应处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D错误。二、化学反应条件的控制1.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是________(填序号)。①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化处理⑤将煤进行气化处理⑥通入适当过量的空气答案③④⑤⑥解析理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于①和②，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。③、④、⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。2.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是________(填序号)。(1)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率(3)步骤②采用的压强是2×107Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大(4)步骤③，选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700℃左右(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本答案(1)(2)(4)(6)1.将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()①使煤充分燃烧，提高煤的利用率②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”③减少有毒的CO产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②③④答案A解析煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少SO2的产生；过量空气是为了减少CO的产生。2.在下列事实中，判断什么因素影响了化学反应的速率。(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：____________________。(2)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：____________________________________________。(3)KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色的HgI2：________________________________________________________________________。(4)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：________________________________________________________________________。(5)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：________________________________________________________________________。(6)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L－1的盐酸和1mol·L－1的盐酸中反应速率不同：________________________________________________________________________。(7)夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象：________________________________________________________________。(8)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内正常体温(37℃)下，就可以被氧化，这是因为：_____________________________________________________________________。答案(1)光(2)反应物的表面积(3)水作溶剂，增大了反应物的接触面积(4)催化剂(5)反应物本身的性质(6)反应物的浓度(7)反应温度(8)人体内的生物酶起催化作用解析影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。课时对点练A组基础对点练题组一可逆反应的特点1.(2018·淮阴高一检测)下列各组反应中，属于可逆反应的一组是()A.2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑，2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2OB.NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3，NH4HCO3eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2OC.H2＋I2eq\o(=,\s\up7(△))2HI,2HIeq\o(=,\s\up7(△))H2＋I2D.2Ag＋Br2eq\o(=,\s\up7(CuO))2AgBr,2AgBreq\o(=,\s\up7(光照))2Ag＋Br2答案C解析可逆反应必须是在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，A、B、D三项中反应条件不同，都不是可逆反应，只有C满足条件，故选C。2.2molH2和3molI2蒸气在持续加热的条件下进行：I2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up7(△))2HI(g)，充分反应后HI的物质的量可能是()A.4mol B.小于4molC.6mol D.大于6mol答案B解析I2蒸气过量，2molH2若完全反应，可转化为4molHI，由于该反应为可逆反应，H2的转化率小于100%，故反应后HI的物质的量小于4mol。题组二化学平衡状态和限度3.下列有关化学反应限度的说法不正确的是()A.任何可逆反应的进程都有一定限度B.提高反应的限度可以提高反应物的利用率C.化学平衡状态是指一定条件下进行的可逆反应达到的最大限度D.化学反应达到最大限度时，可逆反应的正、逆反应速率为零答案D解析在一定条件下的可逆反应，当达到最大限度时，反应就达到平衡状态，此时反应的正、逆反应速率相等，但不为零，是动态平衡，故选D项。4.向一密闭容器中放入1molX，进行可逆反应2X(g)3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是()A.t1时，只有正反应B.t2～t3时，反应不再发生C.t2时，容器内有1.5molYD.t2～t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化答案D解析t1时，v正＞v逆＞0，正、逆反应都在发生，A项错误；t2～t3时，v正＝v逆＞0，反应并未停止，B项错误；该反应为可逆反应，1molX不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内Y的物质的量小于1.5mol，C项错误；t2～t3时为化学平衡状态，X、Y的物质的量均不发生变化，D项正确。5.下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是()A.M、N全部变成了PB.反应已经停止C.反应混合物中各组分的浓度不再改变D.反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2答案C解析可逆反应的转化率达不到100%，即M、N不可能全部变成P，A项错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B项错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再D项错误。题组三化学平衡状态的判断6.(2019·杭州市学军中学检测)一定条件下的可逆反应2NO2(红棕色)2NO(无色)＋O2(无色)，在恒压密闭容器中充入NO2，达到化学平衡状态的标志是()A.反应停止了B.NO的正反应速率与O2的逆反应速率相等C.c(NO)∶c(O2)＝2∶1D.气体的颜色不再变化答案D解析A项，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，故错误；B项，NO的正反应速率与O2的逆反应速率之比为2∶1时才能确定反应达到平衡状态，故错误；C项，c(NO)∶c(O2)始终是2∶1，不能作为判断是否达到平衡的依据，故错误；D项，混合气体的颜色不再改变，说明NO2气体的浓度不变，达到平衡状态，故正确。7.(2019·哈尔滨高一月考)在一定条件下，使一定量的A和B气体混合发生反应2A(g)＋3B(g)4C(g)。下列描述中，说明反应已达到平衡状态的是()A.各物质的浓度之比c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶3∶4B.混合气体中各物质的浓度相等C.单位时间内，消耗amolA物质的同时消耗2amolC物质D.混合气体的体积是反应开始前的eq\f(4,5)答案C解析化学平衡状态时，各组分浓度保持不变，不是浓度相等；用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比为化学计量数之比。题组四化学反应条件的控制8.通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，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()答案C9.工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是()A.温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好B.压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好C.催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂D.可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率答案C解析A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，故错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越高越好，故错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，故正确；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，故错误。10.某温度下，在2L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。据图回答：(1)该反应的化学方程式可表示为_______________________________________________。(2)反应起始至tmin(设t＝5)，X的平均反应速率是________________。(3)在tmin时，该反应达到了____________状态，下列可判断反应已达到该状态的是________(填字母，下同)。A.X、Y、Z的反应速率相等B.X、Y的反应速率比为2∶3C.混合气体的密度不变D.生成1molZ的同时生成2molX(4)一定能使该反应的反应速率增大的措施有________。A.其他条件不变，及时分离出产物B.适当降低温度C.其他条件不变，增大X的浓度D.保持温度不变，将容器体积压缩为1L答案(1)2X3Y＋Z(2)0.08mol·L－1·min－1(3)化学平衡D(4)CD解析(1)由图像可以看出X为反应物，Y和Z为生成物，当反应达到t＝5min时，Δn(X)＝0.8mol，Δn(Y)＝1.2mol，Δn(Z)＝0.4mol，化学反应中，各物质的物质的量变化值与化学计量数呈正比，故Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝2∶3∶1，所以反应的化学方程式为2X3Y＋Z。(2)v(X)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.8mol,2L×5min)＝0.08mol·L－1·min－1。(3)在tmin时，反应中各物质的物质的量不再变化，反应达到化学平衡状态。A项，X、Y、Z的化学计量数不相等，则X、Y、Z的反应速率也不会相等，错误；B项，用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论平衡与否，X、Y的反应速率之比都为2∶3，错误；C项，据ρ＝eq\f(m,V)，由于反应的体积不变，气体的总质量不变，则混合气体的密度不变，错误；D项，当生成1molZ的同时生成2molX，说明正、逆反应速率相等，达到平衡状态，正确。(4)减小产物浓度，降低温度，会使反应速率减小，故A、B项错误；增大反应物浓度，会使反应速率增大，故C、D项正确。B组综合强化练1.在下列说法中，可以说明恒温恒容密闭容器中的反应：P(g)＋Q(g)R(g)＋S(g)已达到平衡状态的是()A.反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.容器内P、Q、R、S的物质的量浓度之比为1∶1∶1∶1D.反应容器内气体的总物质的量不随时间变化答案B解析反应前后气体分子总数不变，容器的压强始终不变，A项错误；由物质的反应速率之比等于相应的化学计量数之比得v逆(P)＝v逆(S)，根据题意知，v逆(P)＝v正(S)，则有v逆(S)＝v正(S)，说明反应达到平衡状态，B项正确；反应容器内P、Q、R、S的物质的量浓度之比为1∶1∶1∶1，但不一定不再改变，所以反应不一定达到平衡状态，C项错误；反应前后气体分子总数不变，气体的总物质的量不随时间变化，D项错误。2.一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是()A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)＝v逆(H2O)C.生成nmolCO的同时生成nmolH2D.1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键答案C解析A项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态；B项，CO的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态；C项，生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正、逆反应速率的关系，不能说明反应已达化学平衡状态；D项，H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向，1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键，即消耗1molH2的同时消耗了1molH2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。3.(2019·武汉高一期末)一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应：2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下能作为该反应达到平衡标志的是()A.X的分解速率与Y的消耗速率相等B.X、Y与Z的物质的量之比为2∶1∶1C.混合气体的密度不再变化D.单位时间内生成1molY的同时分解2molX答案C解析A项，X的分解速率是Y生成速率的2倍，因此Y的生成速率不等于Y的消耗速率，因此没有达到平衡状态，故错误；B项，平衡时各物质浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，故错误；C项，容积不变，当密度不变时说明混合气体的质量不变，又因为该反应有固体生成，故各物质的量不再变化，因此达到平衡状态，故正确；D项，生成Y和消耗X属于同一方向，因此不能作为达到平衡的标志，故错误。4.一定温度下，在恒容的密闭容器中，能表示反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的标志有()①容器中的压强不再发生变化②H2的生成速率与NH3的消耗速率之比为3∶2③混合气体的平均相对分子质量不变④容器内混合气体的密度不变⑤NH3的物质的量浓度不再变化⑥密闭容器中n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶3∶2A.①④⑥ B.②③⑤C.①③⑤ D.②④⑥答案C解析该反应是气体物质的量变小的反应，压强不变说明反应达到平衡，①正确；H2的生成速率和NH3的消耗速率都表示v逆，②错误；反应中混合气体的总质量不变，若平均相对分子质量不变，说明气体物质的量不变，反应已达平衡，③正确；恒容容器中混合气体的总质量和体积均无变化，故气体密度始终不变，④错误；物质的量浓度不变，说明已达平衡，⑤正确；容器内气体物质的量之比等于化学计量数之比，与是否达到平衡无关，⑥错误。5.在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.15%D.20%答案C解析达到平衡时，H2转化的物质的量为8mol×25%＝2mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(一定条件))2NH3起始物质的量/mol280转化物质的量/moleq\f(2,3)2eq\f(4,3)平衡物质的量/moleq\f(4,3)6eq\f(4,3)同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为eq\f(\f(4,3)mol,\f(4,3)mol＋6mol＋\f(4,3)mol)×100%≈15%。6.(2019·贵州贵阳高一期末)在一定温度下，某容器内的某一反应中，X、Y的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是()A.t1时，Y的浓度是X的浓度的2倍B.反应的化学方程式为2X3YC.t2时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态D.t3时，X、Y的量不再变化，化学反应停止了，正、逆反应速率为零答案A解析A项，由图像知，反应中Y的物质的量减少，X的物质的量增多，则Y为反应物，X为产物，方程式为3Y2X，t1时X的物质的量为3mol，Y的物质的量为6mol，因此Y的浓度是X的2倍，故A项正确，B项错误；在t2时，X和Y的物质的量相等，但反应未达到平衡，故正、逆反应速率不相等，故C项错误；在t3时，X和Y的物质的量不再随时间的变化而变化，反应达到平衡，此时正、逆反应速率相等，但不为零，故D项错误。7.在2L密闭容器中，800℃时，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上图中，A点处v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________________。(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。a.v(NO2)＝2v(O2)b.容器内压强保持不变c.v逆(NO)＝2v正(O2)d.容器内的密度保持不变(4)下列能使该反应的反应速率增大的是________。a.及时分离出NO2气体b.适当升高温度c.增大O2的浓度d.选择高效的催化剂答案(1)大于(2)b1.5×10－3mol·L－1·s－1(3)bc(4)bcd解析(1)图中表明A点的反应时间小于1s，表中表明在0～1s内n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在向右进行，v(正)＞v(逆)。(2)上述反应向右进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表中表明，上述反应从开始到平衡，n(NO)减小0.020mol－0.007mol＝0.013mol，则n(NO2)增加0.013mol。上述反应容器的容积为2L，则平衡时c(NO2)为0.0065mol·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表中表明，在0～2s内n(NO)减小0.020mol－0.008mol＝0.012mol，则n(O2)减小0.006mol，容器容积为2L，则·L－1·s－1。(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等，v正(NO2)＝2v逆(O2)体现了上述反应中正、逆反应速率相等，v(NO2)＝2v(O2)则不可以。上述反应，在达到平衡之前气体总物质的量不守恒，则在恒温、恒容下气体总压强不守恒；在达到平衡之后气体总物质的量守恒，则在恒温、恒容下气体总压强守恒。总之，上述反应的容器内压强保持不变，说明反应已经到达平衡。上述反应，在达到平衡前后气体质量守恒，由于容器容积不变，则容器内的密度不变不能说明反应达到平衡。(4)其他条件一定，升高温度或增大反应物的浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率增大；反之，可使化学反应速率减小。8.甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。(Ⅰ)甲组：取5mL0.1mol·L－1的KI溶液于试管中，滴加0.1mol·L－1的FeCl3溶液2mL，发生如下反应：2I－＋2Fe3＋=2Fe2＋＋I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀(AgI)生成，证明反应物没有反应完全；②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，证明萃取到了I2，即有I2生成。结合①②的结论，他们得出结论：该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。(1)指导老师指出上述实验中①不合理，你认为原因是________________________________________________________________，改进的方法是________________________________________________________________。(2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是__________________________________________________________。(Ⅱ)乙组：取4mL1mol·L－1的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1mol·L－1的Na2SO4溶液6mL后已经观察不到有白色沉淀产生了，发生的反应是Na2SO4＋CaCl2=CaSO4↓＋2NaCl。请设计一个简单的实验，确认上述反应具有可逆性和反应限度，简要列出实验步骤和结论：________________________________________________________________________。答案Ⅰ.(1)该反应中KI相对过量，故不能直接检验是否存在I－取少量反应液，滴加KSCN，若出现红色，则证明还有Fe3＋未完全反应(2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明生成了I2Ⅱ.取上层清液少许置于试管中，滴加1mol·L－1的Na2CO3溶液，若产生白色沉淀，则说明反应有一定的可逆性和反应限度解析甲组实验①不合理，因为所加的I－是过量的，不能检验I－存在证明反应的可逆性，只能证明少量反应物Fe3＋是否剩余及是否生成了I2来证明，因此，用KSCN溶液、淀粉溶液(或CCl4萃取)等合理方法。乙组从反应物的量的角度考虑，Na2SO4溶液相对过量，若反应无可逆性，则Ca2＋沉淀完全，若反应有一定可逆性和反应限度，则Ca2＋没有完全沉淀，故可用Na2CO3来证明Ca2＋即可。课后测评(时间:90分钟分值:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个正确选项,每小题2分,共20分)1.(河南郑州八校高一期中)南极上空臭氧空洞是指臭氧的浓度较臭氧空洞发生前减少超过30%的区域,臭氧空洞的形成与2O33O2有关。下列叙述错误的是()A.该变化一定是化学变化B.该变化一定伴随着能量的变化C.该变化一定有共价键的断裂与生成D.该变化一定有电子的转移答案D解析O3和O2是氧元素的不同单质,二者之间的转化是化学变化,A正确;该变化中有共价键的断裂与形成,并伴随能量变化,B、C正确;该反应中氧元素化合价不变,故不存在电子转移,D错误。2.(山东日照高一期中)依据如图信息,所得结论错误的是()A.该图像可以表示氯化铵固体与消石灰反应的能量变化B.该反应过程中,一定有其他形式的能量转化成化学能C.该反应过程中,形成新化学键释放的总能量小于断裂旧化学键吸收的总能量D.因为生成物的总能量高于反应物的总能量,所以该反应一定需要加热才可进行答案D解析由题图可知,该反应是吸热反应,氯化铵与消石灰制取NH3的反应是吸热反应,A正确;吸热反应中热能转化为化学能,B正确;对于吸热反应,形成新键释放的总能量低于断裂旧键吸收的总能量,C正确;吸热反应不一定需要加热也可进行,如氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应是吸热反应,在常温下即可反应,D错误。3.(福建福州一中高一期中)锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NH4+Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2A.ZnB.碳棒C.MnO2和NHD.Zn2+和NH答案C解析锌锰干电池放电时,正极上发生还原反应,由电池总反应可知,锰元素化合价降低,MnO2发生还原反应。4.(天津第二中学高一期中)某兴趣小组设计的原电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是()A.锌片为正极B.碳棒上发生了还原反应C.电子由碳棒经导线流向锌片D.H+向锌片移动答案B解析锌是活泼金属,与碳棒通过导线相连,放在浸有稀硫酸的滤纸上,形成原电池,锌是负极,失去电子发生氧化反应,A错误;碳棒是正极,H+在正极发生还原反应生成H2,B正确;原电池中电子由负极流向正极,即电子由锌片流向碳棒,C错误;原电池的电解质溶液中,阳离子向正极移动,则H+向碳棒移动,D错误。5.对于放热反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是()A.2molSO2和足量的O2反应,必定生成2molSO3B.当v(正)>v(逆)时,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小C.正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2时,反应达到平衡D.反应达到平衡后,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案B解析该反应为可逆反应,不论条件怎样改变,反应不可能进行完全,A项错误;v(正)>v(逆)表示反应正向进行,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小,B项正确;在可逆反应里,各物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,此时反应不一定达到平衡,C项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。6.下列措施对增大反应速率明显有效的是()A.在用H2和N2工业合成NH3时,降低温度B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸C.K2SO4与BaCl2在溶液中反应时,增大压强D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验答案D解析降低温度,合成NH3的反应速率减小;铁遇浓硫酸会产生钝化现象,不再产生氢气;改变压强只对有气体参加的反应的反应速率有影响;增大固体的表面积可以加快反应速率。7.(安徽宿州十三校高一期中)根据H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化的示意图,下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.该反应为放热反应C.Ⅰ与Ⅱ过程放出热量D.Ⅲ过程吸收热量答案B解析由题图可知,1molF2和1molH2反应生成2molHF时,断键吸收总能量为154kJ+436kJ=590kJ,成键释放总能量为2×565kJ=1130kJ,故该反应是放热反应,A错误,B正确;过程Ⅰ和Ⅱ断裂共价键,需要吸收能量,C错误;过程Ⅲ形成共价键,释放能量,D错误。8.下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时,放出H2的速率最大的是()选项金属(粉末状)及其物质的量/mol酸的浓度及体积反应温度/℃AMg0.16mol·L-1硝酸10mL60BMg0.13mol·L-1盐酸10mL60CFe0.13mol·L-1盐酸10mL60DMg0.13mol·L-1硫酸10mL60答案D解析影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质,镁的金属活动性强于铁,所以C项放出氢气的速率最小。A项,Mg与HNO3反应不会产生氢气,B、D两项中只需比较c(H+)的大小即可,HCl为一元强酸,硫酸为二元强酸,故相同浓度的盐酸与硫酸溶液,硫酸溶液中的c(H+)大于盐酸中的c(H+),D项符合题意。9.(浙江浙北高一期中)对于以下反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),在一定温度和容积固定的容器中进行,下列判断正确的是()A.当容器内的压强不再变化,可以判断反应已经达到平衡B.往容器中通入稀有气体He,由于压强增大,所以反应速率增大C.往容器中加入少量A,反应速率增大D.无论反应是放热反应还是吸热反应,升高温度,正反应速率一定增大答案D解析该反应前后气体分子总数不变,恒容条件下,气体总物质的量及压强始终不变,因此压强不变不能判断是否平衡,A错误;通入稀有气体He,原混合气体的浓度不变,故反应速率不变,B错误;A是固体,加入少量A,反应速率不变,C错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,D正确。10.(福建福州八县市协作校高一期中)一定温度下,向2L某恒容密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),5min时测得Z的物质的量为1.2mol,下列说法正确的是()A.此时Y的浓度为0.6mol·L-1B.5min内v(X)=0.06mol·L-1·min-1C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2,则该反应达到平衡状态D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ,则该反应达到平衡状态答案B解析结合反应方程式,5min时生成1.2molZ,同时必然消耗0.6molX和1.2molY,此时c(Y)=2mol-1.2mol2L=0.4mol·L-1,A错误;5min内消耗X的平均反应速率为v(X)=0.6mol2L×5min=0.06mol·L-1·min-1,B正确;达到平衡时,X、Y、Z的浓度均保持不变,当容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时二、选择题(本题包括5小题,每小题有1~2个正确选项,每小题4分,共20分)11.(山东临沂高一期末)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:t/min各物质物质的量/moln(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是()A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.03mol·L-1·min-1B.容器内压强不变,说明反应已达到平衡状态C.平衡状态时c(C)=0.6mol·L-1且不再发生变化D.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案AC解析由题表中信息可知,0~5min生成0.9molC,同时消耗0.3molA,则有v(A)=0.3mol2L×5min=0.03mol·L-1·min-1,A正确。该反应前后气体分子总数相等,反应过程中气体总物质的量不变,则气体的压强不变,故容器内压强不变不能判断是否平衡,B错误。10min时,消耗0.4molA,同时应生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1;15min时,消耗0.8molB,必然生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1,说明10min12.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是()A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变B.2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1答案D解析A项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即Br2的百分含量保持不变,说明反应处于平衡状态;B项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明NO2和N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;C项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,说明CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;D项,对于化学反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g),如果开始时加入的反应物的物质的量之比n(H2)∶n(N2)=3∶1,或加入的是纯NH3,则反应从开始到达到化学平衡状态,始终满足n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的状态不一定是平衡状态。13.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是()A.通常情况下,NO比N2稳定B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO(g)C.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量D.1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ答案CD解析通常情况下,N2比NO稳定,A错;N2(g)和O2(g)在高温或放电条件下才能反应生成NO,B错;根据图示,1molN2(g)和1molO2(g)转化为2molNO(g)时吸收的能量为946kJ+498kJ-632kJ×2=180kJ,即1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量,C、D正确。14.(天津第一中学高一期末)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是()A.b极发生还原反应B.a极为该电池的正极C.放电时,电流从a极经过负载流向b极D.a极的反应式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O答案AD解析由题图可知,N2H4在a电极发生氧化反应生成N2,电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,则a极为电池的负极,B错误,D正确;b极为电池的正极,发生还原反应,A正确;放电时,电流由正极流向负极,故电流从b极经过负载流向a极,C错误。15.一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图:下列说法正确的是()A.t1min时正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系C.0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75mol·L-1·min-1D.10~12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.0025mol·L-1·min-1答案BD解析t1min时,只是X和Y的物质的量相等,反应没有达到平衡状态,说明正、逆反应速率不相等;根据图像,Y表示H2的物质的量随时间的变化关系,X表示NH3的物质的量随时间的变化关系;0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=(1.2-0.3)mol8min×10L=0.01125mol·L-1·min-1,根据H2的变化量可计算出10~12min内N2的平均反应速率v(N2)=1三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(8分)(河南郑州八校高一期中)人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示:根据上图可知,在化学反应中,不仅存在物质的变化,而且伴随着变化,1molH2完全燃烧生成1mol水蒸气时,释放的能量是kJ。

(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是。

a.Fe+2FeCl33FeCl2b.Ba(OH)2+H2SO4BaSO4+2H2Oc.CH4+2O2CO2+2H2Od.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑(3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图,实验结束后,在实验报告上记录如下:a.电流计指针偏转

b.Cu极有H2产生

c.H+向负极移动

d.电流由Zn经导线流向Cu①实验报告中记录合理的是(填字母)。

②负极材料为,该电极反应式为。

③若有1mol电子流过导线,则理论上产生H2的质量为g。

④将稀硫酸换成CuSO4溶液,电极质量增加的是(填“锌极”或“铜极”),其原因为(用电极反应式表示)。

答案(1)能量245(2)ac(3)①ab②ZnZn-2e-Zn2+③1④铜极Cu2++2e-Cu17.(12分)Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:MnO2触摸试管情况观察结果反应完成所需的时间粉末状很烫剧烈反应,带火星的木条复燃3.5min块状微热反应较慢,火星红亮但木条未复燃30min(1)写出大试管中发生反应的化学方程式:,该反应是(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与有关。

Ⅱ.某可逆反应在容积为5L的密闭容器中进行,0~3min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。(3)该反应的化学方程式为。

(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为。

(5)能说明该反应已达到平衡状态的是(填序号)。

a.v(A)=2v(B)b.容器内压强保持不变c.2v逆(A)=v正(B)d.容器内混合气体的密度保持不变(6)在密闭容器里,通入amolA(g)、bmolB(g)、cmolC(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是(填序号)。

①降低温度②加入催化剂③增大容器容积答案Ⅰ.(1)2H2O22H2O+O2↑放热(2)催化剂接触面积的大小Ⅱ.(3)2A+B2C(4)0.1mol·L-1·min-1(5)b(6)①③解析Ⅰ.(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;试管很烫,说明反应放热。(2)粉末状的MnO2与块状的MnO2的催化效果不同,说明催化剂的催化效果和催化剂接触面积的大小有关。Ⅱ.(3)从图像分析,在0~2min内,A减少了2mol,B减少了1mol,C增加了2mol,所以该反应的化学方程式为2A+B2C。(4)0~2min内B减少了1mol,所以v(B)=1mol÷5L÷2min=0.1mol·L-1·min-1。(5)a.没有说明反应速率的正、逆,不能说明反应已达平衡;b.容器内压强不变,说明反应达到平衡状态;c.反应达到平衡状态时,A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍,表示为v逆(A)=2v正(B),所以错误;d.容器内混合气体的密度始终不变。(6)①降温,反应速率减小;②加入催化剂,反应速率增大;③增大容器的容积,物质的浓度减小,反应速率减小,所以选①③。18.(12分)(1)在2L的密闭容器中放入4molN2O5,发生如下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。反应至5min时,测得N2O5转化了20%,则v(NO2)为;5min时,N2O5在混合气体中的体积分数是。

(2)某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空:①该反应的化学方程式为。

②若X、Y、Z均为气体,2min时反应达到平衡,此时体系内压强与开始时的压强之比为。

③若X、Y、Z均为气体,则达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时(填“增大”“减小”或“相等”)。

答案(1)0.16mol·L-1·min-161.5%(2)①3X+Y2Z②9∶10③增大解析(1)由三段式可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,5min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,故v(NO2)=0.8mol·L-15min=0.16mol·L-1·min-1,5min时,N2O5在混合气体中的体积分数为1(2)①反应中各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,则(1-0.7)∶(1-0.9)∶(0.2-0)=3∶1∶2,2min后各物质的物质的量不再变化,此反应为可逆反应,故反应的化学方程式为3X+Y2Z。②压强之比等于气体物质的量之比,则(0.9+0.7+0.2)∶(1.0+1.0)=9∶10。③达平衡时,容器内气体的物质的量