2.1 化学反应速率（精讲）（解析版）

PAGE172.1化学反应速率（精讲）思维导图思维导图常见考点常见考点考点一化学反应速率的计算【例1-1】（广西桂林·高二期末）一定条件下，向一4L密闭容器中充入2mol和8mol发生反应：，5min后测得的物质的量为4mol，下列说法正确的是A． B．C． D．【答案】A【解析】列出三段式：，由此解析。A．

，故A正确；B．，故B错误；C．

，故C错误；D．，故D错误；故选A。【例1-2】（全国·高二课时练习）在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用vA、vB、vC表示，已知2vB=3vA、3vC=2vB，则此反应可表示为A．A+3B=2C B．2A+3B=2C C．3A+B=2C D．A+B=C【答案】B【解析】在密闭容器里，A与B反应生成C，则A与B是反应物，C是生成物。在同一反应中用不同物质表示反应速率时，速率比等于方程式中相应物质的化学计量数的比。由于2vB=3vA、3vC=2vB，则n(A)：n(B)：n(C)=vA：vB：vC=2：3：2，故化学方程式为2A+3B=2C；答案选B。【例1-3】（全国·高二课时练习）在2L密闭容器中，3molA和1molB发生反应：3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)，10s末时，生成0.6mol/LC，下列说法正确的是A．10s内，v(D)=0.12mol/(L·s) B．10s末时，物质A的转化率为40%C．10s末时，B的物质的量为0.4mol D．10s末时，C的物质的量分数为15%【答案】C【解析】A．10s末时，生成0.6mol/LC，由反应可知，生成1.2molC的同时也生成1.2molD，则v(D)＝，故A错误；B．由变化量之比等于化学计量数之比可得，生成1.2molC时，消耗的A的物质的量为1.8mol，则A的转化率=，故B错误；C．由变化量之比等于化学计量数之比可得，生成1.2molC时，消耗的B的物质的量为0.6mol，则剩余的B的物质的量为1mol-0.6mol=0.4mol，故C正确；D．由以上分析可知，平衡时A的物质的量为3mol-1.8mol=1.2mol，B的物质的量为0.4mol，C和D的物质的量均为1.2mol，则C的物质的量分数为=，故D错误；故选：C。【一隅三反】1．（全国·高二课时练习）在的反应中，2s后，的物质的量浓度增加了，用来表示反应速率为A． B． C． D．【答案】C【解析】在的反应中，2s后，的物质的量浓度增加了，用表示的化学反应速率为v==，根据化学反应速率之比等于计量数之比，故用来表示反应速率为=；答案选C。2．（吉林·汪清县汪清第四中学高二阶段练习）在容积不变的密闭容器中，A和B反应生成C和D，其化学反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)、v(D)表示。已知2v(A)=v(C)、3v(B)=4v(D)、3v(A)=2v(D)，则此反应可表示为A．3A+4B=2C+3D B．3A+4B=4C+2DC．2A+4B=4C+3D D．A+4B=3C+3D【答案】C【解析】由3v(B)=4v(D)、3v(A)=2v(D)可知，v(B)=2v(A)，由反应速率之比等于化学计量数之比可得：A、B、C、D的化学计量数之比为v(A)：2v(A)：2v(A)：=2：4：4：3，反应的化学方程式为2A+4B=4C+3D，故选C。3．将6molA和5molB混合于4L恒容密闭容器中，发生如下反应：，5s后反应达到平衡状态，生成2molD，经测定以C表示的平均反应速率为0.1。则下列结论中正确的是A．5s内以A表示的平均反应速率为0.075B．平衡时，B的浓度为4C．n值等于1D．当反应速率符合2v正(A)=3v逆(D)达到平衡【答案】A【解析】A．平衡时生成2mol的D，所以参加反应的A为1.5mol，故，故A正确；B．平衡时生成2mol的D，所以参加反应的B为0.5mol，故平衡时B的物质的量为5mol-0.5mol=4.5mol，平衡时B的浓度为，故B错误；C．速率之比等于化学计量数之比，故3：n=0.075mol•(L•s)-1：0.1mol••(L•s)-1，解得n=4，故C错误；D．平衡时正逆反应速率相等，即4v正(A)=3v逆(D)达到平衡，故D错误；故选：A。4．已知，反应速率分别用、、、表示，正确的是A． B．C． D．【答案】A【解析】A．由于v(O2)：v(NO)=5：4，所以，A正确；B．由于v(O2)：v(H2O)=5：6，所以，B错误；C．由于v(NH3)：v(H2O)=4：6=2：3，所以，C错误；D．由于v(NH3)：v(O2)=4：5，所以，D错误；故合理选项是A。考点二比较化学反应速率【例2-1】（贵州遵义·高二期末）对于可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是A． B．C． D．【答案】A【解析】A．即为v(NH3)=×v(H2O)=60s/min××0.05mol⋅L−1⋅s−1=2mol⋅L−1⋅min−1；B．v(O2)=1mol⋅L−1⋅min−1即为v(NH3)=×v(O2)=×1mol⋅L−1⋅s−1=0.8mol⋅L−1⋅s−1；C．v(NO)=1.6mol⋅L−1⋅min−1即为v(NH3)=v(NO)=1.6mol⋅L−1⋅min−1；D．综上所述，反应最快的是，故答案为A。【例2-2】反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=24mol·L-1·min-1，②v(B)=1.5mol·L-1·s-1，③v(C)=0.4mol·L-1·s-1，④v(D)=0.5mol·L-1·s-1，该反应进行的快慢顺序为A．①<③<②<④ B．④<③<①<② C．②>①>④>③ D．④>③>②>①【答案】C【解析】同一反应中，不同物质的反应速率与反应方程式中的化学计量数的比值越大，反应速率越快，由题给数据可得：==0.4、==0.5、==0.2、==0.25，则反应进行的快慢顺序为②>①>④>③，故选C。【一隅三反】1．（四川达州·高二期末）反应在不同条件下用不同物质表示的化学反应速率如下，其中反应最快的是A． B．C． D．【答案】C【解析】由经验公式可知，同一化学反应中物质的反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越大，==、==、==、==，则反应速率最大的为C，故选C。2．反应4A(g)+3B(g)=2C(g)+5D(g)在四种不同条件下的反应速率分别为(

)①v(A)=0.02mol·L-1·s-1；②v(B)=0.6mol·L-1·min-1；③v(C)=0.3mol·L-1·min-1；④v(D)=1.2mol·L-1·min-1其中表示该反应速率最慢的是(

)A．① B．② C．③ D．④【答案】C【解析】v(A)=0.02mol·L-1·s-1=1.2mol·L-1·min-1，反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快，则①=0.3；②=0.2；③=0.15；④=0.24，显然表示该反应速率最慢的是③，故选C。3．反应A(g)＋3B(g)=2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45mol·L-1·s-1②v(B)＝0.6mol·L-1·s-1③v(C)＝0.4mol·L-1·s-1④v(D)＝0.45mol·L-1·s-1。下列有关反应速率的比较中正确的是A．④>③＝②>① B．①>④>②＝③C．①>②>③>④ D．④>③>②>①【答案】B【解析】同一化学反应中，不同物质表示的速率比等于系数比，都转化为用A表示的反应速率。①v(A)＝0.45mol·L-1·s-1；②v(A)＝v(B)＝0.6mol·L-1·s-1=0.2mol·L-1·s-1；③v(A)＝v(C)＝0.4mol·L-1·s-1=0.2mol·L-1·s-1；④v(A)＝v(D)＝0.45mol·L-1·s-1=0.225mol·L-1·s-1，所以①>④>②＝③，故B正确；选B。考点三影响化学反应速率的因素【例3-1】（四川省蒲江县蒲江中学高二阶段练习）密闭容器中发生反应。下列措施能增大反应速率的是A．增加C的物质的量 B．降低反应温度C．将容器的体积缩小一半 D．保持压强不变，充入【答案】C【解析】A．固体不影响反应速率，A错误；B．温度降低，活化分子百分数降低，反应速率降低，B错误；C．将容器的体积缩小一半，相当于加压，浓度增大，化学反应速率增大，C正确；D．保持压强不变，充入N2相当于减压，体积增大，浓度减小，反应速率降低，D错误；故选C。【例3-2】（宁夏·银川二中高二阶段练习）回答下列问题：(1)我校化学社团做了如下探究实验：利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响。实验数据如表所示：实验序号实验温度/KKMnO4溶液(含硫酸)H2C2O4溶液H2O溶液颜色褪至无色时所需时间/sA29320.0250.13B29320.0230.18C31320.020.15①写出该反应的离子方程式：_______。②通过实验A、B可探究_______(填外部因素)的改变对反应速率的影响，其中V1=_______；通过实验_______(填实验序号)可探究温度变化对化学反应速率的影响。③利用实验B中数据计算，用KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=_______。④实验中发现：反应一段时间后该反应速率会突然加快，造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有某种特殊的作用，则该作用是_______，相应的粒子最有可能是_______。(2)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-1CO初始浓度/mol·L-1催化剂的比表面积/m2/gI28082II280b124Ⅲ350a82①表中a=_______，b=_______。②能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验_______(填实验编号)。③实验I和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验II的是曲线_______(填“甲”或“乙”)。【答案】(1)

H2C2O4溶液浓度的改变对反应速率的影响

5

BC

催化作用

Mn2+(2)

I、Ⅲ

乙【解析】(1)①酸性KMnO4具有强氧化性，和H2C2O4溶液反应生成二氧化碳和锰离子，反应为；②实验A、B中控制的变量为H2C2O4溶液浓度，可探究H2C2O4溶液浓度的改变对反应速率的影响，实验中溶液总体积要相同，故其中V1=5；实验BC中控制的变量为H2C2O4溶液浓度，通过实验BC可探究温度变化对化学反应速率的影响。③实验B中n(KMnO4)=2×10-3L×0.02mol/L=4×10-5mol，n(H2C2O4)=3×10-3L×0.1mol/L=3×10-4mol，反应中H2C2O4过量，KMnO4全部反应；KMnO4起始浓度为，用KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=。④反应一段时间后该反应速率会突然加快，造成此种变化的原因是反应体系中的生成的锰离子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有催化作用，故填：催化作用，Mn2+；(2)①验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，设计了三组实验，实验I、II中变量为催化剂的比表面积，则b=；实验I、Ⅲ中变量为温度，则a=；②实验I、Ⅲ中变量为温度，能验证温度对化学反应速率影响规律的是实验I、Ⅲ；③已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率，实验Ⅱ中催化剂的比表面积更大，反应速率更快，故表示实验II的是曲线乙。【一隅三反】1．在一密闭容器中发生反应：3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)，下列判断正确的是（

）A．升高反应温度对反应限度无影响B．改变H2的浓度对正反应速率无影响C．保持体积不变，充入N2反应速率增大D．保持压强不变，充入N2反应速率减小【答案】D【解析】A.升高反应温度加快化学反应速率，平衡向着吸热方向移动，所以改变温度，对反应限度有影响，故A错误；B.增大反应物的浓度加快化学反应速率，平衡正向移动，减小反应物的浓度减慢化学反应速率，平衡逆向移动。因为H2属于反应物，所以改变H2的浓度对正反应速率有影响，故B错误；C.保持体积不变，充入N2气使体系压强增大，但反应物和生成物的浓度不变，所以反应速率不变，故C错误；D.压强不变，充入N2使容器的体积增大，反应气体的浓度减小，反应速率减小，故D正确；故选D。2．I.为探究H+对MnO2与H2O2反应速率的影响。现取等量MnO2和表中有关物质，在相同温度下进行4组实验，分别记录收集20.0mLO2所需时间。实验编号123410%H2O2的体积/mL5.05.0V1V220%硫酸的体积/mL00.51.0V3水的体积/mL15.014.5V413.5所需时间t/st1t2t3t4已知酸性条件下时：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O(1)表中V2=____mL，V4=_____mL。(2)实验测得t2>t3>t4，则可得出的实验结论是____。II.已知反应2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=kcx(NO)cy(H2)，k为速率常数。在800℃时测得的相关数据如表所示。实验数据初始浓度生成N2的初始速率/mol·L-1·s-1c(NO)/mol·L-1c(H2)/mol·L-112.00×10-36.00×10-31.92×10-321.00×10-36.00×10-34.80×10-432.00×10-33.00×10-39.60×10-4(3)由表中的数据可算出x、k的值：x=_____，k=____。(4)若800℃时，初始浓度c(NO)=c(H2)=4.00×10-3mol·L-1，则生成N2的初始速率为_____mol·L-1·s-1。【答案】(1)

5.0

14.0(2)其他条件相同的情况下，H+的浓度越大，反应速率越快(3)

2

8×104(4)5.12×10-3【解析】(1)为了探究H+浓度对MnO2与H2O2反应速率的影响，只改变H+浓度，其他量都必须相同，所以V1=5.0mL；水和硫酸的体积之和为15.0mL，所以表中V4=14.0mL。(2)实验测得t2>t3>t4，则实验2、3、4的反应速率依次加快，则可得出的实验结论是:其他条件相同的情况下，H+的浓度越大，反应速率越快。(3)将3组实验数据代入v=kcx(NO)•cy(H2)，中有：，，，解得：x=2，y=1，k=8×104。(4)若800℃时，初始浓度c(NO)=c(H2)=4.00×10-3mol·L-1，则生成N2的初始速率v=8×104×c2(NO)·c(H2)=8×104×(4.00×10-3)2×(4.00×10-3)=5.12×10-3mol·L-1·s-1。3．（江西吉安·高二期末）I.实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素。请回答相关问题：编号温度/℃溶液酸性溶液浓度/体积/浓度/体积/①250.102.00.0104.0②250.202.00.0104.0③500.202.00.0104.0(1)实验时，分别量取溶液和酸性溶液，迅速混合并开始计时，通过测定_______来判断反应的快慢。(2)实验①、②、③所加溶液均要过量，理由是_______。(3)实验①和实验②是探究_______对化学反应速率的影响，实验②和③是探究_______对化学反应速率的影响。(4)实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能原因是_______。II.在恒容密闭容器中，用H2还原SO2，生成S的反应分两步完成(如图1所示)，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示，请分析并回答如下问题：(5)分析可知X为_______(填化学式)。(6)时间段的温度为_______。(7)时间段用SO2表示的化学反应速率为_______。【答案】(1)溶液褪色时间(2)根据反应方程式：，实验通过测定溶液的褪色时间判断反应的快慢，则三个实验中所加溶液均要过量(3)

浓度

温度(4)反应生成了具有催化作用的物质，其中可能起催化作用为(5)H2S(6)300℃(7)【解析】(1)溶液和酸性溶液反应的化学方程式为：，通过测量溶液褪色时间来判断反应的快慢；(2)根据反应方程式：，实验通过测定溶液的褪色时间判断反应的快慢，则三个实验中所加溶液均要过量；(3)①实验①和实验②溶液的浓度不同，其他实验条件均相同，则实验①和实验②探究溶液的浓度对化学反应速率的影响；②实验②和实验③中温度不同，其他实验条件均相同，则验②和实验③探究温度对化学反应速率的影响；(4)实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，说明可能反应生成了具有催化作用的物质，其中可能起催化作用为；(5)根据图1可知，在300℃时，H2和SO2在催化剂条件下生成H2S，在100℃到200℃时，H2S与SO2在催化剂生成S和H2O，则物质X为H2S；(6)由图2可知，时间段H2完全转化为H2S，H2和SO2的浓度降低且H2S的浓度增大，则时间段的温度为300℃；(7)时间段用SO2浓度的变化量为，SO2的化学反应速率为。考点四活化能【例4】（江西·高二阶段练习）下列说法正确的是A．增大压强，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大B．升高反应体系温度，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大C．一般使用催化剂可降低反应的活化能，活化分子百分数不变，化学反应速率增大D．增大反应物的浓度，使活化分子百分数增大，化学反应速率增大【答案】B【解析】A．增大压强，单位体积内活化分子的数目增大，活化分子的百分数不变，故A错误；B．升高温度，活化分子的百分数增大，反应速率增大，故B正确；C．催化剂可以降低反应的活化能，增大活化分子百分数，故C错误；D．加入反应物，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子的数目增大，活化分子的百分数不变，故D错误；故选：B。【一隅三反】1．（云南·昆明市第三中学高二期中）下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是A．升高温度，使反应物分子中活化分子百分数增大B．向反应体系中加入相同浓度的反应物，使活化分子百分数增大C．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，单位体积内活化分子数增多D．加入适宜的催化剂，使反应物分子中活化分子百分数增大【答案】B【解析】A．升温，反应物分子的能量升高，则活化分子百分数增大，A正确；B．向反应体系中加入相同浓度的反应物，活化分子百分数不改变，B错误；C．对有气体参加的反应，增大压强使容器减小，则浓度增大，单位体积的活化分子数增多，C正确；D．加入适宜的催化剂，降低反应的活化能，使反应物中活化分子百分数增大，D正确；故选B。2．（广东·肇庆市实验中学高二期末）下列说法不一定正确的是A．增大反应物浓度能增大单位体积内活化分子总数，化学反应速率增大B．增大压强能增大活化分子百分数，化学反应速率增大C．升高温度能增大活化分子百分数，化学反应速率增大D．加入合适催化剂能增大活化分子百分数，化学反应速率增大【答案】B【解析】A．增大浓度，单位体积活化分子数目增多，则使有效碰撞次数增大，反应速率加快，故A正确；B．增大压强是能增大单位体积活化分子总数，使化学反应速率增大，活化分子百分数未发生变化，故B错误；C．升高温度，活化分子的百分数，反应速率增大，故C正确；D．催化剂，降低反应所需的活化能，增大单位体积内活化分子的百分数，故D正确；故选：B。3．能增加反应物分子中活化分子的百分数的是:①升高温度②增加浓度③增大压强④使用催化剂A．①③ B．①④ C．②③ D．①③④【答案】B【解析】①升高温度可以增大反应物分子中活化分子的百分数；②增加浓度可使活化分子的浓度增大，即可增加单位体积内活化分子数，但百分数不变；③增大压强可使活化分子的浓度增大，即可增加单位体积内活化分子数，但百分数不变；④使用催化剂可增大反应物中的活化分子百分数；因此符合条件的是①④，答案选B。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列说法正确的是()A.催化剂是影响化学反应速率的本质因素B.当反应体系容积不变时,减小反应物的量肯定能减小反应速率C.可逆反应达到反应限度时,化学反应速率为0D.化学反应速率可用单位时间内反应物的浓度的变化量来表示答案D解析影响化学反应速率的本质因素是反应物的性质,A项错误;如果反应物是固体或液体,减小反应物的量不会影响反应速率,B项错误;可逆反应达到反应限度时,正、逆反应速率相等,但不为零,C项错误。2.下列说法正确的是()A.自发反应在任何条件下都能实现B.所有的自发反应都是放热的C.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大D.一般使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,从而提高反应物的转化率答案C解析自发反应在恰当条件下才能实现,A项错误;有的吸热反应也能自发进行,B项错误;升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大,C项正确;使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,对化学平衡没有影响,不影响反应物的转化率,D项错误。3.一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH>0,若15s内c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1,则下列说法正确的是()A.0~15s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002mol·L-1·s-1B.c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1所需的反应时间小于10sC.升高温度正反应速率增大,逆反应速率减小D.减小反应体系的体积,化学反应速率增大答案D解析0~15s内,v(I2)=12v(HI)=12×(0.1-0.07)mol·L-115s=0.001mol·L-1·s-1,A项错误;随着反应的进行,c(HI)减小,v(HI)减小,故c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L4.(江西上饶高二月考)已知反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0),其反应机理是:①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g)快②NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g)慢下列有关该反应的说法正确的是()A.该反应的速率主要取决于①的快慢B.NOBr2是该反应的催化剂C.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数,加快反应速率D.2molNO完全反应时生成物的总键能比反应物的总键能大akJ·mol-1答案D解析反应速率主要取决于慢的一步,所以反应速率主要取决于②的快慢,A错误;NOBr2是中间产物,而不是催化剂,B错误;增大浓度,活化分子百分数不变,C错误;正反应放热,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,则反应物的总键能比生成物的总键能小akJ·mol-1,D正确。5.已知某密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)2W(g)+Z(g)ΔH<0(Y物质易被液化)。下列有关说法中一定正确的是()A.若W为有颜色的物质,达到平衡后,增大压强,体系颜色变浅B.改变压强,该反应的平衡常数一定不变C.平衡时,其他条件不变,升高温度,正反应速率增大程度比逆反应速率增大程度小D.平衡时,其他条件不变,分离出Z,正反应速率增大答案C解析A项,增大压强,不论平衡向哪个方向移动,各物质浓度变大,体系颜色应变深;B项,Y物质易被液化,加压有可能导致Y变为液态,平衡常数的表达式变了,平衡常数也就可能改变;C项,升温,平衡逆向移动,正确;D项,分离出Z,正、逆反应速率都减小。6.(江西上饶高二月考)已知:I2在水中的溶解度很小,在KI溶液中的溶解度显著增大。I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如下图所示,下列说法正确的是()A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔHB.利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质C.在题给平衡体系中加入CCl4,平衡不移动D.25℃时,在题给平衡体系中加入少量KI固体,平衡常数K小于680答案B解析由图像数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应方向为放热反应,即ΔH<0,故A错误;硫难溶于水,而碘单质与I-形成I3-而溶于水,可以达到除去少量碘的目的,故B正确;加入CCl4,碘易溶于CCl4,则加入CCl4后水中碘的浓度变小,平衡向左移动,故C错误;加入KI固体,I-的浓度增大,平衡向右移动,但平衡常数只受温度影响,与物质的浓度无关,因此平衡常数K不变,故7.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是()A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C.温度越高,K一定越大D.如果m+n=p,则K=1答案A解析K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A项正确;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,B项错误;因该反应的热效应不确定,C项错误;K=cp(C)cm(A)·cn(8.在某密闭容器中,可逆反应:A(g)+B(g)xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系,φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断,对图像(Ⅱ)说法不正确的是()A.p3>p4,Y轴表示A的转化率B.p3>p4,Y轴表示B的质量分数C.p3>p4,Y轴表示B的转化率D.p3>p4,Y轴表示混合气体的平均相对分子质量答案B解析据图像(Ⅰ),在压强不变时,由曲线斜率知T1>T2。降温(T1→T2)时,φ(C)增大,即平衡正向移动,说明正反应为放热反应。当温度不变时,由曲线斜率知压强p2>p1,增大压强(p1→p2)时,φ(C)增大,即平衡正向移动,故x<2。由图像(Ⅱ)知,保持体系压强不变,升高温度,平衡逆向移动,A、B的转化率、φ(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小,而A、B的质量分数增大。故选B。9.已知可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025kJ·mol-1。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是()答案D解析升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,A项正确,D项错误;增大压强,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,B项正确;有无催化剂只影响到达平衡状态的时间,不影响平衡移动,C项正确。10.一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图,下列说法不正确的是()A.该反应的逆反应为吸热反应B.平衡常数:KM>KNC.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M)D.当温度高于250℃,升高温度,催化剂的催化效率降低答案C解析升高温度时CO2的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,A项正确;该反应的正反应是放热反应,升温平衡常数减小,B项正确;化学反应速率随温度的升高而增大,但所用催化剂在250℃时催化活性最高,温度继续升高,其催化效率降低,所以v(N)有可能小于v(M),C项错误,D项正确。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示:物质XYZ初始浓度/(mol·L-1)0.10.20.0平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1下列说法错误的是()A.反应达到平衡时,X的转化率为60%B.该反应可表示为X(g)+3Y(g)2Z(g),其平衡常数为1600C.增大压强,平衡常数增大D.改变温度可以改变该反应的平衡常数答案AC解析X的浓度变化了0.05mol·L-1,所以达到化学平衡时,X的转化率为0.05mol·L-1÷0.1mol·L-1×100%=50%,A项错误;Y的浓度变化了0.15mol·L-1,Z的浓度变化了0.1mol·L-1,故该反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g),其平衡常数K=(0.1)20.05×(0.05)3=112.某温度下在2L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量如下表所示。物质XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5下列说法正确的是()A.升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH>0B.该温度下,此反应的平衡常数K=6.75C.增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动D.该温度下,再向该容器中加入1.5molW,达到新平衡时,c(X)=0.25mol·L-1答案B解析由表中数据可以知道平衡时,Δn(X)=1mol、Δn(Y)=0.5mol、Δn(W)=1.5mol,Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)=1mol∶0.5mol∶1.5mol=2∶1∶3,根据反应过程中各物质的物质的量之比等于化学计量数之比可得,反应的方程式为2X(g)+Y(g)3W(g)。升高温度W的体积分数减小,平衡逆向移动,因为升高温度平衡向吸热反应方向移动,则逆向为吸热反应,故正反应为放热反应,即ΔH<0,故A错误;反应方程式为2X(g)+Y(g)3W(g),反应前后气体的物质的量相同,可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以平衡常数K=c3(W)c2(X)·c(Y)=1.5312×0.5=6.75,故B正确;该反应为反应前后气体的物质的量不变的反应,增大压强,正、逆反应速率均增大相同的倍数2X+Y3W起始量/mol 1 0.5 1.5+1.5=3变化量/mol 2m m 3m平衡量/mol 1+2m 0.5+m 3-3m根据W含量相同得到:1m=0.25;则达到新平衡时c(X)=(1+2×0.25)mol2L=0.13.(浙江11月选考)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197.8kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是()温度/K压强/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高答案B解析由表格数据及勒夏特列原理知,对于放热反应,一定压强下降低温度,平衡正向移动,故反应物SO2的转化率增大,A项正确;由于在不同温度、压强下,化学反应速率不一定相等,故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等,B项错误;催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所需的时间,C项正确;由图中数据可知,在1.01×105Pa(常压)下,673K、723K、773K时SO2的转化率分别为99.2%,97.5%,93.5%,已经相当高了,且加压后转化率升高并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,D项正确。14.已知H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0,有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1mol,乙中加入HI0.2mol,相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度,应采取的措施是()A.甲、乙提高相同温度B.甲中加入0.1molHe,乙不改变C.甲降低温度,乙不变D.甲增加0.1molH2,乙增加0.1molI2答案C解析由题意知,甲、乙能达到同一平衡状态,HI浓度相等。升高相同温度,新平衡依然等效,HI浓度相等,A选项错误;向甲中充入氦气,因为容积不变,各物质浓度不变,平衡不移动,甲、乙中HI的平衡浓度仍然相等,B选项错误;对甲降温,平衡向右移动,HI浓度增大,乙中HI浓度不变,C选项正确;甲增加0.1molH2,乙增加0.1molI2,甲、乙中HI浓度增大程度相等,使甲、乙中HI的平衡浓度仍然相等,D选项错误。15.在容积可变的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0,下列分析中不正确的是()A.图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响B.图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小容积)或使用催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲使用了催化剂D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高答案AC解析由于这是一个气体体积不变的放热反应,所以图Ⅰt0时温度升高,平衡向左移动,此时逆反应速率大于正反应速率,A项错误;该反应是反应前后气体物质的量不变的反应,图Ⅱ中,增大压强,可同等程度地增大正、逆反应速率,平衡不移动,使用催化剂,不影响平衡,但反应速率增大,B项正确;如果图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,则由图可知乙条件下先达到平衡,所以应该是乙使用了催化剂,且平衡时甲、乙两条件下的CO转化率应相等,C项错误;如果图Ⅲ研究的是温度对平衡的影响,同样应该是乙条件下温度高于甲条件,那么从甲升温到乙,平衡向左移动,CO的转化率下降,D项正确。三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(12分)在密闭容器中,使2molN2和6molH2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是;N2和H2的转化率之比是。

(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量,密度。(填“增大”“减小”或“不变”)

(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。

答案(1)1∶31∶1(2)减小不变(3)逆向(4)向左移动小于解析(1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,在密闭容器中,开始时n(N2)∶n(H2)=2∶6=1∶3,反应时消耗n(N2)∶n(H2)=1∶3,故平衡时n(N2)∶n(H2)=1∶3,所以c(N2)∶c(H2)=1∶3,转化率之比为1∶1。(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由ρ=mV(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小压强,使平衡逆向移动。(4)恒容时升高温度至原来的2倍,根据勒夏特列原理,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。17.(12分)300℃时,将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)ΔH=Q,2min末达到平衡,生成0.8molD。(1)300℃时,该反应的平衡常数表达式为:K=。

已知K300℃<K350℃,则ΔH0(填“>”或“<”)。

(2)在2min末时,B的平衡浓度为,D的平均反应速率为。

(3)若温度不变,缩小容器容积,则A的转化率(填“增大”“减小”或“不变”),原因是。

(4)如果在相同的条件下,上述反应从逆反应方向开始,开始时加入C、D各43mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同,则还应该加入B答案(1)c2(C)·c0.2mol·L-1·min-1(3)不变反应前后气体分子数不变,压强对平衡无影响(4)4解析(1)温度越高,K越大,则说明升温平衡正向移动,即正反应为吸热反应,ΔH>0。(2)生成0.8molD,则反应掉0.4molB,剩余1.6molB,c(B)=1.6mol2L=0.8mol·L-1;v(B)=0.4mol2L×2min=0.1mol·L-1·min-1,由化学计量数知,D的反应速率应为B的2倍,故v(D)=2v(B)=2×0.1mol·L-1·min-1=0.2mol·L-1·min-1。(3)该反应前后气体分子数不变,增大压强平衡不移动,故A的转化率不变。(4)将C、D的量折算成A、B的量,则相当于加入2molA和23molB,容器体积固定,若平衡时各物质浓度与原平衡相同,18.(12分)(全国Ⅰ,节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为。

(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1),t=62min时,测得体系中pO2=2.9kPa,则此时的pN2O5=②若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。

③25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。

(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应第三步NO+NO32NO2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)。

A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)①30.06.0×10-2②大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高③13.4(3)AC解析(1)干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时,氯气作氧化剂,而AgNO3中Ag、N元素都处于最高价,所以被氧化的只能为氧元素,则得到的气体为氧气。(2)①依据反应N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及气体的物质的量与其形成的压强成正比,生成的O2的压强p(O2)=2.9kPa,则剩余N2O5形成的压强p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa×2=30.0kPa。则N2O5的分解速率v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。②若提高反应温度至35℃,由于体积不变,但温度提高,总压强增大,且2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1为放热反应,温度升高,平衡左移,气体的物质的量增大,总压强提高,所以N2O5完全分解后体系压强p∞大于63.1kPa。③当t=∞时,体系的总压强为63.1kPa为平衡时的总压强,此时N2O5完全分解,生成的氧气的压强为:p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。若NO2不生成N2O4,则此时的总压应为35.8kPa×52=89.5kPa,而实际压强为63.1kPa,压强差为:89.5kPa-63.12NO2N2O4压强差21 126.4kPa26.4kPa则平衡时NO2的分压为:63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa;由此可求反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数为(18.8kPa)226(3)根据第一步能“快速平衡”及第二步“慢反应”可判断A项正确;反应的中间产物有NO3及NO,B项错误;根据第二步反应:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2没有参加反应,C项正确;第三步为“快反应”,则该步反应的活化能较低,D项错误。19.(12分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。(1)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是工业上获取CO2、H2的途径之一。我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。可知水煤气变换的ΔH(填“大于”“等于”或“小于”)0,该历程中最大能垒(活化能)Ea=eV,写出该步骤的化学方程式:。

(2)水煤气变换获取的CO2、H2,经催化反应能合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH2=-122.5kJ·mol-1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=2×C①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是。

②220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有。

(3)用二氧化碳催化加氢还可用来合成低碳烯烃。反应开始时在0.1MPa条件下,以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入容积固定的密闭容器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量百分数如图所示。在120℃达到平衡时,二氧化碳的转化率为;若按氢气和二氧化碳的物质的量之比为n∶1(n>3)进行投料,温度控制为120℃,设相应平衡体系中乙烯的产率为m,在图中绘制m随n(n≥3)变化的示意图(标出曲线的起点坐标)。

答案(1)小于2.02COOH·+H·+H2O·COOH·+2H·+OH·或H2O·H·+OH·(2)①反应Ⅰ的ΔH>0,反应Ⅱ的ΔH<0;温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且