苏教版 (2019)必修 第二册专题6 化学反应与能量变化第一单元 化学反应速率与反应限度课时练习

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基础课时落实(二)　化学反应的限度
(建议用时：40分钟)
[基础过关练]
1．下列不属于可逆反应的是(　　)
A．氯气与水反应生成盐酸与次氯酸
B．N2与H2在一定条件下可以生成NH3，同时NH3又可分解为N2和H2
C．电解水生成H2和O2，H2和O2转化为H2O
D．SO2溶于水和H2SO3分解
C　[可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，反应条件不同，不是可逆反应。]
2．设v(正)和v(逆)分别表示可逆反应的正反应速率和逆反应速率。在一定温度下可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时，下列说法正确的是(　　)
A．v(逆)>v(正)
B．v(逆) C．v(逆)>v(正)，正逆反应停止
D．v(逆)＝v(正)，正逆反应仍进行
D　[一定条件下，可逆反应达到平衡时，建立的平衡是动态平衡，v(正)＝v(逆)≠0。]
3．对化学反应速率与化学反应限度的叙述不正确的是(　　)
A．当化学反应达到最大限度时反应速率为零
B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同
C．化学反应达到限度时，正逆反应速率相等
D．化学反应的限度与时间的长短无关
A　[A项反应达到最大限度时v正＝v逆≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)，对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关。]
4．相同温度和压强下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，达到平衡状态的标志是(　　)
A．c(H2)保持不变
B．c(H2)＝c(I2)
C．2v正(HI)＝v逆(I2)
D．断裂2 mol H—I共价键，同时生成1 mol H—H共价键
A　[在一定条件下的可逆反应中，如果正、逆反应速率相等，各组分的百分含量保持不变，则达到化学平衡状态。A项，c(H2)保持不变，符合要求；B项，c(H2)＝c(I2)，不一定是保持不变，不符合要求；C项，应为v正(HI)＝2v逆(I2)，错误；D项，断裂2 mol H—I共价键是正反应，同时生成1 mol H—H共价键，也是正反应，错误。]
5．在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　)
A．C2 H6的浓度保持不变
B．C2 H6仍在不断分解，其浓度不断减小
C．C2 H6的分解速率大于生成速率
D．C2 H4仍在不断生成，其浓度不断增加
A　[浓度保持不变说明反应达到平衡状态，A正确；化学平衡是动态平衡，C2H6仍在不断分解，其浓度保持不变， B错误；达到平衡状态时正、逆反应速率相同，所以C2H6的分解速率等于生成速率， C错误；化学平衡是动态平衡，C2H4仍在不断生成，其浓度保持不变， D错误。]
6．某温度下，在一固定容积的容器中进行反应：SO3(g)＋NO(g)NO2(g)＋SO2(g)，下列情况一定能说明已经达到化学平衡状态的是(　　)
A．气体的总压强不再随时间而改变
B．体系总质量不再随时间而改变
C．NO(g)和NO2(g)的生成速率相同
D．SO3(g)和NO(g)的浓度比为1∶1
C　[反应前后气体的化学计量数相等，体系总压强始终是不变的，所以总压强不随时间而改变的状态不一定是平衡状态， A错误；反应前后都是气体，体系气体总质量始终是不变的，体系总质量不再随时间而改变的状态不一定是平衡状态， B错误；NO(g)和NO2(g)的生成速率相同，说明正、逆反应速率相等，状态一定是平衡状态， C正确； SO3(g)和NO(g)的浓度比为1∶1，不能表明正、逆反应速率相等，状态不一定是平衡状态，故D错误。]
7．将一定量纯净的氨基甲酸铵固体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)。可以判断该分解反应已经达到平衡的是(　　)
①2v(NH3)＝v(CO2)　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密闭容器中氨气的体积分数不变
A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．①④
B　[①不能表示正、逆反应速率相等；②反应正向进行则压强增大，总压强不变时，说明反应已达平衡状态；③恒容条件下，混合气体的密度ρ＝，反应正向进行时，m(气)增大，V(容器)不变，气体的密度增大，因此密度不变，说明m(气)不变，反应达到平衡；④反应物是固体，NH3的体积分数始终为。]
8．汽车尾气系统中的催化转化器，可有效降低尾气中的CO、NO和NO2等向大气的排放。在催化转化器的前半部发生的反应为2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)。一定条件下，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是(　　)
A．正、逆反应速率都等于零
B．CO、NO、CO2、N2的浓度相等
C．CO、NO、CO2、N2在容器中共存
D．CO、NO、CO2、N2的浓度均不再变化
D　[在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时且不等于零，或反应物的浓度与生成物的浓度不再改变即为平衡状态， A错误； CO、NO、CO2、N2的浓度相等，并不能说明各物质的浓度不变，不能说明反应达到了平衡状态， B错误；可逆反应中的反应物和生成物都会同时存在于一个容器，CO、NO、CO2、N2在容器中共存不能说明为平衡状态， C错误； CO、NO、CO2、N2的浓度均不再变化能够说明反应达到平衡状态， D正确。]
9.对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．NH3在点a′的正反应速率比点b′的正反应速率更小
B．点c反应达到平衡
C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样
D．点e处c(NH3)不再变化
D　[A项，随着反应的进行，反应物的浓度减小，反应速率逐渐减小，则a′点的正反应速率比b′点大，错误；B项，c点反应物和生成物的物质的量相等，没有达到平衡状态，错误；C项，d点和e点都处于平衡状态，n(N2)不变，d点和e点处n(N2)相等，错误；D项，e点处于平衡状态，点e处c(NH3)不再变化，正确。]
10.在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是(　　)

A．该反应的化学方程式为2NM
B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡
C．t3时，正反应速率大于逆反应速率
D．t1时，M的浓度是N浓度的2倍
A　[在t2时，N的物质的量为4 mol，减少了4 mol，M的物质的量为4 mol，增加了2 mol，反应的化学方程式为2NM，A项正确；t2时，M、N的物质的量还在变化，所以没有达到平衡状态，B项错误；t3时，达到平衡状态，则正、逆反应速率相等，C项错误；t1时，N的物质的量为6 mol，M的物质的量为3 mol，则N的浓度是M浓度的2倍，D项错误。]
[拓展培优练]
11．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　)
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
B　[首先采用极限法分析。若反应向右进行到底，则有c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；若反应向左进行到底，则有c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0 12．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断不合理的是(　　)
①c1∶c2＝1∶3
②平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
③X和Y的转化率不相等
④c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
A．①②　 B．③④
C．①④ D．②③
D　[浓度变化关系：X(g)＋3Y(g)2Z(g)
c起始/(mol·L－1)　 c1　　c2　　　　c3
c平衡/(mol·L－1)　 0.1　 0.3　　　0.08
反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，①正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式中对应化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，②错误；平衡浓度比为1∶3，转化浓度比亦为1∶3，故X和Y转化率相等，③错误；运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值为0.14 mol·L－1，而题设c1＞0，反应又是可逆的，④正确。]
13.在一密闭容器中加入A和B，各物质的物质的量浓度随着反应的进行如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．该反应的化学方程式为5A(g)＋4B(g)4C(g)
B．2 min前，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
C．用B的浓度变化表示2 min内的速率为2 mol/(L·min)
D．2 min时，该反应达到平衡，此时A、B、C的浓度比为5∶4∶4
D　[A项，由图可得，当(6－1) mol·L－1A反应，同时有(7－3) mol/L B反应，生成4 mol·L－1 C，故该反应的化学方程式为5A(g)＋4B(g)4C(g)，A正确；B项，2 min前，反应物A和B减少，生成物C增多，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，B正确；C项，用B的浓度变化表示2 min内的速率为(7－3) mol·L－1÷2 min ＝2 mol/(L·min)，C正确；D项，如图，2 min时该反应达到平衡，此时A、B、C的浓度比为1∶3∶4，D错误。]
14．在2 L密闭容器内，800 ℃时发生反应所示：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)该体系中，n(NO)随时间的变化如表所示：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)如图表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(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．容器内密度保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大，下列措施正确的是________。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效催化剂
[解析]　(1)NO2的起始浓度为c(NO2)＝0，2 s时c(NO2)可根据图表中n(NO)的变化量求解，c(NO2)＝ mol·L－1＝0.006 mol·L－1，故答案选b。由图表可求0～2 s内v(NO)＝ mol·(L·s)－1＝0.003 mol·(L·s)－1，故v(O2)＝1.5×10－3mol·(L·s)－1。
(2)a：在任意状态下，都存在v(NO2)＝2v(O2)这样的速率关系，不能作为平衡状态的标志，故a错。b：因该反应为气体体积不等的反应，故压强不变可作为平衡状态的标志。c：由v逆(NO)＝2v正(O2)，可推出v逆(NO)＝v正(NO)，说明已达到平衡状态。d：由于平衡体系中全是气体，容器体积固定，故任意状态下密度不变，故d错。(3)及时分离出NO2气体，只能使平衡向正反应方向移动，不能增大反应速率，故a错；适当升高温度，使反应速率增大，故b正确；增大O2的浓度既能增大反应速率，又能使平衡向正反应方向移动，故c正确；催化剂能增大反应速率，故d正确。
[答案]　(1)b　1.5×10－3 mol·(L·s)－1　(2)bc　 (3)bcd
15．以下是反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。

试回答下列问题。
(1)关于可逆反应的限度，你能得出什么启示？
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)提高该化学反应限度的途径有____________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)要实现SO2的转化率为93.5%，需控制的反应条件是________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析]　在化工生产中，往往需要考虑反应的快慢和反应后所得产物的产率。前者研究的是化学反应速率，后者研究的是化学平衡即化学反应的限度。对于一个特定的化学反应来说，外部条件对化学反应速率和化学反应限度都存在一定的影响。因此，选择适宜的反应条件，既可以增大反应速率，缩短生产周期，又可以达到较大的反应限度，从而获得较大的产率。
[答案]　(1)可逆反应中的反应物不能全部转化为生成物；可逆反应中某物质的逆反应速率与其正反应速率相等时，生成物和反应物的浓度不再变化，该反应就达到了限度等；改变反应条件可以改变化学反应的限度　(2)由图表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度的方法等　(3)要实现SO2的转化率为93.5%，需控制的反应条件应该是500 ℃、0.1 MPa
16．[素养题]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15 mL 5%的H2O2溶液的大试管中，并用带火星的木条测试。下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据：
MnO2
触摸大试管情况
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
3.5 min
块状
微热
反应较慢，火星红亮但木条未复燃
30 min
(1)写出大试管中发生反应的化学方程式为____________________________
________________________________________________________________，
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.某可逆反应在体积为5 L的密闭容器中进行，0～3 min 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 min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______(填字母)。
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a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(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增大容器体积
[解析]　(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑；大试管很烫，说明反应放热。
(2)催化剂的状态不同，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。
(3)从图像分析，在相同时间内，A减少了2 mol，B减少了1 mol，C增加了2 mol，所以该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)2C(g)。
(4)2 min内B减少了1 mol，所以v(B)＝1 mol÷5 L÷2 min＝0.1 mol·L－1·min－1。
(5)a.没有说明正、逆反应方向，不能说明反应已达平衡状态；b.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.容器内的密度始终不变。
(6)①降低温度，反应速率减小；②加入催化剂，反应速率加快；③增大容器的体积，物质的浓度减小，反应速率减慢，所以选①③。
[答案]　(1)2H2O22H2O＋O2↑　放热　(2)催化剂接触面积的大小　(3)2A(g)＋B(g)2C(g) 　(4)0.1 mol·L－1·min－1　(5)b　(6)①③