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第六章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
题号 1 1－1 1－2 2 3 4 5 6 7 8
答案
一、单项选择题
1．同质量的锌与酸反应制备H2，欲使反应速率最大，下列条件中最佳组合是( )
①纯锌粒 ②粗锌片 ③0.01 mol•L－1盐酸
④0.01 mol•L－1硫酸 ⑤98%硫酸 ⑥加热 ⑦用冰水冷却
A．①③⑦ B．②④⑥
C．②③⑥ D．①⑤⑥
1题变式
1－1.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是( )
A．加热
B．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液
D．不用铁片，改用铁粉
1－2.(2012•济宁期末)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程为：
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2＋S↓＋H2O
下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实验 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O
V/mL c/mol•L－1 V/mL c/mol•L－1 V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
2.2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v＝c2－c1t2－t1
3．在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论正确的是( )
测定时刻/s t1 t2 t3 t4
c(A)/mol•L－1 6 3 2 2
c(B)/mol•L－1 5 3.5 3 3
c(C)/mol•L－1 1 2.5 3 3
A.在t3时刻反应已经停止
B．A的转化率比B的转化率低
C．在容器中发生的反应为：2A＋B 2C
D．在t2～t3内A的平均反应速率为1t3－t2 mol•L－1•s－1
4．对已达化学平衡的下列反应：2X(g)＋Y(g) 2Z(g)。减小压强时，对反应产生的影响是( )
A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动
B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动
C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动
5．(2011•哈三中月考)一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0，化学反应速率与反应时间的关系如下图所示。10 s内，c(H2)下降了0.75 mol/L，下列说法不正确的是( )
A．图中v1大于0.025 mol/(L•s)
B．氢气的起始瞬时速率为0.075 mol/(L•s)
C．10秒内氨气的平均速率为0.05 mol/(L•s)
D．其他条件不变，升高温度，v1增大，阴影面积减少
6．在恒温恒容下，某容器中进行如下反应：H2 2H。若反应物的浓度由0.1 mol•L－1降到0.06 mol•L－1需20 s，那么由0.06 mol•L－1降到0.024 mol•L－1需要反应的时间为( )
A．等于18 s B．等于12 s
C．大于18 s D．小于18 s
二、双项选择题
7．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生气体体积V的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别 c(HCl)/mol•L－1 温度/℃ 状态
1 2.0 25 块状
2 2.5 30 块状
3 2.5 50 块状
4 2.5 30 粉末状
A.4－3－2－1 B．1－2－3－4
C．3－4－2－1 D．1－2－4－3
8．(2012•临沂模拟)一定条件下在2 L的密闭容器中充入2 mol SO2和2 mol O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，进行到4 min时，测得n(SO2)＝1.2 mol。下列说法正确的是( )
A．反应进行到2 min时，容器中n(SO3)可能为0.5 mol
B．当v(SO2)︰v(O2) ︰v(SO3)＝2︰1︰2时该反应达平衡状态
C．温度升高时正反应速率增大，逆反应速率减小
D．4 min内氧气的平均反应速率为0.05 mol•L－1•min－1
三、非选择题
9．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如下图所示：
(1)从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为______，X的物质的量浓度减少了________，Y的转化率为________。
(2)该反应的化学方程式为______________。
(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其速率随时间的变化图象如下图所示：
则下列说法符合该图象的是____________。
A．t1时刻，增大了X的浓度
B．t1时刻，升高了体系温度
C．t1时刻，缩小了容器体积
D．t1时刻，使用了催化剂
10．向一体积不变的密闭容器中充入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应2A(g)＋B(g) 3C(g)，各物质的浓度随时间变化的关系如图1所示，其中t0～t1阶段c(B)未画出。图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。
(1)若t1＝15 min，则t0～t1阶段以C的浓度变化表示的反应速率v(C)＝________。
(2)t3时改变的条件为_________，B的起始物质的量为________。
(3)t4～t5阶段，若A的物质的量减少了0.01 mol，而此阶段中反应体系吸收能量为a kJ，写出此条件下该反应的热化学方程式：______________。
11．某实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下：
MnO2时间H2O2 0.1 g 0.3 g 0.8 g
10 mL 1.5% 223 s 67 s 56 s
10 mL 3.0% 308 s 109 s 98 s
10 mL 4.5% 395 s 149 s 116 s
分析表中数据回答下列问题：
(1)相同浓度的过氧化氢的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________。
(2)从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入________g的二氧化锰为较佳选择。
(3)该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确?________(填“正确”或“不正确”)，理由是_____________ (提示：H2O2的密度可认为近似相等)。
12．(2011•广东高考)利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。
(1)在0～30小时内，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为________________；反应开始后的12小时内，在第________种催化剂作用下，收集的CH4最多。
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)，该反应ΔH＝＋206 kJ•mol－1。
①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。
②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数K＝27，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，CH4的平衡转化率为______(计算结果保留两位有效数字)。
(3)已知： CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802 kJ•mol－1
写出由CO2生成CO的热化学方程式________________。
参考答案
一、单项选择题
1．解析：解题过程中，要明确温度对化学反应速率的影响：温度升高，反应速率加快，温度降低，反应速率减慢，B项正确。
答案：B
1题变式
1－1.解析：影响化学反应速率的因素有温度、浓度，还有固体颗粒的表面积等。不用稀硫酸改用98%浓硫酸，虽然浓度增大了，但浓硫酸使铁钝化，不能产生氢气。
答案：B
1－2.解析：题意可知稀硫酸的用量相等，从温度角度看C、D较高，从Na2S2O3的用量看D较多，故选D项。
答案：D
2．解析：催化剂能同等程度地改变正逆反应的速率，A项错误；压强对化学反应速率的影响是通过浓度改变来体现的，增大反应体系的压强，浓度不一定增大，如恒容下充入惰性气体，速率并没有增大，B项错误；降低温度反应速率减小，延长反应达到平衡的时间，C项错误；化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，D项正确。
答案：D
3．解析：从表中数据可以看出，反应没有进行到底，所以这是一个可逆反应，反应方程式为2A＋B C，t3时刻达到了平衡而不是反应终止，A、C错误；达到平衡时，A转化了2/3而B转化了2/5，B错误。
答案：D
4．解析：减小压强，正、逆反应速率都减小，平衡向气体分子数增大的方向移动。
答案：C
5．解析：v(N2)＝13v(H2)＝13×0.75 mol•L－110 s＝0.025 mol/(L•s)，算得的是平均速率，起始时反应物的浓度大，正反应速率大于平均速率，A、C项正确，B项错误；升高温度，速率增大，平衡逆向移动，v1增大，阴影面积表示减小的氮气的浓度，D项正确。
答案：B
6．解析：假设反应为匀速，需0.06－0.0240.1－0.06×20 s＝18 s，而实际是随着浓度的降低速率在减小，所以需要的时间大于18 s。
答案：C
二、双项选择题
7．解析：化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积的大小有关，实验1的盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以反应速率实验3大于实验2；而实验4和实验3虽然浓度相同，但反应的温度不同，物质的状态也不相同，所以不能比较。
答案：AC
8．解析：平衡时n(SO3)＝0.8 mol，因为化学反应速率是平均速率，故前2 min，反应速率大于平均速率，故前2 min的n(SO3)>0.4 mol，A正确；该反应速率比未体现出反应方向，B错误；温度升高，正、逆反应速率都要增大，C错误；4 min内O2的平均反应速率为0.05 mol•L－1•min－1，D正确。
答案：AD
三、非选择题
9．解析：(1)分析图象知：Δc(Z)＝1.58 mol－0 mol2 L＝0.79 mol•L－1，
v(Z)＝0.79 mol•L－110 s＝0.079 mol•L－1•s－1，
Δc(X)＝1.20 mol－0.41 mol2 L＝0.395 mol•L－1。
Y的转化率α(Y)＝1.00 mol－0.21 mol1.00 mol×100%＝79.0%。
由各物质转化的量：X为0.79 mol，Y为0.79 mol，Z为1.58 mol可知方程式中各物质的化学计量数之比为1 1 2，则化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g)。
(3)由图象可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B错误。由(1)中的解析可知，该反应为反应前后气体体积不变的反应，缩小容器体积或增大压强，均可同等程度地增大正、逆反应速率，C正确。D使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。
答案：(1)0.079 mol•L－1•s－1 0.395 mol•L－1 79.0%
(2)X(g)＋Y(g) 2Z(g)
(3)CD
10．解析：(1)由图1可知，在t0～t1阶段C的浓度由0.3 mol•L－1到0.6 mol•L－1，则v(C)＝0.3 mol•L－115 min＝0.02 mol/(L•min)。
(2)由该反应方程式2A(g)＋B(g) 3C(g)可知减小压强或取出部分平衡混合气体，可同等程度地减小正、逆反应速率。在t0～t1阶段，c(A)减少了0.2 mol•L－1，则c(B)减少了0.1 mol•L－1，故B的起始浓度为0.4 mol•L－1＋0.1 mol•L－1＝0.5 mol•L－1，物质的量为0.5 mol•L－1×2 L＝1 mol。
(3)由题意知t4～t5阶段A的物质的量减少0.01 mol，吸收a kJ 能量，则2 mol A参加反应，应吸收能量a0.01×2＝200a kJ，故其热化学方程式为2A(g)＋B(g) 3C(g) ΔH＝＋200a kJ•mol－1。
答案：(1)0.02 mol/(L•min)
(2)减小压强或取出部分平衡混合气体 1.0 mol
(3)2A(g)＋B(g) 3C(g) ΔH＝＋200a kJ•mol－1
11．解析：(1)由表格中的数据可知：相同浓度的H2O2，加入的MnO2越多，反应所用的时间越短，即分解速率越快。
(2)用0.1 g催化剂的反应速率明显小于用0.3 g和0.8 g催化剂的反应速率；用0.8 g催化剂和用0.3 g催化剂的反应速率及反应时间相差不多，但用0.3 g催化剂节约药品。
(3)从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5% 的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式(v＝Δc/Δt)可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快。
答案：(1)加快 (2)0.3
(3)不正确 H2O2的浓度扩大二倍(从1.5%→3.0%)，但反应所需时间比其二倍小的多
12．解析：(2)②设开始时CH4和H2O的物质的量为x mol，则
CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
开始(mol•L－1) x x 0 0
转化(mol•L－1) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡(mol•L－1) x－0.10 x－0.10 0.10 0.30
则K＝0.10×0.303x－0.102＝27，解得：x＝0.11，
CH4的平衡转化率为0.10 mol0.11 mol×100%＝91%。
(3)CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206 kJ•mol－1①
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802 kJ•mol－1②
将①－②得：CO2(g)＋3H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g)
ΔH＝＋1 008 kJ•mol－1。
答案：(1)vⅢ＞vⅡ＞vⅠ Ⅱ
(2)①
②91%
(3)CO2(g)＋3H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g)
ΔH＝＋1 008 kJ•mol－1