考点18化学反应速率与限度（原卷版）

考点18化学反应速率与限度【学业要求】1.通过实验认识影响化学反应速率的因素。2.通过实验认识化学反应的限度。3.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。【考点梳理】一、化学反应速率1．化学反应速率及其表示方法(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。(2)表示方法：可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加(均取正值)来表示。(3)计算：表达式为v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。式中：Δc为浓度的变化量，一般以mol·L－1为单位；Δt为时间，一般以s或min为单位。(4)常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。2．规律对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。(1)内因：由参加反应的物质的结构(化学性质)决定。如常温下，H2和F2反应很快，N2和H2反应很困难。(2)外因：主要指浓度、温度、压强和催化剂。改变条件对化学反应速率的影响改变的条件影响结果改变的条件影响结果浓度增大速率增大减小速率减小温度升高速率增大降低速率减小压强(有气体参与的反应)增大速率增大减小速率减小催化剂加入合适的催化剂速率增大不用催化剂速率小固体粉碎(小颗粒)速率增大块状(大颗粒)速率小二、化学反应的限度1．可逆反应(1)概念：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化学反应。(2)特征：反应不能进行到底，或者在一定条件下反应物与生成物同时存在。在书写化学方程式时，可逆反应用符号“”表示。影响化学反应的限度的因素(1)决定因素：化学反应的限度首先取决于反应物的化学性质。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。(2)外界因素：化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。2．化学平衡的建立对于可逆反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，其化学反应速率与时间的关系如图所示。①反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为0，原因是生成物浓度为0；②反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大；③反应一段时间(t1)后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。【真题演练】例1．(2023·江苏合格考)乙醇–水催化重整制氢的反应有CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)，正反应是吸热反应。下列有关该反应的说法正确的是A.反应物的总能量高于生成物的总能量B.反应的能量变化与化学键的断裂和形成有关C.用催化剂减慢该反应的速率D.达到化学平衡时，CH3CH2OH能完全转化为生成物例2．(2022·江苏合格考)犹记2008夏的热烈，拥抱2022冬的激情。北京冬奥会全部场馆将100%使用太阳能、氢能等清洁能源供电，着力打造“绿色冬奥”。甲醇与水蒸气制取氢气的反应为CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)，正反应是吸热反应。下列有关该反应的说法正确的是A.如图表示正反应过程的能量变化B.使用合适的催化剂能加快反应速率C.减小CH3OH的浓度能加快反应速率D.达到化学平衡时，CH3OH能完全转化为生成物例3．(2023·江苏合格考)水—碳催化制氢的反应为：C+H2OH2+CO可应用于汽车尾气的净化，下列关于该反应的说法正确的是A.增大压强能减慢化学反应速率B.合适的催化剂能加快反应速率C.增大水蒸气的浓度能减慢化学反应速率D.达到化学平衡时，H2O能全部转化为H2例4．(2023·江苏合格考)反应2NO+2CON2+2CO2可应用于汽车尾气的净化，下列关于该反应的说法正确的是（）A.升高温度能减慢反应速率B.减小CO浓度能加快反应速率C.使用恰当的催化剂能加快反应速率D.达到化学平衡时，NO能100%转化为产物例5．(2018·江苏合格考)4NH3＋5O24NO＋6H2O是硝酸工业中的一个反应。下列关于该反应的说法正确的是()A.增大反应物浓度能减慢反应速率 B.降低温度能加快反应速率C.使用催化剂能加快反应速率 D.NH3与O2能100%转化为产物例6．(2016·江苏合格考)实验室用大理石和盐酸制备CO2。下列措施可使反应速率加快的是()A.降低反应温度C.粉碎大理石【核心归纳】1．化学平衡状态的特征2．化学反应的限度（1）化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。（2）不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度不同；相同条件下，不同反应的化学反应限度也不同。（3）化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。3．化学平衡状态的判断依据（1）直接判断依据：v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bB⇌cC＋dD，eq\f(v正（A）,v逆（B）)＝eq\f(a,b)时，反应达到平衡状态。（2）间接判断依据：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。【过关检测】1．（2023秋·江苏·高二学业考试）某化学反应中，反应物B的物质的量浓度在10s内，从4.0mol/L变成了2.0mol/L，则这10s内B的反应速率为A．0.2mol/(L·s) B．0.5mol/(L·min) C．0.02mol/(L·s) 2．（2023·江苏南通·高二统考学业考试）NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。一种利用NH3无害化处理NO的反应为6NO+4NH35N2+6H2O。该反应过程中物质的能量变化如下图所示。关于该反应，下列说法正确的是A．升高温度能够加快反应速率B．降低NO浓度能够加快反应速率C．使用催化剂不影响反应的速率D．加入足量的NH3可以使NO100％转化为N23．（2023秋·江苏·高二校联考学业考试）一定条件下，恒容密闭容器中发生反应：，下列说法中错误的是A．降低温度会减慢反应速率 B．不可能100%转化为C．平衡时，正、逆反应速率均为0 D．平衡时，两种气体的浓度保持不变4．（2023秋·江苏盐城·高二统考学业考试）反应在一定体积的密闭容器中进行。下列说法正确的是A．升高温度能减慢反应速率 B．减小浓度能加快反应速率C．缩小反应容器的体积能加快反应速率 D．达到化学平衡状态时，全部转化为5．（2023·江苏扬州·高二统考学业考试）下列关于工业合成SO3的反应(2SO2+O22SO3)的说法正确的是A．升高温度能加快反应速率B．降低H2的浓度能加快反应速率C．使用催化剂对反应速率无影响D．达到化学平衡时，SO2能100%转化为产物6．（2023·江苏·高二统考学业考试）2023年11月，嫦娥五号在长征五号火箭的助推下成功发射，火箭采用液氢、液氧等无毒无污染推进剂。嫦娥五号首次实现在月球上动态展示五星红旗(如图)，并带着“月壤”从地外天体起飞返回地球。旗开月表，五星闪耀。水—碳催化制氢的反应为：C+H2OH2+CO可应用于汽车尾气的净化，下列关于该反应的说法正确的是A．增大压强能减慢化学反应速率B．合适的催化剂能加快反应速率C．增大水蒸气的浓度能减慢化学反应速率D．达到化学平衡时，H2O能全部转化为H27．（2023秋·江苏盐城·高二统考学业考试）工业上H2可以发生反应：CO+2H2CH3OH，下列有关说法不正确的是A．增大H2的浓度，可加快反应速率B．使用合适催化剂，可加快反应速率C．达到平衡时，正反应速率与逆反应速率相等D．达到平衡时，CO可以完全转化8．（2023·江苏扬州·高二统考学业考试）一定温度下，向某恒容密闭容器中充入和，在催化剂作用下发生反应：，下列说法正确的是A．使用催化剂可实现的100%转化B．以或浓度的变化均可表示反应速率，两者的数值相等C．达到平衡状态时，与物质的量之比为D．达到平衡状态时，的浓度不再发生变化9．（2023秋·江苏南京·高二校联考学业考试）空间站是一种可以提供多名航天员巡防、长期工作和生活的载人航天器。空间站补充的一种方式是通过化学反应来生成。电解水可以生成和，其中可以直接供人类呼吸使用。在一定条件下与人类呼出的反应生成和，然后又可以电解产生。这样就可以形成一个循环的反应链。和反应生成和的反应为。下列关于该反应的说法正确的是A．合适的催化剂能加快反应速率B．适当升高温度会减慢化学反应速率C．增大的浓度能减慢化学反应速率D．达到化学平衡时，能全部转化为10．（2023秋·江苏镇江·高二校考学业考试）在恒温恒容条件下发生可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。下列说法正确的是A．平衡时一定存在c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2B．平衡时氨气的百分含量不再变化C．平衡时断开1个N≡N键的同时有6个N—H键生成D．平衡时1molN2和3molH2反应能完全反应生成2molNH311．（2023秋·江苏·高二学业考试）在演唱会上，我们能看到“星光闪烁”。荧光棒的发光原理是：化学物质相互反应过程中，能量以光的形式释放出来。把荧光棒放在热水中，荧光棒会迅速变亮。原因之一是A．压强变大，反应速率变快 B．反应物浓度增大，反应速率增大C．温度升高，反应速率增大 D．热水作为催化剂，从而加快了反应速率12．（2023秋·江苏扬州·高二统考学业考试）金属铁广泛应用于生产生活中，铁元素的常见化合价有和价，常见的核素有、、等。是重要的化工原料，硫铁矿烧渣中含有大量的，工业上常将其用于制取绿矾。可用作反应的催化剂。关于反应的说法正确的是A．减小浓度能加快反应速率B．使用催化剂可加快反应的速率C．使用催化剂可实现原料的转化D．达到化学平衡时，正、逆反应的速率为013．（2023·江苏扬州·高二扬州中学校考学业考试）下列反应条件的改变对实验室制备氯气速率的影响正确的是A．增大盐酸的浓度能加快反应速率B．若用稀盐酸与二氧化锰反应则反应速率较慢C．升高温度能减慢反应速率D．增加MnO2的质量可显著加快反应速率14．（2023·江苏南京·高二南京师范大学附属扬子中学校考学业考试）犹记2008夏的热烈，拥抱2023冬的激情。北京冬奥会全部场馆将100%使用太阳能、氢能等清洁能源供电，着力打造“绿色冬奥”。甲醇与水蒸气制取氢气的反应为CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)，正反应是吸热反应。下列有关该反应的说法正确的是A．如图表示正反应过程的能量变化B．使用合适的催化剂能加快反应速率C．减小CH3OH的浓度能加快反应速率D．达到化学平衡时，CH3OH能完全转化为生成物15．（2023·江苏盐城·高二学业考试）目前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2＋4H2CH4＋2H2O。下列关于该反应的说法正确的是A．升高温度能减慢该反应的速率B．钌催化剂能加快该反应的速率C．达到平衡时，v(正)=v(逆)=0D．达到平衡时，CO2能100%转化为CH416．（2023秋·江苏·高二统考学业考试）下列条件的改变对反应的影响说法不正确的是A．升高温度能加快化学反应速率B．增大H2的浓度能加快化学反应速率C．达到化学平衡状态时，N2能全部转化为NH3D．增大压强可加快该反应的化学反应速率17．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）恒温恒容条件下，能说明反应2NO2(g)N2O4(g)(无色)一定处于化学平衡状态的是A．消耗2molNO2的同时生成1molN2O4B．混合气体的颜色不再变化C．单位时间内消耗NO2的物质的量与消耗N2O4的物质的量之比为1∶2D．混合气体的密度保持不变18．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）硫酸的工业用途非常广泛，可用于制造化肥、除铁锈、作电解液等。工业制硫酸的关键一步是将SO2氧化为SO3，该反应为2SO2＋O22SO3。但该反应速率小，无法投入工业化生产。后来化学家们不断地改进反应条件，找到了理想的催化剂及反应的适宜温度，成功开发出了制造硫酸的生产工艺。材料中的反应为放热反应，下列说法正确的是A．断开化学键放出能量B．放热反应都不需要加热C．及时移走部分产物能加快反应速率D．该反应的反应物总能量大于生成物的总能量19．（2023秋·江苏徐州·高二统考学业考试）臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)。下列说法正确的是A．增大O3浓度可加快反应速率B．升高温度可减慢反应速率C．达到平衡时，v正=v逆