江苏专版2023-2024学年新教材高中化学专题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微专题1化学反应速率和限度的相关计算与图像分析分层作业苏教版必修第二册

微专题1化学反应速率和限度的相关计算与图像分析1.[2023河南南阳期中]向5L恒容密闭容器中充入一定量N2和CO2,发生反应:N2(g)+CO2(g)C(s)+2NO(g),其中N2、NO的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。则0~10min内用NO浓度变化表示的平均反应速率为()A.0.04mol·L-1·min-1B.0.02mol·L-1·min-1C.0.004mol·L-1·min-1D.0.008mol·L-1·min-12.[2023河北邢台月考]某温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中,M、N、R三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()A.该反应的化学方程式为6R(g)5M(g)+3N(g)B.平衡时,R的转化率为75%C.5min时,M的物质的量分数为50%D.0~5min内,v(M)=0.4mol·L-1·min-13.研究反应2X(g)Y(g)+Z(g)的速率影响因素,在不同条件下(容器容积不变)进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A.比较实验②④得出:升高温度,化学反应速率加快B.比较实验①②得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快C.若实验②③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂D.在0~10min之间,实验②的平均速率v(Y)=0.04mol·L-1·min-14.[2023浙江精诚联盟联考]对水样中M的分解速率的影响因素进行研究,每次取2L水样进行实验,在相同温度下,M的物质的量[n(M)]随时间(t)变化的有关实验数据如下图所示,下列说法正确的是()A.由③④得,水样中添加Cu2+,能加快M的分解速率B.由②③得,反应物浓度越大,M的分解速率越快C.由②④得,水样的pH越小,M的分解速率越快D.在0~20min内,②中M的平均分解速率为0.015mol·L-1·min-15.氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应:Cl+3HS3S+Cl-+3H+。已知该反应的速率随c(H+)的增大而加快。下图为用Cl在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v-t图。下列说法中正确的是()A.反应开始时速率增大一定是温度升高所致B.纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线不重合C.图中阴影部分的面积表示t1~t2时间内Cl的物质的量的减小D.后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小6.[2023吉林长春月考]2molA与2molB混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g),若2s后,A的转化率为50%,测得v(D)=0.25mol·L-1·s-1。下列推断正确的是()A.v(C)=0.2mol·L-1·s-1B.z=3C.B的转化率为75%D.反应前后压强之比为7∶87.[2023广西钦州月考]在一个体积固定的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A+2B3C(A、B、C均为气体)。反应经2min后,A的浓度从开始时的1.0mol·L-1降到0.8mol·L-1。已知反应开始时B的浓度是1.2mol·L-1,求:(1)2min末B、C的浓度为。

(2)用单位时间内A浓度的减小来表示2min内该反应的平均速率为。

8.[2023江西南昌三中期中]将等物质的量A、B混合于1L的密闭容器中,发生如下反应,3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),经5min后达到平衡,测得D的物质的量为2mol,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率是0.2mol··mi。请计算:(1)平衡时A的浓度为;反应开始前容器中B的物质的量为。

(2)前5min内用B表示的平均反应速率为。

(3)化学反应方程式中x的值为。

9.[2023江苏苏州昆山中学期末]一定温度下,在容积为2L的密闭容器中,与同一个化学反应有关的A、B、C、D(其中A、B、C均为气体)四种物质的物质的量随反应时间的变化如图所示。E为该反应的另一种气态生成物,且在化学方程式中E的化学计量数与B的相同。请回答下列问题:(1)该反应的反应物为。

(2)0~2min内,v(C)=,

v(E)=。

(3)若降低温度,则v(正)(填“加快”“减慢”或“不变”,下同),v(逆)。

(4)该反应达到平衡状态的标志有(填序号)。

a.A和C的物质的量相等b.B的物质的量保持不变c.A的正反应速率与B的逆反应速率之比为2∶1d.容器内压强不变(5)物质D在反应中的作用是。

10.Ⅰ.在2L固定容积的密闭容器中,800℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。该体系中,n(NO)随时间的变化如下表:时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0120.0090.00750.00750.0075反应过程如上图所示,a、b、c、d其中只有3条曲线是正确的。请回答:(1)图中表示NO2的变化的曲线是,A点时,v(正)(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。用O2表示从0~3s内该反应的平均速率v=。

(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是(填字母)。

a.混合气体的平均摩尔质量不变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e.相同时间内,每消耗2amol的NO同时生成等量的NO2f.混合气体中O2和NO2物质的量之比为1∶2的状态(3)能使该反应的反应速率增大的是(填字母)。

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Ⅱ.373K时把0.24mol无色的N2O4气体通入容积为500mL的密闭容器中,发生反应:,容器中立即出现红棕色。反应进行到2s时,测得生成NO2的物质的量为0.04mol;反应进行到60s时达到平衡,此时容器内N2O4与NO2的物质的量相等。请计算:(4)开始2s内以N2O4表示的化学反应速率为。

(5)达到平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为。

(6)N2O4的平衡转化率为。

11.[2023江苏泰州中学期末]硫酸是重要的化工原料。以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备硫酸的原理示意图如图。(1)为了提高黄铁矿的燃烧效率,可采取的措施是。

(2)已知98.3%的浓硫酸的密度为1.84g·mL-1,则该浓硫酸的物质的量浓度为。

(3)某兴趣小组研究在一定条件下,一定体积的密闭容器中SO2→SO3,获得如下数据。①能说明SO2→SO3的反应在该条件下存在限度的实验证据是

。

②该反应达到平衡时,SO2的转化率为。

(4)硫酸厂产生的尾气中含有少量SO2,如图为双碱法脱硫的原理示意图。①可以循环使用的物质是。

②理论上,过程Ⅲ中消耗1mol氧气时,过程Ⅰ中吸收SO2的物质的量是mol。

微专题1化学反应速率和限度的相关计算与图像分析1.D解析从化学方程式可知,NO为产物,则在反应过程中NO的物质的量逐渐增大,则上升的曲线表示NO的物质的量随反应时间变化的情况,0~10min内,NO物质的量增大0.4mol,则v(NO)==0.008mol·L-1·min-1。2.B解析由图中信息可知,R为反应物,M、N为生成物,化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,故该反应的化学方程式为2R(g)M(g)+N(g),A错误;平衡时,R的转化率为×100%=75%,B正确;5min时,M、R、N的物质的量分别为4mol、4mol、2mol,M的物质的量分数为40%,C错误;0~5min内,M的物质的量的变化量为2mol,v(M)=0.2mol·L-1·min-1,D错误。3.D解析实验②④起始浓度相同,但温度不同,实验④反应速率较大,则可得出:升高温度,化学反应速率加快,故A正确;实验①②温度相同,但浓度不同,实验①浓度较大,则可得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快,故B正确;实验②③温度、浓度相同,实验③反应速率较大,应为加入催化剂,故C正确;在0~10min之间,实验②中X的浓度变化为0.20mol·L-1,则v(Y)=v(X)==0.01mol·L-1·min-1,故D错误。4.A解析根据③④知,pH相同时,添加铜离子,相同时间内n(M)的变化量增大,则M的分解速率大,A正确;根据②③知,反应起始浓度及溶液pH都不同,两个变量,则无法判断反应速率与浓度关系,B错误;根据②④知,反应起始浓度、是否加入铜离子及溶液pH都不同,三个变量,则无法判断M的分解速率与pH关系,C错误;由题图知0~20min内,②中M的分解速率v(M)==0.0075mol·L-1·min-1,D错误。5.D解析由反应方程式可知,反应开始后,c(H+)不断增大,由题目信息可知,反应的速率随c(H+)的增大而加快,A错误;由反应方程式可知,v(Cl)∶v(Cl-)=1∶1,纵坐标为v(Cl-)的v-t曲线与图中曲线重合,B错误;横坐标为时间,纵坐标为v(Cl),两者的乘积为Δc(Cl),故阴影部分的面积表示t1~t2时间内Cl的物质的量浓度的减少量,C错误;随着反应的进行,反应物的浓度减少,反应速率减小,所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小,D正确。6.C解析若2s后,A的转化率为50%,则A的浓度变化量为0.5mol·L-1,v(A)==0.25mol·L-1·s-1,根据速率与系数成正比,则v(C)=0.25mol·L-1·s-1,A错误;根据速率与系数成正比,,则z=2,B错误;A的浓度变化量为0.5mol·L-1,则B转化了1.5mol,则转化率是75%,C正确;2s后,A、B、C、D剩余物质的量是1mol、0.5mol、1mol、1mol,同温同体积下,体系压强与气体总物质的量成正比,,D错误。7.答案(1)0.8mol·L-1、0.6mol·L-1(2)0.1mol·L-1·min-1解析根据“三段式”有A+2B3C起始(mol·L-1)1.01.20转化(mol·L-1)0.20.40.62min末(mol·L-1)0.80.80.62min内,v(A)==0.1mol·L-1·min-1。8.答案(1)3mol·L-16mol(2)0.2mol·L-1·mi(3)1解析由题中信息可知,生成C的物质的量为n(C)=0.2mol·L-1·min-1×5min×1L=1mol,D的物质的量为2mol,则v(D)=mol·L-1·min-1=0.4mol·L-1·min-1,根据反应中反应速率之比等于各物质的化学计量数之比,则v(C)∶v(D)=x∶2,即0.2∶0.4=x∶2,解之x=1。设反应开始前充入容器中的A、B的物质的量为amol,根据题目列化学平衡三段式如下:3A(g)+B(g)C(g)+2D(s)起始(mol)aa00变化(mol)3112平衡(mol)a-3a-112平衡时,c(A)∶c(B)=3∶5,则(a-3)∶(a-1)=3∶5,解得a=6。(1)平衡时A的物质的量为(a-3)mol=(6-3)mol=3mol,则平衡时c(A)==3mol·L-1;反应开始前容器中B的物质的量为6mol。(2)反应速率之比等于各物质的化学计量数之比,即v(B)∶v(C)=1∶1,则v(B)=v(C)=0.2mol·L-1·min-1。(3)x=1。9.答案(1)A、B(2)0.5mol·L-1·min-10.25mol·L-1·min-1(3)减慢减慢(4)bc(5)作催化剂解析(1)由题给图像可知,随着反应的进行,A、B的物质的量减少,则A、B为反应物,C的物质的量增加,则C为生成物。(2)v(C)==0.5mol·L-1·min-1,因在化学方程式中E的化学计量数与B的相同,故v(E)=v(B)==0.25mol·L-1·min-1。(3)降低温度,正、逆反应速率都减慢。(4)A和C的物质的量相等,不能说明反应达到了平衡状态,a错误;由图知,2min后,该反应达到平衡状态,B的物质的量保持不变,b正确;由图可知,0~2min内,|Δn(A)|=2mol,|Δn(B)|=1mol,Δn(C)=2mol,由相同时间内物质的物质的量变化值之比等于其对应的化学计量数之比可知,该反应的化学方程式为2A(g)+B(g)2C(g)+E(g),若v正(A)=2v逆(B),由v正(A)=2v正(B),知v正(B)=v逆(B),说明反应达到了平衡状态,c正确;该反应为反应前后气体分子数不变的反应,容器体积不变,则容器内压强始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,d错误。(5)由图知,反应前后D的物质的量不变,故D作催化剂。10.答案(1)b大于0.001mol·L-1·s-1(2)abc(3)bcd(4)0.02mol·L-1·s-1(5)4∶3(6)33.3%解析(1)根据图示结合表中的数据可知,因为在起点NO的物质的量为0.02mol,容器容积是2L,起始浓度为0.01mol·L-1,图中c线符合,即图中c线为NO的变化曲线,因为反应为可逆反应,平衡时NO2的浓度小于0.01mol·L-1,因此b线为NO2的变化曲线,d线为O2的变化曲线;在A点处,NO的物质的量浓度在减小,说明反应在向正反应方向进行,此时v(正)>v(逆);根据表格数据,平衡时,c(NO)==0.00375mol·L-1,0~3s内,v(NO)=≈0.002mol·L-1·s-1,根据速率之比等于化学计量数之比,v(O2)=×0.002mol·L-1·s-1=0.001mol·L-1·s-1。(2)800℃时发生反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。反应前后气体的物质的量发生变化,因此混合气体的平均摩尔质量不变,即混合气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,a正确;反应前后气体的物质的量发生变化,容器内压强保持不变,即混合气体的物质的量不变,能够说明达到平衡状态,b正确;v逆(NO)=2v正(O2),说明正、逆反应速率相等,能够说明达到平衡状态,c正确;容器的容积不变,气体的质量不变,容器内的密度始终保持不变,不能说明达到平衡状态,d错误;根据方程式,相同时间内,消耗2amol的NO必定同时生成等量的NO2,不能说明达到平衡状态,e错误;混合气体中O2和NO2物质的量之比为1∶2的状态,不能说明二者的浓度是否发生变化,不能说明达到平衡状态,f错误。(3)及时分离出NO2气体,生成物浓度减小,则反应速率减小,a错误;适当升高温度,反应速率增大,b正确;增大O2的浓度,反应速率增大,c正确;选择高效催化剂能增大反应速率,d正确。(4)开始2s内,v(NO2)==0.04mol·L-1·s-1,根据速率之比等于化学计量数之比,v(N2O4)=×0.04mol·L-1·s-1=0.02mol·L-1·s-1。(5)设反应的N2O4的物质的量为xmol,则