2024-2025学年新教材高中化学第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度课时检测含解析新人教版必修2

PAGE12-化学反应的速率与限度(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.(2024·武汉高一检测)由于化学反应限度的大小对于生产和生活实际有着干脆影响,因此科学家始终想知道怎样才能描述一个化学反应的限度。下列关于化学反应限度的说法中正确的是 ()A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零C.平衡状态时,各物质的浓度保持相等D.化学反应的限度不行以通过变更条件而变更【解析】选A。平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度,A正确;反应达到平衡时v(正)=v(逆)≠0,各物质浓度保持不变但不确定相等,且当外界条件发生变更时,这种状态可能会发生变更,B、C、D错误。【补偿训练】化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用,假如设法提高化学反应的限度,下面说法中错误的是 ()A.能够节约原料和能源B.能够提高产品的产量C.能够提高经济效益D.能够提高化学反应速率【解析】选D。提高化学反应的限度,可使更多的反应物转化为生成物,提高产品的产量,提高原料的利用率,但不确定提高化学反应速率。2.(2024·洛阳高一检测)把0.6molX气体和0.4molY气体混合于容积为2L的容器中,使其发生如下反应:3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g)。5min末生成0.2molW,若测得以Z浓度变更表示的平均反应速率为0.01mol·L-1·min-1,则n的值为 ()A.4B.3C.2【解析】选D。因为v(Z)=0.01mol·L-1·min-1,则5min末时生成Z的物质的量n(Z)=5min×0.01mol·L-1·min-1×2L=0.1mol,n(Z)∶n(W)=0.1mol∶0.2mol=n∶2,故n=1。【补偿训练】在一密闭容器中进行反应2SO2+O22SO3,已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为2mol·L-1、1mol·L-1、2mol·L-1。当反应达到平衡时,容器内各物质的浓度可能为 ()A.SO2为4mol·L-1、O2为2mol·L-1B.SO3为4mol·L-1C.SO2为2.5mol·L-1D.SO2、SO3为1.5mol·L-1【解析】选C。由于此反应为可逆反应,故SO2、SO3的浓度不能为4mol·L-1,故SO2、SO3的浓度大于2mol·L-1小于4mol·L-1,故A、B项错误,C项正确;若SO3为1.5mol·L-1,则生成SO2浓度为0.5mol·L-1,SO2浓度为2.5mol·L-1,若SO2浓度为1.5mol·L-1,SO3浓度为2.5mol·L-1,故D项错误。3.工业上合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在实际生产中为提高合成氨的反应速率,下列说法正确的是 ()A.温度越高,反应速率越快,因此实行的温度越高越好B.压强越高,反应速率越快,因此实行的压强越高越好C.催化剂能加快反应速率,因此可选用适当的催化剂D.可向容器中加入确定量的水蒸气,使氨气溶解以提高反应速率【解析】选C。温度高反应速率快,但温度过高会消耗更多的燃料,因此实际生产中的温度不是越高越好,故A错误;压强大反应速率快,但压强过高会增加设备的成本,因此实际生产中的压强不是越高越好,故B错误;可选用适当的催化剂提高反应速率,故C正确;加入水蒸气会降低反应体系的温度、且氨气溶于水并不能提高反应速率,故D错误。4.(2024·九江高一检测)探讨物质的变更时可运用具有放射性的18O作为“示踪原子”。对于可逆反应2SO2+O22SO3,在混合气体中充入确定量的18O2,足够长的时间后,18O原子 ()A.只存在于O2中B.只存在于O2和SO3中C.只存在于O2和SO2中D.存在于SO2、O2和SO3中【解析】选D。当充入确定量18O2后,18O2可以与SO2反应生成含18O的SO3,随着逆反应的进行,18O原子会存在于SO2、O2和SO3中。5.(2024·平顶山高一检测)下列说法中正确的是 ()A.0.1mol·L-1的盐酸和0.1mol·L-1的硫酸与2mol·L-1的NaOH溶液反应速率相同B.大理石块和大理石粉与0.1mol·L-1的盐酸反应的速率相同C.等量的Mg粉、Al粉和0.1mol·L-1的盐酸反应速率相同D.0.1mol·L-1的盐酸和0.1mol·L-1的硝酸与相同形态和大小的大理石反应的速率相同【解析】选D。A选项是酸碱中和,硫酸的H+浓度是盐酸的2倍,所以速率不同;B选项中大理石块与盐酸接触面积小,反应慢;C选项中Mg比Al活泼,反应速率快。6.(2024·南开高一检测)CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示。下列结论不正确的是 ()A.反应起先4min内温度对反应速率的影响比浓度大B.一段时间后,反应速率减小的缘由是c(H+)减小C.反应在2～4min内平均反应速率最大D.反应在2～4min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)=0.06mol·L-1·s-1【解析】选D。随着反应的进行c(H+)减小,而前4min内反应速率变大,依据反应是放热反应,可推出前4min内温度对反应速率的影响比浓度大,A、B项正确;在2～4min内n(CO2)的变更量最大(或曲线的斜率最大),可推断出平均反应速率最大,C项正确;由题意及图可知,该题不知道容器体积,故不能计算出反应速率。7.向四个体积相同的密闭容器中分别充入确定量的SO2和O2,起先反应后,按反应速率由大到小排列依次正确的是 ()甲:500℃,10molSO2和5molO2的反应乙:500℃,用V2O5作催化剂,10molSO2和5molO2的反应丙:450℃,8molSO2和5molO2的反应丁:500℃,8molSO2和5molO2的反应A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲【解析】选B。本题比较的是三种因素(催化剂、温度和浓度)影响化学反应速率的状况,甲、乙相比,不同的是乙中运用了催化剂,所以反应速率乙>甲。甲、丁相比,丁中SO2的浓度小于甲中的浓度,所以反应速率甲>丁。丙、丁相比,丙中的温度较低,故反应速率关系为丁>丙。故反应速率由大到小的依次为乙、甲、丁、丙。【方法规律】化学反应速率影响因素留意点(1)主要因素(内因)。不同的化学反应,具有不同的反应速率,因此,参与反应的物质的性质是确定化学反应速率的主要因素。(2)外界因素(外因)。①温度:当其他条件不变时,上升温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。②催化剂:当其他条件不变时,运用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。③浓度:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。④压强:对于有气体参与的反应,当其他条件不变时,增大气体的压强,可以增大化学反应速率;减小气体的压强,可以减小化学反应速率。⑤固体表面积:固体颗粒越小,其单位质量的表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。⑥反应物状态:一般来说,配成溶液或反应物是气体,都能增大反应物之间的接触面积,有利于增大反应速率。⑦形成原电池,可以增大氧化还原反应的反应速率。8.某同学利用锌粒与盐酸反应制备氢气,对于100mL1mol·L-1的盐酸与锌粒的反应,实行下列措施能使反应速率加快的是 ()①上升温度②改用100mL3mol·L-1的盐酸③改用300mL1mol·L-1的盐酸④用等量锌粉代替锌粒⑤滴入少量CuSO4溶液⑥改用98%的浓硫酸A.①②④⑤B.①③④⑤C.①②③④ D.①②④【解析】选A。①上升温度时反应速率加快;②改用100mL3mol·L-1盐酸时浓度变大,化学反应速率加快;③改用300mL1mol·L-1盐酸时虽然溶液的体积增大但是溶液的浓度没变,故反应速率几乎不变;④用等量锌粉代替锌粒加大了反应物的接触面积使反应速率加快;⑤滴入少量CuSO4溶液,锌与硫酸铜反应生成铜单质,锌、铜与盐酸构成了原电池使反应速率加快;⑥浓硫酸的氧化性强,与金属反应不能生成氢气。【易错提示】(1)只有氧化还原反应才有可能利用构成原电池加快反应速率。(2)增大反应物的浓度不确定加快反应速率,如铁与稀硫酸的反应,用浓硫酸代替稀硫酸,由于钝化反应停止。(3)影响反应速率因素应留意:①温度上升对任何反应速率均增大。②变更纯固体的量,不影响反应速率。③对于无气体的反应,变更压强不影响反应速率。④催化剂除了大大提高反应速率外,催化剂还有选择性(专一性)。9.(2024·宝鸡高一检测)对于密闭容器中的反应:N2+3H22NH3,在673K、30MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间变更的关系如图所示。下列叙述正确的是 ()A.NH3在a′点的正反应速率比b′点的正反应速率更小B.c点反应达到平衡C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不一样D.e点处c(NH3)不再变更【解析】选D。随着反应的进行,反应物的浓度减小,正反应速率渐渐减小,则a′点的正反应速率比b′点大,A错误;c点反应物和生成物的物质的量相等,没有达到平衡状态,B错误;d点和e点都处于平衡状态,n(N2)不变,d点和e点n(N2)相等,C错误;e点处于平衡状态,e点处c(NH3)不再变更,D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(12分)(2024·四平高一检测)在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变更如表:时间(s)012n(NO)(mol)0.0200.0100.008时间(s)345n(NO)(mol)0.0070.0070.007(1)800℃,反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是______________。

(2)如图中表示NO2变更的曲线是_____________。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________(选填字母序号)。

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(4)能使该反应的反应速率增大的是________(选填字母序号)。

a.刚好分别出NO2气体b.适当上升温度c.增大容器的容积d.选择高效催化剂【解析】(1)平衡时各物质的物质的量浓度不再发生变更,则800℃反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是0.007mol÷2L=0.0035mol·L-1。(2)由化学方程式:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知,平衡时Δc(NO)∶Δc(O2)∶Δc(NO2)=2∶1∶2,由表中数据可知,平衡时Δc(NO)==0.0065mol·L-1,曲线b平衡时的浓度为0.0065mol·L-1,故曲线b表示NO2的浓度变更。(3)a选项,未指明正逆反应速率,若都为同一方向速率,始终都存在v(NO2)=2v(O2)关系,故不能说明达到平衡状态,若为不同方向的速率,速率之比等于化学计量数之比,说明达到平衡状态,所以错误;b选项,随反应进行气体的物质的量减小,压强减小,容器内压强保持不变,说明达到平衡状态,所以正确;c选项,不同物质表示的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,反应达到平衡状态,故v逆(NO)=2v正(O2),说明达到平衡状态,所以正确;d选项,反应混合气体的质量不变,容器的体积不变,故容器内物质的密度保持不变。不能说明达到平衡状态,所以错误。(4)a选项,刚好分别出NO2气体,反应速率降低,所以错误;b选项,适当上升温度,反应速率增大,所以正确;c选项,增大容器容积,浓度减小,反应速率减小,所以错误;d选项,选择高效的催化剂,可以增大反应速率,所以正确。答案:(1)0.0035mol·L-1(2)b(3)bc(4)bd【补偿训练】(2024·郑州高一检测)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应为放热反应且每生成2molNH3,放出92.4kJ的热量。(1)当合成氨反应达到平衡后,变更某一外界条件(不变更N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为__________。

(2)下列能证明反应已达化学平衡的标记为_______。

A.恒容时压强不变B.体系的温度不变C.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2D.v正(N2)=v逆(NH3)【解析】(1)v(正)=v(逆)时,表明反应处于化学平衡状态,故t2～t3、t4～t5段符合。(2)因该反应是气体分子数削减且正反应为放热的反应,故压强、温度不变能证明反应达到化学平衡,A、B项正确;N2、H2、NH3的浓度不再变更,与分子数之比无关,C项错误;v正(N2)=v逆(NH3)时,正逆反应速率才相等,D项错误。答案:(1)t2～t3、t4～t5(2)A、B11.(13分)(2024·宜春高一检测)确定温度下,某容积为2L的密闭容器内,某一反应中M、N的物质的量随反应时间变更的曲线如图所示:(1)该反应的化学方程式是__________________________。

(2)在图上所示的三个时刻中,________(填“t1”“t2”或“t3”)时刻处于平衡状态,此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“=”);0～t2(3)已知M、N均为气体,若反应容器的容积不变,则“压强不再变”________(填“能”或“不能”)作为该反应已达到平衡状态的推断依据。

(4)已知M、N均为气体,则下列措施能增大反应速率的是________(选填字母)。

A.上升温度 B.降低压强C.减小N的浓度 D.将反应容器体积缩小【解析】(1)由图知,N不断削减,M不断增加,N是反应物,M是生成物,当反应进行到t3时,各种物质都存在,物质的量不变,反应达到平衡状态。在相同的时间内,N削减6mol,M增加3mol,二者的物质的量的比是6mol∶3mol=2∶1,故反应的化学方程式是2NM。(2)t3时刻处于平衡状态,此时v(正)=v(逆)。0～t2时间段内,v(N)=(8-4)mol÷2L÷t2=mol·L-1·min-1。(3)已知M、N均为气体,若反应容器的容积不变,由于该反应是反应前后气体体积变更的反应,则“压强不再变更”能作为该反应已达到平衡状态的推断依据。(4)A项,上升温度,化学反应速率加快;B项,降低压强,物质的浓度减小,反应速率减慢;C项,减小N的浓度,反应速率减慢;D项,将反应容器体积缩小,物质的浓度增大,反应速率加快。答案:(1)2NM(2)t3=mol·L-1·min-1(3)能(4)A、D(20分钟30分)1.(8分)(2024·本溪高一检测)对于反应4A+2B3C,下列说法中正确的是 ()A.某温度时,化学反应速率无论用A、B、C中任何物质表示,其数值都相同B.其他条件不变时,降低温度,化学反应速率减小C.其他条件不变时,增大压强,化学反应速率确定加快D.若增大或减小A的物质的量,化学反应速率确定会发生明显的变更【解析】选B。对于该反应,用不同的反应物或生成物表示的反应速率,其数值不相同,A错误;假如反应物、生成物都不是气体,则增大压强对化学反应速率无影响,C错误;若A是固体或液体,增大或减小A的物质的量,对化学反应速率没有明显影响,D错误。【补偿训练】为探讨硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,该同学设计了如下一系列试验。表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。下列说法正确的是 ()试验混合溶液ABCDEF4mol·L-1H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100A.V1=30,V6=10B.反应一段时间后,试验A、E中的金属呈暗红色C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率确定越快【解析】选A。反应的总体积应当相同。A组中硫酸溶液的体积为30mL,那么其他组硫酸也都为30mL,因此V1=30,而硫酸铜溶液和水的总量应相同,F组中硫酸铜溶液体积为20mL,水的体积为0mL,那么总量为20mL,因此V6=10,故A正确;A中Zn反应较慢,看到金属呈灰黑色,而E中置换出大量的Cu,看到金属呈红色,故B错误;硫酸镁与锌不反应,不能形成原电池,故C错误;假如硫酸铜过多,生成的铜附着在锌表面,会阻碍锌与硫酸的反应,反而会降低反应速率,故D错误。2.(8分)(2024·廊坊高一检测)确定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是 ()A.混合气体的密度不再变更B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1molY的同时生成2molX【解析】选C。因Z为固体,若未达到平衡,混合气体的密度会发生变更,A项可作平衡标记;C项中X的分解速率与Y的消耗速率之比等于2∶1时才达到平衡状态。【补偿训练】可以充分说明可逆反应P(g)+Q(g)R(g)+S(g)在恒温条件下达到平衡状态的事实是 ()A.反应器内的压强不随时间的变更而变更B.反应器内P、Q、R、S四种气体共存C.生成P的速率与生成S的速率相等D.生成1molP必有1molQ生成【解析】选C。对于该反应,反应前后气体的物质的量不变,无论是否达平衡,压强始终保持不变,而且生成1molP必有1molQ生成,并保持P、Q、R、S四种气体共存。3.(14分)某温度时,在一个2L的密闭容器中,A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变更曲线如图所示。依据图中数据,回答下列问题:(1)该反应的化学方程式为_________________________。

(2)从起先至2min,B的平均反应速率为________;平衡时,C的浓度为________,A的转化率为________。

(3)反应达平衡时体系的压强是起先时的________倍。

(4)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是________(填字母标号)。

A.A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3B.相同时间内消耗3molA,同时生成3molCC.相同时间内消耗3nmolA,同时消耗nmol的BD.混合气体的总质量不随时间的变更而变更E.B的体积分数不再发生变更(5)在某一时刻实行下列措施能使该反应速率减小的是________(填字母标号)。

A.加催化剂B