精选备战高考化学易错题专题复习化学反应的速率与限度附详细答案

精选备战高考化学易错题专题复习化学反应的速率与限度附详细答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式：2NO+2CO催化剂2CO2+N2，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

时间/s 0 1 2 3 4 5

c（NO）

/mol·L-1 1.00×10-3 4.50×10-4 2.50×10-4 1.50×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4

c（CO）

/mol·L-1 3.60×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大，则上述反应的H___0（填写“>”、“<”、“=”）。

（2）前2s内的平均反应速率v（N2）=_____________。

（3）计算4s时NO的转化率为____________。

（4）下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是______（填序号）。

A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积

（5）由上表数据可知，该反应在第______s达到化学平衡状态。假如上述反应在密闭恒容容器中进行，判断该反应是否达到平衡的依据为________（填序号）。

A．压强不随时间改变B．气体的密度不随时间改变

C．c（NO）不随时间改变D．单位时间里消耗NO和CO的物质的量相等

（6）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号 T/℃ NO初始浓度/mol·L-1 CO初始浓度/mol·L-1 催化剂的比表面积/m2·g-1

Ⅰ 280 1.20×10-3 82

Ⅱ 5.80×10-3 124

Ⅲ 350 124

①请在上表格中填入剩余的实验条件数据_____、_____、______、______、______。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号________。

【答案】< 1.87510-4mol·L-1·s-1 90% ABD 4 AC 5.8010-3 280 1.2010-3

1.2010-3 5.8010-3

【解析】

【分析】

反应热的正负可根据反应物和生成物的总能量的大小比较；能提高反应速率的因素主要有增大浓度、使用催化剂、升高温度、增大表面积、构成原电池等，压强能否改变反应速率要看是否改变了浓度；反应是否达到平衡可以从速率（正逆反应速率是否相等）、量（是否保持不变）、压强、气体平均密度，气体平均摩尔质量、颜色等方面判断；验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

【详解】

(1)反应物比生成物的总能量大，说明是放热反应，H<0；

(2)V(N2）=0.5V(NO)= 341.0010mol/2.5010mol/0.52LLs=1.87510-4mol· L-1· s-1。

(3)NO的转化率等于反应掉的NO除以原有总的NO，可列式3431.00101.00101.0010=90% 。

(4)催化剂可以加快反应速率，A正确；温度越高，反应速率越快，B正确，C错误；缩小容器体积，会增大各组分的浓度，浓度越高，反应速率越快，D正确。

故答案选ABD；

(5)由表中数据可知，第4s后，反应物的浓度不再变化，达到平衡；

A．恒温恒压下，压强不变意味着气体的总物质的量不变，而该反应两边的气体计量数之和不同，气体的总物质的量不变说明达到平衡，A正确；

B．气体的密度等于气体的质量除以体积，因为所有组分都是气体，气体的质量不变，因为恒容容器，所以气体不变，所以气体的密度永远不变，与平衡没有关系，B错误；

C.c（NO）不变，意味着达到平衡，C正确；

D．因为NO和CO的化学计量数之比为1:1，且都是反应物，所以单位时间里消耗NO和CO的物质的量一定相等，不能说明达到平衡，D错误；

故答案：4；AC；

(6)①验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验。I和II因为催化剂的比表面积不同，所以其他条件应该是一样的，研究的是催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；II和III因为温度不一样，所以其他条件应该是一样的，研究的是温度对化学反应速率的影响规律；

故答案是：5.8010-3 ，280，1.2010-3 ，1.2010-3 ，5.8010-3 ；

②I和II的区别是催化剂的比表面积，催化剂加快反应速率，所以II更快的达到平衡，但催化剂不影响平衡，所以I和II平衡时NO的浓度一样，c（NO）变化曲线如图：。

【点睛】

验证多个因素对某物质或某性质的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

2．（1）已知3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：

t/s 0 50 150 250 350

n(NH3)/mol 0 0.24 0.36 0.40 0.40

0~50s内的平均反应速率v(N2)=__。

（2）已知：键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。NN的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中__（填“吸收”或“放出”）的能量为__。

（3）为加快反应速率，可以采取的措施是__。

a.降低温度 b.增大压强 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气 e.及时分离NH3 （4）CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”（CO、H2）。科学家提出制备“合成气”反应历程分两步：

反应①：CH4(g)C(ads)+2H2(g)(慢反应)

反应②：C(ads)+CO2(g)2CO(g)(快反应)

上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：

CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为___。能量变化图中：E5+E1___E4+E2（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】3111.210molLs 放出 46kJ b

42231CHg+COg2COg+2HgΔ=+E-EkJ/molHƒ <

【解析】

【分析】

【详解】

（1）根据化学反应速率之比等于物质对应计量数之比可知，0~50s内的平均反应速率311230.24mol112LNNH1.210molLs2250svv；

（2）该反应中反应物总键能为(3×436+946)kJ/mol=2254 kJ/mol，生成物的总键能为6×391

kJ/mol=2346 kJ/mol，反应物总键能小于生成物总键能，由此可知，生成2molNH3时，放出(2346-2254) kJ=92 kJ能量，则生成1molNH3过程中放出能量为92kJ=46kJ2；

（3）a．降低温度会使化学反应速率降低，故a不符合题意；

b．增大压强能够增大化学反应速率，故b符合题意；

c．恒容时充入He气，各组分的浓度未发生改变，化学反应速率不变，故c不符合题意；

d．恒压时充入He气，容器体积将增大，各组分浓度将减小，化学反应速率将减小，故d不符合题意；

e．及时分离NH3，将使体系内压强降低，化学反应速率将减小，故e不符合题意；

故答案为：b；

（4）由图可知，1molCH4(g)与1molCO2(g)的总能量为E1kJ，2molCO(g)与2molH2(g)的总能量为E3kJ，生成物总能量高于反应物总能量，该反应为吸热反应，则由CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为：42231CHg+COg2COg+2HgΔ=+E-EkJ/molHƒ；反应①为慢反应，反应②为快反应，由此可知反应①的活化能大于反应②的活化能，即E4-E1>E5-E2，故E5+E1

3．反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol/L。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题：

（1）上述反应是______________(填”吸热反应”或”放热反应”)，温度T1_____T2，（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）平衡常数K(T1)_______K(T2)。

（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：

①平衡时体系总的物质的量为___________。

②反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=____________。

（3）在温度T1时，若增大体系压强，A的转化率_________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数________。

【答案】吸热反应 小于 小于 0.085mol 0.007mol/(L∙min) 减小 不变

【解析】

【分析】

由图象中的信息可知， T2到达平衡所用的时间较少，故T1＜T2；温度升高后，反应物A的浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应。

【详解】

（1）由上述分析可知，该反应是吸热反应，温度T1小于T2，温度升高，该化学平衡向正反应方向移动，故平衡常数K(T1) 小于K(T2)。

（2）A的初始浓度为0.050mol/L，则A的起始量为0.05mol。若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则A的变化量为0.035mol，B和C的变化量同为0.035mol。

①平衡时体系总的物质的量为0.05mol -0.035mol+0.035mol2=0.085mol。

②容积为1.0L，则反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=0.035mol/L5ctminnn0.007mol/(L∙min)。

（3）A(g)B(g)+C(g)，该反应正反应方向是气体分子数增大的方向。在温度T1时，若增大体系压强，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，由于平衡常数只与温度有关，故平衡常数不变。

【点睛】

要注意化学平衡的移动不一定能改变平衡常数，因为化学平衡常数只与温度有关，对于一个指定的可逆反应，其平衡常数只随温度的变化而变化。