备战高考化学专题题库∶化学反应的速率与限度的推断题综合题附答案
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备战高考化学专题题库∶化学反应的速率与限度的推断题综合题附答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．某温度下在2L密闭容器中，3种气态物质A、B、C的物质的量随时间变化曲线如图。
（1）该反应的化学方程式是________________________
（2）若A、B、C均为气体，10min后反应达到平衡，
①此时体系的压强是开始时的________倍。
②在该条件达到平衡时反应物的转化率为________%（计算结果保留1位小数）
（3）关于该反应的说法正确的是_________。
a.到达10min时停止反应
b.在到达10min之前C气体的消耗速率大于它的生成速率
c.在10min时B气体的正反应速率等于逆反应速率
【答案】2CA+3B
97或1.29或1.3 66.7% b、c
【解析】
【分析】
（1）由图可知，C是反应物，物质的量分别减少2mol，A、B生成物，物质的量增加1mol、3mol，物质的量变化比等于系数比；
（2）①体系的压强比等于物质的量比；
②转化率=变化量÷初始量×100%；
（3）根据化学平衡的定义判断；
【详解】
（1）由图可知，C是反应物，物质的量减少2mol，A、B生成物，物质的量分别增加1mol、3mol，物质的量变化比等于系数比，所以该反应的化学方程式为：2CA+3B；
（2）①体系的压强比等于物质的量比，反应前气体总物质的量是7mol、反应后气体总物质的量是9mol，所以此时体系的压强是开始时的97倍；
②转化率=变化量÷初始量×100%=2÷3×100%=66.7%；
（3）a.根据图象，到达10min时反应达到平衡状态，正逆反应速率相等但不为0，反应没有停止，故a错误；
b.在到达10min之前，C的物质的量减少，所以 C气体的消耗速率大于它的生成速率，故b正确；
c.在10min时反应达到平衡状态，所以B气体的正反应速率等于逆反应速率，故c正确；
选bc。 【点睛】
本题考查化学反应中物质的量随时间的变化曲线、以及平衡状态的判断，注意根据化学平衡的定义判断平衡状态，明确化学反应的物质的量变化比等于化学方程式的系数比。
2．光气（COCl2）常作有机合成、农药、药物、燃料及其他化工制品的中间体。
（1）COCl2结构与甲醛相似，写出COCl2电子式_____；解释COCl2的沸点比甲醛高的原因是_____。
（2）密闭容器中吸热反应COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)达到平衡后，改变一个条件，各物质的浓度变化如图所示（10~14min时有一物质浓度变化未标出）。
①说明该反应已达到平衡状态的是_____。
a．C(COCl2)=C(Cl2)
b．ʋ正(COCl2)=ʋ逆(CO)
c．容器内温度保持不变
d．容器内气体密度保持不变
②4~10min平均反应速率v(COCl2)为_____；10min时改变的反应条件是_____。
③0~4min、8~10min和16~18min三个平衡常数依次为K1、K2、K3，比较其大小____；说明理由____。
【答案】 均为分子晶体，COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高 bc
0.0025mol/(L·min) 分离出CO K1
【解析】
【分析】
（1）甲醛的结构式是；COCl2的相对分子质量大于甲醛；
（2）①根据平衡标志分析；
②根据=ct 计算4~10min平均反应速率v(COCl2)；由图象可知10min时CO的浓度突然减小，后逐渐增大，10min时Cl2的浓度逐渐增大；
③根据图象可知，4min时改变的条件是升高温度、14min时，各物质浓度均减小，改变的条件是减小压强。
【详解】
（1）甲醛的结构式是，COCl2结构与甲醛相似，COCl2电子式是；甲醛、COCl2均为分子晶体，COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高；
（2）①a．c(COCl2)=c(Cl2)时，浓度不一定不再改变，反应不一定平衡，故不选a；
b．反应达到平衡状态时，正逆反应速率比等于系数比， ʋ正(COCl2)=ʋ逆(CO)，一定平衡，故选b；
c．正反应吸热，密闭容器内温度是变量，容器内温度保持不变，反应一定平衡，故选c；
d．气体质量不变、容器体积不变，根据=mV ，密度是恒量，容器内气体密度保持不变，不一定平衡，故不选d；
选bc；
②根据图象，4~10min内COCl2浓度变化是0.055mol/L-0.04mol/L=0.015mol/L，
0.015mol/L==6ctmin0.0025mol/(L·min)；由图象可知10min时CO的浓度突然减小，后逐渐增大，10min时Cl2的浓度逐渐增大，可知10min时改变的条件是分离出CO，平衡正向移动，氯气浓度增大；
③根据图象可知，4min时改变的条件是升高温度，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，所以K1
3．“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4、CH3OH等)为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。
（1）以CO2和NH3为原料合成尿素是利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应I：2NH3(g)+CO2(g)ƒNH2COONH4(s) ∆H1
反应II：NH2COONH4(s)ƒCO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H2=+72.49kJ/mol
总反应：2NH3(g)+CO2(g)ƒCO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H3=-86.98kJ/mol
请回答下列问题：
①反应I的∆H1=__kJ/mol。
②反应II一般在__(填“高温或“低温")条件下有利于该反应的进行。
③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I，下列能说明反应达到了平衡状态的是__(填字母序号)。
A．混合气体的平均相对分子质量不再变化
B．容器内气体总压强不再变化
C．2v正(NH3)=v逆(CO2)
D．容器内混合气体的密度不再变化 （2）将CO2和H2按物质的量之比为1：3充入一定体积的密闭容器中，发生反应：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ∆H。测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。
①根据图示判断∆H__0(填“>”或“<”)。
②一定温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，10min后达到平衡。
容器 甲 乙
反应物投入量 1molCO2、3molH2 amolCO2、bmolH2
cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零)
若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为__，此温度下的化学平衡常数为__(保留两位小数)；要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为__。
（3）氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g)+4H2(g)ƒCH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注，Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会__(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为__。
【答案】-159.47 高温 BD < 0.02mol·L-1·min-1 0.18 0.4
H2O(g)
【解析】
【分析】
（1）①根据盖斯定律计算反应I的∆H1；
②根据复合判据0HTS分析。
③根据平衡标志分析；
（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>T1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小；
②利用三段式计算反应速率和平衡常数；利用极值法判断c的取值范围；
（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态；活化能最小的过程是gCO、gOH、gH+3H2(g)生成gCO+3H2(g)+H2O。
【详解】
（1）①反应I：2NH3(g)+CO2(g)ƒNH2COONH4(s) ∆H1
反应II：NH2COONH4(s)ƒCO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H2=+72.49kJ/mol
根据盖斯定律I+II得总反应：2NH3(g)+CO2(g)ƒCO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H3=-86.98kJ/mol，所以∆H1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol；
②NH2COONH4(s)ƒCO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H>0，气体物质的量增大∆S>0，根据复合判据0HTS，一般在高温条件下有利于该反应的进行；
③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应，容器中气体物质始终是NH3(g)、CO2且物质的量比等于2:1，所以混合气体的平均相对分子质量是定值，平均相对分子质量不再变化，不一定平衡，故不选A；
B.体积固定，正反应气体物质的量减小，所以压强是变量，容器内气体总压强不再变化，一定达到平衡状态，故选B；
C.反应达到平衡状态时，正逆反应的速率比等于系数比，v正(NH3)=2v逆(CO2)时达到平衡状态，2v正(NH3)=v逆(CO2)时反应没有达到平衡状态，故不选C； D.体积固定，气体质量减小，密度是变量，若容器内混合气体的密度不再变化，一定达到平衡状态，故选D；
答案选BD；
（2）①由图象可知，T2温度下反应速率快，所以T2>T1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升高温度平衡逆向移动，∆H<0；
②设达到平衡是，CO2转化了xmol/L，根据三等式，有：
2232=0.51.500COg3Hg3CHOHgHOg0.51.53xxxxxxxx开始转化平衡
甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则0.51.530.80.5+1.5xxxx，x=0.2；反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为0.2mol/L10min0.02mol·L-1·min-1，此温度下的化学平衡常数为30.20.20.30.90.18；
平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，说明甲乙的平衡是等效的。该反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)反应前后体积发生变化，在恒温恒容的条件下，两容器发生反应达到等效平衡，则“一边倒”后，加入的物质完全相同。若CO2和H2完全反应，则生成甲醇最大的量为1mol，达到平衡时，甲醇的物质的量为0.2mol/L×2=0.4mol，则乙容器中c的取值范围为0.4
（3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是gCO、gOH、gH+3H2(g)生成gCO+3H2(g)+H2O，反应方程式是gOH+gH==H2O(g)。
