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高中化学专题6 化学反应与能量变化本单元综合与测试一课一练
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这是一份高中化学专题6 化学反应与能量变化本单元综合与测试一课一练，共10页。试卷主要包含了化学反应速率的计算与比较，化学平衡状态的建立及判定，化学反应速率与化学平衡图像等内容，欢迎下载使用。
1．(2019·阜阳校级期末)在2 L密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4 ml，在前10 s A的平均反应速率为0.12 ml·L－1·s－1，则10 s时，容器中B的物质的量是( )
A．1.6 ml B．2.8 ml
C．2.4 ml D．1.2 ml
答案 B
解析 根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，可得v(B)＝0.5v(A)＝0.5×0.12 ml·L－1·s－1＝0.06 ml·L－1·s－1，则Δc(B)＝0.06 ml·L－1·s－1×10 s＝0.6 ml·L－1，Δn(B)＝0.6 ml·L－1×2 L＝1.2 ml，故10 s时容器中B的物质的量为4 ml－1.2 ml＝2.8 ml。
2．(2019·成都航天中学高一期末)在2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)反应中，下列表示该反应速率最快的是( )
A．v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1
B．v(A)＝0.5 ml·L－1·min－1
C．v(C)＝0.8 ml·L－1·s－1
D．v(D)＝1 ml·L－1·min－1
答案 A
解析 用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，则反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快。A项，eq \f(vB,1)＝eq \f(0.3 ml·L－1·s－1,1)＝0.3 ml·L－1·s－1；B项，eq \f(vA,2)＝eq \f(0.5 ml·L－1·min－1,2)＝0.25 ml·L－1·min－1≈0.004 2 ml·L－1·s－1；C项，eq \f(vC,3)＝eq \f(0.8 ml·L－1·s－1,3)≈0.27 ml·L－1·s－1；D项，eq \f(vD,4)＝eq \f(1 ml·L－1·min－1,4)＝0.25 ml·L－1·min－1≈0.004 2 ml·L－1·s－1。显然选项A中比值最大，反应速率最快。
3．把0.6 ml X气体和0.6 ml Y气体混合于2 L的密闭容器中，使它们发生如下反应：3X(g)＋Y(g)nZ(g)＋2W(g)。5 min末生成0.2 ml W。若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 ml·L－1·min－1，则化学方程式中n的值为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
答案 A
解析 5 min内W的平均化学反应速率v(W)＝eq \f(\f(0.2 ml,2 L),5 min)＝0.02 ml·L－1·min－1，利用各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 ml·L－1·min－1，则v(Z)∶v(W)＝0.01 ml·L－1·min－1∶0.02 ml·L－1·min－1＝n∶2，所以n＝1，选项A正确。
4．(2019·江西吉安期末)把2.5 ml A和 2.5 ml B混合放入容积为2 L的密闭容器里，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经 5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2 ml·L－1·s－1，同时生成1 ml D，下列叙述中错误的是( )
A．x＝4
B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
C．5 s内B的平均反应速率v(B)＝0.05 ml·L－1·s－1
D．达到平衡状态时A的转化率为50%
答案 D
解析 根据C的平均反应速率可以算出5 s内C的物质的量的变化量为2 ml。根据“三段式”法进行分析：
3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)
起始量/ml 2.5 2.5 0 0
转化量/ml 1.5 0.5 0.5x 1
平衡量/ml 1 2 2 1
根据C和D的物质的量的变化量之比为2∶1，可以确定x＝4，A项正确；同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比，起始时气体的总物质的量为5 mL，达到平衡时气体的总物质的量为6 ml，所以达到平衡时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5，B项正确；5 s内物质B消耗了0.5 ml，用B表示的化学反应速率为eq \f(0.5 ml,2 L×5 s)＝0.05 ml·L－1·s－1，C项正确；达到平衡时A的转化率为eq \f(1.5 ml,2.5 ml)×100%＝60%，D项错误。
二、化学反应速率的影响因素及实验探究
5．(2019·河北滦州一中高一下期中)下列措施能减慢化学反应速率的是( )
A．用Zn和2 ml·L－1 H2SO4溶液反应制取H2时，放在热水浴中反应
B．日常生活中，将食物贮藏在冰箱中
C．用过氧化氢溶液制氧气时添加少量二氧化锰粉末
D．用相同质量的锌粉替代锌粒与同浓度、同体积的盐酸反应制氢气
答案 B
解析 将食物贮藏在冰箱里，温度降低，反应速率减慢，B正确；在H2O2分解反应中MnO2起到催化剂作用，加入二氧化锰，反应速率加快，C错误；用锌粉替代锌粒，固体与酸接触面积增大，反应速率加快，D错误。
6．(2019·江苏海安中学高一月考)下列各组物质进行反应(表内物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最快的是( )
答案 C
解析 硝酸和锌反应不生成氢气，排除A选项。锌的活动性比铁强，所以在外界条件相同的情况下，锌与酸的反应速率比铁快，因此生成H2的速率：C＞B。在相同的条件下，氢离子的浓度越大，化学反应速率越快，因此生成H2的速率：C＞D，故选C。
7．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是( )
①增加铁的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大
A．①④ B．②③ C．③④ D．②④
答案 D
解析 对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)来说，增大压强、增大浓度、升高温度以及增大固体的表面积，都可增大反应速率。①Fe为固体，增加铁的量，反应速率不变，故错误；②将容器的体积缩小一半，气体浓度增大，反应速率增大，故正确；③保持体积不变，充入N2使体系压强增大，各组分的浓度不变，反应速率不变，故错误；④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大，故正确；故选D。
8．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2―→CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
答案 D
解析 影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强以及催化剂等因素，一般情况下在其他条件相同时，反应物的浓度越大，反应速率越快，本题中溴作为反应物，其浓度越大，物质的量越多，其颜色消失的时间会越长，另外可从表中数据判断出，实验①④中CH3COCH3、HCl的浓度是相同的，而④中Br2比①中的大，所以时间变长，速率变慢，故D错误；对比①②组数据，可以判断出增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大，故A正确；比较实验②和③数据，Br2的浓度相等，溴颜色消失所需的时间也相等，溴的反应速率是相等的，故B正确；比较①③数据可以判断出，增大c(HCl)，v(Br2)增大，故C正确。
9．(2019·北京西城区高一期末)将浓度均为0.01 ml·L－1的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。
资料：该“碘钟实验”的总反应为H2O2＋2S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===S4Oeq \\al(2－,6)＋2H2O。
反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，反应B为……
(1)反应B的离子方程式是______________________________________________________。
对于总反应，I－的作用相当于________。
(2)为证明反应A、B的存在，进行实验Ⅰ。
a．向酸化的H2O2溶液中加入试剂X的水溶液，溶液变为蓝色。
b．再向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的蓝色褪去。
试剂X是________。
(3)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅱ、实验Ⅲ。(溶液浓度均为0.01 ml·L－1)
溶液从混合时的无色变为蓝色的时间：实验Ⅱ是30 min、实验Ⅲ是40 min。
①实验Ⅲ中，x、y、z所对应的数值分别是________。
②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是________________________________________。
(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅳ。(溶液浓度均为0.01 ml·L－1)
实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。
试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系，解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因：____________________________________________________。
答案 (1)I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6) 催化剂
(2)淀粉、碘化钾
(3)①8、3、2 ②其他条件不变，增大氢离子浓度可以加快反应速率
(4)由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)解析 (1)“碘钟实验”总反应的化学方程式为H2O2＋2S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===S4Oeq \\al(2－,6)＋2H2O，该反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，则总反应减去反应A可得反应B的离子方程式为I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6)；通过反应A、反应B可知，I－在反应前后质量不变、化学性质不变，因此在该反应中的作用是作催化剂。(2)H2O2具有氧化性，会将KI氧化为I2，淀粉溶液遇I2变为蓝色，I2具有氧化性，会将S2Oeq \\al(2－,3)氧化为S4Oeq \\al(2－,6)，I2被还原为I－。所以试剂X是淀粉、碘化钾。(3)①为便于研究，在反应中要采用控制变量的方法，即只改变一个反应条件，其他条件都相同，根据表格数据可知，实验Ⅲ与实验Ⅱ相比硫酸溶液的体积减小，为保证其他条件都相同，而且混合后总体积相同，实验Ⅲ中，x＝8，y＝3，z＝2。②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是在其他条件不变时，溶液中氢离子浓度越大，反应速率越快。(4)对比实验Ⅱ、实验Ⅳ，可知其他量没有变化，溶液总体积相同，H2O2溶液的体积减小，Na2S2O3溶液的体积增大，n(H2O2)∶n(Na2S2O3)＜eq \f(1,2)，结果未出现溶液变为蓝色的现象，说明v(A)＜v(B)，导致不能出现溶液变蓝的现象。
三、化学平衡状态的建立及判定
10．(2019·南京校级月考)在373 K时，密闭容器中充入一定物质的量的NO2和SO2，发生如下反应：NO2＋SO2NO＋SO3，达到平衡时，下列叙述正确的是( )
A．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO2的物质的量一定相等
C．平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
D．NO和SO3的物质的量一定不相等
答案 C
解析 平衡状态时SO2、NO2、NO、SO3的物质的量不变，但不一定相等，故A错误；平衡时NO2和SO2的物质的量不变，不一定相等，与起始投料量有关，故B错误；方程式两边气体的化学计量数相等，所以体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量，故C正确；因为反应从反应物投料建立，所以只要反应发生就有NO和SO3的物质的量相等，所以平衡时也相等，故D错误。
11．(2019·江苏宿迁中学高一期末)一定温度下，将2 ml SO2和1 ml O2充入2 L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2＋O22SO3，下列说法中正确的是( )
A．达到反应限度时，生成2 ml SO3
B．达到反应限度时，SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率
C．达到反应限度时，SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2
D．SO2和SO3的物质的量之和一定为2 ml
答案 D
解析 该反应为可逆反应，2 ml SO2和1 ml O2反应达到反应限度时，生成的SO3的物质的量小于2 ml，A错误；达到反应限度时，SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率的2倍，B错误；平衡时各物质分子数的关系与起始量、转化率有关，则不能确定达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比，C错误；起始加入2 ml SO2，化学反应中S原子守恒，则最终SO2和SO3的物质的量之和一定为2 ml，D正确。
12．在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s)C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是( )
①容器内温度不变 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的压强不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤C(g)的物质的量浓度不变 ⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1 ⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零 ⑧单位时间内生成n ml D，同时生成2n ml A
A．4个 B．5个 C．6个 D．7个
答案 C
解析 ①该容器为绝热容器，容器内温度不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，恒容容器中混合气体的密度增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的密度不变，混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；③该反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中混合气体分子总物质的量始终不变，由于是绝热容器，建立平衡过程中容器温度变化，混合气体压强发生变化，达到平衡时温度不变，混合气体压强不变，混合气体的压强不变能说明反应达到平衡状态；④由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，混合气体分子总物质的量始终不变，混合气体的平均相对分子质量增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变能说明反应达到平衡状态；⑤C(g)的物质的量浓度不变是化学平衡的特征标志，说明反应达到平衡状态；⑥达到平衡时A、C、D的浓度保持不变，但不一定等于2∶1∶1，A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1时反应不一定达到平衡状态；⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零，没有指明是正反应速率，还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态；⑧单位时间内生成n ml D一定消耗2n ml A，同时生成2n ml A，A的浓度不变能说明反应达到平衡状态；则能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧，共6个，答案选C。
四、化学反应速率与化学平衡图像
13．(2019·盐城期末)在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 ml HCl和0.3 ml O2，加入催化剂发生反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．t2时，v正＝v逆
B．加入催化剂反应速率不变
C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大
D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 ml·L－1
答案 C
解析 t2时，反应物的量还在减少，反应还在向正方向进行，v(正)>v(逆)，选项A错误；加入催化剂可改变化学反应速率，选项B错误；反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是气体体积减小的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量减小，恒容容器内压强减小，故t1时容器内气体的总压强比t2时的大，选项C正确；t3时，O2的物质的量为0.1 ml，减少了0.2 ml，故生成Cl2、H2O的物质的量均为0.4 ml，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2 ml·L－1，选项D错误。
14．(2020·秦皇岛一中高一期中)一定条件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的浓度对乙酸在光照条件下的催化降解率的影响如图所示，其降解产物为无污染物质。下列判断错误的是( )
A．温度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大
B．离子浓度相同时，Cu2＋的催化效果最好
C．Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大
D．乙酸的降解产物可能是CO2和H2O
答案 A
解析 Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化剂，要使催化剂达到最佳催化效果，需在一定温度下进行，并不是温度越高越好，A项错误；根据图示可知，相同浓度下，a线(Cu2＋)表示的降解率最大，B项正确；根据图示可知，Fe3＋的浓度增加，乙酸的降解率变化不是很大，所以Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大，C项正确；乙酸的降解产物为无污染物质，其产物可能为CO2、H2O，D项正确。
15．(2019·北京西城区高一期末)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 ml NO和0.8 ml CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO的物质的量随时间的变化如图所示。
(1)NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是______________________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝________ ml·L－1·min－1。
(3)下列说法正确的是________(填字母)。
a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c．平衡时CO的浓度是0.4 ml·L
答案 (1)2CO＋2NOeq \(,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2
(2)0.02 (3)ab
解析 (1)NO、CO反应产生N2、CO2，根据图像可知，反应一段时间后，n(NO)不再变化，且不为0，则说明该反应为可逆反应，再根据原子守恒、得失电子守恒，可得反应方程式为2CO＋2NOeq \(,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2。(2)0～10 min内，v(NO)＝eq \f(\f(0.8－0.4ml,2 L),10 min)＝0.02 ml·L－1·min－1。(3)催化剂可以加快反应速率，所以使用新型催化剂可以加快NO、CO的转化，a正确；根据图像可知，该反应进行到10 min后，NO的物质的量不再发生变化，说明反应达到化学平衡状态，b正确；平衡时，CO的物质的量是0.4 ml，由于容器的容积为2 L，所以CO的浓度是0.2 ml·L－1，c错误。
16．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理]2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
请回答下列问题：
(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_______________________________________。
(2)利用实验1中数据计算，v(KMnO4)＝________________________________________。
(3)该化学小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是______________________________________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是__________________________________。
答案 (1)其他条件相同时，增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度)，反应速率增大
(2)1.5×10－2 ml·L－1·min－1
(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用)
②MnSO4
③与实验1比较，溶液褪色所需时间更短[或所用时间t小于4.0 min及其他合理答案]
解析 (1)可由图表中的数据直接得出结论：其他条件相同时，增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。
(2)v(KMnO4)＝eq \f(\f(0.2 ml·L－1×3.0 mL×10－3,3.0 mL＋2.0 mL＋3.0 mL＋2.0 mL×10－3),4.0 min)＝1.5×10－2 ml·L－1·min－1。
(3)由图可以看出Mn2＋在一定时间后生成速率增大，故可以想到生成物中的MnSO4可能为该反应的催化剂，从而提出假设；在反应时KMnO4是用H2SO4酸化的，如果用MnCl2来证明Mn2＋的催化作用，就又引进了Cl－，这时就不知道是Mn2＋的催化作用还是Cl－的催化作用。而用MnSO4就能避免这个问题。有了催化剂，在其他条件相同时，褪色时间就会缩短。选项
金属(粉末状)
酸及其浓度
酸的体积/mL
反应起始温度/℃
A
0.1 ml Zn
6 ml·L－1硝酸
20
50
B
0.1 ml Fe
3 ml·L－1硫酸
20
30
C
0.1 ml Zn
3 ml·L－1硫酸
20
30
D
0.1 ml Zn
3 ml·L－1盐酸
40
30
实验序号
初始浓度c/(ml·L－1)
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001 0
290
②
1.60
0.20
0.001 0
145
③
0.80
0.40
0.001 0
145
④
0.80
0.20
0.002 0
580
用量/mL
实验序号
H2O2溶液
H2SO4溶液
Na2S2O3溶液
KI溶液(含淀粉)
H2O
实验Ⅱ
5
4
8
3
0
实验Ⅲ
5
2
x
y
z
用量/mL
实验序号
H2O2溶液
H2SO4溶液
Na2S2O3溶液
KI溶液(含淀粉)
H2O
实验Ⅳ
4
4
9
3
0
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 ml·L－1 H2C2O4溶液
H2O
0.2 ml·L－1
KMnO4溶液
3 ml·L－1稀硫酸
1
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
再向试管中加入少量固体
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 ml·L－1 H2C2O4溶液
H2O
0.2 ml·L－1 KMnO4溶液
3 ml·L－1稀硫酸
4
3.0
2.0
3.0
2.0
t
1．(2019·阜阳校级期末)在2 L密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4 ml，在前10 s A的平均反应速率为0.12 ml·L－1·s－1，则10 s时，容器中B的物质的量是( )
A．1.6 ml B．2.8 ml
C．2.4 ml D．1.2 ml
答案 B
解析 根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，可得v(B)＝0.5v(A)＝0.5×0.12 ml·L－1·s－1＝0.06 ml·L－1·s－1，则Δc(B)＝0.06 ml·L－1·s－1×10 s＝0.6 ml·L－1，Δn(B)＝0.6 ml·L－1×2 L＝1.2 ml，故10 s时容器中B的物质的量为4 ml－1.2 ml＝2.8 ml。
2．(2019·成都航天中学高一期末)在2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)反应中，下列表示该反应速率最快的是( )
A．v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1
B．v(A)＝0.5 ml·L－1·min－1
C．v(C)＝0.8 ml·L－1·s－1
D．v(D)＝1 ml·L－1·min－1
答案 A
解析 用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，则反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快。A项，eq \f(vB,1)＝eq \f(0.3 ml·L－1·s－1,1)＝0.3 ml·L－1·s－1；B项，eq \f(vA,2)＝eq \f(0.5 ml·L－1·min－1,2)＝0.25 ml·L－1·min－1≈0.004 2 ml·L－1·s－1；C项，eq \f(vC,3)＝eq \f(0.8 ml·L－1·s－1,3)≈0.27 ml·L－1·s－1；D项，eq \f(vD,4)＝eq \f(1 ml·L－1·min－1,4)＝0.25 ml·L－1·min－1≈0.004 2 ml·L－1·s－1。显然选项A中比值最大，反应速率最快。
3．把0.6 ml X气体和0.6 ml Y气体混合于2 L的密闭容器中，使它们发生如下反应：3X(g)＋Y(g)nZ(g)＋2W(g)。5 min末生成0.2 ml W。若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 ml·L－1·min－1，则化学方程式中n的值为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
答案 A
解析 5 min内W的平均化学反应速率v(W)＝eq \f(\f(0.2 ml,2 L),5 min)＝0.02 ml·L－1·min－1，利用各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 ml·L－1·min－1，则v(Z)∶v(W)＝0.01 ml·L－1·min－1∶0.02 ml·L－1·min－1＝n∶2，所以n＝1，选项A正确。
4．(2019·江西吉安期末)把2.5 ml A和 2.5 ml B混合放入容积为2 L的密闭容器里，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经 5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2 ml·L－1·s－1，同时生成1 ml D，下列叙述中错误的是( )
A．x＝4
B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
C．5 s内B的平均反应速率v(B)＝0.05 ml·L－1·s－1
D．达到平衡状态时A的转化率为50%
答案 D
解析 根据C的平均反应速率可以算出5 s内C的物质的量的变化量为2 ml。根据“三段式”法进行分析：
3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)
起始量/ml 2.5 2.5 0 0
转化量/ml 1.5 0.5 0.5x 1
平衡量/ml 1 2 2 1
根据C和D的物质的量的变化量之比为2∶1，可以确定x＝4，A项正确；同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比，起始时气体的总物质的量为5 mL，达到平衡时气体的总物质的量为6 ml，所以达到平衡时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5，B项正确；5 s内物质B消耗了0.5 ml，用B表示的化学反应速率为eq \f(0.5 ml,2 L×5 s)＝0.05 ml·L－1·s－1，C项正确；达到平衡时A的转化率为eq \f(1.5 ml,2.5 ml)×100%＝60%，D项错误。
二、化学反应速率的影响因素及实验探究
5．(2019·河北滦州一中高一下期中)下列措施能减慢化学反应速率的是( )
A．用Zn和2 ml·L－1 H2SO4溶液反应制取H2时，放在热水浴中反应
B．日常生活中，将食物贮藏在冰箱中
C．用过氧化氢溶液制氧气时添加少量二氧化锰粉末
D．用相同质量的锌粉替代锌粒与同浓度、同体积的盐酸反应制氢气
答案 B
解析 将食物贮藏在冰箱里，温度降低，反应速率减慢，B正确；在H2O2分解反应中MnO2起到催化剂作用，加入二氧化锰，反应速率加快，C错误；用锌粉替代锌粒，固体与酸接触面积增大，反应速率加快，D错误。
6．(2019·江苏海安中学高一月考)下列各组物质进行反应(表内物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最快的是( )
答案 C
解析 硝酸和锌反应不生成氢气，排除A选项。锌的活动性比铁强，所以在外界条件相同的情况下，锌与酸的反应速率比铁快，因此生成H2的速率：C＞B。在相同的条件下，氢离子的浓度越大，化学反应速率越快，因此生成H2的速率：C＞D，故选C。
7．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是( )
①增加铁的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大
A．①④ B．②③ C．③④ D．②④
答案 D
解析 对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)来说，增大压强、增大浓度、升高温度以及增大固体的表面积，都可增大反应速率。①Fe为固体，增加铁的量，反应速率不变，故错误；②将容器的体积缩小一半，气体浓度增大，反应速率增大，故正确；③保持体积不变，充入N2使体系压强增大，各组分的浓度不变，反应速率不变，故错误；④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大，故正确；故选D。
8．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2―→CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
答案 D
解析 影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强以及催化剂等因素，一般情况下在其他条件相同时，反应物的浓度越大，反应速率越快，本题中溴作为反应物，其浓度越大，物质的量越多，其颜色消失的时间会越长，另外可从表中数据判断出，实验①④中CH3COCH3、HCl的浓度是相同的，而④中Br2比①中的大，所以时间变长，速率变慢，故D错误；对比①②组数据，可以判断出增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大，故A正确；比较实验②和③数据，Br2的浓度相等，溴颜色消失所需的时间也相等，溴的反应速率是相等的，故B正确；比较①③数据可以判断出，增大c(HCl)，v(Br2)增大，故C正确。
9．(2019·北京西城区高一期末)将浓度均为0.01 ml·L－1的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。
资料：该“碘钟实验”的总反应为H2O2＋2S2Oeq \\al(2－,3)＋2H＋===S4Oeq \\al(2－,6)＋2H2O。
反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，反应B为……
(1)反应B的离子方程式是______________________________________________________。
对于总反应，I－的作用相当于________。
(2)为证明反应A、B的存在，进行实验Ⅰ。
a．向酸化的H2O2溶液中加入试剂X的水溶液，溶液变为蓝色。
b．再向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的蓝色褪去。
试剂X是________。
(3)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅱ、实验Ⅲ。(溶液浓度均为0.01 ml·L－1)
溶液从混合时的无色变为蓝色的时间：实验Ⅱ是30 min、实验Ⅲ是40 min。
①实验Ⅲ中，x、y、z所对应的数值分别是________。
②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是________________________________________。
(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅳ。(溶液浓度均为0.01 ml·L－1)
实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。
试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系，解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因：____________________________________________________。
答案 (1)I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6) 催化剂
(2)淀粉、碘化钾
(3)①8、3、2 ②其他条件不变，增大氢离子浓度可以加快反应速率
(4)由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)
三、化学平衡状态的建立及判定
10．(2019·南京校级月考)在373 K时，密闭容器中充入一定物质的量的NO2和SO2，发生如下反应：NO2＋SO2NO＋SO3，达到平衡时，下列叙述正确的是( )
A．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO2的物质的量一定相等
C．平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
D．NO和SO3的物质的量一定不相等
答案 C
解析 平衡状态时SO2、NO2、NO、SO3的物质的量不变，但不一定相等，故A错误；平衡时NO2和SO2的物质的量不变，不一定相等，与起始投料量有关，故B错误；方程式两边气体的化学计量数相等，所以体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量，故C正确；因为反应从反应物投料建立，所以只要反应发生就有NO和SO3的物质的量相等，所以平衡时也相等，故D错误。
11．(2019·江苏宿迁中学高一期末)一定温度下，将2 ml SO2和1 ml O2充入2 L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2＋O22SO3，下列说法中正确的是( )
A．达到反应限度时，生成2 ml SO3
B．达到反应限度时，SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率
C．达到反应限度时，SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2
D．SO2和SO3的物质的量之和一定为2 ml
答案 D
解析 该反应为可逆反应，2 ml SO2和1 ml O2反应达到反应限度时，生成的SO3的物质的量小于2 ml，A错误；达到反应限度时，SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率的2倍，B错误；平衡时各物质分子数的关系与起始量、转化率有关，则不能确定达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比，C错误；起始加入2 ml SO2，化学反应中S原子守恒，则最终SO2和SO3的物质的量之和一定为2 ml，D正确。
12．在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s)C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是( )
①容器内温度不变 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的压强不变 ④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤C(g)的物质的量浓度不变 ⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1 ⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零 ⑧单位时间内生成n ml D，同时生成2n ml A
A．4个 B．5个 C．6个 D．7个
答案 C
解析 ①该容器为绝热容器，容器内温度不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，恒容容器中混合气体的密度增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的密度不变，混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；③该反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中混合气体分子总物质的量始终不变，由于是绝热容器，建立平衡过程中容器温度变化，混合气体压强发生变化，达到平衡时温度不变，混合气体压强不变，混合气体的压强不变能说明反应达到平衡状态；④由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，混合气体分子总物质的量始终不变，混合气体的平均相对分子质量增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变能说明反应达到平衡状态；⑤C(g)的物质的量浓度不变是化学平衡的特征标志，说明反应达到平衡状态；⑥达到平衡时A、C、D的浓度保持不变，但不一定等于2∶1∶1，A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1时反应不一定达到平衡状态；⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零，没有指明是正反应速率，还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态；⑧单位时间内生成n ml D一定消耗2n ml A，同时生成2n ml A，A的浓度不变能说明反应达到平衡状态；则能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧，共6个，答案选C。
四、化学反应速率与化学平衡图像
13．(2019·盐城期末)在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 ml HCl和0.3 ml O2，加入催化剂发生反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．t2时，v正＝v逆
B．加入催化剂反应速率不变
C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大
D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 ml·L－1
答案 C
解析 t2时，反应物的量还在减少，反应还在向正方向进行，v(正)>v(逆)，选项A错误；加入催化剂可改变化学反应速率，选项B错误；反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是气体体积减小的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量减小，恒容容器内压强减小，故t1时容器内气体的总压强比t2时的大，选项C正确；t3时，O2的物质的量为0.1 ml，减少了0.2 ml，故生成Cl2、H2O的物质的量均为0.4 ml，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2 ml·L－1，选项D错误。
14．(2020·秦皇岛一中高一期中)一定条件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的浓度对乙酸在光照条件下的催化降解率的影响如图所示，其降解产物为无污染物质。下列判断错误的是( )
A．温度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大
B．离子浓度相同时，Cu2＋的催化效果最好
C．Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大
D．乙酸的降解产物可能是CO2和H2O
答案 A
解析 Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化剂，要使催化剂达到最佳催化效果，需在一定温度下进行，并不是温度越高越好，A项错误；根据图示可知，相同浓度下，a线(Cu2＋)表示的降解率最大，B项正确；根据图示可知，Fe3＋的浓度增加，乙酸的降解率变化不是很大，所以Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大，C项正确；乙酸的降解产物为无污染物质，其产物可能为CO2、H2O，D项正确。
15．(2019·北京西城区高一期末)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 ml NO和0.8 ml CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO的物质的量随时间的变化如图所示。
(1)NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是______________________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝________ ml·L－1·min－1。
(3)下列说法正确的是________(填字母)。
a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c．平衡时CO的浓度是0.4 ml·L
答案 (1)2CO＋2NOeq \(,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2
(2)0.02 (3)ab
解析 (1)NO、CO反应产生N2、CO2，根据图像可知，反应一段时间后，n(NO)不再变化，且不为0，则说明该反应为可逆反应，再根据原子守恒、得失电子守恒，可得反应方程式为2CO＋2NOeq \(,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2。(2)0～10 min内，v(NO)＝eq \f(\f(0.8－0.4ml,2 L),10 min)＝0.02 ml·L－1·min－1。(3)催化剂可以加快反应速率，所以使用新型催化剂可以加快NO、CO的转化，a正确；根据图像可知，该反应进行到10 min后，NO的物质的量不再发生变化，说明反应达到化学平衡状态，b正确；平衡时，CO的物质的量是0.4 ml，由于容器的容积为2 L，所以CO的浓度是0.2 ml·L－1，c错误。
16．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理]2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
请回答下列问题：
(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_______________________________________。
(2)利用实验1中数据计算，v(KMnO4)＝________________________________________。
(3)该化学小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是______________________________________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是__________________________________。
答案 (1)其他条件相同时，增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度)，反应速率增大
(2)1.5×10－2 ml·L－1·min－1
(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用)
②MnSO4
③与实验1比较，溶液褪色所需时间更短[或所用时间t小于4.0 min及其他合理答案]
解析 (1)可由图表中的数据直接得出结论：其他条件相同时，增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。
(2)v(KMnO4)＝eq \f(\f(0.2 ml·L－1×3.0 mL×10－3,3.0 mL＋2.0 mL＋3.0 mL＋2.0 mL×10－3),4.0 min)＝1.5×10－2 ml·L－1·min－1。
(3)由图可以看出Mn2＋在一定时间后生成速率增大，故可以想到生成物中的MnSO4可能为该反应的催化剂，从而提出假设；在反应时KMnO4是用H2SO4酸化的，如果用MnCl2来证明Mn2＋的催化作用，就又引进了Cl－，这时就不知道是Mn2＋的催化作用还是Cl－的催化作用。而用MnSO4就能避免这个问题。有了催化剂，在其他条件相同时，褪色时间就会缩短。选项
金属(粉末状)
酸及其浓度
酸的体积/mL
反应起始温度/℃
A
0.1 ml Zn
6 ml·L－1硝酸
20
50
B
0.1 ml Fe
3 ml·L－1硫酸
20
30
C
0.1 ml Zn
3 ml·L－1硫酸
20
30
D
0.1 ml Zn
3 ml·L－1盐酸
40
30
实验序号
初始浓度c/(ml·L－1)
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.001 0
290
②
1.60
0.20
0.001 0
145
③
0.80
0.40
0.001 0
145
④
0.80
0.20
0.002 0
580
用量/mL
实验序号
H2O2溶液
H2SO4溶液
Na2S2O3溶液
KI溶液(含淀粉)
H2O
实验Ⅱ
5
4
8
3
0
实验Ⅲ
5
2
x
y
z
用量/mL
实验序号
H2O2溶液
H2SO4溶液
Na2S2O3溶液
KI溶液(含淀粉)
H2O
实验Ⅳ
4
4
9
3
0
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 ml·L－1 H2C2O4溶液
H2O
0.2 ml·L－1
KMnO4溶液
3 ml·L－1稀硫酸
1
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
实验编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
再向试管中加入少量固体
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 ml·L－1 H2C2O4溶液
H2O
0.2 ml·L－1 KMnO4溶液
3 ml·L－1稀硫酸
4
3.0
2.0
3.0
2.0
t
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