高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度第2课时课时作业

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知识梳理
一、化学反应限度
1.可逆反应：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，用“⇌”。
2.化学平衡状态的建立
(1)化学平衡状态的建立过程
(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立
3.化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)化学平衡状态的特征
①逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应；
②等：平衡时（本质）；
③动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡；
④定：平衡时，反应混合物各组分的百分含量保持一定；
⑤变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动。
4.化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。
(2)对化学反应限度的理解
①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。
②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
二、化学平衡状态的判断依据
(1)直接判断依据
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(①v正A＝v逆A＞0,②各物质浓度保持不变))⇒达到平衡状态
(2)间接判断依据
以mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)为例
典例分析
题型一：可逆反应及反应限度
【典例1】已知反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)中，每生成2mlHI时会有akJ的能量放出，又知有关化学键键能如下，下列说法正确的是（ ）
A．1mlH2的能量比2mlH的能量高
B．将0.5mlH2(g)与1mlI2(g)混合充分反应后放出的热量为0.5akJ
C．H-I键的键能为0.5(a＋b＋c)kJ·ml-1
D．H＋I→HI是吸热变化
【答案】C
【详解】A．1mlH2转化成2mlH，该过程是断裂H-H，断裂化学键为吸热过程，因此1mlH2的能量小于2mlH的能量，故A错误；B．氢气与碘单质反应属于可逆反应，根据题中所给条件，无法计算放出的热量，故B错误；C．断键吸收能量为(b+c)kJ，每生成2mlHI时放出的热量为akJ，形成化学键是释放能量，根据能量守恒，推出H-I的键能为kJ/ml，故C正确；D．H+I→HI是形成化学键，属于放热过程，故D错误；答案为C。
【变式练】
1．下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是（ ）
A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大
B．实验室用Zn与稀硫酸反应制备H2，可适当增加稀硫酸浓度，提高化学反应速率
C．2SO2+O2⇌2SO3反应中，SO2的转化率不能达到100%
D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快
【答案】A
【详解】A．不管是吸热反应还是放热反应，升温则正逆反应速率均增大，A不正确；B．适当增加稀硫酸浓度，增大反应物浓度，反应速率加快，B正确；C．该反应是可逆反应，反应不能完全，SO2的转化率不能达到100%，C正确；D．粉末状碳酸钙比块状碳酸钙和盐酸的接触面积大，反应速率更快，D正确；故选A。
2．在下列反应CO+H2O⇌CO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于（ ）
A．只存在于CO和CO2中B．存在于CO、H2O、CO2中
C．只存在于CO中D．存在于CO、H2O、CO2、H2中
【答案】B
【详解】加入C18O后，反应后18O会进入CO2，可逆反应逆向进行，18O有可能生成H2O，故18O存在于CO、H2O、CO2中，故答案为B
题型二：化学平衡状态的判断
【典例2】在一定体积的密闭容器中发生可逆反应：2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)。反应达化学平衡的标志是（ ）
A．单位时间内生成n ml A，同时生成n ml D
B．容器内压强不随时间而变化
C．容器内混合气体的密度不随时间而变化
D．单位时间内消耗n ml B，同时消耗1.5n ml C
【答案】D
【详解】A．单位时间内生成n ml A，同时生成n ml D，正逆反应速率比不等于系数比，反应没有达到平衡状态，故不选A；B．反应前后气体系数和相同，压强是恒量，容器内压强不随时间而变化，反应不一定达到平衡状态，故不选B；C．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，容器内混合气体的密度不随时间而变化，反应不一定平衡，故不选C；D．单位时间内消耗n ml B，同时消耗1.5n ml C，正逆反应速率比等于系数比，反应一定达到平衡状态，故选D；选D。
【变式练】
1．恒温恒容条件下，发生化学反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)，下列选项中不能作为达到平衡的标志的是（ ）
A．混合气体颜色不再变化
B．单位时间内形成nmlH-H的同时断裂2nmlH-I
C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化
D．2v(H2)正=v(HI)逆
【答案】B
【详解】A．碘蒸气有颜色，其余均为无色气体，因此当混合气体颜色不再改变时，说明反应达到平衡，故Ａ不符合题意；B．单位时间内形成H-H键，反应向逆反应方向进行，断裂H-I，反应也是向逆反应方向进行，因此单位时间内形成nmlH-H的同时断裂2nmlH-I，不能说明反应达到平衡，故B符合题意；C．该反应为放热反应，如果容器为隔热密闭，随着反应进行，容器内气体温度升高，当体系温度不再改变，说明反应达到平衡，故C不符合题意；D．利用不同物质的反应速率表示反应达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，因此2v(H2)正=v(HI)逆，能够说明反应达到平衡，故D不符合题意；答案为B。
2．相同温度下体积固定的密闭容器中发生如下可逆反应：A2(g) + 3B2(g)⇌2AB3(g)，下列情况一定能说明该可逆反应已经达到化学平衡状态的是（ ）
A．混合气体的密度不再发生变化
B．容器内气体的压强不随时间而变化
C．c(A2)：c(B2)：c(AB3)=1：3：2
D．断裂1个A2键，同时断裂3个B2键
【答案】B
【详解】A．密度ρ=，体积固定的密闭容器V是定值，根据质量守恒，反应前后气体的质量不变，因此ρ始终是定值，不能判定平衡，A不符合题意；B．容器内的压强不随时间而变化，即体系内气体的总物质的量不变，由于反应为非等体积反应，能说明达到平衡状态，B符合题意；C．反应后浓度之比与化学计量数没有必然联系，浓度不变才能判定平衡，C不符合题意；D．断裂1个A2键和断裂3个B2键都是正反应方向，不符合v正=v逆，D不符合题意；故选B。
题型三：化学反应条件的控制
【典例3】化学转化是有条件的，反应中少量的反应物并不一定都能完全反应，在给定条件下，下列加点的物质在化学反应中能完全消耗的是（ ）
A．向少量的稀硝酸中加入过量铁
B．加热条件下，将过量铜片加入少量浓硫酸中
C．用少量浓盐酸与过量二氧化锰共热制取氯气
D．5×107Pa、500℃和铁触媒条件下，用少量氮气和过量氢气合成氨
【答案】A
【详解】A．向少量的稀硝酸中加入过量铁，稀硝酸全部反应生成硝酸亚铁和一氧化氮，A符合题意；B．加热条件下，将过量铜片加入少量浓硫酸中，浓硫酸浓度下降，变为稀硫酸时反应停止，故不能完全消耗，B不符合题意；C．用少量浓盐酸与过量二氧化锰共热制取氯气，盐酸浓度下降，变为稀盐酸时反应停止，故不能完全消耗，C不符合题意；D．氮气和氢气合成氨的反应是可逆反应，氢气过量也不能使氮气完全消耗，D不符合题意；故选A。
【变式练】
1．下列有关合成氨工业的说法正确的是（ ）
A．从合成塔出来的混合气体中，NH3只占15%，所以合成氨工业的效率都很低
B．由于氨易液化，容易分离，N2、H2在实际生产中可循环利用，所以总体来说氨的产率较高
C．合成氨工业的反应温度控制在700K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨工业采用铁做催化剂，是为了提高反应物的转化率
【答案】B
【详解】A．合成氨反应在适宜的生产条件下达到平衡时，虽然原料的转化率不高，但将生成的NH3分离出去后，再将未反应的N2、H2循环利用，可提高氨的产率，故A错误；B．由于氨易液化，容易分离，N2、H2在实际生产中可循环利用，所以总体来说氨的产率较高，故B正确；C．合成氨反应正向放热，低温才有利于平衡向正反应方向移动，合成氨工业中选择700K左右的温度，主要是从反应速率和催化剂活性两方面考虑，故C错误；D．使用催化剂不能使平衡发生移动，不影响转化率，故D错误。
综上所述，答案为B。
2．工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400-500℃和常压下的催化氧化: 2SO2 + O2 2SO3, 这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下述相关说法中错误的是（ ）
A．反应温度选择400-500℃是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果
B．因为在常压下该反应的速率和SO2的转化率已经很高了，所以选择常压条件主要是从生产成本角度考虑
C．为提高SO2的转化率,应适当提高O2的浓度
D．使用催化剂是为了加快反应速率,提高SO3产率
【答案】D
【详解】A、选择温度时，从速率考虑需要高温，但是该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的转化率降低，故选择400-500℃是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，故A正确；B、在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很高，增大压强会增加成本，故B正确；C、反应2SO2+O2⇌SO3中，适当增大氧气的量，可以提高二氧化硫的转化率，故C正确；D、使用催化剂加快化学反应的速率，缩短反应的时间，提高生产效率，但不能提高SO3产率，故D错误。
答案选D。
题型四：化学平衡建立的过程
【典例4】目前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2 CH4+2H2O。下列关于该反应的说法正确的是（ ）
A．升高温度能加快该反应的速率
B．钌催化剂能减慢该反应的速率
C．达到平衡时，υ(正)= υ(逆)=0
D．达到平衡时，CO2能100%转化为CH4
【答案】A
【详解】A．升高温度，反应的速率加快，故A正确；B．钌催化剂能加快该反应的速率，故B错误；C．达到平衡时，υ(正)= υ(逆)，但两者的速率不等于0，故C错误；D．该反应是可逆反应，达到平衡时，CO2不可能100%转化为CH4，转化率都小于100%，故D错误。综上所述，答案为A。
【变式练】
1．恒温恒容时，能表示反应一定达到化学平衡状态的是（ ）
①Z的浓度不再发生变化
②、的物质的量之比为
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成 ，同时生成
⑤气体平均相对分子质量不变
气体密度不再变化
A．①③⑤⑥B．①③④⑤C．②③⑤⑥D．②④⑤⑥
【答案】A
【详解】①正向反应Z的浓度增大，当Z的浓度不再发生变化，说明达到平衡，故①符合题意；②、的物质的量之比为 ，不能判断，只能说两者物质的量不再变化，不能说之比等于多少，故②不符合题意； ③该反应是体积减小的反应，压强不断减小，当容器中的压强不再发生变化，说明达到平衡，故③符合题意；④单位时间内生成 =消耗4nmlX，同时生成 ，显然正反应速率大于逆反应速率，反应未平衡，故④不符合题意；⑤气体平均相对分子质量=气体摩尔质量数值=气体质量除以气体物质的量，从反应物到生成物，气体摩尔质量改变，当气体平均相对分子质量不变，说明达到平衡，故⑤符合题意；⑥气体密度等于气体质量除以容器体积，正向反应，气体质量减小，容器体积不变，气体密度减小，当气体密度不再变化，说明达到平衡，故⑥符合题意；因此①③⑤⑥能说明达到平衡，故A符合题意；综上所述，答案为A。
2．消除的污染原理为：。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的和进行上述反应。下列情况能用来判断该反应达到化学平衡状态的是（ ）
A．和浓度相同
B．容器中混合气体的平均密度不再变化
C．容器内的物质的量浓度不再变化
D．单位时间内，消耗2 ml 同时生成2 ml
【答案】C
【详解】A．和浓度相同不一定达到平衡，浓度不再改变才能说明平衡，故A不符合题意；B．气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，当容器中混合气体的平均密度不再变化，不能作为判断平衡的标志，故B不符合题意；C．正向反应，二氧化氮物质的量浓度不断减小，当容器内的物质的量浓度不再变化，说明已达到平衡，故C符合题意；D．单位时间内，消耗2 ml ，正向反应，同时生成2 ml ，正向反应，同一个方向，不能说明达到平衡，故D不符合题意；综上所述，答案为C。
跟踪训练
一、单选题
1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．标准状况下，NA个分子所占的体积约为22.4L
B．18gH2O中含共用电子对数为2NA
C．1mlHClO中含有H—Cl键数为NA
D．将标准状况下2.24LSO2通入水中完全溶解，溶液中H2SO3分子数为0.1NA
【答案】B
【详解】A．标准状况下，NA个气体分子所占的体积约为22.4L，故A错误；B．水分子中含有2对共用电子对，则18g水分子中含共用电子对数为×2×NAml—1=2NA，故B正确；C．次氯酸分子的结构式为Cl—O—H，分子中不含有氢氯键，故C错误；D．二氧化硫与水反应生成亚硫酸的反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以将标准状况下2.24L二氧化硫通入水中完全溶解，溶液中亚硫酸分子数小于×NAml—1=0.1NA，故D错误；故选B。
2．反应X(s)+2Y(g)2W(g) ∆H =-akJ·ml-1(a＞0)，一定温度下，在恒容的密闭容器中，加入1mlX和2mlY发生反应，下列说法正确的是（ ）
A．当容器中气体的压强不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态
B．当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1:2
C．当Y与W的物质的量浓度之比为1:1时，表明该反应一定已到达平衡状态
D．当容器内气体的密度不再改变时，表明该反应一定已达到平衡状态
【答案】D
【详解】A．因为反应前后气体分子数相等，随反应进行混合气的压强始终不变，当容器中气体的压强不再改变时，反应不一定达平衡状态，A不正确；B．反应前，加入1mlX和2mlY，起始投入量之比等于化学计量数之比，当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1:1，B不正确；C．当Y与W的物质的量浓度之比为1:1时，反应物的转化率为50%，正、逆反应速率不一定相等，则该反应不一定达平衡状态，C不正确；D．混合气的质量在不断改变，则混合气的密度始终改变，当容器内气体的密度不再改变时，反应达平衡状态，D正确；故选D。
3．一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)+2B(g) C(g)+D(g)， 开始时向容器中加入足量的 A 和 2ml B，反应到 t1 时刻达到平衡状态，下列说法不正确的是（ ）
A．0-t1 时间内，混合气体的密度不发生改变
B．0-t1 时间内，v正(B)：v逆(C)＞2：1
C．达平衡后，v逆(C)=v正(D)
D．容器中压强始终保持不变
【答案】A
【详解】A． 容器容积不变，反应中A为固体，随反应进行，混合气体的质量增大，混合气体的密度增大，直到达到平衡状态不再变化，故A错误；B． 速率之比等于化学计量数之比，而在0− t1时间内，正反应速率大于逆反应速率，所以v正(B)：v逆(C)＞2：1，故B正确；C． 达平衡后，用同一物质表示，正逆反应速率相等，若用不同物质表示，应满足一种物质表示正反应速率，一种物质表示逆反应速率，且等于系数之比，故达平衡后，v逆(C)=v正(D)，故C正确；D． 容器容积不变，反应前后气体的物质的量不变，所以容器中压强始终保持不变，故D正确；答案选A。
4．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．含有的中子数为
B．1ml SO2和足量O2在一定条件下充分反应后，转移电子数为2NA
C．标准状况下，11.2L由甲烷和乙烯组成的混合气体含极性键的数目为2NA
D．0.1mlNO与0.05mlO2混合后分子数为0.1NA
【答案】C
【详解】A．1个H218O中含有的中子数为18-8=10，中含有的中子数为×10NAml−1=9NA，故A错误；B． 1mlSO2与足量O2在密闭容器中充分反应生成SO3，存在平衡2SO2+O2⇌2SO3，故反应后的分子数小于NA，故B错误；C． 甲烷和乙烯分子中C-H键数均4，标准状况下，11.2L由甲烷和乙烯组成的混合气体的物质的量为0.5ml，含极性键的数目为2NA，故C正确；D． 0.1mlNO与0.05ml O2在密闭容器中充分反应生成NO2，存在平衡2NO2⇌N2O4生成，故反应后的分子数小于0.1NA，故D错误；故选C。
5．可逆反应X2+3Y22Z3，在反应过程中，反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．t1时，正反应速率大于逆反应速率
B．t1~t2，逆反应速率逐渐减小
C．t2时，正反应速率与逆反应速率相等
D．t2~t3，各物质的浓度不再发生变化
【答案】B
【详解】A．根据图示可知：反应从正反应方向开始，在t1时，反应未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，A正确；B．t1~t2，反应正向进行，随着反应的进行，生成物的浓度逐渐增大，则逆反应速率逐渐增大，B错误；C．t2时，反应恰好达到平衡状态，此时正反应速率与逆反应速率相等，C正确；D．在t2~t3时，外界条件不变，正反应速率和逆反应速率都不变，因此平衡混合物中各物质的浓度不再发生变化，D正确；故合理选项是B。
6．下列对于反应2SO2+O22SO3的说法中，正确的是（ ）
A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3
B．在工业合成SO3时，使用催化剂、加热均能加快化学反应速率
C．该反应达到平衡后，反应就完全停止了，即正、逆反应速率均为零
D．该反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度相等
【答案】B
【详解】A．2SO2+O22SO3是可逆反应， SO2和O2不可能能全部转化为SO3，故A错误；
B．使用催化剂、加热均能加快化学反应速率，故B正确；C．该反应达到平衡后，正、逆反应速率相等但不为零，反应没有停止，故C错误；D．该反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度不再改变，但不一定相等，故D错误；选B。
7．一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)，下列叙述不能说明该反应达到化学平衡状态的是（ ）
A．v正 (X) = 2 v逆 (Y)
B．X的分解速率与Y的消耗速率相等
C．反应容器中Y的质量分数不变
D．单位时间内生成1 ml Y的同时生成2 ml X
【答案】B
【详解】A．化学反应速率与系数成正比，v正 (X) = 2 v逆 (Y)= v逆 (X)，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故A不选； B．X的分解速率与Y的消耗速率相等，正逆反应速率比不等于系数比，反应没有达到平衡状态，故B选；C．反应容器中Y的质量分数不变，说明Y的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C不选；D．单位时间内生成1ml Y的同时生成2ml X，正逆反应速率比等于系数比，反应达到平衡状态，故D不选；故选B。
8．可逆反应：2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是（ ）
①单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO2
②单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部
【答案】A
【详解】①单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO2，反应进行的方向相反，且变化量之比等于化学计量数之比，则反应达平衡状态，①正确；②单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO，反应进行的方向相同，不一定达平衡状态，②不正确；③在反应进行的任何阶段，用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比都为2∶2∶1，反应不一定达平衡状态，③不正确；④混合气体的颜色不再改变时，c(NO2)不变，反应达平衡状态，④正确；⑤混合气体的质量不变、体积不变，则密度始终不变，所以密度不再改变时，反应不一定达平衡状态，⑤不正确；⑥反应前后气体的物质的量不等，平衡前压强在不断发生改变，当混合气体的压强不再改变时，反应达平衡状态，⑥正确；⑦混合气体的质量不变，物质的量发生改变，则平衡前混合气体的平均相对分子质量不断发生改变，当平均相对分子质量不再改变时，反应达平衡状态，⑦正确；综合以上分析，①④⑥⑦正确，故选A。
9．下列有关化学反应限度的说法不正确的是（ ）
A．在一定条件下可逆反应达到反应限度时各物质的浓度不变
B．化学反应达到最大限度时，可逆反应的正、逆反应速率为零
C．化学平衡状态是指一定条件下进行的可逆反应达到的最大限度
D．外界条件改变可能会使原来的反应限度发生改变
【答案】B
【详解】A．一定条件下，可逆反应达到反应限度时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量保持不变，A正确；B．化学反应达到最大限度时，可逆反应的正、逆反应速率相等，且都不等于零，B不正确；C．化学平衡状态是指一定条件下进行的可逆反应中，反应物的转化率达到了最大限度，C正确；D．外界条件改变可能会导致正、逆反应速率不相等，化学平衡发生移动，从而使原来的反应限度发生改变，D正确；故选B。
10．下列实验方案，不能达到相应实验目的的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【详解】A. 两个试管中Na2S2O3的浓度相等，H2SO4浓度不同，可以探究H2SO4浓度对化学反应速率的影响，故A正确；B. 滴加CuSO4溶液和FeCl3溶液都是两滴，但是没有说明CuSO4溶液和FeCl3溶液的浓度是否相等，不能控制CuSO4和FeCl3的物质的量相等，故B错误；C. 通过单位时间注射器中气体增加的多少，可以定量测量化学反应速率，故C正确；D. 通过温度计示数的变化，可以探究反应中的热量变化，故D正确；故选B。
11．对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ）
A．v(H2)=0.015ml/(L•s)B．v(N2)=0.2ml/(L•min)
C．v(NH3)=0.25ml/(L•min)D．v(H2)=0.4ml/(L•min)
【答案】A
【详解】A．v(N2)=v(H2)=0.015ml/(L•s)= 0.005ml/(L•s)= 0.3ml/(L•min)； B．v(N2)=0.2ml/(L•min)；
C．v(N2)=v(NH3)=0.25ml/(L•min)= 0.125ml/(L•min)；D．v(N2)=v(H2)=0.4ml/(L•min)=0.133 ml/(L•min)；表示反应速率最快的是v(H2)=0.015ml/(L•s)，选A。
12．下列有关化学反应限度的说法正确的是（ ）
A．所有化学反应的限度都相同
B．一定条件下，炼铁高炉尾气中CO含量不随高炉高度的改变而改变，是因为有关反应达到了限度
C．可逆反应的化学限度不会随反应条件的改变而改变
D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止
【答案】B
【详解】A．化学反应有一定的限度，外界条件改变，平衡发生移动，反应限度发生改变，故A错误；B．一定条件下，炼铁高炉尾气中反应达到了限度，CO含量不随高炉高度的改变而改变，故B正确；C．化学反应有一定的限度，外界条件改变，平衡发生移动，反应限度发生改变，故C错误；D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，正逆反应速率相等，反应仍在进行，故D错误；故选：B。
二、综合题
13．根据化学反应速率和化学反应限度的知识，回答下列问题：
I.某温度时，在0.5 L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示：
(1)该反应的化学方程式为 _______。
(2)反应开始至4 min时，A的平均反应速率为 _______。
(3)4 min时，反应是否达平衡状态？_______ (填 “是”或“否”)，8min时，v正_______(填“>”“<”或“=”)v逆。
Ⅱ.氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，该反应为放热反应， 且每生成2 ml NH3，放出92. 4kJ的热量。当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如图所示。
(4)图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为 _______。
(5)在一定温度下，向一个容积为0.5 L的容器中通入2 ml 氮气和8 ml 氢气及固体催化剂，使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%。
①N2的转化率为_______。 (A 的平衡转化率=)
②反应达到平衡时，放出的热量_______(填字母，下同)。
A．小于92.4 kJ
B．等于92.4 kJ
C．大于92.4 kJ
D．可能大于、小于或等于92.4 kJ
(6)若该反应在绝热条件下进行，下列能证明该反应已达化学平衡的为_______。
A．混合气体的质量不变
B．体系的温度不变
C．N2、H2、NH3的物质的量之比为1：3：2
D．压强不变
【答案】(1)2A B
(2)0.2ml/(L▪min)
(3) 否 =
(4)t2-t3和t4-t5
(5) 50% B
(6)BD
【详解】（1）从图象可以看出，在反应过程中，A的物质的量减小，为反应物，B的物质的量增加，为生成物。从开始到4min时，A的物质的量从0.8ml减小到0.4ml，减小了0.4ml，B的物质的量从0.2ml增加到0.4ml，增加了0.2ml。A和B变化的物质的量之比为0.4ml：0.2ml=2：1，变化的物质的量之比等于方程式的系数比，同时可以从图象中看出，8min后，A和B的物质的量不再变化，说明该反应是可逆反应，8min后，反应达到了平衡状态，则反应的化学方程式为：2A B。
（2）从开始到4min时，消耗的A的物质的量为0.4ml，容器体积为0.5L，则消耗的A的物质的量浓度为0.8ml/L，用A表示的反应速率为=0.2ml/(L▪min)。
（3）4min时，A和B的物质的量仍在变化，所以没有达到平衡状态。8min时，A和B的物质的量不再变化，达到了平衡状态，则v正=v逆。
（4）正逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以处于化学平衡状态的时间段为t2-t3和t4-t5；
（5）①起始时容器中共有气体10ml，平衡时压强为开始时的80%，在恒温恒容的容器中，压强之比等于物质的量之比，则平衡时混合气的总的物质的量为10ml×80%=8ml，比起始时减小了2ml，根据合成氨反应的方程式可知，反应中变化的物质的量即为生成氨气的物质的量，所以生成氨气2ml，则消耗了1ml氮气，所以氮气的转化率为=50%；
②已知每生成2 ml NH3，放出92.4 kJ的热量。该反应中生成了2 ml NH3，所以放出92.4 kJ的热量，故选B；
（6）A．反应物和生成物均为气体，混合气的总质量一直不变，所以混合气体质量不变不能证明反应达到了化学平衡，A错误；B．该反应在绝热条件下进行，当体系温度不变时，反应达到了化学平衡，B正确；C．N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2，和反应是否平衡无关，C错误；D．该反应前后气体系数之和不相等，即反应前后气体物质的量有变化，所以反应前后压强会发生变化，当压强不变时，反应达到了化学平衡，D正确；故选BD。
14．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：
①各时间段反应速率最大的是____(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)min，原因是____。
②求3～4min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率为_______(设溶液体积不变)。
(2)另一学生为控制反应速率，防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是_______(填字母)。
A．蒸馏水B．KCl溶液C．KNO3溶液D．CuSO4溶液
(3)某温度下，在4L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质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该反应达到平衡状态的标志是_______(填字母)。
A．Y的体积分数在混合气体中保持不变
B．X、Y的反应速率比为3∶1
C．容器内气体压强保持不变
D．容器内气体的总质量保持不变
E.生成1mlY的同时消耗2mlZ
③2min内Y的转化率为_______。
【答案】(1) 2～3 该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，故反应速率较快 0.025 ml·L-1·min-1
(2)CD
(3) 3X(g)+Y(g)⇌2Z(g) AC 10%
【详解】（1）①相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2～3 min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，故答案为：2～3 min；该反应是放热反应，此时温度高，反应速率越大；
②3～4分钟时间段，收集的氢气体积=(576-464)mL=112mL，n(H2)==0.005ml，根据氢气和HCl关系式得消耗的n(HCl)=2(H2)=2×0.005ml=0.01ml，则v(HCl)==0.025 ml/(L•min)，故答案为：0.025 ml/(L•min)；
（2）A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A不选；B．加入KCl溶液，氢离子浓度降低，反应速率降低，故B不选；C．加入KNO3溶液，相当于含有硝酸，硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气，故C选；D．加入CuSO4溶液，Zn和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池而加快反应速率，故D选；故选：CD；
（3）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(1.0-0.4)ml=0.6ml、△n(Y)=(1.0-0.8)ml=0.2ml、△n(Z)=(0.5-0.1)ml=0.4ml，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6ml：0.2ml：0.4ml=3：1：2，则该反应方程式为3X+Y⇌2Z，故答案为：3X+Y⇌2Z；②A．A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；B．X、Y的反应速率比为3：1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B错误；C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；D．容器内气体的总质量一直保持不变，故D错误；E．只要反应发生就有生成1ml Y的同时消耗2ml Z，故E错误；故选：AC；
③Y的转化率=×100%=10%，故答案为：10%。
15．在某温度时，X、Y、Z三种气体在恒容密闭容器中反应时的浓度变化如图所示，请回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为_______
(2)分别求0~2minX、Z内的反应速率：v(X)=_______ ；v(Z)=_______
(3)已知图中a、b、c三段时间相等，则这三段时间X浓度的减少量的大小关系是_______(用a、b、c表示)；到达平衡时X的转化率为_______。(转化率=已转化的量/原来总的量×100％)
(4)下列事实能表明在该温度下该反应处于平衡状态的是_______(填序号)。
A．容器内气体压强保持不变
B．生成Y、Z的速率之比为2:1
C．容器内气体的密度不变
D．X和Y的浓度相等
E．Z的浓度不变
【答案】(1)2X(g)2Y(g)+Z(g)
(2) 0.1 ml·L-1·min-1 0.05ml·L-1·min-1
(3) a＞b＞c 50%
(4)AE
【解析】（1）从图中可以看出，X(g)是反应物、Y(g)和Z(g)是生成物，反应为可逆反应，达到平衡时X(g)、Y(g)、Z(g)的物质的量浓度改变量之比为0.2ml/L:0.2ml/L:0.1ml/L=2:2:1，则该反应的化学方程式为2X(g)2Y(g)+Z(g)。答案为：2X(g)2Y(g)+Z(g)；
（2）0~2minX、Z内的反应速率：v(X)==0.1 ml·L-1·min-1；v(Z)==0.05ml·L-1·min-1。答案为：0.1 ml·L-1·min-1；0.05ml·L-1·min-1；
（3）对于该反应，随着反应的进行，正反应速率不断减小，则相同时间内X的浓度变化量不断减小，达平衡时，X的浓度变化量为0，已知图中a、b、c三段时间相等，则这三段时间X浓度的减少量的大小关系是a＞b＞c；到达平衡时X的转化率为=50%。答案为：a＞b＞c；50%；
（4）A．容器内气体的体积不变，但随着反应的进行，气体的物质的量不断增大，则压强不断增大，当压强保持不变时，反应达平衡状态，A符合题意；B．不管反应是否达到平衡，生成Y、Z的速率之比都为2:1，所以反应不一定达平衡状态，B不符合题意；C．容器内气体的质量不变、体积不变，所以密度始终不变，密度不变时反应不一定达平衡状态，C不符合题意；D．X和Y的浓度相等，可能是反应进行过程中的某一个阶段，不一定是平衡状态，D不符合题意；E．Z的浓度不变时，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，E符合题意；故选AE。答案为：AE。
16．合理利用资源，加强环境保护，降低碳排放，实施低碳经济是今后经济生活的主流。回答下列问题：
(1)科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术研究，如将CO2和H2以1∶4的物质的量之比混合通入反应器，在适当条件下反应可获得一种重要能源。请完成以下化学方程式：_____CO2+4H2______+2H2O
(2)用CO2合成燃料甲醇(CH3OH)是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下发生反应：，在体积为1 L的密闭容器中，充入2 ml CO2和6 mlH2。
①能判断该反应己达化学平衡状态的标志是___________(填字母)。
a．CO2百分含量保持不变
b．容器中混合气体的质量保持不变
c．容器中H2浓度与CO2浓度之比为3∶1
d．CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等
②现测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)___________。
(3)以KOH为电解质的甲醇燃料电池总反应为。通入甲醇的电极为燃料电池的___________(填“正”或“负”)极，每消耗1 mlCH3OH转移电子___________。
【答案】(1)CH4
(2) ad 0.375 ml/(L·min)
(3) 负 6
【解析】（1）根据原子守恒，可知该反应方程式为：CO2+4H2CH4+2H2O；
（2）①a．若反应未达到平衡状态，则各种气体的物质的量都会发生变化，物质的百分含量也会发生变化，当CO2百分含量保持不变时，反应达到平衡状态，a符合题意；b．反应混合物都是气体，气体的质量不变，则容器中混合气体的质量始终保持不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，b不符合题意；c．容器中H2与CO2反应的物质的量之比为3∶1，加入的三种物质的物质的量的比是1：3，因此无论反应进行到任何程度，容器中H2浓度与CO2浓度之比为3∶1，故不能据此判断反应是否达到平衡状态，c不符合题意；d．反应方程式中CO2、CH3OH的化学计量数相等，若CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等，则CO2、CH3OH的浓度都不变，反应达到平衡状态，d符合题意；故合理选项是ad；
②根据图象可知：从反应开始到12 min平衡，CH3OH的浓度增大了1.50 ml/L，v(CH3OH)=，物质反应的速率比等于方程式中化学计量数的比，则v(H2)=3v(CH3OH)=0.375 ml/(L·min)；
（3）在该燃料电池中，通入燃料CH3OH的电极为负极，通入O2的电极为正极。结合溶液为KOH碱性环境，负极上CH3OH失去电子，被氧化为K2CO3，负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O，可见：每反应消耗1 ml CH3OH，反应过程中转移6 ml电子。
类型
判断依据
平衡状态
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m ml A同时生成m ml A，即v正＝v逆
平衡
②在单位时间内消耗了n ml B同时生成p ml C，则v正不一定等于v逆
不一定
③在单位时间内生成n ml B，同时消耗q ml D，因二者变化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆
不一定
温度
体系温度一定(其他不变)
平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
平衡
A
B
C
D
探究H2SO4浓度对化学反应速率的影响
比较Cu2+、Fe3+对H2O2分解速率的影响
定量测量化学反应速率
探究反应中的热量变化
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL(标准状况)
100
240
464
576
620