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【暑假复习】专题4 化学反应的速率与限度 -2025年新高二化学暑假衔接讲练 (人教版)(含答案)
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复习提升:基础巩固+提升专练,全面突破
1.了解化学反应速率的概念和表示方法,并能进行简单计算。
2.理解影响化学反应速率的因素及规律,并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。
3.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。
4了解可逆反应及其特点。
5.理解化学平衡状态的特征及标志,知道改变条件化学平衡会发生改变。
6.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。
7.学会运用变量控制的方法研究影响化学反应速率的因素。
8.掌握解答化学反应速率和平衡状态的图像题的方法技巧。
一、化学反应速率及其表示方法
1.化学反应速率概念及表示方法
(1)意义:衡量化学反应过程进行快慢的物理量。
(2)表示:用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大表示。
(3)公式:v(A)=
(4)单位:ml·L-1·min-1或ml·L-1·s-1。
二、影响化学反应速率的因素
1.内因
化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。
2.外界因素(外因):在其他条件相同时,改变某一条件
【特别提醒】压强对反应速率的影响
有气体参加的反应,改变压强对反应速率的影响实质是改变体积,使反应物的浓度改变。
(1)压缩体积或充入气态反应物,使压强增大,都能加快化学反应速率。
(2)充入非反应气体对化学反应速率的影响
①恒容时:充入非反应气体→压强增大,但各物质浓度不变→反应速率不变。
②恒压时:充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。
三、化学反应限度
1.可逆反应
(1)定义
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)
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
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。
四、合成氨反应条件的控制
1.合成氨反应条件和氨的产率关系
(1)低温时,氨的产率高
(2)高压时,氨的产率高
2.合成氨反应条件的选择
一、化学反应速率的比较与计算
1.化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若为不同物质表示的反应速率,则要换算成同一物质来表示反应速率;再比较数值的大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比较eq \f(vA,a)与eq \f(vB,b),若eq \f(vA,a)>eq \f(vB,b),则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
2.化学反应速率的有关计算
(1)“三段式”解答模板
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
(2)计算举例
①反应速率:v(A)=;v(B)=;v(C)=。
②反应物转化率α(A)=×100%。 α(B)=×100%
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
三、化学反应速率和反应限度的图像分析
化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现,在相关图像的平面直角坐标系中,可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。
(1)“一看”——看图像
①看面:理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。
②看线:分清正反应和逆反应,分清突变和渐变、小变和大变;理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义;理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点,可按照先拐先平的规律,即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡,对应的温度高、压强大。
③看点:理解曲线上点的意义,特别是某些特殊点,如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物。
④看辅助线:做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。
⑤看量的变化:弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。
(2)“二想”——想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。
(3)“三判断”——利用有关规律,结合图像,通过对比分析,做出正确判断。
基础巩固
1.(24-25高一下·广东·期中)下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.SO2的催化氧化反应中,增大气体压强可以加快反应速率
B.工业合成氨反应是一个放热反应,所以降低温度,反应速率加快
C.常温下,用Al片和稀硫酸反应制H2时,可改用98%的浓硫酸加快生成H2的速率
D.制取Fe(OH)3胶体时,将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中比滴入水中生成胶体速率更快
【答案】A
【解析】增大气体压强,反应物浓度增大,反应速率加快,A正确;降低温度,单位时间内分子碰撞的次数减少,反应速率减小,B错误;常温下,浓硫酸使Al钝化,阻碍反应的进行,不能生成H2,所以不能用98%的浓硫酸替换稀硫酸,C错误;FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中,得到的是Fe(OH)3沉淀,而不是Fe(OH)3胶体,D错误;故选A。
2.(24-25高一下·宁夏吴忠·期中)对于反应 A(g) + 3B(g) 2C(g) + 2D(g),在2s内A的物质的量浓度减少了2 ml·L-1,则用A表示的该反应的反应速率为
A.1ml·L-1·s-1B.0.6ml·L-1·s-1C.0.4ml·L-1·s-1D.0.45ml·L-1·s-1
【答案】A
【解析】根据速率公式v(A)=,A正确;故选A。
3.(24-25高一下·广东深圳·期中)下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可加快产生氢气的速率
B.往锌片与稀盐酸反应的试管中加入适量氯化钠溶液,生成氢气的速率加快
C.合成氨反应是一个放热反应,升高温度,正反应速率减慢,逆反应速率加快
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率减慢
【答案】D
【解析】改用98%的浓硫酸会产生钝化现象,且铁片与浓硫酸不能生成氢气,A错误;加入适量的氯化钠溶液,则盐酸的浓度降低,生成氢气的速率变慢,B错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,但加快的幅度不一样,C错误;该反应为有气体参加的化学反应,减小压强相当于减少气体的浓度,则反应速率减慢,D正确;故选D。
4.(24-25高一下·天津南开·期中)已知:。若反应速率分别用表示,则下列关系正确的是
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】,变形后得到:,A错误;,变形后得到:,B错误;,变形后得到:,C正确;,变形后得到:,D错误;故选C。
5.(24-25高一下·山东·期中)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在稀盐酸中加入足量的锌粒(假设溶液体积不变),用排水法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
下列说法错误的是
A.内,用盐酸的浓度变化表示的平均反应速率为
B.化学反应速率最大时间段为
C.根据以上实验数据可以判定该反应为放热反应
D.反应开始时,若向盐酸中滴加几滴溶液,则时产生氢气的体积(标准状况)
【答案】B
【解析】1~2min内生成氢气的体积为217mL-105mL=112mL,物质的量是0.005ml,消耗氯化氢是0.01ml,盐酸的浓度是0.01ml÷0.4L=0.025ml/L,因此用盐酸的浓度变化表示的平均反应速率为,A正确;根据表中数据可知0~1、1~2、2~3、3~4、4~5生成氢气分别是105mL、112 mL、117mL、76mL、66mL,所以化学反应速率最大时间段为,B错误;随着反应的进行反应速率先增大后减小,而盐酸的浓度一直是减小的,所以反应速率增大只能是温度升高,这说明该反应为放热反应,C正确;反应开始时,向盐酸中滴加少量的硫酸铜溶液,锌置换出铜,构成原电池加快反应速率,因此相同时间内产生氢气的体积比未加溶液时(334mL)大,D正确;故选B。
6.(24-25高一下·天津西青·期中)向某容积固定的密闭容器中加入0.3 ml A、0.1ml C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间的变化如图所示,已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。下列说法正确的是
A.该反应的化学方程式以为3A2C
B.物质B可能是反应的催化剂
C.物质B是反应的生成物
D.当容器内气体的压强不在变化时,反应达到平衡
【答案】C
【解析】由图可知,0~t1s内A的浓度减少0.15ml/L-0.06ml/L=0.09ml/L,则A为反应物,C的浓度增加0.11ml/L-0.05ml/L=0.06ml/L,则C为生成物,由物质的浓度变化量之比等于化学计量数之比可知,A、C的化学计量数之比为0.09ml/L:0.06ml/L=3:2;由题意可知,反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化,则该反应是气体体积不变的反应,所以B为生成物,反应的化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g) 。由分析可知,反应的化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g) ,故A错误;由分析可知,B为反应的生成物,故B错误;由分析可知,B为反应的生成物,故C正确;该反应是气体体积不变的反应,反应中容器内气体的压强始终不变,则容器内气体的压强不再变化不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故D错误;故选C。
7.(24-25高一下·四川绵阳·期中)某温度下,向一恒容密闭容器中充入2 ml NH3发生吸热反应:,下列说法错误的是
A.充分反应后可生成3mlH2B.充入He使压强增大,反应速率不变
C.升高温度可使反应速率加快D.反应达最大限度时,N2的浓度不再变化
【答案】A
【解析】该反应为可逆反应,可逆反应不能进行完全,向容器中充入2 ml NH3,即使充分反应, NH3也不能全部转化为N2和H2,所以生成H2的物质的量小于3ml,A错误;恒容密闭容器中充入He,虽然压强增大,但各反应物和生成物的浓度不变,根据反应速率与浓度的关系,反应速率不变,B正确;升高温度,分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,反应速率加快,C正确;反应达到最大限度即达到化学平衡状态,此时正、逆反应速率相等,各物质的浓度不再发生变化,所以N2的浓度不再变化,D正确;故选A。
8.(24-25高一下·黑龙江牡丹江·期中)对于反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(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(A)=3ml·(L·min)-1B.v(B)=1ml·(L·min)-1
C.v(C)=8ml·(L·min)-1D.v(D)=4ml·(L·min)-1
【答案】C
【解析】同一化学反应中,同一段时间内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比;先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率再进行比较,且要统一单位,本题可统一转化成物质A表示的反应速率,据此分析解题。v(A)= 3ml·(L·min)-1;v(A)=3v(B)=3×1ml·(L·min)-1=3ml·(L·min)-1;v(A)=1.5v(B)=1.5×8ml·(L·min)-1=12ml·(L·min)-1;v(A)=1.5v(D)=1.5×4ml·(L·min)-1=6ml·(L·min)-1;
综上所述,C项换算成A表示的反应速率最快,符合题意,故选C。
9.(24-25高一下·广东深圳·期中)在一定温度下,体积固定的密闭容器中发生可逆反应4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)下列能说明反应已经达到平衡状态的是
A.2v正(O2)=v正(Cl2)
B.HCl的体积分数不再变化
C.断开4mlH﹣Cl键的同时,生成4mlH﹣O键
D.HCl、O2、H2O、Cl2四种气体的物质的量浓度之比为4:1:2:2
【答案】B
【解析】根据反应式,正反应中和的速率关系为,此比例由化学计量数决定,无论是否平衡均成立,故不能作为平衡标志,A错误;体积固定的密闭容器中不变,的体积与的物质的量直接相关,当体积分数不变时,说明的物质的量不在变化,该反应达到平衡,B正确;断开4mlH-Cl键的同时,生成4mlH-O键,表示的都是正反应速率,无法判断是否达到平衡状态,C错误;四种气体的物质的量之比为4:1:2:2,为化学计量数之比,无法判断各组分的物质的量是否继续变化,无法判断平衡状态,D错误;故选B。
10.(24-25高一下·广东·期中)在恒温恒容密闭容器中研究反应(g,红棕色)(g,无色),反应过程中两种气体的浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.曲线甲代表NO2
B.达到反应限度时,反应物气体的转化率为40%
C.X点时,曲线乙对应物质的生成速率小于消耗速率
D.可根据容器内气体颜色变化判断反应是否达到平衡
【答案】D
【解析】根据图像可判断达到平衡时,甲曲线表示的物质减少了0.06ml,乙曲线表示的物质增加了0.12ml,二者的变化量之比是1:2,所以曲线甲代表N2O4,A错误;由题干图像信息可知,达到反应限度时,反应物气体的转化率为=,B错误;X点没有达到平衡状态,NO2还在增大,故其生成速率大于其消耗速率,C错误;NO2为红棕色,N2O4无色,若容器中气体颜色深浅不变,即说明NO2的浓度不变,则反应达到平衡状态,D正确; 故选D。
提升专练
11.(24-25高一下·陕西商洛·期中)一定温度下,在容积为2L的密闭容器中发生反应: 。X的物质的量浓度随时间变化如图。下列叙述错误的是
A.前5min M的平均反应速率为
B.反应达到平衡状态时,X的转化率为60%
C.其他条件保持不变,增大Y的用量,反应速率增大
D.混合气体密度不变,说明该反应达到平衡状态
【答案】C
【解析】前5min X的平均反应速率为,同一化学反应用不同物质表达的速率之比等于化学计量数之比,M的平均反应速率为:,A正确;反应达到平衡状态时,X的转化率为,B正确;Y为固体,其他条件保持不变,增大Y的用量,不能改变反应速率,C错误;混合气体密度,V不变,m总变化,密度变化,当密度不再变化时,该反应达到平衡状态,D正确; 故选C。
12.(24-25高一下·广东汕头·期中)过量铁粉与一定量的稀盐酸反应。为了加快此反应速率,且不改变H2的产量,可以使用如下方法中的
①加H2O ②加NaOH固体 ③滴入几滴浓盐酸 ④再加少量铁粉 ⑤加NaCl溶液 ⑥滴入几滴硫酸铜溶液 ⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)
A.⑥⑦B.③④⑦C.③⑦D.③⑥⑦
【答案】A
【解析】①加H2O,氢离子浓度减小,反应速率减慢,但氢离子的物质的量不变,所以不改变H2的产量,故错误;
②加NaOH固体,消耗氢离子,氢离子浓度减小,反应速率减慢,氢离子的物质的量减小,生成氢气的物质的量减少,故错误;
③滴入几滴浓盐酸,氢离子浓度增大,加快该反应的化学反应速率且但H2的产量变大,故错误;
④再加少量铁粉,氢离子浓度不变,反应速率不变,H2的产量也不变,故错误;
⑤加氯化钠溶液,相当于稀释盐酸,反应速率变慢,氢离子物质的量不变,H2的产量不变,故错误;
⑥滴加硫酸铜溶液,铁把铜置换出来,形成原电池,故反应速率加快,铁粉过量,氢离子物质的量不变,H2的产量不变,故正确;
⑦升高温度(不考虑盐酸挥发),加快该反应的化学反应速率且不改变H2的产量,故正确;
符合题意的为⑥⑦,故答案选A。
13.(24-25高一下·湖北宜昌·期中)某温度下,在3L恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应:3A(g)+bB(g) cC(g)+2D(s),12s时生成C的物质的量为1.2ml。下列说法中正确的是
A.图中两曲线相交时,v正(A)=v逆(A)
B.0~2s,D的平均反应速率为0.1ml·L-1·s-1
C.化学计量系数b∶c=1∶2
D.12s时,B的转化率为75%
【答案】C
【解析】提取图中信息,可得出:起始浓度:c(A)=0.8ml/L,c(B)=0.5ml/L,12s时浓度:c(A)=0.2ml/L,c(B)=0.3ml/L,12s时c(C)==0.4ml/L,则可建立如下三段式:
依据相同时间内,各物质的浓度变化量之比等于化学计量数之比, 得出3:b:c=0.6:0.2:0.4,从而得出b=1,c=2。图中两曲线相交之后,两种反应物的浓度继续减小,则反应未达到平衡,v正(A)>v逆(A),A不正确;D呈固态,不能用D的浓度变化表示平均反应速率,B不正确;由分析可知,化学计量系数b∶c=1∶2,C正确;12s时,B的转化率为=40%,D不正确;故选C。
14.(24-25高一下·天津西青·期中)在一定温度下,在密闭容器中投入X(g)和Y(g),发生反应生成Z(g)。测得各物质浓度与时间关系如图所示(提示:净反应速率等于正、逆反应速率之差)。下列说法错误的是
A.a点:正反应速率大于逆反应速率
B.b点:净反应速率等于零,且此时容器内气体的压强与开始时的比为9∶13
C.上述可逆反应中X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2
D.该可逆反应在该反应条件下达到最大限度时,Y的平衡转化率为60%
【答案】D
【解析】由图可知,反应中X、Y的浓度减小,Z的浓度增大,则X、Y是反应物,Z是生成物,由物质的量浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知,反应的化学计量数之比为(0.8-0.2)ml/L∶(0.5-0.3)ml/L∶0.4ml/L=3∶1∶2,反应的化学方程式为3X+Y2Z。由图可知,a点时,反应未达到平衡,是平衡的形成过程,所以正反应速率大于逆反应速率,故A正确;由图可知,b点时,反应达到平衡,正、逆反应速率相等,所以净反应速率等于零;设容器体积为aL,由相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比可知,平衡时容器内气体的压强与开始时的比为:aL×0.9 ml/L∶aL×1.3 ml/L= 9∶13,故B正确;由分析可知,X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2,故C正确;由图可知,平衡时Y的浓度为0.3 ml/L,则Y的平衡转化率为=40%,故D错误;故选D。
15.(24-25高一下·广东汕头·期中)一定条件下,将3 ml A气体和1 ml B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+ B(g) 4C(g)+ 2D(g)。2min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断不正确的是
A.到达平衡时C的物质的量浓度为0.8 ml·L-1
B.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
C.混合气体的平均相对分子质量随反应进行而减小
D.从开始到平衡,用D表示的化学反应速率为0.2 ml·L-1 ·min-1
【答案】B
【分析】由图可知,2min后D的物质的量为0.8ml且不再改变,反应达到平衡状态,可列三段式:,据此回答。
【解析】根据分析可知,到达平衡时C的物质的量浓度为=0.8 ml·L-1,A正确;根据三段式可知,反应过程中A和B的转化率都为40%,转化率之比为1∶1,B错误;该反应为气体物质的量增大的反应,混合气体总质量不变,根据,则混合气体的平均相对分子质量随反应进行而减小,C正确;从开始到平衡(2min),D的物质的量变化量为0.8ml,则用D表示的化学反应速率为0.2 ml·L-1 ·min-1,D正确;故选B。
16.(24-25高一下·四川凉山·期中)某温度时,在2L恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化关系如图所示。
(1)由图中的数据分析可知,该反应的化学方程式为 。
(2)内X的平均反应速率为 ,内Z的平均反应速率为 。
(3)后Z的生成速率 (填“大于”、“小于”或“等于”)时Z的生成速率。
(4)反应前的压强与平衡时的压强之比为 。
(5)对于该反应,改变其中一个条件,则生成Z的速率怎样变化?(填“增大”、“减小”或“不变”)
①升高温度: 。
②加入X: 。
③增大容器容积: 。
(6)在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
(甲)X(g)⇌2Y(g)+Z(s) (乙)A(s)+2B(g) ⇌C(g)+D(g)
当下列物理量不再发生变化时,其中能表明(甲)达到化学平衡状态是 ;能表明(乙)达到化学平衡状态是 。
①混合气体的密度
②反应容器中生成物的百分含量
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比
④混合气体的压强
⑤混合气体的平均相对分子质量
⑥混合气体的总物质的量
【答案】(1)3X(g)+Y(g)⇌2Z(g)
(2) 0.075 ml∙L-1∙min-1 0.040 ml∙L-1∙min-1
(3)等于
(4)21∶17
(5)增大 增大 减小
(6) ①②③④⑤⑥ ①②③⑤
【解析】(1)随着反应的进行,X、Y物质的量减小直至5min不变,Z物质的量增大直至5min不变,则X、Y为反应物,Z为生成物,反应为可逆反应,5min后达到平衡,X、Y、Z的化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,为:0.6∶0.2∶0.4=3∶1∶2,则反应的化学方程式为。
(2)容器的体积为2L,则内X的平均反应速率v(X)==;内Z的平均反应速率v(Z)= =。
(3)由图可知5min时各物质的物质的量不再改变,则5min时反应得到平衡状态,正逆反应速率相等且不再改变,则后Z的生成速率等于时Z的生成速率。
(4)恒温恒容条件下,气体的压强比=气体总物质的量之比,则反应前的压强与平衡时的压强之比=(1.0+1.0+0.1)ml∶(0.8+0.5+0.4)ml= 21∶17。
(5)①升高温度,反应速率增大,则生成Z的速率增大;
②加入X,X的浓度增大,反应物浓度增大,则生成Z的速率增大;
③增大容器容积,气体压强减小(或气体物质的量浓度减小),反应速率减小,则生成Z的速率减小。
(6)由题可知,甲反应为:X(g)⇌2Y(g)+Z(s), 乙反应为:A(s)+2B(g) ⇌C(g)+D(g),
①由于甲、乙反应都有固体参与,气体质量是变量,容器的容积不变,所以密度是变量,密度不变时甲、乙一定达到平衡状态;
②反应容器中生成物的百分含量不变时,说明生成物浓度不变,甲、乙一定达到平衡状态;
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比,即正逆反应速率相等,甲、乙一定达到平衡状态;
④恒温时,甲反应气体物质的量增加,如果气体压强不再改变,说明甲达到平衡状态;乙是反应前后气体物质的量不变的可逆反应,压强始终不变,所以压强不变无法判断乙是否达到平衡状态;
⑤对于反应乙,气体质量是变量,气体物质的量不变,所以平均相对分子质量是变量,对于反应甲,正反应是气体质量减小且气体物质的量增加的方向,根据可知,混合气体平均相对分子质量是变量,所以平均相对分子质量不变时,可判断甲、乙反应一定达到平衡状态;
⑥反应甲混合气体的总物质的量是变量、反应乙混合气体的总物质的量是恒量,混合气体的总物质的量不变,说明甲达到平衡状态,但是不能判断乙是否达到平衡状态;
综上,能表明(甲)达到化学平衡状态是①②③④⑤⑥,能表明(乙)达到化学平衡状态是①②③⑤,故答案为:①②③④⑤⑥;①②③⑤。
17.(24-25高一下·广东汕头·期中)请回答下列问题:
Ⅰ.在2L密闭容器内,t℃时发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在体系中,n(N2)随时间的变化如下表:
(1)上述反应在第5min时,N2的转化率为 。
(2)用H2表示从0~2min内该反应的平均速率v(H2)= 。
(3)t℃时,在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果,判断该反应进行最慢的为_______。
A.v(NH3)=0.05 ml·L-1·min-1
B.v(H2)=0.03 ml·L-1·min-1
C.v(N2)=0.02 ml·L-1·min-1
D.v(H2)=0.00l ml·L-1·s-1
Ⅱ.一种新型催化剂用于NO和CO的反应:2NO+2CO2CO2+N2.已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率,为了验证温度、催化剂的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,部分条件已经填在下表中。
(4)请将表中数据补充完整:a 。
(5)能验证温度对化学反应速率规律的是实验 (填实验序号)。
(6)实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示,其中表示实验Ⅱ的是曲线 (填“甲”或“乙”)。
(7)在容积固定的绝热容器中发生反应2NO+2CO2CO2+N2,能说明已达到平衡状态的是_______。
A.容器内混合气体温度不再变化
B.容器内的气体压强保持不变
C.2v逆(NO)=v正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
【答案】(1)70%
(2)0.09ml/(L·min)
(3)B
(4)1.2×10−3
(5)Ⅰ和Ⅲ
(6)乙
(7)AB
【解析】(1)上述反应在第5min时,消耗氮气的物质的量是0.20ml-0.06ml=0.14ml,则N2的转化率为×100%=70%;
(2)0~2 min内消耗氮气的物质的量是0.20ml-0.08ml=0.12ml,根据方程式可知消耗氢气是0.36ml,浓度是0.18ml/L,则用H2表示从0~2 min内该反应的平均速率v(H2)=0.09ml/(L·min);
(3)如果都用氢气表示其反应速率,则根据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知A~D分别是(ml·L-1·min-1):0.075、0.03、0.06、0.06,所以该反应进行最慢的为B,故选B;
(4)根据控制变量法原则,实验Ⅰ和Ⅲ只有温度不同,验证温度对化学反应速率的影响,温度要不同,其他条件相同;故答案为:1.2×10−3;
(5)验证温度对化学反应速率的影响,只有实验Ⅰ和Ⅲ的温度不同,其他条件要相同;故答案为:Ⅰ和Ⅲ;
(6)催化积的比表面积大,反应速率快,达平衡的时间短;故答案为:乙;
(7)A.任何化学反应都伴有能量变化,则当温度不变,反应达到平衡,A符合题意;反应前后气体系数和不等,压强是变量,则当压强保持不变,说明反应达到平衡,B符合题意;当v正(NO)=2v逆(N2),才能说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,C不符合题意;,反应前后均为气体,则质量恒定,容积恒定,则密度始终恒定,密度不能作为判断平衡的条件,D不符合题意;故选AB。
影响因素
影响结果
浓度
增大反应物的浓度,速率加快;
减小反应物的浓度,速率减慢
温度
升高温度,速率加快;降低温度,速率减慢
压强
增大气态反应物的压强,速率加快;
减小气态反应物的压强,速率减慢
催化剂
使用催化剂能改变(加快或减慢)反应速率
固体反应物的表面积
增大固体反应物的表面积,化学反应速率加快;
减小固体反应物的表面积,化学反应速率减慢
其他
形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率
项目
浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度最大
v正最大
v正>v逆
生成物浓度最小
v逆最小
变化
反应物浓度减小
v正减小
v正>v逆
生成物浓度增大
v逆增大
平衡
反应物浓度不变
v正不变
v正=v逆
生成物浓度不变
v逆不变
从速率角度考虑
从氨的产率角度考虑
温度
高温
低温
压强
高压
高压
实际选择
400~500℃
10~30MPa
反应
aA(g)
+bB(g)
cC(g)
加入量ml
m
n
0
转化量ml
ax
bx
cx
剩余量ml
m-ax
n-bx
cx
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
时间t/
1
2
3
4
5
氢气体积/(标准状况)
105
217
334
410
476
时间(min)
0
1
2
3
4
5
N2的物质
的量(ml)
0.20
0.10
0.08
0.06
0.06
0.06
实验编号
t(℃)
NO初始浓度(ml/L)
CO初始浓度(ml/L)
催化剂的比表面积(m2/g)
Ⅰ
280
1.2×10﹣3
5.80×10﹣3
82
Ⅱ
280
1.2×10﹣3
b
124
Ⅲ
350
a
5.80×10﹣3
82
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