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- 2021-07-08 发布
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化学反应速率和化学平衡
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.0.1 mol·L－1硫代硫酸钠溶液和0.1 mol·L－1硫酸溶液各10 mL与5 mL水混合，初始反应速率为v1mol·L－1·s－1；0.2 mol·L－1硫代硫酸钠溶液和0.2 mol·L－1硫酸溶液各5 mL与20 mL水混合，初始反应速率为v2mol·L－1·s－1。则v1和v2的关系是( )
A．v1>v2 B．v1tB B． 平衡时I2浓度c(I2)A＝c(I2)B
C． 平衡时I2蒸气在混合气体中体积分数A%>B% D． HI的平衡分解率相等
5.在密闭容器中进行如下可逆反应：X2(g) ＋ Y2(g)2XY(g)，已知X2、Y2、XY三者起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下反应处于平衡，此时容器中不可能的情况是( )
A． XY为0.3 mol·L－1 B． Y2为0.35 mol·L－1
C． X2为0.2 mol·L－1 D． X2、Y2、XY总浓度为0.6 mol·L－1
6.已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1。相同温度下，在容积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应。相关数据如下：
下列说法中，不正确的是( )
A． 容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80%
B． 容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C． 平衡时，两容器中CO2的浓度相等
D． 容器①时CO的反应速率等于H2O的反应速率
7.在相同条件下，做H2O2分解对比实验，其中(1)加入MnO2催化，(2)不加MnO2催化。下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是( )
A． 答案A B． 答案B C． 答案C D． 答案D
8.在FeCl3溶液中滴加无色的KSCN溶液后，有以下可逆反应存在：FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl。已知Fe(SCN)3呈红色，在该平衡体系中加入少量KCl晶体后(忽略溶液体积的变化)，红色将 ( )
A． 变深 B． 变浅 C． 不变 D． 无法确定
9.下列有关化学平衡常数的描述中正确的是( )
A． 化学平衡常数的大小决定于化学反应的内因，与其他外界条件无关
B． 相同温度下，反应A＋BC与反应CA＋B的化学平衡常数相同
C． 反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0 温度升高，此反应的化学平衡常数不变
D． 反应A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常数表达式为K＝c2(C)/[c(A)·c(B)]
10.有平衡体系CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0，为增加甲醇的产量，应采取的正确措施是( )
A． 高温、高压 B． 适宜的温度、高压、催化剂
C． 低温、低压 D． 高温、高压、催化剂
11.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A． 反应在c点达到平衡状态
B． 反应物浓度：a点小于b点
C． 反应物的总能量低于生成物的总能量
D． Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
12.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)
是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A． 该反应是熵增大的反应
B． 该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C． 该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D． 该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
13.将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2＋O22SO3，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为( )
A． 4 B． 0.25 C． 0.4 D． 0.2
14.在一定条件下的恒温恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，反应：A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)不能表明已达平衡状态的是( )
A． 混合气体的压强 B． 混合气体的密度 C． B的物质的量浓度 D． 气体总物质的量
15.下列说法正确的是（ ）
A． 可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率不变
B． 在其他条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率，而不能改变化学平衡状态
C． 在其他条件不变时，升高温度可以使平衡向放热反应方向移动
D． 在其他条件不变时，增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态
二、填空题
16.有A、B两个恒温的密闭容器，A保持容积不变，B容器的活塞可上下滑动，以保持内外压强相等。在相同条件下，将体积比为2∶1的等量SO2和O2充入容积相同的A、B两容器进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，试用“>”、“<”、“＝”符号填写下列空白：
(1)反应开始时生成SO3的速率v(A)________v(B)，
(2)反应进行中生成SO3的速率v(A)________v(B) ，
(3)比较平衡时SO2的转化率 A________B。
17.化学反应速率可通过实验测定。要测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算。如比较锌粒与不同浓度硫酸反应时的速率，可通过测定收集等体积H2需要的________来实现；在KMnO4与H2C2O4反应中，可通过观察单位时间内____________变化来测定该反应的速率；在Na2S2O8＋H2SO4―→Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O反应中，该反应的速率可通过_________来测定。
18.对于反应3X（g）+Y（g）Z（g），在其他条件不变时，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）增大容器容积： ；
（3）加入X： ；
（4）加入Y： ；
（5）压缩体积： ．
19.用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答：
(1)实验过程如下图所示，分析判断：________段化学反应速率最快，________段收集的二氧化碳气体最多。
(2)为了减缓上述反应的速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是( )
A．蒸馏水 B．氯化钠固体
C．氯化钠溶液 D．浓盐酸
20.在25 ℃时，向100 mL含14.6 g氯化氢的盐酸溶液里放入5.60 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2 min末，收集到1.12 L(标准状况)氢气。在此之后，又经过4 min，铁粉完全溶解。则：
(1)在前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是______________________________________。
(2)在后4 min内用HCl表示的平均反应速率是_______________________________________。
(3)前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是________，其原因是___________________
_____________________________________________________。
三、实验题
21.如表所示是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
分析上述数据，回答下列问题：
(1)实验4和5表明：________对反应速率有影响，其影响是________，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________(填实验序号)。
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________(填实验序号，填一组即可)。
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________(填一组即可)。
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，推测其原因：________________________________________________________________________。
22.为分别验证温度、浓度、催化剂颗粒大小对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下4组实验。
(1)上表中，反应速率最快的是____________；
(2)实验3、4预期可得出的结论是___________________________________________；
(3)设计实验2、3的目的是____________________________________________________；
(4)设计一个实验证明在其它条件相同时，改变温度对过氧化氢分解速率的影响(写出操作步骤)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
四、计算题
23.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，知CO和H2O的起始浓度均为2 mol·L－1经测定该反应在该温度下的平衡常数K＝2.60，计算：
(1)当CO转化率为50%时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？
(2)达平衡状态时，CO的转化率应为多少？
(3)当CO的起始浓度仍为2 mol·L－1，H2O的起始浓度为6 mol·L－1时，平衡时CO的转化率为多少？
24.甲酸甲酯水解反应方程式为：HCOOCH3(l)＋H2O(l)HCOOH(l)＋CH3OH(l)
ΔH＞0。
某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如表：
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如图：
根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见表：
请计算：
(1)15 min～20 min范围内甲酸甲酯的减少的物质的量为多少？
(2)15 min～20 min范围内甲酸甲酯的平均反应速率为多少(要求写出计算过程)?
答案解析
1.【答案】A
2.【答案】A
【解析】平衡状态是一种动态的平衡，v(正)＝v(逆)≠0，B、C错误；化学平衡建立的过程是v(正)与v(逆)从不等到相等的过程，外界条件改变致v(正)≠v(逆)时，平衡发生移动，D错误。
3.【答案】B
【解析】反应前后气体的物质的量相等，所以平衡时混合气体的物质的量不变，为4 mol，故选B。
4.【答案】D
【解析】如果反应中气体分子数相等时，投料对应成比例，恒温恒容下建立平衡中各物质的量、浓度对应成比例，转化率、体积分数等相对量对应相等。该反应前后系数不变，投料对应成比例，A、B两容器中构成相对量等效平衡：反应物的转化率相等，平衡时各物质体积分数相等，平衡时各物质浓度对应成比例，不相等，B、C项错误、D项正确；由于反应物的浓度不同，反应速率不同，达到平衡所需时间不同，A项错误。
5.【答案】C
【解析】可逆反应的基本特征是反应物不可能完全转化，达到反应限度时各物质不为0。
假设平衡由正反应进行到底建立，X2、Y2的平衡浓度最小，XY的平衡浓度最大，则：
假设平衡由逆反应进行到底建立，X2、Y2的平衡浓度最大，XY的平衡浓度最小，则：
由可逆反应不为0可知，平衡时各物质浓度范围为0＜c(X2)＜0.2,0.2＜c(Y2)＜0.4,0＜c(XY)＜0.4,0.2＜X2、Y2、XY总浓度＜1.0，只有C符合题意。
6.【答案】C
【解析】A项，1 mol CO完全反应时放出热量为41 kJ，容器①中放出的热量为32.8 kJ，所以实际反应的CO的物质的量为0.8 mol，①中反应到达平衡时，α(CO)＝80%；B项，由①可计算出化学平衡常数为1，根据化学平衡常数为1，可计算出容器②中CO2的平衡浓度，从而计算出CO2的转化率为80%；D项，v(CO)＝v(H2O)；C项，平衡时两容器中的CO2浓度不相等，①>②。
7.【答案】A
【解析】加入催化剂，反应速率增大，达到平衡所用时间减小，斜率变大，C、D项错误；催化剂只改变反应速率，不能改变化学反应生成物的产量，B项错误，A项正确。
8.【答案】C
【解析】改变物质的浓度，平衡向着减小这种改变的方向进行：增大反应物粒子浓度或减小生成物粒子浓度，都可以使平衡正移；反之，平衡逆移。此反应实质：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入KCl固体，溶液中Fe3＋、SCN－和生成物浓度都不变，K＋和Cl－不参加反应，平衡不移动，C正确。
9.【答案】D
【解析】aA＋bBcC＋dD，K＝，它只与反应本身和温度有关，温度不变，K不变，A错误；互为逆向的两个反应化学平衡常数互为倒数，B错误；升高温度时，平衡逆向移动，平衡常数变小，C错误。
10.【答案】B
【解析】该反应具备气体分子数减少、正反应放热的特征；从化工实际生产出发：为了增加甲醇的产量，即生成甲醇的反应速率要大，且甲醇的平衡浓度也尽可能大。
综上，B项正确。
11.【答案】D
【解析】反应在c点时v正达最大，随后v正逐渐减小，并非保持不变，c点反应并未达平衡状态，A项错误；开始时通入SO2和NO2，由正反应方向开始，a点反应物的浓度大于b点，B项错误；在c点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积不变，v正逐渐增大说明反应体系的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；a～b段的正反应速率小于b～c段的正反应速率，Δt1＝Δt2时，a～b段消耗SO2的物质的量小于b～c段，故a～b段SO2的转化率小于b～c段，D项正确。
12.【答案】C
【解析】熵值大小与物质的状态、物质的量等有关，生成物中出现气体或气态物质变多，ΔS>0，混乱度增加。生成气体物质的量减小，熵减小，A错误；只使用催化剂便可使尾气发生转化，说明反应能自发进行，B错误；熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因和反应放热有关，D错误。
13.【答案】A
【解析】
平衡时各自的浓度c(SO2)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25 mol·L－1，c(SO3)＝0.5 mol·L－1，
K＝＝4。
14.【答案】B
【解析】若反应正向进行时，y发生改变，则“y不再随时间变化”可作为判断平衡的标志。此反应前后分子数不等，压强不变及气体总物质的量不再发生变化可作为反应达到平衡的标志，A不符合题意；反应前后物质的总质量不变，容器体积不变，故混合气体的密度不再发生变化不能作为判断是否达到平衡状态的依据，B符合题意；B的物质的量浓度不再发生变化说明已达平衡状态，C不符合题意。
15.【答案】B
【解析】化学平衡状态的特征之一是正反应速率和逆反应速率相等的状态，故A错误；使用催化剂可以改变化学反应速率，但不能改变化学平衡状态，故B正确；根据化学平衡移动原理：升高温度可以使化学平衡向吸热反应的方向移动，故C错误；增大压强会破坏有气体存在并且反应前后气体体积变化的反应的平衡状态，对反应前后气体体积不变的反应无影响，故D错误。故选B。
16.【答案】(1)＝ (2)< (3)<
【解析】(1)反应开始时各物质的浓度相同，反应速率相同。
被比较对象只有放在一个前后变化的过程中才能比较。相同温度相同起始量恒压与恒容建立平衡的比较，一般先分析恒压容器体积如何变化，后以恒容容器的平衡状态为起始状态(常称“先同”)，改变体积到恒压时的要求，在改变中实现比较(常称“后变”)。对于恒压B容器，因反应造成气体分子数减小，建立平衡时容器体积需同步减小；此平衡状态可看成恒容A容器平衡状态增加压强而成，此过程平衡正向移动，SO2的转化率变大。B体积的同步减小，使其中反应物浓度相对较高，速率较快，达到平衡时间变短。
17.【答案】时间 溶液颜色 出现浑浊所需要的时间
【解析】化学反应速率是用单位时间内物质浓度的变化量来表示的，它可通过测定单位时间内物质的物质的量的变化来换算，对于溶液中的化学反应，可以测出单位时间产生的气体体积或测出收集单位体积气体所用时间，也可测出单位时间内产生的沉淀质量，也可利用pH计测定单位时间内溶液pH变化。
锌与硫酸反应时，气体最容易测定，可通过测定收集等体积H2需要的时间长短，来比较锌粒与不同浓度硫酸反应时的速率。在KMnO4与H2C2O4
反应中，高锰酸钾溶液是有色溶液，可以根据高锰酸钾溶液褪色时间比较反应速率。根据硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成了单质硫，因此可以测定溶液变浑浊(试管置于有字纸张)时间判断反应速率快慢，反应速率越快，出现浑浊时间越短。
18.【答案】（1）增大 （2）减小 （3）增大 （4）增大 （5）增大
【解析】（1）升高温度，活化分子的百分数增大，反应速率增大；
（2）增大容器容积，浓度减小，反应速率减小；
（3）X为气体，加入X，气体浓度增大，反应速率增大；
（4）Y为气体，加入Y气体浓度增大，反应速率增大；
（5）压缩体积，压强增大，反应物的浓度增大，活化分子浓度增大，反应速率增大．
19.【答案】(1)EF EF (2)AC
【解析】(1)曲线斜率大小决定反应速率大小，斜率越大，反应速率越快，所以EF段反应速率最快；在相同时间段内，反应的速率越大，生成的气体越多，则EF段收集气体最多。
(2)碳酸钙与稀盐酸反应的实质：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑，影响反应速率的因素有：碳酸钙的表面积、H＋的浓度及反应体系的温度等。加入蒸馏水，盐酸浓度减小，反应速率减慢，A项正确；加入氯化钠固体，反应物浓度基本不变，反应速率不变，B项错误；加入NaCl溶液，氢离子浓度减小，反应速率减慢，C项正确；加入浓盐酸，氢离子浓度增大，反应速率加快，D项错误。
20.【答案】(1)0.250 mol·L－1·min－1 (2)0.250 mol·L－1·min－1 (3)前2 min 随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减慢
21.【答案】(1)固体反应物的表面积 表面积越大 1和2
(2)3和4(1、3、4、6、8中任意两组或2和5也可)
(3)反应前溶液温度 6和7(或8和9)
(4)一定量的该金属与足量的硫酸反应放出的热量相同
【解析】(1)实验4和5不同之处是金属的表面积，粉末状的金属消失的快，说明其反应速率快，其中实验1和2也可以说明这一点。(2)仅表明反应的浓度对反应速率产生影响的实验，其他条件应完全相同，则为实验1、3、4、6、8中任意两组及实验2和5。(3)从表中可以看出，溶液反应前的温度不同，其他条件都相同的是实验6和7或实验8和9。(4)在所有反应中，该金属的质量和硫酸溶液的体积相等，且H2SO4过量，则产生热量相等，故溶液温度变化值相近。
22.【答案】(1)2
(2)催化剂颗粒越小，化学反应速率越大
(3)探究浓度对化学反应速率的影响
(4)取相同浓度的过氧化氢溶液，控制催化剂相同，分别在不同温度下加热，观察产生气体的快慢
【解析】(1) 其他条件相同时浓度越大、速率越快；温度越高、速率越快；催化剂可加快反应；影响程度按催化剂、温度、浓度依次减弱。温度相同，实验2
的浓度最大，使用催化剂，催化剂为细颗粒，表面积较大，催化效果较好反应速率最快。
(2)实验3、4中其他条件相同，但催化剂颗粒大小不同，应是探究催化剂颗粒大小对反应速率的影响；催化剂颗粒越小，接触面积越大，反应速率越快。
(3)实验2、3中其他条件相同，只有过氧化氢的浓度不同，应是探究浓度对化学反应速率的影响。
(4)探究温度对反应速率的影响，应取相同浓度的过氧化氢溶液，控制催化剂相同，分别在不同温度下加热，观察产生气体的快慢。
23.【答案】(1)未到达平衡状态，反应向正反应进行。
(2)平衡时CO的转化率为61.7%。
(3)平衡时CO的转化率为86.5%。
【解析】CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K＝＝2.60。
(1) CO转化率为50%时，CO浓度变化量为1 mol·L－1，则：
Qc＝＝1/9＝＜K＝2.6，未到达平衡状态，正向进行。
(2) 设平衡时CO的转化率为x，则：
K＝＝2.6,x＝61.7%。
(3) 设平衡时CO的转化率为a，则：
K＝2.6,a＝86.5%。
24.【答案】(1)0.045 mol (2)0.009 mol·L－1·min－1
【解析】aA＋bB===cC＋dD，v(A)＝。
设溶液体积为v，由图和表中数据，可知10 min～15 min平均反应速率关系式：
7．4×10－3mol·L－1·min－1＝，解得V＝1 L。
从15 min到20 min，甲酸甲酯转化率由6.7%增加到11.2%，减少量为1.00 mol×(11.2%－6.7%)＝0.045 mol，v(甲酸甲酯)＝＝0.009 mol·L－1·min－1。
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