化學反應速率和限度
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化學反應速率和限度：
第三節 化學反應的速率和限度
重難點一 有關化學反應速率的注意事項
1.化學反應速率實際上指的是某物質在某一段時間內化學反應的平均速率，而不是某一時刻的即時速率。
2.對於有純液體或固體參與的化學反應一般不用純液體或固體來表示化學反應速率。
3.由於壓強的變化對固體和液體的體積影響很小，故改變壓強對它們的濃度影響很小，所以改變壓強對無氣體參與的反應的化學反應速率無影響。
4.對於同一化學反應，在相同的反應時間內，用不同的物質來表示其反應速率，其數值可能不同，但這些不同的數值表示的都是同一個反應的速率。因此，表示化學反應的速率時，必須指明是用反應體系中的哪種物質作標準。
5.同一化學反應，用不同物質的濃度變化表示的化學反應速率之比等於反應方程式中相應物質的化學計量數之比，這是有關化學反應速率的計算或換算的依據。
重難點二 影響化學反應的因素及影響結果
1.內因
反應物自身的性質。如燃燒、爆炸、中和等反應都是很快就能完成，而金屬的鏽蝕、溶岩的形成、煤和石油的形成等都是比較緩慢的，這些都是由反應物自身的性質決定的。
2.外因
(1)溫度：溫度越高，化學反應速率越大;溫度越低，化學反應速率越小。
(2)濃度：一般來說，其他條件不變時，增大反應物的濃度，可以增大化學反應速率;減小反應物的濃度，可以減小化學反應速率。
(3)壓強：對於有氣體參加的反應來說，增大壓強，可以使單位體積內氣體的物質的量增大，實際上相當於增大了氣體反應物的濃度，所以，增大壓強，化學反應速率增大。
(4)催化劑：催化劑可以改變化學反應速率，常見的催化劑能極大地加快反應速率。
(5)增大固體反應物的表面積，增大了反應物的接觸面積，能加快化學反應速率。
特別提醒 (1)增加固體或純液體的量，不能改變化學反應速率。
(2)壓強的改變引起氣體濃度的改變時，才能改變化學反應速率。
重難點三 化學平衡的特徵和平衡狀態的判斷方法
1.化學平衡的特徵
(1)“等”
化學平衡的實質是正、逆反應速率相等，即同一物質的消耗速率與生成速率相等。
注意：不同物質的反應速率不一定相等。
(2)“動”
化學反應達到平衡狀態從表面看好像反應停止了，但從本質上、微觀上看反應並未停止，只不過是正反應速率和逆反應速率相等，即v(正)=v(逆)>0，所以化學平衡是一種動態平衡。
(3)“定”
一定條件下，在反應達平衡狀態的混合物中，各組分的濃度及質量分數、體積分數保持一定(但不一定相等)，不再隨時間變化而變化。
(4)“變”
化學平衡是在一定條件下暫時的平衡，若外界條件發生改變，則化學平衡狀態可能隨之發生改變，即可能發生化學平衡移動。
2.化學平衡狀態的判斷
(1)v(正)=v(逆)。
(2)體系中各組分的物質的量濃度或體積分數、物質的量分數保持不變。
(3)全是氣體參加的前後化學計量數改變的可逆反應，壓強保持不變。
(4)全是氣體參加的前後化學計量數改變的可逆反應，平均相對分子質量保持不變。
(5)對於有顏色的氣體參加或生成的可逆反應，顏色不隨時間發生變化。
(6)對同一物質而言，斷裂化學鍵的物質的量與形成化學鍵的物質的量相等。
特別提醒 化學平衡的實質是同種物質的正、逆反應速率相等。用不同物質的正、逆反應速率判斷是否達到化學平衡狀態時，要根據化學反應速率之比等於化學計量數之比，轉化
為同種物質的速率進行比較。
題型1 化學反應速率的計算與比較
例1 反應：3A(g)+B(g)===2C(g)+2D(g)，在不同條件下，用不同物質表示其反應速率，分別為：
①v(A)=0.6 mol/(L•min);
②v(B)=0.45 mol/(L•min);
③v(C)=0.015 mol/(L•min);
④v(D)=0.45 mol/(L•min)。
則此反應在不同條件下進行最快的是( )
A.②③ B.①③ C.②④ D.②
解析 化學反應速率之比等於化學反應方程式中的化學計量數之比
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=3∶1∶2∶2，則用A表示的化學反應速率分別為：
①v(A)=0.6 mol/(L•min);
②v(A)=3 v(B)=1.35 mol/(L•min);
③v(A)=32v(C)=0.022 5 mol/(L•min);
④v(A)=32v(D)=0.675 mol/(L•min)。
則該反應在不同的條件下進行最快的是②。
答案 D
同一化學反應在同一段時間內的反應速率如果用不同物質來表示，其數值之間的關係符合化學方程式中的化學計量數之比。在比較化學反應速率大小時應換算成用同一種物質來表示，然後進行比較。也可以比較化學反應速率與化學計量數的比值。例如：對於反應aA+?bB cC+dD,若 ,則用A表示的反應速率比用B表示的快。應當把“化學反應速率”與物理概念中的“運動速率”區別開，化學反應速率數值大，不一定代表反應速率快。
題型2 影響化學反應速率的因素
例2
等質量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測定在不同時間t產生氫氣體積V的資料，根據資料繪製得下圖，則曲線a、b、c、d所對應的實驗組別可能是( )
組別 c(HCl)(mol/L 溫度(℃) 狀態
1 2.0 25 塊狀
2 2.5 30 塊狀
3 2.5 50 塊狀
4 2.5 50 粉末狀
A.4-3-2-1 B.1-2-3-4 C.3-4-2-1 D.1-2-4-3
解析 其他條件一定時，反應物的濃度越大，化學反應速率越快;溫度的升高和固體表面積的增大，即由塊狀變成粉末狀，都能顯著增大反應速率。實驗1中酸濃度最小，溫度最低，故反應速率最小;實驗2比實驗3的溫度低，而其他條件相同，故反應速率前者小於後者;實驗4的溫度最高，固體接觸面積最大，故反應速率最快。
答案 A
題型3 化學平衡狀態的判斷
例3 一定溫度下，反應A2(g)+B2(g) 2AB(g)達到平衡的標誌是( )
A.單位時間內生成n mol A2的同時生成n mol AB
B.容器內的總壓強不隨時間的變化而變化
C.單位時間內生成2n mol AB的同時生成n mol B2
D.單位時間內生成n mol A2的同時生成n mol B2
解析 A項中生成A2是逆反應，生成AB是正反應，顯然v正<v逆，沒有達到平衡;b項中壓強不隨時間的變化而變化，不能說明反應混合物中a2、b2和ab的濃度是否保持一定，v正是否等於v逆，該反應前後氣體總的物質的量保持不變，在其他條件一定時，反應從開始至反應達到平衡壓強就一直保持不變，故壓強不變不能說明反應是否達到平衡狀態;c項表明v正=v逆，反應已達到平衡狀態;d項只說明瞭逆反應速率，沒有說明正反應速率，且不管平衡是否建立，只要反應在進行，生成a2和b2的物質的量之比始終為1∶1。< p="">
答案 C
在一定條件下，判斷一個反應是否達到平衡，主要看正、逆反應速率是否相等，體系中
各組分的濃度(或百分含量)是否保持不變。
在化學實驗和日常生活中，我們經常觀察到這樣的現象：有的化學反應進行得快，有的化學反應……
提示 日常生活中的化學反應有快有慢。炸藥爆炸反應極快，瞬間完成。牛奶變質較快，通常1～2天出現異味。金屬的鏽蝕有快有慢。溶洞的形成極慢。人們在不同的情況下對化學反應的快慢有不同的預期，有時人們需要反應在瞬間完成，如炸藥的爆炸;有時人們需要反應越慢越好，如鋼鐵的`鏽蝕。
在2支大小相同的試管中，裝入2～3 mL約5%的H2O2溶液，分別滴入1～2滴1 mol/L FeCl3溶液……
提示
現象 結論
溫度越高，H2O2的分解速率越快;溫度越低，H2O2的分解速率越慢
熱水中 單位時間內，生成氣泡最多
能使帶火星的木條復燃
常溫 單位時間內，生成氣泡較多
冷水中 單位時間內，生成氣泡較少
在3支大小相同的試管中各裝入2～3 mL約5%的H2O2溶液，再向其中2支試管中……
提示
現象 結論
MnO2和FeCl3能加快H2O2的分解反應速率
加入MnO2 單位時間內，生成較多氣泡
加入FeCl3 單位時間內，生成較多氣泡
不加其他試劑 單位時間內，生成較少氣泡
1.為什麼要將食物存放在溫度低的地方(如電冰箱)?
提示 溫度越低，食物變質腐敗的速率越慢。這也是溫度對化學反應速率的影響在生活中的應用。
2.實驗時，通常要將兩種塊狀或顆粒狀的固體藥品研細，並混勻後再進行反應。原因是什麼?
提示 固體藥品研得越細，其表面積越大，混勻後反應物之間接觸的面積也越大，反應也迅速、充分。
3.人們常把固體試劑溶於水配成溶液後再進行化學實驗，原因是什麼?
提示 固體物質溶於水後，發生了電解質的電離，離子在溶液裡受水分子作用而運動，增大了離子之間接觸反應的機會，從而提高了化學反應速率。
4.實驗室常用30%左右的硫酸溶液(約3.7 mol/L)與鋅粒反應制取氫氣，當反應進行一段時間後，氣泡變得稀少了(鋅粒還有剩餘)，如果新增一些適當濃度的硫酸溶液到反應容器中，氣泡又會重新增多起來。原因是什麼?
提示 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑，Zn+2H+===Zn2++H2↑，c(H+)的大小影響著該反應的反應速率，氣泡變少了，是因為c(H+)減小了，反應速率減小，如果新增適當濃度的硫酸溶液時，由於溶液中c(H+)又迅速增大，因而反應速率加快，產生氣泡的速率又加快了。
水的生成(H2+O2)與電解，二次電池的放電與充電，CO2和H2O在植物體中……
提示 不屬於可逆反應。判斷某一反應是否是可逆反應，應把握兩個“相同”，即“相同條件”和“同時發生”。上述三組反應均不是在相同條件下同時發生的，故不能稱之為可逆反應。
(1)你看到過建築物的定向爆破嗎?觀察下圖，你從中得到什麼啟示?
提示 控制反應條件，可使化學反應按人們預期的速率和方向進行。
(2)回憶你在實驗室進行過和觀察過的實驗……
提示 我們可以透過調整反應物的量、濃度、溫度、固體反應的接觸面積和催化劑來調整化學反應速率，達到人們的預期效果。
請分析下列措施的目的：
1.大多數化學實驗要用酒精燈等進行加熱。
提示 升高反應體系的溫度，加快化學反應速率。
2.一些橡膠或塑膠製品中要新增抑制劑(負催化劑，能減緩反應速率)。
提示 減小相關物質變質的速率，延長使用時間。
3.使一些金屬製品的表面形成保護層。
提示 減小金屬被腐蝕的速率，延長使用時間。
4.森林滅火時，有時要製造隔離帶。
提示 避免樹木與火焰接觸而損毀。
5.在袋裝食品，瓶裝藥品中放入矽膠袋。
提示 吸收空氣中的水蒸氣，防止在水蒸氣存在時物質變質。
1.
影響反應
速率的條件 如何影響 例項
溫度 升高溫度可以增大化學反應速率 在夏季食品更易變質
濃度 反應物的濃度增大可以增大化學反應速率 與表面積相同的鋅粒反應，濃鹽酸比稀鹽酸產生氣體快
固體的表面積 固體反應物的表面積越大，化學反應速率越大 小塊煤比大塊煤燃燒得快
催化劑 催化劑能夠增大化學反應速率 二氧化錳能大大加快過氧化氫的分解速率
2.D [催化劑能加快反應速率，提高生產效率，A項說法正確;該反應是一個可逆反應，SO2不可能100%地轉化為SO3，B項說法正確;增大一種反應物的濃度可以提高另一種反應物的轉化率，C項說法正確;達到平衡時，反應物與生成物的濃度不一定相等，D項說法不正確。]
3.BD [電解水需消耗大量的電能，成本高， A項錯誤;天然氣、石油、煤等化石燃料在地球上的蘊藏量是有限的，C項錯誤。]
4.麵粉屬於表面積非常大的有機物，與空氣的接觸面積大，所以，非常容易劇烈燃燒而發生爆炸。
5.(1)升高溫度或使用催化劑都可以促進KClO3的分解。
(2)2KClO3=====MnO2△2KCl+3O2↑
6.略。
7.略。
1.下列說法正確的是( )
A.Na與水反應時增大水的用量可加快反應速率
B.Fe與硫酸反應制取H2時，選用濃硫酸可加快反應速率
C.兩支試管中分別加入相同濃度的過氧化氫，其中一支試管中加少量MnO2，兩支試管中產生氧氣的快慢相同
D.Al在氧氣中燃燒生成Al2O3，將鋁片改成鋁粉燃燒更劇烈
答案 D
解析 對純液體改變其用量不影響反應速率，A項錯誤;常溫下，濃H2SO4可使鐵鈍化，不生成H2，B項錯誤;使用MnO2可加快O2的生成速率，C項錯誤;將鋁片改為鋁粉，增大了鋁與氧氣的接觸面積，反應速率增大，D項正確。
2.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是( )
①提高燃料的著火點 ②降低燃料的著火點 ③將固體燃料粉碎 ④將液體燃料霧化 ⑤將煤氣化處理 ⑥通入足量的空氣
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④
答案 C
解析 提高燃料的燃燒效率，應增大反應物的接觸面積和提供充足的O2，而燃料的著火點無法改變。
3.將4 mol A氣體和2 mol B氣體在2 L的容器中混合並在一定條件下發生如下反應2A(g)+B(g) 2C(g)，若2 s(秒)後測得C的濃度為0.6 mol/L，現有下列幾種說法：
①用物質A表示反應的平均速率為0.3 mol/(L•s)
②用物質B表示反應的平均速率為0.6 mol/(L•s)
③2 s時物質A的轉化率為70%
④2 s時物質B的濃度為0.7 mol/L
其中正確的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
答案 B
解析 本題是考查物質濃度表示法，用不同反應物或產物表示反應的平均速率的方法和反應中轉化率的計算等知識點，所以考查內容的知識量較大。
v(C)=0.6 mol/L2 s=0.3 mol/(L•s)
①v(A)=v(C)=0.3 mol/(L•s)
②v(B)=12v(C)=0.3 mol/(L•s)×12=0.15 mol/(L•s)
③參加反應的A的物質的量為：
0.3 mol/(L•s)×2 s×2 L=1.2 mol
A的轉化率為：1.2 mol4 mol×100%=30%
④2 s時B的濃度為1 mol/L-0.15 mol/(L•s)×2 s=0.7 mol/L
4.已知汽車尾氣無害化處理反應為2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。下列說法不正確的是( )
A.升高溫度可使該反應的逆反應速率降低
B.使用高效催化劑可有效提高正反應速率
C.反應達到平衡後，NO的反應速率保持恆定
D.單位時間內消耗CO和CO2的物質的量相等時，反應達到平衡
答案 A
解析 升溫，無論是正反應，還是逆反應，速率均加快，A項錯;催化劑可以加快化學反應速率，B項正確;達平衡後，各組分的速率保持不變，C項正確;由於CO和CO2的計量係數相等，故當兩者同時消耗的量相等時，反應即達平衡，D項正確。
5.一定條件下，對於反應X(g)+3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L和0.08 mol/L，則下列判斷不合理的是( )
A.c1∶c2=1∶3
B.平衡時，Y和Z的生成速率之比為2∶3
C.X和Y的轉化率相等
D.c1的取值範圍為0<c1<0.14 p="" l<="" mol="">
答案 B
解析 分析濃度變化關係：X(g)+3Y(g) 2Z(g)
c起始(mol/L) c1 c2 c3
c平衡(mol/L) 0.1 0.3 0.08
反應方程式中反應物計量數之比為1∶3，所以反應中X和Y必然以1∶3消耗，因為達平衡時X和Y濃度之比為1∶3，故c1∶c2=1∶3，A正確;平衡時Y和Z的生成速率之比應該和方程式計量數之比相等，故Y和Z的生成速率之比為3∶2，B錯誤;由於起始時反應物是按方程式計量數之比配料，故X和Y轉化率相等，C正確;運用極限法，假設Z完全轉化為反應物，c1的極限值0.14 mol/L，而題設c1>0，反應又是可逆的，故D也正確。
6.
把在空氣中久置的鋁片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol/L硫酸溶液的燒杯中，該鋁片與硫酸反應產生氫氣的速率與反應時間的關係可用如圖所示的座標曲線來表示，請回答下列問題：
(1)曲線由O―→a段不產生氫氣的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
有關的化學方程式為_________________________________________________;
(2)曲線由a―→c段，產生氫氣的速率增加較快的主要原因是________________________________________________________________________;
(3)曲線由c以後，產生氫氣的速率逐漸下降的主要原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1)硫酸首先和氧化鋁反應，所以這段不產生氫氣
Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O
(2)這段反應放熱使溫度升高是影響反應速率的主要因素，使反應速率增大
(3)曲線由c以後，硫酸的濃度逐漸減小，變為影響反應速率的主要因素，使反應速率減小
解析 (1)在空氣中久置的鋁片表面有氧化鋁薄膜，因此，硫酸首先和氧化鋁反應，不產生氫氣;
(2)a―→c段，雖然硫酸的濃度漸小，但是該反應是放熱反應，反應進行中溫度逐漸升高，溫度升高，化學反應速率加快;
(3)曲線由c以後，硫酸的濃度逐漸減小，成為影響化學反應速率的主要因素，因此，化學反應速率逐漸下降。
本題以鋁和硫酸反應為載體考查了化學反應速率的影響因素，以及分析推理能力。當影響化學反應速率的兩因素作用相反時抓住主要因素。
7.某溫度時，在3 L密閉容器中，X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間變化的曲線如下圖所示。由圖中資料分析：
(1)該反應的化學方程式為__________________________________________________;
(2)反應開始至2 min末，X的反應速率為__________;
(3)該反應是由________開始反應的(填“正反應”、“逆反應”或“正、逆反應同時”)。
答案 (1)2Z+Y 3X (2)0.067 mol/(L•min)
(3)正、逆反應同時
解析 (1)在時間為“0 min”時X、Y、Z的物質的量分別為
0.4 mol、1.2 mol、2.0 mol，在時間為“3 min”時X、Y、Z的物質的量分別為1.0 mol、1.0 mol、1.6 mol，在0～3 min內X、Y、Z的物質的量變化分別為：0.6 mol(增加)、0.2 mol(減少)、0.4 mol(減少)。即X、Y、Z變化的物質的量之比為：
n(X)∶n(Y)∶n(Z)=3∶1∶2。根據各物質變化的物質的量之比等於化學方程式中化學計量數之比，得到化學方程式為：2Z+Y 3X。
(2)在時間為“0 min”和“2 min”時，X的物質的量分別為0.4 mol、0.8 mol。即在0～2 min內X增加的物質的量為0.4 mol。故X的反應速率為：
v(X)=0.4 mol3 L2 min=0.067 mol/(L•min)。
(1) 由於圖中X、Y、Z三條曲線均未透過原點，故可斷定該反應是由正、逆反應同時開
始反應的。
第1課時 化學反應速率
1.反應2SO2+O2 2SO3，經一段時間後，SO3的濃度增加了0.4 mol/L，在這段
時間內用O2表示的反應速率為0.04 mol/(L•s)，則這段時間為( )
A.0.1 s B.2.5 s C.5 s D.10 s
答案 C
解析 由2SO2+O2 2SO3可知，當c(SO3)增加0.4mol/L時，c(O2)減少了0.2 mol/L，則Δt=Δc/v=0.2 mol/L/0.04 mol/(L•s)=5 s。
2.對反應A+3B 2C來說，下列反應速率中最快的是( )
A.v(A)=0.3 mol/(L•min) B.v(B)=0.6 mol/(L•min)
C.v(C)=0.5 mol/(L•min) D.v(A)=0.01 mol/(L•s)
答案 D
解析 本題主要考查化學反應速率的應用。以“A”為基準物質，“min”為時間單位表示反應速率，則有：
A：v(A)=0.3 mol/(L•min)
B：v(A)=13v(B)=13×0.6 mol/(L•min)=0.2 mol/(L•min)
C：v(A)=12v(C)=12×0.5 mol/(L•min)=0.25 mol/(L•min)
D：v(A)=0.01 mol/(L•s)×60 s/min=0.6 mol/(L•min)
3.下列各組反應(表中物質均為反應物)，反應剛開始時，放出H2的速率最大的是( )
金屬(粉末狀)/mol 酸的濃度及體積 反應溫度
A Mg 0.1 6 mol/L硝酸 10 mL 60℃
B Mg 0.1 3 mol/L鹽酸 10 mL 60℃
C Fe 0.1 3 mol/L鹽酸 10 mL 60℃
D Mg 0.1 3 mol/L硫酸 10 mL 60℃
答案 D
解析 比較化學反應速率大小時，應該先看決定化學反應速率的主要因素——內部因素：反應物本身的性質，然後再看影響化學反應速率的外界因素，如溫度、濃度、催化劑、壓強等。由於Fe不如Mg活潑，金屬與硝酸反應不產生H2，所以C項反應速率最小，A項不產生H2;其他兩項中只比較c(H+)即可，顯然3 mol/L鹽酸中c(H+)小於 3 mol/L 硫酸中c(H+)，因
此D項放出H2的速率最大。
1.下列關於化學反應速率的說法正確的是( )
A.化學反應速率是指在一段時間內任何一種反應物物質的量的減少或任何一種生成物物質的量的增加
B.化學反應速率為0.8 mol/(L•s)，是指在1 s時某物質的濃度是0.8 mol/L
C.化學反應速率可以衡量化學反應進行的快慢
D.對於任何化學反應來說，反應速率越快，反應現象越明顯
答案 C
解析 一般情況下不用固體或純液體表示化學反應速率，A項錯誤;0.8 mol/(L•s)表示一段時間內，某物質的濃度平均每秒改變0.8 mol/L，B項錯誤;對於無明顯現象的化學反應而言，反應速率的大小與現象無關，D項錯誤。
2.為了說明影響化學反應快慢的因素，某同學分別設計瞭如下A～D四個實驗，你認為結論不正確的是( )
A.將大小、形狀相同的鎂條和鋁條與相同濃度的鹽酸反應時，兩者速率一樣大
B.在相同條件下，等質量的大理石塊和大理石粉與相同濃度的鹽酸反應，大理石粉反應快
C.將濃硝酸分別放在冷暗處和強光照射下，會發現光照可以加快濃硝酸的分解
D.兩支試管中分別加入相同質量的氯酸鉀，其中一支試管中再加入少量二氧化錳，同時加熱，產生氧氣的快慢不同
答案 A
解析 影響化學反應速率的因素有濃度、壓強、溫度、催化劑等主要因素，還有光、固體顆粒大小、超聲波等，而A中的鎂和鋁是由於其活潑性不同，決定了反應的快慢。決定反應快慢的主要因素是反應物本身的性質。
3.用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時，下列措施不能使氫氣生成速率加快的是( )
A.加熱 B.不用稀硫酸，改用98%的濃硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用鐵片，改用鐵粉
答案 B
解析 影響化學反應速率大小的因素有溫度、濃度、固體表面積、原電池反應、催化劑等。A項加熱升高了溫度;B項鐵與濃硫酸反應，或被鈍化或受熱生成SO2等氣體而不是H2;C項由於發生Fe+Cu2+===Cu+Fe2+形成Cu—Fe原電池，加快了氫氣的生成速率;D項增大了固體的表面積。
4.在一定溫度和一定容積的容器中進行反應2HI H2+I2，若反應物濃度由0.1 mol/L
降到0.06 mol/L需20 s，那麼由0.06 mol/L降到0.024 mol/L，需要的反應時間為( )
A.等於18 s B.等於12 s C.大於18 s D.小於18 s
答案 C
解析 由題意知第一個反應階段的反應速率為v=0.1 mol/L-0.06 mol/L20 s=0.002
mol/(L•s)，
在第二個階段，若按第一個階段的反應速率計算：t=0.06-0.024 mol/L0.002 mol/L•s=18 s，
但由於反應物濃度減小，反應速率變慢，故需要的時間比18 s 長。
5.將a g塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應，反應物損失的質量隨時間的變化曲線如下圖的實線所示。在相同的條件下，將b g(a>b)粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應，則相應的曲線(圖中虛線所示)正確的是( )
答案 C
解析 粉末狀碳酸鈣的表面積比塊狀碳酸鈣的表面積大，故在相同條件下，與同濃度的鹽酸反應時化學反應速率快，即單位時間內損失的CaCO3的質量大，可排除A、B;由於a>b，且粉末狀CaCO3的消耗量大於塊狀CaCO3，故當粉末狀CaCO3完全消耗時，塊狀CaCO3尚有剩餘，此後單位時間內塊狀CaCO3的損失量又大於粉末狀CaCO3。
6.把下列四種X溶液分別加入四個盛有10 mL 2 mol/L鹽酸的燒杯中，均加水稀釋到50 mL，此時，X和鹽酸緩慢地進行反應，其中反應最快的是( )
A.10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B.20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液
C.20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D.10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液
答案 B
解析 在化學反應中，當其他條件不變時，濃度越大，反應速率越快;溫度越高，反應速率越快。在本題中要綜合考慮濃度和溫度的影響。先比較濃度的大小，這裡的濃度應該是混合以後的濃度，由於混合後各燒杯中鹽酸的濃度相等，因此只要比較X的濃度，X濃度越大，反應速率越快。因為反應後溶液的體積均為50 mL，所以X的物質的量最大，濃度就最大。透過觀察可知，混合後A、B選項中X的濃度相等，且最大，但B中溫度更高，因此B的反應速率最快。
7.向100 mL 2mol/L稀硫酸中加入過量的鋅粉，在一定溫度下發生反應，為了減緩反應速率，但又不影響生成氫氣的總量，可向反應物中加入適量的( )
A.硫酸鉀溶液 B.氫氧化鈉固體
C.碳酸鈉固體 D.水
答案 AD
解析 此反應的離子方程式為Zn+2H+===Zn2++H2↑，鋅過量，則生成氫氣的量由H+的物質的量決定。鋅為固體，要在一定溫度下減緩反應速率，通常採用降低H+濃度的方法，B、C項加入的物質不僅降低H+的濃度，同時也減少了生成氫氣的總量;A、D項可對硫酸起稀釋作用，降低H+的濃度，但H+的總量不變。
8.反應E+F===G在溫度T1下進行，反應M+N===K在溫度T2下進行。已知T1>T2且E和F的濃度均大於M和N的濃度(其他條件相同)，則這兩個反應的反應速率( )
A.前者大 B.後者大 C.一樣大 D.無法判斷
答案 D
解析 決定化學反應速率大小的根本原因是內因，由於兩個反應不同，因此在此條件下無法比較。
9.
對可逆反應X+Y Z+W，在其他條件不變的情況下，增大壓強，反應速率變化圖象如圖所示，則圖象中關於X、Y、Z、W四種物質的聚集狀態正確的說法為( )
A.Z、W均為氣體，X、Y中有一種是氣體
B.Z、W中有一種是氣體，X、Y皆非氣體
C.X、Y、Z、W皆非氣體
D.X、Y均為氣體，Z、W中有一種為氣體
答案 A
解析 圖象告訴我們：增大壓強，正、逆反應速率均增大，但逆反應速率增大的幅度大於正反應速率增大的幅度，由此而導致平衡向左移動。所以，逆反應方向是氣體分子數目減小的方向，即Z、W必須均為氣體，X、Y中必有一種是氣體。
10.在25℃時，向100 mL含氯化氫14.6 g的鹽酸溶液裡放入5.6 g 純鐵粉(不考慮反應前後溶液體積的變化)，反應開始至2 min 末收集到氫氣1.12 L(標況)，在此之後，又經過4 min 鐵粉全部溶解。則：
(1)在前2 min內用FeCl2表示的平均反應速率是多少?
(2)在後4 min內用HCl表示的平均反應速率是多少?
(3)前2 min與後4 min相比，反應速率哪個較快?為什麼?試解釋原因。
答案 (1)0.25 mol/(L•min) (2)0.25 mol/(L•min)
(3)前2 min的反應速率快 隨反應的進行，溶液中c(H+)減小，速率減小
解析 n(HCl)=14.6 g36.5 g•mol-1=0.4 mol
n(Fe)=5.6 g56 g•mol-1=0.1 mol
n(H2)=1.12 L22.4 L•mol-1=0.05 mol
反應方程式：Fe+2HCl===FeCl2 + H2↑
2 min內 0.1 mol 0.05 mol 0.05 mol
則v(FeCl2)=0.25 mol/(L•min)
4 min內：
v(FeCl2)=0.1 mol-0.25 mol/L•min×2 min×0.1 L4 min×0.1 L=0.125 mol/(L•min)
則v(HCl)=2v(FeCl2)=0.25 mol/(L•min)
即前2 min的反應速率快。
11.等物質的量的A、B混合於2L的密閉容器中，發生如下反應：3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(g)，經5 min後，測得D的濃度為0.5 mol/L，c(A)∶c(B)=3∶5，C的平均反應速率是0.1mol/(L•min)，則5min時，A的濃度為______，B的平均反應速率為______，x的值是______。
答案 0.75 mol/L 0.05 mol/(L•min) 2
解析 計算化學反應速率，關鍵是求出一定時間內反應物或生成物濃度的變化量(或單位時間、單位體積內物質的量的變化)。由題意可知，5min內C生成了0.1mol/(L•min)×5 min×2 L=1 mol。D生成了0.5 mol/L×2 L=1 mol，所以x=2。
設A、B起始物質的量均為a mol，則
3A(g) + B(g) 2C(g) + 2D(g)
起始物質的量/mol a a 0 0
轉化物質的量/mol 1.5 0.5 1 1
5 min後餘下物質的量/mol a-1.5 a-0.5 1 1
因體積不變，5 min後有
cAcB=nAnB=a-1.5a-0.5=35
得a=3 mol
此時A的濃度
c(A)=3 mol-1.5 mol2 L=0.75 mol/L
v(B)=0.5 mol2 L5 min=0.05 mol/(L•min)。
12.Ⅰ.試寫出中學階段常見的兩種不用加熱的方法制取氧氣的化學方程式：________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
Ⅱ.實驗室中通常用MnO2作催化劑分解過氧化氫，已知CuSO4溶液對過氧化氫的分解也具有催化作用，某實驗興趣小組同學猜想其他鹽溶液也可能在這個反應中起同樣的作用，於是他們做了以下探究。請你幫助他們完成實驗報告：
(1)實驗過程：在一支試管中加入5 mL 5%的H2O2溶液，然後滴入適量的FeCl3溶液，把帶火星的木條伸入試管。
實驗現象： ____________________________________________________________。
實驗結論：FeCl3溶液可以催化分解H2O2。
(2)已知FeCl3在水中可解離出Fe3+和Cl-，同學們提出以下猜想：
甲同學的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O;
乙同學的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+;
丙同學的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-。
你認為最不可能的是________同學的猜想，理由是________________________________________________________________________。
(3)同學們對餘下的兩個猜想，用實驗進行了探究，請你仔細分析後填表：
實驗過程 實驗現象 結論
答案 Ⅰ.2H2O2=====MnO2O2↑+2H2O 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
Ⅱ.(1)試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃
(2)甲 因過氧化氫溶液中自身有水，可見水不是催化劑
(3)
實驗過程 實驗現象 結論
向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的試管中滴入少量的HCl，把帶火星的木條伸入試管 無明顯現象 起催化作用的不是Cl-
向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的試管中滴入少量的Fe2(SO4)3[或Fe(NO3)3]溶液，把帶火星的木條伸入試管 試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃 起催化作用的是Fe3+
解析 Ⅰ.中學階段常見的不用加熱的方法制取氧氣的反應有H2O2催化分解、Na2O2與H2O或CO2的反應。
Ⅱ.(1)根據實驗結論可知，FeCl3溶液可作H2O2溶液分解的催化劑，因此試管中產生氧氣，使帶火星的木條復燃。(2)根據提出的猜想分析，H2O2溶液中自身有水，因此真正起催化作用的最不可能的是FeCl3溶液中的H2O，甲同學的猜想最不可能。
(3)根據前面的實驗過程，要驗證餘下的兩個猜想，最關鍵的是選用恰當的試劑，可選用HCl驗證丙同學的猜想，選用Fe2(SO4)3溶液[或Fe(NO3)3溶液]驗證乙同學的猜想。結合CuSO4溶液可作為催化劑的事實分析，FeCl3溶液中真正起催化作用的是Fe3+，據此寫出相關結論。
第2課時 化學反應的限度
1.反應2SO2+O2 2SO3達到平衡後，再向反應容器中充入含氧的同位素18 8O的氧氣，經過一段時間後，18 8O原子存在於( )
A.O2 B.SO2 C.O2和SO2 D.O2、SO2和SO3
答案 D
解析 可逆反應在相同條件下，可以向兩個反應方向進行，反應體系中各物質同時存在，由於三種物質均含有氧元素，故18O原子可能存在於三種物質中。
2.下列哪種說法可以證明反應N2+3H2 2NH3已達平衡狀態( )
A.一個N≡N鍵斷裂的同時，有三個H—H鍵形成
B.一個N≡N鍵斷裂的同時，有三個H—H鍵斷裂
C.一個N≡N鍵斷裂的同時，有六個N—H鍵形成
D.一個N≡N鍵斷裂的同時，有六個N—H鍵斷裂
答案 AD
解析 N≡N鍵斷裂、N—H鍵形成都代表正反應速率，不能用於判斷反應是否達到平衡;A、D兩項中H—H鍵形成、N—H鍵斷裂代表逆反應速率，而且正、逆反應速率符合化學計量數之比，可以用於證明該反應已達到平衡狀態。
3.在一定溫度下的定容密閉容器中，當物質的下列物理量不再變化時，表明反應：A(g)+B(g) C(g)+D(g)已達平衡的是( )
A.混合氣體的壓強 B.混合氣體的密度
C.B的物質的量濃度 D.氣體的總物質的量
答案 C
解析 根據化學反應方程式的特點：各物質均為氣態且反應前後氣體的計量數之和相等。故在反應過程中氣體的物質的量不變，壓強也不變;由質量守恆，該反應在恆容容器中進行，體系的密度不變，故A、B、D三項中的物理量均不能作為平衡狀態的判據。
4.下列措施，能使煤炭燃燒更充分，提高熱能利用率的是( )
A.向燃燒正旺的爐火上灑一些水
B.把煤炭做成大煤球
C.在煤中摻和一些黃泥做成蜂窩煤
D.把煤粉碎，在煤粉燃燒器中燃燒
答案 D
解析 A項中會發生吸熱反應：C(s)+H2O(g)=====高溫H2(g)+CO(g)，不會使煤炭燃燒充
分;B、C項無論從煤的粉碎程度，還是空氣用量上都比D項遜色。
1.下列說法錯誤的是( )
A.任何化學反應都有一定的限度，只是不同反應的限度不同罷了
B.化學反應的限度可透過改變條件而改變，如濃度、溫度和壓強
C.可逆反應是指同一條件下既可以向正反應方向進行，又可以向逆反應方向進行的反應
D.當一個可逆反應進行到正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應就停止了
答案 D
2.欲提高合成氨：N2+3H2 2NH3反應的反應速率，下列措施可行的是( )
①採用高溫 ②採用高壓 ③使用催化劑 ④增大N2的濃度 ⑤增大H2的濃度
A.①②③ B.②③④ C.①③⑥ D.全部
答案 D
3.在密閉容器中進行如下反應：X2(g)+Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定條件下，當反應達到平衡時各物質的濃度可能是( )
A.Z為0.3 mol/L B.Y2為0.35 mol/L
C.X2為0.2 mol/L D.Z為0.4 mol/L
答案 AB
解析 可逆反應體系中各物質共存，即向任何一個方向都不能徹底進行，可採用極限轉化法分析：
X2(g) + Y2(g) 2Z(g)
起始： 0.1 mol/L 0.3 mol/L 0.2 mol/L
右向進行： 0 0.2 mol/L 0.4 mol/L
左向進行： 0.2 mol/L 0.4 mol/L 0
即三種物質的濃度範圍(用區間表示)：
X2(0,0.2 mol/L)
Y2(0.2 mol/L,0.4 mol/L)
Z(0,0.4 mol/L)
故答案為AB。
4.一定條件下，可逆反應2A B+3C，在下列四種狀態中，處於平衡狀態的是( )
正反應速率 逆反應速率
A.vA=2 mol/(L•min) vB=2 mol/(L•min)
B.vA=2 mol/(L•min) vC=2 mol/(L•min)
C.vA=1 mol/(L•min) vB=2 mol/(L•min)
D.vA=1 mol/(L•min) vC=1.5 mol/(L•min)
答案 D
解析 將逆反應速率根據化學方程式統一折算成A表達的速率，來表示A的生成速率，正反應速率表示A的消耗速率，二者相等，則說明達到了平衡狀態。
5.在一定條件下，使10molSO3在2L密閉容器中發生反應：2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，則下圖中可能正確的是(M表示混合氣體的平均相對分子質量)( )
答案 AC
解析 搞清楚座標系中縱軸及圖象的變化趨勢是關鍵。該反應在建立平衡的過程中，反應物減小，生成物增多，相關物質的變化量之比符合相應的化學計量數之比，A項正確;該反應為氣體的物質的量增加的反應， M減小，直到平衡，C項正確。
6.在一定溫度下的定容密閉容器中，發生反應：A(s)+2B(g) C(g)+D(g)，當下列物理量不再變化時，表明反應已達平衡的是( )
A.混合氣體的壓強 B.混合氣體的密度
C.混合氣體的平均相對分子質量 D.氣體總物質的量
答案 BC
解析 可逆反應是一個體積不變的反應體系，在恆容情況下，容器內氣體物質的量始終不變，體系壓強也不變，故不能作為達到平衡的標誌;由於A為固體，反應過程中氣體的質量改變，故氣體密度和混合氣體的平均相對分子質量也隨之改變，若上述物理量不變時，則體系已達到平衡。
7.X、Y、Z三種氣體，取X和Y按1∶1的物質的量之比混合，放入密閉容器中發生如下反應：X+2Y 2Z，達到平衡後，測得混合氣體中反應物的總物質的量與生成物的總物質的量之比為3∶2，則Y的轉化率最接近於( )
A.33% B.40% C.50% D.65%
答案 D
解析 設X、Y的初始物質的量均為1 mol，轉化的物質的量分別為a mol、2a mol、2a mol，由方程式
X + 2Y ?2Z
開始(mol) 1 1 0
轉化(mol) a 2a 2a
平衡(mol) 1-a 1-2a 2a
由題意得：1-a+1-2a2a=32
求得：a=13，因此Y的轉化率為23×100%，最接近65%。
8.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如下圖所示：
下列描述正確的是( )
A.反應開始到10 s，用Z表示的反應速率為0.158 mol/(L•s)
B.反應開始到10 s，X的物質的量濃度減少了0.79 mol/L
C.反應開始到10 s時，Y的轉化率為79.0%
D.反應的化學方程式為X(g)+Y(g) Z(g)
答案 C
解析 本題結合圖象考查了學生對化學反應速率、轉化率、物質計量數的考查，同時考查學生數形結合分析解決問題的能力。反應到10 s時，X減少1.20mol-0.41mol=0.79mol，Y減少1.0 mol-0.21 mol=0.79 mol，Z增加1.58 mol，所以X、Y、Z的反應方程式為X(g)+Y(g) 2Z(g)，D錯;用Z表示的反應速率應為1.58 mol2 L×10 s=0.079 mol/(L•s)，A錯;X的物質的量濃度減少0.79 mol2 L=0.395 mol/L，B錯;答案為C。
9.t℃時，將2 mol SO2和1 mol O2通入體積為2 L的恆溫恆容密閉容器中，發生如下反應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，2 min時反應達到化學平衡，此時測得反應物O2還剩餘0.8 mol，請填寫下列空白：
(1)從反應開始到化學平衡，生成SO3的平均反應速率為________________;
平衡時SO2轉化率為______________________________。
(2)下列敘述能證明該反應已達到化學平衡狀態的是(填標號，下同)____________。
A.容器內壓強不再發生變化
B.SO2的體積分數不再發生變化
C.容器內氣體原子總數不再發生變化
D.相同時間內消耗2n mol SO2的同時消耗n mol O2
E.相同時間內消耗2n mol SO2的同時生成n mol O2
(3)t2℃時，若將物質的量之比n(SO2)∶n(O2)=1∶1的混合氣體通入一個恆溫恆壓的密閉容器中，反應達到平衡時，混合氣體體積減少了20%。SO2的轉化率為__________。
答案 (1)0.1 mol/(L•min) 20% (2)ABE (3)80%
10.在一定條件下，可逆反應A2(g)+B2(g) 2C(g)達到平衡時，各物質的平衡濃度分別為c(A2)=0.5 mol/L，c(B2)=0.1 mol/L，c(C)=1.6 mol/L。若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度(mol/L)，則：
(1)a、b應滿足的關係是______________。
(2)a的取值範圍是____________。
答案 (1)a=b+0.4 (2)0.4<a<1.3< p="">
解析 根據“三段式”求解：
設平衡時A2的轉化濃度為x。
A2(g)+B2(g) 2C(g)
初始/(mol/L) a b c
變化/(mol/L) x x 2x
平衡/(mol/L) 0.5 0.1 1.6
據題意有：a-x=0.5 ①
b-x=0.1 ②
c+2x=1.6 ③
①-②得a-b=0.4
討論：①若c=0，此時a最大，a=0.5+1.6×12=1.3 mol/L
②若b=0，此時a最小，a=b+0.4=0.4 mol/L
故a的取值範圍為0.4≤a≤1.3。
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