课时提升卷(八)
化学反应的快慢和限度
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.反应3X(g)+Y(g)2Z(g)+2W(g)在2 L密闭容器中进行,5 min后Y减少了0.5 mol,则此反应的平均速率v为 ( )
A.v(X)=0.05 mol·L-1·min-1
B.v(Z)= 0.10 mol·L-1·min-1
C.v(Y)=0.10 mol·L-1·min-1
D.v(W)=0.05 mol·L-1·s-1
2.(2013·中山高一检测)下列反应中生成H2的速率最快的是 ( )
金属
酸溶液
温度
A
Mg
0.5 mol·L-1H2SO4
20℃
B
Fe
1 mol·L-1HCl
20℃
C
Zn
2 mol·L-1HCl
20℃
D
Mg
1 mol·L-1H2SO4
30℃
3.反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后,再向反应容器中充入含氧的同位素O的氧气,经过一段时间后O原子存在于 ( )
A.O2 B.SO2
C.O2和SO3 D.O2、SO2和SO3
4.(2013·株洲高一检测)在一定条件下,向2 L密闭容器中充入3 mol X气体和1 mol Y气体,发生下列反应: 2X(g)+Y(g)3Z(g)+2W(g),在某时刻测定出的下列各生成物的浓度,一定不正确的是 ( )
A.c(Z)=0.45 mol·L-1
B.c(Z)=1.20 mol·L-1
C.c(W)=1.00 mol·L-1
D.c(W)=0.80 mol·L-1
5.(2013·泉州高一检测)某温度下,在一固定容积的容器中进行如下反应:H2(g)+I2(g)
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2HI(g),下列情况一定能说明反应已达到限度的是 ( )
A.压强不再随时间而改变时
B.气体的总质量不再改变时
C.混合气体中各组成成分的含量不再改变时
D.单位时间内每消耗1 mol I2,同时有2 mol HI生成时
6.(2013·金华高一检测)在恒温恒容的密闭容器中,有可逆反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。下列不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应容器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色深浅保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
7.对于100 mL 1 mol·L-1盐酸与锌粒的反应,采取下列措施能使反应速率加快的是:①升高温度;②改用100 mL 3 mol·L-1盐酸;③多用300 mL 1 mol·L-1盐酸;④用等量锌粉代替锌粒 ( )
A.①③④ B.①②④ C.②③④ D.①②③
8.SO2的催化氧化反应(2SO2+O22SO3)是一个放热反应。如果反应在密闭容器中进行,下列有关说法中正确的是 ( )
A.因为反应放热,所以升高温度会使反应速率减慢
B.通过调控反应条件,SO2可以100%地转化为SO3
C.当SO2与SO3的浓度相等时,反应达到平衡
D.使用催化剂的目的是加快反应速率,提高生产效率
9.(双选)(2012·上海高考改编)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)+Q(Q>0)
一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是
( )
A.3v逆(N2)=v正(H2)
B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
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D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
10.(2012·福建高考)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是 ( )
A.在0 min～50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在20 min～25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L-1·min-1
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(10分)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率变化,在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,标准状况下测得数据累计值如下:
时间(min)
1
2
3
4
5
氢气体积(mL)
50
120
232
290
310
(1)在0 min～1 min、1 min～2 min、2 min～3 min、3 min～4 min、4 min～
5 min时间段中,反应速率最大的时间段是 ,原因为 ;
反应速率最小的时间段是 ,原因为 。
(2)在2 min～3 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为 。
(3)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量,在盐酸中分别加入等体积的下列溶液,其中可行的是 。
A.蒸馏水 B.Na2SO4溶液 C.NaNO3溶液
D.CuSO4溶液 E.Na2CO3溶液
12.(12分)一定温度下,某容积为2 L的密闭容器内,某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示:
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(1)该反应的化学方程式是 。
(2)在图上所示的三个时刻中, (填“t1”“t2”或“t3”)时刻处于平衡状态,此时v(正) v(逆)(填“>”“v(B);由C、D项可知c(H+)相等,且D项温度为30℃,温度越高,反应越快,v(D)>v(C);比较A、D两项可知cD(H+)>cA(H+),且D项温度为30℃,v(D)>v(A),故可得反应最快的即生成H2速率最快的为D项。
3.【解析】选D。可逆反应在相同条件下,可以向两个反应方向进行,反应体系中各物质同时存在,由于三种物质均含有氧元素,故O原子可能存在于三种物质中。
4.【解析】选C。可逆反应不能进行到底,容器中X过量,所以c(Z)的值要小于1.50 mol·L-1,c(W)的值要小于1.00 mol·L-1。
5.【解析】选C。判断一反应是否达到限度,从宏观上看各种成分的量是否在发生改变,从微观上看正、逆反应速率是否相等。因为此反应中各成分均为气体且反应前后气体的物质的量相等,所以无论反应是否达到限度,压强和质量都不发生改变,故A、B项不正确;消耗I2与生成HI的方向均为正反应方向,D项不能证明正反应速率与逆反应速率相等,故不正确。
6.【解析】选A。正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率之比只有等于2∶1时才能说明正逆反应速率相等,才能判断反应到达平衡;由于该反应前后的气体体积有变化,所以压强不变时,气体的物质的量不变,反应达到平衡,可以判断平衡;由于NO2有颜色,所以混合气体的颜色不变就是NO2的浓度不变,可以判断平衡;混合气体的平均相对分子质量保持不变,说明总物质的量不再发生变化,则可以判断平衡。
【技法小结】化学平衡标志的判断应注意的问题
(1)正逆反应速率相等与反应混合物中各组分的百分含量均保持不变是判断化学平衡状态的基本方法。这两个关系中的任何一个都可以单独用作判断化学反应是否达到平衡状态的标准。
(2)在mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应中,
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,在应用v(正)=v(逆)判断化学平衡状态时要充分注意这一点。
(3)化学平衡状态中,反应混合物里各组成成分的浓度(或百分比含量)保持不变,但是某些物理量保持不变的化学反应状态并不一定是化学平衡状态。因此,在应用反应混合物里各组成成分的浓度、百分含量、物质的颜色、气体的压强、气体的密度、气体的平均摩尔质量等判断化学平衡状态时,一定要慎重。
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7.【解析】选B。升高温度可以加快反应速率,增大盐酸的浓度可以加快反应速率,盐酸的用量的增加对反应速率没有影响,用锌粉代替锌粒可以增加接触面积,加快反应速率。
8.【解析】选D。升高温度会使反应速率加快,与反应是吸热反应还是放热反应无关,A错误;可逆反应中反应物不能完全转化为生成物,B错误;反应达到平衡时,各组分的浓度不再变化,但不一定相等,C错误;使用催化剂会加快反应速率,D正确。
【易错提醒】要注意无论是吸热反应还是放热反应,升高温度,反应速率都加快,降低温度,反应速率都减慢;无论怎样调控反应条件,可逆反应中反应物的转化率都不能达到100%。
9.【解析】选A、C。利用化学反应速率之比等于方程式化学计量数之比可知A项叙述表示v(正)=v(逆),表示反应达到平衡状态;B项均表示正反应,无论反应是否处于平衡状态,都成立;D项表示的浓度关系与是否平衡无关;混合气体密度不变说明气体质量不变,而平衡移动则气体质量改变,所以C项表示达到平衡状态。
10.【解析】选A。从图中可以看出,pH=2和pH=7在50 min时,R的浓度都等于零,降解率为100%,A选项正确;溶液酸性越强,pH越小,单位时间内R的浓度变化越大,降解速率越快,B选项错误;反应物的浓度越大,反应速率越快,C选项错误;在20 min～25 min,pH=10的R其浓度变化量为(0.6-0.4)×10-4mol·L-1=2×10-5mol·L-1,则v(R)==4×10-6mol·L-1·min-1。
11.【解析】(1)在0 min～1 min、1 min～2 min、2 min～3 min、3 min～4 min、4 min～5 min时间段中,产生氢气的体积(mL)分别是50、70、112、58、20,2 min～3 min时间段中,反应速率最大,因为该反应是放热反应,随溶液的温度的升高,反应速率加快;4 min～5 min时间段中,反应速率最小,因为反应物的浓度减小。
(2)在2 min～3 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为112 mL×10-3L·mL-1÷22.4 L·mol-1×2÷0.1 L÷1 min=
0.1 mol·L-1·min-1。
(3)Na2SO4不参与化学反应,故Na2SO4溶液相当于水,溶液体积增大,氢离子浓度减小,反应速率减小;加入NaNO3溶液时,溶液中存在硝酸,不再与锌反应产生氢气;加入Na2CO3溶液会消耗稀盐酸,使产生的氢气减少;加入CuSO4溶液,会构成原电池,加快反应速率。
答案:( 1)2 min～3 min 该反应是放热反应,反应前期随温度的升高,反应速率加快 4 min～5 min 反应后期随反应物的浓度的减小,反应速率变慢
(2)0.1 mol·L-1·min-1
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(3)A、B
【技法小结】表示化学反应速率的常用方法
(1)单位时间内产生气体的体积。单位时间内产生的气体越多,则反应速率越快。
(2)产生单位体积的气体所用时间的长短。产生单位体积的气体所用时间越长,则反应速率越慢。
(3)单位时间内某固体反应物的质量减少量。单位时间内某反应物的质量减少越多,则反应速率越快。
(4)测定相同条件下溶液褪色所用的时间长短(针对有色溶液)。相同条件下溶液褪色所用的时间越长,则反应速率越慢。
(5)测定相同条件下溶液产生浑浊所用的时间长短(针对有沉淀产生的反应)。相同条件下产生沉淀所用的时间越长,则反应速率越慢。
12.【解析】(1)由题图可知N为反应物,M为产物,在反应至t1时刻N和M的物质的量分别为6 mol、3 mol,又知化学计量数之比等于物质的量变化之比,Δn(N)∶Δn(M)=(8 mol-6 mol)∶(3 mol-2 mol)=2∶1,所以该反应的化学方程式为2NM。(2)各组分物质的量不变时,反应达到平衡状态,由题图可看出,t3时刻N和M的物质的量均为定值,为平衡状态。此时v(正)=v(逆),速率之比等于化学计量数之比,即v(N)∶v(M)=2∶1。(3)由于反应容器的容积不变,又知该反应为气体总物质的量减小的反应,则在平衡之前压强会不断变化,压强不变时,说明反应已达到平衡状态。(4)升温或增大物质的浓度,都会加快反应速率。将反应容器体积缩小,相当于增大N、M气体的浓度。
答案:(1)2NM
(2)t3 = 2∶1
(3)能 (4)A、D
13.【解析】(1)由于速率之比等于化学计量数之比,所以Z在一段时间内物质
的量减少了0.4 mol,Y减少了0.2 mol,X增加了0.6 mol,故反应的化学方程
式为2Z+Y3X。
(2)当到达2 min时,X的物质的量变化了0.4 mol,则X的反应速率为v(X)=
0.4 mol/(3 L×2 min)=0.067 mol·L-1·min-1。
(3)若增加Y的量化学反应速率不发生变化,则说明Y可能是固体或纯液体。
(4)根据(1)中的化学反应可知,生成X和消耗Y均是指正反应方向,①
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不正确;由于若X、Y、Z均为气体,则该反应是一个反应前后气体物质的量无变化的反应,反应前后的总物质的量始终不变,又由于混合气体的总质量始终不变,所以混合气体的平均摩尔质量也始终不变,②不正确;混合气体中各物质的浓度不变说明达到平衡,③正确;浓度之比等于化学计量数之比不能判断是否达到平衡状态,④不正确。
答案:(1)2Z+Y3X
(2)0.067 mol·L-1·min-1
(3)固体或纯液体 (4)③
【技法小结】分析化学平衡图像题的技巧
(1)看起点,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,生成物多数以原点为起点。
(2)看变化趋势,分清正反应和逆反应。
(3)看终点,分清消耗浓度和增加浓度。反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比等于化学反应方程式中各物质的化学计量数之比。
14.【解析】(1)中要想得到蓝色溶液,根据已知两个反应分析可得必须将Na2S2O3消耗完后碘单质才不会再反应,溶液才会变蓝;由反应S2+2I-====2S+I2(慢)和I2+2S2====2I-+S4(快)可知,
n(S2)∶n(S2)=2∶1时,恰好将生成的碘单质全部反应掉,所以若确保能看到蓝色,溶液中一定有碘单质生成,则必须保证S2过量,即n(S2)∶n(S2)应小于2。
(2)中由表格数据观察分析得知其他条件不变,只要改变K2S2O8的浓度就可以达到探究反应物浓度对化学反应速率的影响,即要求反应的总体积不变,即Vx=2.0 mL。
(3)中催化剂可以加快反应的反应速率,而降低温度会减慢反应的反应速率,所以可以根据图中标准线画出另外两条曲线,但要注意的有两点:第一是曲线的拐点,第二是曲线的终点。
答案:(1)Na2S2O3
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