高考化学(化学反应的速率与限度提高练习题)压轴题训练及答案

高考化学(化学反应的速率与限度提高练习题)压轴题训练及答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示。原料中除铁矿石和焦炭外含有____________。除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为

______________、______________；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和

______________(填化学式)。

（2）已知：①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+494kJ·mol-1

②CO(g)+1

2

O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1

③C(s)+1

2

O2(g)=CO(g) ΔH=-110kJ·mol-1

则反应Fe2O3(s)+3C(s)+3

2

O2(g)=2Fe(s)+3CO2(g) 的ΔH=________kJ·mol-1。理论上反应

________放出的热量足以供给反应__________所需的热量（填上述方程式序号）

（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图(b)所示，其中，还原竖炉相当于高炉的_____部分，主要反应的化学方程式为_________________________；熔融造气炉相当于高炉的____部分。

（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是

________________。

【答案】石灰石 CaCO3高温

CaO+CO2↑ CaO+SiO2

高温

CaSiO3 CO -355 ②③①炉

身 Fe2O3+3CO 高温

2Fe+3CO2炉腹用碱液吸收（氢氧化钠溶液或氨水等）

【解析】【分析】【详解】

（1）铁矿石中含有氧化铁和脉石，为除去脉石，可以加入石灰石，石灰石分解为氧化钙，

氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，方程式为CaCO3高温

CaO+CO2↑、

CaO+SiO2高温

CaSiO3；加入焦炭，先生成CO，最后生成CO2所以高炉排出气体的主要成分

有N2、CO2和CO；

（2）已知：①Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+494kJ·mol-1

②CO(g)+1

2

O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ·mol-1

利用盖斯定律将①+②×3得到Fe2O3(s)+3C(s)+3

2

O2(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的ΔH＝-355

kJ·mol-1，因①为吸热反应，②③为放热反应，则②③反应放出的热量可使①反应；

（3）高炉炼铁时，炉身部分发生Fe2O3+3CO 高温

2Fe+3CO2，还原竖炉发生此反应，熔融

造气炉和高炉的炉腹都发生2C+O2高温

2CO以及CaCO3

高温

CaO+CO2↑，

CaO+SiO2高温

CaSiO3反应；

（4）高炉气中混有SO2，SO2为酸性气体，可与碱反应。

2．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

时间(s)012345

n(NO)(mol)0．0200．0100．0080．0070．0070．007

（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________。

（2）如图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变

c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内密度保持不变

（4）能使该反应的反应速率增大的是________。

a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度

c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂

【答案】0.0035 mol/L b 1.5×10－3mol/(L·s) b、c b、c、d

【解析】

【分析】

【详解】

（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是c(NO)=n÷V=0.007mol÷2L=0.0035 mol/L；

（2）NO2是生成物，每消耗2molNO，会产生2molNO2；反应过程消耗的NO的物质的量是n(NO)= 0.020mol-0.007mol=0.0130mol，则反应产生的NO2的物质的量的

n(NO2)=0.0130mol，则其浓度是c(NO2)=0.0130mol÷2L=0.0065mol/L，所以在图中表示NO2的变化的曲线是b；从0～2 s内用NO表示的化学反应速率是v(NO)=(0.020-

0.008)mol÷2L÷2s=0.003mol/(L?s)，由于v(NO):v(O2)=2:1，因此用O2表示从0～2 s内该反应

的平均速率v(O2)＝1

2

v(NO)= 1.5×10－3mol/(L·s)；

（3）a．在任何时刻都存在v(NO2)＝2v(O2)，因此不能判断反应处于平衡状态，错误；b．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以容器内压强保持不变，则反应处于平衡状态，正确； c．v逆(NO)：v逆(O2) ＝2：1；由于v逆(NO)：v正(O2) ＝2：1 ，所以v逆(O2) = v正(O2)；正确；d．由于反应体系都是气体，因此在任何时候，无论反应是否处于平衡状态，容器内密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标准，错误。

（4）a．及时分离出NO2气体，使生成物的浓度减小，则正反应的速率瞬间不变，但后来会随着生成物的浓度的减小，反应物浓度也减小，所以正反应速率减小，错误； b．适当升高温度，会使物质的分子能量增加，反应速率加快，正确； c．增大O2的浓度，会使反应速率大大加快，正确；d．选择高效催化剂，可以使化学反应速率大大加快，正确。

3．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哪一时间段反应速率最大______min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，原因是

______。

②求 3～4 min 时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率______(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 4 L 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 1mol Y 的同时消耗 2mol Z

③2 min 内 Y 的转化率为_______。

【答案】2～3 min 该反应是放热反应，此时温度高，反应速率越大 0.025 mol/（L?min）CD 3X+Y?2Z AC 10%

【解析】

【分析】

【详解】

(1)①相同条件下，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；

②3～4分钟时间段，收集的氢气体积=(576-464)mL=112mL，

n(H2)=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的

n(HCl)=2(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则V(HCl)=0.01mol÷(0.4L×1min)=0.025 mol/(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)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0-

0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4mol。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=0.6mol：0.2mol：

0.4mol=3：1：2，则该反应方程式为3X+Y?2Z；

②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的物质的量不变，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1molY的同时消耗2molZ，故E错误；

故选：AC；

③Y的转化率=反应的n(Y)÷反应初始n(Y)×100%=(1-0.9)÷1×100%=10%。

4．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO x，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题：

Ⅰ.利用CO脱硫

(1)工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO(g)＋SO2(g)?2CO2(g)＋S(s)的焓变△H＝_____________。25℃，100kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：

物质CO(g)CO2(g)SO2(g)

标准摩尔生成焓

-110.5-393.5-296.8

?f H m(25℃)/kJ?mol-1

(2)在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol CO和

1mol SO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。

①在实验b中，40 min达到平衡，则0～40 min用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝

_______。

②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条件为_________________。

Ⅱ.利用NH3脱硝

(3)在一定条件下，用NH3消除NO污染的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g)?5N2(g)＋

6H2O(l)△H＝－1807.98kJ·mol－1。在刚性容器中，NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z(其中X

①NH 3与NO 的物质的量之比为X 时对应的曲线为_____________(填“a”“b”或“c”)。 ②各曲线中NO 脱除率均先升高后降低的原因为__________。

③900℃条件下，设Z ＝

2

3

，初始压强p 0，则4NH 3(g)＋6NO(g)?5N 2(g)＋6H 2O(l)的平衡常数K p ＝_____________(列出计算式即可)。 Ⅲ.利用NaCIO 2脱硫脱硝

(4)利用NaClO 2的碱性溶液可吸收SO 2和NO 2(物质的量之比为1:1)的混合气体，自身转化为NaCl ，则反应的离子方程式为________________。

【答案】-269.2kJ·

mol -1 0.01mol·L -1·min -1 加入催化剂 升高温度 c 温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降

()()()5

046650

000.375p 0.3750.140.15p 0.1p 0.15p ??或 3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3

-+6H 2O 【解析】 【分析】 【详解】

(1)根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：

()()()()()()()()()-1

2t 1-1

22t 2-1

22t 31C s +O g CO g Δ=-110.5kJ mol

21C s +O g CO g Δ=-393.5kJ mol 21S s +O g SO g Δ=-296.8kJ mol

2

m m m H H H 垐?g 噲?垐?g 噲?垐?g 噲?①②③

再根据盖斯定律2(反应③-反应①)-反应③可得到2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)，则，CO 脱硫反应2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)的焓变

()()()-1-1-1-1

t 2t 1t 3Δ=2Δ-Δ-Δ=2-393.5kJ mol -110.5kJ mol --296.8kJ mol =-269.2kJ mol m m m H H H H g g g g ，故答案为：-269.2kJ·

mol -1； (2)①结合题干信息，列三段式有：

()()()()222.21002CO g SO g 22x x 2x x 2.2-2x

1CO 2x

x

S x

g s -垐?噲?初始

转化末态

＋＋

则2.2-2x+1-x+2x 120

2.2+1260

=，解得x=0.8，则

()-1-120.8mol

2L v SO ==0.01mol L min 40min

g g ，故答案为0.010.01mol·

L -1·min -1； ②与实验a 相比，实验b 达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验a 相比，实验c 达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：加入催化剂；升高温度； (3)①NH 3和NO 的物质的量之比越大，NO 的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH 3、NO 物质的量之比对应NO 的脱出率：X

②NO 的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降，故答案为：温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降；

③压强为p 0，根据曲线a 上NH 3与NO 的物质的量之比为2

Z=3

，则NH 3的分压为0.4p 0，NO 的分压为0.6p 0，列三段式有：

()()()()00320000

20

0.4p 0.6p 00.3p 0.45p 4NH g 60.37NO 5p g 5N 0.1p 0.15p 0.37g p H 56O l 垐?噲?起始转化

平衡

＋＋

则反应的平衡常数()()()()()()5

520p 46466530

00p N 0.375p 0.375

p NH p NO 0.140.15p 0.1p 0.15p K ==??g 或，

故答案为：()()()

5

046650000.375p 0.375

0.140.15p 0.1p 0.15p ??或； (4)在碱性环境下，ClO 2-氧化等物质的量的SO 2和NO 2，ClO 2-变为Cl -，SO 2变为SO 42-，NO 2变为NO 3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3-+6H 2O ，故答案为：3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3-+6H 2O 。

5．研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）一定条件下，将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生如下反应：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列各项能说明反应达到平衡状态的是_____________。

A.体系压强保持不变

B.混合气体颜色保持不变

C.NO和O2的物质的量之比保持不变

D.每消耗1molO2同时生成2molNO

（2）CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2，发生反应CO(g)+2H 2(g)CH3OH(g)，达平衡后测得各组分浓度：

物质CO H2CH3OH

浓度（mol/L）0.91.00.6

回答下列问题：

①混合气体的平均相对分子质量=_________________。

②平衡常数K=__________________。

③若将容器体积压缩为1L，不经计算，预测新平衡中c(H2)的取值范围是__________。

④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH，此时v正______v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】A、B、C、D 18.56 0.67 1mol/L＜c(H2)＜2mol/L =

【解析】

【分析】

【详解】

（1）A.该反应两边的化学计量数不相等，在反应没有达到平衡时，气体的物质的量会发生改变，体系的压强也要改变，如果压强不变说明气体的生成与消耗速率相等，反应达到了平衡，A项正确；

B.反应中NO2是有色气体，颜色不变说明NO2的浓度不再改变，则反应达到了平衡，B项正确；

C.NO和O2的起始物质的量相等，但化学计量数不同，变化量不相同，如果没有达到平衡，NO和O2的物质的量之比会发生改变，不发生改变说明达到了平衡，C项正确；

D. 每消耗1molO2同时生成2molNO，正逆反应速率相等，说明反应达到了平衡，D项正确；

故选ABCD；

（2）①由表中数据知，CO、H2、CH3OH的物质的量分别是1.8mol、2mol、1.2mol，质量分别为1.8mol×28g/mol=50.4g、2mol×2g/mol=4g、1.2mol×32g/mol=38.4g，则混合气

体的平均相对分子质量等于m

n

总

总

=

50.4g+4g+38.4g

1.8mol+2mol+1.2mol

=18.56g/mol，因此平均相对分子

质量是18.56；

②平衡常数K =

322c(CH OH)c(CO)c (H )=2

0.6

0.9 1.0?≈0.67；

③若将容器体积压缩为1L ，该瞬间H 2的浓度变为2mol /L ，压缩容器使得压强变大，结合CO (g )+2H 2(g )

CH 3OH (g )中的化学计量数知，平衡右移，氢气的浓度变小，根据勒夏

特列原理知，平衡时的氢气的浓度范围为1mol /L ＜c (H 2)＜2mol /L ； ④根据题给数据：（单位mol /L ）

CO 2H 2 CH 3OH 原平衡各组分浓度 0.9 1.0 0.6 再充入浓度 0.3 0 0.2 充入后各组分浓度

1.2

1.0

0.8

Q c =322c(CH OH)c(CO)c (H )=2

0.81.2 1.0?=0.67=K ，说明此时化学反应仍处平衡状态，则v 正=v 逆。 【点睛】

若用Q c 表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积与反应物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。即： Q c =K c 体系处于化学平衡 Q c ＜K c 反应正向进行 Q c ＞K c 反应逆向进行

可见只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数，并且知道反应物及产物的浓度，就能判断该反应是平衡状态还是向某一方向进行。

6．为了减轻大气污染，可在汽车尾气排放处加装“催化净化器”装置。

（1）通过“催化净化器”的CO 、NO 在催化剂和高温作用下可发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，写出该反应的化学方程式：__。

（2）在一定温度下，向1L 密闭恒容容器中充入1molNO 、2molCO ，发生上述反应，10s 时反应达到平衡，此时CO 的物质的量为1.2mol 。请回答下列问题： ①前10s 内平均反应速率v(CO)=___。 ②在该温度下反应的平衡常数K =___。

③关于上述反应，下列叙述正确的是___(填字母)。

A ．达到平衡时，移走部分CO 2，平衡将向右移动，正反应速率加快

B ．扩大容器的体积，平衡将向右移动

C ．在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂

D ．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO 和0.4molN 2，则此时v 正>v 逆 ④已知上述实验中，c(CO)与反应时间t 变化曲线Ⅰ如图：

若其他条件不变，将1molNO、2molCO投入2L容器进行反应，请在图中绘出c(CO)与反应时间t1变化曲线Ⅱ___(不要求标出CO的终点坐标)。

（3）测试某汽车冷启动时的尾气催化处理，CO、NO百分含量随时间变化曲线如图：

请回答：

前0～10s阶段，CO、NO百分含量没明显变化的原因是___。

【答案】2NO＋2CO N2＋2CO2 0.08mol·L-1·s-140

9

(或4.44) CD

尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)

【解析】

【分析】

(1)CO、NO在催化剂和高温作用下发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，结合原子守恒推知，无毒混合气体为CO2和N2，结合原子守恒和得失电子守恒写出化学方程式。

(2)①反应速率=

c

t

V

V

；

②结合平衡三段式列式计算平衡浓度，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；

③依据化学平衡移动原理分析选项，改变条件，平衡向减弱这种改变的方向进行；

④反应前后气体体积减小，若其它条件不变，将1molNO 、2molCO 投入2L 容器进行反应，相当于原来的平衡状态减小压强，平衡浓度减小，反应速率减小，平衡向气体体积增大的分析进行；

(3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO 、NO 百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用。 【详解】

(1)由NO 、CO 相互反应转换成无毒的气体，即生成氮气和二氧化碳，该反应的化学反应方程式为2NO ＋2CO

N 2＋2CO 2；

(2)在一定温度下，向1L 密闭容器中充入1molNO 、2molCO ，发生上述反应②，10S 反应达平衡，此时CO 的物质的量为1.2mol ，依据化学平衡三段式列式计算：

22++1200

0.80.80.40.80.2 1.20.48

20.22NO g CO g N g CO g mol mol mol ?（）（）（）（）

起始量（）变化量（）平衡量（）

①前10s 内平均反应速率v(CO)=0.8mol

110L s

=0.08mol?L -1?S -1；

②体积为1L ，该温度下平衡常数K=()()

()()22222c N c CO c NO c CO ??=2220.40.80.2 1.2??=409

；

③A ．达到平衡时，移走部分CO 2，平衡将向右移动，正反应速率减小，故A 错误； B ．反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，压强增大，平衡将向右移动，故B 正确；

C ．催化剂对正逆反应速率影响程度相同，在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂，故C 正确；

D ．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO 和0.4mol N 2，浓度商

Qc=()()

()()22222c N c CO c NO c CO ??=2

22

0.80.80.22??=3.2＜K=409

，平衡正向进行，则此时v 正＞v 逆 ，故D 正确； 故答案为CD ；

④其他条件不变，将1 mol NO 和2 mol CO 投入2 L 容器中进行反应，可分两步分析：先将1 mol NO 和2 mol CO 投入1 L 容器中进行反应，再将容器的容积由1 L 变为2 L ，第一步与原平衡状态相同，第二步平衡向左移动，达平衡时c(CO)稍大于0.6 mol·L －1；由于各气体的浓度减小，反应速率减慢，达到平衡所用时间比原来增长，画出的图象为：

；

(3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO 、NO 百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用；证明反应未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)。 【点睛】

判断可逆反应进行的方向：对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，生成物浓度的化学计量数次幂与反应物的化学计量数次幂的比值叫做反应的浓度商，用Q c 表示。Q c ＜K 时，向正反应方向进行；Q c =K 时，反应平衡；Q c ＞K 时，向逆反应方向进行。

7．某温度下，在2L 的密闭容器中，X 、Y 、Z 三种物质随时间变化的曲线如图所示．请回答下列问题

（1）由图中数据分析，该反应的化学方程式为___________________________ （2）反应开始至2min ，Z 的平均反应速率为________

（3）3min 时，Z 的生成速率与Z 的消耗速率相比较，前者________（填“大于”“小于”或“等于”）后者．

（4）上述反应进行过程中，如果降低温度，则其反应速率________（填“增大”“减小”或“不变”）．

（5）下列各项中不可以说明上述反应达到平衡的是________（填字母）． a ．生成1molZ 和同时生成1.5molX b. X 、Y 、Z 的反应速率之比为3:2:1 c ．同一物质的正反应速率等于逆反应速率 d ．X 的浓度保持不变 【答案】3X+Y ?2Z -1-10.05mol L min ?? 相等 减小 acd 【解析】 【分析】 【详解】

（1）由图象可知，反应中X 、Y 的物质的量减少，应为反应物，Z 的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到2min 时，X 、Y 的物质的量不变且不为0，属于可逆反应，△n (X)=0.3mol ，△n (Y)=0.1mol ，△n (Z)=0.2mol ，则△n (X):△n (Y):△n (Z)=3:1:2，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的方程式为：3X+Y ?2Z ；

（2）反应开始至2min ，Z 的平均反应速率为-1-1

0.2mol

2L 0.05mol L min 2min

=??；

（3）3min 时达到平衡状态，3min 时Z 的生成速率与消耗速率相等；

（4）温度降低，单位体积内活化分子数会降低，分子运动速率会降低，有效碰撞频率会降低，化学反应速率会减小；

（5）a ．生成1molZ 表示正向反应速率，生成1.5molX 表示逆向反应速率，二者速率之比等于2:3，与对应物质的系数之比相等，可说明反应达到平衡状态，故a 符合题意； b ．未确定该反应速率表示方向，因此无法判断正逆反应速率是否相等，因此不能确定反应是否达到平衡状态，且处于平衡状态时，其X 、Y 、Z 的反应速率之比为3:1:2，故b 不符合题意；

c ．同一物质的正反应速率等于逆反应速率，说明各物质的浓度不再发生变化，可说明反应处于平衡状态，故c 符合题意；

d ．X 的浓度保持不变，则说明正逆反应速率相等，可说明反应达到平衡状态，故d 符合题意；

故答案为：acd 。 【点睛】

判断化学平衡状态的方法：各种“量”不变：①各物质的质量、物质的量或浓度不变；②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变；③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变；总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。

8．将气体A 、B 置于固定容积为2 L 的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)

2C(g)+2D(g)，反应进行到10 s 末，达到平衡，测得A 的物质的量为1.8

mol ，B 的物质的量为0.6 mol ，C 的物质的量为0.8 mol 。 (1)用C 表示10 s 内反应的平均反应速率为________。 (2)反应前A 的物质的量浓度是________。 (3)10 s 末，生成物D 的浓度为________。 (4)A 与B 的平衡转化率之比为________。

(5)平衡后，若改变下列条件，生成D 的速率如何变化(填“增大”、“减小”或“不变”)： ①降低温度____________；②增大A 的浓度____________。 【答案】0.04 mol/(L·s) 1.5 mol/L 0. 4 mol/L 1∶1 减小 增大 【解析】 【分析】 (1)根据v =

c

t

n n 表示反应速率； (2)根据物质转化关系，由生成物C 的物质的量计算反应消耗的A 的物质的量，再结合10 s 时剩余A 的物质的量可得反应开始时A 的物质的量，利用c =

n

V

计算开始时A 物质的浓

度；

(3)根据方程式知，10 s末生成的n(D)=n(C)=0.8 mol，利用c =n

V

计算D的物质的浓度；

(4)根据C的物质的量计算反应消耗的A 、B的物质的量，然后根据转化率等于

转化量

开始加入量

×100%计算比较；

(5)根据温度、浓度对化学反应速率的影响分析解答。

【详解】

(1)反应从正反应方向开始，开始时C的物质的量为0，10 s时C的物质的量为0.8 mol，由于容器的容积是2 L，所以用C物质表示的10 s内化学反应平均反应速率

v(C)=

c

t

n

n

=

()

0.80?mol

2?L

10?s

-

=0.04 mol/(L·s)；

(2)根据反应方程式3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)可知：每反应消耗3 mol A就会同时产生2

mol C物质，10 s内反应产生了0.8 mol C，则反应消耗A的物质的量为△n(A)=3

2

×0.8

mol=1.2 mol，此时还有A物质1.8 mol，因此反应开始时A的物质的量是n(A)=1.8 mol+1.2

mol=3.0 mol，所以反应开始时A的浓度c(A)=

3.0?

2?

n mol

V L

==1.5 mol/L；

(3)根据方程式知，10 s末生成的n(D)=n(C)=0.8 mol，则c(D)=

0.8?

2?

n mol

V L

==0.4 mol/L；

(4)根据已知条件可知：反应进行到10 s末C物质的量是0.8 mol，则反应消耗A的物质的

量为△n(A)=3

2

×0.8 mol=1.2 mol，此时还有A物质1.8 mol，则反应开始时A的物质的量是

n(A)=1.8 mol+1.2 mol=3.0 mol；△n(B)=1

2

×0.8 mol=0.4 mol，此时还有B物质0.6 mol，所以

反应开始时n(B)=0.6 mol+0.4 mol=1.0 mol，反应开始时n(A)：n(B)=3：1，△n(A)：△n(B)= 3：1，等于化学方程式中二者化学计量数的比，所以反应物A、B转化率相等，则两种物质反应时转化率的比为1：1；

(5)①平衡后，若降低温度，物质的内能减小，活化分子数减少，分子之间有效碰撞次数减少，化学反应速率减小；

②平衡后，若增大反应物A的浓度，单位体积内活化分子数增加，分子之间有效碰撞次数增加，化学反应速率增大。

9．在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：

2NO2(g)N2O4(g)，如图所示。

（1）曲线__(填“X”或“Y”)表示NO 2的物质的量随时间的变化曲线。

（2）在0到1min 中内用X 表示该反应的速率是__，该反应达限度时，Y 的转化率是__。 （3）下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是__。(填标号)。 A ．v(NO 2)=2v(N 2O 4) B ．容器内压强不再发生变化 C ．容器内分子总数不再发生变化 D ．容器内N 2O 4与NO 2物质的量相同 E.消耗nmolN 2O 4的同时生成2nmolNO 2 【答案】Y 0.15mol·L －1·min －1 60% BC 【解析】 【分析】

根据化学计量数，可知NO 2的变化量是N 2O 4的变化量的2倍，从图可知，Y 的物质的量从1mol 降低到0.4mol 变化了0.6mol ，X 的物质的量从0.4mol 增加到0.7mol 变化了0.3mol ，可知Y 表示的是NO 2，X 表示的N 2O 4。 【详解】

(1)根据化学计量数，可知NO 2的变化量是N 2O 4的变化量的2倍，从图可知，Y 的物质的量从1mol 降低到0.4mol 变化了0.6mol ，X 的物质的量从0.4mol 增加到0.7mol 变化了0.3mol ，可知Y 表示的是NO 2，X 表示的N 2O 4。则Y 表示的NO 2的物质的量随时间的变化曲线；

(2)X 表示N 2O 4，其物质的量在0－1min 中内从0.4mol 增加到0.7mol ，则表示的化学反应速率是-1-1240.3mol (N O )0.15mol L min 2L 1min

n v V t ?=

==??g g ； Y 表示NO 2，其物质的量从1mol 降低到0.4mol 变化了0.6mol ，转化率

20.6mol (NO )100%60%1mol

n n α?=

=?=； (3)A ．v (NO 2)=2v (N 2O 4)，不知道其表示的是正反应速率，还是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，则不能说明反应已达到平衡状态，A 不符合题意；

B ．恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，该反应前后气体的物质的量发生改变，则压强发生改变，若压强不变时，则气体的物质的量不变，说明反应达到平衡状态，B 符合题意；

C ．分子总数和总的物质的量成正比，分子总数不变，则总物质的量不变，该反应前后气体的物质的量发生变化，则当总物质的量不变时，反应达到平衡，C 符合题意；

D ．达到平衡时，各物质的物质的量不变，但是不能确定NO 2和N 2O 4的物质的量是否相

等，D 不符合题意；

E ．消耗N 2O 4表示的为逆反应速率，生成NO 2表示的也为逆反应速率，不能判断正逆反应速率相等，则不能判断反应是否达到平衡，E 不符合题意； 综上答案选BC 。

10．发生炉煤气是城市管道煤气中的一种重要气源，它的主要成分是CO ，但由于CO 有毒，所以煤气厂技术人员利用以下反应，将部分CO 转换成H 2，CO +H 2O CO 2+H 2，其化

学平衡常数K 与温度t 的关系如下表： t （℃） 700 800 830

1000 1200 K

1.67

1.11

1.00

0.59

0.38

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K =__________________，该反应为________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________（填选项编号）。 A ．容器中的压强不变 B ．V 逆（H 2）= V 正（H 2O ） C ．混合气体中c （CO 2）不变 D ．c （CO 2）=c （CO ）

（3）上述反应的平衡混合物中，碳的氧化物中碳、氧元素的质量比可能是________。 A ．3∶4 B ．3∶5 C ．3∶6 D ．3∶8

（4）现有CO x 表示平衡混合物中碳的氧化物的组成，则表示x 与反应CO +H 2O CO 2+H 2

中H 2产率关系正确的是_________________。

【答案】K =

222c(CO )c(H )

c(CO)c(H O)

放热 BC BC B 【解析】 【分析】

(1)化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；分析图表数据，平衡常数随温度升高减小，升温平衡逆向进行，正反应是放热反应； (2)反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变分析选项； (3)上述反应的平衡混合物中是CO 和CO 2的混合物，m (C )：m (O )介于CO 和CO 2之间； (4)当全为CO 时没有氢气生成，当全为二氧化碳时，氢气产率最高。 【详解】

(1)化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，

CO (g )+H 2O (g )?CO 2(g )+H 2(g )，反应的平衡常数K ＝

222c(CO )c(H )

c(CO)c(H O)

；分析图表数据，平衡

常数随温度升高减小，依据化学平衡移动原理可知，升温平衡逆向进行，逆向为吸热反应，正反应是放热反应；

(2)反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，反应是气体体积不变的放热反应；

A ．反应前后气体体积不变，容器中压强不变不能说明反应达到平衡状态，A 不符合；

B ．氢气和水的化学计量数之比为1：1，所以v 逆(H 2)＝v 正(H 2O )，说明正逆反应速率相等，B 符合；

C ．混合气体中c (CO 2)不变，则各物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，C 符合；

D ．c (CO

)＝c (CO 2)和起始量消耗量有关，不能说明反应达到平衡状态，D 不符合； 故答案为：BC ；

(3)上述反应的平衡混合物中是CO 和CO 2的混合物，m (C )：m (O )介于CO 和CO 2之间，即介于3：4和3：8之间，答案为：BC ；

(4)当全为CO 时没有氢气生成，当全为二氧化碳时，氢气产率最高，所以B 图符合。

11．Ⅰ：SO 2 + 2H 2O + I 2→H 2SO 4 + 2HI Ⅱ：2HI H 2 + I 2 Ⅲ：2H 2SO 4→2SO 2 + O 2 + 2H 2O

（1）上述循环反应的总反应可以表示为____________________________；反应过程中起催

化作用的物质是___________（选填编号）。 a ．SO 2 b ．I 2 c ．H 2SO 4 d ．HI

（2）一定温度下，向2 L 密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H 2的物质的量随时间的变化如图所示。0～2 min 内的平均反应速率v(HI)=_______。

（3）对反应Ⅱ，在相同温度和体积下，若开始加入的HI(g)的物质的量是原来的2倍，则以下________也是原来的2倍（选填编号）。 a ．平衡常数 b ．HI 的平衡浓度

c ．达到平衡的时间

d ．平衡时H 2的体积分数

（4）实验室用锌和稀硫酸反应制取H 2，反应时溶液中水的电离平衡_____移动（选填“向左”、“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的____（选填编号），产生H 2的速率将增大。

a ．NaNO 3

b ．CuSO 4

c ．Na 2SO 4

d ． NaHCO 3

【答案】2H 2O→2H 2↑+ O 2↑ a b 0.05mol/（L?min ） b 向右 b 【解析】 【分析】 【详解】

（1）利用方程式叠加，可知最终反应为：2H 2O→2H 2↑+O 2↑。结合催化剂的定义进行判

断，反应中起催化作用的是：SO 2和I 2，故答案为：2H 2O→2H 2↑+O 2↑；ab

（2）由图可知，2min 内()2H =0.1mol n V ，根据反应速率的计算公式，可知()-1120.1

H 0.025mol L min 22

v -=

=?g g ，根据反应2HI H 2 + I 2，有

()()2H 1

HI 2

v v =，则

()()-1-12HI 2H 0.05mol L min v v ==g g ，故答案为：0.05mol/（L?min ）。

（3）根据反应方程式可知该反应是反应前后气体分子总数不变的可逆反应，在相同温度和体积下，若开始加入的HI(g)的物质的量是原来的2倍，则两次平衡为等效平衡，依据等效平衡原来进项判断：

a ．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，a 项错误；

b ．根据等效平衡原理判断，此时物质的量浓度对应成比例，即HI 的平衡浓度也应为原来的2倍，b 项正确；

c ．根据等效平衡原理，反应达平衡时间相同，c 项错误；

d ．根据等效平衡原理判断，此时物质的体积分数应相同，d 项错误； 答案选b 。

（4）因为水电离时吸热，而锌和稀硫酸反应时放热，体系温度升高，使得水的电离平衡向正反应方向移动，故应是向右移动。

加入某试剂，要求产生H 2的速率增大，结合化学反应原理进行判断： a ．加入NaNO 3，对反应速率无影响，a 项错误；

b ．CuSO 4会和Zn 发生反应：Zn+CuSO 4=Cu+ZnSO 4，有铜生成，铜和锌构成铜-锌原电池，因而反应速率加快，b 项正确；

c ．Na 2SO 4与Zn 和稀硫酸都不反应，对反应速率无影响，c 项错误；

d ．NaHCO 3会与稀硫酸反应生成水，消耗稀硫酸，降低硫酸的浓度，减少H 2的生成量，反应速率减慢，d 项错误； 答案选b 。 【点睛】

恒温条件下反应前后体积不变的反应的等效平衡的判断方法：

无论是恒温恒容还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。

12．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO 和CO 转变成2CO 和2N ，化学反应方程式：2NO+2CO

2CO 2+N 2+Q （Q ＞0），为了测定在某种催化剂作用下的反应速

率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO 和CO 浓度如表： 时间／s

1 2 3 4 5 c(NO)mol ·L —1 1.00×10—3

4.50×10—4

2.50×10—4

1.50×10—4

1.00×10—4

1.00×10—4

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

（1）达到平衡需要的时间是______________。

（2）该反应的平衡常数表达式为：K=_________________。

（3）前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。

（4）假设在密闭容器中发生，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是______。

A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积

（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂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，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

请在上表格中填入剩余的实验条件数据。

【答案】4s K=

()()

()()

2

22

22

c CO c N

c NO c CO

?

?

1.88×10-4mol/(L·s) C、D 280 1.20×10—3

5.80×10—3 1.20×10—3 5.80×10—3

【解析】

【分析】

(1)根据表格可知当时间达到4s时，反应达到平衡状态；

(2)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；

(3)根据表格数据可计算出前2s内NO的平均反应速率，再利用速率之比等于计量数之比计算出前2s内的平均反应速率v(N2)；

(4)提高NO转化率只需让平衡正向移动即可，由此分析判断。

(5) 该实验的目的是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，在相同温度、NO和CO初始浓度相同时，可根据催化剂的比表面积的大小验证其对反应速率的影响，当NO和CO初始浓度相同，催化剂的比表面积相同时，可根据不同的温度验证其对反应速率的影响。

【详解】

(1)根据表格可知当时间达到4s时，反应达到平衡状态；

(2)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，即K=

()() ()()

2

22

22

c N c CO

c NO c CO

；

(3)根据表格数据可知前2s内NO的浓度变化量为1.00×10-3-2.50×10-4=7.5×10-4 mol/L，因此

v(NO)=

4

7.510mol/L

2s

-

?

=3.75×10-4mol/(L﹒s)，速率之比等于计量数之比，因此

v(N2)=1

2

×3.75×10-4mol/(L﹒s)=1.88×10-4mol/(L﹒s)；

(4)A. 选用更有效的催化剂只能使反应速率加快，但平衡不移动，不能提高NO转化率，A 项错误；

B. 该反应为放热反应，升高反应体系的温度，平衡向吸热的方向移动，即平衡逆向移动，不能提高NO转化率，B项错误；

C. 该反应为放热反应，降低反应体系的温度，平衡向放热的方向移动，即平衡正向移动，提高了NO转化率，C项正确；

D. 缩小容器的体积，相当于增大了压强，平衡向体积缩小的方向移动，即平衡正向移动，提高了NO转化率，D项正确；

答案选CD；

(5) 该实验的目的是验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，在相同温度、NO和CO初始浓度相同时，可根据催化剂的比表面积的大小验证其对反应速率的影响，因此第II组实验中，温度为280℃，NO初始浓度为1.20×10-3 mol·L-1，CO初始浓度为

5.80×10-3 mol·L-1；当NO和CO初始浓度相同，催化剂的比表面积相同时，可根据不同的温度验证其对反应速率的影响，因此第III组实验中，温度为350℃，NO初始浓度为1.20×10-3 mol·L-1，CO初始浓度为5.80×10-3 mol·L-1。

【点睛】

“变量控制”实验探究题的考查形式：(1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响；(2)给出影响化学反应的几种因素，设计实验分析各因素对反应的影响。分析过程中要注意：对变量要进行适当的组合，组合的一般原则是“变一定多”，即保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应的影响

13．除电解法，工业炼镁还可采用硅热法（Pidgeon法）。即以煅白（CaO·MgO）为原料与硅铁（含硅75%的硅铁合金）混合置于密闭还原炉，1200℃下发生反应：2(CaO·MgO)(s) + Si(s) Ca 2SiO4 (l) + 2Mg(g)

（1）已知还原性：Mg ＞ Si，上述反应仍能发生的原因是

______________________________________。

（2）由图，推测上述反应正向为______（填“吸热”或“放热”）反应；平衡后若其他条件不变，将还原炉体积缩小一半，则达到新平衡时Mg(g)的浓度将______（填“升高”、“降低”或“不变”）。