专题6 第一单元 第3课时　化学反应速率和限度的相关计算与图像分析 课后巩固练习(含答案）

第3课时　化学反应速率和限度的相关计算与图像分析
题组一　化学反应速率的相关计算
1．(2022·南昌高一期中)在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末，测得生成0.8 mol C、0.4 mol D。下列判断正确的是(　　)
A．x＝2
B．2 min末，A的浓度为1.2 mol·L－1
C．2 min内A的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
D．2 min内B的浓度的改变量为0.4 mol·L－1
2．反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45 mol·
L－1·min－1　②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1　③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1　④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，下列有关反应速率的比较中正确的是(　　)
A．④＜③＝②＜① B．④>③>②>①
C．④>③＝②>① D．①>②>③>④
3．(2022·重庆高一月考)在一定温度时，将2 mol A和2 mol B放入容积为5 L的某密闭容器中发生反应2A(s)＋2B(g)C(g)＋2D(g)，经5 min后测得容器内B的浓度减少了0.2 mol·L－1。下列叙述不正确的是(　　)
A．在5 min内，该反应用C的浓度变化表示的反应速率为0.02 mol·L－1·min－1
B．5 min时，容器内D的浓度为0.2 mol·L－1
C．当容器内压强保持恒定时，该可逆反应达到平衡状态
D．5 min时容器内气体总的物质的量为3 mol
题组二　化学反应速率图像分析
4．CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的物质的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　)
A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小
C．反应在2～4 min内平均反应速率最大
D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·L－1·min－1
5．鱼浮灵是一种化学增氧剂，主要成分为过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，分别在等体积双氧水中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固体探究鱼浮灵增氧原理，实验结果如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．Na2CO3对H2O2的分解有促进作用
B．加入NaCl后溶液溶解氧变化不明显
C．H2O2分解随pH增大而持续加快
D．鱼浮灵使用时应根据pH控制投放量
6．氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应：ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋。已知该反应的速率随c(H＋)的增大而加快。如图为用ClO在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图。下列说法不正确的是(　　)
A．图中阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClO的物质的量的减少量
B．纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线完全重合
C．反应开始时速率增大可能是c(H＋)所致
D．后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
题组三　化学反应速率及平衡的综合计算
7．(2022·大连高一检测)一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)正反应为放热反应，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是(　　)
A．在60 s内，用X浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B．任何条件下反应经过60 s时一定能达到化学平衡
C．反应放出的热量可用于提高反应速率
D．反应达到平衡时，n(X)∶n(Y)＝1∶1
8．将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L－1，下列说法正确的是(　　)
A．用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
B．反应后的压强是开始时的1.2倍
C．2 s末物质A的转化率为70%
D．C的产率为30%
题组四　化学反应速率和化学平衡图像综合分析
9．一定条件下，将3 mol A气体和1 mol 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)C(g)＋2D(s)。2 min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。下列判断正确的是(　　)
A．若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B．2 min后，加压会使正反应速率加快，逆反应速率变慢
C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D．开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
10．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　　)
A．t min时该反应达到化学平衡状态
B．反应开始到10 min，用X表示的反应速率为0.079 mol·L－1·min－1
C．反应开始到10 min时，Y的转化率为79%
D．反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)3Z(g)
11．为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定碳酸钙固体与足量稀盐酸反应生成CO2的体积随时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线甲。下列有关说法不正确的是(　　)
A．在O～t1、t1～t2、t2～t3中，t1～t2生成的CO2气体最多
B．因反应放热，导致O～t1 内的反应速率逐渐增大
C．若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的反应速率，则t2～t3 时间内的反应速率为 mL·s－1
D．将碳酸钙固体研成粉末，则曲线甲将变成曲线乙
12．一定温度下，已知反应N2O4(g)2NO2(g)。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
13．(2021·广东，14)反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．a为c(X)随t的变化曲线
B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
14.一定温度和一定压强下，在2 L的密闭容器中合成氨气：N2＋3H22NH3(一定条件)，反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．10～20 min内，v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
B．0～10 min内，用NH3表示的平均反应速率为0.005 mol·L－1·min－1
C．该反应在20 min时达到化学平衡状态
D．N2的平衡转化率与H2平衡转化率相等
15．在一定条件下发生反应：3A(g)＋2B(g)mC(g)＋2D(g)。在2 L的密闭容器中把4 mol A和2 mol B混合，2 min后反应达到平衡时生成1.6 mol C，又测得D的反应速率v(D)＝0.2 mol·
L－1·min－1。则下列说法不正确的是(　　)
A．m＝4
B．平衡时气体压强是原来的
C．A的平衡浓度是1.4 mol·L－1
D．B的转化率是40%
16．(2022·沈阳高一期中)在2 L密闭容器内，等物质的量的A和B在600 ℃时发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。体系中，n(A)随时间的变化如表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(A)/mol 0.20 0.10 0.08 0.07 0.07 0.07
(1)达到平衡的时间是__________，理由是_______________________________________
___________________________________________________________________________。
(2)如图中表示C的浓度变化的曲线是________，用B表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝__________，达到平衡时，B的转化率α(B)＝________。
(3)下列状态能说明该反应已达到平衡状态的是__________(填字母，下同)。
a．v逆(C)＝2v正(B)
b．容器内各物质的浓度保持不变时
c．c(A)＝c(C)
d．容器内气体的密度不再变化时
e．气体的平均相对分子质量不再变化时
f．A与B的浓度之比不再变化时
(4)能增大该反应的反应速率的是________。
a．适当升高温度
b．向容器中充入1 mol Ne
c．增大B的浓度
d．选择高效催化剂
e．及时分离出C
17．T ℃时，向体积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol H2和1 mol Cl2，一定条件下发生反应：H2(g)＋Cl2(g) 2HCl(g), HCl的物质的量随时间变化如图所示。
回答下列问题：
(1)tm时，v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。
(2)0～tm内H2的平均反应速率v(H2)＝__________________________________________。
(3)若要增大HCl的生成速率可以采取的措施有________、________(填写两种措施)。
(4)达到平衡后，HCl的物质的量分数为________。
第3课时　化学反应速率和限度的相关计算与图像分析
1．B　2.C　3.D　4.D　5.C
6．A　[图像为ClO在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图，则阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClO的物质的量浓度的减少量，故A错误；化学方程式为ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋，v(ClO)∶v(Cl－)＝1∶1，纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线重合，故B正确；由化学方程式：ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋可知，反应开始时随着反应的进行，c(H＋)不断增大，由题目信息可知反应的速率随c(H＋)的增大而加快，故C正确；随着反应的进行，反应物的浓度减少，反应速率减小，所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小，故D正确。]
7．C　[在60 s内，用X浓度变化表示的反应速率为＝0.001 mol·L－1·s－1，故A错误；反应速率与外界条件有关，如升高温度、加入催化剂等，可增大反应速率，达到平衡所用时间减少，故B错误；反应放出的热量可使体系温度升高，升高温度可增大反应速率，故C正确；达到平衡时n(Y)＝(1－0.3) mol＝0.7 mol，n(X)＝(1－0.6 mol)＝0.4 mol，可知平衡时X、Y的物质的量不相等，故D错误。]
8．D　[根据三段式分析：
2A(g)＋B(g)2C(g)
起始/(mol·L－1)　　　4　　　2　　　0
变化/(mol·L－1)　　　1.2　　0.6　　 1.2
2 s末/(mol·L－1)　　 2.8　 1.4　　 1.2
2 s内C的平均反应速率为＝0.6 mol·L－1·s－1，同一可逆反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，则v(A)＝v(C)＝0.6 mol·L－1·s－1，化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，故A错误；恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，反应后气体的总物质的量等于2.8 mol＋ 1.4 mol＋1.2 mol＝5.4 mol，反应前气体的总物质的量为4 mol＋2 mol＝6 mol，反应后的压强是开始时的0.9倍，故B错误；2 s末参加反应的n(A)＝1.2 mol，则A的转化率为×100%＝30%，故C错误；假设4 mol A气体和
2 mol B气体完全反应生成C的物质的量应为4 mol,2 s末物质C的物质的量为1.2 mol，则C的产率为30%，故D正确。]
9．D　[生成物D为固体，随反应进行，气体质量减小，容器容积不变，故气体的密度减小，气体的密度不变说明反应达到平衡，故A错误；增大压强，A、B、C的浓度都增大，故正、逆反应速率都增大，故B错误；A、B按物质的量之比为3∶1反应，且二者起始物质的量分别为3 mol、1 mol，故二者转化率相等，故C错误；2 min内生成0.8 mol D，则消耗A的物质的量为0.8 mol×＝1.2 mol，故2 min内v(A)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，故D正确。]
10．C　[到10 min时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10 min时，X、Y均减少了0.79 mol，Z增加了1.58 mol，用X表示的反应速率为＝0.039 5 mol·L－1·min－1，反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，B、D错误；反应开始到10 min时Y的转化率为×100%＝79%，C正确。]
11．D　[由图可知，t1～t2 生成的CO2气体最多，故A正确；O～t1，随着反应的进行，反应物的浓度是减小的，反应速率增大说明该反应一定放热，温度升高，反应速率加快，故B正确；由图知，若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的反应速率，则t2～t3时间内的反应速率为 mL·s－1，故C正确；将碳酸钙固体研成粉末，反应物的接触面积增大，反应速率加快，而曲线乙表示生成CO2的速率比曲线甲慢，故D错误。]
12．C　[①恒压条件下，反应正向气体体积增大，气体的总质量不变，故密度是变量，其不变时反应达到平衡状态；②恒压条件下，压强是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；③题给反应充入1 mol N2O4，正反应速率是逐渐减小直到不变，不符合题意；④随反应的进行，N2O4的转化率是变量，其不变证明达到平衡状态。]
13．D　[X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；由图可知，t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则Y的浓度为c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻后Y的浓度的变化量为c0－c(Y)，则生成的Z为c(Z)＝2c0－2c(Y)，D不正确。]
14．D　[在一个化学反应中，用不同物质表示的反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，故v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，A正确；0～10 min内，NH3的物质的量变化为0.1 mol，容器体积为2 L，所以NH3的物质的量浓度变化为0.05 mol·L－1，所以用NH3表示的平均反应速率为＝0.005 mol·L－1·min－1，B正确；20 min时，各物质的物质的量不再变化，说明反应在20 min时达到了化学平衡状态，C正确；起始时加入的氮气和氢气的物质的量分别为0.4 mol和0.6 mol，而变化的氮气和氢气的物质的量之比为1∶3，所以N2的平衡转化率与H2的平衡转化率不相等，D错误。]
15．B　[2 min后反应达到平衡时生成 1.6 mol C，则v(C)＝＝0.4 mol·L－1·min－1，测得反应速率v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1，由速率之比等于化学计量数之比可知，＝，解得m＝4，则三段式分析为：
3A(g)＋2B(g)4C(g)＋2D(g)
起始量/mol　　　4　　　2　　　0　　　0
转化量/mol　　　1.2　　0.8　　1.6　　　0.8
平衡量/mol　　　2.8　　1.2　　1.6　　　0.8
结合物质的量之比等于压强比、转化率＝×100%，据此分析解题。由上述分析可知，m＝4，A正确；根据同温同体积下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，故平衡时气体压强是原来压强的＝倍，B错误； A的平衡浓度是＝1.4 mol·L－1，C正确；B的转化率是×100%＝40%，D正确。]
16．(1)3 s　3 s之后A的物质的量不再发生变化　(2)c　0.015 mol·L－1·s－1　32.5%　(3)abef　(4)acd
17．(1)＞　(2) mol·L－1·min－1　(3)升高温度　增大H2(或Cl2)的浓度　(4)27.5%
解析　(1)根据图中信息，m点是正在建立平衡的阶段，因此tm时，v正＞v逆。
(2)0～tm内HCl的改变量为0.3 mol，则H2的改变量为0.15 mol，因此H2的平均反应速率v(H2)＝＝＝ mol·L－1·min－1。
(4)达到平衡后，HCl的物质的量分数为×100%＝27.5%。