专题6 化学反应与能量 第一单元 阶段重点突破练(一) (含答案）

专题6 化学反应与能量 阶段重点突破练(一)
一、化学反应速率和限度的相关计算
1．在2 L恒容密闭容器中投入2.0 mol X(g)、4.0 mol Y发生如下反应：X(g)＋Y(？)3Z(g)，测得X物质的量与时间的关系如表所示：
时间/min 1 2 4 6 8
X物质的量/mol 1.5 1.2 1.0 0.9 0.9
下列说法正确的是(　　)
A．增加Y的质量，反应速率一定加快
B．0～4 min Z的平均反应速率为 mol·L－1·min－1
C．2～4 min X的平均反应速率为 mol·L－1·min－1
D．X、Y的反应速率一定相等
2．两气体A、B分别为0.6 mol与0.5 mol，在0.4 L密闭容器中发生反应：3A＋BmC＋2D，经5 min后达到平衡，此时C为0.2 mol，在此时间内D的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1。
下列结论错误的是(　　)
A．平衡时反应混合物总物质的量为1.1 mol
B．B的转化率为20%
C．0～5 min内，A的平均反应速率为0.15 mol·L－1·min－1
D．m＝3
3．(2020·浙江1月选考，21)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)＋2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如表所示：
n/mol t/min n(A) n(B) n(C)
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列说法正确的是(　　)
A．0～5 min用A表示的平均反应速率为0.09 mol·L－1·min－1
B．该反应在10 min后才达到平衡
C．平衡状态时，c(C)＝0.6 mol·L－1
D．物质B的平衡转化率为20%
4．在372 K时，把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的恒容真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。在60 s时，反应已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　)
A．前2 s内，以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B．在2 s时体系内压强为开始时的1.1倍
C．在平衡时体系内含有N2O4 0.25 mol
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
5．H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将
0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后H2O(g)的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率α1＝________%。
二、化学反应速率的影响因素及实验探究
6．下列各组物质进行反应(表内物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最快的是(　　)
选项 金属(粉末状) 酸及其浓度 酸的体积/mL 反应起始温度/℃
A 0.1 mol Zn 6 mol·L－1硝酸 20 50
B 0.1 mol Fe 3 mol·L－1硫酸 20 30
C 0.1 mol Zn 3 mol·L－1硫酸 20 30
D 0.1 mol Zn 3 mol·L－1盐酸 40 30
7．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是(　　)
①增加铁的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大
A．①④ B．②③ C．③④ D．②④
8．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：
实验序号 初始浓度c/(mol·L－1) 溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.001 0 290
② 1.60 0.20 0.001 0 145
③ 0.80 0.40 0.001 0 145
④ 0.80 0.20 0.002 0 580
分析实验数据所得出的结论不正确的是(　　)
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
9．将浓度均为0.01 mol·L－1的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色。该实验是一种“碘钟实验”。某小组同学在室温下对该“碘钟实验”的原理进行探究。
资料：该“碘钟实验”的总反应为H2O2＋2S2O＋2H＋===S4O＋2H2O。
反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，反应B为……
(1)反应B的离子方程式是____________________________________________________。
对于总反应，I－的作用相当于________。
(2)为证明反应A、B的存在，进行实验Ⅰ。
a．向酸化的H2O2溶液中加入试剂X的水溶液，溶液变为蓝色。
b．再向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液，溶液的蓝色褪去。
试剂X是________。
(3)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅱ、实验Ⅲ(溶液浓度均为0.01 mol·L－1)。
用量/mL 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O
实验Ⅱ 5 4 8 3 0
实验Ⅲ 5 2 x y z
溶液从混合时的无色变为蓝色的时间：实验Ⅱ是30 min、实验Ⅲ是40 min。
①实验Ⅲ中，x、y、z所对应的数值分别是________。
②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是_________________________________
_________________________________________________________________________。
(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响，进行实验Ⅳ(溶液浓度均为0.01 mol·L－1)。
　用量/mL 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O
实验Ⅳ 4 4 9 3 0
实验过程中，溶液始终无明显颜色变化。
试结合该“碘钟实验”总反应方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系，解释实验Ⅳ未产生颜色变化的原因：_________________________________________________________。
三、化学平衡状态的建立及判定
10．在373 K时，密闭容器中充入一定物质的量的NO2和SO2，发生如下反应：NO2＋SO2NO＋SO3，达到平衡时，下列叙述正确的是(　　)
A．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO2的物质的量一定相等
C．平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
D．NO和SO3的物质的量一定不相等
11．(2022·南京调研)在绝热的某刚性容器中置入1 mol F2和3 mol ClF3，发生反应：F2(g)＋ClF(g)ClF3(g)。下列说法中不能判断该反应一定处于平衡状态的是(　　)
A．F2(g)和ClF(g)体积之比恒定不变
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．混合物中Cl元素质量分数恒定不变
D．容器中温度恒定不变
12．一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入2 L密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2＋O22SO3，下列说法正确的有(　　)
A．达到反应限度时，生成2 mol SO3
B．达到反应限度时，SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率
C．达到反应限度时，SO2、O2、SO3的分子数之比一定为2∶1∶2
D．SO2和SO3的物质的量之和一定为2 mol
13．在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s)C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的有(　　)
①容器内温度不变　②混合气体的密度不变　③混合气体的压强不变　④混合气体的平均相对分子质量不变　⑤C(g)的物质的量浓度不变
⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1
⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零　⑧单位时间内生成n mol D，同时生成2n mol A
A．4个 B．5个 C．6个 D．7个
四、化学反应速率与化学平衡图像
14．在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 mol HCl和0.3 mol O2，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．t2时，v正＝v逆
B．加入催化剂反应速率不变
C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大
D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 mol·L－1
15．(2022·上海高一期中)一定条件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的浓度对乙酸在光照条件下的催化降解率的影响如图所示，其降解产物为无污染物质。下列判断错误的是(　　)
A．温度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大
B．离子浓度相同时，Cu2＋的催化效果最好
C．Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大
D．乙酸的降解产物可能是CO2和H2O
16．汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO的物质的量随时间的变化如图所示。
(1)NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是____________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝________ mol·L－1·min－1。
(3)下列说法正确的是________(填字母)。
a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c．平衡时CO的浓度是0.4 mol·L－1
17．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理]2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2
3 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4
请回答下列问题：
(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是________________________________
________________________________________________________________________。
(2)利用实验1中数据计算，v(KMnO4)＝_____________________________________。
(3)该化学小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是__________________________________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 再向试管中加入少量固体 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 mol·L－1 H2C2O4 溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
4 3.0 2.0 3.0 2.0 t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是___________________________
_________________________________________________________________________。
阶段重点突破练(一)
1．B　2.D　3.C　4.B
5．2.5
解析　设平衡时H2S转化的物质的量为x mol，
H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)
初始/mol　　　 0.40　　 0.10　　 0　　　0
转化/mol　　　 x　　　　x　　　　x　　　x
平衡/mol　　 0.40－x　 0.10－x　 x　　　x
则：＝0.02，解得x＝0.01，H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%。
6．C　[硝酸和锌反应不生成氢气，排除A选项。锌的活动性比铁强，所以在外界条件相同的情况下，锌与酸的反应速率比铁快，因此生成H2的速率：C＞B。在相同的条件下，氢离子的浓度越大，化学反应速率越快，因此生成H2的速率：C＞D，故选C。]
7．D　[对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)来说，增大压强、增大浓度、升高温度以及增大固体的表面积，都可增大反应速率。①Fe为固体，增加铁的量，反应速率不变，故错误；②将容器的体积缩小一半，气体浓度增大，反应速率增大，故正确；③保持体积不变，充入N2使体系压强增大，各组分的浓度不变，反应速率不变，故错误；④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大，故正确。]
8．D　[影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强以及催化剂等因素，一般情况下在其他条件相同时，反应物的浓度越大，反应速率越快，本题中溴作为反应物，其浓度越大，物质的量越多，其颜色消失的时间会越长，另外可从表中数据判断出，实验①④中CH3COCH3、HCl的浓度是相同的，而④中c(Br2)比①中的大，所以时间变长，速率变慢，故D错误；对比①②组数据，可以判断出增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大，故A正确；比较实验②和③组数据，Br2的浓度相等，溴颜色消失所需的时间也相等，溴的反应速率是相等的，故B正确；比较①③组数据可以判断出，增大c(HCl)，v(Br2)增大，故C正确。]
9．(1)I2＋2S2O===2I－＋S4O　催化剂
(2)淀粉、碘化钾
(3)①8、3、2　②其他条件不变，增大氢离子浓度可以加快反应速率
(4)由于n(H2O2)∶n(Na2S2O3)<，v(A)解析　(1)“碘钟实验”总反应的化学方程式为H2O2＋2S2O＋2H＋===S4O＋2H2O，该反应分两步进行，反应A为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O，则总反应减去反应A可得反应B的离子方程式为I2＋2S2O===2I－＋S4O；通过反应A、反应B可知，I－在反应前后质量不变、化学性质不变，因此在该反应中的作用是作催化剂。(2)H2O2具有氧化性，会将KI氧化为I2，淀粉溶液遇I2变为蓝色，I2具有氧化性，会将S2O氧化为S4O，I2被还原为I－。所以试剂X是淀粉、碘化钾。(3)①为便于研究，在反应中要采用控制变量的方法，即只改变一个反应条件，其他条件都相同，根据表格数据可知，实验Ⅲ与实验Ⅱ相比硫酸溶液的体积减小，为保证其他条件都相同，而且混合后总体积相同，实验Ⅲ中，x＝8，y＝3，z＝2。②对比实验Ⅱ、实验Ⅲ，可得出的实验结论是在其他条件不变时，溶液中氢离子浓度越大，反应速率越快。(4)对比实验Ⅱ、实验Ⅳ，可知其他量没有变化，溶液总体积相同，H2O2溶液的体积减小，Na2S2O3溶液的体积增大，n(H2O2)∶n(Na2S2O3)＜，结果未出现溶液变为蓝色的现象，说明v(A)＜v(B)，导致不能出现溶液变蓝的现象。
10．C　[平衡状态时SO2、NO2、NO、SO3的物质的量不变，但不一定相等，故A错误；平衡时NO2和SO2的物质的量不变，不一定相等，与起始投料量有关，故B错误；方程式两边气体的化学计量数相等，所以体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量，故C正确；因为反应从反应物投料建立，所以只要反应发生就有NO和SO3的物质的量相等，所以平衡时也相等，故D错误。]
11．C　[当反应体系中，各组分的物质的量不再改变时，反应即达到平衡，由于同温同压下，气体的体积与物质的量呈正比，故各组分的体积之比恒定不变时，可以说明该反应一定处于平衡状态，A不符合题意；化学反应前后，各原子的个数和质量不发生改变，故在该反应体系中，Cl的元素质量分数恒定不变，即Cl的元素质量分数恒定不变，不能说明该反应一定处于平衡状态，C符合题意；在绝热容器中，容器中温度恒定不变，可以说明该反应一定处于平衡状态，D不符合题意。]
12．D　[该反应为可逆反应，2 mol SO2和1 mol O2反应达到反应限度时，生成的SO3的物质的量小于2 mol，A错误；达到反应限度时，SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率的2倍，B错误；平衡时各物质分子数的关系与起始量、转化率有关，则不能确定达到反应限度时SO2、O2、SO3的分子数之比，C错误；起始加入2 mol SO2，化学反应中硫原子守恒，则最终SO2和SO3的物质的量之和一定为2 mol，D正确。]
13．C　[①该容器为绝热容器，容器内温度不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，恒容容器中混合气体的密度增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的密度不变，混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；③该反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中混合气体分子总物质的量始终不变，由于是绝热容器，建立平衡过程中容器温度变化，混合气体压强发生变化，达到平衡时温度不变，混合气体压强不变，混合气体的压强不变能说明反应达到平衡状态；④由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，混合气体分子总物质的量始终不变，混合气体的平均相对分子质量增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变能说明反应达到平衡状态；⑤C(g)的物质的量浓度不变是化学平衡的特征标志，说明反应达到平衡状态；⑥达到平衡时A、C、D的浓度保持不变，但不一定等于2∶1∶1，A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1时反应不一定达到平衡状态；⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零，没有指明是正反应速率，还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态；⑧单位时间内生成n mol D一定消耗2n mol A，同时生成2n mol A，A的浓度不变能说明反应达到平衡状态；则能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧，共6个，答案选C。]
14．C　[t2时，反应物的量还在减少，反应还在向正方向进行，v正>v逆，选项A错误；加入催化剂可改变化学反应速率，选项B错误；反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是气体体积减小的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量减小，恒容容器内压强减小，故t1时容器内气体的总压强比t2时的大，选项C正确；t3时，O2的物质的量为0.1 mol，减少了
0.2 mol，故生成Cl2、H2O的物质的量均为0.4 mol，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2 mol·L－1，选项D错误。]
15．A　[Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化剂，要使催化剂达到最佳催化效果，需在一定温度下进行，并不是温度越高越好，A项错误；根据图示可知，相同浓度下，a线(Cu2＋)表示的降解率最大，B项正确；根据图示可知，Fe3＋的浓度增加，乙酸的降解率变化不是很大，所以Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大，C项正确；乙酸的降解产物为无污染物质，其产物可能为CO2、H2O，D项正确。]
16．(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)0.02　(3)ab
解析　(1)NO、CO反应产生N2、CO2，根据图像可知，反应一段时间后，n(NO)不再变化，且不为0，则说明该反应为可逆反应，再根据原子守恒、得失电子守恒，可得反应的化学方程式为2CO＋2NON2＋2CO2。
(2)0～10 min内，v(NO)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。(3)催化剂可以加快反应速率，所以使用新型催化剂可以加快NO、CO的转化，a正确；根据图像可知，该反应进行到10 min后，NO的物质的量不再发生变化，说明反应达到化学平衡状态，b正确；平衡时，CO的物质的量是0.4 mol，由于容器的容积为2 L，所以CO的浓度是0.2 mol·L－1，c错误。
17．(1)其他条件相同时，增大KMnO4溶液浓度(或反应物浓度)，反应速率增大
(2)1.5×10－2 mol·L－1·min－1
(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用)　②MnSO4　③与实验1比较，溶液褪色所需时间更短(或所用时间t小于4.0 min及其他合理答案)
解析　(1)可由图表中的数据直接得出结论：其他条件相同时，增大KMnO4溶液浓度或反应物浓度，反应速率增大。
(2)v(KMnO4)＝＝1.5×10－2 mol·L－1·min－1。
(3)由图可以看出Mn2＋在一定时间后生成速率增大，故可以想到生成物中的MnSO4可能为该反应的催化剂，从而提出假设；在反应时KMnO4是用H2SO4酸化的，如果用MnCl2来证明Mn2＋的催化作用，就又引进了Cl－，这时就不知道是Mn2＋的催化作用还是Cl－的催化作用。而用MnSO4就能避免这个问题。有了催化剂，在其他条件相同时，褪色时间就会缩短。