双基限时练(四) 化学反应速率
1．对于反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，判断正确的是( )
A．用HCl、CaCl2表示的反应速率的数值不同，但是所表达的含义相同
B．不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但是可以用水来表示
C．用H2O、CO2所表示的反应速率数值相同
D．用CaCl2浓度的减小来表示反应速率
答案 A
解析 化学反应速率一般不用纯固体或纯液体来表示，CaCO3为固体，H2O为液体不能用这两种物质表示化学反应速率，B、C项错；随反应进行CaCl2浓度增大，D项不正确。
2．铝与稀硫酸反应中，经过10 s硫酸的浓度减少了0.6mol/L ，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是( )
A．0.02mol/(L·min) B．1.2mol/(L·min)
C．1.8mol/(L·min) D．3.6mol/(L·min)
答案 B
解析 由题给数据可得v(H2SO4)＝×60 s/min＝3.6mol/(L·min)，由反应方程式
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，可得
v[Al2(SO4)3]＝v(H2SO4)，
v[Al2(SO4)3]＝1.2mol/(L·min)。
3．下列说法中，正确的是( )
A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量浓度的减少或任何一种生成物物质的量浓度的增加
B．化学反应速率0.8mol·L－1·s－1是指1秒钟时某物质的浓度为0.8mol·L－1
C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显
答案 C
解析 反应速率不能用纯液体或纯固体的物质的量浓度的变化来表示，故A项错；反应速率是平均反应速率而不是瞬时速率，故B项错；有些反应，反应速率越快，反应现象不一定越明显，如酸碱中和反应，故D项不正确。
4．反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，2min后B的浓度减小0.6mol·L－1。对此反应速率的不正确表示是( )
A．用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1
B．用B、C、D分别表示反应速率，其比值是3:2:1
C．在2min内的反应速率，用B表示是
0．3mol·L－1·min－1
D．在2min内的反应速率，用D表示是
0．1mol·L－1·min－1
答案 A
解析 固体物质的浓度是一定值，通常不用固体物质表示反应速率，A项错误。
5．某反应2A(g)??3B(g)其浓度随时间的变化如图所示，则反应速率表示正确的是( )
A．v(A)＝0.1mol·L－1·min－1
B．v(B)＝0.3mol·L－1·min－1
C．v(A)＝v(B)＝0.5mol·L－1·min－1
D．v(A)＝v(B)＝0.3mol·L－1·min－1
答案 A
解析 根据图象：2min内A的浓度由0.5mol·L－1减小到0.3mol·L－1，减少了0.2mol·L－1，B的浓度增加了0.3mol·L－1，则v(A)＝0.1mol·L－1·min－1，v(B)＝0.15mol·L－1·min－1。
6．对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，在测量化学反应速率时，以下不可以利用的相关性质为( )
A．H＋浓度的变化
B．溶液颜色的深浅
C．固体物质的体积
D．气体的体积和体系的压强
答案 C
解析 由用于化学反应速率测量的基本性质及基本反应的特征可知选C项。
7．把0.6mol气体X和0.4mol气体Y混合于2.0 L的密闭容器中，发生如下反应：3X(g)＋Y(g)??nZ(g)＋2W(g)，测得5min末已生成0.2mol W，又知以Z表示的平均反应速率为0.01mol·L－1·min－1，则n的值是( )
A．1 B．2
C．3 D．4
答案 A
解析 v(W)＝＝0.02mol·L－1·min－1，又因为v(Z)＝0.01mol·L－1·min－1，即v(W):v(Z)＝0.02:0.01＝2:1。
8．将1mol X气体和3mol Y气体分别充入体积为2L的A、B、C三个容器中，发生反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)。2min后，测得A中剩余0.2mol X，B中Y的浓度为0.5mol/L，C中用Z表示的反应速率为：v(Z)＝0.3mol/(L·min)，则这段时间内三个容器中反应速率的大小关系为( )
A．B>A>C B．A>B＝C
C．B>A＝C D．A>B>C
答案 D
解析 A项中反应消耗的X为1mol－0.2mol＝0.8mol，用X表示的反应速率为0.2mol·L－1·min－1，用Y表示的速率则为0.6mol·L－1·min－1；B项中Y的浓度变化为1mol·L－1，反应速率为0.5mol·L－1·min－1；C项中用Y表示的速率为0.45mol·L－1·min－1，则这段时间内三个容器中反应速率的大小关系为A>B>C。
9.
用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如右图所示，下列有关说法正确的是( )
A．OE段表示的反应速率最快
B．EF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多
C．FG段表示的收集的CO2最多
D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大
答案 B
解析 CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，图象的横坐标是时间。纵坐标是生成二氧化碳的体积，很明显是用单位时间内放出CO2的体积来表示其反应速率的，表现在图象上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越大，放出的CO2越多。由图可以看出，EF段反应速率最大，收集的CO2最多；整个反应过程中，反应速率加快的幅度先小(OE段)后大(EF段)再小(FG段)，而不是逐渐增大，所以只有B项正确。
10．根据下图填空：
(1)反应物是________；生成物是________。
(2)该反应的化学方程式是____________________。
答案 (1)A、B C
(2)3A＋2B??3C
解析 在反应过程中反应物的量减少，生成物的量增多，故A、B为反应物，C为生成物。由于反应速率之比等于方程式计量数之比，在相同时间内速率之比等于浓度的变化量之比，则方程式系数比为：v(A):v(B):v(C)＝6:4:6＝3:2:3，又因反应一段时间后体系中含有A、B、C三种物质，且其浓度保持不变，故该反应为可逆反应，反应的化学方程式为3A＋2B??3C。
11．向2 L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B，在一定条件下发生反应：
xA(g)＋yB(g)??pC(g)＋qD(g)
已知：平均反应速率vC＝vA；反应2min时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了mol，有amol D生成。
回答下列问题：
(1)反应2min内，vA＝________，vB＝________。
(2)化学反应式中，x＝__________，y＝__________，p＝__________，q＝__________。
(3)反应2min时，D为2amol，则B的转化率为______________。
答案 (1)2
(2)0.15mol·L－1·min－1
(3)20%
解析 (1)由题意可得
v(D)＝＝0.1mol·L－1·min－1
由方程式的计量数之比等于速率之比可得
x＝＝＝2。
(2)v(A)＝＝
＝0.15mol·L－1·min－1。
(3)由方程式 3A(g)＋B(g)??2C(g)＋2D(g)
1 2
n(B) 1mol
可求出n(B)＝0.5mol，
5min时B的转化率为×100%＝20%。
12．在标准状况下向100mL含氯化氢14.6 g的盐酸里，放入5.6 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2min末收集到氢气1.12 L，在此之后又经过4min，铁粉完全溶解。则
(1)在前2min内用FeCl2表示平均反应速率是多少？
(2)在后4min内用HCl表示的平均反应速率是多少？
(3)前2min与后4min相比，反应速率哪个快？为什么？
答案 (1)mol/(L·min) mol/(L·min)
(2)2 3 1 6
(3)×100%
解析 (1) vA＝＝＝mol/(L·min)，
vB＝＝＝mol/(L·min)，同样可得
vD＝mol/(L·min)，vC＝vA＝mol/(L·min)。
(2)由化学方程式中各物质的化学反应速率之比等于其化学计量数之比可得x:y:p:q＝vA:vB:vC:vD＝:::＝2:3:1:6。
(3)当D为2amol时，B减少了amol，因此B的转化率为×100%＝×100%。
双基限时练(五) 影响化学反应速率的因素
1．100mL 6mol/L的H2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的( )
A．硫酸钠固体 B．水
C．硫酸钾溶液 D．NaOH溶液
答案 BC
解析 减小反应物的浓度，反应速率减小，增加Na2SO4固体的量，其H＋浓度不变反应速率不变；加入水和加入硫酸钾溶液都能使H2SO4溶液浓度降低，反应速率减慢；加入NaOH溶液消耗H2SO4，使产生的H2的总量减小。
2．下列不同条件下的化学反应：A＋B===C＋D，反应速率由大到小的顺序正确的一组是( )
①常温下20mL含A和B各0.001mol ②常温下100mL含A和B各0.01mol ③常温下0.05mol/L A、B溶液各10mL，再加入蒸馏水20mL ④常温下100mL含A 0.01mol和20mL含B 0.01mol的溶液混合
A．①②③④ B．④③②①
C．②④①③ D．②①④③
答案 C
解析 根据题意可知，其他条件相同时，只有A、B的浓度不同。根据浓度对反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快。将题目给出的A、B不同的量转化为物质的量浓度进行比较。
①中A、B物质的量浓度均为0.05mol·L－1；
②中A、B物质的量浓度均为0.1mol·L－1；
③中A、B物质的量浓度均为0.0125mol·L－1；
④中A物质的量浓度为0.08mol·L－1，B物质的量浓度为0.08mol·L－1。即浓度的大小顺序为②>④>①>③，其速率顺序与之相同，C选项符合题意。
3．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应2HClO2HCl＋O2。若c(HClO)由0.1mol·L－1降到0.07mol·L－1时，需要15 s，那么c(HClO)由0.07mol·L－1降到0.05mol·L－1时，所需反应的时间为( )
A．5 s B．大于10 s
C．10 s D．小于10 s
答案 B
解析 若反应速率不变，则所用时间为×15 s＝10 s，随着反应不断进行，c(HClO)逐渐减小，反应速率逐渐减小，实际上所用时间大于10 s。
4．下列关于催化剂的说法正确的是( )
A．任何化学反应，都需要催化剂
B．催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变
C．催化剂能使不起反应的物质发生反应
D．不使用MnO2作催化剂，H2O2就不能分解
答案 B
解析 不是任何化学反应都需要催化剂，如Zn与H2SO4的反应，不需要使用催化剂，A项错；催化剂只能改变化学反应速率，不能使不起反应的物质发生反应，C项错；H2O2能在一定条件下分解，加入MnO2能使其分解速率加快，D项错。
5．下列表格中的各种情况，可以用下面对应选项中的图象表示的是( )
选项
反应
纵坐标
甲
乙
A
外形、大小相近的金属和水反应
反
应
速
率
K
Na
B
4mL 0.01mol·L－1的KMnO4溶液，分别和不同浓度的H2C2O4(草酸)溶液各2mL反应
0.1mol·L－1的H2C2O4溶液
0.2mol·L－1的H2C2O4溶液
C
5mL 0.1mol·L－1 Na2S2O3溶液和5mL 0.1mol·L－1 H2SO4溶液反应
热水
冷水
D
5mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2
无MnO2粉末
加MnO2粉末
答案 AC
解析 Na、K与水反应，K更活泼反应更快，Na、K与水反应是放热反应，随反应进行温度升高，反应速率加快，A项正确；其他条件相同，H2C2O4浓度大反应速率快，乙中反应速率更快，B项不正确；相同浓度下，反应物温度越高速率越快，随反应进行，反应物的浓度减小反应速率减小，C项正确；H2O2分解，使用催化剂的反应速率更快，乙速率比甲快，D项不正确。
6．将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．反应速率：两者相同
B．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深
C．消耗HNO3的物质的量：前者多，后者少
D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少
答案 C
解析 根据反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。因浓HNO3的浓度大，氧化能力也强，反应速率大于稀HNO3的反应速率，A项错；溶解1mol Cu消耗4mol浓HNO3、mol稀HNO3，C项正确；反应生成的NO2是红棕色，NO为无色，B项错；因铜的质量相同，其电子转移总数也应相等，D项错。
7．反应E＋F===G在温度T1下进行，反应M＋N===K在温度T2下进行，已知T1>T2，但E和F的浓度均大于M和N的浓度，则两者的反应速率( )
A．前者大 B．后者大
C．一样大 D．无法判断
答案 D
解析 判断一个反应快慢首先从内因着手考虑，尽管前者反应浓度大、温度高，但不一定比后者反应速率快，内因是反应速率的决定因素。
8．反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率减小的是( )
A．减少炭的量
B．保持体积不变，增加水蒸气的量
C．将容器体积缩小一半
D．保持压强不变，充入Ne
答案 D
解析 炭为固体反应物，减少炭的量，对反应速率几乎没有影响，A项错。保持体积不变，增加水蒸气的量，增加了水蒸气的浓度，反应速率加快，B项错。将容器的体积缩小一半，反应物浓度增大，反应速率加快，C项错。保持压强不变，充入Ne，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，D项正确。
9．在KIO3、KHSO3的酸性混合溶液中加入少量KI和淀粉，不停搅拌，有下列反应发生：①IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，②I2＋HSO＋H2O===2I－＋SO＋3H＋，当反应进行到15min时，溶液突然变为蓝色，随之又很快消失。这一反应被称为碘钟反应，有人用它来解释生物钟现象。下列有关说法不正确的是( )
A．整个反应过程中，作催化剂的物质是KI
B．上述两个反应中，反应速率较快的是②
C．碘钟反应的快慢由反应②决定
D．“溶液突然变为蓝色，随之又很快消失”这一现象与①②的反应速率有关
答案 C
解析 由题给信息，反应①相对较慢，反应②相对较快，所以B、D两项正确，C项错误；分析①②反应中I－的作用知，KI是催化剂，故A项正确。
10．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对反应速率的影响是什么？填在横线上。
(1)增加反应物Fe的用量________。
(2)将容器的体积压缩到原体积的一半________。
(3)保持体积不变，充入He使体系压强增大________。
(4)保持压强不变，充入He使容器的体积增大______。
(5)将铁粉粉碎成更小的颗粒________。
答案 不变 增大 不变 减小 增大
解析 固体反应物的浓度一般视为常数，增加或减少其用量不影响反应速率；本反应中有气体物质参加和生成，压缩容器的体积使气体物质的浓度增大，反应速率增大；保持体积不变充入He，没有改变原气体物质的浓度，不影响反应速率；保持压强不变充入He，容器体积增大，原气体物质的浓度减小，反应速率减慢；将铁粉粉碎成更小的颗粒，与H2O(g)的接触面积增大，反应速率加快。
11．氯酸钾和亚硫酸氢钾能发生氧化还原反应：KClO3＋3KHSO3===KCl＋3KHSO4，该反应的速率v和时间t的关系如图所示，又知这个反应的速率随溶液中氢离子浓度的增大而加快。
(1)在t1～t2时段反应速率________(填“加快”或“减慢”或“变化不明显”)，主要原因是______________________________；
(2)在t2～t3时段反应速率________(同上)，主要原因是
__________________________________________________。
答案 (1)加快 因为ClO＋3HSO===Cl－＋3SO＋3H＋，由于反应生成了H＋，使c(H＋)增大，反应速率加快
(2)减慢 因为随着反应进行，c(ClO)和c(HSO)逐渐减小，反应速率降低
解析 (1)根据反应方程式KClO3＋3KHSO3===KCl＋3KHSO4，由于反应中H＋的浓度增大，可确定反应速率增大的原因。
(2)随着时间的延长，反应物浓度减小，反应速率减慢，反应速率符合“浓快稀慢”的规律。
12．某资料显示，能使双氧水分解的催化剂有很多种，生物催化剂(如猪肝)、离子型催化剂(如FeCl3)和固体催化剂(如MnO2)等都是较好的催化剂。某实验小组通过测定双氧水分解产生的O2的压强，探究分解过氧化氢的最佳催化剂以及催化剂的最佳催化条件。
探究一
实验步骤：
(1)向锥形瓶中加入50mL 1.5%的双氧水；
(2)分别向锥形瓶中加入0.3 g不同的催化剂粉末，立即塞上橡皮塞；
(3)采集和记录数据；
(4)整理数据得下表。
不同催化剂“压强对时间的斜率”的比较
催化剂
猪肝
马铃薯
氯化铜
氯化铁
氧化铜
二氧化锰
压强对时
间的斜率
0.19187
0.00242
0.00793
0.0305
0.01547
1.8336
①该“探究一”实验的名称是__________________。
②该实验所得出的结论是______________________。
探究二 二氧化锰的最佳催化条件
不同浓度的双氧水在不同用量的二氧化锰作用下收集相同状况下同体积O2所需时间如下表。
分析表中数据可以得出：
③同浓度的双氧水的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________，因而反应时间________。
④如果从实验结果和节省药品的角度综合分析，你认为当选用3.0%的双氧水，加入________g的二氧化锰能使实验效果最佳。判断的理由是______________________________________________。
答案 ①探究使双氧水分解的最佳催化剂 ②不同催化剂对双氧水分解的催化作用不同，其中催化效果最好的是二氧化锰，其次是猪肝 ③加快 缩短 ④0.3 使用0.3 g二氧化锰比用0.1 g时速率增加的显著，且与0.5 g二氧化锰对双氧水分解的速率影响相差不大，而0.3 g和0.5 g二氧化锰的价格显然是前者低，从经济角度来说更为有利
双基限时练(六) 化学平衡及影响因素
1．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4mol·L－1，O2为0.2mol·L－1
B．SO2为0.25mol·L－1
C．SO3为0.4mol·L－1
D．SO2、SO3均为0.15mol·L－1
答案 B
解析 若SO2、O2完全反应，c(SO3)最高可达0.4mol·L－1；SO3完全分解，c(SO2)、c(O2)最高可达0.4mol·L－1、0.2mol·L－1。但反应为可逆反应，不可能进行到底。所以0.4mol·L－1>c(SO2)>0,0.2mol·L－1>c(O2)>0，0.4mol·L－1>c(SO3)>0。D项表示平衡时的反应物SO2和生成物SO3均减少，这是不可能的，违反质量守恒定律。
2．下列理解不正确的是( )
A．溶解平衡是一个动态平衡，达到平衡时v(溶解)＝v(结晶)≠0
B．化学平衡研究的对象主要是可逆反应
C．化学反应速率是研究化学反应进行的快慢问题，化学平衡是研究化学反应进行的程度问题
D．化学反应达到平衡时，正反应和逆反应速率相等，是对反应中的不同物质而言
答案 D
解析 化学反应达到平衡时，正反应和逆反应速率相等，是指同一种物质而言，对于不同物质，速率之比等于方程式的系数比，如果不同物质系数相同，则速率相等。
3．(双选)在一定温度下，向a L密闭容器中加入1mol X气体和2mol Y气体发生如下反应：X(g)＋2Y(g)??2Z(g)，此反应达到平衡的标志是( )
A．容器内的压强不随时间变化
B．容器内各物质的浓度不随时间变化
C．容器内X、Y、Z的浓度之比为1:2:2
D．单位时间内消耗0.1mol X的同时生成0.2mol Z
答案 AB
解析 该反应为气体体积减小的反应，在恒温恒容下，当容器内压强不变时，气体总物质的量不变，容器内各物质的浓度不变，反应达平衡，故A、B正确；单位时间消耗0.1mol X的同时生成0.2mol Z均是正反应，无法确定是否已达平衡。
4.
反应2X(g)＋Y(g)??2Z(g)
ΔH<0，在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，产物Z的物质的量[n(Z)]与反应时间(t)的关系如图所示。下述判断正确的是( )
A．T1
p2
C．T1>T2，p1>p2 D．T1>T2，p1答案 C
解析 比较温度高低，要使压强一定，由a、b两条曲线可知T1时达到平衡所需时间短，T1>T2；比较压强要使温度一定，由b、c两条曲线知，在相同温度下，压强为p1时达到平衡所需时间短，p1>p2，故答案为C项。
5．对已达到化学平衡的下列反应2X(g)＋Y(g)??2Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是( )
A．逆反应速率加大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动
B．逆反应速率减小，正反应速率加大，平衡向正反应方向移动
C．正、逆反应速率都变小，平衡向逆反应方向移动
D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动
答案 C
解析 减小压强，气体体积增大，反应物和生成物的浓度都减小；正逆反应速率都减小；正反应是缩小气体体积的反应，减小压强平衡向扩大气体体积的方向移动。
6．一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应：
xA(g)＋yB(g)??zC(g)达到平衡后，测得A浓度为0.5mol·L－1，当恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的两倍再达到平衡后，测得A浓度为0.3mol·L－1，则以下叙述正确的是( )
A．平衡向正反应方向移动
B．x＋y>z
C．C的体积分数减小
D．B的转化率提高
答案 BC
解析 恒温下将密闭容器的容积扩大到两倍，如果平衡不移动，则A的浓度变为原来的，应为0.25mol·L－1，现新平衡A的浓度为0.3mol·L－1，说明平衡向生成A的方向移动，所以x＋y>z，则C的体积分数减小，B的转化率降低。
7．今有反应X(g)＋Y(g)??2Z(g)(正反应为放热反应)，若反应开始经t1后达到平衡，又经t2后由于反应条件的改变使平衡破坏，到t3时又达到平衡(如图所示)，t2～t3曲线变化的原因是( )
A．增大了X或Y的浓度
B．使用了催化剂
C．增加了反应体系的压强
D．升高了反应的温度
答案 D
解析 纵坐标表示物质的浓度，若是增大浓度，其曲线应是突变的；使用催化剂、增大压强(反应前后总体积不变)，均不能使该平衡发生移动；t2时，反应物浓度增加，生成物浓度减小，平衡向逆方向移动，故只能是通过升高温度实现的。
8．氙气和氟气按一定比例混合，在一定条件下可直接反应达到如下平衡：Xe(g)＋2F2(g)??XeF4(g)(正反应为放热反应)，下列变化既能加快反应速率又能使平衡向正反应方向移动的是( )
A．升高温度 B．加压
C．减压 D．适当降温
答案 B
解析 该反应为气体体积缩小的反应，增大压强，反应速率加快，且平衡向正反应方向移动。
9．关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛，其化学机理如下：
①＋H2??
②Ur－(aq)＋Na＋(aq)??NaUr(s)。
下列对反应②的叙述正确的是( )
A．正反应为吸热反应
B．正反应为放热反应
C．升高温度，平衡向正反应方向移动
D．降低温度，平衡向逆反应方向移动
答案 B
解析 依题意“尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛”，说明温度降低，反应②Ur－(aq)＋Na＋(aq)===NaUr(s)平衡向正反应方向移动，可知其正反应为放热反应。
10．在一定条件下，xA＋yB??zC可逆反应达到平衡，试填空：
(1)已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z的关系是________。
(2)已知C是气体且x＋y＝z，在加压时化学平衡如发生移动，则平衡必定向________方向移动。
(3)已知C、B是气体，现增加A的物质的量(其他条件不变)，平衡不移动，说明A是________体。
答案 (1)x＋y>z
(2)逆反应
(3)固或液
解析 (1)减压后平衡向气态物质化学计量数增大的方向移动。由于A、B、C都是气体，因此x＋y>z。
(2)加压后平衡向气态物质化学计量数减小的方向移动，则平衡必定向逆反应方向移动。
(3)改变固体或液体的量，平衡不移动。
11．在水溶液中橙色的Cr2O与黄色的CrO有下列平衡关系：Cr2O＋H2O??2CrO＋2H＋，把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈_______________色。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀H2SO4，则溶液呈__________色。
(3)向原溶液中逐渐加入足量Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)，则平衡__________(填“向左移动”或“向右移动”)，溶液颜色将___________________________________________________。
答案 (1)黄
(2)橙
(3)向右移动 由橙色逐渐变浅，直至无色
解析 加入NaOH溶液中和溶液中的H＋，使平衡向右移动，溶液中的c(CrO)增大；加硫酸使平衡向左移动，溶液中的c(CrO)增大；加入Ba(NO3)2，发生反应Ba2＋＋CrO===BaCrO4(黄色)↓，使平衡向右移动，溶液颜色逐渐变浅，直至无色。
12．已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)??N2O4(g) ΔH<0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2 L的恒温密闭玻璃容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示。
(1)图中共有两条曲线X和Y，其中曲线________表示NO2浓度随时间的变化：a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。
(2)①前10min内用NO2表示的化学反应速率：
v(NO2)＝________mol/(L·min)
②从图象中分析，在25min时采取的措施是____________。
(3)①若要达到使NO2(g)的百分含量与d点相同的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是( )
A．加入催化剂 B．缩小容器体积
C．升高温度 D．加入一定量的N2O4
②若在35min时，保持温度不变，快速缩小玻璃容器的体积至1 L，气体的颜色变化过程是_________________________________。
答案 (1)X b和d
(2)①0.04 ②加入了0.8mol NO2
(3)①BD ②先变深后变浅
解析 (1)反应开始，X表示的浓度变化为(0.6－0.2)mol·L－1＝0.4mol·L－1，Y表示的浓度变化为(0.6－0.4)mol·L－1＝0.2mol·L－1，由2NO2??N2O4知，X表示NO2浓度的变化；反应达平衡状态后，物质的浓度保持不变，从图上看出b、d点处在浓度不变的曲线上。
(2)①由(1)得v(NO2)＝＝0.04mol·L－1·min－1；
②从图上看出25min时，c(NO2)由0.6mol·L－1突增至1.0mol·L－1，即加入了0.8mol NO2。
(3)①在新平衡状态d点NO2的百分含量高于b点，若使NO2的百分含量增加，缩小容器体积，加入一定量N2O4均可达到目的；②缩小容器体积，NO2浓度变大，颜色变深，平衡右移，NO2浓度又变小(浓度比2 L时大)，颜色变浅(比容积为2 L时颜色深)。
双基限时练(七) 化学平衡常数及等效平衡
1．下列关于平衡常数的说法正确的是( )
A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度
B．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值
C．平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关
D．从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度
答案 CD
解析 平衡常数大小只受温度影响而与浓度、压强、催化剂等无关。K值越大反应进行的越完全，可以根据平衡常数的大小推断一个反应进行的程度。
2．在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)。已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol/L，达平衡时HI的浓度为0.16mol/L。若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L时，则平衡时H2的浓度(mol/L)是( )
A．0.16 B．0.08
C．0.04 D．0.02
答案 C
解析 根据H2 ＋ I2??2HI
起始 0.1 0.1 0
转化 0.08 0.08 0.16
平衡 0.02 0.02 0.16
K＝＝＝64，
设平衡时H2的浓度为x，由于K值不变，因此K＝＝，解得x＝0.04。
3．1000 K时反应C(s)＋2H2(g)??CH4(g)的K＝8.28×107(mol·L－1)－1，当各气体物质的量浓度分别为H2 0.7mol·L－1、CH4 0.2mol·L－1、N2 0.1mol·L－1时，上述反应( )
A．逆向移动 B．正向移动
C．达到平衡 D．不一定
答案 B
解析 Qc＝＝<8.28×107，反应正向移动。
4．在一真空密闭容器中盛有1mol PCl5，加热到200 ℃，发生反应：PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为m%。若在相同的温度和相同的容器中，起始时加入2mol PCl5，反应达到平衡时，PCl5在混合气体中的体积分数为n%，则m和n的关系正确的是( )
A．m>n B．m＝n
C．m答案 C
解析 本题可运用等效平衡方法建立等效平衡模型，简洁而快速的解决不等效平衡问题。
5．已知下列反应的平衡常数：
H2(g)＋S(s)??H2S(g)；K1
S(s)＋O2(g)??SO2(g)；K2
则反应H2(g)＋SO2(g)??O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是( )
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1×K2 D．K1÷K2
答案 D
解析 由H2(g)＋S(s)??H2S(g)得K1＝，由S(s)＋O2(g)??SO2(g)得K2＝，则＝，即为反应H2(g)＋SO2(g)??O2(g)＋H2S(g)的平衡常数。
6．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L－1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L－1
0.05
0.05
0.1
下列说法中错误的是( )
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．此反应可表示为X＋3Y??2Z，该温度下平衡常数为1600mol－2·L2
C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
答案 C
解析 平衡时X的转化率为
×100%＝50%，
A项正确；根据表格中X、Y、Z浓度变化的比值(0.1mol·L－1－0.05mol·L－1):(0.2mol·L－1－0.05mol·L－1):(0.1mol·L－1－0)＝1:3:2，因为消耗的为反应物，增加的为生成物，则可推导出此反应为X＋3Y??2Z，该温度时K＝＝＝1600mol－2·L2，B项正确；平衡常数只与温度有关，C项错，D项正确。
7．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )
A．增加压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
答案 B
解析 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)是一个气体总体积不发生改变的反应，增大压强平衡不移动，CO的转化率不变，A项错；反应是放热反应，降低温度，平衡向放热方向移动，B项正确；增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率降低，C项错；催化剂对化学平衡没有影响，D项错。
8．如图表示反应M(g)＋N(g)??nQ(g)的平衡体系中，Q的物质的量浓度c(Q)与温度T的关系(曲线上的任何一点都表示平衡状态)。下列有关该反应的描述错误的是( )
A．通过分析题图，该反应正反应为放热反应
B．A状态与C状态的化学反应速率比较为v(A)C．在T1、D状态时，v(正)D．在T2、B状态时，改变体积始终有v(正)＝v(逆)，则n＝2
答案 C
解析 温度升高，Q的物质的量浓度减小，说明正反应为放热反应；A状态与C状态相比，C状态所处温度高，则化学反应速率大小为v(A)v(逆)；在T2、B状态时，改变体积始终有v(正)＝v(逆)，说明平衡不移动，反应前后气体体积不变，则n＝2。
9．某温度下，H2(g)＋CO2(g)??H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)(mol/L)
0.010
0.020
0.020
c(CO2)(mol/L)
0.010
0.010
0.020
下列判断不正确的是( )
A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%
B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%
C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/L
D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢
答案 C
解析 本题考查了化学平衡常数及转化率的计算。设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.01－x)mol·L－1、(0.01－x)mol·L－1、x mol·L－1、xmol·L－1，根据平衡常数K＝＝，解得x＝0.006，则甲中CO2 的转化率为×100%＝60%，由于乙相对于甲增大了H2浓度，CO2的转化率增大，大于60%，A项正确；设平衡时CO2的转化浓度为ymol·L－1，则平衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.02－y)mol·L－1、 (0.02－y)mol·L－1、ymol·L－1、ymol·L－1，根据平衡常数K＝＝，解得y＝0.012，丙中CO2的转化率为×100%＝60%，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.01mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中c(CO2)＝0.02mol·L－1－0.012mol·L－1＝0.008mol·L－1，C项错；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。
10．T ℃，在一个体积为2 L的容器中，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、B、C浓度变化如图所示。
(1)写出该反应的化学方程式：__________________________。
(2)T ℃时，该反应的平衡常数为________。
(3)0～4分钟时，A的平均反应速率为________。
(4)达到平衡时B的转化率为________。
(5)恒容条件下，下列措施中能使降低的有____________。
A．充入氦气 B．使用催化剂
C．增大压强
答案 (1)2A(g)＋B(g)??C(g)
(2)0.52
(3)0.05mol·L－1·min－1
(4)25%
(5)C
解析 (1)根据图示可知t1时刻反应达到平衡，这段时间A、B、C的物质的量的变化值分别为0.8mol、0.4mol、0.4mol，由此可写出反应方程式为2A(g)＋B(g)??C(g)。
(2)由图知平衡时A、B、C的物质的量浓度分别为0.8mol/L、0.6mol/L、0.2mol/L，可求得T ℃时平衡常数K＝＝
0．52mol－2·L2。
(3)0～4分钟时，A的平均反应速率为＝0.05mol·L－1·min－1。
(4)达到平衡时B的转化率为×100%＝25%。
(5)恒容条件下充入氦气和使用催化剂，平衡均不发生移动，不变；增大压强平衡正向移动，反应物转化率增大，降低。
11．高炉炼铁中发生的基本反应之一：FeO(s)＋CO(g)??Fe(s)＋CO2(g)(正反应吸热)，其平衡常数可表示为K＝，已知1100 ℃，K＝0.263。
(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值__________，平衡常数K值__________(“增大”、“减小”或“不变”)
(2)1100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态，_________
(填“是”或“否”)，此时，化学反应速率v正________v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是_________________。
答案 (1)增大 增大
(2)否 大于 因温度不变，K值不变，此时c(CO2)/c(CO)<0.263，为增大c(CO2)/c(CO)比值，需v(正)>v(逆)
解析 (1)反应的正方向是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，c(CO2)增大，c(CO)减小，所以平衡常数K＝c(CO2)/c(CO)要增大。
(2)平衡时，二氧化碳、一氧化碳的浓度比值等于平衡常数，若比值不等于平衡常数，就处于非平衡状态。将c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1代入可得＝＝0.25<0.263。所以此时不是平衡状态，为了使浓度值等于平衡常数，二氧化碳浓度要增大，一氧化碳浓度要减小。所以，平衡将向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率。
12．已知可逆反应：M(g)＋N(g)??P(g)＋Q(g) ΔH>0，请回答下列问题：
(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；
(2)若反应温度升高，M的转化率________(填“增大”或“减小”或“不变”)；
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，则a＝________；
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________________。
答案 (1)25%
(2)增大
(3)6
(4)41%
解析 (1) M(g) ＋ N(g)??P(g) ＋ Q(g)
起始态 mol·L－1 1 2.4 0 0
变化量 mol·L－1 1×60% 1×60% 1×60% 1×60%
因此N的转化率为×100%＝25%。
(2)由于该反应的ΔH>0，即为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。
(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)＝0.4mol·L－1、c(N)＝1.8mol·L－1、c(P)＝0.6mol·L－1、c(Q)＝0.6mol·L－1。因此该温度下，化学平衡常数K＝＝＝。由于温度不变，因此K不变，改变起始量重新达到平衡后得c(P)＝2mol·L－1、c(Q)＝2mol·L－1、c(M)＝2mol·L－1、c(N)＝(a－2)mol·L－1。
K＝＝＝，解得a＝6。
(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)＝b(1－x)mol·L－1、
c(N)＝b(1－x)mol·L－1、c(P)＝bxmol·L－1、
c(Q)＝bxmol·L－1。
温度不变，则K不变。K＝
＝＝，
解得x＝41%。
双基限时练(八) 化学反应进行的方向
1．下列过程是非自发的是( )
A．天然气的燃烧
B．水由高处向低处流
C．铁在潮湿的空气中生锈
D．水在室温下结冰
答案 D
解析 天然气的燃烧，水由高处向低处流，铁在潮湿的空气中生锈，冰在室温下融化成水，都是自发过程，其逆过程都是非自发过程。
2．下列关于化学反应焓变的叙述中，正确的是( )
A．化学反应的焓变与反应的方向性无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．焓变为正的反应都是吸热反应
D．焓变为正的反应都能自发进行
答案 C
解析 反应的方向性是由ΔH－TΔS决定的，与ΔH、ΔS、T都有关，焓变只表示化学反应是释放能量还是吸收能量，不能用来独立判断反应的自发性。
3．下列说法不正确的是( )
A．铁生锈、氢气燃烧均为自发放热过程
B．冰融化过程其熵值增加
C．无热效应的自发过程是不存在的
D．对于等量的同一物质固态时熵值最小
答案 C
解析 自发过程是在一定条件下不需要外力就能自发进行，铁生锈及氢气燃烧均为混乱度减小、有序性增加、稳定性增强、放出热量的反应，A项正确；冰融化即有序性减小，无序性增加，混乱度增加，即熵值增加，B项正确；物质由有序转化为无序时，不一定发生热效应，如分子的扩散现象，C项错误；对于同一物质，等量的该物质固态时，有序性最高，混乱度最小，熵值最小，D项正确。
4．下列说法中正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．自发反应在恰当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
答案 C
解析 放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。
5．25 ℃、101 kPa下，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol能自发进行的原因是( )
A．是吸热反应
B．是放热反应
C．是熵减小的反应
D．熵增效应大于能量效应
答案 D
解析 该反应ΔH>0，属于吸热反应，ΔS>0，为熵增反应，反应能自发进行，说明以熵增加为主，D项正确。
6．冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是( )
A．ΔH<0 ΔS>0 B．ΔH>0 ΔS>0
C．ΔH<0 ΔS<0 D．ΔH>0 ΔS<0
答案 B
解析 冰融化为水，是固体变为液体的过程，熵增，ΔS>0，且该过程吸热，ΔH>0。
7.
在如图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图所示)，两种气体分子立即分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
答案 D
解析 由题意知ΔH＝0，ΔS>0，由ΔH－TΔS<0知该过程的逆过程不能自发进行，D项错。
8．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是( )
A．若ΔH<0，ΔS>0，任何温度下都能自发进行
B．若ΔH>0，ΔS<0，任何温度下都不能自发进行
C．若ΔH>0，ΔS>0，低温时可自发进行
D．若ΔH<0，ΔS<0，低温时可自发进行
答案 C
解析 ΔG<0的反应为自发反应，若ΔH>0，ΔS>0，ΔH比ΔS大很多，为保证ΔG＝ΔH－TΔS<0，只有在高温下才能是自发反应。
9．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A．该反应是熵增大的反应
B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率
D．该反应在常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
答案 C
解析 只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行；因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小；因熵减小不利于反应自发进行，故自发进行的原因是反应放热。
10．对于一个化学反应能否自发进行，可用ΔH－TΔS判断，若ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，若ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料燃烧不完全所产生的一氧化碳，它们是现代化城市的重要大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出用以下反应来治理汽车尾气：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，你能否判断这一方案是否可行？理论依据是什么？(已知在298 K、100 kPa下，该反应的ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，
ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1)
答案 可行。把ΔH、ΔS、T的数据代入式子，ΔH－TΔS<0，故能自发进行。
解析 代入ΔH－TΔS＝－113.0×103 J·mol－1－298 K×(－145.3 J·mol－1·K－1)
＝－113.0×103 J·mol－1＋43299.4 J·mol－1
＝－69700.6 J·mol－1<0
故这一方案可行。
11．熵判据和焓判据是判断反应进行的方向的两个重要判据，根据所学知识回答下列问题。
(1)为了消除汽车尾气CO的污染，有人提出，可以设计反应2CO===2C＋O2(ΔH>0、ΔS<0)来消除CO的污染。请你判断是否可行并说明理由：________________________________。
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生下列反应：
N2(g)＋3H2O(l)===2NH3(g)＋O2(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：
T/K
303
313
323
NH3生成量/10－6mol
4.8
5.9
6.0
此合成反应的a________0；ΔS________0(填“>”或“<”或“＝”)。
答案 (1)不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行
(2)> >
12．已知下列数据：CaO(s)＋SO3(g)===CaSO4(s)
ΔH＝－401.9 kJ·mol－1
物质
CaSO4(s)
CaO(s)
SO3(g)
S/J·mol－1·K－1
107.0
39.75
256.65
试通过计算说明能否用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体以防止SO3污染环境。
答案 反应在常温下能自发进行，同时反应的转折温度较高，为2122 K，因此此方法是可行的。
解析 根据已知数据求得
ΔS＝107.0 J·mol－1·K－1－39.75 J·mol－1·K－1－256.65 J·mol－1·K－1＝－189.4 J·mol－1·K－1，
ΔH－TΔS＝－401.9 kJ·mol－1－298 K×(－189.4×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－345.46 kJ·mol－1<0
所以反应在常温下能自发进行。
令ΔH－TΔS＝0，求得T＝2122 K，即反应的转折温度较高，为2122 K，因此用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体以防止SO3污染环境是可行的。
