第2章 化学反应的方向、限度与速率
（能力提升卷）
一、选择题：本题包括16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意。
1．煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等，一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是
A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2密度保持不变
C．正逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1：1
【答案】B
【详解】
A．C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)为可逆反应，H2O不可能完全转化为CO和H2，A错误；
B．反应在容积不变的密闭容器中进行 ，H2密度保持不变，则氢气的质量保持不变，说明已经平衡，则B正确；
C．化学反应达到平衡时，反应仍在进行，故正逆反应速率相等但不为零，C错误；
D． H2O、CO的物质的量由各成分的起始的量决定、故H2O、CO的物质的量之比为1：1难以判断是否处于平衡状态 ，D错误；答案选B。
2．一定温度下，在10L的刚性恒容密闭容器中加气体X和Y，如图，下列说法错误的是
A．10s末时，X的反应速率为0.02mol·L-1·s-1
B．此反应的化学方程式为4X(g)+3Y(g)8Z(g)
C．Y的平衡转化率为75%
D．平衡时，Z的体积分数约为72.73%
【答案】A
【详解】
A．反应速率表示的是一段时间内的平均反应速率，所以从开始到10s末时，X的平均反应速率为0.02mol·L-1·s-1，A错误；
B．X、Y的物质的量减少，为反应物，Z的物质的量增加为生成物，相同时间内Δn(X)：Δn(Y)：Δn(Z)=2mol：1.5mol：4mol=4：3：8，所以化学方程式为4X(g)+3Y(g)8Z(g)，B正确；
C．平衡时Δn(Y)=1.5mol，初始投料Y为2mol，所以转化率为×100%=75%，C正确；
D．平衡时X为1mol，Y为0.5mol，生成的Z为4mol，则平衡时，Z的体积分数为×100%≈72.73%，D正确；
综上所述答案为A。
3．在密闭容器中进行反应：2A(g)+B(g)3C(g) △H，不同温度下测得C的百分含量与时间的关系如图所示。下列判断正确的是
A．T1>T2 △H>0 B．T10
C．T1>T2 △H<0 D．T1【答案】D
【详解】
温度越高反应速率越快，达到平衡所用时间越短，所以T2＞T1，温度越高C的含量越少，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH＜0；
综上所述答案为D。
4．一定温度下，在2L恒容密闭容器中放入0.2mol NO和0.2mol CO，在催化剂存在条件下发生反应：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。测得NO的物质的量变化如表：
t/min 0 5 10 15 20
n/(mol) 0.20 0.12 0.08 0.06 0.06
下列说法正确的是
A．15min时，反应恰好达到平衡状态
B．0～5min，NO的平均速率为0.016mol L-1 min-1
C．其他条件不变，升高反应温度，平衡时NO的物质的量小于0.06mol
D．20min时压缩容器的容积，正逆反应速率均加快，正反应速率加快幅度更大
【答案】D
【详解】
A．15min时和20min时，n(NO)相同，说明15min时，该反应达到平衡，但并不能说明此时，反应恰好达到平衡状态，A错误；
B．0~5min，NO的平均反应速率为=0.008mol L-1 min-1，B错误；
C．题中并未告知反应的热效应，故升高温度，反应移动方向无法得知，即不能确定NO的物质的量变化情况，C错误；
D．20min时，压缩容器体积，各组分的浓度均增大，正逆反应速率均加快；压缩容器体积，体系的压强增大，平衡正向移动，所以正反应速率加快幅度比逆反应大，D正确；
故选D。
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是
①v(NH3)正=2v(CO2)逆
②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变
④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变
⑥密闭容器中 CO2的体积分数不变
⑦混合气体总质量不变
A．①②⑤⑦ B．①②③⑤⑦ C．①②③⑤⑥ D．全部
【答案】B
【分析】
结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态，以此来解答。
【详解】
①v(NH3)正=2v(CO2)逆满足正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故选；
②正反应体积增大，当密闭容器中总压强不变时反应达到平衡状态，故选；
③密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终是不变的，但是气体的质量是变化的，所以当密闭容器中混合气体的密度不变时反应达到平衡状态，故选；
④由于体系中只有两种气体，且氨气和二氧化碳的体积之比始终满足2：1，所以密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故不选；
⑤正反应气体的分子数增大，当密闭容器混合气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态，故选；
⑥由于体系中只有两种气体，且氨气和二氧化碳的体积之比始终满足2：1，所以密闭容器中CO2的体积分数始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故不选；
⑦由于反应物是固体，所以混合气体总质量不变时反应达到平衡状态，故选；
故选B。
6．下列事实能用勒夏特列原理解释的是
A．工业合成氨选择500 ℃
B．SO2氧化成SO3，需要使用催化剂
C．光照新制氯水时，溶液的颜色逐渐变浅
D．由NO2(g)和N2O4(g)组成的平衡体系，加压后颜色加深
【答案】C
【详解】
A．工业合成氨的反应是可逆的，选择500℃左右的较高温度能使反应逆向进行，不利于化学平衡的正向移动，使用该温度主要是考虑催化剂的催化效率以及反应速率等知识，所以不能用化学平衡移动原理解释，故A不选；
B．使用催化剂平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，故B不选；
C．氯水中存在化学平衡Cl2+H2O HCl+HClO，光照使氯水中的次氯酸分解，次氯酸浓度减小，使得平衡向右移动，氯气浓度变小，溶液的颜色逐渐变浅，能用勒夏特列原理解释，故C选；
D．加压后颜色加深，是体积缩小浓度增大，不一定是平衡移动造成的，不能用勒夏特利原理解释，故D不选；
故选：C。
7．T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生二氧化碳重整甲烷反应：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是
A．点B的坐标为(5，)
B．反应进行到5 min时，2v正(CH4)＜v逆(CO)
C．CO2(g)的平衡转化率约为33.3％
D．T ℃时，该反应的平衡常数为
【答案】B
【详解】
A．根据图象可知：在5 min时CH4(g)的浓度减少0.25 mol/L，则根据物质反应转化关系可知：反应产生CO的浓度为0.50 mol/L，故B点的坐标为(5，)，A正确；
B．反应进行到5 min时，CH4(g)的浓度还在减小，说明反应正向进行，v正(CH4)＞v逆(CH4)，由于v逆(CO)=2v逆(CH4)，所以2v正(CH4)＞v逆(CO)，B错误；
C．平衡时CH4(g)的浓度与CO2(g)浓度相等，等于，开始时CO2(g)的浓度为1.00 mol/L，故CO2(g)的平衡转化率为：，C正确；
D．根据图象可知：在温度为T ℃时，c(CH4)=c(CO2)=c(CO)=c(H2)=，则根据平衡常数的含义可知K=，D正确；
故合理选项是B。
8．1，3-丁二烯(CH2=CH—CH=CH2)与HBr发生1，2-加成反应分两步进行：第一步H＋讲攻1，3-T二烯生成碳正离子()；第二步Br-进攻碳正离子完成1，2-加成反应，反应过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是
A．两步均为吸热反应
B．该总反应为放热反应
C．第一步反应速率大于第二步反应速率
D．加入催化剂可以改变该反应的反应热
【答案】B
【详解】
A．根据图示可知：在第一步反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量，反应为吸热反应；第二步反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应为放热反应，A错误；
B．从总反应看：反应物的总能量高于生成物的总能量，因此反应为放热反应，B正确；
C．反应物的活化能越大，发生该反应需消耗的能量就越高，反应就越不容易发生，反应速率就越慢。根据图示可知：第一步反应的活化能远远高于第二步反应的活化能，所以第一步反应速率小于第二步反应速率，C错误；
D．加入催化剂可以改变该反应的活化能，但不能改变反应物、生成物的总能量，因此反应热不变，D错误；
故合理选项是B。
9．一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4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．①② B．②④ C．③④ D．①④
【答案】D
【详解】
①反应混合物的质量始终保持不变，但体积会发生变化，气体密度保持不变，说明达到平衡状态，故选；
②ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志，故不选；
③该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确，故不选；
④N2O4的转化率先增大，后保持不变，说明达到平衡状态，故选；
综上所述，①④正确，故选D。
10．下列有关化学反应速率的说法正确的是
A．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，改用浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B．的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C．的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢
D．催化剂能降低分子活化时所需能量，使单位体积内活化分子数目大大增加
【答案】D
【详解】
A．浓硫酸具有强氧化性，常温下，与铁发生钝化反应，不生成氢气，选项A错误；
B．盐酸跟锌片反应的实质为氢离子与锌的反应，加入氯化钠溶液，溶液体积增大，浓度减小，反应速率减小，选项B错误；
C．升高温度，活化分子的百分数增加，反应速率增大，选项C错误；
D．催化剂能降低分子活化时所需能量，使单位体积内活化分子数目大大增加，反应速率加快，选项D正确。
答案选D。
11．一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200℃发生如下反应：PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)。反应达到平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若同一温度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为N%。则M和N的关系是
A．M＞N B．M=N C．M＜N D．无法确定
【答案】C
【详解】
真空密闭恒容容器中，加热到200℃发生如下反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，投入2molPCl5与1molPCl5相比，相当于增大压强，使容器的体积变为原来的二分之一，此时反应物的起始浓度变为原来的二倍，平衡逆向移动，反应物的物质的量增大，混合气的总物质的量减小，所以混合气体中PCl5所占体积分数增大，故选C。
12．1molA气体和nmoIB气体在密闭容器中发生如下反应：A(g)+nB(g) mC(g)。反应进行一段时间后，测得A的转化率为50%。同温同压下，还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4。则n和m的数值可能是
A．n=4，m=4 B．n=3，m=3 C．n=2，m=2 D．n=1，m=1
【答案】D
13．在3种不同条件下，分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)+B(g)2D(g) ΔH=Q kJ·mol-1。相关条件和数据见下表：
实验编号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
反应温度/℃ 700 700 750
达平衡时间/min 40 5 30
n(D)平衡/mol 1.5 1.5 1
化学平衡常数 K1 K2 K3
下列说法正确的是
A．K3＜K2=K1
B．实验Ⅱ可能压缩体积
C．实验Ⅰ达平衡后容器内的压强是实验Ⅲ的
D．实验Ⅲ达平衡后，恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D，平衡正向移动
【答案】A
【详解】
A．根据表格数据，升高温度到750℃，n(D)减小，平衡逆向移动，K 3B．实验Ⅱ与实验Ⅰ相比，平衡没移动，但反应速率加快，所以实验Ⅱ可能使用了催化剂，压缩体积则体系压强增大，平衡右移，B错误；
C．实验Ⅲ与实验Ⅰ温度不同，所以压强不是物质的量比，C错误；
D．实验Ⅲ的反应三段式：
平衡常数K3= ，恒温下平衡常数值不变，再向容器中通入1 mol A和1 mol D，A的浓度变为1mol/L，D的浓度变为1mol/L，体系浓度商Q == K3，所以平衡不移动，D错误；
故答案选A。
14．合成氨的反应历程有多种，有一种反应历程如图所示，吸附在催化剂表面的物质用*表示。下列说法错误的是
A．适当提高分压，可以提高反应速率
B．过程中被氧化
C．两个氮原子上的加氢过程分步进行
D．大量氨分子吸附在催化剂表面，将降低反应速率
【答案】B
【详解】
A．提高的分压，相当于增大的浓度，可提高反应速率，A项正确；
B．的过程中被还原，B项错误；
C．由反应历程图可知，两个氮原子上的加氢过程分步进行，C项正确；
D．大量氨分子吸附在催化剂表面，使催化剂吸附的表面积变小，反应速率降低，D项正确。
故选B。
15．将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是
A．恒温恒压时，充入少量惰性气体，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅
B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅
C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍
D．恒温恒容时，充入少量惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅
【答案】C
【详解】
A．恒温恒压时，充入少量惰性气体，压强不变，但所有气体浓度同等倍数减小，等效于减压，所以平衡移动，平衡向气体体积增大的方向逆反应方向移动，故A错误；
B． 缩小体积，所有气体浓度同等倍数增大，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向正反应方向移动，但平衡时混合气体颜色比原来深，故B错误；
C． 慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，平衡向气体体积减小的方向正反应方向移动，因为存在化学平衡，所以虽然压强增大，但小于原来的两倍，故C正确；
D． 恒温恒容时，充入少量惰性气体，压强增大，但反应物浓度不变，所以平衡不移动，混合气体颜色不变，故D错误；
故选：C。
16．工业上制取的反应之一为。一定压强下，向10 L密闭容器中充入和发生上述反应，和的消耗速率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的
B．A点对应的状态为化学平衡状态
C．使用高效催化剂能提高的平衡产率
D．若300℃达平衡时，的转化率为α，则300℃时，该反应的化学平衡常数
【答案】D
【详解】
A. 升高温度，正逆反应速率均增加，从图中可以看出相同温度下正反应速率小于逆反应速率，为放热反应，故A错误；
B. A点时，即，非平衡状态，故B错误；
C. 高效催化剂可以增大反应速率，不能是平衡移动增大平衡产率，故C错误；
D. 若300°达平衡时，根据题意，的转化率为α，消耗的氯气和的物质的量为α mol，生成的的物质的量为2α mol，平衡常数为，即，故D正确；
故选D。
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
17．（8分）某学生设计如图Ⅰ装置，测定2mol·L-1的硫酸分别与锌粒、锌粉反应的速率。请回答：
（1）图Ⅰ装置中盛放硫酸的仪器名称是___。
（2）按照图Ⅰ装置实验时，已限定了两次实验时间均为10min，还需要测定的另一个数据是___。
（3）实验结束后，得到的结论是____。
（4）该学生又将图Ⅰ装置中的气体收集装置改为图Ⅱ，实验完毕待冷却室温后，该生准备读取滴定管上液面所处的刻度数时，发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应首先采取的操作是___。
（5）探究一定质量的锌粒与足量的2mol·L-1稀硫酸反应时，能减慢反应速率，又不影响氢气体积的条件是___。
A．加入一定量的醋酸钠固体 B．加入一定量的硫酸铜
C．加入一定KNO3溶液 D．加入一定体积的Na2SO4溶液
【答案】
（1）分液漏斗
（2）收集到气体的体积
（3）其他条件相同时，锌粉与硫酸的反应速率比锌粒与硫酸的反应速率快
（4）调节滴定管的高度使得两侧液面相平
（5）AD
【分析】
（1）根据装置的特点可知，图Ⅰ装置中盛放硫酸的仪器名称是分液漏斗。
（2）若测定反应速率，则还需要测定的另一个数据是收集到气体的体积。
（3）由于增大反应物的接触面积可以加快反应速率，所以该实验中得出的结论是：其他条件相同时，锌粉与硫酸的反应速率比锌粒与硫酸的反应速率快。
（4）由于气体的体积受压强的影响大，所以在读数之前还需要采取的措施是调节滴定管的高度，使得两侧液面相平。
（5）A.加入一定量的醋酸钠固体，生成弱酸醋酸，氢离子浓度减小，速率减小，但不影响氢气的总量，符合题意；B.加入一定量的硫酸铜和锌生成铜，组成原电池，加快反应速率，不符合题意；C.加入一定KNO3溶液，生成硝酸和锌不生成氢气，不符合题意；D.加入一定体积的Na2SO4溶液，稀释了溶液，浓度减小，速率减慢，不影响氢气的总量，符合题意；故选AD。
18．（12分）硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是的催化氧化： 。回答下列问题：
(1)当、和起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，平衡转化率随温度的变化如图所示。反应在5.0 MPa，550℃时的______，判断的依据是______。影响的因素有______。
(2)将组成(物质的量分数)为、和的气体通入反应器，在温度、压强条件下进行反应。平衡时，若转化率为，则压强为______，平衡常数______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
(3)研究表明，催化氧化的反应速率方程为：，式中：为反应速率常数，随温度升高而增大；为平衡转化率，为某时刻转化率，为常数。在时，将一系列温度下的、值代入上述速率方程，得到曲线，如图所示。
曲线上最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度。时，逐渐提高；后，逐渐下降。原因是______。
【答案】（1）0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，提高 ，所以
（2）温度、压强和反应物的起始浓度(组成)
（3）升高温度，增大使逐渐提高，但降低使逐渐下降。时，增大对的提高大于引起的降低；后，增大对的提高小于引起的降低。
【详解】
(1)由题给反应式知，该反应为气体分子数减少的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡转化率增大，故，结合题图(b)知5.0 MPa、550℃时对应的平衡转化率为0.975。影响平衡转化率的因素有：温度、压强、反应物的起始浓度等。
(2)设通入的、和共100 mol，利用三段式法进行计算：
平衡时气体的总物质的量为，则，，，因，，代入计算得。
(3)升高温度，反应速率常数增大，反应速率，提高但降低使反应速率逐渐下降。时，增大对的提高大于引起的降低后，增大对的提高小于引起的降低。
19．（12分）如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生发应，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)。实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量(n)随时间变化如下图1所示：
(1)从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=___________。
(2)500℃该反应的平衡常数为___________(结果保留一位小数)，图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，若降低温度到400℃进行，达平衡时，K值___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)下列措施中不能使CO2的转化率增大的是___________。
A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1molCO2
C．缩小容器的容积 D．将水蒸气从体系中分离出 E．使用更有效的催化剂
(4)500℃条件下，测得某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.4mol/L，则此时v(正)___________ v(逆)(填“＞”“＜”或“=”)。
【答案】（1）0.225mol/(L min)
（2）5.3 增大
（3）BE
（4）＜
【详解】
(1)从反应开始到平衡v(CH3OH)=mol/（L·min）=0.075 mol/（L min），相同时间内v(H2)=3v(CH3OH)=0.075 mol/（L min）×3=0.225 mol/（L min）；
(2)根据图像结合三段式可知
化学平衡常数K=≈5.3，该反应的正反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，化学平衡常数增大；
(3)A．在原容器中再充入1molH2，反应物浓度增大，平衡正向移动，导致二氧化碳转化率增大，故A不选；
B．在原容器中再充入1molCO2平衡正向移动，但是二氧化碳消耗的量远远小于加入的量导致二氧化碳转化率减小，故B选；
C．缩小容器的容积，压强增大，化学平衡正向移动，二氧化碳转化率变大，故C不选；
D．将水蒸气从体系中分离出，平衡正向移动，二氧化碳转化率增大，故D不选；
E．使用更有效的催化剂，平衡不移动，二氧化碳转化率不变，故E选；
故选BE；
(4)此时浓度商==6.25＞K，平衡逆向移动，则v(正)＜v(逆)。
20．（10分）化学反应速率和限度是中学化学原理中很重要部分，根据所学知识回答下列问题：
I．用纯净的锌粒与稀盐酸反应制取氢气气体，请回答：
（1）实验过程如图所示，分析判断_______段化学反应速率最快。
（2）将锌粒投入盛有稀盐酸的烧杯中，产生H2的速率逐渐加快，其主要原因是_______。
（3）为了减缓上述反应的速率，欲向溶液中加入下列物质少许，你认为可行的是_______
A．蒸馏水 B．几滴硫酸铜溶液 C．浓盐酸 D．CH3COONa固体
II．某温度时，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：
（4）该反应的化学方程式：_______；
（5）反应开始至2 min末，X的反应速率为_______。
【答案】
（1）EF
（2）该反应放热，体系温度升高，反应速率加快
（3）AD
（4）Y+2Z 3X
（5）0.1 mol/(L·min)
【分析】
（1）在单位时间内反应产生H2的体积越大，图象的斜率就越大。由图象可知EF段斜率最大，故反应速率最大的时间段是EF段。
（2）开始时反应物浓度最大，随着反应的进行浓度降低，但反应放热，放出热量使溶液温度逐渐升高，导致反应速率逐渐增大。
（3）A．加入蒸馏水，导致溶液中H+的浓度减小，反应速率减小，A符合题意；
B．加入氯化铜溶液，Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu，Cu附着在Zn粒表面，Zn、Cu及盐酸构成原电池，导致反应速率大大加快，B不符合题意；
C．加入浓盐酸，氢离子浓度增大，反应速率增大，C不符合题意；
D．加入醋酸钠固体，醋酸钠与盐酸反应产生弱酸醋酸，导致溶液中H+的浓度减小，化学反应速率减小，D符合题意；
故合理选项是AD。
（4）由图象可以看出：反应中Z、Y的物质的量减少，Z、Y为反应物；X的物质的量增多，X应为生成物。当反应进行到3 min时，此时三种物质都存在，且物质的量浓度都不再发生变化，说明该反应为可逆反应。△n(Y)=0.2 mol；△n(Z)=0.4 mol；△n(X) =0.6 mol，则△n(Y)：△n(Z)：△n(X)=1：2：3，参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Y+2Z 3X。
（5）根据图象可知反应在进行到2 min时X是物质的量改变了0.4 mol，容器容积为2 L，则用X的浓度变化表示的化学反应速率为v(X)=mol/(L·min)。
21．（12分）工业合成氨是人工固氮的一种重要方式，氨的合成实现工业化生产迄今已有100多年历史，合成氨技术是人类科学技术领域的重要突破。请回答：
(1)下列有关获取原料气的说法正确的是___________。
A．可通过液化空气分离法得到氮气
B．可用煤、天然气与水蒸气反应制备水煤气，进而获取氢气
C．原料气需经净化处理以防催化剂中毒
D．电解水法获取氢气是一种较为廉价且高效的方法
(2)原料气中的杂质气体H2S可用过量氨水净化吸收，写出化学反应方程式___________。
(3)工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1：2.8进行投料，合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为xmol，一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%，用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的KP=___________(用p表示，气体分压=总压ⅹ物质的量分数)
(4)据统计，每年全世界在合成氨工业中向外排放CO2高达40亿吨，为循环使用CO2减少浪费，常见的方法是利用合成氨的产品NH3和副产品CO2合成尿素：
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(l)Ea1
②NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l)Ea2
副反应：NH2COONH4+H2O=(NH4)2CO3
已知活化能大小：Ea1＜＜Ea2
某科研小组模拟工业合成尿素生产，发现反应温度在140℃时生成尿素的反应速率反而比80℃小，可能原因是___________。
(5)工业合成尿素中，通常氨碳投料比大于2，请分析可能原因___________。
A．氨易获得，成本较低
B．氨过剩可提高二氧化碳的转化率，加快合成速率
C．氨气可与体系内水结合，减少氨基甲酸铵水解，抑制副反应发生
D．氨结合水，促进反应②正向移动
【答案】（1）ABC
（2）H2S+2NH3 H2O=(NH4)2S+2H2O
（3）
（4）反应①活化能远小于反应②，反应①很快达到平衡，升高温度反应①逆向移动，氨基甲酸铵浓度减小，导致合成尿素速率减小，（若答：浓度效应大于温度效应；氨基甲酸铵分解也给分；其他答案合理也可）
（5）BCD
【详解】
(1)A氮气的沸点低，故可以通过液化空气分离法得到氮气，故A对；B煤可以和水反应生成水煤气，故B对；C原料气需经净化处理以防催化剂中毒，故C对；D电解水需要消耗过多能量，故不是廉价高效的方法，故D错；故选ABC；
(2)H2S与过量氨水反应的化学方程式为H2S+2NH3 H2O=(NH4)2S+2H2O；
；
(4)反应①活化能远小于反应②，反应①很快达到平衡，升高温度反应①逆向移动，氨基甲酸铵浓度减小，导致合成尿素速率减小，（若答：浓度效应大于温度效应；氨基甲酸铵分解也给分；其他答案合理也可）；
(5)A氨不容易获得，错；B根据反应①，氨过量，可以提高二氧化碳的转化率，浓度增大也能加快反应速率，对；C氨气容易与水反应且易溶于水，较少副反应发生，对；D氨结合水以后，可以促进反应②正向移动，对；故选BCD。
2 / 2第2章 化学反应的方向、限度与速率
（能力提升卷）
一、选择题：本题包括16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意。
1．煤的气化可获得清洁燃料，是实现煤的综合利用的一种重要途径，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等，一定条件下，在容积不变的密闭容器中进行如下反应：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列关于该反应达到化学平衡状态的叙述正确的是
A．H2O完全转化为CO和H2 B．H2密度保持不变
C．正逆反应速率相等且均为零 D．H2O、CO的物质的量之比为1：1
2．一定温度下，在10L的刚性恒容密闭容器中加气体X和Y，如图，下列说法错误的是
A．10s末时，X的反应速率为0.02mol·L-1·s-1
B．此反应的化学方程式为4X(g)+3Y(g)8Z(g)
C．Y的平衡转化率为75%
D．平衡时，Z的体积分数约为72.73%
3．在密闭容器中进行反应：2A(g)+B(g)3C(g) △H，不同温度下测得C的百分含量与时间的关系如图所示。下列判断正确的是
A．T1>T2 △H>0 B．T10
C．T1>T2 △H<0 D．T14．一定温度下，在2L恒容密闭容器中放入0.2mol NO和0.2mol CO，在催化剂存在条件下发生反应：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。测得NO的物质的量变化如表：
t/min 0 5 10 15 20
n/(mol) 0.20 0.12 0.08 0.06 0.06
下列说法正确的是
A．15min时，反应恰好达到平衡状态
B．0～5min，NO的平均速率为0.016mol L-1 min-1
C．其他条件不变，升高反应温度，平衡时NO的物质的量小于0.06mol
D．20min时压缩容器的容积，正逆反应速率均加快，正反应速率加快幅度更大
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是
①v(NH3)正=2v(CO2)逆
②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变
④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变
⑥密闭容器中 CO2的体积分数不变
⑦混合气体总质量不变
A．①②⑤⑦ B．①②③⑤⑦ C．①②③⑤⑥ D．全部
6．下列事实能用勒夏特列原理解释的是
A．工业合成氨选择500 ℃
B．SO2氧化成SO3，需要使用催化剂
C．光照新制氯水时，溶液的颜色逐渐变浅
D．由NO2(g)和N2O4(g)组成的平衡体系，加压后颜色加深
7．T ℃时，向某恒温恒容密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生二氧化碳重整甲烷反应：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得体系中CH4(g)和CO(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示，下列说法错误的是
A．点B的坐标为(5，)
B．反应进行到5 min时，2v正(CH4)＜v逆(CO)
C．CO2(g)的平衡转化率约为33.3％
D．T ℃时，该反应的平衡常数为
8．1，3-丁二烯(CH2=CH—CH=CH2)与HBr发生1，2-加成反应分两步进行：第一步H＋讲攻1，3-T二烯生成碳正离子()；第二步Br-进攻碳正离子完成1，2-加成反应，反应过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是
A．两步均为吸热反应
B．该总反应为放热反应
C．第一步反应速率大于第二步反应速率
D．加入催化剂可以改变该反应的反应热
9．一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4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．①② B．②④ C．③④ D．①④
10．下列有关化学反应速率的说法正确的是
A．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，改用浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B．的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C．的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢
D．催化剂能降低分子活化时所需能量，使单位体积内活化分子数目大大增加
11．一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200℃发生如下反应：PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)。反应达到平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若同一温度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为N%。则M和N的关系是
A．M＞N B．M=N C．M＜N D．无法确定
12．1molA气体和nmoIB气体在密闭容器中发生如下反应：A(g)+nB(g) mC(g)。反应进行一段时间后，测得A的转化率为50%。同温同压下，还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4。则n和m的数值可能是
A．n=4，m=4 B．n=3，m=3 C．n=2，m=2 D．n=1，m=1
13．在3种不同条件下，分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)+B(g)2D(g) ΔH=Q kJ·mol-1。相关条件和数据见下表：
实验编号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
反应温度/℃ 700 700 750
达平衡时间/min 40 5 30
n(D)平衡/mol 1.5 1.5 1
化学平衡常数 K1 K2 K3
下列说法正确的是
A．K3＜K2=K1
B．实验Ⅱ可能压缩体积
C．实验Ⅰ达平衡后容器内的压强是实验Ⅲ的
D．实验Ⅲ达平衡后，恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D，平衡正向移动
14．合成氨的反应历程有多种，有一种反应历程如图所示，吸附在催化剂表面的物质用*表示。下列说法错误的是
A．适当提高分压，可以提高反应速率
B．过程中被氧化
C．两个氮原子上的加氢过程分步进行
D．大量氨分子吸附在催化剂表面，将降低反应速率
15．将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是
A．恒温恒压时，充入少量惰性气体，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅
B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅
C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍
D．恒温恒容时，充入少量惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅
16．工业上制取的反应之一为。一定压强下，向10 L密闭容器中充入和发生上述反应，和的消耗速率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的
B．A点对应的状态为化学平衡状态
C．使用高效催化剂能提高的平衡产率
D．若300℃达平衡时，的转化率为α，则300℃时，该反应的化学平衡常数
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
17．（8分）某学生设计如图Ⅰ装置，测定2mol·L-1的硫酸分别与锌粒、锌粉反应的速率。请回答：
（1）图Ⅰ装置中盛放硫酸的仪器名称是___。
（2）按照图Ⅰ装置实验时，已限定了两次实验时间均为10min，还需要测定的另一个数据是___。
（3）实验结束后，得到的结论是____。
（4）该学生又将图Ⅰ装置中的气体收集装置改为图Ⅱ，实验完毕待冷却室温后，该生准备读取滴定管上液面所处的刻度数时，发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应首先采取的操作是___。
（5）探究一定质量的锌粒与足量的2mol·L-1稀硫酸反应时，能减慢反应速率，又不影响氢气体积的条件是___。
A．加入一定量的醋酸钠固体 B．加入一定量的硫酸铜
C．加入一定KNO3溶液 D．加入一定体积的Na2SO4溶液
18．（12分）硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是的催化氧化： 。回答下列问题：
(1)当、和起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，平衡转化率随温度的变化如图所示。反应在5.0 MPa，550℃时的______，判断的依据是______。影响的因素有______。
(2)将组成(物质的量分数)为、和的气体通入反应器，在温度、压强条件下进行反应。平衡时，若转化率为，则压强为______，平衡常数______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
(3)研究表明，催化氧化的反应速率方程为：，式中：为反应速率常数，随温度升高而增大；为平衡转化率，为某时刻转化率，为常数。在时，将一系列温度下的、值代入上述速率方程，得到曲线，如图所示。
曲线上最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度。时，逐渐提高；后，逐渐下降。原因是______。
19．（12分）如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生发应，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g)。实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量(n)随时间变化如下图1所示：
(1)从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=___________。
(2)500℃该反应的平衡常数为___________(结果保留一位小数)，图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，若降低温度到400℃进行，达平衡时，K值___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)下列措施中不能使CO2的转化率增大的是___________。
A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1molCO2
C．缩小容器的容积 D．将水蒸气从体系中分离出 E．使用更有效的催化剂
(4)500℃条件下，测得某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.4mol/L，则此时v(正)___________ v(逆)(填“＞”“＜”或“=”)。
20．（10分）化学反应速率和限度是中学化学原理中很重要部分，根据所学知识回答下列问题：
I．用纯净的锌粒与稀盐酸反应制取氢气气体，请回答：
（1）实验过程如图所示，分析判断_______段化学反应速率最快。
（2）将锌粒投入盛有稀盐酸的烧杯中，产生H2的速率逐渐加快，其主要原因是_______。
（3）为了减缓上述反应的速率，欲向溶液中加入下列物质少许，你认为可行的是_______
A．蒸馏水 B．几滴硫酸铜溶液 C．浓盐酸 D．CH3COONa固体
II．某温度时，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：
（4）该反应的化学方程式：_______；
（5）反应开始至2 min末，X的反应速率为_______。
21．（12分）工业合成氨是人工固氮的一种重要方式，氨的合成实现工业化生产迄今已有100多年历史，合成氨技术是人类科学技术领域的重要突破。请回答：
(1)下列有关获取原料气的说法正确的是___________。
A．可通过液化空气分离法得到氮气
B．可用煤、天然气与水蒸气反应制备水煤气，进而获取氢气
C．原料气需经净化处理以防催化剂中毒
D．电解水法获取氢气是一种较为廉价且高效的方法
(2)原料气中的杂质气体H2S可用过量氨水净化吸收，写出化学反应方程式___________。
(3)工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1：2.8进行投料，合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为xmol，一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%，用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的KP=___________(用p表示，气体分压=总压ⅹ物质的量分数)
(4)据统计，每年全世界在合成氨工业中向外排放CO2高达40亿吨，为循环使用CO2减少浪费，常见的方法是利用合成氨的产品NH3和副产品CO2合成尿素：
①2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(l)Ea1
②NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l)Ea2
副反应：NH2COONH4+H2O=(NH4)2CO3
已知活化能大小：Ea1＜＜Ea2
某科研小组模拟工业合成尿素生产，发现反应温度在140℃时生成尿素的反应速率反而比80℃小，可能原因是___________。
(5)工业合成尿素中，通常氨碳投料比大于2，请分析可能原因___________。
A．氨易获得，成本较低
B．氨过剩可提高二氧化碳的转化率，加快合成速率
C．氨气可与体系内水结合，减少氨基甲酸铵水解，抑制副反应发生
D．氨结合水，促进反应②正向移动
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