专题6 第一单元 第3课时 化学反应速率和限度的计算与图像 课时对点练（原卷版+解析版）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）
文档属性
| 名称 | 专题6 第一单元 第3课时 化学反应速率和限度的计算与图像 课时对点练（原卷版+解析版）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 436.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-01-04 22:51:36 | ||
图片预览
文档简介
第3课时 化学反应速率和限度的计算与图像
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．(2023·西北工业大学附属中学期中)某温度下，将4 mol A气体和2 mol B气体充入到1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。经2 min后达到平衡时，测得C的物质的量为1.2 mol。下列说法中正确的是( )
A．平衡时，B的转化率为70%
B．2 min内用C表示的反应速率为1.2 mol·L－1·min－1
C．反应前后的压强之比为10∶9
D．其他条件不变时，充入少量He(不参与反应)，体系压强增大，则反应速率增大
题组二 化学反应速率图像分析
4．CaCO3与稀盐酸反应(反应放热)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．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( )
组别 对应曲线 c(HCl)/ (mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A.第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
6．(2023·南宁期中)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．从3 min到9 min，v(H2)为0.125 mol·L－1·min－1
B．若混合气体密度不变时，该反应达到平衡状态
C．平衡时向容器中充入Ne，反应速率不变
D．9 min时，反应处于平衡状态
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)正反应放热，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．此时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．(2022·辽宁实验中学期末)燃煤烟气的脱硫技术是环境科学研究的热点，利用反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)可实现从燃煤烟气中回收硫。向两个体积相同的恒容密闭容器中通入2 mol CO(g)和1 mol SO2(g)发生上述反应，体系的总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．实验a平衡时CO的物质的量为1.5 mol
B．实验b中，40 min内CO的平均反应速率为2.0 kPa·min－1
C．与实验a相比，实验b改变的条件是加入催化剂
D．实验b中SO2的转化率是75%
14．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%
15．(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)如图中表示C的浓度变化的曲线是________(填字母)，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)＝________。
(2)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
(3)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
16．(2023·成都高一期中)一定温度下，向0.5 L的密闭容器中通入两种气体反应物，反应中各气体的物质的量变化如图所示。回答下列问题：
(1)写出容器中发生反应的化学方程式：__________________(用图中字母表示)。
(2)0～1 s内，以B的浓度表示反应的平均速率v(B)＝_______ mol·L－1·s－1,1～5 s内，以B的浓度表示反应的平均速率为v′(B)，由图可知v(B)________(填“>”“<”或“＝”)v′(B)，其原因是______________________________________________________________________。
(3)当可逆反应达到平衡时，C的转化率为____________。
(4)容器内初始压强用p初表示，平衡时压强用p平表示，则p平∶p初＝______________。
(5)某条件下可逆反应达平衡后，降低温度，逆反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)，下列情况能说明容器内可逆反应再次达到化学平衡的是________(填字母)。
A．v正(B)＝v逆(A)
B．气体B的质量分数不再改变
C．容器内气体总质量不再改变
D．气体D的物质的量浓度不再改变
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
答案 B
解析 物质的量变化量之比等于化学计量数之比，故0.8 mol∶0.4 mol＝x∶2，解得x＝4，A项错误；列三段式：
3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(g)
起始量/mol 3 1 0 0
变化量/mol 0.6 0.2 0.8 0.4
2 min末/mol 2.4 0.8 0.8 0.4
2 min末，A的浓度为c＝＝＝1.2 mol·L－1，B项正确；2 min内A的反应速率为 v＝＝＝＝0.15 mol·L－1·min－1，C项错误；2 min内B的浓度的改变量为Δc＝＝＝0.1 mol·L－1，D项错误。
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
答案 C
解析 不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，故各物质表示的反应速率与其化学计量数之比越大，反应速率越快，①＝0.007 5 mol·L－1·s－1，②＝0.2 mol·L－1·s－1，③＝0.2 mol·L－1·s－1，④＝0.225 mol·L－1·s－1，反应速率：④>③＝②>①，故D正确。
3．(2023·西北工业大学附属中学期中)某温度下，将4 mol A气体和2 mol B气体充入到1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。经2 min后达到平衡时，测得C的物质的量为1.2 mol。下列说法中正确的是( )
A．平衡时，B的转化率为70%
B．2 min内用C表示的反应速率为1.2 mol·L－1·min－1
C．反应前后的压强之比为10∶9
D．其他条件不变时，充入少量He(不参与反应)，体系压强增大，则反应速率增大
答案 C
解析 由三段式分析可知：
2A(g)＋B(g)2C(g)
起始量/mol 4 2 0
转化量/mol 1.2 0.6 1.2
平衡量/mol 2.8 1.4 1.2
由三段式分析可知，平衡时，B的转化率为×100%＝30%，A错误；2 min内用C表示的反应速率为＝0.6 mol·L－1·min－1，B错误；根据恒温恒容下，气体的压强之比等于物质的量之比，结合三段式分析可知反应前后的压强之比为(4＋2) mol∶(2.8＋1.4＋1.2) mol＝10∶9，C正确；其他条件不变时，充入少量He(不参与反应)，体系压强增大，但反应物和生成物浓度均不变，故反应速率不变，D错误。
题组二 化学反应速率图像分析
4．CaCO3与稀盐酸反应(反应放热)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
答案 D
解析 随着反应的进行氢离子浓度降低，氢离子浓度变化使反应速率减小。由图像可知，开始生成的二氧化碳的反应速率是增大的，说明反应放热，即反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A项正确；由图可知反应速率先增大后减少，反应速率减小的原因是c(H＋)减小，B项正确；由图可知2～4 min内，生成的CO2物质的量最大，所以反应在2～4 min内平均反应速率最大，C项正确；没有给出反应容器的体积，只有物质的量的变化，无法计算反应速率，D项错误。
5．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( )
组别 对应曲线 c(HCl)/ (mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A.第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
答案 D
解析 由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。
6．(2023·南宁期中)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．从3 min到9 min，v(H2)为0.125 mol·L－1·min－1
B．若混合气体密度不变时，该反应达到平衡状态
C．平衡时向容器中充入Ne，反应速率不变
D．9 min时，反应处于平衡状态
答案 B
解析 从3 min到9 min，v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.125 mol·L－1·min－1，A正确；反应前后均为气体，且容器体积不变，则混合气体密度一直保持不变，不能作为判断反应达到平衡状态的依据，B错误；平衡时向容器中充入Ne，各物质浓度不变，反应速率不变，C正确；9 min时，CO2、CH3OH的浓度均不再改变，反应处于平衡状态，D正确。
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)正反应放热，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
答案 C
解析 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．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．此时C的产率为30%
答案 D
解析 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A的平均反应速率为＝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。
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
答案 D
解析 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。
10．一定温度下，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)
答案 C
解析 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．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
答案 D
解析 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。
12．一定温度下，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
答案 C
解析 ①恒压条件下，反应正向气体体积增大，气体的总质量不变，故密度减小，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．(2022·辽宁实验中学期末)燃煤烟气的脱硫技术是环境科学研究的热点，利用反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)可实现从燃煤烟气中回收硫。向两个体积相同的恒容密闭容器中通入2 mol CO(g)和1 mol SO2(g)发生上述反应，体系的总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．实验a平衡时CO的物质的量为1.5 mol
B．实验b中，40 min内CO的平均反应速率为2.0 kPa·min－1
C．与实验a相比，实验b改变的条件是加入催化剂
D．实验b中SO2的转化率是75%
答案 A
解析 假设达到平衡时，CO转化了x mol，则有如下三段式：
2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)
开始/mol 2 1 0
转化/mol x 0.5x x
平衡/mol 2－x 1－0.5x x，
在恒温恒容的条件下，体系的压强之比等于气体的物质的量之比，根据图像有＝，则x＝1.5，所以实验a平衡时CO的物质的量为2 mol－1.5 mol＝0.5 mol，A项错误；根据反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)，可知体系中气体物质的量的减小量等于二氧化硫的物质的量，又根据恒温恒容下气体压强之比等于物质的量之比，故40 min内二氧化硫的压强减小量为40 kPa，则CO的压强减小量为80 kPa，故40 min内CO的平均反应速率为 kPa·min－1＝2.0 kPa·min－1，B项正确；与实验a相比，实验b的速率加快，平衡状态相同，故实验b改变的条件是加入催化剂，C项正确；实验b的平衡状态与实验a相同，所以根据A项的分析，可知达到平衡时二氧化硫转化了0.75 mol，故二氧化硫的转化率为×100%＝75%，D项正确。
14．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%
答案 B
解析 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，A正确；列三段式：
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
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。
15．(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)如图中表示C的浓度变化的曲线是________(填字母)，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)＝________。
(2)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
(3)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
答案 (1)c 0.015 mol·L－1·s－1 32.5%
(2)abef (3)acd
解析 (1)初始时，C的物质的量浓度为0，由表中数据可知，反应消耗A的物质的量为0.20 mol－0.07 mol＝0.13 mol，根据化学方程式2A(g)＋B(g)2C(g)可知，生成C的物质的量为0.13 mol，其物质的量浓度为＝0.065 mol·L－1，所以表示C的浓度变化的曲线是c；0～2 s内，物质A反应消耗的物质的量为0.20 mol－0.08 mol＝0.12 mol，根据化学方程式2A(g)＋B(g)2C(g)可知，消耗B的物质的量为0.06 mol，则用B表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝＝0.015 mol·L－1·s－1；平衡时，反应消耗A的物质的量为0.13 mol，则消耗B的物质的量为0.065 mol，B的转化率α(B)＝×100%＝32.5%。(2)根据2A(g)＋B(g)2C(g)可知，＝，即v正(C)＝2v正(B)，当v逆(C)＝2v正(B)时，v逆(C)＝v正(C)，反应达到化学平衡，a正确；容器内各物质的浓度保持不变时，说明各物质的生成速率等于消耗速率，反应达到化学平衡，b正确；c(A)＝c(C)，只能说明某一时刻A、C浓度关系，不能证明反应达到化学平衡，c错误；反应2A(g)＋B(g)2C(g)在2 L的容器中进行，反应前后总质量不变，密度不变，因此容器内气体的密度不再变化，不能说明反应达到化学平衡，d错误；反应2A(g)＋B(g)2C(g)，反应前后气体分子数减小，由于反应前后总质量不变，当气体的平均相对分子质量不再变化时，即摩尔质量不再变化，说明反应达到化学平衡，e正确；等物质的量的A和B在600 ℃时发生反应，A、B的化学计量数之比为2∶1，随着反应的进行，A、B的浓度之比逐渐变化，当A与B的浓度之比不再变化时，反应达到化学平衡，f正确。(3)适当升高温度，化学反应速率加快，a正确；向容器中充入1 mol Ne，反应物和生成物浓度不变，反应速率不变，b错误；增大B的浓度，化学反应速率加快，c正确；选择高效催化剂，化学反应速率加快，d正确；及时分离出C，生成物浓度减小，化学反应速率减慢，e错误。
16．(2023·成都高一期中)一定温度下，向0.5 L的密闭容器中通入两种气体反应物，反应中各气体的物质的量变化如图所示。回答下列问题：
(1)写出容器中发生反应的化学方程式：__________________(用图中字母表示)。
(2)0～1 s内，以B的浓度表示反应的平均速率v(B)＝_______ mol·L－1·s－1,1～5 s内，以B的浓度表示反应的平均速率为v′(B)，由图可知v(B)________(填“>”“<”或“＝”)v′(B)，其原因是______________________________________________________________________。
(3)当可逆反应达到平衡时，C的转化率为____________。
(4)容器内初始压强用p初表示，平衡时压强用p平表示，则p平∶p初＝______________。
(5)某条件下可逆反应达平衡后，降低温度，逆反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)，下列情况能说明容器内可逆反应再次达到化学平衡的是________(填字母)。
A．v正(B)＝v逆(A)
B．气体B的质量分数不再改变
C．容器内气体总质量不再改变
D．气体D的物质的量浓度不再改变
答案 (1)3B＋4C6A＋2D
(2)(或0.67或0.667) > 随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减小
(3)80%(或0.80)
(4)1.1(或11∶10或1.1∶1)
(5)减小 BD
解析 (1)由图可知，反应过程中物质的量减少的是反应物B与C，物质的量增大的是生成物A与D，5 s后不再增加或减少故为可逆反应，0～5 s内B、C、A、D变化量分别为0.6 mol、0.8 mol、1.2 mol、0.4 mol，物质的量变化量之比等于其化学计量数比，故得反应化学方程式为3B＋4C6A＋2D。(2)0～1 s内B的物质的量由1 mol变为 mol，v(B)＝＝＝ mol·L－1·s－1；随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减小，所以v(B)>v′(B)。(3)由图可知当反应进行到5 s时达到平衡，C由1 mol变为0.2 mol，故C的转化率为×100%＝80%。(4)同温同体积，压强之比等于物质的量之比，则p平∶p初＝(1.2＋0.4＋0.4＋0.2)∶(1＋1)＝11∶10。(5)温度降低，正、逆反应速率均减小。反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，即v正(B)∶v逆(A)＝系数比，v正(B)＝v逆(A)时，正、逆反应速率比不等于系数比，反应不平衡，故不选A；当气体B的质量分数不再改变时，说明B的浓度不变，反应一定达到平衡状态，故选B；因反应物和生成物均为气体，根据质量守恒，气体总质量是恒量，气体总质量不变，反应不一定平衡，故不选C；反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变，生成物D的浓度不再改变，反应一定达到平衡状态，故选D。
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．(2023·西北工业大学附属中学期中)某温度下，将4 mol A气体和2 mol B气体充入到1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。经2 min后达到平衡时，测得C的物质的量为1.2 mol。下列说法中正确的是( )
A．平衡时，B的转化率为70%
B．2 min内用C表示的反应速率为1.2 mol·L－1·min－1
C．反应前后的压强之比为10∶9
D．其他条件不变时，充入少量He(不参与反应)，体系压强增大，则反应速率增大
题组二 化学反应速率图像分析
4．CaCO3与稀盐酸反应(反应放热)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．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( )
组别 对应曲线 c(HCl)/ (mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A.第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
6．(2023·南宁期中)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．从3 min到9 min，v(H2)为0.125 mol·L－1·min－1
B．若混合气体密度不变时，该反应达到平衡状态
C．平衡时向容器中充入Ne，反应速率不变
D．9 min时，反应处于平衡状态
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)正反应放热，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．此时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．(2022·辽宁实验中学期末)燃煤烟气的脱硫技术是环境科学研究的热点，利用反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)可实现从燃煤烟气中回收硫。向两个体积相同的恒容密闭容器中通入2 mol CO(g)和1 mol SO2(g)发生上述反应，体系的总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．实验a平衡时CO的物质的量为1.5 mol
B．实验b中，40 min内CO的平均反应速率为2.0 kPa·min－1
C．与实验a相比，实验b改变的条件是加入催化剂
D．实验b中SO2的转化率是75%
14．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%
15．(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)如图中表示C的浓度变化的曲线是________(填字母)，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)＝________。
(2)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
(3)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
16．(2023·成都高一期中)一定温度下，向0.5 L的密闭容器中通入两种气体反应物，反应中各气体的物质的量变化如图所示。回答下列问题：
(1)写出容器中发生反应的化学方程式：__________________(用图中字母表示)。
(2)0～1 s内，以B的浓度表示反应的平均速率v(B)＝_______ mol·L－1·s－1,1～5 s内，以B的浓度表示反应的平均速率为v′(B)，由图可知v(B)________(填“>”“<”或“＝”)v′(B)，其原因是______________________________________________________________________。
(3)当可逆反应达到平衡时，C的转化率为____________。
(4)容器内初始压强用p初表示，平衡时压强用p平表示，则p平∶p初＝______________。
(5)某条件下可逆反应达平衡后，降低温度，逆反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)，下列情况能说明容器内可逆反应再次达到化学平衡的是________(填字母)。
A．v正(B)＝v逆(A)
B．气体B的质量分数不再改变
C．容器内气体总质量不再改变
D．气体D的物质的量浓度不再改变
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
答案 B
解析 物质的量变化量之比等于化学计量数之比，故0.8 mol∶0.4 mol＝x∶2，解得x＝4，A项错误；列三段式：
3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(g)
起始量/mol 3 1 0 0
变化量/mol 0.6 0.2 0.8 0.4
2 min末/mol 2.4 0.8 0.8 0.4
2 min末，A的浓度为c＝＝＝1.2 mol·L－1，B项正确；2 min内A的反应速率为 v＝＝＝＝0.15 mol·L－1·min－1，C项错误；2 min内B的浓度的改变量为Δc＝＝＝0.1 mol·L－1，D项错误。
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
答案 C
解析 不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，故各物质表示的反应速率与其化学计量数之比越大，反应速率越快，①＝0.007 5 mol·L－1·s－1，②＝0.2 mol·L－1·s－1，③＝0.2 mol·L－1·s－1，④＝0.225 mol·L－1·s－1，反应速率：④>③＝②>①，故D正确。
3．(2023·西北工业大学附属中学期中)某温度下，将4 mol A气体和2 mol B气体充入到1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。经2 min后达到平衡时，测得C的物质的量为1.2 mol。下列说法中正确的是( )
A．平衡时，B的转化率为70%
B．2 min内用C表示的反应速率为1.2 mol·L－1·min－1
C．反应前后的压强之比为10∶9
D．其他条件不变时，充入少量He(不参与反应)，体系压强增大，则反应速率增大
答案 C
解析 由三段式分析可知：
2A(g)＋B(g)2C(g)
起始量/mol 4 2 0
转化量/mol 1.2 0.6 1.2
平衡量/mol 2.8 1.4 1.2
由三段式分析可知，平衡时，B的转化率为×100%＝30%，A错误；2 min内用C表示的反应速率为＝0.6 mol·L－1·min－1，B错误；根据恒温恒容下，气体的压强之比等于物质的量之比，结合三段式分析可知反应前后的压强之比为(4＋2) mol∶(2.8＋1.4＋1.2) mol＝10∶9，C正确；其他条件不变时，充入少量He(不参与反应)，体系压强增大，但反应物和生成物浓度均不变，故反应速率不变，D错误。
题组二 化学反应速率图像分析
4．CaCO3与稀盐酸反应(反应放热)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
答案 D
解析 随着反应的进行氢离子浓度降低，氢离子浓度变化使反应速率减小。由图像可知，开始生成的二氧化碳的反应速率是增大的，说明反应放热，即反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A项正确；由图可知反应速率先增大后减少，反应速率减小的原因是c(H＋)减小，B项正确；由图可知2～4 min内，生成的CO2物质的量最大，所以反应在2～4 min内平均反应速率最大，C项正确；没有给出反应容器的体积，只有物质的量的变化，无法计算反应速率，D项错误。
5．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( )
组别 对应曲线 c(HCl)/ (mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A.第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
答案 D
解析 由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。
6．(2023·南宁期中)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A．从3 min到9 min，v(H2)为0.125 mol·L－1·min－1
B．若混合气体密度不变时，该反应达到平衡状态
C．平衡时向容器中充入Ne，反应速率不变
D．9 min时，反应处于平衡状态
答案 B
解析 从3 min到9 min，v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.125 mol·L－1·min－1，A正确；反应前后均为气体，且容器体积不变，则混合气体密度一直保持不变，不能作为判断反应达到平衡状态的依据，B错误；平衡时向容器中充入Ne，各物质浓度不变，反应速率不变，C正确；9 min时，CO2、CH3OH的浓度均不再改变，反应处于平衡状态，D正确。
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)正反应放热，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
答案 C
解析 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．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．此时C的产率为30%
答案 D
解析 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A的平均反应速率为＝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。
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
答案 D
解析 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。
10．一定温度下，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)
答案 C
解析 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．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
答案 D
解析 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。
12．一定温度下，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
答案 C
解析 ①恒压条件下，反应正向气体体积增大，气体的总质量不变，故密度减小，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．(2022·辽宁实验中学期末)燃煤烟气的脱硫技术是环境科学研究的热点，利用反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)可实现从燃煤烟气中回收硫。向两个体积相同的恒容密闭容器中通入2 mol CO(g)和1 mol SO2(g)发生上述反应，体系的总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．实验a平衡时CO的物质的量为1.5 mol
B．实验b中，40 min内CO的平均反应速率为2.0 kPa·min－1
C．与实验a相比，实验b改变的条件是加入催化剂
D．实验b中SO2的转化率是75%
答案 A
解析 假设达到平衡时，CO转化了x mol，则有如下三段式：
2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)
开始/mol 2 1 0
转化/mol x 0.5x x
平衡/mol 2－x 1－0.5x x，
在恒温恒容的条件下，体系的压强之比等于气体的物质的量之比，根据图像有＝，则x＝1.5，所以实验a平衡时CO的物质的量为2 mol－1.5 mol＝0.5 mol，A项错误；根据反应2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)，可知体系中气体物质的量的减小量等于二氧化硫的物质的量，又根据恒温恒容下气体压强之比等于物质的量之比，故40 min内二氧化硫的压强减小量为40 kPa，则CO的压强减小量为80 kPa，故40 min内CO的平均反应速率为 kPa·min－1＝2.0 kPa·min－1，B项正确；与实验a相比，实验b的速率加快，平衡状态相同，故实验b改变的条件是加入催化剂，C项正确；实验b的平衡状态与实验a相同，所以根据A项的分析，可知达到平衡时二氧化硫转化了0.75 mol，故二氧化硫的转化率为×100%＝75%，D项正确。
14．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%
答案 B
解析 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，A正确；列三段式：
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
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。
15．(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)如图中表示C的浓度变化的曲线是________(填字母)，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)＝________。
(2)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
(3)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
答案 (1)c 0.015 mol·L－1·s－1 32.5%
(2)abef (3)acd
解析 (1)初始时，C的物质的量浓度为0，由表中数据可知，反应消耗A的物质的量为0.20 mol－0.07 mol＝0.13 mol，根据化学方程式2A(g)＋B(g)2C(g)可知，生成C的物质的量为0.13 mol，其物质的量浓度为＝0.065 mol·L－1，所以表示C的浓度变化的曲线是c；0～2 s内，物质A反应消耗的物质的量为0.20 mol－0.08 mol＝0.12 mol，根据化学方程式2A(g)＋B(g)2C(g)可知，消耗B的物质的量为0.06 mol，则用B表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝＝0.015 mol·L－1·s－1；平衡时，反应消耗A的物质的量为0.13 mol，则消耗B的物质的量为0.065 mol，B的转化率α(B)＝×100%＝32.5%。(2)根据2A(g)＋B(g)2C(g)可知，＝，即v正(C)＝2v正(B)，当v逆(C)＝2v正(B)时，v逆(C)＝v正(C)，反应达到化学平衡，a正确；容器内各物质的浓度保持不变时，说明各物质的生成速率等于消耗速率，反应达到化学平衡，b正确；c(A)＝c(C)，只能说明某一时刻A、C浓度关系，不能证明反应达到化学平衡，c错误；反应2A(g)＋B(g)2C(g)在2 L的容器中进行，反应前后总质量不变，密度不变，因此容器内气体的密度不再变化，不能说明反应达到化学平衡，d错误；反应2A(g)＋B(g)2C(g)，反应前后气体分子数减小，由于反应前后总质量不变，当气体的平均相对分子质量不再变化时，即摩尔质量不再变化，说明反应达到化学平衡，e正确；等物质的量的A和B在600 ℃时发生反应，A、B的化学计量数之比为2∶1，随着反应的进行，A、B的浓度之比逐渐变化，当A与B的浓度之比不再变化时，反应达到化学平衡，f正确。(3)适当升高温度，化学反应速率加快，a正确；向容器中充入1 mol Ne，反应物和生成物浓度不变，反应速率不变，b错误；增大B的浓度，化学反应速率加快，c正确；选择高效催化剂，化学反应速率加快，d正确；及时分离出C，生成物浓度减小，化学反应速率减慢，e错误。
16．(2023·成都高一期中)一定温度下，向0.5 L的密闭容器中通入两种气体反应物，反应中各气体的物质的量变化如图所示。回答下列问题：
(1)写出容器中发生反应的化学方程式：__________________(用图中字母表示)。
(2)0～1 s内，以B的浓度表示反应的平均速率v(B)＝_______ mol·L－1·s－1,1～5 s内，以B的浓度表示反应的平均速率为v′(B)，由图可知v(B)________(填“>”“<”或“＝”)v′(B)，其原因是______________________________________________________________________。
(3)当可逆反应达到平衡时，C的转化率为____________。
(4)容器内初始压强用p初表示，平衡时压强用p平表示，则p平∶p初＝______________。
(5)某条件下可逆反应达平衡后，降低温度，逆反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)，下列情况能说明容器内可逆反应再次达到化学平衡的是________(填字母)。
A．v正(B)＝v逆(A)
B．气体B的质量分数不再改变
C．容器内气体总质量不再改变
D．气体D的物质的量浓度不再改变
答案 (1)3B＋4C6A＋2D
(2)(或0.67或0.667) > 随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减小
(3)80%(或0.80)
(4)1.1(或11∶10或1.1∶1)
(5)减小 BD
解析 (1)由图可知，反应过程中物质的量减少的是反应物B与C，物质的量增大的是生成物A与D，5 s后不再增加或减少故为可逆反应，0～5 s内B、C、A、D变化量分别为0.6 mol、0.8 mol、1.2 mol、0.4 mol，物质的量变化量之比等于其化学计量数比，故得反应化学方程式为3B＋4C6A＋2D。(2)0～1 s内B的物质的量由1 mol变为 mol，v(B)＝＝＝ mol·L－1·s－1；随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减小，所以v(B)>v′(B)。(3)由图可知当反应进行到5 s时达到平衡，C由1 mol变为0.2 mol，故C的转化率为×100%＝80%。(4)同温同体积，压强之比等于物质的量之比，则p平∶p初＝(1.2＋0.4＋0.4＋0.2)∶(1＋1)＝11∶10。(5)温度降低，正、逆反应速率均减小。反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，即v正(B)∶v逆(A)＝系数比，v正(B)＝v逆(A)时，正、逆反应速率比不等于系数比，反应不平衡，故不选A；当气体B的质量分数不再改变时，说明B的浓度不变，反应一定达到平衡状态，故选B；因反应物和生成物均为气体，根据质量守恒，气体总质量是恒量，气体总质量不变，反应不一定平衡，故不选C；反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变，生成物D的浓度不再改变，反应一定达到平衡状态，故选D。