第二节 化学反应的速率与限度
课时2 化学反应的限度 化学反应条件的控制
(一)基础巩固
1.(2022·广东佛山)在固定容积的密闭容器中,进行可逆反应:A(s)+3B(g)3C(g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是 ( )
①C的生成速率与分解速率相等
②单位时间内生成a mol A和3a mol B
③B的浓度不再变化
④容器内压强不再变化
⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3
⑥混合气体的密度不再变化
A.①②③ B.①③④⑥
C.①③⑥ D.①③④⑤
解析:C的生成速率与分解速率相等,说明正、逆反应速率相等,故①能说明反应达到平衡状态;化学反应速率之比等于化学计量数之比,无论是否达到平衡状态,都存在单位时间内生成a mol A,同时生成
3a mol B,故②不能说明反应达到平衡状态;当反应达到化学平衡状态时,各物质的浓度不变,故③能说明反应达到平衡状态;气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等,无论是否达到平衡状态,混合气体的总压强保持不变,故④不能说明反应达到平衡状态;平衡时各物质的物质的量取决于起始配料比以及转化的程度,故⑤不能说明反应达到平衡状态;A为固体,当反应达到平衡状态时,气体的总质量不变,混合气体的密度不再变化,故⑥能说明反应达到平衡状态。综上所述,C项正确。
答案:C
2.(2023·广东肇庆高二统考期末)化学与社会生产息息相关。下列生产活动与化学反应速率调控无关的是 ( )
A.高炉炼铁时,适当增加炉的高度
B.合成氨时,使用铁触媒作催化剂
C.煅烧矿石时,向炉膛“鼓风”增强火势
D.包装糕点时,在包装袋中放置一袋防腐剂
解析:增加炉的高度只是增加了铁矿石与一氧化碳的接触时间,即延长反应时间,与化学反应速率调控无关,A项符合题意;铁触媒作催化剂能增大化学反应速率,B项不符合题意;向炉膛“鼓风”,增大O2的浓度,能增大燃烧的速率, C项不符合题意;防腐剂可减少包装袋内氧气的浓度,减小反应速率, D项不符合题意。
答案:A
3.在一定条件下,使一定量的A和B气体混合发生反应 2A(g)+3B(g)4C(g)。下列描述中,说明反应已达到平衡状态的是 ( )
A.各物质的浓度之比c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶3∶4
B.混合气体中各物质的浓度相等
C.单位时间内,消耗a mol A物质的同时消耗2a mol C物质
D.混合气体的体积是反应开始前的
答案:C
4.(2024·广东高一期末)一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中发生反应:3X(g)+Y(s)4M(g)+2N(g)。X的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.反应达到平衡状态时,X的转化率为60%
B.前5 min M的平均反应速率为0.2 mol·L-1·min-1
C.混合气体密度不变,说明该反应达到平衡状态
D.其他条件保持不变,增大Y的用量,反应速率增大
解析:反应达到平衡状态时,X的转化率为×100%=60%,A项正确;前5 min X的平均反应速率为v(X)===
0.15 mol·L-1·min-1,同一化学反应用各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,则M的平均反应速率为×0.15 mol·L-1·min-1=
0.2 mol·L-1·min-1,B项正确;混合气体密度ρ=,V不变,m总变化,ρ变化,当密度不再变化时,该反应达到平衡状态,C项正确;Y为固体,其他条件保持不变,增大Y的用量,不能改变反应速率,D项错误。
答案:D
5.(2022·广东潮州)已知:Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀。将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明下列溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I-2Fe2++I2”的是 ( )
实验编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
A.① B.①②
C.②④ D.③④
解析:将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,I-过量,若不是可逆反应,则Fe3+全部转化为Fe2+,溶液中无Fe3+,故只需要证明溶液中含有Fe3+,即能证明存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2。向溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红,则说明溶液中含有Fe3+,①正确;向溶液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,溶液中I-过量,无论是否存在题述平衡,都会有黄色沉淀生成,②错误;无论是否存在题述平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成,③错误;无论是否存在题述平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色,④错误。综上所述,故选A项。
答案:A
6.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。哈伯法合成氨需要在 20 MPa~50 MPa的高压和500 ℃左右的高温下,并用铁触媒作为催化剂,氨在平衡混合物中的含量仍较少。最近某化学家使用了一种新催化剂,在常温下合成氨,反应的化学方程式可表示为N2+3H22NH3。下列有关说法中正确的是 ( )
A.哈伯法合成氨是吸热反应,新法合成氨是放热反应
B.新法合成氨不需要在高温条件下,可节约大量能源,具有发展前景
C.新法合成氨能在常温下进行是因为不需要断裂化学键
D.新催化剂使反应物断键时不用吸收能量
答案:B
7.(1)炭在火炉中燃烧得很旺时,在往炉膛底的热炭上喷洒少量水的瞬间,炉子内的火会更旺,这是因为 。
(2)如果欲使炉内炭更充分燃烧,下列措施中可行的是 (填字母)。
A.向炉内吹空气
B.把块状炭碾碎
C.使用H2O作催化剂
D.提高炉膛内的温度
答案: (1)炭与水反应生成CO和H2,燃烧更快,火焰更旺
(2)AB
(二)拓展提高
8.下列有关反应2SO2+O22SO3的说法中不正确的是 ( )
A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫与氧气不可能全部转化为三氧化硫
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为零
C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等
D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
解析:对于可逆反应来说,在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能达到一定限度。在达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。
答案:B
9.在一密闭容器中加入A和B,各物质的物质的量浓度的变化曲线如图所示。下列说法中错误的是 ( )
A.该反应的化学方程式为5A+4B4C
B.2 min前,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大
C.用B的浓度变化表示2 min内的反应速率为2 mol·L-1·min-1
D.2 min时,该反应达到平衡,此时A、B、C的浓度比为 5∶4∶4
解析:假设容器的容积为1 L,由图可得,当(6-1) mol A反应,同时有(7-3) mol B反应,生成4 mol C,故该反应的化学方程式为5A+4B4C,A项正确;2 min前,反应物A和B的浓度减小,生成物C的浓度增大,所以正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,B项正确;用B的浓度变化表示2 min内的反应速率为=
2 mol·L-1·min-1,C项正确;2 min 时该反应达到平衡,此时A、B、C的浓度比为1∶3∶4,D项错误。
答案:D
(三)挑战创新
10.(2024·广东江门高一期中)Ⅰ.NO2(红棕色)和N2O4(无色)之间发生反应:N2O4(g)2NO2(g)。将一定量N2O4充入体积为2 L的恒容密闭容器中,控制反应温度为T。
(1)下列可以说明该反应达到平衡的是 (填字母)。
A.c(N2O4)∶c(NO2)=1∶2
B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
C.容器内气体的颜色不再变化
D.混合气体的压强不再变化
(2)在温度为T的条件下,向该恒容密闭容器中充入0.04 mol·L-1 N2O4,c(NO2)随时间的变化曲线如图所示。
①1~4四个点中,v正=v逆的点有 。
②反应进行到16 min时,N2O4的转化率是 。
③下列措施能使该反应的反应速率增大的是 (填字母)。
A.增大NO2的浓度
B.增大容器容积
C.加入合适的催化剂
D.恒容条件下充入He
Ⅱ.已知Na2S2O3与硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响,设计如下实验。请回答下列问题。
实验 序号 加入 0.1 mol/L Na2S2O3 溶 液 的 加入 0.1 mol/L H2SO4溶 加入水 的 出现浑浊的 时间/s
① 20 2 2 0 t1
② 40 2 V1 0 t2
③ 20 1 2 V2 t3
(3)实验①②研究的是 对化学反应速率的影响,V1= 。
(4)实验①③研究的是 对化学反应速率的影响,V2= 。
(5)t1、t2、t3由大到小的顺序是 。
解析: (1)c(N2O4)∶c(NO2)=1∶2,不能判断浓度是否再发生变化,反应不一定平衡,A项不符合题意;反应达到平衡时,2v正(N2O4)=v逆(NO2),B项不符合题意;容器内气体的颜色不再变化,说明NO2浓度不再变化,反应一定达到平衡状态,C项符合题意;反应前后气体系数和不同,压强是变量,混合气体的压强不再变化,反应一定达到平衡状态,D项符合题意。(2)①观察图中曲线可知,反应达到平衡,正逆反应速率相等,
v正=v逆的点有1、2。②反应进行到16 min 时,c(NO2)=0.06 mol·L-1,则c(N2O4)减小0.03 mol·L-1,N2O4的转化率是×100%=75%。③增大NO2的浓度,单位体积内活化分子数增加,分子之间的有效碰撞次数增加,反应速率增大,A项符合题意;增大容器容积,反应物浓度减小,反应速率减小,B项不符合题意;加入合适的催化剂,可以增大反应速率,C项符合题意;恒容条件下充入He,反应物浓度不变,反应速率不变,D项不符合题意。(3)实验①②反应温度不同,研究的是温度对化学反应速率的影响,为了控制变量,溶液体积应当相同,故V1=2。(4)实验①③反应温度相同、加入H2SO4溶液体积相同,故实验①③研究的是浓度对化学反应速率的影响。实验③中加入0.1 mol/L Na2S2O3溶液的体积更小,为了保证H2SO4浓度不变,溶液总体积不变,故V2=1。(5)实验①②相比,浓度相同,反应②温度更高,反应速率更大,t1>t2;实验①③相比,反应温度相同,反应①浓度更大,反应速率更大,t3>t1。故t1、t2、t3由大到小的顺序是t3>t1>t2。
答案: (1)CD (2)①1、2 ②75% ③AC (3)温度 2
(4)浓度 1 (5)t3>t1>t2
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共41张PPT)
第六章 化学反应与能量
2
2门世2有
3厚
”课堂建构
促进有利反应
可逆反应
目的
抑制有害反应
化学
反应
化学平衡
反应
条件
改变反应速率
限度
控制
方法
改变可逆反应
平衡标志
限度
实例
合成氨
