【化学】化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题(含答案)附答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式：2NO+2CO
催化剂2CO2+N2，为了
测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表： 时间/s c（NO） /mol·L-1 c（CO） /mol·L-1 0 1.00×10-3 1 4.50×10-4 2 2.50×10-4 3 1.50×10-4 4 1.00×10-4 5 1.00×10-4 3.60×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3
请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大，则上述反应的
?H___0（填写“>”、“<”、“=”）。
（2）前2s内的平均反应速率v（N2）=_____________。 （3）计算4s时NO的转化率为____________。
（4）下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是______（填序号）。 A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度 C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积
（5）由上表数据可知，该反应在第______s达到化学平衡状态。假如上述反应在密闭恒容容器中进行，判断该反应是否达到平衡的依据为________（填序号）。 A．压强不随时间改变B．气体的密度不随时间改变
C．c（NO）不随时间改变D．单位时间里消耗NO和CO的物质的量相等
（6）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。 实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ T/℃ 280 NO初始浓度/mol·L-1 1.20×10-3 CO初始浓度/mol·L-1 g-1 催化剂的比表面积/m2·82 124 124 5.80×10-3 350
①请在上表格中填入剩余的实验条件数据_____、_____、______、______、______。 ②请在给出的坐标图中，画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号________。
【答案】< 1.875?10-4mol·L-1·s-1 90% ABD 4 AC 5.80?10-3 280 1.20?10-3
1.20?10-3 5.80?10-3
【解析】 【分析】
反应热的正负可根据反应物和生成物的总能量的大小比较；能提高反应速率的因素主要有增大浓度、使用催化剂、升高温度、增大表面积、构成原电池等，压强能否改变反应速率要看是否改变了浓度；反应是否达到平衡可以从速率（正逆反应速率是否相等）、量（是否保持不变）、压强、气体平均密度，气体平均摩尔质量、颜色等方面判断；验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。 【详解】
(1)反应物比生成物的总能量大，说明是放热反应，?H<0；
1.00?10?3mol/L?2.50?10?4mol/L(2)V(N2）=0.5V(NO)= 0.5?=1.875?10-4mol· L-1· s-2s1
。
(3)NO的转化率等于反应掉的NO除以原有总的NO，可列式
1.00?10?3?1.00?10?4=90% 。 ?31.00?10(4)催化剂可以加快反应速率，A正确；温度越高，反应速率越快，B正确，C错误；缩小容器体积，会增大各组分的浓度，浓度越高，反应速率越快，D正确。 故答案选ABD；
(5)由表中数据可知，第4s后，反应物的浓度不再变化，达到平衡；
A．恒温恒压下，压强不变意味着气体的总物质的量不变，而该反应两边的气体计量数之
和不同，气体的总物质的量不变说明达到平衡，A正确；
B．气体的密度等于气体的质量除以体积，因为所有组分都是气体，气体的质量不变，因为恒容容器，所以气体不变，所以气体的密度永远不变，与平衡没有关系，B错误； C.c（NO）不变，意味着达到平衡，C正确；
D．因为NO和CO的化学计量数之比为1:1，且都是反应物，所以单位时间里消耗NO和CO的物质的量一定相等，不能说明达到平衡，D错误； 故答案：4；AC；
(6)①验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验。I和II因为催化剂的比表面积不同，所以其他条件应该是一样的，研究的是催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；II和III因为温度不一样，所以其他条件应该是一样的，研究的是温度对化学反应速率的影响规律；
故答案是：5.80?10-3，280，1.20?10-3，1.20?10-3 ，5.80?10-3 ；
②I和II的区别是催化剂的比表面积，催化剂加快反应速率，所以II更快的达到平衡，但催化剂不影响平衡，所以I和II平衡时NO的浓度一样，c（NO）变化曲线如图：
。
【点睛】
验证多个因素对某物质或某性质的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。
2．二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂，在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂，但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。已知反应CH4(g) +2NO2(g)量浓度与时间的关系如图所示。
N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，起始
时向体积为V的恒容密闭容器中通人2mol CH4和3mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的
(1)容器体积V=_______L。
(2)图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线___________. (填“甲”“乙\或\丙\。
(3)0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率为____________________mol·L-1·min-1。
(4)a、b、c三点中达到平衡的点是______。 达到平衡时， NO2的转化率是___________ (物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×100%)。
(5)a点时，c(CO2) =__________mol·L-1(保留两位小数) ，n( CH4):n(NO2) =_________________。
【答案】2 甲 0.1 c 80% 或0.8 0.33 4:5 【解析】 【分析】
依据图像，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH4.、N2、H2O中的哪种物质；依据单位时间内浓度的变化，计算出0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率；达到平衡时的判断依据。 【详解】
（1）起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2 mol CH4和3 mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示，CH4是反应物，即起始时的物质的量浓度为1.0mol·L-1，依据c=
nn2mol=2L； ，得V==?11mol?LcV （2）由(1)可知，丙代表CH4，从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·L-1，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L-1，故从开始到平衡时，甲代表L-1×2L=2.4mol；故从开始到平衡时，乙代表的物质的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·
L-1×2L=1.2mol，根据反应物、生成物反应前后物质的量变的物质的量浓度增加量：0.6mol·
化之比等于物质的量之比，故甲代表H2O的物质的量浓度与时间关系，乙代表N2的物质的量浓度与时间关系；
（3）乙代表N2的物质的量浓度与时间关系，0 ~5 min内，N2的物质的量浓度变化量为：
0.5mol?L?10.5mol·L- 0=0.5mol·L，v(N2)==0.1mol·L-1·min -1；
5min-1
-1
（4）当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化，故a、b、c三点中L-1，即从开始平衡，N2的物质的量增加了：达到平衡的点是c；达到平衡时，c(N2)=0.6mol·0.6mol·L-1×2L=1.2mol，CH4(g) +2NO2(g)
N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依据方程式中反应物、
生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，即从开始到平衡，NO2的物质的量变化量为：1.2mol×2=2.4mol，故达到平衡时， NO2的转化率是L-1，CH4(g) +2NO2(g)（5）设a点时的浓度为xmol·
2.4mol?100% =80%； 3molN2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依据方程式
中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，(1.0-x)：x=1:2，x=0.67，
?n(H2O)=0.67mol·L-1×2L=1.34mol，
?n(CH4):?n(NO2):?n(N2):?n(CO2):?n(H2O)=1:2:1:1:2，a点时，?n(CO2)=0.67mol，c(CO2) =
0.67mol=0.33mol·L-1；?(CH4)=0.67mol，2L?n(NO2)=1.34mol，故a点时，n( CH4):n(NO2)=(2mol-0.67mol)：(3mol-1.34mol)=4:5。
3．新型材料 AIN 应用前景广泛，对其制备过程的研究成为热点。
(1)将物质的量均为a mol 的 Al2O3与N2 充入恒温恒容密闭容器中，控制温度发生反应：2Al2O3(s)+2N2(g)
4AlN(s) +3O2(g) △H>0。
①下列可作为反应达到平衡的判据是_________(填序号）。 A．固体的质量不再改变 B．2v正(N2)=3v逆(O 2) C．△H 不变
D．容器内气体的压强不变 E．N2分子数与 O2 分子数比为 2:3
②在起始压强为p的反应体系中，平衡时 N2的转化率为α，则上述反应的平衡常数 Kp__________(对于气相反应，用某组分 B 的平衡压强 p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B) =p总·x(B) ，p总为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数）。
③为促进反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原因是____________。
(2)铝粉与 N2 在一定温度下可直接生成 AlN， 加入少量 NH4Cl 固体可促进反应。将等质量的A1粉与不同量的 NH4Cl混合均匀后置于充 N2的密闭容器中，电火花引燃，产品中 AlN的质量分数[ω(AlN)] 随原料中ω(NH4Cl)的变化如图1所示，燃烧过程中温度随时间变化如图2所示。则：
①固体混合物中，ω(NH4Cl)的最佳选择是__________。
②结合图2解释当ω(NH4Cl)超过一定值后，ω(AlN)明显减少的原因__________。
(3)AIN粉末会缓慢发生水解反应，粒径为100 nm 的 AlN 粉末水解时溶液 pH的变化如图3 所示。
【化学】化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题(含答案)附答案
