化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题(含答案)附答案解析
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．二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==?1c1mol?LV （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。
2．某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z(均为气体)三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：
(1)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为__________。
(2)若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0mol N2和2.0mol H2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示： t/s n(NH3) 0 0 50 0.24 150 0.36 250 0.40 350 0.40 0~50s内的平均反应速率v(N2)=_________。
(3)已知：键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。N?N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1mol NH3过程中___(填“吸收”或“放出”)的能量为____，反应达到(2)中的平衡状态时，对应的能量变化的数值为____kJ。 (4)为加快反应速率，可以采取的措施是_______ a.降低温度
b.增大压强 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气 e.及时分离NH3
s) 放出 46kJ 18.4 b 【答案】3X+Y?2Z 1.2×10?3mol/(L·【解析】 【分析】
（1）根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物，根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式； （2）根据=
?c计算； ?t（3）形成化学键放出能量，断裂化合价吸收能量； (4)根据影响反应速率的因素分析； 【详解】
（1）由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=0.1mol：0.3mol：0.2mol=1：3：2，则反应的化学方程式为3X+Y?2Z；
（2）0～50s内，NH3物质的量变化为0.24mol，根据方程式可知，N2物质的量变化为0.12mol，(Z)=
?c0.12mol=1.2×10?3mol/(L·s)； =
?t2L?50s（3）断裂1molN?N吸收946kJ的能量，断裂1mol H-H键吸能量436kJ，形成1mo N-H键放出能量391kJ，根据方程式3H2+N2?2NH3，生成2mol氨气，断键吸收的能量是946kJ+ 436kJ×3=2254 kJ，成键放出的能量是391kJ×6=2346 kJ，则生成1mol NH3过程中放出的
2346 kJ-2254 kJ=46kJ；反应达到(2)中的平衡状态时生成0.4mol氨气，所以放
2出的能量是46kJ×0.4=18.4kJ；
(4) a.降低温度，反应速率减慢，故不选a；
b.增大压强，体积减小浓度增大，反应速率加快，故选b； c.恒容时充入He气，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选c；
d.恒压时充入He气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，故不选d； e.及时分离NH3，浓度减小，反应速率减慢，故不选e。 【点睛】
能量为
本题考查化学平衡图象分析，根据键能计算反应热，影响化学反应速率的因素，注意压强对反应速率的影响是通过改变浓度实现的，若改变了压强而浓度不变，则反应速率不变。
3．用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下（KMnO4溶液已酸化）：
实验序号 A溶液 B溶液 ① 20 mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液 30 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液 ② 20 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液 30 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液
（1）该反应的离子方程式___________________________。（已知H2C2O4是二元弱酸） （2）该实验探究的是_____________因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是_________________＜_____________（填实验序号）。 （3）若实验①在2 min末收集了2.24 mL CO2（标准状况下），则在2 min末， c（MnO4
－
）＝__________mol/L（假设混合液体积为50mL）
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定_____________来比较化学反应速率。（一条即可）
（5）小组同学发现反应速率总是如图，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：
①__________________________；②__________________________。
【答案】2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 浓度 ① ② 0.0056 KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间 该反应放热 产物Mn2＋是反应的催化剂 【解析】 【详解】
（1）高锰酸钾溶液具有强氧化性，把草酸氧化成CO2，根据化合价升降法进行配平，其离
－＋＋
子反应方程式为：2MnO4＋5H2C2O4＋6H＝2Mn2＋10CO2↑＋8H2O；
（2）对比表格数据可知，草酸的浓度不一样，因此是探究浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，则①<②；
（3）根据反应方程式并结合CO2的体积，求出消耗的n(KMnO4)= 2×10－5mol，剩余n(KMnO4)=(30×10－3×0.01－2×10－5)mol=2.8×10－4mol，c(KMnO4)=2.8×10－4mol÷50×10－
3
L=0.0056mol·L－1；
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率；
（5）t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①此反应是放热反应，温度升高，虽然反
应物的浓度降低，但温度起决定作用；②可能产生的Mn2＋是反应的催化剂，加快反应速率。
4．一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：3A（g）+B（g）? 2C(g)，开始时加入4molA、6molB、2molC，2min末测得C的物质的量是3mol。 （1）用A的浓度变化表示的反应速率是：________； （2）在2min末，B的浓度为：___________；
（3）若改变下列一个条件，推测该反应速率发生的变化（填变大、变小、或不变）①升高温度，化学反应速率_____；②充入1molB，化学反应速率___；③将容器的体积变为3L，化学反应速率_________ 。
L-1·min-1 2.75 mol·L-1 变大 变大 变小 【答案】0.375 mol·【解析】 【分析】
根据题干信息，建立三段式有：
起始?mol?转化?mol?2min末?mol?3A?g?+B?g??461.52.50.55.52C?g?213
据此分析解答。 【详解】
(1)2min内，用A的浓度变化表示的反应速率为：
1.5molΔc?A?L-1·min-1； -1-1，故答案为：0.375mol·2Lv?A?=??0.375molgLgminΔt2min(2)根据上述分析可知。在2min末，B的物质的量为5.5mol，则B的浓度
c?B?=5.5mol=2.75molgL-1，故答案为：2.75mol·L-1； 2L(3)①升高温度，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：变大；
②冲入1molB，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：变大；
③将容器的体积变为3L，浓度减小，单位体积内的活化分子数减小，有效碰撞几率减小，化学反应速率变小，故答案为：变小。
5．某反应在体积为5L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、B、C均为气体)。
化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题(含答案)附答案解析
