【化学】化学 化学反应的速率与限度的专项 培优练习题及详细答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．某温度下在2L密闭容器中，3种气态物质A、B、C的物质的量随时间变化曲线如图。
（1）该反应的化学方程式是________________________ （2）若A、B、C均为气体，10min后反应达到平衡， ①此时体系的压强是开始时的________倍。
②在该条件达到平衡时反应物的转化率为________%（计算结果保留1位小数） （3）关于该反应的说法正确的是_________。 a.到达10min时停止反应
b.在到达10min之前C气体的消耗速率大于它的生成速率 c.在10min时B气体的正反应速率等于逆反应速率 【答案】2C【解析】 【分析】
（1）由图可知，C是反应物，物质的量分别减少2mol，A、B生成物，物质的量增加1mol、3mol，物质的量变化比等于系数比； （2）①体系的压强比等于物质的量比； ②转化率=变化量÷初始量×100%； （3）根据化学平衡的定义判断； 【详解】
（1）由图可知，C是反应物，物质的量减少2mol，A、B生成物，物质的量分别增加1mol、3mol，物质的量变化比等于系数比，所以该反应的化学方程式为：2C
A+3B；
（2）①体系的压强比等于物质的量比，反应前气体总物质的量是7mol、反应后气体总物
A+3B
9或1.29或1.3 66.7% b、c 79倍； 7②转化率=变化量÷初始量×100%=2÷3×100%=66.7%；
质的量是9mol，所以此时体系的压强是开始时的
（3）a.根据图象，到达10min时反应达到平衡状态，正逆反应速率相等但不为0，反应没有停止，故a错误；
b.在到达10min之前，C的物质的量减少，所以 C气体的消耗速率大于它的生成速率，故b正确；
c.在10min时反应达到平衡状态，所以B气体的正反应速率等于逆反应速率，故c正确； 选bc。
【点睛】
本题考查化学反应中物质的量随时间的变化曲线、以及平衡状态的判断，注意根据化学平衡的定义判断平衡状态，明确化学反应的物质的量变化比等于化学方程式的系数比。
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。
①AlN 粉末水解的化学方程式是______________。
②相同条件下，请在图3中画出粒径为40 nm 的AlN粉末水解的变化曲线____________。
(1.5α)3p 消耗O2、提供能量，均能使平衡向右移动 3 % NH4Cl分解吸热【答案】AD
(1-α)2造成温度降低，不利于Al 与N2反应 AlN + 4H2O
Al(OH)3 + NH3?H2O
【解析】 【分析】
(1) ①根据反应达到平衡后，正逆反应速率，各成分的浓度不变及由此衍生的其它物理量进行分析；
②平衡时N2的转化率为α，由于反应物中只有N2是气体，所以起始压强p即为起始时N2的分压，列三段式求Kp；
③碳在氧气中燃烧放出热量，焦炭既可以消耗氧气，使生成物浓度降低，又可以提供热量，这两方面的作用都可以使平衡右移；
(2)①根据图像分析，当ω(NH4Cl)=3%时，ω(AlN)最大；
②从图2可以看出，反应过程中温度会降低。ω(NH4Cl)=3%时的温度比ω(NH4Cl)=1%时的温度降低得更多。这是因为NH4Cl分解吸热，当ω(NH4Cl)超过一定值后，NH4Cl分解吸热造成温度降低不利于Al 与N2反应，导致ω(AlN)明显减少； (3)①AIN粉末会缓慢发生水解反应，生成Al(OH)3和NH3；
②相同条件下，由于粒径为40nm的AlN粉末和水的接触面积更大，所以其水解速率大于粒径为100nm的AlN粉末的水解速率，由于固体不影响平衡，所以最终溶液的pH是相同。 【详解】
(1)①A．消耗2mol Al2O3会生成4molAlN，固体质量减少，当固体的质量不再改变时，反应达到了平衡状态；
B．当3v正(N2)=2v逆(O2)时，正逆反应速率相等，反应达到了平衡状态，但2v正(N2)=3v逆(O2)表示的正逆反应速率不相等，不是平衡状态；
C．△H取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，和是否平衡无关；
D．在恒温恒容条件下，容器内的压强和气体的物质的量成正比。该反应是反应前后气体分子数不相等的反应，在平衡建立过程中，气体总物质的量一直在改变，只有达到平衡时，气体总物质的量才不再不变，即容器内压强才不变，所以当容器内气体的压强不变时，反应达到了平衡状态；
E．N2分子数与 O2 分子数之比和起始投料以及转化率有关，当N2分子数与O2分子数比为 2:3时，反应不一定是平衡状态； 故选AD。
②反应2Al2O3(s)+2N2(g)
4AlN(s) +3O2(g)，在起始时加入的是等物质的量的Al2O3与
N2，由于反应物中只有N2是气体，所以起始压强p即为起始时N2的分压，列三段式求Kp，已知平衡时N2的转化率为α，则
2Al2O3?s?+2N2?g?起始变化平衡pp?p-p?高温4AlN?s?+3O2?g?0
1.5p?1.5p?(1.5p?)3(1.5?)3Kp==p。 22(p?p?)(1-?)③为促进反应的进行，实际生产中需加入焦炭，焦炭和氧气反应，放出热量。焦炭既可以消耗氧气，使生成物浓度降低，又可以提供热量，这两方面的作用都可以使平衡右移，从而促进反应的进行。
【化学】化学 化学反应的速率与限度的专项 培优练习题及详细答案
