化学 化学反应的速率与限度的专项 培优 易错 难题练习题及答案解析
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析） 1．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
（1）某同学为了探究锌与硫酸反应过程中的速率变化，在 400mL 稀硫酸中加入足量的锌粉，标况下用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：
①哪一时间段反应速率最大_______min（填“0～1”、“1～2”、“2～3”、“3～4”、“4～5”）， 原因是________。
②求 3～4 分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率________设溶液体积不变）。 （2）该同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回 答下列问题：
①硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______。
②实验室中现有 Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 等 4 种溶液，可与实验中 CuSO4 溶液起相似作用的是_______。
③要减慢上述实验中气体产生速率，可采取的合力措施有_______、_______（答两种）。 （3） 某温度下在 4 L 密闭容器中，X、Y、Z 三种气态物质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该反应达到平衡状态的标志是_______（填字母）
A．Y 的体积分数在混合气体中保持不变 B．X、Y 的反应速率比为 3：1
C．容器内气体压强保持不变 D．容器内气体的总质量保持不变E．生成 1 mol Y 的同时消耗 2 mol Z
③2 min 内 Y 的转化率为_______。
【答案】2~3 因该反应是放热反应，此时温度高且盐酸浓度较大，所以反应速率较快. 0.025 mol·L-1·min-1 CuSO4 与 Zn 反应生成的 Cu 附着在 Zn 表面形成铜锌原电池加快了化学反应速率； Ag2SO4 适当增加硫酸的浓度 增加锌粒的表面积；升高温度等（答两种即可） 3X(g)+Y(g)?2Z(g) AC 10% 【解析】
【分析】
(1)①相同时间内收集的气体体积越多，该反应速率越快；温度越高化学反应速率越快；
②先计算生成氢气物质的量，再根据关系式计算消耗n(HCl)，利用v=率；
(2) Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，原电池反应比化学反应速率快； ②所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag； ③从影响反应速率的因素分析；
(3)①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(1.0-0.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0-0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5-0.1)mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，据此确定化学方程式；
②可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变； ③Y的转化率=【详解】
(1)①相同通条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应3min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大； 速率最大的时间段是2～
4分钟时间段，收集的氢气体积=(576?464)mL=112mL，n(H2)=②3～
n计算盐酸反应速Vt反应的n?Y?×100%；
反应初始n?Y?0.112L=0.005mol，
22.4L/mol根据氢气和HCl关系式得消耗的n(HCl)=2n(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则v(HCl)=
0.01mol=0.025 mol/(L?min)；
0.4L?1min(2)Zn和硫酸的反应中加入少量的CuSO4溶液，能置换出一定量Cu，在溶液中形成Cu/Zn原电池，而加快化学反应速率；
②所给四种溶液中只Zn只能置换出Ag，即Ag2SO4与CuSO4溶液具有相似的作用； ③为加快Zn和硫酸的反应速率可从升温、适当增大硫酸的浓度、增大锌的比表面积等角度考虑，可采取的合力措施有：增加锌的表面积；升高温度或适当增大硫酸的浓度等； (3)①根据图知,随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=(1.0?0.4)mol=0.6mol、
△n(Y)=(1.0?0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5?0.1)mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol:0.2mol:0.4mol=3:1:2，则该反应方程式为3X(g)+Y(g)?2Z(g)；
②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B．X、Y的反应速率比为3:1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不
一定达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．容器内气体的总质量一直保持不变，故D错误；
E．生成1mol Y的同时消耗2molZ，所描述的为同向反应过程，不能判断反应达到平衡状态，故E错误； 答案选AC； ③Y的转化率=
反应的n?Y?1?0.9×100% =×100%=10%。
反应初始n?Y?1
2．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。
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