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备战高考化学化学反应的速率与限度推断题综合题及详细答案 一、化学反应的速率与限度练习题(含详细答案解析) 1化学反应速率与限度与生产、生活密切相关 (1)A 学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在200mL 稀盐酸中加入足量的 锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值): 时间( min)12345 氢气体积( mL)(标准状况) 100240688810860 反应速率最大的时间段是_(填 01、12、23、3 4、45)min,原 因是 _。 在 2 3min 时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率为_。(设溶液体积 不变) (2)B 学生也做同样的实验,但由于反应太快,测不准氢气体积,故想办法降低反应速 率,请你帮他选择在盐酸中加入下列_以减慢反应速率。(填写代号) A冰块 BHNO3溶液 CCuSO4溶液 (3)C 同学为了探究Fe 3和 Cu2 对 H2O2分解的催化效果,设计了如图所示的实验。可通 过观察 _现象,定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为 Fe2(SO4)3更为合理,其理由是_, 【答案】 23 因该反应放热,随着反应,溶液温度升高,故反应速率加快 0.2molL- 1min-1 A 反应产生气泡的快慢 控制阴离子相同,排除阴离子的干扰 【解析】 【分析】 (1)单位时间内生成氢气的体积越大反应速率越快;锌与盐酸反应放热; 23min 生成氢气的体积是448mL(标准状况),物质的量是 0.448L 0.02mol 22.4L/mol , 消耗盐酸的物质的量0.4mol; (2)根据影响反应速率的因素分析; (3)双氧水分解有气泡产生;根据控制变量法,探究Fe 3和 Cu2对 H2O2 分解,控制阴离 子相同; 【详解】 (1)根据表格数据,2 min3min 收集的氢气最多,反应速率最大的时间段是23min; 锌与盐酸反应放热,随着反应,溶液温度升高,故反应速率加快; 23min 生成氢气的体积是448mL(标准状况),物质的量是 0.448L 0.02mol 22.4L/mol , 消耗盐酸的物质的量0.04mol , 0.04mol0.2L 1min v=0.2mol L-1 min -1; (2)A加入冰块,温度降低,反应速率减慢,故选 A; B加入 HNO3溶液,硝酸与锌反应不能生成氢气,故不选B; C加入 CuSO4溶液,锌置换出铜,构成原电池,反应速率加快,故不选 C; (3)双氧水分解有气泡产生,可通过观察反应产生气泡的快慢,定性比较催化效果;根据 控制变量法,探究Fe 3和 Cu2对 H2O2 分解,控制阴离子相同,排除阴离子的干扰,所以 FeCl3改为 Fe2(SO4)3更为合理。 【点睛】 本题主要考查化学反应速率的影响因素,明确影响反应速率的因素是解题关键,注意控制 变量法在探究影响化学反应速率因素实验中的应用,理解原电池原理对化学反应速率的影 响。 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/s050150250350 n(NH3)00.240.360.400.40 050s 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 。NN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 【答案】 3X+Y ? 2Z 1.210 -3mol/(L s) 放出 46kJ 18.4 b 【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 t 计算; (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)050s 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)= c t = 0.12mol = 2L50s 1.2 10 -3mol/(L s) ; (3)断裂 1molNN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+ 436kJ3=2254 kJ,成键放出的能量是391kJ6=2346 kJ,则生成1mol NH3过程中放出的 能量为 2346 kJ-2254 kJ 2 =46kJ;反应达到 (2) 中的平衡状态时生成0.4mol 氨气,所以放 出的能量是46kJ0.4=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】 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(1)已知 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),某温度下,在容积恒定为2.0L 的密闭容器中充入 2.0molN2和 2.0molH2,一段时间后反应达平衡状态,实验数据如下表所示: t/s050150250350 n(NH3)/mol00.240.360.400.40 050s 内的平均反应速率v(N2)=_。 (2)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。NN 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1molNH3过程中 _(填 “ 吸收 ” 或“ 放出 ” )的能 量为 _。 (3)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 (4)CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题,可利用 CH4与 CO2制备 “ 合成气 ” ( CO、 H2)。科学家提出制备“ 合成气 ” 反应历程分两步: 反应: CH4(g) C(ads)+2H2(g)(慢反应 ) 反应: C(ads)+CO2(g) 2CO(g)(快反应 ) 上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图: CH4与 CO2制备 “ 合成气 ” 的热化学方程式为_。能量变化图中:E5+E1_E4+E2(填 “ ” 、 “ ” 或“ =”)。 【答案】 311 1.2 10mol Ls 放出 46kJ b 42231 CHg +COg2CO g +2Hg =+ E -EkJ/molH? E5-E2,故 E5+E1 c(CN) c(OH ) c(H ) 【解析】 【分析】 (1)M 转化为 N 是吸热反应,能量低的物质更稳定; (2)有 1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量, 2mol 氯气反应放热290kJ,结合物质聚集状 态和对应反应焓变书写热化学方程式; (3)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等且保持不变,各组分的浓度、含量 保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物 理量由变化到不再变化说明到达平衡;正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡 正向移动, NO2的浓度增大; (4)酸抑制水电离,含有弱根离子的盐促进水电离; (5)混合溶液呈中性,则酸碱恰好完全中和,即酸中c(H +)等于碱中 c(OH ); (6)CN 的水解平衡常数 Kh 14 10 10 5.010 210 5K a,说明相同浓度的NaCN和 HCN, NaCN水解程度大于HCN 电离程度。 【详解】 (1)有机物 M 经过太阳光光照可转化成N, H+88.6kJ?mol 1,为吸热反应,可知 M 的能量低,能量越低越稳定,说明M 稳定; (2)有 1mol Cl2参与反应时释放出145kJ热量, 2mol 氯气反应放热290kJ,反应的热化学方 程式为 2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s) 4HCl(g)+CO2(g) H 290kJ?mol 1; (3)A应是 2v正(N2O4)v逆(NO2) 时反应达到平衡状态,故 A 错误; B体系颜色不变,说明二氧化氮浓度不变,反应到达平衡状态,故B 正确; C混合气体总质量不变,随反应减小混合气体总物质的量增大,平均相对分子质量减小, 当气体平均相对分子质量不变时,反应到达平衡状态,故C正确; D混合气体的总质量不变,容器的容积不变,气体密度始终不变,故D 错误, 故答案为: BC; 正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c(NO2)增加,颜色加深; (4)常温下,设pH5 的 H2SO4的溶液中由水电离出的 H+浓度 C110 9 mol/L ,pH5 的 Al2(SO4)3溶液中由水电离出的 H+浓度 C210 5mol/L,则 1 2 c c 9 5 10 10 10 4; (5)混合溶液呈中性,则酸碱恰好完全中和,即酸中c(H +)等于碱中 c(OH ),氢氧化钡溶液中 c(OH )0.1mol/L 、硫酸中 c(H +)0.001mol/L , 0.001b0.1a,则 a:b1:10; (6)CN 的水解平衡常数 Kh 14 10 10 5.010 210 5K a,说明相同浓度的NaCN和 HCN, NaCN水解程度大于HCN 电离程度,混合溶液中溶质为等物质的量浓度的NaCN、HCN,水 解程度大于弱酸的电离程度导致溶液呈碱性,则c(H+)c(OH ),根据电荷守恒得 c(CN ) c(Na +),其水解程度较小,所以存在 c(OH )c(CN),所以离子浓度大小顺序为 c(Na +) c(CN ) c(OH)c(H+ )。 【点睛】 可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:正反应速率和逆反应速率相等。反应 混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平 衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了,即说明可逆反应达到了平衡 状态。判断化学反应是否达到平衡状态,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物 质的物质的量不再发生变化,
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