高考化学压轴题专题复习化学反应的速率与限度的推断题综合附答案解析 一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析） 1光气（ COCl2）常作有机合成、农药、药物、燃料及其他化工制品的中间体。 （1）COCl2结构与甲醛相似，写出 COCl2电子式 _；解释 COCl2的沸点比甲醛高的原因 是_。 （2）密闭容器中吸热反应COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)达到平衡后，改变一个条件，各物质的 浓度变化如图所示（1014min 时有一物质浓度变化未标出）。 说明该反应已达到平衡状态的是_。 aC(COCl2)=C(Cl2) b? 正(COCl2)=? 逆(CO) c容器内温度保持不变 d容器内气体密度保持不变 410min 平均反应速率v(COCl2)为_；10min 时改变的反应条件是_。 04min 、810min 和 1618min 三个平衡常数依次为K1、K2、K3，比较其大小 _；说明 理由 _。 【答案】均为分子晶体，COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高 bc 0.0025mol/(L min) 分离出 CO K 1K2=K3 4min 时改变条件为升温，吸热反应升温 K变大 【解析】 【分析】 （1）甲醛的结构式是；COCl2的相对分子质量大于甲醛； （2）根据平衡标志分析； 根据= c t 计算 410min 平均反应速率v(COCl 2)；由图象可知 10min 时 CO的浓度突然 减小，后逐渐增大，10min 时 Cl2的浓度逐渐增大； 根据图象可知，4min 时改变的条件是升高温度、14min 时，各物质浓度均减小，改变的 条件是减小压强。 【详解】 （1）甲醛的结构式是，COCl 2结构与甲醛相似，COCl2电子式是；甲 醛、 COCl2均为分子晶体， COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高； （2） ac(COCl 2)=c(Cl2)时，浓度不一定不再改变，反应不一定平衡，故不选 a； b反应达到平衡状态时，正逆反应速率比等于系数比，? 正(COCl2)=? 逆(CO)，一定平衡， 故选 b； c正反应吸热，密闭容器内温度是变量，容器内温度保持不变，反应一定平衡，故选c； d气体质量不变、容器体积不变，根据= m V ，密度是恒量，容器内气体密度保持不 变，不一定平衡，故不选d； 选 bc； 根据图象， 410min 内 COCl2浓度变化是 0.055mol/L-0.04mol/L=0.015mol/L， 0.015mol/L = 6 c tmin 0.0025mol/(Lmin)；由图象可知10min 时 CO的浓度突然减小，后 逐渐增大， 10min 时 Cl2的浓度逐渐增大，可知 10min 时改变的条件是分离出CO，平衡正 向移动，氯气浓度增大； 根据图象可知，4min 时改变的条件是升高温度，正反应吸热，升高温度平衡正向移动， 平衡常数增大，所以K1K2， 14min 时改变的条件是减小压强，平衡常数只与温度有关，所 以 K2=K3，故 K1、K2、K3的大小关系是 K1”、“”或“=”）， B 点的化学平衡常数是_。 (4)在一个固定容积为5L 的密闭容器中充入0.20molSO2和 0.10molO2，t1时刻达到平衡，测 得容器中含 SO30.18mol 。 tl时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化，则改变的条件 是_。 A体积不变，向容器中通入少量O2 B体积不变，向容器中通入少量SO2 C缩小容器体积 D升高温度 E体积不变，向容器中通入少量氮气 若继续通入0.20molSO2和 0.10molO2，则平衡 _移动（填 “ 向正反应方向 ” 、“ 向逆反应方 向” 或“ 不”)，再次达到平衡后，_moln(SO3)0.36mol，但比反应物完全转化要小，即 n(SO3)v逆 已知上述实验中，c(CO) 与反应时间t 变化曲线如图： 若其他条件不变，将1molNO、2molCO 投入 2L 容器进行反应，请在图中绘出c(CO)与反应 时间 t1变化曲线 _(不要求标出 CO的终点坐标 )。 （3）测试某汽车冷启动时的尾气催化处理，CO、NO 百分含量随时间变化曲线如图： 请回答： 前 010s 阶段， CO 、NO 百分含量没明显变化的原因是_。 【答案】 2NO2CON22CO2 0.08mol L -1 s-1 40 9 (或 4.44) CD 尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度) 【解析】 【分析】 (1)CO、NO 在催化剂和高温作用下发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体， 结合原子守恒推知，无毒混合气体为CO2和 N2，结合原子守恒和得失电子守恒写出化学方 程式。 (2)反应速率 = c t V V ； 结合平衡三段式列式计算平衡浓度，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应 物平衡浓度幂次方乘积得到； 依据化学平衡移动原理分析选项，改变条件，平衡向减弱这种改变的方向进行； 反应前后气体体积减小，若其它条件不变，将1molNO、2molCO 投入 2L 容器进行反 应，相当于原来的平衡状态减小压强，平衡浓度减小，反应速率减小，平衡向气体体积增 大的分析进行； (3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO 百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体 含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用。 【详解】 (1)由 NO、 CO相互反应转换成无毒的气体，即生成氮气和二氧化碳，该反应的化学反应方 程式为 2NO2CON2 2CO 2； (2)在一定温度下，向1L 密闭容器中充入 1molNO、2molCO，发生上述反应，10S反应达 平衡，此时CO的物质的量为1.2mol，依据化学平衡三段式列式计算： 22 + 1200 0.80.80.40.8 0.21.20.48 2 0. 22NO gCO gNgCOg mol mol mol ?（ ）（ ）（ ）（ ） 起始量（） 变化量（） 平衡量（） 前 10s 内平均反应速率v(CO)= 0.8mol 1 10 L s =0.08mol?L -1?S-1； 体积为 1L，该温度下平衡常数K= 2 22 22 c NcCO cNOcCO = 2 22 0.40.8 0.21.2 = 40 9 ； A达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率减小，故 A 错误； B反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，压强增大，平衡将向右移动，故 B 正 确； C催化剂对正逆反应速率影响程度相同，在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速 率加快 105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂，故C 正 确； D若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO 和 0.4mol N2，浓度商 Qc= 2 22 22 c NcCO cNOcCO = 2 22 0.80.8 0.22 =3.2K= 40 9 ，平衡正向进行，则此时v正 v 逆，故 D 正确； 故答案为CD； 其他条件不变，将1 mol NO 和 2 mol CO 投入 2 L 容器中进行反应，可分两步分析：先将 1 mol NO 和 2 mol CO 投入 1 L 容器中进行反应，再将容器的容积由1 L变为 2 L，第一步与 原平衡状态相同，第二步平衡向左移动，达平衡时c(CO)稍大于 0.6 mol L 1；由于各气体的 浓度减小，反应速率减慢，达到平衡所用时间比原来增长，画出的图象为： ； (3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO 百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体 含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用；证明反应未达到催化剂工作温度(或 尚未达到反应的温度 )。 【点睛】 判断可逆反应进行的方向：对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，生成物浓度的化学 计量数次幂与反应物的化学计量数次幂的比值叫做反应的浓度商，用Qc表示。 QcK时， 向正反应方向进行；Qc=K时，反应平衡；QcK时，向逆反应方向进行。 8将气体 A、B置于固定容积为2 L 的密闭容器中，发生如下反应： 3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)，反应进行到10 s 末，达到平衡，测得A 的物质的量为1.8 mol，B 的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol。 (1)用 C表示 10 s 内反应的平均反应速率为_。 (2)反应前 A 的物质的量浓度是_。 (3)10 s 末，生成物D 的浓度为 _。 (4)A 与 B 的平衡转化率之比为_。 (5)平衡后，若改变下列条件，生成D 的速率如何变化(填“ 增大 ” 、“ 减小 ” 或“ 不变 ”)： 降低温度 _；增大A 的浓度 _。 【答案】 0.04 mol/(Ls) 1.5 mol/L 0. 4 mol/L 11 减小增大 【解析】 【分析】 (1)根据 v= c t n n 表示反应速率； (2)根据物质转化关系，由生成物C的物质的量计算反应消耗的A 的物质的量，再结合10 s 时剩余 A 的物质的量可得反应开始时A 的物质的量，利用c= n V 计算开始时A 物质的浓 度； (3)根据方程式知，10 s 末生成的 n(D)=n(C)=0.8 mol，利用 c= n V 计算 D 的物质的浓度； (4)根据 C的物质的量计算反应消耗的A、B的物质的量，然后根据转化率等于 转化量 开始加入量 100% 计算比较； (5)根据温度、浓度对化学反应速率的影响分析解答。 【详解】 (1)反应从正反应方向开始，开始时C 的物质的量为0，10 s 时 C的物质的量为0.8 mol，由 于容器的容积是2 L，所以用C物质表示的10 s 内化学反应平均反应速率 v(C)= c t n n = 0.80 ? mol 2? L 10? s =0.04 mol/(Ls)； (2)根据反应方程式3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)可知：每反应消耗3 mol A 就会同时产生2 mol C 物质， 10 s 内反应产生了0.8 mol C，则反应消耗A 的物质的量为n(A)= 3 2 0.8 mol=1.2 mol ，此时还有A 物质 1.8 mol，因此反应开始时 A 的物质的量是n(A)=1.8 mol+1.2 mol=3.0 mol ，所以反应开始时A 的浓度 c(A)= 3.0? 2? nmol VL =1.5 mol/L ； (3)根据方程式知，10 s 末生成的n(D)=n(C)=0.8 mol，则 c(D)= 0.8? 2? nmol VL =0.4 mol/L ； (4)根据已知条件可知：反应进行到10 s 末 C物质的量是0.8 mol，则反应消耗A 的物质的 量为 n(A)= 3 2 0.8 mol=1.2 mol ，此时还有A 物质 1.8 mol，则反应开始时 A 的物质的量是 n(A)=1.8 mol+1.2 mol=3.0 mol ； n(B)= 1 2 0.8 mol=0.4 mol ，此时还有B 物质 0.6 mol，所以 反应开始时n(B)=0.6 mol+0.4 mol=1.0 mol ，反应开始时n(A)：n(B)=3：1， n(A)： n(B)= 3：1，等于化学方程式中二者化学计量数的比，所以反应物A、B 转化率相等，则两种物 质反应时转化率的比为1：1； (5)平衡后，若降低温度，物质的内能减小，活化分子数减少，分子之间有效碰撞次数减 少，化学反应速率减小； 平衡后，若增大反应物A 的浓度，单位体积内活化分子数增加，分子之间有效碰撞次数 增加，化学反应速率增大。 9发生炉煤气是城市管道煤气中的一种重要气源，它的主要成分是CO，但由于CO有 毒，所以煤