課時6-2-2-化學反應的限度(解析版)

第二節(jié)化學反應的速率與限度第2課時化學反應的限度基礎通關練1．（2021年福建省廈門市期末）一定條件下，將一定量的SO2與O2充入密閉容器中充分反應。下列示意圖能正確表示n(SO3)變化趨勢的是A． B．C． D．【答案】D【解析】將一定量的SO2與O2充入密閉容器中充分反應，SO3的量會不斷變大，當達到平衡后會保持不變，D項符合題意。2．（2021年貴州省貴陽市期末）恒容密閉容器內(nèi)發(fā)生反應：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，能說明該反應達平衡狀態(tài)的是A．正逆反應速率相等且為零 B．CO2的濃度不再變化C．各物質的物質的量相等 D．消耗1molH2O的同時生成1molH2【答案】B【解析】A項，正逆反應速率相等且為零，反應未發(fā)生，錯誤；B項，CO2的濃度不再變化，則CO2的正逆反應速率相等，說明反應到達平衡狀態(tài)，正確；C項，各物質的物質的量相等，反應不一定達到平衡狀態(tài)，錯誤；D項，當反應未到達平衡時，消耗1molH2O的同時也生成1molH2，錯誤。3．（2021年廣西省桂林市期末）一定條件下，將2molNO2和1molS18O2，混合發(fā)生反應NO2(g)＋S18O2(g)SO3(g)＋NO(g)。下列有關該反應說法正確的是A．NO2(g)中不可能含18O B．當各物質均含18O時，說明該反應達到平衡C．轉移的電子數(shù)目可能為2NA D．當反應達平衡時，SO3(g)的質量不再變化【答案】D【解析】A項，NO2(g)與S18O2(g)反應生成的SO3(g)與NO(g)中的O原子中含有18O，含有18O的SO3(g)與NO(g)發(fā)生逆反應生成的NO2(g)中可能含有18O，錯誤；B項，當反應未達平衡時，當各物質也均含18O，錯誤；C項，反應是可逆的，2molNO2和1molS18O2不會完全反應，即轉移的電子數(shù)目小于為2NA，錯誤；D項，若SO3(g)的質量不再變化，說明SO3的正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)，正確。4．（2021年江蘇省揚州市期末）通常狀況下，NH3是具有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，易液化成液氨，且它極易溶于水形成氨水，工業(yè)上常用氨氣制備硝酸。在2.0L恒溫恒容密閉容器中充入2.0molN2和6.0molH2，加入催化劑發(fā)生反應：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up8(高溫高壓),\s\do7(催化劑))2NH3(g)，N2、H2的物質的量隨時間的變化如圖所示。下列有關說法正確的是A．t1min時，N2的生成速率等于N2的消耗速率B．使用催化劑可以縮短到達平衡時所需的時間C．0～t2min內(nèi)，v(NH3)＝EQ\f(1.6,t2)mol·L?1·min?1D．反應中通入足量的N2，可使H2完全轉化為NH3【答案】B【解析】A項，根據(jù)圖象可知：在t1min后N2的物質的量仍然在減少，說明反應正向進行，未達到平衡狀態(tài)，故N2的生成速率小于N2的消耗速率，錯誤；B項，使用催化劑能夠大大加快反應速率，但由于不能改變反應物、生成物的能量，因此不能使化學平衡發(fā)生移動，只能縮短到達平衡時所需的時間，正確；C項，根據(jù)圖象可知0～t2min內(nèi)，H2的物質的量減小了2.4mol，則根據(jù)物質反應轉化關系可知反應產(chǎn)生NH3的物質的量為Δn(NH3)＝EQ\f(2,3)Δn(H2)＝EQ\f(2,3)×2.4mol＝1.6mol，故v(NH3)＝EQ\f(EQ\f(1.6mol,2L),t2min)＝EQ\f(0.8,t2)mol·L－1·min－1，錯誤；D項，該反應是可逆反應，反應物不可能完全轉化為生成物，因此反應中即使通入足量的N2，也不能使H2完全轉化為NH3，錯誤。5．（2021年山東省聊城市期末）在一定條件下的恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應2X(g)Y(g)＋Z(s)，下列不能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是A．2v正(X)＝v逆(Y) B．反應容器中Y的質量分數(shù)不變C．體系壓強不再變化 D．混合氣體的密度不再變化【答案】A【解析】此題要注意的是Z為固態(tài)、不是氣體。A項，平衡時應有EQ\f(v正(X),v逆(Y))＝EQ\f(2,1)，即v正(X)＝2v逆(Y)，錯誤；B項，反應容器中Y的質量分數(shù)不變，說明各種氣體的物質的量不變，反應達平衡狀態(tài)，正確；C項，體系壓強不再變化，說明氣體的物質的量不變，正逆反應速率相等，反應達平衡狀態(tài)，正確；D項，混合氣體的密度不再變化，說明氣體的質量不變，反應達平衡狀態(tài)，D正確。6．（2021年河北省保定市期末）已知A(s)＋2B(g)eq\o(,\s\up8(),\s\do6())3C(g)，下列能作為反應達到平衡狀態(tài)標志的是A．恒溫恒容時，體系的壓強不再變化B．消耗2molB的同時生成3molCC．2v正(B)＝3v逆(C)D．B、C的物質的量濃度之比等于2∶3【答案】A【解析】A項，反應前氣體為2mol，反應后氣體為3mol，若反應未達平衡則體系的壓強會增大，如體系的壓強不變，說明反應達平衡狀態(tài)，正確；B項，反應未達平衡時，消耗2molB的同時也生成3molC，錯誤；C項，若EQ\f(v正(B),v逆(C))＝EQ\f(2,3)，即3v正(B)＝2v逆(C)時，反應達平衡狀態(tài)，錯誤；D項，反應達平衡時，B、C的物質的量濃度之比不一定等于2∶3，錯誤。7．（2021年江蘇省無錫市期末）某溫度時，在2L容器中發(fā)生A(g)→B(g)的反應。A、B物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是A．該反應為不可逆反應B．反應式為：2ABC．0～4min，v(A)＝0.1mol·L－1·min－1D．在4min時刻，反應建立平衡【答案】B【解析】A項，由圖示可知，8min后A、B的物質的量不再變化，且均不為0，說明該反應為可逆反應，錯誤；B項，4min時Δn(A)∶Δn(B)＝(0.8－0.4)mol∶(0.4－0.2)mol＝2∶1，化學計量數(shù)與物質的量變化成正比，則該反應方程式為2AB，正確；C項，0～4min，v(A)＝EQ\f(EQ\f(0.8mol－0.4mol,2L),4min)＝0.05mol·L－1·min－1，錯誤；D項，4min以后，A、B的物質的量繼續(xù)變化，說明此時沒有達到平衡狀態(tài)，錯誤。8．（2021年廣東省惠州市第二學期期末）在一定條件下，某可逆反應的正反應速率、逆反應速率隨時間的變化曲線如下圖所示。下列有關說法中正確的是A．t1時刻，正反應速率小于逆反應速率B．t2時刻的正反應速率小于t3時刻的逆反應速率C．t4時刻，反應處于平衡狀態(tài)，正、逆反應速率均為0D．t4時刻，保持其他條件不變，升高溫度，正、逆反應速率均加快【答案】D【解析】A項，根據(jù)圖象可知：在t1時刻，正反應速率大于逆反應速率，反應正向進行，錯誤；B項，根據(jù)圖象可知：在t2、t3時刻，反應都沒有達到平衡，反應正向進行，因此正反應速率大于逆反應速率，且正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大。當反應在達到平衡的t4時刻，正反應速率與逆反應速率相等，此時正反應速率最小，逆反應速率達到最大值，因此t2時刻的正反應速率大于t3時刻的逆反應速率，錯誤；C項，化學平衡為動態(tài)平衡，在t4時刻，反應處于平衡狀態(tài)，此時正、逆反應速率相等但不為0，錯誤；D項，t4時刻，保持其他條件不變，升高溫度，正、逆反應速率均加快，正確。9．（2021年江蘇省啟東市期末）某可逆反應在某體積為5L的密閉容器中進行，在從0～3min各物質的量的變化情況如圖所示(A、B、C均為氣體）。下列說法正確的是A．該反應的化學方程式為2A＋B2CB．v(A)＝v(C)說明該反應已達到平衡狀態(tài)C．由圖求得A的平衡時的轉化率為40%D．反應開始至2min時，A平均反應速率為0.lmol·L－1·min－1【答案】AC【解析】A項，C的物質的量增加、A和B的物質的量減小，所以A和B是反應物、C是生成物，物質的量變化值之比等與化學計量數(shù)之比，即A、B和C的化學計量數(shù)之比為(5－3)mol∶(2－1)mol∶(4－2)mol＝2∶1∶2，到2min時達到平衡，故該反應的化學方程式為2A＋B2C，正確；B項，對同一個物質而言正反應速率和逆反應速率相等，如v正(A)＝v逆(A)，若選用不同物質的速率，不同物質的正反應和逆反應速率等于化學計量數(shù)之比，如v正(A)＝v逆(C)，則說明已平衡，但是v(A)＝v(C)沒有指明是正反應還是逆反應，故不能說明該反應已達到平衡狀態(tài)，錯誤；C項，共有5molA，到平衡時消耗2molA，則A的平衡時的轉化率為EQ\f(2mol,5mol)×100%＝40%，正確；D項，反應開始至2min時，v(A)＝EQ\f(EQ\f(5mol－3mol,5L),2min)＝0.2mol·L－1·min－1，錯誤。10．（2021年青海省西寧市期末）在2L的密閉容器中，SO2和足量的O2在催化劑500℃的條件下發(fā)生反應。SO2和SO3的物質的量隨時間變化的關系曲線如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。（1）該反應的化學方程式是_______________________________。（2）在前5min內(nèi)，以SO2的濃度變化表示的速率是_____________mol·L－1·min－1。（3）反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是_______。A．單位時間內(nèi)消耗1molSO2，同時生成1molSO3B．SO2的濃度與SO3濃度相等C．SO2的濃度與SO3濃度均不再變化【答案】（1）2SO2＋O2eq\o(,\s\up8(催化劑),\s\do6(Δ))2SO3（2）0.8（3）C【解析】（1）SO2和O2在催化劑500℃的條件下發(fā)生反應生成SO3，其化學方程式為2SO2＋O2eq\o(,\s\up8(催化劑),\s\do6(Δ))2SO3；（2）在前5min內(nèi)，SO2的物質的量變化是10mol－2mol=8mol，v(SO2)＝EQ\f(EQ\f(8mol,2L),5min)＝0.8mol·L－1·min－1；（3）A項，單位時間內(nèi)消耗1molSO2，同時生成1molSO3，只能說明反應向正反應方向進行，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，錯誤；B項，SO2的濃度與SO3濃度相等與起始量和變化量有關，故SO2的濃度與SO3濃度相等不能說明反應達平衡狀態(tài)，錯誤；C項，SO2的濃度與SO3濃度均不再變化，說明正逆反應速率相等，反應達平衡狀態(tài)，正確。能力進階練11．（2021年江蘇省鎮(zhèn)江市期末）一定溫度下，2.5molA、2.5molB和足量W在容積為2L的密閉容器里發(fā)生如下反應：3A(g)＋B(g)＋W(s)xC＋2D(g)，5s后反應達到平衡，在此5s內(nèi)C的平均生成速率為0.2mol·L－1·s－1，同時生成1molD。下列敘述中不正確的是A．x＝4B．達到平衡狀態(tài)時，A的物質的量濃度為c(A)＝0.5mol·L－1C．當混合氣體的密度不再改變時，該反應已達到平衡狀態(tài)D．當3v(A)正＝3v(D)逆時，標志著該反應達到平衡狀態(tài)【答案】D【解析】經(jīng)5s反應達平衡，在此5s內(nèi)C的平均反應速率為0.2mol·L－1·s－1可知生成C為0.2mol·L－1·s－1×2L×5s＝2mol，同時生成1molD，x∶2＝2mol∶1mol，解得x＝4，則3A(g)＋B(g)＋W(s)4C＋2D(g)起始量/mol2.52.500起始量/mol1.50.521平衡量/mol1221據(jù)此逐項分析如下：A項，由上述分析可知，x＝4，正確；B項，平衡時生成1molD，則反應消耗1.5molA，所以平衡時A的濃度為c(A)＝EQ\f(1mol,2L)＝0.5mol·L－1，正確；C項，ρ＝EQ\f(m,V)，該反應中有固體參與，整個過程中氣體的質量會改變，故當質量不變，密度不變，可以說明反應已達到平衡狀態(tài)，正確；D項，當3v(A)正＝2v(D)逆時，正逆反應速率不等，應為2v(A)正＝3v(D)逆，標志著該反應達到平衡狀態(tài)，錯誤。12．（2021年江蘇省宿遷市期末）某溫度下，在2L恒容密閉容器中投入一定量的A、B，發(fā)生反應：3A(g)＋bB(g)eq\o(,\s\up5(Δ),\s\do5())cC(g)+2D(s)，12s時生成C的物質的量為0.8mol(反應進程如圖所示)。下列說法中正確的是A．12s時，A的轉化率為25%B．化學計量系數(shù)之比b∶c＝1∶2C．0～2s，D的平均反應速率為0.1mol·L－1·s－1D．圖中兩曲線相交時，A的消耗速率等于A的生成速率【答案】B【解析】A項，12s時，A的濃度變化為0.8mol·L－1－0.2mol·L－1＝0.6mol·L－1，則A的轉化率為EQ\f(0.6mol·L－1,0.8mol·L－1)×100%＝75%，錯誤；B項，0～12s，B的濃度變化0.5mol·L－1－0.3mol·L－1＝0.2mol·L－1，12s時生成C的濃度為EQ\f(0.8mol,2L)＝0.4mol·L－1，B與C的化學計量數(shù)之比等于其濃度之比，則b∶c＝0.2mol·L－1∶0.4mol·L－1＝1∶2，正確；C項，D為固體，不能用濃度的變化來表示其反應速率，錯誤；D項，圖中兩曲線相交時，A、B的濃度繼續(xù)變化，說明此時反應繼續(xù)正向進行，A的消耗速率大于A的生成速率，錯誤。13．（2021年江蘇省揚州市下學期期中）一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示，下列說法正確的是A．該反應的化學方程式為3X＋Y2ZB．3s時，正逆反應速率相等C．平衡時X的濃度為0.40mol·L－1D．10s時，該反應達到了最大限度【答案】D【解析】A項，據(jù)圖可知X，Y的物質的量減少，應為反應物，Z的物質的量增加，應為生成物，相同時間內(nèi)Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝(1.20－0.40)mol∶(1.00－0.20)mol∶(1.60－0)mol＝1∶1∶2，同一反應不同物質的反應速率之比等于計量數(shù)之比，所以反應方程式應為X＋Y2Z，錯誤；B項，3s后各物質的物質的量依然發(fā)生改變，即此時反應還未達到平衡，正逆反應速率不相等，錯誤；C項，由圖可知，平衡時X的物質的量為0.4mol，容器容積為2L，所以濃度為0.2mol·L－1，錯誤；D項，10s后各物質的物質的量不再改變，說明此時反應達到平衡，即達到最大限度，正確。14．（2021年遼寧省大連市期末）利用CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)可消除NO2的污染。在1L的密閉容器中，控制不同溫度，分別加入0.50molCH4(g)和1.20molNO2(g)進行上述反應，測得n(CH4)隨時間變化的實驗數(shù)據(jù)如表。組別溫度n/mol0min10min20min40min50min①T1n(CH4)0.500.350.250.100.10②T2n(CH4)0.500.300.18x0.15下列說法錯誤的是A．由實驗數(shù)據(jù)可知：T1＞T2B．實驗①中，0～20min內(nèi)，v(CH4)＝0.0125mol·L－1·min－1C．實驗②中，0～10min內(nèi)，NO2的轉化率為33.3%D．40min時，實驗②中反應已達平衡狀態(tài)，且x＝0.15【答案】A【解析】A項，溫度為T2時，相同時間段Δn(CH4)變化較大，說明溫度T2＞T1，錯誤；B項，實驗①中，0～20min內(nèi)，Δn(CH4)＝0.5mol－0.25mol＝0.25mol，則v(CH4)＝EQ\f(EQ\f(0.25mol,1L),20min)＝0.0125mol·L－1·min－1，正確；C項，實驗②中，0～10min內(nèi)，Δn(CH4)＝0.5mol－0.3mol＝0.2mol，根據(jù)CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)可知，n(NO2)＝2Δn(CH4)＝0.4mol，NO2的轉化率為EQ\f(0.4mol,1.2mol)×100%≈33.3%，正確；D項，根據(jù)A項可知溫度T2＞T1，則T2溫度下(實驗②)優(yōu)先達到平衡狀態(tài)，結合表中數(shù)據(jù)可知，實驗①中40min和50min時甲烷的物質的量不再變化，說明達到平衡狀態(tài)，則實驗②中在40min時也一定達到了平衡狀態(tài)，40min和50min時甲烷的的物質的量不再變化，實驗x＝0.15，正確。15．（2021年北京市昌平區(qū)期末）在催化劑加熱條件下，將SO2與足量O2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應。SO2與SO3的物質的量濃度隨時間的變化如圖所示，請回答下列問題。（1）寫出反應的化學方程式_______________________。（2）5min后c(SO2)與c(SO3)不再隨時間改變的原因是_________________________________________。（3）由圖像可知SO2與O2的反應是可逆反應，證據(jù)是______________________________________________________________________。（4）若將SO2與足量18O2反應，當三氧化硫的濃度不再隨時間改變時，容器中18O存在于以下物質中：18O18O、S18O18O18O、________________________________(說明：本題用18O2或者18O18O表示氧氣分子中的2個O原子均為18O，以此類推)?！敬鸢浮浚?）2SO2＋O2eq\o(,\s\up8(催化劑),\s\do6(Δ))2SO3（2）反應達到平衡（3）O2足量的情況下，SO2的濃度始終不為0(或者SO3的濃度始終不為5mol·L－1)（4）S18O18O、SO18O、18OO、S18O18OO、S18OOO【解析】（1）根據(jù)圖像可知，SO2與足量O2反應生成SO3，5min后SO2、SO3物質的量不再改變且都不為0，說明該反應可逆，反應的化學方程式為2SO2＋O2eq\o(,\s\up8(催化劑),\s\do6(Δ))2SO3；（2）5min后c(SO2)與c(SO3)不再隨時間改變的原因是反應達到平衡狀態(tài)；（3）由圖像可知SO2與O2的反應是可逆反應，證據(jù)是O2足量的情況下，SO2的濃度始終不為0；（4）若將SO2與足量18O2反應，由于反應可逆，反應同時向正逆兩個方向進行，當三氧化硫的濃度不再隨時間改變時，容器中18O存在于以下物質中：18O18O、S18O18O18O、S18O18O、SO18O、18OO、S18O18OO、S18OOO。素養(yǎng)提升練16．（2021年江蘇省蘇州市期末）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇(CH3OH)。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)十H2O(g)，該反應的能量變化如圖所示：（1）該反應為________(填“放熱”或“吸熱”)反應。（2）恒容容器中，對于以上反應，能加快反應速率的是______。a．升高溫度 b．充入氮氣 C．加入合適的催化劑 d．降低壓強（3）在體積為2L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，測得CO2的物質的量隨時間變化如表所示。t/min0251015n(CO2)/mol10.750.50.250.25從反應開始到5min末，用H2濃度變化表示的平均反應速率v(H2)＝___________________；反應達到平衡狀態(tài)，此時H2的轉化率為_______