第六章 化学反应与能量 阶段重点突破练(四)
一、化学反应速率的计算与比较
1．把0.6 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L的密闭容器中，使它们发生如下反应：3X(g)＋Y(g)nZ(g)＋2W(g)。5 min末生成0.2 mol W。若测知以Z的浓度变化表示平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则化学方程式中n的值为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
2．(2023·石家庄高一期中)对于反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋3D(g)，下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行得最快的是( )
A．v(A)＝0.09 mol·L－1·s－1
B．v(B)＝0.02 mol·L－1·s－1
C．v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1
D．v(D)＝1.0 mol·L－1·min－1
3．(2023·甘肃民勤县第一中学高一期中)将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L－1，下列说法正确的是( )
A．用物质A表示0～2 s的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
B．达到平衡时，该反应停止
C．2 s时物质A的转化率为30%
D．反应后n(B)∶n(C)＝1∶2
4．(2022·山西运城高一检测)一定温度下，物质的量为0.1 mol的X(g)与0.3 mol的Y(g)在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，5 min达到平衡状态，测得密闭容器中Z的物质的量为0.12 mol，下列说法正确的是( )
A．5 min内，用X表示的平均反应速率为0.003 mol·L－1·min－ 1
B．达到平衡时，容器内的压强是反应前的0.7倍
C．达到平衡时，2n(Y)＝3n(Z)
D．达到平衡时，增加少量氦气(不参与反应)，反应速率增大
二、化学反应速率的影响因素及实验探究
5．(2023·广州高一期末)下列措施不能增大反应速率达到实验目的的是( )
A．铁和稀盐酸反应制氢气时，用铁粉代替铁片
B．常温下用浓硫酸代替稀硫酸与铝反应制氢气
C．SO2的催化氧化反应中，增大反应体系的压强(减小容器容积)
D．H2O2分解制O2时加入少量MnO2
6．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变能使反应速率加快的是( )
①增加铁的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N2使体系压强增大
④保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大
A．①④ B．②③ C．③④ D．②④
7．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：
实验 序号 初始浓度c/(mol·L－1) 溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.001 0 290
② 1.60 0.20 0.001 0 145
③ 0.80 0.40 0.001 0 145
④ 0.80 0.20 0.002 0 580
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
8．(2022·南京高一期末)把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的坐标曲线来表示。回答下列问题：
(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是______________，有关反应的离子方程式为___________
______________________________________________________________________________。
(2)曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是________________________________________，有关的化学方程式为____________________________________________________________。
(3)曲线b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)曲线c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是______________________________。
三、化学平衡状态的建立及判定
9．(2023·北京大兴高一期中)一定温度下，在恒容密闭容器中通入一定量I2和H2发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，t min时反应达到平衡状态，下列说法不正确的是( )
A．t min前，该反应的正反应速率大于逆反应速率
B．t min时，正反应速率等于逆反应速率但不等于零
C．达到平衡状态时反应物与生成物浓度均不再变化
D．若通入1 mol H2与1 mol I2进行反应，生成2 mol HI
10．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到化学平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到平衡状态的是( )
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
C．密闭容器中混合气体密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
11．一定条件下，对于可逆反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
四、化学反应速率与化学平衡图像
12．(2022·济南高一检测)一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是( )
A．混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B．2 min后，加压会使正反应速率加快，逆反应速率变慢
C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
D．开始到平衡，用A表示的化学反应速率为0.3 mol·L－1·min－1
13．一定条件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的浓度对乙酸在光照条件下的催化降解率的影响如图所示，其降解产物为无污染物质。下列说法错误的是( )
A．温度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大
B．离子浓度相同时，Cu2＋的催化效果最好
C．Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大
D．乙酸的降解产物可能是CO2和H2O
14.为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定碳酸钙固体与足量稀盐酸反应生成CO2的体积随时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线甲。下列有关说法不正确的是( )
A．在O～t1、t1～t2、t2～t3 s中，t1～t2 s生成的CO2气体最多
B．因反应放热，导致O～t1 s内的反应速率逐渐增大
C．若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的反应速率，则t2～t3 s内的反应速率为 mL·s－1
D．将碳酸钙固体研成粉末，则曲线甲将变成曲线乙
15．汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO的物质的量随时间的变化如图所示。
(1)NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是____________________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝________ mol·L－1·min－1。
(3)下列说法正确的是________(填字母)。
a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c．平衡时CO的浓度是0.4 mol·L－1
16．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理]2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
1 3.0 2.0 1.0 2.0 4.0
2 2.0 3.0 1.0 2.0 5.2
3 1.0 4.0 1.0 2.0 6.4
请回答下列问题：
(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)利用实验1中数据计算，v(KMnO4)＝_____________。
(3)该化学小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是_____________________________________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 再向试管中加入少量固体 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
4 3.0 2.0 1.0 2.0 t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是___________________________________
_____________________________________________________________________________。
阶段重点突破练(四)
1．A 2.A 3.C 4.B 5.B 6.D 7.D
8．(1)铝片表面有氧化铝，硫酸首先与表面的氧化铝反应 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)反应开始，温度较低且只有部分硫酸与铝片作用 2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
(3)铝片与硫酸反应放出热量使溶液温度升高，反应速率加快
(4)随着反应进行，硫酸浓度变小
解析 (1)曲线O→a段不产生氢气的原因是铝片表面有氧化铝，硫酸首先与表面的氧化铝反应，有关反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。(2)曲线a→b段产生氢气的速率较慢的原因是反应开始，温度较低且只有部分硫酸与铝片作用，有关的化学方程式为2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑。(3)曲线b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是铝片与硫酸反应放出热量使溶液温度升高，反应速率加快。(4)曲线c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是随着反应进行，硫酸浓度变小。
9．D [t min前，反应正向进行，该反应的正反应速率大于逆反应速率，A正确；t min时，反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，但是化学平衡是动态平衡，反应速率不为零，B正确；达到平衡状态时正、逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度均不再变化，C正确；H2和I2生成HI的反应是可逆反应，1 mol H2与1 mol I2不能完全反应生成2 mol HI，D错误。]
10．C [A项，未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率，且倍数关系也不正确；由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1，且体系中只有这两种气体，故NH3的体积分数始终不变，B、D项不能说明反应达到平衡状态；该反应中NH2COONH4为固体，当压强或气体密度不变时，反应达到平衡状态，C项能说明反应达到平衡状态。]
11．D [X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的转化率相等，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且
v生成(Y)∶v生成(Z)为3∶2，B错误；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。]
12．D [生成物D为固体，随反应进行气体质量减小，容器容积不变，故气体的密度减小，气体的密度不变说明反应达到平衡状态，故A错误；增大压强，A、B、C的浓度都增大，故正、逆反应速率都增大，故B错误；A、B按物质的量之比3∶1反应，且二者起始物质的量分别为3 mol、1 mol，故二者转化率相等，故C错误；2 min内生成0.8 mol D，则消耗A的物质的量为0.8 mol×＝1.2 mol，故2 min内A的反应速率v(A)＝＝0.3 mol·L－1·
min－1，故D正确。]
13．A [Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化剂，要使催化剂达到最佳催化效果，需在一定温度下进行，并不是温度越高越好，A项错误；根据图示可知，相同浓度下，曲线
a(Cu2＋)表示的降解率最大，B项正确；根据图示可知，Fe3＋的浓度增加，乙酸的降解率变化不是很大，所以Fe3＋的浓度对乙酸降解率的影响不大，C项正确；乙酸的降解产物为无污染物质，其产物可能为CO2、H2O，D项正确。]
14．D [O～t1 s，随着反应的进行，反应物的浓度是减小的，反应速率增大说明该反应一定放热，温度升高，反应速率加快，故B正确；将碳酸钙固体研成粉末，反应物的接触面积增大，反应速率加快，而曲线乙表示生成CO2的速率比曲线甲慢，故D错误。]
15．(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)0.02 (3)ab
16．(1)其他条件相同时，增大H2C2O4溶液的浓度(或反应物浓度)，反应速率增大
(2)6.25×10－3 mol·L－1·min－1
(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用) ②MnSO4 ③与实验1比较，室温下溶液褪色所需时间更短(或所用时间t小于4.0 min及其他合理答案)
解析 (1)可由图表中的数据直接得出结论：其他条件相同时，增大H2C2O4溶液的浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。
(2)v(KMnO4)＝＝6.25×10－3 mol·L－1·min－1。
(3)由图可以看出Mn2＋在一定时间后生成速率增大，故可以想到生成物中的MnSO4可能为该反应的催化剂，从而提出假设；在反应时KMnO4是用H2SO4酸化的，如果用MnCl2来证明Mn2＋的催化作用，就又引进了Cl－，这时就不知道是Mn2＋的催化作用还是Cl－的催化作用。而用MnSO4就能避免这个问题。有了催化剂，在其他条件相同时，褪色时间就会缩短。
