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第六章化学反应与能量达标卷-2023-2024学年高中化学人教版必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在2A(s)+B(g)3C(g)+4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是
A．v(A)=0.7 mol·L-1·s-1 B．v(B)=0.3 mol·L-1·s-1
C．v(C)=0.8 mol·L-1·s-1 D．v(D)=60 mol·L-1·min-1
2．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是
A．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应
B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C．与在常温、常压下不反应，放电时可反应
D．加热时，与浓盐酸反应，而不与稀盐酸反应
3．甲烷燃料电池以熔融碳酸盐（）为电解质，该电池工作原理如图所示。
下列说法错误的是
A．负极的电极反应式为
B．标准状况下，消耗转移的电子数目为
C．正极的电极反应式为
D．电池工作时，向通入的一极迁移
4．铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是
A．负极电极反应式为 B．盐桥中的移向溶液
C．外电路中，电子从铜片流向锌片 D．为正极，电极上发生还原反应
5．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是
A．图1所示装置可将化学能转化为电能
B．图2可表示晶体与晶体反应的能量变化
C．图3所示的锌锰干电池中在正极发生还原反应
D．图4所示装置可验证金属活动性：M
A．图甲代表浓H2SO4稀释过程中体系的能量变化
B．图乙表示反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量
C．图丙表示白磷比红磷稳定
D．图丁表示CO与H2O的反应是吸热反应
7．电池极大地方便了人们的生活，如图为两种电池的示意图。下列说法错误的是
A．锂—空气电池正极材料是多孔电极，氧气得到电子
B．锂—空气电池总反应方程式为4Li + O2 + 2H2O = 4LiOH
C．铝离子电池中电流从石墨电极经过用电器到铝电极
D．铝离子电池负极反应式为
8．一定温度下，恒容密闭容器中，发生反应：2HI(g) H2(g)+I2(g，紫色)，下列选项中不能说明已达平衡状态的是
A．HI、H2、I2的物质的量浓度之比为2∶1∶1 B．混合气体颜色不再变化
C．HI消耗速率与HI生成反应速率相等 D．HI的质量不再变化
9．一定温度下，在1L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述不正确的是
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1
C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0%
D．反应的化学方程式为X(g)+Y(g) Z(g)
10．H2和在一定条件下能发生反应：H2(g)＋(g)2HI(g)，生成2 mol HI(g)反应放出热量a kJ，已知a、b、c均大于零。下列说法正确的是
A．反应物的总能量低于生成物的总能量
B．断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量
C．向密闭容器中加入1 mol H2和1 mol ，充分反应后放出的热量等于a kJ
D．断开1 mol H—I键所需能量为(c＋b＋a) kJ
11．某温度下，在恒容密闭容器中发生反应，有关数据如下：
时间段 产物的平均生成速率
下列说法错误的是
A．时，的浓度大于
B．时，反应未达到平衡状态
C．时，的体积分数约为
D．时，的物质的量为
12．室温下，下列实验方案能达到探究目的的是
选项 实验方案 探究目的
A 向相同质量经打磨过的足量的锌粒和铁粉中各加入2mL3mol·L 1盐酸，观察反应剧烈程度 锌、铁金属性的强弱
B 向Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸(主要成分为HI，一元强酸)，再滴入淀粉，观察溶液颜色变化 Fe3+与I2氧化性强弱
C 向2mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 Fe2+是否具有还原性
D 向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中的加入足量铜粉后过滤 除去FeCl2溶液中的杂质
A．A B．B C．C D．D
13．用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．Y电极为正极
B．电池工作时，电子由X电极经外电路流向Y电极
C．电池工作时，H＋通过质子交换膜从左往右迁移
D．该电池的负极反应式为
二、解答题
14．某同学利用铁与硫酸的反应，探究影响反应速率的因素(实验所用铁的质量相等且铁块的形状相同，硫酸均过量)，实验设计如表，回答下列问题：
实验编号 铁的状态 温度/.K
1 1.00 40 块状 293
2 2.00 40 块状 293
3 2.00 40 粉末 293
4 2.00 40 块状 313
(1)若四组实验均以收集到448mL(折算为标准状况下)氢气为标准，则上述实验中还需要测定的数据是 。
(2)实验1和2是探究 对该反应速率的影响；实验 和 是探究温度对该反应速率的影响。
(3)根据实验测得的在不同时间t产生氢气体积V的数据，绘制得到图甲，则曲线c对应的实验组别是 。根据实验数据，该同学发现对于每一组实验，产生氢气的速率v随时间t变化情况如图乙所示，其中t1~t2速率变化的主要原因是 。
(4)实验4如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不影响产生氢气的量，你认为下列措施可行的是_______(填序号)。
A．加蒸馏水 B．减小压强 C．加入CH3COONa D．加CuSO4固体
(5)进行实验3时，若将稀硫酸改为40 mL 4.0 mol/L盐酸(其他条件不变)，发现盐酸中放出气泡的速率明显比硫酸快。你认为可能的原因是 (忽略温度对反应速率的影响)。
(6)铁与硫酸的反应制取氢气的实验中，发现加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，请分析主要原因： 。
(7)下图表示铜与氮化镓组装成的人工光合系统的工作原理，铜电极上发生反应的电极反应式为 。向该系统中通入标况下6.72LCO2，理论上可产生氧气的物质的量为 mol。
15．300℃时，向2L的恒容密闭容器中，充入2molCO2(g)和2molH2(g)使之发生反应，测得各物质的物质的量浓度变化如图所示：
(1)由图可知，CO2(g)的浓度随时间的变化为曲线 (填“a”“b”或“c”)；2min内的平均反应速率v(CO2)= 。
(2)反应至2min时，改变了某一条件，则改变的条件可能是 ，反应到达3min时，比较速率大小v正 v逆（填“>”，“<”或“=”）
(3)达到平衡时，CO2(g)的转化率为 ，CH3OH的产率为 。
(4)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是 。（填字母）
a.容器的体积保持不变
b.二氧化碳的浓度保持不变
c.CH3OH的百分含量保持不变
d.化学反应速率3v正(H2)=v逆(CH3OH)
16．H2、CO、CH4、CH3OH等都是重要的能源，也是重要为化工原料。
(1)已知破坏键、键、键分别需要吸收的能量为436kJ、151kJ、299kJ。则由氢气和碘单质反应生成2molHI需要放出 kJ的热量。
(2)将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入500mLFeCl3溶液中，构成如下图所示的原电池装置，正极发生的电极反应式为 ；该电池在工作时，电子的移动方向为 。
(3)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解质溶液。放电时总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。
①写出放电时负极的电极反应式： 。
②铅蓄电池放电时，正极质量将 (填“增加”、“减小”或“不变”)。当外电路上有1mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为 。
(4)液态肼(N2H4)—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如下图所示。该电池的B极区发生 (填“氧化反应”或“还原反应”)，电池工作过程中，若A极区产生N2，请写出A极区的电极反应式 。
17．Ⅰ.图为汽车尾气处理系统中“三元催化”的工作原理，NO和CO在催化剂作用下生成无污染性物质的方程式2NO+2CON2+2CO2。
某课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
实验 编号 实验 目的 T/℃ NO初始浓度/mol·L-1 CO初始浓度/mol·L-1 同种催化剂的比表面积/m2·g-1 c(CO)不变时所用的时间/ min
① 参照 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80 t
② 280 6.50×10-3 4.00×10-3 120 0.5t
③ 360 6.50×10-3 4.00×10-3 80 0.2t
(1)实验编号②的实验目的为 。
(2)课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是 。
Ⅱ.某温度下在2 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。
(3)该反应的化学方程式是 。
(4)该反应达到平衡状态的标志是 (填字母)。
A．Y的物质的量浓度保持不变
B．X、Z的反应速率之比为3∶2
C．容器内气体的总质量保持不变
D．容器内混合气体的密度保持不变
E.消耗1 mol Y的同时消耗2 mol Z
(5)0~2 min内用Z表示的化学反应速率为 。
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【分析】理论依据为反应速率之比等于化学计量数之比
【详解】A．v(A)=0.7 mol·L-1·s-1,用A的反应速度进行转化，A符合题意确；
B．当v(A)=0.7 mol·L-1·s-1，故v(B)=0.35 mol·L-1·s- >0.3 mol·L-1·s-1，B不合题意；
C．当v(A)=0.7 mol·L-1·s-1，则v(C)=1.05 mol·L-1·s-1>0.8 mol·L-1·s-1，C不合题意；
D．v(D)=60 mol·L-1·min-1转化单位后v(D)=1mol·L-1·s-1，当v(A)=0.7 mol·L-1·s-1，v(D)= 1.4mol·L-1·s-1>1mol·L-1·s-1，则D不合题意；
故选A。
2．A
【详解】A．与硝酸、盐酸的氧化性有关，反应由物质本身的性质决定，故A符合题意；
B．硝酸的浓度不同，反应速率不同，浓度为外因，故B不符合题意；
C．常温、常压下及放电均为反应条件，为外因，故C不符合题意；
D．浓盐酸与稀盐酸浓度不同，为外因，故D不符合题意；
故选A。
3．A
【分析】由示意图可知，电子流出的一极为负极，即左侧为负极，通入甲烷，电极反应式为：，右边为正极，通入O2和CO2，电极反应式为：；
【详解】A．由上述分析可知，负极的电极反应式为，故A错误；
B．标准状况下，的物质的量为1mol，由负极反应式可知，消耗转移的电子数目为，故B正确；
C．正极的电极反应式为，故C正确；
D．左侧是负极，a是甲烷，工作时向通入甲烷的一极迁移，故D正确。
答案选A。
4．D
【分析】由图可知，Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，据此作答。
【详解】A．Zn是负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，故A错误；
B．阳离子向正极移动，故K+移向溶液，故B错误；
C．电子从负极沿导线移向正极，故电子从锌片流向铜片，故C错误；
D．为正极，电极上发生还原反应，故D正确。
答案选D。
5．C
【详解】A．图1没有形成闭合电路，所示装置不能构成原电池，不能将化学能转化为电能，A错误；
B．图2所示为放热反应，晶体与反应为吸热反应，B错误；
C．锌锰干电池中得到电子，在正极发生还原反应，C正确；
D．图4所示装置为原电池，正极发生还原反应，产物为H2，则金属N为正极，金属M为负极，负极金属活动性强，活动性 M>N，D错误；
故选C。
6．D
【详解】A．浓硫酸稀释是物理变化不是化学变化，没有反应物和生成物，A错误；
B．图乙中反应物的能量低于生成物的能量，该反应为吸热反应，说明反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B错误；
C．从图中可知，相同质量和状态的白磷能量高于红磷，则红磷更加稳定，C错误；
D．CO与H2O反应生成CO2和H2的反应为吸热反应，图中所示能量变化正确，D正确；
故选D。
7．B
【详解】A．电池内部阳离子向正极移动，如图锂－空气电池中，锂离子向多孔电极移动，所以多孔电极为正极，正极氧气得电子，A正确；
B．锂－空气电池中为非水电解质，不可能有水参加反应，总反应方程式为4Li+O2＝2Li2O，B错误；
C．铝离子电池中两个电极分别为铝和石墨，铝为活泼电极，是负极，石墨为正极。外电路中电流由正极流向负极，即由石墨流向铝，C正确；
D．由图可知，铝离子电池负极是铝失去电子，反应式为，D正确；
故选B。
8．A
【详解】A．HI、H2、I2的物质的量浓度之比为2∶1∶1，未说明保持这个比值不变，故反应可能处于平衡状态，也可能未达到平衡状态，这与反应开始时加入的物质的多少及反应条件有关，因此不能据此判断反应是否处于平衡状态，A正确；
B．在混合气体中只有I2是紫色气体，其余气体均无色，若混合体颜色不再变化，说明各物质的浓度不再变化，反应处于平衡状态，B错误；
C．HI消耗速率与HI生成反应速率相等,反应处于平衡状态，C错误；
D．HI的质量不再变化，说明其浓度不变，反应处于平衡状态，D错误；
故选A。
9．D
【分析】据图知，随着反应的进行，X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增加，说明X、Y是反应物，Z是生成物，达到平衡时△n(X)=(1.20-0.41)mol=0.79mol，△n(Y)=(1.00-0.21)mol=0.79mol，△n(Z)=(1.58-0)mol=1.58mol，同一反应中同一时间段内各物质的物质的量变化之比等于其计量数之比，所以X、Y、Z的计量数之比=1：1：1，则该反应方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)，以此解答该题。
【详解】A．由图可知，10s内Z的物质的量变化量为1.58mol，用Z表示的反应速率为v(Z)= =0.158moL/(L s)，故A正确；
B．由图可知，反应开始到10s时，X的物质的量减少了0.79 mol，其浓度减少了=0.79mol/L，故B正确；
C．Y的起始物质的量为1mol,反应开始到10 s时，转化的Y为(1-0.21)mol=0.79mol，故Y的转化率为×100%=79%，故C正确；
D．反应是可逆反应，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=(1.20-0.41)mol：(1.00-0.21)mol：1.58mol=1：1：2，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，故反应化学方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)，故D错误；
故选：D。
10．B
【详解】A．H2与反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A错误；
B．断裂旧键1 molH—H键和1 molI—I键需要吸收能量，形成新键2 molH—I要放出能量，该反应为放热反应，故断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于形成2 mol H—I键放出的能量，形成2 molH—I放出的能量等于断开2 mol H—I键吸收的能量，B正确；
C．H2与反应是可逆反应，1 mol H2和1 mol不可能反应完，放出的热量小于a kJ，C错误；
D．设断开1 mol H—I键所需能量为x kJ，则有2x-(c+b)=a，x=(c＋b＋a)，D错误；
故选B。
11．B
【详解】A．随着反应的进行反应速率逐渐减小，0～2min内Z的平均反应速率为，由于容器容积为1L，因此时，的浓度大于，A正确；
B．根据表中数据可知时生成Z的物质的量是0.6mol，时生成Z的物质的量也是0.6mol，因此反应达到平衡状态，B错误；
C．X是固体，Y和Z的体积之比恒定为1：2，所以Y的体积分数不变，即时，的体积分数约为＝，C正确；
D．时反应已经达到平衡状态，生成Z的物质的量是0.6mol，消耗X的物质的量是0.6mol，所以剩余的物质的量为，D正确；
答案选B。
12．C
【详解】A．锌粒和铁粉的表面积不同，金属种类也不同，不符合控制变量的思想，不能比较锌、铁金属性的强弱，故A错误；
B．酸性溶液中硝酸根离子、铁离子均可氧化碘离子，溶液变蓝，不能探究I2与Fe3+氧化性强弱，故B错误；
C．亚铁离子可被酸性高锰酸钾溶液氧化，紫色褪去，可知Fe2+有还原性，故C正确；
D．Cu与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁、氯化铜，引入新杂质氯化铜，不能除杂，故D错误。
答案选C。
13．D
【分析】由图示可知，乙醇酸性燃料电池中，乙醇发生失电子的氧化反应生成醋酸，则乙醇所在铂电极为负极、O2所在的铂电极为正极，负极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH，O2所在的铂电极为正极、发生得电子的还原反应，电极正极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O，放电时，电子由负极经过导线流向正极，阳离子由负极通过交换膜移向正极。
【详解】A．由分析可知，电极Y是正极，A正确；
B．该原电池中左侧Pt电极为负极，右侧Pt电极为正极，放电时电子由负极经过导线流向正极，即电子由呼气的铂电极经外电路流向所在的铂电极，B正确；
C．原电池中阳离子向正极移动，即向正极迁移，质子通过交换膜从左往右迁移，C正确；
D．乙醇发生失电子的氧化反应生成醋酸，负极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O=4H++CH3COOH，D错误；
故选D。
14．(1)收集448 mL 氢气所需的时间
(2) 硫酸浓度 2 4
(3) 2 铁与硫酸反应放热，温度升高使反应速率加快
(4)AC
(5)Cl－加快反应速率
(6)铁把硫酸铜溶液中的铜离子置换出来，形成铁铜原电池，加快了氢气产生的速率
(7) CO2+8H++8e－＝CH4+2H2O 0.6
【分析】利用控制变量法探究某一因素对化学反应速率的影响时，应保证其他反应条件相同。
【详解】（1）实验为探究影响反应速率的因素，若四组实验均以收集到448mL（标准状况下）氢气为标准，通过测定产生相同体积气体所需时间就可以求出反应的速率，故还需要测定收集448mL氢气所需的时间；
（2）实验1和2硫酸的浓度不同，其他反应条件均相同，故实验1和2为探究硫酸浓度对该反应速率的影响；探究温度对该反应速率的影响，应保证除了温度以外的反应条件均相同，实验2和4只有反应温度不同，为探究温度对该反应速率的影响，故答案为：硫酸的浓度；2；4；
（3）温度越高，反应速率越快，产生相同体积的氢气所需时间越短；温度、硫酸浓度相同时，粉末状铁与硫酸的接触面积大，反应速率更快；温度、铁的状态相同时，硫酸的浓度越大，反应速率越快，则曲线a对应实验4，曲线b对应实验3，曲线c对应实验2，曲线d对应实验1；铁与硫酸的反应为放热反应，放出的热量使溶液的温度升高，因此t1～t2反应速率增大，故答案为：2；铁与硫酸反应放热，温度升高使反应速率加快；
（4）A.加入蒸馏水，硫酸的浓度减小，反应速率减缓，氢离子的物质的量不变，不影响氢气的量，故A正确；
B.减小压强对该反应不产生影响，故B错误；
c.加入CH3COONa，醋酸根结合氢离子生成弱酸醋酸，氢离子浓度减小，但氢离子的总物质的量不变，所以反应速率减缓、不影响氢气的量，故C正确；
D.加CuSO4固体，Fe置换出铜，形成原电池，反应速率加快，同时与硫酸反应的Fe减少，氢气的量减少，故D错误；
故答案为AC；
（5）4.0mol L-1盐酸与2.0mol L-1硫酸相比，氢离子浓度相同，差别在于硫酸根离子和氯离子，则盐酸明显比硫酸快，可能的原因是Cl－加快反应速率。
（6）由于铁把硫酸铜溶液中的铜离子置换出来，形成铁铜原电池，加快了氢气产生的速率，因此生成氢气的速率会大大提高。
（7）铜电极是产生甲烷，说明二氧化碳结合氢离子得到电子转化为甲烷，电极反应式为CO2+8H++8e－＝CH4+2H2O；向该系统中通入标况下6.72LCO2，物质的量是0.3mol，转移2.4mol电子，理论上可产生氧气的物质的量为2.4mol÷4＝0.6mol。
15．(1) a 0.05mol﹒L-1﹒min-1
(2) 升高温度(选择适合的催化剂) >
(3) 30% 90%
(4)bc
【详解】（1）图中CO2 (g)和H2 (g)的起始浓度均为1mol/L，发生反应为，则c(CO2)、c(H2)均减小，并且△c(CO2)：△c(H2)=1：3，即△c(H2)=3△c(CO2)＞△c(CO2)，所以图中曲线a表示CO2，b表示H2，c表示CH3OH或H2O，0～2min内△c(CO2)=1.0mol/L-0.9mol/L=0.1mol/L，0～2min内v(CO2)=0.1mol/L÷2min=0.05mol/(L min)；
（2）由图可知，0～2min内△c(CH3OH)=0.1mol/L，2～4min内△c(CH3OH)=0.3mol/L-0.1mol/L=0.2mol/L，因此0～2min内CH3OH(g)的生成速率小于2～4min内CH3OH(g)的生成速率，则反应至2min时，改变了某一条件，则改变的条件可能是升高温度(选择适合的催化剂)；3min之后反应仍正向进行，则反应到达3min时，比较速率：v正>v逆；
（3）由图可知，5min时CO2 (g)的△c(CO2)=1.0mol/L-0.7mol/L=0.3mol/L，则CO2 (g)的转化率为=30%；反应生成CH3OH生成0.3mol/L×2L=0.6mol，反应物中氢气完全反应、二氧化碳过量，则CH3OH的产率为。
（4）a．恒容密闭容器中，容器的体积保持不变，不能说明达到平衡；
b．二氧化碳的浓度保持不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态；
c．CH3OH的百分含量保持不变，则平衡不再移动，达到平衡状态；
d．反应速率比等于反应系数比，化学反应速率3v正(H2)=v逆(CH3OH)，则正逆反应速率不等，没有平衡；
故选bc。
16．(1)11
(2) Fe3++e-=Fe2+ Cu失去电子沿着导线流向石墨（负极失去电子沿着导线流向正极）
(3) Pb-2e-+=PbSO4 增加 1mol
(4) 还原反应 N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O
【详解】（1），反应的焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，则由氢气和碘单质反应生成2molHI需要放出|436kJ+151kJ-2×299kJ | =11kJ的热量。
（2）该装置中铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子：Fe3++e-=Fe2+，为正极，铜失去电子为发生氧化反应为正极，则电子的移动方向为Cu失去电子沿着导线流向石墨（负极失去电子沿着导线流向正极）；
（3）①放电时负极铅失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，电极反应式：Pb-2e-+=PbSO4。
②铅蓄电池放电时，正极氧化铅发生还原生成硫酸铅固体，质量将增大；总反应为：，电子转移为，则当外电路上有1mol电子通过时，溶液中消耗H2SO4的物质的量为1mol。
（4）由图可知，肼失去电子电子发生氧化反应为负极、过氧化氢得到电子发生还原反应，则B为正极发生还原反应；若A极区产生N2，则A极区的电极反应为肼在碱性条件下氧化为氮气，N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。
17．(1)探究同种催化剂的比表面积对反应速率的影响
(2)温度
(3)3X(g)+Y(g) 2Z(g)
(4)AE
(5)0.05 mol·L-1·min-1
【详解】（1）①②中只有催化剂的比表面不同，则实验编号②的实验目的为探究催化剂的比表面对反应速率的影响，故答案为：探究催化剂的比表面对反应速率的影响；
（2）①③中只有温度不同，则课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是温度，故答案为：温度；
（3）根据图知，随着反应的进行，X、Y的物质的量逐渐减少，Z的物质的量逐渐增加，则X和Y是反应物，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的变化量之比等于其化学计量数之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则该反应的化学方程式为3X(g)+Y(g) 2Z(g)；
（4）A.Y的物质的量浓度保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B.X、Z的反应速率之比为3∶2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. 各物质均为气态，反应前后容器内气体的总质量一直保持不变，不能判定反应是否达到平衡状态，故C错误；
D. 反应前后容器内气体的总质量不变，体积不变，则容器内混合气体的密度一直保持不变，不能判定反应是否达到平衡状态，故D错误
E.消耗1 mol Y的同时消耗2 mol Z则正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故E正确；
故选AE；
（5）0~2 min内 n(Z)=0.2mol，体积为2L，则0~2 min内用Z表示的化学反应速率=0.05 mol·L-1·min-1。
答案第1页，共2页
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