高考化学化学反应的速率与限度提高练习题压轴题训练及答案.docx

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高考化学化学反应的速率与限度提高练习题压轴题训练及答案

高考化学（化学反应的速率与限度提高练习题）压轴题训练及答案

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科技中有重要应用。

回答下列问题：

（1）用铁矿石（赤铁矿）冶炼生铁的高炉如图（a）所示。

原料中除铁矿石和焦炭外含有____________。

除去铁矿石中脉石（主要成分为SiO2）的化学反应方程式为______________、______________；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和______________（填化学式）。

（2）已知：

①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）ΔH=+494kJ·mol-1

②CO（g）+

O2（g）=CO2（g）ΔH=-283kJ·mol-1

③C（s）+

O2（g）=CO（g）ΔH=-110kJ·mol-1

则反应Fe2O3（s）+3C（s）+

O2（g）=2Fe（s）+3CO2（g）的ΔH=________kJ·mol-1。

理论上反应________放出的热量足以供给反应__________所需的热量（填上述方程式序号）

（3）有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图（b）所示，其中，还原竖炉相当于高炉的_____部分，主要反应的化学方程式为_________________________；熔融造气炉相当于高炉的____部分。

（4）铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是________________。

【答案】石灰石CaCO3

CaO+CO2↑CaO+SiO2

CaSiO3CO-355②③①炉身Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2炉腹用碱液吸收（氢氧化钠溶液或氨水等）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）铁矿石中含有氧化铁和脉石，为除去脉石，可以加入石灰石，石灰石分解为氧化钙，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，方程式为CaCO3

CaO+CO2↑、CaO+SiO2

CaSiO3；加入焦炭，先生成CO，最后生成CO2所以高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和CO；

（2）已知：

①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）ΔH=+494kJ·mol-1

②CO（g）+

O2（g）=CO2（g）ΔH=-283kJ·mol-1

利用盖斯定律将①+②×3得到Fe2O3（s）+3C（s）+

O2（g）=2Fe（s）+3CO2（g）的ΔH＝-355kJ·mol-1，因①为吸热反应，②③为放热反应，则②③反应放出的热量可使①反应；

（3）高炉炼铁时，炉身部分发生Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2，还原竖炉发生此反应，熔融造气炉和高炉的炉腹都发生2C+O2

2CO以及CaCO3

CaO+CO2↑，CaO+SiO2

CaSiO3反应；

（4）高炉气中混有SO2，SO2为酸性气体，可与碱反应。

2．在2L密闭容器内，800℃时反应：

2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）

0

1

2

3

4

5

n（NO）（mol）

0．020

0．010

0．008

0．007

0．007

0．007

（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________。

（2）如图中表示NO2的变化的曲线是________。

用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．v（NO2）＝2v（O2）b．容器内压强保持不变

c．v逆（NO）＝2v正（O2）d．容器内密度保持不变

（4）能使该反应的反应速率增大的是________。

a．及时分离出NO2气体b．适当升高温度

c．增大O2的浓度d．选择高效催化剂

【答案】0.0035mol/Lb1.5×10－3mol/（L·s）b、cb、c、d

【解析】

【分析】

【详解】

（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是c（NO）=n÷V=0.007mol÷2L=0.0035mol/L；

（2）NO2是生成物，每消耗2molNO，会产生2molNO2；反应过程消耗的NO的物质的量是n（NO）=0.020mol-0.007mol=0.0130mol，则反应产生的NO2的物质的量的n（NO2）=0.0130mol，则其浓度是c（NO2）=0.0130mol÷2L=0.0065mol/L，所以在图中表示NO2的变化的曲线是b；从0～2s内用NO表示的化学反应速率是v（NO）=（0.020-0.008）mol÷2L÷2s=0.003mol/（L∙s），由于v（NO）:

v（O2）=2:

1，因此用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v（O2）＝

v（NO）=1.5×10－3mol/（L·s）；

（3）a．在任何时刻都存在v（NO2）＝2v（O2），因此不能判断反应处于平衡状态，错误；b．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以容器内压强保持不变，则反应处于平衡状态，正确；c．v逆（NO）：

v逆（O2）＝2：

1；由于v逆（NO）：

v正（O2）＝2：

1，所以v逆（O2）=v正（O2）；正确；d．由于反应体系都是气体，因此在任何时候，无论反应是否处于平衡状态，容器内密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标准，错误。

（4）a．及时分离出NO2气体，使生成物的浓度减小，则正反应的速率瞬间不变，但后来会随着生成物的浓度的减小，反应物浓度也减小，所以正反应速率减小，错误；b．适当升高温度，会使物质的分子能量增加，反应速率加快，正确；c．增大O2的浓度，会使反应速率大大加快，正确；d．选择高效催化剂，可以使化学反应速率大大加快，正确。

3．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。

（1）某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL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

1

2

3

4

5

氢气体积/mL（标准状况）

100

240

464

576

620

①哪一时间段反应速率最大______min（填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”），原因是______。

②求3～4min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率______（设溶液体积不变）。

（2）另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为不可行的是______（填字母）。

A．蒸馏水B．KCl溶液C．KNO3溶液D．CuSO4溶液

（3）某温度下在4L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：

①该反应的化学方程式是______。

②该反应达到平衡状态的标志是_______（填字母）。

A．Y的体积分数在混合气体中保持不变

B．X、Y的反应速率比为3:

1

C．容器内气体压强保持不变

D．容器内气体的总质量保持不变

E.生成1molY的同时消耗2molZ

③2min内Y的转化率为_______。

【答案】2～3min该反应是放热反应，此时温度高，反应速率越大0.025mol/（L•min）CD3X+Y

2ZAC10%

【解析】

【分析】

【详解】

（1）①相同条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2～3min，原因是：

该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大；

②3～4分钟时间段，收集的氢气体积=（576-464）mL=112mL，n（H2）=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，根据氢气和HCl关系式得消耗的n（HCl）=2（H2）=2×0.005mol=0.01mol，则V（HCl）=0.01mol÷（0.4L×1min）=0.025mol/（L•min）；

（2）A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A不选；

B．加入KCl溶液，氢离子浓度降低，反应速率降低，故B不选；

C．加入KNO3溶液，相当于含有硝酸，硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气，故C选；

D．加入CuSO4溶液，Zn和铜离子反应生成Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池而加快反应速率，故D选；

故选：

CD；

（3）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而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变化量之比等于其计算之比，X、Y、Z的计量数之比=0.6mol：

0.2mol：

0.4mol=3：

1：

2，则该反应方程式为3X+Y

2Z；

②A．Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；

B．X、Y的反应速率比为3：

1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．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；

D．容器内气体的总质量一直保持不变，故D错误；

E．只要反应发生就有生成1molY的同时消耗2molZ，故E错误；

故选：

AC；

③Y的转化率=反应的n（Y）÷反应初始n（Y）×100%=（1-0.9）÷1×100%=10%。

4．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。

回答下列问题：

Ⅰ.利用CO脱硫

（1）工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s）的焓变△H＝_____________。

25℃，100kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：

物质

CO（g）

CO2（g）

SO2（g）

标准摩尔生成焓∆fHm（25℃）/kJ∙mol-1

-110.5

-393.5

-296.8

（2）在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2molCO和1molSO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。

①在实验b中，40min达到平衡，则0～40min用SO2表示的平均反应速率v（SO2）＝_______。

②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条件为_________________。

Ⅱ.利用NH3脱硝

（3）在一定条件下，用NH3消除NO污染的反应原理为：

4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（l）△H＝－1807.98kJ·mol－1。

在刚性容器中，NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z（其中X

①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________（填“a”“b”或“c”）。

②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。

③900℃条件下，设Z＝

，初始压强p0，则4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（l）的平衡常数Kp＝_____________（列出计算式即可）。

Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝

（4）利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2（物质的量之比为1:

1）的混合气体，自身转化为NaCl，则反应的离子方程式为________________。

【答案】-269.2kJ·mol-10.01mol·L-1·min-1加入催化剂升高温度c温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降

3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O

【解析】

【分析】

【详解】

（1）根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：

再根据盖斯定律2（反应③-反应①）-反应③可得到2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s），则，CO脱硫反应2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s）的焓变

，故答案为：

-269.2kJ·mol-1；

（2）①结合题干信息，列三段式有：

则

，解得x=0.8，则

，故答案为0.010.01mol·L-1·min-1；

②与实验a相比，实验b达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验a相比，实验c达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：

加入催化剂；升高温度；

（3）①NH3和NO的物质的量之比越大，NO的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH3、NO物质的量之比对应NO的脱出率：

X

c；

②NO的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降，故答案为：

温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降；

③压强为p0，根据曲线a上NH3与NO的物质的量之比为

，则NH3的分压为0.4p0，NO的分压为0.6p0，列三段式有：

则反应的平衡常数

，故答案为：

；

（4）在碱性环境下，ClO2-氧化等物质的量的SO2和NO2，ClO2-变为Cl-，SO2变为SO42-，NO2变为NO3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O，故答案为：

3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O。

5．研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）一定条件下，将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生如下反应：

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g），下列各项能说明反应达到平衡状态的是_____________。

A.体系压强保持不变

B.混合气体颜色保持不变

C.NO和O2的物质的量之比保持不变

D.每消耗1molO2同时生成2molNO

（2）CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2，发生反应CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g），达平衡后测得各组分浓度：

物质

CO

H2

CH3OH

浓度（mol/L）

0.9

1.0

0.6

回答下列问题：

①混合气体的平均相对分子质量=_________________。

②平衡常数K=__________________。

③若将容器体积压缩为1L，不经计算，预测新平衡中c（H2）的取值范围是__________。

④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH，此时v正______v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】A、B、C、D18.560.671mol/L＜c（H2）＜2mol/L=

【解析】

【分析】

【详解】

（1）A.该反应两边的化学计量数不相等，在反应没有达到平衡时，气体的物质的量会发生改变，体系的压强也要改变，如果压强不变说明气体的生成与消耗速率相等，反应达到了平衡，A项正确；

B.反应中NO2是有色气体，颜色不变说明NO2的浓度不再改变，则反应达到了平衡，B项正确；

C.NO和O2的起始物质的量相等，但化学计量数不同，变化量不相同，如果没有达到平衡，NO和O2的物质的量之比会发生改变，不发生改变说明达到了平衡，C项正确；

D.每消耗1molO2同时生成2molNO，正逆反应速率相等，说明反应达到了平衡，D项正确；

故选ABCD；

（2）①由表中数据知，CO、H2、CH3OH的物质的量分别是1.8mol、2mol、1.2mol，质量分别为1.8mol×28g/mol=50.4g、2mol×2g/mol=4g、1.2mol×32g/mol=38.4g，则混合气体的平均相对分子质量等于

=

=18.56g/mol，因此平均相对分子质量是18.56；

②平衡常数K=

=

≈0.67；

③若将容器体积压缩为1L，该瞬间H2的浓度变为2mol/L，压缩容器使得压强变大，结合CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）中的化学计量数知，平衡右移，氢气的浓度变小，根据勒夏特列原理知，平衡时的氢气的浓度范围为1mol/L＜c（H2）＜2mol/L；

④根据题给数据：

（单位mol/L）

CO

2H2

CH3OH

原平衡各组分浓度

0.9

1.0

0.6

再充入浓度

0.3

0

0.2

充入后各组分浓度

1.2

1.0

0.8

Qc=

=

=0.67=K，说明此时化学反应仍处平衡状态，则v正=v逆。

【点睛】

若用Qc表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积与反应物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。

将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。

即：

Qc=Kc   体系处于化学平衡

Qc＜Kc   反应正向进行

Qc＞Kc   反应逆向进行

可见只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数，并且知道反应物及产物的浓度，就能判断该反应是平衡状态还是向某一方向进行。

6．为了减轻大气污染，可在汽车尾气排放处加装“催化净化器”装置。

（1）通过“催化净化器”的CO、NO在催化剂和高温作用下可发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，写出该反应的化学方程式：

__。

（2）在一定温度下，向1L密闭恒容容器中充入1molNO、2molCO，发生上述反应，10s时反应达到平衡，此时CO的物质的量为1.2mol。

请回答下列问题：

①前10s内平均反应速率v（CO）=___。

②在该温度下反应的平衡常数K=___。

③关于上述反应，下列叙述正确的是___（填字母）。

A．达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率加快

B．扩大容器的体积，平衡将向右移动

C．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

D．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO和0.4molN2，则此时v正>v逆

④已知上述实验中，c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ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Ⅱ___（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0～10s阶段，CO、NO百分含量没明显变化的原因是___。

【答案】2NO＋2CO

N2＋2CO20.08mol·L-1·s-1

（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）①反应速率=

；

②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；

③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；

④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2NO＋2CO

N2＋2CO2；

（2）在一定温度下，向1L密闭容器中充入1molNO、2molCO，发生上述反应②，10S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：

①前10s内平均反应速率v（CO）=

=0.08mol•L-1•S-1；

②体积为1L，该温度下平衡常数K=

=

=

；

③A．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=

=

=3.2＜K=

，平衡正向进行，则此时v正＞v逆，故D正确；

故答案为CD；

④其他条件不变，将1molNO和2molCO投入2L容器中进行反应，可分两步分析：

先将1molNO和2molCO投入1L容器中进行反应，再将容器的容积由1L变为2L，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0.6mol·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。

Qc＜K时，向正反应方向进行；Qc=K时，反应平衡；Qc＞K时，向逆反应方向进行。

7．某温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质随时间变化的曲线如图所示．请回答下列问题

（1）由图中数据分析，该反应的化学方程式为___________________________

（2）反应开始至2min，Z的平均反应速率为________

（3）3min时，Z的生成速率与Z的消耗速率相比较，前者________（填“大于”“小于”或“等于”）后者．

（4）上述反应进行过程中，如果降低温度，则其反应速率________（填“增大”“减小”