资源描述
第2课时 化学反应的限度及反应条件的控制
考点
对应题号
基本目标
发展目标
1.可逆反应判断与应用
1,4
12
2.化学反应条件的控制及意义
2,6
13
3.化学平衡的特征与判断依据
3,5,7
11,14
4.综合应用
8,9,10
15,16
[基本目标]
1．一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如图所示，其中 和 代表不同元素的原子。
下列关于此反应的说法可能错误的是( )
A．属于吸热反应 B．属于可逆反应
C．属于氧化还原反应 D．属于分解反应
A 解析 由图可知，为化合物分解生成化合物与单质的反应，且反应后存在反应物，则为可逆反应，B、C项正确；一般分解反应为吸热反应，由图不能确定反应中能量变化，A项错误；一种物质分解生成两种物质，为分解反应，D项正确。
2．化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是( )
A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D．降温加快H2O2的分解速率
D 解析 A项，防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆，阻止铁与潮湿的空气接触；B项，面粉厂、加油站周围的空气中飘浮着可燃性的粉尘或气体，遇明火可能会发生爆炸，所以要严禁烟火；C项，加入MnO2，对KClO3的分解起催化作用，可以加快化学反应速率；D项，降温会使化学反应速率减小，减慢H2O2的分解速率。
3．对于可逆反应M＋NQ，达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．正反应和逆反应均不再进行
C 解析 反应平衡时各物质的浓度是否相等取决于起始时各物质的量的关系和转化的程度，所以不能作为判断是否达到平衡的依据，A项错误；该反应是可逆反应，所以反应物不可能完全转化为生成物，B项错误；反应物和生成物的浓度都保持不变是化学平衡状态的判断依据，C项正确；反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但反应不停止，D项错误。
4．向5 mL 0.1 mol/L KI溶液中滴加0.1 mol/L FeCl3溶液5～6滴后，再进行下列实验，其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是( )
A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生
B．加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色
C．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生
D．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色
D 解析 FeCl3溶液与KI溶液反应的实质是2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，由题意知，Fe3＋不足，I－过量。若反应不是可逆反应，反应后的溶液中应无Fe3＋；若反应是可逆反应，则反应后的溶液中含Fe3＋，所以应滴加KSCN溶液，检验Fe3＋是否存在。
5．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
C 解析 该反应是一个反应前后气体的质量改变的化学反应，当反应达到平衡状态时，混合气体的质量不再发生变化，容器的体积不变，导致混合气体的密度不再发生变化，所以该反应达到平衡状态，A项正确；根据平衡状态的概念可知，当反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变时即是平衡状态，所以反应容器中Y的质量分数不变，是平衡状态，B项正确；C、X的分解速率属于正速率，Y的消耗速率属于逆速率，二者之比为2∶1时，该反应达到平衡状态，而X的分解速率与Y的消耗速率相等时不是平衡状态，C项错误；单位时间内生成1 mol Y为正速率，生成2 mol X为逆速率，而且正逆速率之比等于化学计量数之比，是平衡状态，D项正确。
6．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一定容积的密闭容器中进行，则下列说法或结论中，能够成立的是( )
A．其他条件不变仅将容器的体积缩小一半，反应速率减小
B．反应达平衡状态时：v正(CO)＝v逆(H2O)
C．保持体积不变，充入少量He使体系压强增大，反应速率一定增大
D．其他条件不变，适当增加C(s)的质量会使反应速率增大
B 解析 A项，体积减小，容器内气体的压强增大，反应速率增大，错误；C项，保持体积不变，充入少量氦气使体系压强增大，但反应气体的浓度不变，所以反应速率不变，错误；D项，改变固体的量不能改变化学反应速率，错误。
7．在一定温度下，同密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)NO(g)＋SO3(g)，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是( )
A．SO2和SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO3的物质的量一定相等
C．反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量
D．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
C 解析 题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2、NO和SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D项错误；该反应反应前后气体分子数不变，故反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C项正确。
8．对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。下列判断正确的是( )
A．2 mol SO2和足量O2反应，必定生成2 mol SO3
B．当v正>v逆时，随着反应进行，反应物的物质的量逐渐减小至零
C．正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝2∶1∶2
D．在其他条件不变时，增大压强，v正增大，v逆减小
C 解析 该反应为可逆反应，不论条件怎样改变，反应也不会完全，A项错误；v正>v逆可表示单位时间内反应物反应掉的物质的量比生成的物质的量多，但反应物不会减少到零，B项错误；在可逆反应里，各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，只是此时反应速率可代表正反应速率或逆反应速率，C项正确；增大压强，可同时增大反应物和生成物的浓度，正、逆反应速率均增大，D项错误。
9．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol CO和0.2 molH2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示：
(1)根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为____________；反应平衡时c(H2)＝________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。
①消耗CO的化学反应速率和消耗CO2的化学反应速率相等
②CO、H2O(g)、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O(g)、CO2、H2的浓度都不再发生变化
④正、逆反应速率都为零
解析 (1)由题图可知10 min时反应达到平衡，所以v(CO)＝v(CO2)＝＝0.003 mol·L－1·min－1。
(2)达到平衡的标志是各物质的百分含量保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。
答案 (1)0.003 mol·L－1·min－1 0.03 mol·L－1 (2)①③
10．一定温度下将6 mol A及6 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)。经过5 min后反应达到平衡，测得A的转化率为60%，C的平均反应速率是0.36 mol/(L·min)。求：
(1)平衡时D的浓度＝________。
(2)B的平均反应速率v(B)＝ ________。
(3)x＝________。
答案 (1)1.2 mol·L－1 (2)0.12 mol·L－1·min－1 (3)3
[发展目标]
11．一定温度下，在2 L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，下列叙述正确的是( )
A．从反应开始到10 s末，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L－1·s－1
B．10 s 后，该反应停止进行
C．反应的化学方程式为2X(g)＋Y(g)2Z(g)
D．0～10 s的时间内的平均反应速率：v(X)＝v(Y)＝0.039 5 mol·L－1·s－1
D 解析 10 s内，用Z表示的反应速率为v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1，A项错误；由图可知，10 s后，该反应达到平衡状态，化学平衡状态是动态平衡，v正＝v逆≠0，B项错误；由图像可以看出，随反应进行X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增大，所以X、Y是反应物，Z是生成物，10 s后X、Y、Z的物质的量为定值，不为0，反应是可逆反应，且Δn(X)：Δn(Y)：Δn(Z)＝(1.20－0.41) mol：(1.00－0.21)mol：1.58 mol＝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)，C项错误；0～10 s的时间内的平均反应速率：v(X)＝v(Y)＝＝0.0395 mol·L－1·s－1，D项正确。
12．在372 K时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为 0.02 mol·L－1。在60 s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )
A．前2 s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B．在2 s时体系内压强为开始时的1.1倍
C．在平衡时体系内含有N2O4 0.25 mol
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
B 解析 N2O4和NO2存在如下转化关系，前2 s时
N2O4 2NO2
起始/mol 0.5 0
反应/mol 0.05 0.02×5
2 s时/mol 0.5－0.05 0.02×5
v(N2O4)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，
气体总的物质的量为0.5 mol－0.05 mol＋0.02 mol·L－1×5 L＝0.55 mol。
2 s时与开始时的压强之比为p(2 s)∶p(始)＝0.55∶0.5＝1.1∶1。
60 s达到平衡时，设参加反应的N2O4的物质的量为x。则有
N2O4 2NO2
起始/mol 0.5 0
反应/mol x 2x
平衡/mol 0.5－x 2x
平衡时，气体总的物质的量为0.5 mol－x＋2x＝0.5 mol＋x，所以有＝1.6，解得x＝0.3 mol。
平衡体系中含0.2 mol N2O4，N2O4的转化率为×100%＝60%。
13．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)。下列说法正确的是( )
A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2，化学反应速率不变
B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol Ar，化学反应速率增大
C．保持容器内压强不变，向其中加入1 mol Ar，化学反应速率不变
D．保持容器内压强不变，向其中加入1 mol H2(g)，化学反应速率将发生变化
D 解析 保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2，反应物浓度增大，反应速率增大，A项错误；保持容器容积不变，向其中加入1 mol Ar，参加反应的物质的浓度不变，则反应速率不变，B项错误；保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol Ar，体积增大，反应物的浓度减小，则反应速率减小，C项错误。
14．一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN(g)bM(g)。M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示：
(1)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为________。
(2)此反应在该条件下达到平衡时，反应物的转化率为________。
(3)下列叙述中能说明反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗a mol N，同时生成b mol M
E．混合气体的压强不随时间的变化而变化
F．N的转化率达到最大，且保持不变
解析 (1)由图可知t1～t2时刻生成的M的物质的量为(4－3) mol，故v(M)＝＝ mol/(L·min)。(2)在此条件下该反应达到平衡时，消耗N的物质的量为n(N)＝(8－2) mol，故反应物的转化率为×100%＝75%。(3)反应物和生成物的物质的量相等，只是反应达到的某一种特殊时刻的状态，并不一定达到平衡，A项错误；根据质量守恒定律可知反应前后混合气体的总质量不变，故B项不能判断反应是否达到平衡；D项表示的都是正反应速率，不能判断是否达到平衡；因a≠b，p总不变，则达平衡，E项正确；N的转化率达到最大，且保持不变，说明已达平衡，F项正确。
答案 (1) mol/(L·min) (2)75% (3)CEF
15．某可逆反应在体积为5 L的密闭容器中进行，0～3 min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
(1)该反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)反应开始至2 min时，B的平均反应速率为________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
a．v(A)＝2v(B)
b．容器内压强保持不变
c．2v逆(A)＝v正(B)
d．容器内混合气体的密度保持不变
(4)在密闭容器里，通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g)，发生上述反应，当改变下列条件时，反应速率会减小的是________(填序号)。
①降低温度 ②加入催化剂 ③增大容器体积
解析 (1)从图像分析，在相同时间内，A减少了2 mol，B减少了1 mol，C增加了2 mol，所以该反应的化学方程式为2A＋B2C。
(2)2 min内B减少了1 mol，所以v(B)＝1 mol÷5 L÷2 min＝0.1 mol·L－1·min－1。
(3)a.没有说明正、逆反应方向，不能说明反应已达平衡；b.压强不变说明反应达到平衡状态；c.反应达到平衡状态时，A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍，表示为v逆(A)＝2v正(B)，所以错误；d.容器内的密度始终不变。
(4)①降温，反应速率减小；②加入催化剂，反应速率加快；③增大容器的体积，物质的浓度减小，反应速率减慢，所以选①③。
答案 (1)2A＋B2C (2)0.1 mol·L－1·min－1 (3)b (4)①③
16．硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ.SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI
Ⅱ.2HIH2＋I2(g)
Ⅲ.2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O
(1)分析上述反应，下列判断正确的是________(填字母，下同)。
A．反应Ⅲ易在常温下进行
B．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
C．循环过程需补充H2O
D．循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)在一定条件下，体积不变的密闭容器中，能说明反应Ⅱ达到化学平衡状态的是________。
A．混合气体的颜色不再变化
B．混合气体的密度不再改变
C．反应混合物中各组分物质的浓度相等
D．H2、HI、I2三种物质的反应速率之比为1∶2∶1
E．容器中气体压强不变
(3)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示。
①0～2 min内的平均反应速率v(HI)＝________。
②下列关于化学反应速率的说法正确的是________。
A．对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量的减小或生成物物质的量的增加来表示
C．在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率不再改变
D．增大反应物的浓度、降低反应的温度都能增大反应速率
③A点的逆反应速率v逆(H2)________B点的正反应速率v正(H2)(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析 (1)Ⅰ中生成2 mol H2SO4需消耗4 mol水，而Ⅲ中分解2 mol H2SO4生成2 mol水，所以循环过程中需补充水。(3)①v(HI)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
③由于B点c(HI)大于A点c(HI)，所以B点H2正反应速率大于A点H2的逆反应速率。
答案 (1)C (2)A (3)①0.1 mol·L－1·min－1 ②C ③小于
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