高考化学知识点过关培优训练∶化学反应的速率与限度及答案解析

高考化学知识点过关培优训练∶化学反应的速率与限度及答案解析

一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）

1．二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂，在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂，但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。已知反应CH4(g) +2NO2(g)量浓度与时间的关系如图所示。

N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，起始

时向体积为V的恒容密闭容器中通人2mol CH4和3mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的

(1)容器体积V=_______L。

(2)图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线___________. (填“甲”“乙\或\丙\。

(3)0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率为____________________mol·L-1·min-1。 (4)a、b、c三点中达到平衡的点是______。 达到平衡时， NO2的转化率是___________ (物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×100%)。

(5)a点时，c(CO2) =__________mol·L-1(保留两位小数) ，n( CH4):n(NO2) =_________________。

【答案】2 甲 0.1 c 80% 或0.8 0.33 4:5 【解析】 【分析】

依据图像，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH4.、N2、H2O中的哪种物质；依据单位时间内浓度的变化，计算出0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率；达到平衡时的判断依据。 【详解】

（1）起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2 mol CH4和3 mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示，CH4是反应物，即起始时的物质的量浓度为1.0mol·L-1，依据c=

nn2mol=2L； ，得V==?1c1mol?LV （2）由(1)可知，丙代表CH4，从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·L-1，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L-1，故从开始到平衡时，甲代表L-1×2L=2.4mol；故从开始到平衡时，乙代表的物质的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·

L-1×2L=1.2mol，根据反应物、生成物反应前后物质的量变的物质的量浓度增加量：0.6mol·

化之比等于物质的量之比，故甲代表H2O的物质的量浓度与时间关系，乙代表N2的物质的量浓度与时间关系；

（3）乙代表N2的物质的量浓度与时间关系，0 ~5 min内，N2的物质的量浓度变化量为：

0.5mol?L?10.5mol·L- 0=0.5mol·L，v(N2)==0.1mol·L-1·min -1；

5min-1

-1

（4）当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化，故a、b、c三点中L-1，即从开始平衡，N2的物质的量增加了：达到平衡的点是c；达到平衡时，c(N2)=0.6mol·0.6mol·L-1×2L=1.2mol，CH4(g) +2NO2(g)

N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依据方程式中反应物、

生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，即从开始到平衡，NO2的物质的量变化量为：1.2mol×2=2.4mol，故达到平衡时， NO2的转化率是L-1，CH4(g) +2NO2(g)（5）设a点时的浓度为xmol·

2.4mol?100% =80%； 3molN2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，依据方程式

中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，(1.0-x)：x=1:2，x=0.67，

?n(H2O)=0.67mol·L-1×2L=1.34mol，

?n(CH4):?n(NO2):?n(N2):?n(CO2):?n(H2O)=1:2:1:1:2，a点时，?n(CO2)=0.67mol，c(CO2) =

0.67mol=0.33mol·L-1；?(CH4)=0.67mol，2L?n(NO2)=1.34mol，故a点时，n( CH4):n(NO2)=(2mol-0.67mol)：(3mol-1.34mol)=4:5。

2．能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向。

(1)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关，这是化学学科关注的方面之一。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(标况) 100 240 464 576 620

①哪一段时间内反应速率最大：__________min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)。 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但不影响生成氢气的量。你认为可行的是____________(填字母序号)。

A．KCl溶液 B．浓盐酸 C．蒸馏水 D．CuSO4溶液 (2)如图为原电池装置示意图：

①将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，作负极的分别是_______(填字母)。

A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片

写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式：_______________。 ②若A为Cu，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为

2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。写出B电极反应式：________；该电池在工作时，A电极的质量将_____(填“增加”“减小”或“不变”)。若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3，则转移电子的数目为_______。

【答案】2～3 AC B Cu-2e?=Cu2+ Fe3++e?=Fe2+ 减小 0.1NA 【解析】 【分析】

(1)①先分析各个时间段生成氢气的体积，然后确定反应速率最大的时间段。 ②A．加入KCl溶液，相当于加水稀释； B．加入浓盐酸，增大c(H+)； C．加入蒸馏水，稀释盐酸；

D．加入CuSO4溶液，先与Zn反应生成Cu，形成原电池。

(2)①将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝发生钝化，铜失电子发生反应；一组插入烧碱溶液中，铜不反应，铝与电解质发生反应，由此确定两个原电池中的负极。 由此可写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式。

②若A为Cu，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时A作负极，B作正极，则B电极，Fe3+得电子生成Fe2+；该电池在工作时，A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液。若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3，则Fe3+转化为Fe2+，可确定转移电子的数目。 【详解】

(1)①在1min的时间间隔内，生成氢气的体积分别为140mL、224mL、112mL、44mL，从而确定反应速率最大的时间段为2～3min。答案为：2～3；

②A．加入KCl溶液，相当于加水稀释，反应速率减慢但不影响生成氢气的体积，A符合题意；

B．加入浓盐酸，增大c(H+)，反应速率加快且生成氢气的体积增多，B不合题意； C．加入蒸馏水，稀释盐酸，反应速率减慢但不影响生成氢气的体积，C符合题意； D．加入CuSO4溶液，先与Zn反应生成Cu，形成原电池，反应速率加快但不影响氢气的总量；

故选AC。答案为：AC；

(2)①将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝发生钝化，铜失电子发生反应；一组插入烧碱溶液中，铜不反应，铝与电解质发生反应，由此确定两个原电池中的负极分别为铜片、铝片，故选B。由此可写出插入浓硝酸溶液中形成的原电池的负极反应式为Cu-2e?=Cu2+。答案为：B；Cu-2e?=Cu2+；

②若A为Cu，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时A作负极，B作正极，则B电极上Fe3+得电子生成Fe2+，电极反应式为Fe3++e?=Fe2+；该电池在工作时，A电极上Cu失电子生成Cu2+进入溶液，A电极的质量将减小。若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3，则Fe3+转化为Fe2+，可确定转移电子的数目为0.1NA。答案为：减小；0.1NA。