新教材高中化第6章化反應(yīng)與能量第節(jié)能力課時4反應(yīng)條件的調(diào)控與速率平衡的有關(guān)計算作業(yè)含解析新人教版必修第二冊

PAGE7-反應(yīng)條件的調(diào)控與速率、平衡的有關(guān)計算(建議用時：40分鐘)1．已知FeCl3和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化劑，為了探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，下列實驗方案可行的是()A．B．C．D．D[當(dāng)探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響時，必須保證在其他條件相同的情況下，再改變溫度觀察反應(yīng)速率的變化。]2．把鎂條投入盛有鹽酸的敞口容器中，產(chǎn)生氫氣的速率變化曲線如圖所示。下列因素中，影響該反應(yīng)速率的主要因素是()①鹽酸的濃度②鎂條的表面積③溶液的溫度④Cl－的濃度A．①④B．③④C．①③D．②③C[鎂與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，與H＋有關(guān)，與Cl－無關(guān)。在鎂與鹽酸的反應(yīng)中，剛開始時H＋的濃度最大，反應(yīng)速率應(yīng)最大，但由于此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率還會增大，隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，H＋濃度逐漸減小，化學(xué)反應(yīng)速率又逐漸減慢。鎂條的表面積在此反應(yīng)中不是主要因素。]3．已知反應(yīng)2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，探究其反應(yīng)速率的影響因素，有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如表所示。編號溫度/℃催化劑質(zhì)量/g酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液KMnO4溶液褪色所用時間/min體積/mL濃度/(mol·L－1)體積/mL濃度/(mol·L－1)1250.540.180.212.72800.540.180.2a3250.540.0180.26.7425040.0180.2b下列說法不正確的是()A．a(chǎn)<12.7，b>6.7B．可通過比較收集相同體積CO2所消耗的時間來判斷反應(yīng)速率快慢C．用H2C2O4表示該反應(yīng)速率，v(實驗1)約為6.6×10－3mol·L－1·min－1D．用KMnO4表示該反應(yīng)速率，v(實驗3)>v(實驗1)D[實驗2與實驗1相比，溫度(實驗2>實驗1)不同，其他條件相同，則v(實驗2)>v(實驗1)，實驗2中KMnO4溶液褪色所用時間比實驗1短，所以a<12.7；實驗3與實驗4相比，其他條件相同，實驗3中加入了催化劑，則v(實驗3)>v(實驗4)，實驗4中KMnO4溶液褪色所用時間比實驗3長，所以b>6.7，故A項正確?？赏ㄟ^比較單位時間內(nèi)產(chǎn)物的物質(zhì)的量變化的多少、比較收集相同體積CO2所消耗時間的長短、比較單位時間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化的多少等判斷反應(yīng)速率的快慢，故B項正確。用H2C2O4表示該反應(yīng)速率，v(實驗1)約為eq\f(0.1mol·L－1×4×10－3L,12×10－3L×12.7min)×eq\f(5,2)≈6.6×10－3mol·L－1·min－1，故C項正確。與實驗1相比，實驗3高錳酸鉀濃度小，故用KMnO4表示該反應(yīng)速率，v(實驗3)<v(實驗1)，故D項錯誤。]4．(素養(yǎng)題)硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是()實驗反應(yīng)溫度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210D[影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素眾多，本題從濃度和溫度兩個因素考查，只要抓住濃度越大，溫度越高，反應(yīng)速率越大，D正確。]5．(易錯題)把2.5molA和2.5molB混合放入容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，經(jīng)5s反應(yīng)達(dá)到平衡，在此5s內(nèi)C的平均反應(yīng)速率為0.2mol·L－1·s－1，同時生成1molD，下列敘述錯誤的是()A．x＝4B．達(dá)到平衡狀態(tài)時容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與起始時壓強(qiáng)之比為6∶5C．5s內(nèi)B的平均反應(yīng)速率v(B)＝0.05mol·L－1·s－1D．達(dá)到平衡狀態(tài)時A的轉(zhuǎn)化率為50%D[根據(jù)C的平均反應(yīng)速率可以算出5s內(nèi)C的物質(zhì)的量的變化量為2mol。根據(jù)“三段式”法進(jìn)行分析：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)起始量/mol2.52.500轉(zhuǎn)化量/mol1.50.521平衡量/mol1221根據(jù)C和D的物質(zhì)的量的變化量之比為2∶1，可以確定x＝4，A項正確；同溫同體積下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，起始時氣體的總物質(zhì)的量為5mol，達(dá)到平衡時氣體的總物質(zhì)的量為6mol，所以達(dá)到平衡時容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)與起始時壓強(qiáng)之比為6∶5，B項正確；5s內(nèi)物質(zhì)B消耗了0.5mol，用B表示的化學(xué)反應(yīng)速率為eq\f(0.5mol,2L×5s)＝0.05mol·L－1·s－1，C項正確；達(dá)到平衡時A的轉(zhuǎn)化率為eq\f(1.5mol,2.5mol)×100%＝60%，D項錯誤。]6．在某容積為2L的密閉容器中，A、B、C、D四種氣體物質(zhì)發(fā)生可逆反應(yīng)，其物質(zhì)的量n(mol)隨時間t(min)的變化曲線如圖所示：下列說法正確的是()A．前2min內(nèi)，v(A)＝0.2mol·L－1·min－1B．在2min時，圖像發(fā)生改變的原因只可能是增大壓強(qiáng)C．其他條件不變，4min時體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化D．增加氣體D的濃度，A的反應(yīng)速率隨之降低C[從前2min看，A、B、C、D改變的物質(zhì)的量分別為0.4mol、0.5mol、0.6mol、0.4mol，且A、B的物質(zhì)的量減少，應(yīng)為反應(yīng)物；C、D的物質(zhì)的量增加，應(yīng)為生成物。故反應(yīng)方程式為4A(g)＋5B(g)6C(g)＋4D(g)。選項A，前2min內(nèi)，v(A)＝eq\f(0.4mol,2L×2min)＝0.1mol·L－1·min－1，錯誤。選項B，從圖像看，2～3min時的圖像斜率變大，說明化學(xué)反應(yīng)速率加快，增大壓強(qiáng)、升高溫度、加入催化劑等均可加快反應(yīng)速率，錯誤。選項C,4min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，體系壓強(qiáng)不再改變，正確。選項D，增加生成物D的濃度，A的濃度隨之增大，故A的反應(yīng)速率加快，錯誤。]7．在一定的條件下，向2L密閉容器中進(jìn)行一定量MgSO4和CO的反應(yīng)：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)。反應(yīng)時間與殘留固體的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．升高溫度時，正反應(yīng)速度增大，逆反應(yīng)速率減小B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大C．增加硫酸鎂的質(zhì)量時，正反應(yīng)速率將增大D．在0～10min內(nèi)，v(CO)＝0.01mol·L－1·min－1B[A項，升溫，v正、v逆均增大，錯誤；C項，增加固體的量，v不變，錯誤；D項，MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)Δm120g1mol40g80g12.0gn(CO)4.0g8.0gn(CO)＝0.1mol，v(CO)＝eq\f(0.1mol,2L×10min)＝0.005mol·L－1·min－1，錯誤。]8．對于密閉容器中的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up10(高溫、高壓),\s\do10(催化劑))2NH3(g)(正反應(yīng)是放熱反應(yīng))，在673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關(guān)系如圖所示。請回答下列問題：(1)a點時正反應(yīng)速率________(填“＞”“＜”或“＝”下同)逆反應(yīng)速率；c點時正反應(yīng)速率________逆反應(yīng)速率。(2)d點處n(N2)________(填“＞”“＜”或“＝”)e點處n(N2)，原因是___________________________。(3)起始時加入氫氣的物質(zhì)的量為________mol。(4)若溫度、壓強(qiáng)不變，反應(yīng)在加入催化劑條件下進(jìn)行，在上圖的基礎(chǔ)上畫出n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關(guān)系圖。(已知催化劑不影響反應(yīng)限度)。[解析]a、b、c三點反應(yīng)都沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，但d、e點反應(yīng)都處于平衡狀態(tài)，正、逆反應(yīng)速率相等，各組分的含量保持不變。平衡時生成了0.6mol氨氣，則消耗0.9mol氫氣，故起始時加入氫氣的物質(zhì)的量為0.4mol＋0.9mol＝1.3mol。若加入催化劑，反應(yīng)達(dá)到平衡的時間縮短，但平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變。[答案](1)＞＞(2)＝當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時，混合物中各組分的含量保持不變(3)1.3(4)如圖虛線所示(只要體現(xiàn)出達(dá)到平衡的時間縮短，且平衡時NH3和H2的物質(zhì)的量與原平衡一樣即可)9．草酸與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發(fā)生如下反應(yīng)：MnOeq\o\al(－,4)＋H2C2O4＋H＋→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)，用4mL0.001mol·L－1KMnO4溶液與2mL0.01mol·L－1H2C2O4溶液研究不同條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。改變的條件如下：實驗編號10%硫酸溶液的體積/mL溫度/℃其他物質(zhì)Ⅰ220—Ⅱ22010滴飽和MnSO4溶液Ⅲ230—Ⅳ1201mL蒸餾水(1)該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為________。(2)如果研究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，使用實驗________和________(用Ⅰ～Ⅳ表示，下同)；如果研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，使用實驗________和________。(3)對比實驗Ⅰ和Ⅳ，可以研究________對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實驗Ⅳ加入1mL蒸餾水的目的是_______________________。[解析]與實驗Ⅰ相比，實驗Ⅱ外加了MnSO4溶液，因此實驗Ⅰ和Ⅱ是研究催化劑對反應(yīng)速率的影響；與實驗Ⅰ相比，實驗Ⅲ中，溫度由20℃升至30℃，因此實驗Ⅰ和Ⅲ是研究溫度對反應(yīng)速率的影響；與實驗Ⅰ相比，實驗Ⅳ中外加蒸餾水后溶液總體積不變，但c(H＋)(或H2SO4濃度)減小，因此實驗Ⅰ和Ⅳ是研究c(H＋)(或H2SO4濃度)對反應(yīng)速率的影響。[答案](1)2∶5(2)ⅠⅡⅠⅢ(3)c(H＋)(或硫酸的濃度)確保實驗中KMnO4濃度、H2C2O4濃度和溶液總體積不變10．(素養(yǎng)題)(1)一定溫度下，在密閉容器內(nèi)進(jìn)行某化學(xué)反應(yīng)，氣體X、Y的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的曲線如圖所示。①寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________。②在t1和t2時正反應(yīng)速率分別為v1和v2，則二者大小關(guān)系為v1________v2(填“>”“<”或“＝”)。③在t1、t2和t3三個時刻中，反應(yīng)程度最大的是_______________________(填“t1”“t2”或“t3”)。(2)將一定量N2和H2(體積比為1∶3)的混合氣體通入合成塔，反應(yīng)達(dá)到平衡后，氨的體積分?jǐn)?shù)為16%，則平衡時混合氣體中N2的體積分?jǐn)?shù)為________，H2的轉(zhuǎn)化率為________。(3)已知2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0?，F(xiàn)將NO2和N2O4的混合氣體通入容積為2L的恒容密閉容器中，恒溫條件下反應(yīng)體系中物質(zhì)濃度隨時間的變化關(guān)系如圖所示。①平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為______________。②起始壓強(qiáng)與平衡時壓強(qiáng)之比為________。[解析](1)①隨著時間變化，Y的物質(zhì)的量減少、X的物質(zhì)的量增加，即Y為反應(yīng)物、X為生成物，依據(jù)物質(zhì)的量變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，可得化學(xué)方程式為3Y(g)2X(g)。②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度降低，正反應(yīng)速率減慢，即v1＞v2。③反應(yīng)正向進(jìn)行，t3時刻達(dá)到化學(xué)平衡，即t3時刻反應(yīng)程度最大。(2)設(shè)起始時充入1molN2、3molH2，轉(zhuǎn)化的N2為xmol，則N2＋3H2eq\o(,\s\up10(高溫、高壓),\s\do10(催化劑))2NH3起始量/mol130轉(zhuǎn)化量/molx3x2x平衡量/mol1－x3－3x2x平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量為(4－2x)mol，依題意有eq\f(2x,4－2x)×100%＝16%，得x＝eq\f(8,29)，N2的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(1－x,4－2x)×100%＝eq\f(1－\f(8,29),4－2×\f(8,29))×100%＝21%，H2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(3xmol,3mol)×100%＝eq\f(8,29)×100%≈27.6%。(3)2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0初始濃度/(m