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化学反应速率和限度
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化学反应速率和限度：
第三节 化学反应的速率和限度
重难点一 有关化学反应速率的注意事项
1.化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。
2.对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
3.由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。
4.对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作标准。
5.同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。
重难点二 影响化学反应的因素及影响结果
1.内因
反应物自身的性质。如燃烧、爆炸、中和等反应都是很快就能完成，而金属的锈蚀、溶岩的形成、煤和石油的形成等都是比较缓慢的，这些都是由反应物自身的性质决定的。
2.外因
(1)温度：温度越高，化学反应速率越大;温度越低，化学反应速率越小。
(2)浓度：一般来说，其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
(3)压强：对于有气体参加的反应来说，增大压强，可以使单位体积内气体的物质的量增大，实际上相当于增大了气体反应物的浓度，所以，增大压强，化学反应速率增大。
(4)催化剂：催化剂可以改变化学反应速率，常见的催化剂能极大地加快反应速率。
(5)增大固体反应物的表面积，增大了反应物的接触面积，能加快化学反应速率。
特别提醒 (1)增加固体或纯液体的量，不能改变化学反应速率。
(2)压强的改变引起气体浓度的改变时，才能改变化学反应速率。
重难点三 化学平衡的特征和平衡状态的判断方法
1.化学平衡的特征
(1)“等”
化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。
注意：不同物质的反应速率不一定相等。
(2)“动”
化学反应达到平衡状态从表面看好像反应停止了，但从本质上、微观上看反应并未停止，只不过是正反应速率和逆反应速率相等，即v(正)=v(逆)>0，所以化学平衡是一种动态平衡。
(3)“定”
一定条件下，在反应达平衡状态的混合物中，各组分的浓度及质量分数、体积分数保持一定(但不一定相等)，不再随时间变化而变化。
(4)“变”
化学平衡是在一定条件下暂时的平衡，若外界条件发生改变，则化学平衡状态可能随之发生改变，即可能发生化学平衡移动。
2.化学平衡状态的判断
(1)v(正)=v(逆)。
(2)体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
(3)全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应，压强保持不变。
(4)全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。
(5)对于有颜色的气体参加或生成的可逆反应，颜色不随时间发生变化。
(6)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
特别提醒 化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化
为同种物质的速率进行比较。
题型1 化学反应速率的计算与比较
例1 反应：3A(g)+B(g)===2C(g)+2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：
①v(A)=0.6 mol/(L•min);
②v(B)=0.45 mol/(L•min);
③v(C)=0.015 mol/(L•min);
④v(D)=0.45 mol/(L•min)。
则此反应在不同条件下进行最快的是( )
A.②③ B.①③ C.②④ D.②
解析 化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：
①v(A)=0.6 mol/(L•min);
②v(A)=3 v(B)=1.35 mol/(L•min);
③v(A)=32v(C)=0.022 5 mol/(L•min);
④v(A)=32v(D)=0.675 mol/(L•min)。
则该反应在不同的条件下进行最快的是②。
答案 D
同一化学反应在同一段时间内的反应速率如果用不同物质来表示，其数值之间的关系符合化学方程式中的化学计量数之比。在比较化学反应速率大小时应换算成用同一种物质来表示，然后进行比较。也可以比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如：对于反应aA+?bB cC+dD,若 ,则用A表示的反应速率比用B表示的快。应当把“化学反应速率”与物理概念中的“运动速率”区别开，化学反应速率数值大，不一定代表反应速率快。
题型2 影响化学反应速率的因素
例2
等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别 c(HCl)(mol/L 温度(℃) 状态
1 2.0 25 块状
2 2.5 30 块状
3 2.5 50 块状
4 2.5 50 粉末状
A.4-3-2-1 B.1-2-3-4 C.3-4-2-1 D.1-2-4-3
解析 其他条件一定时，反应物的浓度越大，化学反应速率越快;温度的升高和固体表面积的增大，即由块状变成粉末状，都能显著增大反应速率。实验1中酸浓度最小，温度最低，故反应速率最小;实验2比实验3的温度低，而其他条件相同，故反应速率前者小于后者;实验4的温度最高，固体接触面积最大，故反应速率最快。
答案 A
题型3 化学平衡状态的判断
例3 一定温度下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( )
A.单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol AB
B.容器内的总压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol B2
D.单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol B2
解析 A项中生成A2是逆反应，生成AB是正反应，显然v正<v逆，没有达到平衡;b项中压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中a2、b2和ab的浓度是否保持一定，v正是否等于v逆，该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至反应达到平衡压强就一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态;c项表明v正=v逆，反应已达到平衡状态;d项只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成a2和b2的物质的量之比始终为1∶1。< p="">
答案 C
在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正、逆反应速率是否相等，体系中
各组分的浓度(或百分含量)是否保持不变。
在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应……
提示 日常生活中的化学反应有快有慢。炸药爆炸反应极快，瞬间完成。牛奶变质较快，通常1～2天出现异味。金属的锈蚀有快有慢。溶洞的形成极慢。人们在不同的情况下对化学反应的快慢有不同的预期，有时人们需要反应在瞬间完成，如炸药的爆炸;有时人们需要反应越慢越好，如钢铁的锈蚀。
在2支大小相同的试管中，装入2～3 mL约5%的H2O2溶液，分别滴入1～2滴1 mol/L FeCl3溶液……
提示
现象 结论
温度越高，H2O2的分解速率越快;温度越低，H2O2的分解速率越慢
热水中 单位时间内，生成气泡最多
能使带火星的木条复燃
常温 单位时间内，生成气泡较多
冷水中 单位时间内，生成气泡较少
在3支大小相同的试管中各装入2～3 mL约5%的H2O2溶液，再向其中2支试管中……
提示
现象 结论
MnO2和FeCl3能加快H2O2的分解反应速率
加入MnO2 单位时间内，生成较多气泡
加入FeCl3 单位时间内，生成较多气泡
不加其他试剂 单位时间内，生成较少气泡
1.为什么要将食物存放在温度低的地方(如电冰箱)?
提示 温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这也是温度对化学反应速率的影响在生活中的应用。
2.实验时，通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么?
提示 固体药品研得越细，其表面积越大，混匀后反应物之间接触的面积也越大，反应也迅速、充分。
3.人们常把固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验，原因是什么?
提示 固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子之间接触反应的机会，从而提高了化学反应速率。
4.实验室常用30%左右的硫酸溶液(约3.7 mol/L)与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀少了(锌粒还有剩余)，如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来。原因是什么?
提示 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑，Zn+2H+===Zn2++H2↑，c(H+)的大小影响着该反应的反应速率，气泡变少了，是因为c(H+)减小了，反应速率减小，如果添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中c(H+)又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。
水的生成(H2+O2)与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在植物体中……
提示 不属于可逆反应。判断某一反应是否是可逆反应，应把握两个“相同”，即“相同条件”和“同时发生”。上述三组反应均不是在相同条件下同时发生的，故不能称之为可逆反应。
(1)你看到过建筑物的定向爆破吗?观察下图，你从中得到什么启示?
提示 控制反应条件，可使化学反应按人们预期的速率和方向进行。
(2)回忆你在实验室进行过和观察过的实验……
提示 我们可以通过调整反应物的量、浓度、温度、固体反应的接触面积和催化剂来调整化学反应速率，达到人们的预期效果。
请分析下列措施的目的：
1.大多数化学实验要用酒精灯等进行加热。
提示 升高反应体系的温度，加快化学反应速率。
2.一些橡胶或塑料制品中要添加抑制剂(负催化剂，能减缓反应速率)。
提示 减小相关物质变质的速率，延长使用时间。
3.使一些金属制品的表面形成保护层。
提示 减小金属被腐蚀的速率，延长使用时间。
4.森林灭火时，有时要制造隔离带。
提示 避免树木与火焰接触而损毁。
5.在袋装食品，瓶装药品中放入硅胶袋。
提示 吸收空气中的水蒸气，防止在水蒸气存在时物质变质。
1.
影响反应
速率的条件 如何影响 实例
温度 升高温度可以增大化学反应速率 在夏季食品更易变质
浓度 反应物的浓度增大可以增大化学反应速率 与表面积相同的锌粒反应，浓盐酸比稀盐酸产生气体快
固体的表面积 固体反应物的表面积越大，化学反应速率越大 小块煤比大块煤燃烧得快
催化剂 催化剂能够增大化学反应速率 二氧化锰能大大加快过氧化氢的分解速率
2.D [催化剂能加快反应速率，提高生产效率，A项说法正确;该反应是一个可逆反应，SO2不可能100%地转化为SO3，B项说法正确;增大一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，C项说法正确;达到平衡时，反应物与生成物的浓度不一定相等，D项说法不正确。]
3.BD [电解水需消耗大量的电能，成本高， A项错误;天然气、石油、煤等化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，C项错误。]
4.面粉属于表面积非常大的有机物，与空气的接触面积大，所以，非常容易剧烈燃烧而发生爆炸。
5.(1)升高温度或使用催化剂都可以促进KClO3的分解。
(2)2KClO3=====MnO2△2KCl+3O2↑
6.略。
7.略。
1.下列说法正确的是( )
A.Na与水反应时增大水的用量可加快反应速率
B.Fe与硫酸反应制取H2时，选用浓硫酸可加快反应速率
C.两支试管中分别加入相同浓度的过氧化氢，其中一支试管中加少量MnO2，两支试管中产生氧气的快慢相同
D.Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将铝片改成铝粉燃烧更剧烈
答案 D
解析 对纯液体改变其用量不影响反应速率，A项错误;常温下，浓H2SO4可使铁钝化，不生成H2，B项错误;使用MnO2可加快O2的生成速率，C项错误;将铝片改为铝粉，增大了铝与氧气的接触面积，反应速率增大，D项正确。
2.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化 ⑤将煤气化处理 ⑥通入足量的空气
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④
答案 C
解析 提高燃料的燃烧效率，应增大反应物的接触面积和提供充足的O2，而燃料的着火点无法改变。
3.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(g)+B(g) 2C(g)，若2 s(秒)后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法：
①用物质A表示反应的平均速率为0.3 mol/(L•s)
②用物质B表示反应的平均速率为0.6 mol/(L•s)
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol/L
其中正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
答案 B
解析 本题是考查物质浓度表示法，用不同反应物或产物表示反应的平均速率的方法和反应中转化率的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。
v(C)=0.6 mol/L2 s=0.3 mol/(L•s)
①v(A)=v(C)=0.3 mol/(L•s)
②v(B)=12v(C)=0.3 mol/(L•s)×12=0.15 mol/(L•s)
③参加反应的A的物质的量为：
0.3 mol/(L•s)×2 s×2 L=1.2 mol
A的转化率为：1.2 mol4 mol×100%=30%
④2 s时B的浓度为1 mol/L-0.15 mol/(L•s)×2 s=0.7 mol/L
4.已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡
答案 A
解析 升温，无论是正反应，还是逆反应，速率均加快，A项错;催化剂可以加快化学反应速率，B项正确;达平衡后，各组分的速率保持不变，C项正确;由于CO和CO2的计量系数相等，故当两者同时消耗的量相等时，反应即达平衡，D项正确。
5.一定条件下，对于反应X(g)+3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L和0.08 mol/L，则下列判断不合理的是( )
A.c1∶c2=1∶3
B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C.X和Y的转化率相等
D.c1的取值范围为0<c1<0.14 p="" l<="" mol="">
答案 B
解析 分析浓度变化关系：X(g)+3Y(g) 2Z(g)
c起始(mol/L) c1 c2 c3
c平衡(mol/L) 0.1 0.3 0.08
反应方程式中反应物计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2=1∶3，A正确;平衡时Y和Z的生成速率之比应该和方程式计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，B错误;由于起始时反应物是按方程式计量数之比配料，故X和Y转化率相等，C正确;运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值0.14 mol/L，而题设c1>0，反应又是可逆的，故D也正确。
6.
把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol/L硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，请回答下列问题：
(1)曲线由O―→a段不产生氢气的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
有关的化学方程式为_________________________________________________;
(2)曲线由a―→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是________________________________________________________________________;
(3)曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1)硫酸首先和氧化铝反应，所以这段不产生氢气
Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O
(2)这段反应放热使温度升高是影响反应速率的主要因素，使反应速率增大
(3)曲线由c以后，硫酸的浓度逐渐减小，变为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小
解析 (1)在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气;
(2)a―→c段，虽然硫酸的浓度渐小，但是该反应是放热反应，反应进行中温度逐渐升高，温度升高，化学反应速率加快;
(3)曲线由c以后，硫酸的浓度逐渐减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此，化学反应速率逐渐下降。
本题以铝和硫酸反应为载体考查了化学反应速率的影响因素，以及分析推理能力。当影响化学反应速率的两因素作用相反时抓住主要因素。
7.某温度时，在3 L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。由图中数据分析：
(1)该反应的化学方程式为__________________________________________________;
(2)反应开始至2 min末，X的反应速率为__________;
(3)该反应是由________开始反应的(填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”)。
答案 (1)2Z+Y 3X (2)0.067 mol/(L•min)
(3)正、逆反应同时
解析 (1)在时间为“0 min”时X、Y、Z的物质的量分别为
0.4 mol、1.2 mol、2.0 mol，在时间为“3 min”时X、Y、Z的物质的量分别为1.0 mol、1.0 mol、1.6 mol，在0～3 min内X、Y、Z的物质的量变化分别为：0.6 mol(增加)、0.2 mol(减少)、0.4 mol(减少)。即X、Y、Z变化的物质的量之比为：
n(X)∶n(Y)∶n(Z)=3∶1∶2。根据各物质变化的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比，得到化学方程式为：2Z+Y 3X。
(2)在时间为“0 min”和“2 min”时，X的物质的量分别为0.4 mol、0.8 mol。即在0～2 min内X增加的物质的量为0.4 mol。故X的反应速率为：
v(X)=0.4 mol3 L2 min=0.067 mol/(L•min)。
(1) 由于图中X、Y、Z三条曲线均未通过原点，故可断定该反应是由正、逆反应同时开
始反应的。
第1课时 化学反应速率
1.反应2SO2+O2 2SO3，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol/L，在这段
时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol/(L•s)，则这段时间为( )
A.0.1 s B.2.5 s C.5 s D.10 s
答案 C
解析 由2SO2+O2 2SO3可知，当c(SO3)增加0.4mol/L时，c(O2)减少了0.2 mol/L，则Δt=Δc/v=0.2 mol/L/0.04 mol/(L•s)=5 s。
2.对反应A+3B 2C来说，下列反应速率中最快的是( )
A.v(A)=0.3 mol/(L•min) B.v(B)=0.6 mol/(L•min)
C.v(C)=0.5 mol/(L•min) D.v(A)=0.01 mol/(L•s)
答案 D
解析 本题主要考查化学反应速率的应用。以“A”为基准物质，“min”为时间单位表示反应速率，则有：
A：v(A)=0.3 mol/(L•min)
B：v(A)=13v(B)=13×0.6 mol/(L•min)=0.2 mol/(L•min)
C：v(A)=12v(C)=12×0.5 mol/(L•min)=0.25 mol/(L•min)
D：v(A)=0.01 mol/(L•s)×60 s/min=0.6 mol/(L•min)
3.下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最大的是( )
金属(粉末状)/mol 酸的浓度及体积 反应温度
A Mg 0.1 6 mol/L硝酸 10 mL 60℃
B Mg 0.1 3 mol/L盐酸 10 mL 60℃
C Fe 0.1 3 mol/L盐酸 10 mL 60℃
D Mg 0.1 3 mol/L硫酸 10 mL 60℃
答案 D
解析 比较化学反应速率大小时，应该先看决定化学反应速率的主要因素——内部因素：反应物本身的性质，然后再看影响化学反应速率的外界因素，如温度、浓度、催化剂、压强等。由于Fe不如Mg活泼，金属与硝酸反应不产生H2，所以C项反应速率最小，A项不产生H2;其他两项中只比较c(H+)即可，显然3 mol/L盐酸中c(H+)小于 3 mol/L 硫酸中c(H+)，因
此D项放出H2的速率最大。
1.下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加
B.化学反应速率为0.8 mol/(L•s)，是指在1 s时某物质的浓度是0.8 mol/L
C.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显
答案 C
解析 一般情况下不用固体或纯液体表示化学反应速率，A项错误;0.8 mol/(L•s)表示一段时间内，某物质的浓度平均每秒改变0.8 mol/L，B项错误;对于无明显现象的化学反应而言，反应速率的大小与现象无关，D项错误。
2.为了说明影响化学反应快慢的因素，某同学分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是( )
A.将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大
B.在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应，大理石粉反应快
C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同
答案 A
解析 影响化学反应速率的因素有浓度、压强、温度、催化剂等主要因素，还有光、固体颗粒大小、超声波等，而A中的镁和铝是由于其活泼性不同，决定了反应的快慢。决定反应快慢的主要因素是反应物本身的性质。
3.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是( )
A.加热 B.不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片，改用铁粉
答案 B
解析 影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、固体表面积、原电池反应、催化剂等。A项加热升高了温度;B项铁与浓硫酸反应，或被钝化或受热生成SO2等气体而不是H2;C项由于发生Fe+Cu2+===Cu+Fe2+形成Cu—Fe原电池，加快了氢气的生成速率;D项增大了固体的表面积。
4.在一定温度和一定容积的容器中进行反应2HI H2+I2，若反应物浓度由0.1 mol/L
降到0.06 mol/L需20 s，那么由0.06 mol/L降到0.024 mol/L，需要的反应时间为( )
A.等于18 s B.等于12 s C.大于18 s D.小于18 s
答案 C
解析 由题意知第一个反应阶段的反应速率为v=0.1 mol/L-0.06 mol/L20 s=0.002
mol/(L•s)，
在第二个阶段，若按第一个阶段的反应速率计算：t=0.06-0.024 mol/L0.002 mol/L•s=18 s，
但由于反应物浓度减小，反应速率变慢，故需要的时间比18 s 长。
5.将a g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。在相同的条件下，将b g(a>b)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )
答案 C
解析 粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与同浓度的盐酸反应时化学反应速率快，即单位时间内损失的CaCO3的质量大，可排除A、B;由于a>b，且粉末状CaCO3的消耗量大于块状CaCO3，故当粉末状CaCO3完全消耗时，块状CaCO3尚有剩余，此后单位时间内块状CaCO3的损失量又大于粉末状CaCO3。
6.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是( )
A.10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B.20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液
C.20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D.10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液
答案 B
解析 在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快;温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量最大，浓度就最大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。
7.向100 mL 2mol/L稀硫酸中加入过量的锌粉，在一定温度下发生反应，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的( )
A.硫酸钾溶液 B.氢氧化钠固体
C.碳酸钠固体 D.水
答案 AD
解析 此反应的离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑，锌过量，则生成氢气的量由H+的物质的量决定。锌为固体，要在一定温度下减缓反应速率，通常采用降低H+浓度的方法，B、C项加入的物质不仅降低H+的浓度，同时也减少了生成氢气的总量;A、D项可对硫酸起稀释作用，降低H+的浓度，但H+的总量不变。
8.反应E+F===G在温度T1下进行，反应M+N===K在温度T2下进行。已知T1>T2且E和F的浓度均大于M和N的浓度(其他条件相同)，则这两个反应的反应速率( )
A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断
答案 D
解析 决定化学反应速率大小的根本原因是内因，由于两个反应不同，因此在此条件下无法比较。
9.
对可逆反应X+Y Z+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态正确的说法为( )
A.Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体
B.Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体
C.X、Y、Z、W皆非气体
D.X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体
答案 A
解析 图象告诉我们：增大压强，正、逆反应速率均增大，但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度，由此而导致平衡向左移动。所以，逆反应方向是气体分子数目减小的方向，即Z、W必须均为气体，X、Y中必有一种是气体。
10.在25℃时，向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸溶液里放入5.6 g 纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2 min 末收集到氢气1.12 L(标况)，在此之后，又经过4 min 铁粉全部溶解。则：
(1)在前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是多少?
(2)在后4 min内用HCl表示的平均反应速率是多少?
(3)前2 min与后4 min相比，反应速率哪个较快?为什么?试解释原因。
答案 (1)0.25 mol/(L•min) (2)0.25 mol/(L•min)
(3)前2 min的反应速率快 随反应的进行，溶液中c(H+)减小，速率减小
解析 n(HCl)=14.6 g36.5 g•mol-1=0.4 mol
n(Fe)=5.6 g56 g•mol-1=0.1 mol
n(H2)=1.12 L22.4 L•mol-1=0.05 mol
反应方程式：Fe+2HCl===FeCl2 + H2↑
2 min内 0.1 mol 0.05 mol 0.05 mol
则v(FeCl2)=0.25 mol/(L•min)
4 min内：
v(FeCl2)=0.1 mol-0.25 mol/L•min×2 min×0.1 L4 min×0.1 L=0.125 mol/(L•min)
则v(HCl)=2v(FeCl2)=0.25 mol/(L•min)
即前2 min的反应速率快。
11.等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)
xC(g)+2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)=3∶5，C的平均反应速率是0.1mol/(L•min)，则5min时，A的浓度为______，B的平均反应速率为______，x的值是______。
答案 0.75 mol/L 0.05 mol/(L•min) 2
解析 计算化学反应速率，关键是求出一定时间内反应物或生成物浓度的变化量(或单位时间、单位体积内物质的量的变化)。由题意可知，5min内C生成了0.1mol/(L•min)×5 min×2 L=1 mol。D生成了0.5 mol/L×2 L=1 mol，所以x=2。
设A、B起始物质的量均为a mol，则
3A(g) + B(g) 2C(g) + 2D(g)
起始物质的量/mol a a 0 0
转化物质的量/mol 1.5 0.5 1 1
5 min后余下物质的量/mol a-1.5 a-0.5 1 1
因体积不变，5 min后有
cAcB=nAnB=a-1.5a-0.5=35
得a=3 mol
此时A的浓度
c(A)=3 mol-1.5 mol2 L=0.75 mol/L
v(B)=0.5 mol2 L5 min=0.05 mol/(L•min)。
12.Ⅰ.试写出中学阶段常见的两种不用加热的方法制取氧气的化学方程式：________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
Ⅱ.实验室中通常用MnO2作催化剂分解过氧化氢，已知CuSO4溶液对过氧化氢的分解也具有催化作用，某实验兴趣小组同学猜想其他盐溶液也可能在这个反应中起同样的作用，于是他们做了以下探究。请你帮助他们完成实验报告：
(1)实验过程：在一支试管中加入5 mL 5%的H2O2溶液，然后滴入适量的FeCl3溶液，把带火星的木条伸入试管。
实验现象： ____________________________________________________________。
实验结论：FeCl3溶液可以催化分解H2O2。
(2)已知FeCl3在水中可解离出Fe3+和Cl-，同学们提出以下猜想：
甲同学的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O;
乙同学的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+;
丙同学的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-。
你认为最不可能的是________同学的猜想，理由是________________________________________________________________________。
(3)同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究，请你仔细分析后填表：
实验过程 实验现象 结论
答案 Ⅰ.2H2O2=====MnO2O2↑+2H2O 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
Ⅱ.(1)试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃
(2)甲 因过氧化氢溶液中自身有水，可见水不是催化剂
(3)
实验过程 实验现象 结论
向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的HCl，把带火星的木条伸入试管 无明显现象 起催化作用的不是Cl-
向盛有5 mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的Fe2(SO4)3[或Fe(NO3)3]溶液，把带火星的木条伸入试管 试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃 起催化作用的是Fe3+
解析 Ⅰ.中学阶段常见的不用加热的方法制取氧气的反应有H2O2催化分解、Na2O2与H2O或CO2的反应。
Ⅱ.(1)根据实验结论可知，FeCl3溶液可作H2O2溶液分解的催化剂，因此试管中产生氧气，使带火星的木条复燃。(2)根据提出的猜想分析，H2O2溶液中自身有水，因此真正起催化作用的最不可能的是FeCl3溶液中的H2O，甲同学的猜想最不可能。
(3)根据前面的实验过程，要验证余下的两个猜想，最关键的是选用恰当的试剂，可选用HCl验证丙同学的猜想，选用Fe2(SO4)3溶液[或Fe(NO3)3溶液]验证乙同学的猜想。结合CuSO4溶液可作为催化剂的事实分析，FeCl3溶液中真正起催化作用的是Fe3+，据此写出相关结论。
第2课时 化学反应的限度
1.反应2SO2+O2 2SO3达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素18 8O的氧气，经过一段时间后，18 8O原子存在于( )
A.O2 B.SO2 C.O2和SO2 D.O2、SO2和SO3
答案 D
解析 可逆反应在相同条件下，可以向两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故18O原子可能存在于三种物质中。
2.下列哪种说法可以证明反应N2+3H2 2NH3已达平衡状态( )
A.一个N≡N键断裂的同时，有三个H—H键形成
B.一个N≡N键断裂的同时，有三个H—H键断裂
C.一个N≡N键断裂的同时，有六个N—H键形成
D.一个N≡N键断裂的同时，有六个N—H键断裂
答案 AD
解析 N≡N键断裂、N—H键形成都代表正反应速率，不能用于判断反应是否达到平衡;A、D两项中H—H键形成、N—H键断裂代表逆反应速率，而且正、逆反应速率符合化学计量数之比，可以用于证明该反应已达到平衡状态。
3.在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，表明反应：A(g)+B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
答案 C
解析 根据化学反应方程式的特点：各物质均为气态且反应前后气体的计量数之和相等。故在反应过程中气体的物质的量不变，压强也不变;由质量守恒，该反应在恒容容器中进行，体系的密度不变，故A、B、D三项中的物理量均不能作为平衡状态的判据。
4.下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是( )
A.向燃烧正旺的炉火上洒一些水
B.把煤炭做成大煤球
C.在煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤
D.把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧
答案 D
解析 A项中会发生吸热反应：C(s)+H2O(g)=====高温H2(g)+CO(g)，不会使煤炭燃烧充
分;B、C项无论从煤的粉碎程度，还是空气用量上都比D项逊色。
1.下列说法错误的是( )
A.任何化学反应都有一定的限度，只是不同反应的限度不同罢了
B.化学反应的限度可通过改变条件而改变，如浓度、温度和压强
C.可逆反应是指同一条件下既可以向正反应方向进行，又可以向逆反应方向进行的反应
D.当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应就停止了
答案 D
2.欲提高合成氨：N2+3H2 2NH3反应的反应速率，下列措施可行的是( )
①采用高温 ②采用高压 ③使用催化剂 ④增大N2的浓度 ⑤增大H2的浓度
A.①②③ B.②③④ C.①③⑥ D.全部
答案 D
3.在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时各物质的浓度可能是( )
A.Z为0.3 mol/L B.Y2为0.35 mol/L
C.X2为0.2 mol/L D.Z为0.4 mol/L
答案 AB
解析 可逆反应体系中各物质共存，即向任何一个方向都不能彻底进行，可采用极限转化法分析：
X2(g) + Y2(g) 2Z(g)
起始： 0.1 mol/L 0.3 mol/L 0.2 mol/L
右向进行： 0 0.2 mol/L 0.4 mol/L
左向进行： 0.2 mol/L 0.4 mol/L 0
即三种物质的浓度范围(用区间表示)：
X2(0,0.2 mol/L)
Y2(0.2 mol/L,0.4 mol/L)
Z(0,0.4 mol/L)
故答案为AB。
4.一定条件下，可逆反应2A B+3C，在下列四种状态中，处于平衡状态的是( )
正反应速率 逆反应速率
A.vA=2 mol/(L•min) vB=2 mol/(L•min)
B.vA=2 mol/(L•min) vC=2 mol/(L•min)
C.vA=1 mol/(L•min) vB=2 mol/(L•min)
D.vA=1 mol/(L•min) vC=1.5 mol/(L•min)
答案 D
解析 将逆反应速率根据化学方程式统一折算成A表达的速率，来表示A的生成速率，正反应速率表示A的消耗速率，二者相等，则说明达到了平衡状态。
5.在一定条件下，使10molSO3在2L密闭容器中发生反应：2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，则下图中可能正确的是(M表示混合气体的平均相对分子质量)( )
答案 AC
解析 搞清楚坐标系中纵轴及图象的变化趋势是关键。该反应在建立平衡的过程中，反应物减小，生成物增多，相关物质的变化量之比符合相应的化学计量数之比，A项正确;该反应为气体的物质的量增加的反应， M减小，直到平衡，C项正确。
6.在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应：A(s)+2B(g) C(g)+D(g)，当下列物理量不再变化时，表明反应已达平衡的是( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.混合气体的平均相对分子质量 D.气体总物质的量
答案 BC
解析 可逆反应是一个体积不变的反应体系，在恒容情况下，容器内气体物质的量始终不变，体系压强也不变，故不能作为达到平衡的标志;由于A为固体，反应过程中气体的质量改变，故气体密度和混合气体的平均相对分子质量也随之改变，若上述物理量不变时，则体系已达到平衡。
7.X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X+2Y 2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于( )
A.33% B.40% C.50% D.65%
答案 D
解析 设X、Y的初始物质的量均为1 mol，转化的物质的量分别为a mol、2a mol、2a mol，由方程式
X + 2Y ?2Z
开始(mol) 1 1 0
转化(mol) a 2a 2a
平衡(mol) 1-a 1-2a 2a
由题意得：1-a+1-2a2a=32
求得：a=13，因此Y的转化率为23×100%，最接近65%。
8.一定温度下，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下图所示：
下列描述正确的是( )
A.反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol/(L•s)
B.反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/L
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)
答案 C
解析 本题结合图象考查了学生对化学反应速率、转化率、物质计量数的考查，同时考查学生数形结合分析解决问题的能力。反应到10 s时，X减少1.20mol-0.41mol=0.79mol，Y减少1.0 mol-0.21 mol=0.79 mol，Z增加1.58 mol，所以X、Y、Z的反应方程式为X(g)+Y(g) 2Z(g)，D错;用Z表示的反应速率应为1.58 mol2 L×10 s=0.079 mol/(L•s)，A错;X的物质的量浓度减少0.79 mol2 L=0.395 mol/L，B错;答案为C。
9.t℃时，将2 mol SO2和1 mol O2通入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，2 min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8 mol，请填写下列空白：
(1)从反应开始到化学平衡，生成SO3的平均反应速率为________________;
平衡时SO2转化率为______________________________。
(2)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号，下同)____________。
A.容器内压强不再发生变化
B.SO2的体积分数不再发生变化
C.容器内气体原子总数不再发生变化
D.相同时间内消耗2n mol SO2的同时消耗n mol O2
E.相同时间内消耗2n mol SO2的同时生成n mol O2
(3)t2℃时，若将物质的量之比n(SO2)∶n(O2)=1∶1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为__________。
答案 (1)0.1 mol/(L•min) 20% (2)ABE (3)80%
10.在一定条件下，可逆反应A2(g)+B2(g) 2C(g)达到平衡时，各物质的平衡浓度分别为c(A2)=0.5 mol/L，c(B2)=0.1 mol/L，c(C)=1.6 mol/L。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度(mol/L)，则：
(1)a、b应满足的关系是______________。
(2)a的取值范围是____________。
答案 (1)a=b+0.4 (2)0.4<a<1.3< p="">
解析 根据“三段式”求解：
设平衡时A2的转化浓度为x。
A2(g)+B2(g) 2C(g)
初始/(mol/L) a b c
变化/(mol/L) x x 2x
平衡/(mol/L) 0.5 0.1 1.6
据题意有：a-x=0.5 ①
b-x=0.1 ②
c+2x=1.6 ③
①-②得a-b=0.4
讨论：①若c=0，此时a最大，a=0.5+1.6×12=1.3 mol/L
②若b=0，此时a最小，a=b+0.4=0.4 mol/L
故a的取值范围为0.4≤a≤1.3。