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第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度
第2课时 化学反应的限度
一、选择题：每小题有一个选项符合题目要求。
1. 反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热反应，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是（ ）。
A. 容器内的压强不再变化
B. 相同时间内断开H－H键数目和生成N－H键数目相等
C. 容器内的温度不再变化
D. 容器内气体的浓度c(N2)：c(H2)：c(NH3)=1：3：2
【答案】C
【解析】A．因为容器为恒压容器，容器内的压强始终不变，所以当压强不再变化时，不能确定是否达平衡状态，A不符合题意；B．相同时间内断开H－H键和生成N－H键，均表示正反应速率，不能据此判断反应是否达平衡状态，B不符合题意；C．因为反应容器为绝热容器，反应达平衡前，容器内的温度一直在变，当容器内的温度不再变化时，说明反应达平衡状态，C符合题意；D．平衡时，各组分浓度不一定按照化学计量数成比例，因此当容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2，不能说明反应达平衡状态，D不符合题意。
2. 将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下，发生反应：NH4Br(s)=NH3(g)+HBr(g)；2HBr(g)H2(g)+Br2(g)两分钟后，反应达到平衡，测知c(H2)为0.5mol/L，c(HBr)为4mol/L。若反应用NH3表示反应速率，则v(NH3)为（ ）。
A. 0.5mol/(L·min) B. 2.0mol/(L·min)
C. 2.5mol/(L·min) D. 5.0mol/(L·min)
【答案】C
【解析】两分钟后，反应达到平衡，测知c(H2)为0.5mol/L，则根据方程式2HBr(g)H2(g)+Br2(g)可知生成氢气消耗溴化氢的浓度是1mol/L，平衡时c(HBr)为4mol/L，则溴化铵分解生成的溴化氢浓度是5mol/L，根据方程式NH4Br(s)=NH3(g)+HBr(g)可知生成氨气浓度是5mol/L，若反应用NH3表示反应速率，则v(NH3)＝5mol/L÷2min＝2.5mol/(L·min)，答案选C。
3. 一定温度下，物质的量为0.1 mol的X(g)与0.3 mol的Y(g)在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)，5 min达到平衡状态，测得密闭容器中Z的物质的量为0.12 mol，下列说法正确的是（ ）。
A. 5 min内，用X表示的该反应平均反应速率为0.003 mol·L-1·min- 1
B. 达到平衡时，容器内的压强是反应前的0.7倍
C. 达到平衡时，2n(Y)=3n(Z)
D. 达到平衡时，增加少量氦气(不参与反应)，反应速率增大
【答案】B
【解析】A．5 min内，生成Z的物质的量是0.12 mol，根据物质反应转化关系可知反应消耗X的物质的量是0.06 mol，则用X的浓度变化表示的平均反应速率为v(X)==0.006 mol·L-1·min-1，A错误；B．在相同条件下，气体的压强与气体的总物质的量成正比，在反应开始水n(总)=0.1 mol+0.3 mol=0.4 mol；在平衡时n(Z)=0.12 mol，n(X)=0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol，n(Y)=0.3 mol-3×0.06 mol=0.12 mol，则平衡时n(总)=0.04 mol+0.12 mol+0.12 mol=0.28 mol，，则达到平衡时，容器内的压强是反应前的0.7倍，B正确；C．根据选项B分析可知达到平衡时n(Y)=0.12 mol，n(Z)=0.12 mol，n(Y)=n(Z)，C错误；D．反应达到平衡时，增加少量氦气。在恒容下各物质浓度不变，反应速率不变，D错误。
4. 在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)，其中 X2、Y2、Z 的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（ ）。
A. c(Z)=0.4 mol·L-1
B. c(Y2)=0.1 mol·L-1
C. c(X2)=0.15mol·L-1 且 c(Z)=0.25mol·L-1
D. c(X2)=0.05 mol·L-1 且 c(Z)=0.3 mol·L-1
【答案】D
【解析】由于反应X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)是一个可逆反应，故各物质均不可能完全转化，假设反应往正方向完全反应，故有：，假设反应往逆方向完全进行，则有：
综合得出：05. 在体积为2L的绝热、恒容密闭容器中投入2mol 和1mol ，发生反应：如图所示是部分反应物和生成物随时间的变化曲线。下列说法正确的是（ ）。
A. A．10min时，正反应速率等于逆反应速率
B. 反应开始至10min，的平均反应速率为
C. 使用催化剂增大反应速率，可实现的完全转化
D. 某时刻，体系的温度不再发生变化说明该反应达到化学平衡状态
【答案】D
【解析】A．曲线A表示、B表示。10min是、物质的量相等，但正、逆反应速率并不相等，因为还没有达到平衡，A错误；B．反应至10min，，则，B错误；C．该反应是可逆反应无法进行完全，不能完全转化，C错误；D．该反应是在绝热、恒容密闭容器中进行，当反应向一个方向进行即没有达到平衡时，反应会放热或吸热导致反应体系温度发生变化，而在t时候体系温度不再发生变化，说明反应已经达到平衡，D正确。
二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题目要求。
1. 一定温度下，在1L恒容密闭容器中投入2mol氨基甲酸铵（），发生反应，实验测得数据如下表所示。下列说法错误（ ）。
时间段/min 的平均生成速率/
0-1 0.8
0-2 0.6
0-3 0.4
A. 2min时，的转化率为30%
B. 2min时，体系中存在
C. 30s时，的浓度大于0.4
D. 混合气体的密度不变时，说明此反应达到了平衡状态
【答案】B
【解析】A．2min时生成为1.2mol，则消耗为0.6mol，故转化率为，A正确；B．2min、3min时的浓度都是1.2mol/L，说明2min时反应处于平衡状态，，B错误；C．1min即60s时氨气浓度为0.8mol/L，随着反应的进行反应物的浓度在不断减小，速率也在减慢，即这1min内前30s反应速率要比后30s反应速率要快，故前30s生成的浓度要大于0.4mol/L，C正确；
D．反应过程中，混合气体体积为1L，质量不断增大，故密度不断增大，当不变时，达到平衡，D正确；
故答案选B。
2. 氮氧化物是大气污染物之一，可用活性炭还原处理氮氧化物，有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，在一恒温密闭容器中投入炭和NO，判断该反应达到平衡的标志是（ ）。
A. 容器内压强不再变化 B. 混合气体平均相对分子质量不再变化
C. 生成物的物质的量之比不再变化 D. 混合气体的密度不再变化
【答案】BD
【解析】A．该反应是气体体积不变的反应，反应中容器内压强始终不变，则容器内压强不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故A错误；B．该反应是气体体积不变的反应，由质量守恒定律可知，反应中气体质量增大，混合气体的平均相对分子质量增大，则混合气体的平均相对分子质量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故B正确；C．由方程式可知，生成物氮气和二氧化碳的物质的量之比始终相等，则生成物的物质的量之比不再变化不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故C错误；D．由质量守恒定律可知，反应中气体质量增大，恒温密闭容器中混合气体的密度增大，则混合气体的密度不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故D正确。
非选择题
1. 汽车中的三元催化器能使尾气转化为无污染的气体，主要反应为。
（1）某温度下，在容积不变的密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，下列不能说明该反应已经达到平衡状态的是______（填序号，下同）。
A．CO和NO的物质的量之比不变 B．
C．混合气体的压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变
当改变下列条件时，反应速率会减小的是______。
A．降低温度 B．容器体积不变，充入惰性气体Ar
C．容器压强不变，充入惰性气体Ar D．体积不变，再通入a mol NO(g)
（2）下图为相同时间内不同温度下汽车尾气中NO的转化率的变化情况。该反应最佳的催化剂与温度为______。
（3）为研究如何增大NO和CO催化反应的速率，某课题组在反应物初始浓度相同时，实验温度为280℃和360℃，进行了以下实验探究。
编号 实验目的 t/℃ / / 催化剂的比 表面积 达平衡时所 用的时间/s
Ⅰ 对照实验 280 80.0
Ⅱ a 280 120.0
Ⅲ 研究温度对尾气 转化速率的影响 b c
【实验分析与结论】
①补全表格a．______，b．______，c______。
②测得，对比实验Ⅰ、Ⅲ，可得结论：______。
③通过实验可得到“温度相同时，增大催化剂的比表面积，可增大尾气的转化速率”的结论，证据是对比实验Ⅰ、Ⅱ，______（填“>”、“<”或“=”）。
【答案】（1） ①. AD ②. AC （2）、250℃
（3） ①. 研究同种催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响 ②. 360 ③. 80 ④. 催化剂的比表面积相同时，升高温度，可增大尾气转化速率 ⑤. >
【解析】
【小问1详解】
A．密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，投料比等于系数比，CO和NO的物质的量之比始终等于系数比，所以CO和NO的物质的量之比不变，反应不一定平衡，故选A；B．，正逆反应速率比等于系数比，反应一定达到平衡状态，故不选B；C．反应前后气体系数和不同，压强是变量，混合气体的压强保持不变，反应一定达到平衡状态，故不选C；D．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度保持不变，反应不一定平衡，故选D；选AD。A．降低温度，反应速率减慢，故选A；B．容器体积不变，充入惰性气体Ar，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选B；C．容器压强不变，充入惰性气体Ar ，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，故选C； D．体积不变，再通入a mol NO(g)，NO浓度增大，反应速率加快，故不选D；选AC。
【小问2详解】
根据图示，最佳催化剂和温度为，250℃。
【小问3详解】
①根据控制变量法，实验Ⅰ、Ⅱ的催化剂比表面积不同，所以实验Ⅰ、Ⅱ为控制温度不变探究催化剂比表面积对速率影响；实验Ⅰ、Ⅲ是控制催化剂比表面积不变，探究温度对速率影响，所以b为360℃；c为80；
②测得，对比实验Ⅰ、Ⅲ，说明反应Ⅲ速率快，可得结论为催化剂的比表面积相同时，升高温度，可增大尾气转化速率；
③对比实验Ⅰ、Ⅱ，得出“温度相同时，增大催化剂的比表面积，可增大尾气的转化速率”的结论，则实验Ⅰ的反应速率小于实验Ⅱ，所以>。第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度
第2课时 化学反应的限度
一、选择题：每小题有一个选项符合题目要求。
1. 反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热反应，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是（ ）。
A. 容器内的压强不再变化
B. 相同时间内断开H－H键数目和生成N－H键数目相等
C. 容器内的温度不再变化
D. 容器内气体的浓度c(N2)：c(H2)：c(NH3)=1：3：2
2. 将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下，发生反应：NH4Br(s)=NH3(g)+HBr(g)；2HBr(g)H2(g)+Br2(g)两分钟后，反应达到平衡，测知c(H2)为0.5mol/L，c(HBr)为4mol/L。若反应用NH3表示反应速率，则v(NH3)为（ ）。
A. 0.5mol/(L·min) B. 2.0mol/(L·min)
C. 2.5mol/(L·min) D. 5.0mol/(L·min)
3. 一定温度下，物质的量为0.1 mol的X(g)与0.3 mol的Y(g)在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)，5 min达到平衡状态，测得密闭容器中Z的物质的量为0.12 mol，下列说法正确的是（ ）。
A. 5 min内，用X表示的该反应平均反应速率为0.003 mol·L-1·min- 1
B. 达到平衡时，容器内的压强是反应前的0.7倍
C. 达到平衡时，2n(Y)=3n(Z)
D. 达到平衡时，增加少量氦气(不参与反应)，反应速率增大
4. 在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)，其中 X2、Y2、Z 的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（ ）。
A. c(Z)=0.4 mol·L-1
B. c(Y2)=0.1 mol·L-1
C. c(X2)=0.15mol·L-1 且 c(Z)=0.25mol·L-1
D. c(X2)=0.05 mol·L-1 且 c(Z)=0.3 mol·L-1
5. 在体积为2L的绝热、恒容密闭容器中投入2mol 和1mol ，发生反应：如图所示是部分反应物和生成物随时间的变化曲线。下列说法正确的是（ ）。
A. A．10min时，正反应速率等于逆反应速率
B. 反应开始至10min，的平均反应速率为
C. 使用催化剂增大反应速率，可实现的完全转化
D. 某时刻，体系的温度不再发生变化说明该反应达到化学平衡状态
二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题目要求。
1. 一定温度下，在1L恒容密闭容器中投入2mol氨基甲酸铵（），发生反应，实验测得数据如下表所示。下列说法错误（ ）。
时间段/min 的平均生成速率/
0-1 0.8
0-2 0.6
0-3 0.4
A. 2min时，的转化率为30%
B. 2min时，体系中存在
C. 30s时，的浓度大于0.4
D. 混合气体的密度不变时，说明此反应达到了平衡状态
2. 氮氧化物是大气污染物之一，可用活性炭还原处理氮氧化物，有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，在一恒温密闭容器中投入炭和NO，判断该反应达到平衡的标志是（ ）。
A. 容器内压强不再变化 B. 混合气体平均相对分子质量不再变化
C. 生成物的物质的量之比不再变化 D. 混合气体的密度不再变化
非选择题
1. 汽车中的三元催化器能使尾气转化为无污染的气体，主要反应为。
（1）某温度下，在容积不变的密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，下列不能说明该反应已经达到平衡状态的是______（填序号，下同）。
A．CO和NO的物质的量之比不变 B．
C．混合气体的压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变
当改变下列条件时，反应速率会减小的是______。
A．降低温度 B．容器体积不变，充入惰性气体Ar
C．容器压强不变，充入惰性气体Ar D．体积不变，再通入a mol NO(g)
（2）下图为相同时间内不同温度下汽车尾气中NO的转化率的变化情况。该反应最佳的催化剂与温度为______。
（3）为研究如何增大NO和CO催化反应的速率，某课题组在反应物初始浓度相同时，实验温度为280℃和360℃，进行了以下实验探究。
编号 实验目的 t/℃ / / 催化剂的比 表面积 达平衡时所 用的时间/s
Ⅰ 对照实验 280 80.0
Ⅱ a 280 120.0
Ⅲ 研究温度对尾气 转化速率的影响 b c
【实验分析与结论】
①补全表格a．______，b．______，c______。
②测得，对比实验Ⅰ、Ⅲ，可得结论：______。
③通过实验可得到“温度相同时，增大催化剂的比表面积，可增大尾气的转化速率”的结论，证据是对比实验Ⅰ、Ⅱ，______（填“>”、“<”或“=”）。

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