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2026人教版高中化学必修第二册
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
基础过关练
题组一　对化学反应限度的理解
1.(教材习题改编)在一定条件下,某可逆反应X2+Y2 2XY的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.t1时刻,反应逆向进行
B.t2时刻,反应停止进行
C.t3时刻,反应已达该条件下的限度
D.t1~t2时刻,反应物的量逐渐增多
2.(2024江西上饶期中)在密闭容器中发生反应X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到一定限度时,各物质的浓度可能是(　　)
A.X为0.2 mol·L-1
B.Y为0.1 mol·L-1
C.Z为0.4 mol·L-1
D.Z为0.1 mol·L-1时,Y为0.4 mol·L-1
题组二　化学平衡状态的判断
3.(2025湖北宜昌期中)下列说法正确的是(　　)
A.H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小容器体积,正、逆反应速率不变
B.2NO2 N2O4(无色),体系颜色不再变化说明反应已达平衡,反应停止
C.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变不能说明反应已达平衡
D.若压强不再随时间变化能说明反应A( )+B(g) 2C( )已达平衡,则A、C不能同时是气体
4.(2025黑龙江肇东月考)下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是(　　)
选项 反应条件 可逆反应 标志
A 恒温恒容 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 混合气体的密度不变
B 恒温恒容 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) 混合气体的颜色不变
C 恒温恒压 NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变
D 恒温恒压 2NO2(g) N2O4(g) c(NO2)= 2c(N2O4)
题组三　化学反应条件的控制
5.(2025山东菏泽月考)化学反应条件的控制具有重要的现实意义。下列反应条件的控制中,不恰当的是(　　)
A.在某些食品包装袋中加入铁粉来抗氧化
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
6.(2025江苏扬州月考)工业上合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在实际生产中为提高合成氨的反应速率,下列说法正确的是(　　)
A.温度越高,反应速率越快,因此采取的温度越高越好
B.压强越大,反应速率越快,因此采取的压强越大越好
C.催化剂能加快反应速率,因此可选用适当的催化剂
D.可向容器中加入一定量的水蒸气,使氨气溶解以提高反应速率
能力提升练
题组一　化学平衡状态的分析与判断
1.(2025湖北楚天教科研协作体联考)取4 mL 0.1 mol/L KI溶液,滴加0.1 mol/L FeCl3溶液4~5滴反应,再加入1 mL CCl4充分振荡,静置,下列有关该实验的说法错误的是(　　)
A.下层溶液呈紫红色
B.KI与FeCl3反应后(未加CCl4),溶液中存在Fe3+、Fe2+、I-、I2等微粒
C.取少量上层溶液,滴加AgNO3溶液,若有黄色沉淀生成,则表明该反应存在反应限度
D.取少量上层溶液,滴加KSCN溶液,若溶液出现红色,则表明该反应存在反应限度
2.(2025山东临沂一中月考)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,在一定条件下发生反应SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g),正反应速率随时间变化如图所示,下列结论中正确的个数为(　　)
①反应在c点达到平衡
②SO2浓度:a点小于c点
③反应物的总能量高于生成物的总能量
④混合物颜色不再变化,说明反应达到平衡
⑤体系压强不再变化,说明反应达到平衡
A.2个　　　B.3个　　　C.4个　　　D.5个
3.(2024广西南宁三中、北海中学联考)常温下,往烧杯中加入10 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液和10 mL 2 mol·L-1 KI溶液,c(I-)随时间变化如图所示,不考虑溶液混合时体积的改变。下列说法正确的是(　　)
A.c0=2
B.烧杯中发生反应的离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2
C.8 min时,往烧杯中滴加KSCN溶液,溶液不变红
D.3~8 min内,Fe3+的平均反应速率为0.08 mol·L-1·min-1
题组二　化学平衡的计算
4.(2025天津五区重点学校联考)某温度下,在2 L密闭容器中进行SO2的催化氧化反应。若起始时c(SO2)=c(O2)=6 mol·L-1,经30 s达平衡,平衡时测得c(O2)=4.5 mol·L-1,则下列叙述中正确的是(　　)
A.SO2的转化率为60%
B.用SO3表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
C.平衡时总压强与起始压强之比为7∶8
D.平衡时SO2的物质的量为3 mol
5.(2024湖南名校期中联考)一定温度下,将1 mol A(g)和1 mol B(g)充入容积为2 L的恒容密闭容器中,发生反应2A(g)+xB(g) 4C(g),经历4 min达到平衡状态,此时体系中有0.4 mol的B(g)和0.4 mol·L-1的C(g)。下列说法正确的是(　　)
A.x=2
B.0~4 min内用A(g)表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1
C.混合气体的密度不再发生变化时,说明反应达到平衡状态
D.平衡时压强是起始时压强的0.8
6.(2025广东汕头期中)一定条件下,将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中,
发生反应:3A(g)+B(g) 4C(g)+2D(g)。2 min末该反应达到平衡,生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列判断不正确的是(　　)
A.达到平衡时C的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.反应过程中A和B的转化率之比为3∶1
C.混合气体的平均相对分子质量随反应进行而减小
D.从开始到平衡,用D表示的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1
7.(2025甘肃兰州外国语高级中学期中)HI受热发生反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)。一定温度时,向1 L恒容密闭容器中充入1 mol HI,体系中c(HI)与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.20 min时,HI的转化率为18%
B.120 min时,2v正(HI)=v逆(I2)
C.加入高效催化剂,达到平衡时t>120 min
D.0~40 min内,v(H2)=1.875×10-3 mol·L-1·min-1
题组三　化学反应速率与化学平衡的综合考查
8.(2025安徽阜阳月考)利用CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)可消除NO2的污染。在1 L的密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50 mol CH4(g)和1.00 mol NO2(g)进行上述反应,测得n(CH4)随时间变化的实验数据如下表。下列说法错误的是(　　)
实验 温度 n(CH4)/mol
0 min 10 min 20 min 40 min 50 min
① T1 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
② T2 0.50 0.30 0.18 x 0.15
A.由实验数据可知,该反应在40 min时已达到平衡状态
B.由实验数据可知温度:T1>T2
C.实验②中,0~10 min内,CH4的反应速率为0.02 mol·L-1· min-1
D.表格中x为0.15
9.(2025山东烟台联考)300 ℃时,向2 L的恒容密闭容器中,
充入2 mol CO2(g)和2 mol H2(g)使之发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得各物质的物质的量浓度变化如图所示。
(1)由图可知,CO2(g)的浓度随时间的变化为曲线　　　　(填“a”“b”或“c”);0~2 min内的平均反应速率v(CO2)为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知:反应至2 min时(未达到平衡),改变了某一反应条件。由图可知,0~2 min内CH3OH(g)的生成速率　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)2~4 min内CH3OH(g)的生成速率。据图判断,2 min时改变的反应条件可能是　　　　　　　(填字母)。
A.加入催化剂　　　　　　B.升高温度
C.降低温度　　　　　　D.增加H2的物质的量
(3)5 min时,CO2(g)的转化率(反应时消耗CO2的物质的量占起始投入CO2的物质的量的百分比)为　　　　　,此时容器内气体总压强与反应前容器内气体总压强之比为　　　　。
(4)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是　　　　　(填字母)。
a.容器的体积保持不变
b.二氧化碳的浓度保持不变
c.CH3OH的百分含量保持不变
d.化学反应速率3v正(H2)=v逆(CH3OH)
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　t1时刻,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,A项错误;t2时刻,反应达到平衡状态,正、逆反应速率相等且不为0,反应没有停止,B项错误;t3时刻,反应已达到平衡状态,即达到了该条件下的限度,C项正确;t1~t2时刻,反应正向进行,反应物的量逐渐减少,D项错误。
名师点津
　　本题以教材中 “化学平衡的建立与特征” 为核心,通过v-t图像考查学生对平衡状态的判断、反应方向的分析及动态平衡本质的理解。解题关键在于抓住 “正、逆反应速率的相对大小”“平衡时速率不为0” 等核心知识点,避免对图像的误读。
2.B　可逆反应中的各成分是不能完全转化的,反应可能正向进行,也可能逆向进行,所以当反应达到一定限度时各物质的浓度范围为0方法点拨
　　利用极限法解决问题,因反应是可逆的,所以物质浓度应在极限浓度内。
3.D　H2(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小容器体积,反应物和生成物的浓度都增大,正、逆反应速率加快,A错误;2NO2 N2O4(无色),体系颜色不再变化,说明反应已达平衡,但反应并未停止,B错误;C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变,表明单位时间内碳的物质的量的变化量为0,能说明反应已达平衡,C错误;压强不再随时间变化时,能说明反应A( )+B(g) 2C( )已达平衡,则反应前后气体的分子数不相等,A、C不能同时是气体,D正确。
4.B　混合气体的总质量不变,总体积不变,混合气体的密度始终不变,所以密度不变时,反应不一定达平衡状态,A错误;混合气体的颜色不变,则c(NO2)不变,恒温恒容时,反应达平衡状态,B正确;NH2COONH4分解所得NH3与CO2的物质的量之比为定值,NH3的百分含量始终不变,所以NH3的百分含量不变时,反应不一定达平衡状态,C错误;c(NO2)=2c(N2O4),无法判断正、逆反应速率是否相等,所以不能判断反应是否达平衡状态,D错误。
5.D　铁粉可以与空气中的氧气和水反应,因此可以用作某些食品的抗氧化剂,A正确;为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火,B正确;MnO2可以催化KClO3的分解,C正确;降温会减慢H2O2的分解速率,D错误。
6.C　A项,温度高反应速率快,但温度过高会消耗更多的燃料且催化剂有可能会失活,因此在实际生产中不是温度越高越好,错误;B项,压强大反应速率快,但压强过高会增加设备的成本,因此在实际生产中不是压强越大越好,错误;C项,可选用适当的催化剂提高反应速率,正确;D项,氨气溶于水并不能提高反应速率,错误。
能力提升练
1.C　KI与FeCl3反应有I2生成,I2易溶于四氯化碳,四氯化碳的密度比水大,故下层溶液呈紫红色,A正确;该反应是可逆反应,反应物和生成物共存,体系中存在Fe3+、Fe2+、I-、I2等微粒,B正确;KI过量,滴加AgNO3溶液,一定有黄色沉淀产生,不能证明反应存在反应限度,C错误;FeCl3少量,滴加KSCN溶液,若溶液出现红色,则表明该反应存在反应限度,D正确。
2.B　①达到平衡时,正、逆反应速率相等且不再变化,由题图可知,c点正反应速率还在改变,即反应在c点未达到平衡,错误;②随着反应的进行,SO2浓度越来越小,即SO2浓度:a点大于c点,错误;③从a到c正反应速率逐渐增大,之后正反应速率逐渐减小,说明反应刚开始时温度升高,温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响,说明该反应为放热反应,故反应物的总能量高于生成物的总能量,正确;④混合物颜色不再变化,说明NO2的浓度不再变化,可以说明反应达到平衡,正确;⑤该反应反应前后气体的分子数不变,但绝热恒容密闭容器中气体压强一直在变,故体系压强不变,说明体系温度不再改变,反应达到平衡,正确;故选B。
3.B　往烧杯中加入10 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液和10 mL 2 mol·L-1 KI溶液,Fe3+能将I-氧化为I2。c0==1,A错误;根据题图可知I-最终共消耗了0.2 mol·L-1×20×10-3 L=4×10-3 mol,I-有剩余,Fe3+剩余(1×10×10-3-4×10-3) mol>0,说明烧杯中发生的反应为可逆反应,离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2,往烧杯中滴加KSCN溶液,溶液变红,B正确、C错误;3~8 min内,Fe3+的平均反应速率等于I-的平均反应速率,为 mol·L-1·min-1=0.016 mol·L-1·min-1,D错误。
4.C　根据已知条件,列三段式可得:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
起始/(mol·L-1) 6 6 0
转化/(mol·L-1) 3 1.5 3
平衡/(mol·L-1) 3 4.5 3
SO2的转化率为×100%=50%,A错误;SO3的平均反应速率为=0.1 mol·L-1·s-1,B错误;===,C正确;根据三段式可知,平衡时SO2的物质的量为3 mol·L-1×2 L=6 mol,D错误。
5.B　达到平衡时,C的物质的量为0.4 mol·L-1×2 L=0.8 mol,反应消耗的B的物质的量为1 mol-0.4 mol=0.6 mol,则x∶4=0.6 mol∶0.8 mol,解得x=3,A错误;0~4 min内用A(g)表示的平均反应速率v(A)=×v(C)=×=0.05 mol·L-1·min-1,B正确;容器容积和气体总质量始终不变,则混合气体的密度始终不变,因此混合气体的密度不再发生变化时,不能说明反应已达平衡,C错误;反应消耗的B的物质的量为0.6 mol,反应消耗的A的物质的量为0.4 mol,平衡时A、B、C的物质的量分别为0.6 mol、0.4 mol、0.8 mol,则平衡时体系中总的物质的量为1.8 mol,故平衡时压强是起始时压强的1.8 mol÷2 mol=0.9,D错误。
6.B　由题图可知,2 min后D的物质的量为0.8 mol且不再改变,反应达到平衡状态,可列三段式:
3A(g)+B(g) 4C(g)+2D(g)
起始(mol) 3 1 0 0
转化(mol) 1.2 0.4 1.6 0.8
平衡(mol) 1.8 0.6 1.6 0.8
达到平衡时C的物质的量浓度为=0.8 mol·L-1,A正确;反应过程中A和B的转化率都为40%,转化率之比为1∶1,B错误;该反应为气体物质的量增大的反应,混合气体总质量不变,根据=,则混合气体的平均相对分子质量随反应进行而减小,C正确;从开始到平衡,D的物质的量变化量为0.8 mol,则用D表示的化学反应速率为=0.2 mol·L-1·min-1,D正确。
7.D　由题图可知,20 min时,HI的转化率为×100%=9%,A错误;120 min时该反应达到平衡状态,则v正(HI)=2v逆(I2),B错误;加入高效催化剂,化学反应速率加快,达到平衡时t<120 min,C错误;0~40 min内,v(HI)==0.003 75 mol·L-1·min-1,则v(H2)=×0.003 75 mol·L-1·min-1=1.875×10-3 mol·L-1·min-1,D正确。
8.B　根据题给表格数据可知,从0~10 min,Δn(CH4)在温度为T2时比温度为T1时大,说明T2时的反应速率快,由题给表格数据可知实验①在40 min时已经达到平衡状态,则实验②中反应达到平衡所需时间小于40 min,故在40 min时,实验②中反应已达平衡状态,所以该反应在40 min时已达到平衡状态,A、D正确;根据题给表格数据可知,从0~10 min,Δn(CH4)在温度为T2时比温度为T1时大,说明T2时的反应速率快,其他外界条件相同,温度越高,反应速率越快,因此说明温度:T2>T1,B错误;实验②中,0~10 min内,Δn(CH4)=0.50 mol-0.30 mol=0.20 mol,容器的容积是1 L,所以v(CH4)= mol·L-1· min-1=0.02 mol·L-1· min-1,C正确。
9.答案　(1)a　0.05 mol·L-1·min-1　(2)小于　AB　(3)30%　7∶10　(4)bc
解析　(1)题图中CO2(g)和H2(g)的起始浓度均为1 mol·L-1,发生的反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),则c(CO2)、c(H2)均减小,Δc(CO2)∶Δc(H2)=1∶3,则Δc(H2)>Δc(CO2),所以题图中曲线a表示CO2的浓度随时间的变化,曲线b表示H2的浓度随时间的变化,曲线c表示CH3OH或H2O的浓度随时间的变化;0~2 min内Δc(CO2)=1.0 mol·L-1-0.9 mol·L-1=0.1 mol·L-1,v(CO2)=0.1 mol·L-1÷2 min=0.05 mol·L-1·min-1。
(2)由题图可知,0~2 min内Δc(CH3OH)=0.1 mol·L-1,2~4 min内Δc(CH3OH)=0.3 mol·L-1-0.1 mol·L-1=0.2 mol·L-1,因此0~2 min内CH3OH(g)的生成速率小于2~4 min内CH3OH(g)的生成速率。加入催化剂,反应速率增大,A符合题意;升高温度,反应速率增大,B符合题意;降低温度,反应速率减小,C不符合题意;由题图可知,D不符合题意。
(3)由题图可知,5 min时Δc(CO2)=1.0 mol·L-1-0.7 mol·L-1=0.3 mol·L-1,则CO2(g)的转化率为×100%=30%;恒温恒容条件下,气体的压强之比等于其物质的量之比,起始时气体的总物质的量为4 mol,5 min时气体的总物质的量为(0.1+0.3×2+0.7) mol·L-1×2 L=2.8 mol,则5 min时容器内气体总压强与反应前容器内气体总压强之比为2.8 mol∶4 mol=7∶10。
(4)恒容密闭容器中,容器的体积保持不变,不能说明反应达到平衡状态,a不符合题意;二氧化碳的浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,b符合题意;CH3OH的百分含量保持不变,说明反应达到平衡状态,c符合题意;同一反应中反应速率(单位一致)之比等于化学计量数之比,化学反应速率3v正(H2)=v逆(CH3OH),正、逆反应速率不相等,反应未达化学平衡状态,d不符合题意。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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