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微主题3　反应速率与反应限度
1．一定条件下，在某密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。下列说法错误的是(　　)
A．使用催化剂，可以实现SO2的完全转化
B．升高温度，可以增大反应速率
C．SO3的质量保持不变，说明反应已达到平衡
D．通过调控反应条件，可以提高反应进行的程度
2．反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行。下列条件的改变对化学反应速率几乎没有影响的是(　　)
A．保持容器容积不变，充入氮气使体系的压强增大
B．升温
C．将容器的容积缩小为一半
D．保持容积不变，增加H2O(g)的量
3．在某密闭容器中，一定条件下，发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g)。下列说法错误的是(　　)
A．该反应为可逆反应
B．升高温度，正反应速率增大
C．该反应达到平衡状态时，v(Cl2)＝0
D．加入合适的催化剂，该反应的正、逆反应速率均加快
4．在400~500 ℃下，工业制硫酸发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。如果反应在密闭容器中进行，下列说法正确的是(　　)
A．使用催化剂能使反应转化率达100%
B．混合气体中各组分的浓度始终不变
C．2v正(O2)＝v逆(SO3)时，反应达到限度
D．任意时刻每消耗1 mol SO2同时消耗1 mol SO3
5．一定温度下的恒容密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)。下列选项不能作为达到化学平衡状态标志的是(　　)
A．单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
B．混合气体的总压强不再变化
C．NO2、NO、O2的浓度之比为2∶2∶1
D．混合气体的颜色不再改变
6．一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol。则2 min内N2的反应速率为(　　)
A．1.2 mol/(L·min)
B．6 mol/(L·min)
C．0.6 mol/(L·min)
D．0.4 mol/(L·min)
7．反应4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)在2 L密闭容器中进行1 min后，NH3减少了0.12mol。则平均每秒钟浓度变化正确的是(　　)
A．NO：0.001 25mol/L
B．H2O：0.002mol/L
C．NH3：0.002mol/L
D．O2∶0.001 25mol/L
8．已知合成氨反应为H2(g)＋N2(g)―→NH3(g) (未配平)。下列表示的反应速率最快的是(　　)
A．v(N2)＝0.2mol/(L·s)
B．v(H2)＝0.3mol/(L·s)
C．v(NH3)＝0.2mol/(L·s)
D．v(H2)＝3mol/(L·min)
9．在恒温恒容容器中加入一定量的氮气和氢气，发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。下列可以证明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．密度保持不变
B．消耗1 mol N2的同时，消耗3 mol H2
C．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H生成
D．NH3、N2、H2物质的量的百分含量都不再改变
10．工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500 ℃下的催化氧化：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，该反应在恒容密闭容器中进行。下列有关说法正确的是(　　)
A．达到平衡时，正、逆反应速率均为零
B．其他条件不变时，向容器内充入Ne，SO3的生成速率会增大
C．使用合适的高效催化剂，可以实现SO3的完全转化
D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度
11．恒容密闭容器中，反应X(s)＋2Y(g) 3Z(g)在一定条件下进行。下列不能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A．气体的密度不再变化
B．Y与Z的物质的量之比为2∶3
C．气体的压强不再变化
D．Y的消耗速率与Z的消耗速率之比为2∶3
12．某温度时，在容积为3 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图所示。由图中数据分析，下列结论正确的是(　　)
A．该反应的化学方程式为2Z＋2Y 3X
B．反应开始至2 min末，X的化学反应速率为0.2mol/(L·s)
C．该反应是由正、逆反应同时开始的，3 min时反应停止
D．若增加或减少X的物质的量，化学反应速率会发生明显的变化
13．某温度时，在2 L恒容密闭容器中充入0.9mol A(g)、0.6mol B(g)、0.3mol C(g)，发生反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)，各物质的物质的量的变化关系如图所示。回答下列问题：
(1) 图中表示物质C的变化曲线为__________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(2) 0~5 min内，v(B)＝________________mol/(L·min)。
(3) 反应达到平衡时，B的转化率为__________。
(4) 若仅改变下列一个条件，推测该反应的速率发生的变化(填“增大”“减小”或“不变”)：
①充入少量不参加反应的稀有气体，化学反应速率__________；
②将容器的容积压缩至原来的一半，化学反应速率__________。
(5) t1 min时，反应__________(填“达到”或“没有达到”)化学平衡：5 min时，v正_____(填“>”“<”或“＝”)v逆。
14．一定温度下，在2 L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
(1) 反应的化学方程式为________________。
(2) 反应达到最大限度的时间是________min，该时间内的平均反应速率v(M)＝________________。
(3) 判断该反应达到平衡状态的依据是________(填字母，下同)。
A．该条件下，正、逆反应速率都为零
B．该条件下，混合气体的密度不再发生变化
C．该条件下，混合气体的压强不再发生变化
D．该条件下，单位时间内消耗2mol N的同时，消耗1mol M
(4) 能加快反应速率的措施是________。
A．升高温度 B．容器容积不变，充入惰性气体Ar
C．容器压强不变，充入惰性气体Ar D．使用催化剂
(5) 反应进行到4 min时，N的转化率为______。
15．某实验小组用硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸溶液反应：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，测定单位时间内生成CO2的量来探究影响反应速率的因素。设计实验方案如表：
实验序号 A溶液 B溶液
① 20 mL 0.1 mol/L H2C2O4溶液 30 mL 0.2 mol/L KMnO4溶液
② 20 mL 0.2 mol/L H2C2O4溶液 30 mL 0.2 mol/L KMnO4溶液
图1 图2
(1) 图1装置中盛放B溶液的仪器名称是________。
(2) 此实验探究的是________因素对化学反应速率的影响，若实验②在40 s末收集了44.8 mL CO2(标准状况下)则在40 s内v(Mn)＝____________(忽略溶液混合前后体积的变化)。
(3) 小组同学将图1的气体收集装置改为图2，实验完毕后，应先将气体冷却至室温，再调节量气管高度使两液面相平(或向下移动量气管使两端液面相平)，最后平视量气管刻度进行读数。为减小气体测量误差，还可以将量气管中的水换成______________。
(4) 同学们在实验中发现反应速率总是如图3所示，探究t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是________(填字母)。
图3
A．该反应放热 B．生成的Mn2＋起催化作用 C．K2SO4浓度增大
16．某实验小组利用压强传感器采集实验数据，探究外界条件对双氧水分解速率的影响。装置如图1所示，回答下列问题。
图1
实验 盛放试剂 滴加试剂 反应条件
Ⅰ 10 mL 2% H2O2溶液 5滴0.1 mol/L FeCl3溶液 常温
Ⅱ 10 mL 5% H2O2溶液 5滴0.1 mol/L FeCl3溶液 常温
Ⅲ 10 mL 5% H2O2溶液 5滴________CuCl2溶液 常温
查阅资料：通常情况下，H2O2较稳定，不易分解。Cl－对H2O2的分解速率无影响。
(1) 仪器a的名称为______________。
(2) 该实验的实验原理为__________________(用化学方程式表示)。
(3) 实验Ⅰ和Ⅱ的目的是________________。
(4) 实验Ⅱ、Ⅲ探究的是不同催化剂对双氧水分解速率的影响：
①实验Ⅲ中CuCl2溶液浓度最好为________(填字母)。
A．0.1 mol/L B．0.15 mol/L
C．0.2 mol/L D．0.3 mol/L
②已知Fe3＋和Cu2＋都能对H2O2分解起催化作用，且Fe3＋催化效果比Cu2＋更好。实验结果如图2图所示，请在图2中画出滴加FeCl3溶液的气体压强变化曲线图(t时刻内H2O2未完全分解)。
图2
(5) 设计实验Ⅳ与实验Ⅰ对比探究温度对双氧水分解速率的影响，填写下面表格：
实验 盛放试剂 滴加试剂 反应条件
Ⅳ ①______________ ②______________ ③_______
微主题3　反应速率与反应限度
1．A　解析：催化剂只能改变反应速率，可逆反应中反应物不能完全转化，A错误；升高温度，反应速率增大，B正确；SO3的质量保持不变，即其浓度保持不变，说明反应已达到平衡，C正确；通过调控反应条件，可以提高反应物的平衡转化率，提高反应进行的程度，D正确。
2．A　解析：保持容积不变，充入氮气，体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，对反应速率几乎没有影响，A正确；温度升高，反应速率加快，B错误；将容器的容积缩小一半，反应体系中气体物质的浓度增大，化学反应速率增大，C错误；浓度越大，反应速率增大，所以保持容积不变，增加H2O(g)的量，反应速率增大，D错误。
3．C　解析：该反应达到平衡状态时，反应仍在进行，故反应速率v(Cl2)≠0，C错误。
4．C　解析：该反应为可逆反应，不可能完全转化，催化剂只能改变反应速率，所以使用催化剂不能使反应转化率达100%，A错误；反应达到平衡状态后，混合气体中各组分的浓度保持不变，但是在平衡建立的过程，混合气体中各组分的浓度会发生改变，B错误；达到平衡状态后，每消耗1 mol SO2同时消耗1 mol SO3， D错误。
5．C　解析：单位时间内生成n mol O2是正反应，同时要消耗2n mol NO2，恰好逆反应同时生成了2n mol NO2，即正、逆反应速率相等，可以判断反应达到平衡，A不选；反应前后气体的化学计量系数发生改变，即反应过程中容器的压强一直在变，当压强不变时，说明反应达到平衡，B不选；物质的浓度呈比例并不能说明反应达到平衡状态，C选；反应体系中NO2为红棕色，而 NO和O2均为无色，故反应过程中，混合气体的颜色一直在变，当颜色不变时说明反应达到平衡，D不选。
6．C　解析：2 min内N2的物质的量变化量为20 mol－8 mol＝12mol，v(N2)＝＝＝0.6 mol/(L·min)，故选C。
7．D　解析：由1 min后，氨气减少了0.12mol可知，每秒钟氨气的浓度减少量为＝0.001mol/L，由变化量之比等于化学计量数之比可知，平均每秒钟一氧化氮的浓度变化量为0.001mol/L、水蒸气的浓度变化量为0.001mol/L×＝0.001 5mol/L、氧气的浓度变化量为0.001mol/L×＝0.001 25mol/L，故选D。
8．A　解析：合成氨反应为3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)，将所有速率都换算成用氢气表示的速率，A项中v(H2)＝3v(N2)＝3×0.2mol/(L·s)＝0.6mol/(L·s)；C项中v(H2)＝v(NH3)＝×0.2mol/(L·s)＝0.3mol/(L·s)；D项中v(H2)＝3mol/(L·min)，即v(H2)＝mol/(L·s)＝0.05mol/(L·s)，故选A。
9．D　解析：该反应全部是气体参与的反应，反应在恒容密闭容器中进行，气体的总体积不变，混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A错误；反应每消耗1 mol N2的同时消耗3 mol H2，表示的都是正反应，不能据此判断反应是否达到平衡状态，B错误；断裂1个N≡N的同时，有6个N—H生成，表示的都是正反应，不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；若NH3、N2、H2物质的量的百分含量都不再改变，则物质的浓度不变，反应速率不变，反应达到平衡状态，D正确。
10．D　解析：达到平衡时，正、逆反应速率相等但不为零，A错误；其他条件不变时，向恒容容器内充入Ne，各组分浓度不变，反应速率不变，B错误；可逆反应不能进行到底，使用合适的高效催化剂，不能实现SO3的完全转化，C错误；通过调控反应条件，可以使反应向生成SO3方向进行，提高该反应进行的程度，D正确。
11．B　解析：该反应有固体参与，恒容密闭容器中，反应未达到平衡时，气体的质量不断发生改变，则气体的密度是变量，当气体的密度不再变化时，说明反应达到平衡状态，A不符合题意；Y和Z的物质的量之比为2∶3与反应是否达到平衡无关，B符合题意；该反应为气体物质的量减少的反应，压强为变量，当气体的压强不再发生改变时，说明反应达到平衡状态，C不符合题意；Y的消耗速率与Z的消耗速率之比为2∶3时，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，D不符合题意。
12．D　解析：由图像可以看出，反应中Z、Y的物质的量减少，为反应物，X的物质的量增多，为生成物，当反应时间为3 min时，达到动态平衡，Δn(X)＝0.6mol，Δn(Y)＝0.2mol，Δn(Z)＝0.4mol，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则反应的化学方程式为2Z(g)＋Y(g) 3X(g)，A错误；反应开始至2 min末，X的化学反应速率为≈0.067 mol/(L·s)，B错误；X、Y、Z起始量不为0，该反应是由正、逆反应同时开始的，3 min时反应达到平衡，反应并未停止，C错误；若增加或减少X的物质的量，生成物的浓度发生变化，逆反应速率会发生改变，D正确。
13．(1) Ⅰ　(2) 0.02　(3) 33.3%
(4) ①不变　②增大　(5) 没有达到　＝
解析：(2) 0~5 min内，v(B)＝＝0.02mol/(L·min)。(3) 反应达到平衡时，B的转化率为×100%≈33.3%。(4) ①充入少量不参加反应的稀有气体，由于容器容积不变，所以浓度不变，化学反应速率不变。②将容器的容积压缩至原来的一半，浓度增大，化学反应速率增大。(5) t1 min时，反应没有达到平衡，5 min时，反应达到平衡状态，则v正＝v逆。
14．(1) 2N(g) M(g)
(2) 6　0.25mol/(L·min)　(3) CD　(4) AD　(5) 50%
解析：(1) 反应进行到6 min时，N减少8mol－2mol＝6mol，M增加5mol－2mol＝3mol，因此反应的化学方程式为2N(g) M(g)。(2) 根据题图可知反应进行到6 min时物质的物质的量不再发生变化，因此反应达到最大限度的时间是6min，该时间内的平均反应速率v(M)＝＝0.25mol/(L·min)。(3) 达到平衡状态时正、逆反应速率相等，但不能为零，A错误；反应前后混合气体的质量和容器容积不变，则混合气体的密度始终不变，因此在该条件下，混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，B错误；该反应为气体分子数减小的反应，则该条件下，混合气体的压强不再发生变化能说明反应达到平衡状态，C正确；该条件下，单位时间内消耗2mol N表示正反应速率，消耗1mol M表示逆反应速率，且速率之比为化学计量是数之比，说明反应达到平衡状态，D正确。(4) 升高温度反应速率加快，A正确；容器容积不变，充入惰性气体 Ar，反应物浓度不变，反应速率不变，B错误；容器压强不变，充入惰性气体Ar，容器容积增大，反应物浓度减小，反应速率减小，C错误；使用催化剂，可加快化学反应速率，D正确。(5) 反应进行到4 min时，N的转化率为×100%＝50%。
15．(1) 锥形瓶　(2) 浓度　2×10－4 mol/(L·s)
(3) 饱和碳酸氢钠溶液(或四氯化碳)　(4) AB
解析：(2) 由表中数据可知，只有草酸浓度不同，因此该实验探究的是草酸浓度对化学反应速率的影响；44.8 mL CO2(标准状况下)的物质的量为＝0.002 mol，根据反应的化学方程式，可得Δn(KMnO4)＝×0.002 mol＝0.000 4 mol，所以v(Mn)＝＝＝＝2×10－4 mol/(L·s)。(3) 为减小气体测量误差，还可以将量气管中的水换成饱和碳酸氢钠溶液(或四氯化碳)，此时二氧化碳的损失量更小。(4) 在实验中发现反应速率加快，该反应可能为放热反应，反应放出的热量使环境温度升高，加快了反应速率；另外产物锰离子可能对该反应有催化作用，溶液中钾离子和硫酸根离子浓度几乎不变，所以硫酸钾对反应速率无影响，故选AB。
16．(1) 分液漏斗　(2) 2H2O22H2O＋O2↑
(3) 探究浓度对化学反应速率(双氧水分解速率)的影响
(4) ①A
②
(5) ①10 mL 2% H2O2溶液　②5滴0.1 mol/L FeCl3溶液　③热水浴(或水浴加热，或冰水浴，或其他具体温度值与常温有差异即可)
解析：(2) 本实验探究外界条件对过氧化氢的分解速率，原理为2H2O22H2O＋O2↑。(3) 实验Ⅰ和Ⅱ探究过氧化氢的浓度对反应速率(双氧水分解速率)的影响。(4) ①实验Ⅱ、Ⅲ探究的是不同催化剂对双氧水分解速率的影响，根据控制变量法，应保证催化剂的浓度相同，则CuCl2溶液浓度应该与FeCl3溶液浓度相同(Cl－对H2O2的分解速率无影响)，故选A。②由于Fe3＋催化效果比Cu2＋更好，则起点相同，FeCl3溶液的气体压强大于CuCl2溶液的气体压强。(5) 实验Ⅳ与实验Ⅰ对比为探究温度对双氧水分解速率的影响，则实验Ⅳ应该与实验Ⅰ温度不同，其他条件相同，实验Ⅳ盛放试剂为10 mL 2% H2O2，滴加试剂为5滴0.1 mol/L FeCl3溶液，反应条件为热水浴(或水浴加热，或冰水浴，或其他具体温度值与常温有差异即可)。

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