第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第一講 化學(xué)反應(yīng)速率 一、選擇題 1．對(duì)于化學(xué)反應(yīng)3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反應(yīng)速率關(guān)系中，正確的是 (　　) A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z) C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X) 解析　由＝＝＝可知C正確。 答案　C 2．對(duì)于可逆反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，在溫度一定下由H2(g)和I2(g)開始反應(yīng)，下列說 法正確的是(雙選) (　　) A．H2(g)的消耗速率與HI(g)的生成速率之比為2∶1 B．反應(yīng)進(jìn)行的凈速率是正、逆反應(yīng)速率之差 C．正、逆反應(yīng)速率的比值是恒定的 D．達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等 解析　在可逆反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)速率之比等于各種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以H2(g) 的消耗速率與HI(g)的生成速率之比為1∶2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)進(jìn)行的凈速率是正、逆反 應(yīng)速率之差，B項(xiàng)正確；正、逆反應(yīng)速率隨反應(yīng)進(jìn)行不斷變化，平衡時(shí)相等，故C項(xiàng)錯(cuò) 誤；達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，D項(xiàng)正確。 答案　BD 3．一定溫度下，在固定體積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。若c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1時(shí)，需要15 s，那么c(HI)由0.07 mol·L－1降到 0.05 mol·L－1時(shí)，所需反應(yīng)的時(shí)間為 (　　) A．等于5 s B．等于10 s C．大于10 s D．小于10 s 解析　c(HI)從0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1過程中：v(HI)＝＝＝ 0.002 mol·L－1·s－1，假設(shè)v(HI)不變，則c(HI)從0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1時(shí)，Δt＝ ＝＝10 s。 但反應(yīng)速率受濃度變化的影響，濃度越大，反應(yīng)速率越快，而0.07 mol·L－1比1 mol·L－1 小，故所需時(shí)間長。 答案　C 4．電鍍廢液中Cr2O可通過下列反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鉻黃(PbCrO4)：Cr2O(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l) 2PbCrO4(s)＋2H＋(aq)　ΔH＜0 該反應(yīng)平衡后，改變橫坐標(biāo)表示的反應(yīng)條件，下列示意圖正確的是 (　　) 解析　由題意知該反應(yīng)是一個(gè)放熱的可逆反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)， 依據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式K＝可知K應(yīng)該減小，A正確；pH增大溶 液堿性增強(qiáng)，會(huì)中和溶液中H＋，降低生成物濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，Cr2O的轉(zhuǎn)化 率會(huì)增大，B不正確；溫度升高，正、逆反應(yīng)速率都增大，C錯(cuò)誤；增大反應(yīng)物Pb2＋的濃 度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，Cr2O的物質(zhì)的量會(huì)減小，D不正確。 答案　A 5．在一定條件下，可逆反應(yīng)N2(g)＋3H3(g)2NH3(g)ΔH＜0達(dá)到平衡，當(dāng)單獨(dú)改變下列條件后，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　) A．加催化劑，v(正)、v(逆)都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等 B．加壓，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大的倍數(shù)大于v(逆)增大的倍數(shù) C．降溫，v(正)、v(逆)都減小，且v(正)減小的倍數(shù)小于v(逆)減小的倍數(shù) D．加入氬氣，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大的倍數(shù)大于v(逆)增大的倍數(shù) 解析　A項(xiàng)，催化劑能同等程度的改變v(正)和v(逆)；B項(xiàng)，加壓時(shí)，v(正)和v(逆)均增大，但 v(正)增大的程度大于v(逆)；C項(xiàng)，降溫時(shí)，v(正)和v(逆)均減小，但吸熱反應(yīng)速率減小倍數(shù)大 于放熱反應(yīng)速率減小的倍數(shù)；D項(xiàng)，加入Ar時(shí)，若保持恒溫、恒容，v(正)和v(逆)不變。 答案　D 6．化合物Bilirubin在一定波長的光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如下圖所示，計(jì)算反應(yīng)4～8 min間的平均反應(yīng)速率和推測反應(yīng)16 min時(shí)反應(yīng)物的濃度，結(jié)果應(yīng)是 (　　) A．2.5 μmol·L－1·min－1和2.0 μmol·L－1 B．2.5 μmol·L－1·min－1和2.5 μmol·L－1 C．3.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1 D．5.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1 解析　據(jù)圖可知，4 min時(shí)化合物Bilirubin的濃度為20 μmol·L－1,8 min時(shí)其濃度為10 μmol·L－1，因此4～8 min間的平均反應(yīng)速率為＝ 2.5 μmol·L－1·min－1。進(jìn)一步分析圖像可知0～4 min間的平均分解速率為 ＝5.0 μmol·L－1·min－1，由以上分析數(shù)據(jù)大致可確定平均分解速 率基本呈等比遞減變化，因此可估算8～12 min間平均分解速率為1.25 μmol·L－1· min－1,12～16 min間平均分解速率為0.625 μmol·L－1·min－1，因此16 min時(shí)反應(yīng)物的濃度 大致應(yīng)為10 μmol·L－1－1.25 μmol·L－1·min－1×4 min－0.625 μmol·L－1·min－1×4 min＝ 2.5 μmol·L－1，故B項(xiàng)正確。 答案　B 7．下列說法正確的是 (　　) A．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0 B．水解反應(yīng)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋達(dá)到平衡后，升高溫度平衡逆向移動(dòng) C．鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽極均發(fā)生還原反應(yīng) D．對(duì)于反應(yīng)2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率 解析　B項(xiàng)水解為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向移動(dòng)；C項(xiàng)發(fā)生的均是氧化反應(yīng)。 答案　AD 8．向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖如右所示。 由圖可得出的正確結(jié)論是 (　　) A．反應(yīng)在C點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài) B．反應(yīng)物濃度：A點(diǎn)小于B點(diǎn) C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量 D．Δt1＝Δt2時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率：A～B段小于B～C段 解析　A項(xiàng)，反應(yīng)在C點(diǎn)時(shí)v(正)達(dá)最大值，隨后v(正)逐漸減小，并非保持不變，故C點(diǎn) 時(shí)反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)；B項(xiàng)，由正反應(yīng)速率變化曲線可知，A點(diǎn)的速率小于B點(diǎn)，但開 始時(shí)通入SO2和NO2，反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始，故A點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大于B點(diǎn)；C項(xiàng)， 在C點(diǎn)之前，反應(yīng)物濃度逐漸減小，容器的容積保持不變，v(正)逐漸增大說明反應(yīng)的溫 度逐漸升高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量；D項(xiàng)，由v(正) 變化曲線可知，A～B段的正反應(yīng)速率小于B～C段的正反應(yīng)速率，Δt1＝Δt2時(shí)，A～B 段消耗SO2的物質(zhì)的量小于B～C段，故A～B段SO2的轉(zhuǎn)化率小于B～C段。 答案　D 二、非選擇題 9．在下列事實(shí)中，什么因素影響了化學(xué)反應(yīng)的速率？ (1)集氣瓶中有H2和Cl2的混合氣體，在瓶外點(diǎn)燃鎂條時(shí)發(fā)生爆炸__________； (2)黃鐵礦煅燒時(shí)要粉碎成細(xì)小的礦粒__________； (3)KI晶體和HgCl2晶體混合后無明顯現(xiàn)象，若一起投入水中，很快生成紅色 HgI2________； (4)熔化的KClO3放出氣泡很慢，撒入少量MnO2很快產(chǎn)生氣體________________； (5)同濃度、同體積的鹽酸中放入同樣大小的鋅粒和鎂塊，產(chǎn)生氣體有快有慢______； (6)同樣大小的石灰石分別在0.1 mol·L－1的鹽酸和1 mol·L－1的鹽酸中反應(yīng)速率不同 __________； (7)夏天的食品易變霉，冬天就不易發(fā)生該現(xiàn)象______。 解析　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素除了濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑以外，光、電磁波、超 聲波、反應(yīng)物顆粒的大小、溶劑的性質(zhì)等，也會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。 答案　(1)光　(2)反應(yīng)物的接觸面積　(3)在溶液中，水作溶劑，增大了接觸面積　(4)催、 化劑　(5)反應(yīng)物本身的性質(zhì)(6)反應(yīng)物的濃度　(7)反應(yīng)溫度 10．在溶液中，反應(yīng)A＋2BC分別在三種不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行，它們的起始濃度均為 c(A)＝0.100 mol·L－1、c(B)＝0.200 mol·L－1及c(C)＝0 mol·L－1。反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間 的變化如圖所示。 請(qǐng)回答下列問題： (1)與①比較，②和③分別僅改變一種反應(yīng)條件。所改變的條件和判斷的理由是：② ________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； (2)實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為________；實(shí)驗(yàn)③平衡時(shí)C的濃度為________； (3)該反應(yīng)的ΔH________0，其判斷理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)該反應(yīng)進(jìn)行到4.0 min時(shí)的平均反應(yīng)速率： 實(shí)驗(yàn)②：v(B)＝________________________________________________________； 實(shí)驗(yàn)③：v(C)＝___________________________________________________________。 解析　這是一道數(shù)形結(jié)合的反應(yīng)原理試題，關(guān)鍵是找出圖形中①②③三條曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)： 達(dá)到平衡的時(shí)間①＞③＞②，但A的平衡濃度關(guān)系是①＝②＞③，說明②是使用了催化 劑，③是升高溫度。 答案　(1)加催化劑；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度未變　溫度升高；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度減小 (2)40%(或0.4)　0.060 mol/L (3)＞　升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) (4)0.014 mol·(L·min)－1　0.009 mol·(L·min)－1 11．向2 L密閉容器中通入a mol氣體A和b mol氣體B，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)： xA(g)＋yB(g)pC(g)＋qD(g) 已知：平均反應(yīng)速率v(C)＝v(A)；反應(yīng)2 min時(shí)，A的濃度減少了，B的物質(zhì)的量減少 了 mol，有a mol D生成。 回答下列問題： (1)反應(yīng)2 min內(nèi)，v(A)＝________；v(B)＝________； (2)化學(xué)方程式中，x＝________、y＝________、p＝________、q＝________； (3)反應(yīng)平衡時(shí)，D為2a mol，則B的轉(zhuǎn)化率為________； (4)如果只升高反應(yīng)溫度，其他反應(yīng)條件不變，平衡時(shí)D為1.5a mol，則該反應(yīng)的 ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)； (5)如果其他條件不變，將容器的容積變?yōu)? L，進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，則與上述反應(yīng)比較： ①反應(yīng)速率________(填“增大”、“減小”或“不變”)，理由是 ________________________________________________________________________； ②平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)，理由是_________ ________________________________________________________________________。 解析　本題考查化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算以及影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，意在 考查考生的計(jì)算能力和分析解決問題的能力。 (1)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率定義： v(A)＝Δc(A)/Δt＝a/(2×2)＝a mol·L－1·min－1， v(B)＝Δc(B)/Δt＝a/(2×2)＝a mol·L－1·min－1。 (2)可以求出v(C)＝a mol·L－1·min－1，v(D)＝a mol·L－1·min－1，根據(jù)速率之比等于反應(yīng)方 程式中計(jì)量數(shù)之比，x∶y∶p∶q＝∶∶∶，則x＝2；y＝3；p＝1；q＝6。 (3)　　　　2A(g)＋3B(g)C(g)＋6D(g) 起始/mol a b 0 變化/mol a 2a 平衡/mol 2a B的轉(zhuǎn)化率＝×100%。 (4)其他條件不變，升高溫度，平衡時(shí)D的量減少，說明升高溫度平衡向左移動(dòng)，即正反 應(yīng)為放熱反應(yīng)。 (5)其他條件不變縮小體積，濃度增大，所以反應(yīng)速率增大；該反應(yīng)是氣體體積增大的反 應(yīng)，縮小體積，平衡將向體積縮小的方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)，所以反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。 答案　(1) mol·L－1·min－1　mol·L－1·min－1 (2)2　3　1　6　(3)×100%　(4)< (5)①增大　體積減小，反應(yīng)物的濃度增大，因而使反應(yīng)速率增大 ②減小　體積減小，氣體的壓強(qiáng)增大，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向(即逆反應(yīng)方向)移 動(dòng)，因而使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小 12．自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響。地殼內(nèi)每加深1 km，壓強(qiáng)增大約25 000～30 000 kPa。在地殼內(nèi)SiO2和HF存在以下平衡： SiO2(s)＋4HF(g)SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－148.9 kJ·mol－1 根據(jù)題意完成下列填空： (1)在地殼深處容易有__________________氣體逸出，在地殼淺處容易有______________ ___________沉積。 (2)如果上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K值變大，該反應(yīng)________(選填編號(hào)) a．一定向正反應(yīng)方向移動(dòng) b．在平衡移動(dòng)時(shí)正反應(yīng)速率先增大后減小 c．一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng) d．在平衡移動(dòng)時(shí)逆反應(yīng)速率先減小后增大 (3)如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，________(選填編 號(hào))。 a．2v(正)(HF)＝v(逆)(H2O) b．v(H2O)＝2v(SiF4) c．SiO2的質(zhì)量保持不變 d．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物 (4)若反應(yīng)的容器容積為2.0 L，反應(yīng)時(shí)間8.0 min，容器內(nèi)氣體的密度增大了0.12 g·L－1，在這段時(shí)間內(nèi)HF的平均反應(yīng)速率為______________________________________________。 解析　(1)地殼深處壓強(qiáng)大，平衡向氣體體積減少的方向移動(dòng)，即平衡正向移動(dòng)，有SiF4 和H2O逸出，地殼淺處處壓強(qiáng)小，平衡逆向移動(dòng)，有SiO2沉積。 (2)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，平衡常數(shù)K值變大，說明平衡正向移動(dòng)，而降溫平衡正向移 動(dòng)，所以反應(yīng)速率減小，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度越來越大，逆反應(yīng)速率又逐漸 增大。(3)達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)的速率相等，各組分的量不再發(fā)生變化，故c項(xiàng)正確； 單位時(shí)間內(nèi)每減少2 mol HF，同時(shí)消耗1 mol H2O，故a項(xiàng)不正確，b項(xiàng)不管是否平衡都 正確，故b項(xiàng)正確；化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，d項(xiàng)錯(cuò)誤。(4)8.0 min時(shí)，容器內(nèi)氣體增 大了Δm＝0.12 g·L－1×2.0 L＝0.24 g，由反應(yīng)SiO2(s)＋4HF(g)SiF4(g)＋2H2O(g)知： 參加反應(yīng)的n(SiO2)＝0.004 mol。 故n(HF)＝0.016 0 mol， v(HF)＝＝0.001 0 mol·L－1·min－1。 答案　(1)SiF4、H2O　SiO2　(2)ad　(3)bc (4)0.001 0 mol·L－1·min－1