专题2 化学反应与能量转化 微型专题重点突破（三）学案（含答案）

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1、微型专题重点突破(三)一、化学反应速率的计算与比较例1NH3和O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)，现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后反应达到平衡，测得生成的H2O(g)占混合气体总体积的40%，则下列表示的此段时间内该反应的平均速率不正确的是()Av(N2)0.125 molL1min1Bv(H2O)0.375 molL1min1Cv(O2)0.225 molL1min1Dv(NH3)0.25 molL1min1答案C解析设转化的NH3的物质的量为x mol，则4NH3(g)3O2(g) 2N2(g

2、)6H2O(g)n(始)/mol 4 3 0 0n(变)/mol x 0.75x 0.5x 1.5xn(平)/mol 4x 30.75x 0.5x 1.5x根据题意，则有100%40%，解得x2，v(NH3)0.25 molL1min1，则v(O2)0.187 5 molL1min1，v(N2)0.125 molL1min1，v(H2O)0.375 molL1min1。化学反应速率的计算及比较(1)根据已知数据，找出某一时间段内指定物质的浓度的改变值，然后根据c和t的比值计算得出反应速率。(2)已知具体反应方程式和某一物质的反应速率，根据“化学计量数之比等于对应物质的化学反应速率之比，也等于变

3、化量之比”求解其他物质的反应速率。(3)用不同物质表示的反应速率来判断反应进行的快慢时，不能认为其反应速率数值大，反应速率就快，一定要先转化为同一物质的反应速率再进行比较。(4)在进行化学反应速率的计算与比较时要注意时间单位的转化。变式1在2A(g)3B(g)=2C(g)D(g)的反应中，表示反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1min1Bv(B)0.6 molL1min1Cv(C)0.35 molL1min1Dv(D)0.4 molL1min1答案D解析将用B、C、D物质表示的化学反应速率换算成用A物质表示，然后进行比较。B项，v(A)v(B)0.6 molL1min10.4 mo

4、lL1min1；C项，v(A)v(C)0.35 molL1min1；D项，v(A)2v(D)20.4 molL1min10.8 molL1min1，通过数值大小比较知，D项反应速率最快。二、控制变量法探究影响化学反应速率的因素例2(2018北京市顺义区期末)控制变量是科学研究的重要方法。向2 mL H2O2溶液中滴入2滴1 molL1 CuSO4溶液，下列条件下分解速率最快的是()选项ABCDH2O2溶液的物质的量浓度(molL1)1144反应的温度()540540答案D解析根据影响反应速率的因素，温度越高反应速率越快；硫酸铜的浓度相同，H2O2的浓度越大反应速率越快，D选项H2O2的浓度最大

5、、温度最高，反应速率最快，故D正确。(1)确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，找出影响实验探究结果的因素。(2)定多变一：在探究时，应先控制其他的因素不变，只改变一种因素，探究这种因素与题给问题的关系，然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系。(3)数据有效：解答时注意选择的数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。变式2(2017湖南五市十校教改共同体联考)草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：2MnO5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O。用4 mL 0.001 molL1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 molL1 H2C2O4溶液，研究反应

6、的温度、反应物的浓度与催化剂等因素对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示：组别10%硫酸体积/mL温度/其他物质22022010滴饱和MnSO4溶液2301201 mL蒸馏水(1)实验和可得出的结论：影响化学反应速率的因素是_；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验和_(用表示)。(2)实验中加入1 mL蒸馏水的目的是_。答案(1)催化剂(2)确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和总体积不变，实验中c(H)不同解析(1)实验、中温度、浓度相同，研究了催化剂对化学反应速率的影响；研究温度对化学反应速率的影响，应保证浓度相同，且不使用催化剂，则选实验和。(2)实验和中，硫酸

7、的浓度不同，可研究浓度对化学反应速率的影响，加1 mL蒸馏水可确保两实验中各物质浓度和总体积相等。三、化学平衡状态的判断例3在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2X(g)Y(g)(乙)A(s)2B(g)C(g)D(g)，当下列物理量不再发生变化时，其中能表明(甲)、(乙)均达到化学平衡状态的有()混合气体的密度反应容器中生成物的百分含量反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比混合气体的压强混合气体的平均相对分子质量混合气体的总物质的量A BC D考点化学平衡的建立与判断题点化学平衡状态的判断答案C解析(甲)混合气体的密度始终不变，所以不能作为平衡状态的标志，

8、故错误；反应容器中生成物的百分含量不变，说明各组分的量不变，达平衡状态，故正确；反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比，说明正、逆反应速率相等，故正确；(乙)混合气体的压强始终不变，故错误；混合气体的平均相对分子质量不变，说明正、逆反应速率相等，故正确；(乙)混合气体的总物质的量始终不变，故错误。综上所述，C正确。 判断可逆反应达到平衡状态的标志(1)直接标志v正v逆0(化学平衡的本质)a同一种物质的生成速率等于消耗速率。b在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于相应物质的化学计量数之比。c化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于相应物质的化学计量

9、数之比。各组分的浓度保持一定(化学平衡的特征)a各组分的浓度不随时间的改变而改变。b各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。(2)间接标志“变量不变”反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于有气体参与且反应前后气体的体积不等的可逆反应)。混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于a.恒压且反应前后气体的体积不等的可逆反应；b恒容且有固体、液体参与或生成的可逆反应)。对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系的颜色不再改变，则反应达到平衡状态。体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。(3)不能作为标志的条件定量不能作为判据恒容容器中，

10、对于全部是气体的反应体系，密度不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。恒容容器中，对于化学方程式两边气态物质的化学计量数之和相等的反应，压强不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。对于全部是气体的反应体系，若反应物和生成物的化学计量数之和相等，则气体的平均相对分子质量不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。变式3(2017湖北恩施月考)一定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于密闭容器中发生NO2(g)SO2(g) SO3(g)NO(g)的可逆反应，下列能说明反应达到平衡状态的是()A体系压强保持不变B混合气体颜色保持不变CSO3和NO的体积比保持不变D每消耗1 mol SO3的同时生成1

11、mol NO2答案B解析A项，反应前后气体总物质的量不变，恒温恒容下，压强始终不变，故错误；B项，混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡，故正确；C项，自反应开始，SO3和NO的体积比始终为11，保持不变不能说明达到平衡，故错误；D项，每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，均表示逆反应速率，不能说明达到平衡，故错误。四、化学反应速率和限度图像分析例4在某容积为2 L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：下列说法正确的是()A前2 min内，v(A)0.2 molL1min1B在2 m

12、in时，图像发生改变的原因只可能是增加压强C其他条件不变，4 min时体系的压强不再发生变化D增加气体D的浓度，A的反应速率随之降低考点化学反应速率和限度图像分析题点化学反应速率和限度图像分析答案C解析从前2 min看，A、B、C、D改变的物质的量分别为0.4 mol、0.5 mol、0.6 mol、0.4 mol，且A、B的物质的量减少，应为反应物；C、D的物质的量增加，应为生成物。故反应方程式为4A(g)5B(g) 6C(g)4D(g)。选项A，前2 min内，v(A)0.1 molL1min1；选项B，从图像看，23 min时的图像斜率变大，说明化学反应速率变快，增大压强、升高温度、加入

13、催化剂等均可；选项C,4 min时反应达到平衡状态，体系压强不再改变；选项D，增加生成物D的浓度，A的浓度随之增大，故A的反应速率加快。化学反应速率和反应限度图像题分析(1)看图像看面，弄清楚横、纵坐标所表示的含义。看线，弄清楚线的走向和变化趋势。看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等。看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。(2)想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达

14、到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。(3)做判断利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。变式4在温度和容积不变的密闭容器中，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是()A该反应的化学方程式为A(g)3B(g) 2C(g)B到达t1 s时刻该反应停止C(t110) s时，升高温度，正、逆反应速率加快D若该反应在绝热容器中进行，也在t1时刻达到平衡答案C解析A项，从开始到t1 s，A的浓度减小了(0.80.2) molL10.6 molL1，B的浓度减小了(0.50.3) molL10.2 molL1，

15、C的浓度增大了(0.40) molL10.4 molL1，所以该反应的化学方程式为3A(g)B(g)2C(g)，错误；B项，在t1 s时，反应达到平衡状态，但是反应仍在进行，错误；C项，升高温度，正、逆反应速率均加快，正确；D项，若该反应在绝热容器中进行，随反应的进行温度会发生变化，反应速率也会发生变化，不会在t1时刻达到平衡，错误。1(2018鞍山期中)下列关于化学反应速率的说法中，正确的是()用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率增加反应物的用量，一定会增大化学反应速率决定化学反应速率的主要因素是反应物的浓度光是影响某些化学反应速率的外界条件之一使用催化剂，

16、使反应的活化能降低，反应速率加快A BC D答案B解析常温下铁在浓硫酸中钝化，得不到氢气，错误；增加反应物的用量，不一定会增大化学反应速率，例如改变固体的质量，错误；决定化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，错误。2(2018桂林期中)在容积固定的容器中，发生反应2HI(g)H2(g)I2(g)，下列方法中能证明已达到平衡状态的是()混合气体的颜色不再变化各组分浓度相等 v正(H2)2v逆(HI)一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂混合气体的平均摩尔质量不再变化A B C D答案A解析各组分浓度相等，但相等并不是不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；反应速率v正(H2)2v逆(HI)，速率

17、之比与计量数不成比例，反应没有达到平衡状态，错误；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总的物质的量的比值，质量和物质的量均不变，所以混合气体的平均摩尔质量不再变化不能说明反应达到平衡状态，错误。3已知反应2X(g)Y(g) 2Z(g)，某研究小组将4 mol X和2 mol Y置于一容积不变的密闭容器中，测定不同时间段内X的转化率，得到的数据如下表，下列判断正确的是()t/min24.556X的转化率30%40%70%70%A.随着反应的进行，混合气体的密度不断增大B反应在5.5 min时，v正(X)v逆(Z)C6 min时，容器中剩余1.4 mol YD其他条件不变，将X的

18、物质的量改为10 mol，则可得4 mol Z答案B解析X、Y、Z都是气体，随着反应的进行，气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度不变，A项错误；根据表中数据可知，反应在5 min时已经达到平衡状态，平衡时正、逆反应速率相等，B项正确；6 min时，X的转化率为70%，即反应消耗了2.8 mol X，由化学计量数的关系可知，反应消耗了1.4 mol Y，则容器中剩余0.6 mol Y，C项错误；其他条件不变，将X的物质的量改为10 mol，当2 mol Y完全反应时可得4 mol Z，但Y不可能完全反应，所以得到的Z小于4 mol，D项错误。4(2018贵阳期中)在一定条件下，将3 m

19、ol A和1 mol B投入容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。2 min末测得此时容器中C和D的浓度分别为0.2 molL1和0.4 molL1。下列叙述正确的是()Ax2B2 min时，B的浓度为0.4 molL1C02 min内B的反应速率为0.2 molL1min1D此时A的转化率为40%答案D解析2 min末测得此时容器中C和D的浓度为0.2 molL1和0.4 molL1，根据浓度的变化量之比等于相应的化学计量数之比可知x1，A项错误；根据方程式可知消耗B应该是0.2 molL1，则2 min时，B的浓度为0.2 molL10.3 mol

20、L1，B项错误；02 min内B的反应速率为0.2 molL12 min0.1 molL1min1，C项错误；根据方程式可知消耗A应该是0.6 molL1，物质的量是1.2 mol，则此时A的转化率为100%40%，D项正确。5(2018重庆八中期末)常温下，气态分子中1 mol化学键断裂产生气态原子所需要的能量用E表示。根据表中信息判断下列说法不正确的是()共价键HHFFClClHFHClHIE/kJmol1436157243568432298A.由表中数据可知反应活性F2Cl2B表中最不稳定的共价键是FF键C2Cl(g)=Cl2(g)H243 kJmol1DF2(g)2HCl(g)=2HF

21、(g)Cl2(g) H358 kJmol1考点化学反应中的能量变化题点相关知识的综合答案C解析A项，键能越小反应活性越强，根据表中键能数据可知反应活性：F2Cl2，正确；B项，键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是HF，最稳定的共价键是HF键，最不稳定的是FF键，正确；C项，2 mol氯原子形成1 mol氯气放热，即2Cl(g)=Cl2(g)H243 kJmol1，错误；D项，反应焓变反应物键能总和生成物键能总和，则反应F2(g)2HCl(g)=2HF(g)Cl2(g)的H(15724322568243) kJmol1358 kJmol1，D正确。6(2018平顶山高一期末)已知：H2(

22、g)Br2(l)=2HBr(g)Ha kJmol1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436b369下列说法正确的是()A2HBr(g)=H2(g)Br2(g)Ha kJmol1BH2(g)的稳定性低于HBr(g)CBr2(g)=Br2(l)H30 kJmol1Db272a考点化学反应中的能量变化题点反应热的简单计算答案D解析H2(g)Br2(l)=2HBr(g)Ha kJmol1(式)，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收30 kJ的能量，则Br2(l)=Br2(g)H3

23、0 kJmol1(式)，将式式得，2HBr(g)=H2(g)Br2(g)H(30a)kJmol1，A、C项错误；HH键的键能大于HBr键的键能，键能越大，分子越稳定，H2(g)的稳定性高于HBr(g)，B项错误；2HBr(g)=H2(g)Br2(g) H(30a)kJmol1，H反应物的键能总和生成物的键能总和，H(30a)kJmol12E(HBr)E(HH)E(BrBr)2369 kJmol1436 kJmol1b kJmol1，解得b272a，D项正确。7(2018大庆高一期末)下列说法正确的是()A同温同压下H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H都相同B放热反应比吸

24、热反应容易发生C在稀溶液中H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的稀溶液混合，放出的热量为57.3 kJD由N2O4(g)2NO2(g)H56.9 kJmol1，可知将1 mol N2O4(g)置于密闭容器中充分反应后放出热量为56.9 kJ答案A解析在一定条件下，反应热只与始态和终态有关，与反应途径无关，所以同温同压下H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H都相同，故A正确；放热反应并不一定比吸热反应容易发生，故B错误；因为浓硫酸在稀释时放热，所以在稀溶液中H(aq)OH(aq)=H2

25、O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的稀溶液混合，放出的热量大于57.3 kJ，故C错误；因为N2O4(g)2NO2(g)为可逆反应，所以将1 mol N2O4(g)置于密闭容器中充分反应后放出热量小于56.9 kJ，故D错误。8(2018温州共美联盟期末).化学反应中的焓变(H)与反应物和生成物的键能(E)有关。下表给出了一些化学键的键能：化学键HHNNO=OOHNH键能/kJmol1436942500463a已知工业合成氨：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，请回答下列问题：(1)表中a_。(2)1 m

26、ol N2和3 mol H2充分反应，放出的热量_92.4 kJ(填“”“”或“”)。.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了普遍的重视。(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)。下图表示该反应进行过程中能量的变化，该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。(4)下列各项中，能说明CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)已达到平衡的是_(填字母)。A恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化B一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等C一定条件下，单位

27、时间内消耗1 mol CO2，同时生成1 mol CH3OHD一定条件下，H2O(g)的浓度保持不变考点化学反应变化与能量变化题点相关知识的综合答案(1)390.4(2)(3)放热(4)ABD解析(1)根据H反应物的化学键断裂吸收的能量生成物的化学键形成释放的能量可知436394223a92.4，解得a390.4。(2)由于合成氨的反应是可逆反应，1 mol N2和3 mol H2充分反应不能生成2 mol氨气，因此放出的热量92.4 kJ。(3)根据图像可知反应物总能量高于生成物总能量，因此该反应是放热反应。(4)A项，正反应体积减小，恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化说明反应达到平衡状态，正确；B项，一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等，即正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确；C项，一定条件下，单位时间内消耗1 mol CO2，同时生成1 mol CH3OH均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，错误；D项，一定条件下，H2O(g)的浓度保持不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确。