备战高考化学化学反应的速率与限度-经典压轴题含答案

备战高考化学化学反应的速率与限度-经典压轴题含答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．某实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下：
分析表中数据回答下列问题：
MnO2
时间
0.1g0.3g0.8g
H2O2
10mL1.5%223s67s56s
10mL3.0%308s109s98s
10mL4.5%395s149s116s
（1）相同浓度的过氧化氢的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________。

（2）从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入________g的二氧化锰为较佳选择。

（3）该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确________，理由是__________________________________。

（4）为加快过氧化氢的分解速率，除了使用MnO2作催化剂和改变过氧化氢的质量分数之外，还可以采取的加快反应速率的措施有_____。

（回答任意两个合理的措施）
【答案】加快 0.3 不正确 H2O2的浓度扩大二倍(从1.5%→3.0%)，但反应所需时间比其二倍小的多升高温度；粉碎二氧化锰，增大其表面积。

【解析】
【分析】
由题可知，该实验研究浓度和催化剂对反应速率的影响，通过表中数据可分析得出浓度和催化剂对反应速率的影响规律，因为该实验不是直接测出反应速率，而是测出反应停止的时间，要考虑反应物增多对反应时间的影响。

【详解】
(1)由表格中的数据可知：相同浓度的H2O2，加入的MnO2越多，反应所用的时间越短，即分解速率越快。

(2)用0.1 g催化剂的反应速率明显小于用0.3 g和0.8 g催化剂的反应速率；用0.8 g催化剂
和用0.3 g催化剂的反应速率及反应时间相差不多，但用0.3 g催化剂节约药品。

(3)从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快，由此得出上述结论不正确；
(4)加快反应速率的措施常见的有：增加反应物浓度、适当升高温度、增加反应物表面积（接触面积）、使用催化剂等。

2．化学反应速率与限度与生产、生活密切相关
（1）A学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在200mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：
时间（min）12345
氢气体积（mL）（标准状况）100240688810860
①反应速率最大的时间段是____________（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5）min，原因是____________。

②在2～3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率为____________。

（设溶液体积不变）
（2）B学生也做同样的实验，但由于反应太快，测不准氢气体积，故想办法降低反应速率，请你帮他选择在盐酸中加入下列____________以减慢反应速率。

（填写代号）A．冰块B．HNO3溶液C．CuSO4溶液
（3）C同学为了探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，设计了如图所示的实验。

可通过观察___________________________现象，定性比较得出结论。

有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是__________________________，
【答案】2～3 因该反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快 0.2mol·L-1·min-1 A 反应产生气泡的快慢控制阴离子相同，排除阴离子的干扰
【解析】
【分析】
（1）单位时间内生成氢气的体积越大反应速率越快；锌与盐酸反应放热；
②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是
0.448L
0.02mol 22.4L/mol
，
消耗盐酸的物质的量0.4mol；
（2）根据影响反应速率的因素分析；
（3）双氧水分解有气泡产生；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离
子相同；
【详解】
（1）根据表格数据，2 min～3min收集的氢气最多，反应速率最大的时间段是2～3min；锌与盐酸反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快；
②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是
0.448L
0.02mol 22.4L/mol
=，
消耗盐酸的物质的量0.04mol，
0.04mol0.2L
1min
v
÷
==0.2mol·L-1·min-1；
（2）A．加入冰块，温度降低，反应速率减慢，故选A；
B．加入HNO3溶液，硝酸与锌反应不能生成氢气，故不选B；
C．加入CuSO4溶液，锌置换出铜，构成原电池，反应速率加快，故不选C；
（3）双氧水分解有气泡产生，可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较催化效果；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，所以FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理。

【点睛】
本题主要考查化学反应速率的影响因素，明确影响反应速率的因素是解题关键，注意控制变量法在探究影响化学反应速率因素实验中的应用，理解原电池原理对化学反应速率的影响。

3．某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z(均为气体)三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：
(1)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为__________。

(2)若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0mol N2和2.0mol H2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示：
t/s050150250350
n(NH3)00.240.360.400.40
0~50s内的平均反应速率v(N2)=_________。

(3)已知：键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。

N N
≡的键能为946kJ/mol，H-H的键能为
436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1mol NH3过程中___(填“吸收”或“放出”)的能量为____，反应达到(2)中的平衡状态时，对应的能量变化的数值为____kJ。

(4)为加快反应速率，可以采取的措施是_______
a.降低温度
b.增大压强
c.恒容时充入He气
d.恒压时充入He气
e.及时分离NH3
【答案】3X+Y⇌2Z 1.2×10−3mol/(L·s) 放出 46kJ 18.4 b
【解析】
【分析】
（1）根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物，根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式；
（2）根据=
c
t
∆
∆
计算；
（3）形成化学键放出能量，断裂化合价吸收能量；
(4)根据影响反应速率的因素分析；
【详解】
（1）由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=0.1mol：0.3mol：0.2mol=1：3：2，则反应的化学方程式为3X+Y⇌2Z；
（2）0～50s内，NH3物质的量变化为0.24mol，根据方程式可知，N2物质的量变化为
0.12mol，(Z)=
c
t
∆
∆
=
0.12mol
=
2L50s
⨯
1.2×10−3mol/(L·s)；
（3）断裂1mol N N
≡吸收946kJ的能量，断裂1mol H-H键吸能量436kJ，形成1mo N-H 键放出能量391kJ，根据方程式3H2+N2⇌2NH3，生成2mol氨气，断键吸收的能量是946kJ+ 436kJ×3=2254 kJ，成键放出的能量是391kJ×6=2346 kJ，则生成1mol NH3过程中放出的
能量为2346 kJ-2254 kJ
2
=46kJ；反应达到(2)中的平衡状态时生成0.4mol氨气，所以放
出的能量是46kJ×0.4=18.4kJ；
(4) a.降低温度，反应速率减慢，故不选a；
b.增大压强，体积减小浓度增大，反应速率加快，故选b；
c.恒容时充入He气，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选c；
d.恒压时充入He气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，故不选d；
e.及时分离NH3，浓度减小，反应速率减慢，故不选e。

【点睛】
本题考查化学平衡图象分析，根据键能计算反应热，影响化学反应速率的因素，注意压强对反应速率的影响是通过改变浓度实现的，若改变了压强而浓度不变，则反应速率不变。

4．用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反应研究影响反应速率的因素。

一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下
（KMnO4溶液已酸化）：
实验序号A溶液B溶液
①20 mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液30 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液
②20 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液30 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液
（1）该反应的离子方程式___________________________。

（已知H2C2O4是二元弱酸）（2）该实验探究的是_____________因素对化学反应速率的影响。

相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是_________________＜_____________（填实验序号）。

（3）若实验①在2 min末收集了2.24 mL CO2（标准状况下），则在2 min末， c（MnO4－）＝__________mol/L（假设混合液体积为50mL）
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定
_____________来比较化学反应速率。

（一条即可）
（5）小组同学发现反应速率总是如图，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：
①__________________________；②__________________________。

【答案】2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 浓度①② 0.0056 KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间该反应放热产物Mn2＋是反应的催化剂
【解析】
【详解】
（1）高锰酸钾溶液具有强氧化性，把草酸氧化成CO2，根据化合价升降法进行配平，其离子反应方程式为：2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O；
（2）对比表格数据可知，草酸的浓度不一样，因此是探究浓度对化学反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快，则①<②；
（3）根据反应方程式并结合CO2的体积，求出消耗的n(KMnO4)= 2×10－5mol，剩余
n(KMnO4)=(30×10－3×0.01－2×10－5)mol=2.8×10－4mol，c(KMnO4)=2.8×10－4mol÷50×10－
3L=0.0056mol·L－1；
（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率；
（5）t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①此反应是放热反应，温度升高，虽然反应物的浓度降低，但温度起决定作用；②可能产生的Mn2＋是反应的催化剂，加快反应速率。

5．在一固定容积的密闭容器中进行着如下反应：CO2(g)+H2(g )CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K 和温度t的关系：
t℃70080085010001200
K2.61.71.00.90.6
（1）K的表达式为：_________；
（2）该反应的正反应为_________反应（“吸热”或“放热”）；
（3）下列选项中可作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是：
_________。

A．容器中压强不再变化B．混合气体中CO浓度不再变化
C．混合气体的密度不再变化D．c(CO2)=c(CO)=c(H2)=c(H2O)
（4）当温度为850℃，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见表：
CO H2O CO2H2
0.5mol8.5mol2.0mol2.0mol
此时上述的反应中正、逆反应速率的关系式是_________（填代号）。

A．v(正)＞v(逆) B．v(正)＜v(逆) C．v(正)＝v(逆) D．无法判断
（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，则该反应中H2(g)的转化率_________（“增大”、“减小”或“不变”）；工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H2(g)的转化率也显著提高，请你从平衡原理解释其可能原因是
__________________________________________。

Ⅱ.设在容积可变的密闭容器中充入10molN2(g)和10molH2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的体积分数为0.25。

（6）求该条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数__________。

（设该条件下，每1mol气体所占的体积为V L）上述反应的平衡时，再充入10mol的N2，根据计算，平衡应向什么方向移动?[需按格式写计算过程，否则答案对也不给分]__________。

【答案】
()
()()
2
22
c(CO)c H O
c CO c H
放热 B、D B 不变压强增大使水蒸气液化，平衡向右移动
8V2(mol·L-1)-2平衡向逆反应方向移动
【解析】
【分析】
根据平衡常数随温度的变化规律分析反应的热效应，根据化学平衡状态的特征分析达到化学平衡状态的标志，根据平衡移动原理分析化学平衡影响化学平衡移动的因素，根据浓度
商与平衡常数的关系分析平衡移动的方向。

【详解】
（1）根据化学平衡常数的定义，可以写出该反应的K 的表达式为
()()()
222c(CO)c H O c CO c H ⋅⋅；
（2）由表中数据可知，该反应的平衡常数随着温度的升高而减小，说明升高温度后化学平衡向逆反应方向移动，故该反应的正反应为放热反应；
（3）A ．该反应在建立化学平衡的过程中，气体的分子数不发生变化，故容器内的压强也保持不变，因此，无法根据容器中压强不再变化判断该反应是否达到平衡；
B ．混合气体中CO 浓度不再变化，说明正反应速率等于逆反应速率，该反应达到化学平衡状态；
C ．由于容器的体积和混合气体的质量在反应过程中均保持不变，故混合气体的密度一直保持不变，因此，无法根据混合气体的密度不再变化判断该反应是否到达化学平衡状态；
D ．由表中数据可知，该反应在850℃时K =1，当c (CO 2)=c (CO )=c (H 2)=c (H 2O ) 时，
()()()
222c(CO)c H O c CO c H ⋅⋅=1=K ，故可以据此判断该反应到达化学平衡状态。

综上所述，可以作为该反应在850℃时已经达到化学平衡状态的标志的是B 、D 。

（4）当温度为850℃，由于反应前后气体的分子数不变，故可以根据某时刻该温度下的密
闭容器中各物质的物质的量的数据求出Q c =()()()222c(CO)c H O c CO c H ⋅⋅=
0.5mol 8.5mol
1.0625
2.0mol 2.0mol
⨯=⨯＞1(该温度下的平衡常数)，因此，此时上述的反应正在向逆反应方向进行，故v (正)＜v (逆)，选B 。

（5）在700℃通过压缩体积增大气体压强，由于反应前后气体的分子数不变，则该化学平衡不移动，故H 2(g )的转化率不变；工业生产中，通过此方法使容器内气体压强增大以加快反应，却意外发现H 2(g )的转化率也显著提高，根据平衡移动原理分析，其可能原因是：压强增大使水蒸气液化，正反应成为气体分子数减少的方向，故化学平衡向右移动。

Ⅱ. （6）在容积可变的密闭容器中充入10molN 2(g )和10molH 2(g )，反应在一定条件下达到平衡时，NH 3的体积分数为0.25。

设氮气的变化量为x mol ，则氢气和氨气的变化量分别为3x 和2x ，
20.25101032x
x x x
=-+-+，解之得x =2，则N 2(g )、H 2(g )、NH 3(g )的平
衡量分别为8mol 、4mol 、4mol 。

由于该条件下每1mol 气体所占的体积为VL ，则在平衡状态下，气体的总体积为16VL ，故该条件下该反应的平衡常数为
2
3416841616mol VL mol mol VL VL ⎛⎫ ⎪⎝⎭=⎛⎫
⨯ ⎪⎝⎭
8V 2(mol ·L -1)-2。

上述反应平衡时，再充入10mol 的N 2，则容器的体
积变为26VL，此时，Q c=
2
3
4
26
184
2626
mol
VL
mol mol
VL VL
⎛⎫
⎪
⎝⎭=
⎛⎫
⨯ ⎪
⎝⎭
9.4V2(mol·L-1)-2＞K，故平衡向逆反应方向
移动。

6．甲醇是重要的有机化工原料，目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨，在能源紧张的今天，甲醇的需求也在增大。

甲醇的合成方法是：
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.1kJ·mol-1
另外：(ⅱ)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
(ⅲ)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572.0kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）甲醇的燃烧热为__kJ·mol-1。

（2）在碱性条件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制备少量的甲醇，该反应的化学方程式为__。

（3）若反应在密闭恒容绝热容器中进行，反应(iv)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
ΔH=+41.1kJ·mol-1对合成甲醇反应中CO的转化率的影响是（_________）
a.增大
b.减小
c.无影响
d.无法判断
（4）在恒温恒容的密闭容器中发生反应(ⅰ)，各物质的浓度如下表：
①x=__。

②前2min内H2的平均反应速率为v(H2)=__。

该温度下，反应(ⅰ)的平衡常数K=__。

（保留1位小数）
③反应进行到第2min时，改变了反应条件，改变的这个条件可能是（_________）
a.使用催化剂
b.降低温度
c.增加H2的浓度
（5）如图是温度、压强与反应(ⅰ)中CO转化率的关系：
由图像可知，温度越低，压强越大，CO 转化率越高，但实际生产往往采用300～400℃和10MPa 的条件，其原因是__。

【答案】764.9 CH 3Cl+NaOH→CH 3OH+NaCl d 1.2 0.2mol·L -1·min -1 4.6L 2·mol -2 a 温度较低，反应速率慢；压强太大，成本高 【解析】 【分析】 【详解】
（1）利用盖斯定律，热化学方程式(iii)-(i)+
12(ii)，得新的热化学方程式为：CH 4OH(g)+3
2
O 2(g)=CO 2(g)+2H 2O(l)△H =-764.9kJ·mol -1，故甲醇的燃烧热为764.9 kJ·mol -1；
（2）根据提示知CH 3Cl 中的Cl 被羟基取代生成CH 3OH ，反应方程式为：CH 3Cl+NaOH→CH 3OH+NaCl[或CH 3Cl+H 2O
()
NaOH aq →
CH 3OH+HCl]；
（3）反应(iv)消耗反应(i)的另外一种反应物氢气，而且生成反应(i)的反应物CO ，使反应(i)的CO 转化率降低；但反应(iv)为吸热反应，使体系温度降低，反应(i)正向移动，使反应(i)中CO 的转化率提高，两个原因孰轻孰重不得而知，故无法判断反应(iv)对反应(i)中CO 转化率的影响；
（4）①观察表中数据可知，0～2min 内，CO 浓度降低了0.2mol/L ，则H 2浓度会降低0.4mol/L ，则x=1.6-0.4=1.2； ②()()112320.2mol/L
H 2CH OH =0.2mol L min 2min
v v --⨯==
⋅⋅；平衡常数
()()()()3222
22CH OH 0.5mol/L 4.6L mol H CO 0.6mol/L 0.3mol/L
c K c c -==≈⋅⨯⨯； ③2min 到4min 的反应速率大于0到2min ，而降低温度，反应速率降低，b 项错误；由表格中的数据可知c 项错误；故a 项使用催化剂正确，故答案为：a ；
（5）温度较低，反应速率慢，不利于甲醇的生成；压强越大，CO 的转化率越大，但压强太大对设备要求高，成本高。

7．合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。

氨是一种重要的化工原料，在工农
业生产中有广泛的应用。

（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋
3H 2(g)2NH3(g)。

该可逆反应达到平衡的标志是___。

a.3v正(H2)=2v逆(NH3)
b.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2
c.容器内的总压强不再随时间而变化
d.混合气体的密度不再随时间变化
（2）工业上可用天然气原料来制取合成氨的原料气氢气。

某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的
原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。

请回答下列问题：
时间/min CH4(mol)H2O(mol)CO(mol)H2(mol)
00.40 1.0000
5a0.80c0.60
70.20b0.20d
100.210.810.190.64
①写出工业用天然气原料制取氢气的化学方程式：___。

②分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？___（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v(CH4)=___。

③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是___ (填字母)。

a.减少CH4的物质的量
b.降低温度
c.升高温度
d.充入H2
【答案】c CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) 是 0.020mol·L-1·min-1 d
【解析】
【分析】
（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变，据此分析，注意不同物质的反应速率之比等于计量系数之比；
（2）①结合表中数据，根据化学计量数与物质的量呈正比进行分析解答；
②根据平衡时物质的浓度不再发生变化分析；根据反应速率＝△c/△t计算；
③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，据此分析。

【详解】
（1）a．达到平衡状态时，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故a错误；b．氮气和氢气都是反应物，单位时间内生产mmol氮气的同时，必然生成3mmol氢气，反应不一定达到平衡状态，故b错误；
c．该反应正反应是体积减小的反应，在恒容条件下，反应正向进行，气体的总压强减小，反应逆向进行，气体的总压强增大，容器内的总压强不变时，反应达到平衡状态，故c正确；
d ．根据质量守恒、容器的体积不变得知，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故d 错误；
故答案为：c ；
（2）①由表中数据可知，反应5min ，消耗0.2molH 2O ，生成0.3molH 2，因此H 2O 和H 2的化学计量数之比为1：3，反应7min 时，消耗0.2molCH 4，生成0.2molCO ，因此CH 4和CO 的化学计量数之比为1：1，则用天然气原料制取氢气的化学方程式为CH 4(g)＋
H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g)，故答案为：CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g)； ②根据方程式CH 4+H 2O ＝CO+3H 2结合表中数据可知c ＝0.2，所以5 min 时反应已经处于平衡状态；前5 min 内消耗甲烷是0.2mol ，浓度是0.1mol/L ，则反应的平均反应速率v (CH 4)＝0.1mol/L÷5min ＝0.02 mol·L －1·min －1，故答案为：是；0.020mol·L -1·min -1；
③反应在7~10min 内，CO 的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，可能是充入氢气，使平衡逆向移动引起的，d 选项正确，故答案为：d 。

8．氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。

回答下列问题。

Ⅰ.已知H —H 键的键能为a kJ·
mol -1，N —H 键的键能为bkJ·mol -1，N N 键的键能是ckJ·mol -1，则反应NH 3(g)12N 2(g)+32H 2(g)的ΔH =____kJ·mol -1，若在某温度下其平衡常数为K ，则N 2(g)+3H 2(g)
2NH 3(g)的平衡常数K 1=____（用K 表示）。

Ⅱ.一氯氨、二氯氨和三氯氨(NH 2Cl 、NHCl 2和NCl 3)是常用的饮用水二级消毒剂。

（1）用Cl 2和NH 3反应制备三氯胺的方程式为3Cl 2(g)+NH 3(g)NCl 3(l)+3HCl(g)，向容积均为1L 的甲、乙两个恒温（反应温度分别为400℃、T ℃）容器中分别加入2molCl 2和2molNH 3，测得各容器中n(Cl 2)随反应时间t 的变化情况如下表所示：
t/min
0 40 80 120 160 甲（400℃）n(Cl 2)/mol
2.00 1.50 1.10 0.80 0.80 乙（T ℃）n(Cl 2)/mol 2.00 1.45 1.00 1.00 1.00
①T ℃___400℃（填“>”或“<”），该反应的ΔH ___0（填“>”或“<”）。

②该反应自发进行的条件是____（填高温、低温、任何温度）。

③对该反应，下列说法正确的是___（填选项字母）。

A ．若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态
B ．若容器内Cl 2和NH 3物质的量之比为3∶1，则表明反应达到平衡状态
C ．反应达平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl 3，平衡将向逆反应方向移动
D ．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按
23n(Cl )n(NH )
=1继续充入一定量反应物，达新平衡后Cl 2的转化率增大
（2）工业上可利用反应2Cl 2(g)+NH 3(g)NHCl 2 (l)+2HCl(g)制备二氯胺。

①NHCl2在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质，写出该反应的化学方程式____。

②在恒温条件下，将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。

则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是___点（填“A”“B”或“C”）；B点时反应物转化率：α(Cl2)___α(NH3)（填“>”“=”或“<”），若B点平衡体积为2L，则平衡常数K=____。

【答案】3b-1
2
c-
3
2
a
2
1
K
> < 低温 AD NHCl2+2H2O=2HClO+NH3 C = 4
【解析】
【分析】
Ⅰ.焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，据此计算，平衡常数
K=生成物平衡浓度幂次方乘积
反应物平衡浓度幂次方乘积
，正逆反应的平衡常数互为倒数；
Ⅱ.(1)①温度越高，反应速率越快；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行；
②反应自发进行的判断依据为△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断；
③可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
(2)①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，据此写出反应；
②体系中HCl的浓度越大则Cl2转化率越大；起始量2molCl2和1molNH3，根据方程式可知Cl2和NH3按照2:1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B点处HCl和Cl2的浓度相同，据此反推各物质的浓度进行平衡常数的计算；
【详解】
Ⅰ.已知：H-H键能为akJ•mol-1，H-N键能为bkJ•mol-1，N≡N键的键能ckJ•mol-1，对于反应
NH3(g)1
2
N2(g)+
3
2
H2(g)的△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3b-
1
2
c-
3
2
a，其平衡
常数为K=
()()
()
31
22
22
3
H N
NH
c c
c
g，则N
2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数K1=
()
()()
2
3
32
22
NH1
=
H N
c
c c K
g
，
故答案为：3b-1
2
c-
3
2
a；
2
1
K
；
Ⅱ.(1)①温度越高，反应速率越快，平衡向吸热反应方向移动，其他条件相同时，T℃时的
反应速率比400℃时的反应速率快，则T ℃＞400℃；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol ，乙容器中1.00mol ，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行，△H ＜0，故答案为：>；<；
②3Cl 2(g)+NH 3(g)⇌NCl 3(l)+3HCl(g)，反应的△S ＜0，△H ＜0，满足△H -T △S ＜0，需要低温下，反应能自发进行，故答案为：低温；
③A ．NCl 3(l)为液体，反应前后气体质量变化，气体体积不变，若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态，故A 正确；
B ．起始量2molCl 2和2molNH 3，根据方程式可知反应过程中Cl 2和NH 3按照3:1的比例进行反应，所以容器内的Cl 2和NH 3物质的量之比不可能为3：1，故B 错误；
C ．反应达到平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl 3(l)为液体不影响此平衡的移动，故C 错误；
D ．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按23n(Cl )n(NH )
=1继续充入一定量反应物，压强增大，平衡正向进行，Cl 2的转化率增大，故D 正确；
故答案为：AD 。

(2)①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO ，所以二氯胺与水反应方程式为：NHCl 2+2H 2O=2HClO+2NH 3；
②容器为密闭容器，据图可知C 点处HCl 的浓度最大，体系中HCl 的浓度越大则Cl 2转化率越大，所以C 点Cl 2转化率最高；起始量2molCl 2和1molNH 3，根据方程式可知Cl 2和NH 3按照2:1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B 点处HCl 和Cl 2的浓度相同，设平衡时c (HCl)=amol/L ，初始c (Cl 2)=-12mol 1mol L 2L =g ，c (NH 3)=-11mol 0.5mol L 2L
=g ，则 ()()()()
232++10.50a 0.5a a
1-a 0.5-0.2Cl g NH g NHCl l 2HCl g 5a a
ƒ起始转化平衡 则有1-a=a ，解得a=0.5mol/L ，所以平衡时c (HCl)=0.5mol/L ，c (Cl 2)=0.5mol/L ，
c (NH 3)=0.25mol/L ，平衡常数K =()
()()22
2232c HCl 0.5==4c c 0.50.Cl NH 25⨯g ，故答案为：C ；=；4；
9．在2 L 密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O 2(g)
2NO 2(g)体系中，n(NO)随时间
的变化如表：
时间(s)
0 1 2 3 4 5 n(NO)(mol)
0．020 0．010 0．008 0．007 0．007 0．007
（1）800℃，反应达到平衡时，NO 的物质的量浓度是________。

（2）如图中表示NO2的变化的曲线是________。

用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大的是________。

a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂
【答案】0.0035 mol/L b 1.5×10－3mol/(L·s) b、c b、c、d
【解析】
【分析】
【详解】
（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是c(NO)=n÷V=0.007mol÷2L=0.0035 mol/L；
（2）NO2是生成物，每消耗2molNO，会产生2molNO2；反应过程消耗的NO的物质的量是n(NO)= 0.020mol-0.007mol=0.0130mol，则反应产生的NO2的物质的量的
n(NO2)=0.0130mol，则其浓度是c(NO2)=0.0130mol÷2L=0.0065mol/L，所以在图中表示NO2的变化的曲线是b；从0～2 s内用NO表示的化学反应速率是v(NO)=(0.020-
0.008)mol÷2L÷2s=0.003mol/(L∙s)，由于v(NO):v(O2)=2:1，因此用O2表示从0～2 s内该反应
的平均速率v(O2)＝1
2
v(NO)= 1.5×10－3mol/(L·s)；
（3）a．在任何时刻都存在v(NO2)＝2v(O2)，因此不能判断反应处于平衡状态，错误；b．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以容器内压强保持不变，则反应处于平衡状态，正确； c．v逆(NO)：v逆(O2) ＝2：1；由于v逆(NO)：v正(O2) ＝2：1 ，所以v逆(O2) = v正(O2)；正确；d．由于反应体系都是气体，因此在任何时候，无论反应是否处于平衡状态，容器内密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标准，错误。

（4）a．及时分离出NO2气体，使生成物的浓度减小，则正反应的速率瞬间不变，但后来会随着生成物的浓度的减小，反应物浓度也减小，所以正反应速率减小，错误； b．适当升高温度，会使物质的分子能量增加，反应速率加快，正确； c．增大O2的浓度，会使反应速率大大加快，正确；d．选择高效催化剂，可以使化学反应速率大大加快，正确。

10．硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为：
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。