专题14速率计算专练教师版备战2020高考化学二轮主观题必刷题集

专题14速率计算专练1．研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。(1)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。①在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，则用CO表示该反应的速率为_________________mol·L-1·min-1。【答案】0.032【解析】(1)①由图1可知，压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡X点，是甲烷的转化率为80%，甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%=0.08mol/L，故v(CH4)==0.016mol/(L•min)，根据速率之比等于化学计量数之比，所以v(CO)=2v(CH4)=2×0.16mol/(L•min)=0.032mol/(L•min)，故答案为：0.032。2．用Cl2生产含氯有机物时会产生HCl，利用如下反应可实现氯的循环利用。4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)+Q(Q0)在2L密闭容器中进行该反应，在不同时间测得实验数据如下表：物质物质的量(mol)时间HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)0min41002min1.20.31.43min1.20.31.44min1.00.351.5(1)计算0~2min内Cl2的平均生成速率___________________。该反应合适的温度范围是380~440℃，选择该温度范围可能的原因是：①加快反应速率；②_______________________________。【答案】0.35mol/(L∙min)催化剂活性较高【解析】(1)据化学反应速率定义，0~2min内v(Cl2)=v(H2O)==0.35mol/(L·min)。主要从反应速率和化学平衡角度选择反应的合适温度范围，化工生产中常用催化剂，必须考虑其活性温度。3．研究煤的合理利用及CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题:合成甲醇在恒温2L容积不变的密闭容器中，充入lmolC02和3molH2，发生反应：C02（g）+3H2（g）CH30H（g）+H20（g），测得不同时刻反应前后容器内压强变化（p后/p前）如下表：时间/h123456p后/p前0.900.850.820.810.800.80（1）反应前1小时内的平均反应速率V（H2）为_________mol/（L·h），该温度下C02的平衡转化率为_________。【答案】0.340%【解析】（1）化学反应：2CO2（g）+6H2（g）C2H4（g）+4H2O（g）n（开始）/mol13001h/molx3xxx△n/moly3yyy在1h时气体的总物质的量n=1-x+3-3x+x+x=(4-2x)mol，开始时总物质的量为4mol，根据P后/P前=(4-2x)/4=0.90，解得x=0.2mol，所以H2改变的物质的量为3×0.2mol=0.6mol，V（H2）=△c/△t=0.6mol/2L/1h=0.3mol/（L·h），在平衡时气体的总物质的量n=1-y+3-3y+y+y=(4-2y)mol，开始时总物质的量为4mol，根据P后/P前=(4-2y)/4=0.80，解得y=0.4mol，所以CO的平衡转化率为0.4mol/1mol×100%=40%，故答案为：0.3，40%。4．大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)之后才能排放。(1)汽车排气管上的催化转化器，发生上述的CO将NO2还原为单质反应。在一定温度下，将一定量的CO和NO2充入2L固定容积的容器中，回答以下问题：①能说明该反应达到平衡状态的是_____________(填字母标号)。A.2v正(NO2)=v逆(N2)B．混合气体的平均相对分子质量保持不变C.气体总压强不再变化D．ΔH保持不变E．混合气体的密度不再变化②从反应开始到5min，生成了0.08molN2，则5min内v(CO)=___mol⋅L−1⋅min−1。【答案】BC0.032【解析】(3)①A.反应2NO2(g)+4CO(g)⇌N2(g)+4CO2(g)中，若2v正(NO2)=v逆(N2)，说明正反应速率和逆反应速率不相等，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；B.混合气体的质量和始终不变，气体的总物质的量不确定，则混合气体的相对分子质量为变量，当容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应达到平衡状态，所以B选项是正确的；C.在恒温、恒容条件下，反应2NO2(g)+4CO(g)⇌N2(g)+4CO2(g)进行过程中气体总物质的量不断变化，压强也在变化，当容器内混合气体的压强保持不变，说明达到平衡状态，所以C选项是正确的；D.反应热大小只与起始和终止状态有关，ΔH保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；E．混合气体的质量和体积始终不变，则容器内混合气体的密度保持不变，无法根据密度判断是平衡状态，故E错误。因此，本题正确答案是：BC；②2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，从反应开始到5min，生成了0.08molN2，则5min内v(CO)==0.032mol⋅L−1⋅min−1；因此，本题正确答案是：0.032。5．节能减排措施是我国“十一五”期间提出的政策措施。(1)汽车尾气的排放是大气污染物的重要来源，其中含有NO气体。根据资料显示用活性炭还原法可以处理氮氧化物，某硏究小组向固定容积的密闭容器中加入一定量的活性炭和NO发生反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)△H=－574kJ·mol－1，并在温度T时将所测反应数据制成下表：①0到10min内，NO的平均反应速率v(NO)=___________mol·L－1·min－1。②下列数据不再变化可表示该反应达到平衡的是___________。a.容器内压强b．混合气体的平均摩尔质量c．混合气体的密度【答案】0.048bc【解析】(2)①0到10min内,NO的浓度从1mol·L－1降低到了0.52mol·L－1，降低了0.48mol·L－1，，答案为0.048；②容器内发生的反应为C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)，a.C是固体，反应前后气体的物质的量不变。在相同条件下，物质的量之比等于压强之比,气体的物质的量不变，则压强一直都没有变，因此a不能说明反应已经达到平衡；b.，由于C是固体，气体的总质量发生变化，所以平均摩尔质量发生变化，当它不变的时候，说明平衡，b符合要求；c.,由于C是固体，气体的总质量发生变化，所以密度发生变化，当它不变的时候，说明平衡,c符合要求。答案为bc。6．研究化学反应能量变化、化学反应速率和化学反应限度，在实际工业生产和生活中有着重要的意义。回答下列问题：（1）工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为：CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)△H0①其他条件一定，达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如下图所示。X代表的是______(填“温度”或“压强”)。②其他条件一定，向2L密闭容器中加入nmolCH4和2molNH3，平衡时NH3体积分数随n变化的关系如下图所示。若反应从开始到a点所用时间为10min，该时间段内用CH4的浓度变化表示的反应速率为______；该温度下，b点的平衡常数为________【答案】压强0.025mol·L-1·min-13/16【解析】（1）①根据图示，X越大转化率越小，平衡逆向移动，该反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，增大压强，平衡逆向移动，故答案为：压强。②设10min时，反应的氨气的物质的量为x，CH4(g)+NH3(g)HCN(g)+3H2(g)开始（mol）2200反应（mol）xxx3xa点（mol）2-x2-xx3x则(2-x)/(2-x+x+3x)×100%=30%，解得x=0.5mol，v（CH4）=△c/△t=0.5mol/2L/10min=0.025mol·L-1·min-1，此时c（HCN）=0.5mol/2L=0.25mol/L，c（H2）=0.5mol×3/2L=0.75mol/L，c（CH4）=c（NH3）=（2-0.5）mol/2L=0.75mol/L，平衡常数只与温度有关，所以Ka=Kb=c（HCN）c3（H2）/c（CH4）c（NH3）=0.25×(0.75)3/0.75×0.75=3/16，故答案为：0.025mol·L-1·min-1，3/16。7．氮、硫的化合物合成、应用以及对环境的影响一直是科学界研究的热点。(1)焦炭催化还原SO2生成S2，化学方程式为：2C(s)+2SO2(g)⇌S2(g)+2CO2(g)，在恒容容器中，1mol/LSO2与足量的焦炭反应，SO2的转化率随温度的变化如图所示。①若700℃发生该反应，经3分钟达到平衡，计算0—3分钟v(S2)=_______mol•L-1•min-1，该温度下的平衡常数为_________②若该反应在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行，达到平衡时SO2的转化率_________90%(填“＞”、“＜”或“=”)③下列说法一定能说明该反应达到平衡状态的是____A.焦炭的质量不再变化时B.CO2、SO2的浓度相等时C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率之比为1:1D.容器的总压强不再变化时【答案】0.1536.45＜AD【解析】（1）①从图中可看出SO2的转化率为90%时达到平衡状态，则根据可逆反应则v(S2)===0.15mol•L-1•min-1，该温度下的平衡常数K===36.45，故答案为：0.15；36.45；②由图象可知，温度超过700℃，SO2的转化率降低，说明平衡向逆向移动，即该反应为放热反应，所以在起始温度为700℃的恒容绝热容器中进行，随着反应的进行，容器的温度会高于700℃，则达到平衡时SO2的转化率＜90%，故答案为：＜；③反应式2C(s)+2SO2(g)⇌S2(g)+2CO2(g)，则A.焦炭的质量不再变化时，说明反应达到动态平衡，A项正确；B.CO2、SO2的浓度相等时，不能说明浓度保持不变，则无法证明反应达到平衡状态，B项错误；C.SO2的消耗速率与CO2的生成速率均表示正反应速率，所以不能说明反应达到平衡状态，C项错误；D.反应体系是气体体积增大的反应，则容器的总压强不再变化时，能说明反应达到平衡状态，D项正确；故答案为AD。8．工业上制备丙烯的方法有多种，具体如下（本题丙烯用C3H6表示）：(1)以丁烯(C4H8)和乙烯(C2H4)为原料反应生成丙烯(C3H6)的方法被称为“烯歧化法”，反应为：C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g)△H0一定温度下，在一体积恒为VL的密闭容器中充入一定量的C4H8和C2H4，发生烯烃歧化反应。I．该反应达到平衡的标志是______________a.反应速率满足:2v生成(C4H8)=v生成(C3H6)b.C4H8、C2H4、C3H6的物质的量之比为1:1:2c.混合气体的平均相对分子质量不再改变d.C4H8、C2H4、C3H6的浓度均不再变化Ⅱ.已知t1min时达到平衡状态，测得此时容器中n(C4H8)=mmol，n(C2H4)=2mmol，n(C3H6)=nmol，且平衡时C3H6的体积分数为。①该时间段内的反应速率v(C4H8)=_______mol/(L·min)。（用只含m、V、t1的式子表示）。②此反应的平衡常数K=______________。【答案】ad0.5【详解】(1)I.a.根据方程式可知：2v消耗(C4H8)=v生成(C3H6)，现在反应速率满足2v生成(C4H8)=v生成(C3H6)，说明v消耗(C4H8)=v生成(C4H8)，反应处于平衡状态，a正确；b.C4H8、C2H4、C3H6的物质的量之比与开始时加入的各种物质的物质的量多少一个，