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专题 10 化学反应原理综合题
专项训练
1．某温度时，在一个2L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据，试填写下列空白：
(1)该反应的化学方程式为_______；
(2)从开始至2min，B的平均反应速率为_______；平衡时，C的物质的量为_______；
(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是_______(填序号)；
A．A、B、C的物质的量之比为3：1：3
B．相同时间内消耗3molA，同时生成3molC
C．相同时间内消耗 ，同时消耗
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E.B的体积分数不再发生变化
(4)在某一时刻采取下列措施能使该反应速率减小的是_______(填序号)。
A．加催化剂
B．降低温度
C．容积不变，充入A
D．容积不变，从容器中分离出A
【答案】3A B + 3C 0.2mol·(L·min)-1 2.4mol CE BD
【详解】
⇌
(1)根据图示可知反应物为A，生成物为B和C，反应物A的浓度最终没有减少到0，则该反应为可逆反应，
各物质浓度的变化量分别为：∆c(A)=(2.4-1.2)mol/L=1.2mol/L，∆c(B)=0.4mol/L，∆c(C)=1.2mol/L，所以
A、B、C三者计量数之比为1.2:0.4:1.2=3:1:3，所以该反应的化学方程式3A B+ 3C；
(2)∆c(B)= 0.4 mol/L，从开始至2min，B的平均反应速率= =0.2mol/(L∙ min)；C的物质的量为
；
(3)A．A、B、C的物质的量之比为3:1:3 的状态，各成分的量由起始状态控制，故正逆反应速率不一定相
等，不能判定反应已达到化学平衡状态，A不满足题意；
B．相同时间内消耗3molA，同时生成3molC，反应速率同向，不能判定反应已达到化学平衡状态，B不满
足题意；C．消耗3nmolA和生成nmolB等效，相同时间内消耗nmolB，说明B的正反应速率等有逆反应速率，反
应达到平衡状态，C满足题意；
D．A、B、C均为气态，反应前后气体的总质量不变，为定值，所以气体总质量不随时间的变化而变化不
能判定反应已达到化学平衡状态，D不满足题意；
E．B的体积分数不再发生变化，说明B的量不再变化，已达到平衡状态,，E满足题意；故答案为：CE；
(4)A．加催化剂，反应速率加快，A不满足题意；
B．降低温度，反应速率减慢，B满足题意；
C．体积不变，充入A，反应物浓度增大，反应速率加快，C不满足题意；
D．体积不变，从容器中分离出A，A的浓度减小，反应速率减慢，D满足题意；故答案为：BD。
2．原电池是将化学能转化为电能的装置。如图，烧杯中是稀硫酸溶液
(1)当开关K断开时产生的现象为___________。
A．铜片不断溶解B．锌片不断溶解C．铜片上产生气泡D．锌片上产生气泡E．溶液逐渐变蓝
(2)闭合开关K，经过一段时间后，若导线中转移了0.4mol电子，则产生的气体在标况下的体积为
___________。
(3)如果反应太剧烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，该同学在烧杯中分别加入等体积的下列
液体，你认为可行的是___________(填序号)。
A．蒸馏水 B．NaCl溶液 C． 溶液 D． 溶液
(4)FeCl 常用于腐蚀印刷电路铜板(2FeCl +Cu=2FeCl +CuCl )请将此反应设计成原电池并画在框中
3 3 2 2
___________，该原电池负极的电极材料为___________，负极的电极反应式为___________。【答案】BD 4.48L AB Cu
【详解】
(1)当开关K断开时，Zn与稀硫酸直接反应，故现象为锌片不断溶解且锌片上产生气泡，故答案选BD；
(2)闭合开关K时，形成Zn-Cu原电池，Zn作负极，Cu作正极，H+在Cu上得电子产生H，电极反应为：
2
2H++2e-=H ↑，根据转移电子与生成H 的关系得：n(H )= =0.2 mol，V(H )=0.2 mol×22.4
2 2 2 2
L/mol=4.48 L；
(3)蒸馏水、NaCl溶液加入后不参与反应，但溶液体积增大，H+浓度减小，反应速率变慢，A、B符合题意，
若加入NaCO，则部分硫酸会与NaCO 溶液反应，导致生成的H 量变少，C不符合题意；若加入CuSO
2 3 2 3 2 4
溶液，部分Zn与CuSO 反应，导致与硫酸反应的Zn变少，产生H 变少，D不符合题意；故答案选AB；
4 2
(4)根据反应Cu+2FeCl =2FeCl +CuCl ，知Cu失去电子转化为Cu2+，故该反应对应原电池负极材料为Cu，
3 2 2
正极材料可以为活泼性比Cu弱的金属，如Ag，或者碳棒，电解质溶液为FeCl 溶液，对应原电池如图所
3
示， ，负极反应为Cu-2e-=Cu2+。
3．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格。
(1)铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb+PbO+2H SO =2PbSO+2H O，负极电极反应式为：____。
2 2 4 4 2
(2) FeCl 溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2FeCl +Cu=2FeCl +CuCl ，若将此反应设计成原电池，则负
3 3 2 2
极所用电极材料为：__。当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的质量为：____g。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原
电池中，负极分别为____。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是电解质为稀硫酸溶液的氢氧燃料电池原理示意图，
回答下列问题：①氢氧燃料电池的总反应化学方程式是：_____。
②电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度___(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】Pb-2e-+ =PbSO Cu 6.4 B 2H +O =2H O 减小
4 2 2 2
【详解】
(1)铅蓄电池的正极为PbO ，负极为Pb，负极失电子发生氧化反应，电极反应为Pb-2e-+ =PbSO；
2 4
(2)由方程式2FeCl +Cu= 2FeCl +CuCl 可知，该反应中Cu失电子被氧化，做原电池的负极；负极的电极反
3 2 2
应为Cu-2e-=Cu2+，当线路中转移0.2mol电子时，则被腐蚀铜的物质的量为0.1mol，质量为0.1mol×64g/
mol=6.4g；
(3)铝片和铜片插入浓HNO 溶液中，金属铝会钝化，金属铜和浓硝酸之间会发生自发的氧化还原反应，
3
4HNO(浓)+Cu=Cu(NO )+2NO↑+2H O，此时金属铜时负极，金属铝是正极；铝片和铜片插入稀NaOH溶
3 3 2 2 2
液中，金属铜不反应，金属铝能和氢氧化钠发生自发的氧化还原反应，2Al +2NaOH+2H O=2NaAlO
2 2
+3H ↑，此时金属铝是负极，金属铜是正极，故选B；
2
(4) ①氢氧燃料电池的总反应即是氢气与氧气反应生成水，反应的总方程式为2H+O =2H O；
2 2 2
②由于氢氧燃料电池的总反应是2H+O =2H O，电池工作一段时间后，生成的水稀释了硫酸，故硫酸的浓
2 2 2
度减小。
4．I．氢能是重要的新能源。它的开发、储存和应用，是当前人们关注的热点之一。
(1)开发氢能的方法之一是分解水。开发特殊物质作催化剂，______(填“能”或“不能”)降低水分解过程
中所需能量。
(2)用高压氢气、氧气制作的氢氧燃料电池是氢能源利用的一种重要方式。某氢氧燃料电池的两个电极的极
性标志模糊不清，小明利用如图所示装置进行实验判断。
①a电极通入的是氢气，则a电极是______极。
②工作一段时间后消耗O6.4g，则外电路中通过的电子的物质的量是______mol。
2
II．汽车行驶、某些化工厂生产过程，会向空气中排放NO、CO、SO 等有害气体。
x 2
(1)NO 对环境的主要影响有______(填字母)。
x
A．硝酸型酸雨 B．温室效应 C．破坏臭氧层 D．光化学烟雾
(2)为了减少重型柴油车排放NO，向尾气处理装置内自动喷入的尿素溶液在一定条件下先转化为NH ，
x 3
NH 再与NO 反应生成两种无污染的物质。其中NH 与NO 在一定条件下反应的化学方程式为__。
3 x 3 2
(3)通过CO传感器可监测CO的含量，其工作原理为 ，示意图如下：通入CO的一极为_______极(填“正”或“负”)，溶液中H+移向_______极(填“A”或“B”)。
【答案】不能 负 0.8 ACD 负 A
【详解】
I．(1)催化剂只能降低反应的活化能，不能降低反应过程中所需能量，则开发特殊物质作催化剂，不能降
低水分解过程中所需能量，故答案为：不能；
(2)①燃料电池工作时，氢气失去电子发生氧化反应，则通入氢气的a电极是负极，故答案为：负；
②消耗O 的物质的量为 ，则外电路中通过电子的物质的量为 ，
2
故答案为：0.8；
II．(1) 环境的影响有形成硝酸型酸雨、破坏臭氧层、形成光化学烟雾，故答案为：ACD；
(2)由题意可知，一定条件下NH 与 发生氧化还原反应生成N 和HO，反应的化学方程式为
3 2 2
，故答案为： ；
(3)根据工作原理可知，电池工作时CO失去电子发生氧化反应，则通入CO的B极为原电池的负极，通入
O 的A极为正极；溶液中阳离子向正极移动，则溶液中H+移向A极，故答案为：负；A。
2
5．I.为比较Fe3+和Cu2+对HO 分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。
2 2
请回答相关问题：
(1)定性分析：如图甲可通过观察___________的快慢，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl 改为0.
3
05mol·L-1 Fe (SO) 更为合理，其理由是___________。
2 4 3
(2)定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是___________。
(3)查阅资料得知：将作为催化剂的Fe (SO) 溶液加入HO 溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且
2 4 3 2 2
两个反应中HO 均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是2Fe3+
2 2
+H O=2Fe2++O ↑+2H+和___________ 。
2 2 2
II.在2L密闭容器中，800℃时，反应2NO(g) +O(g) 2NO (g)体系中， n(NO)随时间的变化如下表所
2 2
示。
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)上图中，A点处v ___________ v (填 “大于”“小于”或“等于”)。
正 逆
(2)图中表示NO 变化的曲线是___________。 用O 表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________。
2 2
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 ___________(填字母，下同)。
a. v(NO ) =2v(O ) b.容器内压强保持不变
2 2
c.v (NO) =2v (O ) d.容器内的密度保持不变
逆 正 2
(4)下列能使该反应的反应速率增大的是 ___________。
a.及时分离出NO 气体 b.适当升高温度
2
c.增大O 的浓度 d.选择高效的催化剂
2
【答案】产生气泡 将FeCl 溶液改为Fe (SO ) 后与CuSO 对比只有阳离子不同，从而排除Cl−可能带来
3 2 4 3 4
的干扰 生成40mL气体所需的时间 > b
bc bcd
【详解】
(1)根据图中现象：产生气体的速率快慢来定性比较得出结论。由于氯化铁和硫酸铜中阴离子不相同，阳离
子也不相同，不能比较Fe3＋和Cu2＋对HO 分解的催化效果，因此应将FeCl 溶液改为Fe (SO ) 溶液更合理，
2 2 3 2 4 3
故答案为：产生气泡；将FeCl 溶液改为Fe (SO ) 后与CuSO 对比只有阳离子不同，从而排除Cl−可能带来
3 2 4 3 4
的干扰；
(2)根据图中信息实验中需要测量的数据是生成40mL气体所需的时间，
故答案为：生成40mL气体所需的时间；(3)过氧化氢分解的总反应为： ，第一步反应为： 2Fe3++H O=2Fe2++O ↑+2H+，
2 2 2
结合总反应可知第二步反应为： ，故答案为：
；
II.(1)由图可知A点时反应未达到平衡状态，反应正向进行，则正反应速率大于逆反应速率，故答案为：>；
(2)由表中数据可知NO的起始浓度为0.010mol/L，结合图像可知c为NO，根据可逆反应的反应不能进行到
底的特点，平衡时生成的二氧化氮的浓度应小于0.010mol/L，则曲线b应为二氧化氮，结合表格数据2 s内
NO的反应速率= ，根据速率之比等于化学计量数之比可得
氧气的反应速率= ：故答案为：b； ；
(3)a. 未指明反应的方向，不能据此判断平衡状态，故错误；
b.反应前后气体分子数不等，反应过程中压强逐渐减小，当压强不变时反应达到平衡状态，故正确；
c.反应达到平衡状态时正反应速率等于逆反应速率，不同物质的正逆反应速率之比应满足化学计量数之比，
故正确；
d.反应前后各物质均为气体，气体的总质量不变，容器体积恒定，容器内的密度保持不变，不能据此判断
平衡状态，故错误；
故答案为：bc；
(4)a.及时分离出NO 气体，降低反应速率，故不选；
2
b.升高温度可以加快反应速率，故选；
c.增大反应物的浓度可以提高化学反应速率，故选；
d.选择高效的催化剂可以加快化学反应速率，故选；
故答案为：bcd；
6．Ⅰ.某同学在实验室进行了化学反应速率影响因素的实验探究。
(1)研究催化剂对化学反应速率的影响，实验步骤如下：
步骤1：向3支大小相同的试管a、b、c中各加入相同体积(2 mL)5%H O 溶液。
2 2
步骤2：向试管a中加入少量MnO 粉末，向试管b中滴加1～2 滴1 mol·L-1 FeCl 溶液。
2 3
得出实验结论：MnO 与FeCl 均能作为加快HO 分解速率的催化剂，且前者的催化效率高得多。
2 3 2 2
①步骤1中分别向3支试管中加入相同体积溶液的目的是___________。
②设计试管c的目的是___________。
③若在必须使用催化剂的情况下，继续用上述实验药品研究温度对HO 分解速率的影响，为了便于观察，
2 2
选择的催化剂是___________。
(2)另一位同学根据下列实验用品，也进行了化学反应速率影响因素的探究。
实验仪器：试管、烧杯、量筒、天平、酒精灯、秒表
实验药品：铝片、铝粉、0.5 mol·L-1盐酸、5 mol·L-1盐酸①利用所提供实验用品，可研究的化学反应速率的影响因素有___________。
②若要研究温度对化学反应速率的影响，还需用到的主要仪器是___________。
Ⅱ.某反应在体积为5 L的密闭容器中进行，0～3分钟各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为
气体)。
(1)该反应的化学方程式为___________。
(2)反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为___________。
(3)在密闭容器里，通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g)，发生上述反应，当改变下列条件时，反应速率
会减小的是___________。
A．降低温度 B．加入催化剂 C．增大容器容积 D． 减小容器容积
【答案】控制变量 进行空白对照实验 1 mol·L-1FeCl 溶液 温度、固体表面积 温度计
3
2A+B 2C 0.1mol·L-1·min-1 AC
【详解】
Ⅰ. (1)①步骤I中分别向3支试管中加入相同体积的溶液的目的是控制变量，从而得出正确结论；
②只有有对照实验，才能确定影响因素，所以设计试管c的目的是空白对照实验；
③相同条件下，二氧化锰对双氧水的催化能力较强，反应速率较大，不利于观察反应速率的变化，氯化铁
作催化剂反应速率适中，便于观察速率变化，所以选1 mol·L-1FeCl 溶液；
3
(2)①根据提供的药品知，盐酸的浓度不同、铝的表面积不同，所以研究的化学反应速率的影响因素是盐酸
的浓度和铝的表面积；
②要测定温度对反应速率的影响时，其它条件必须相同，只有温度不同时才能得出正确结论，所以缺少测
量温度的仪器温度计；
Ⅱ. (1)由图象可以看出，A、B的物质的量逐渐减小，则A、B为反应物，C的物质的量逐渐增多，所以C
为生成物，当反应到达2min时，△n(A)=2mol，△n(B)=1mol，△n(C)=2mol，化学反应中，各物质物质的
量的变化与化学计量数呈正比，则△n(A)：△n(B)：△n(C)=2：1：2，所以反应的化学方程式为2A+B
2C；
(2)由图象可以看出，反应开始至2分钟时，△n(B)=1mol，B的平均反应速率为
mol·L-1·min-1；
(3) A．降低温度，反应速率减慢，故选A；B．加入催化剂，能加快反应速率，故不选B；
C．增大容器容积，压强减小，反应速率减慢，故选C；
D． 减小容器容积，压强增大，反应速率加快，故不选D；
选AC。
【点睛】
本题考查影响化学反应速率的因素探究、化学平衡图象的计算，注意“控制变量法”的应用，把握由图象
判断化学方程式的方法，培养学生化学实验探究能力。
7．某反应在体积为5 L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、
B、C均为气体)。
(1)该反应的化学方程式为_______。
(2)反应开始至2 min时，B的平均反应速率为_______。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是_______。
A．υ(A)=2υ(B) B．容器内气体密度不变 C．υ (A)=υ (C) D．容器内温度保持恒定 E. 混合气体的平
逆 正
均相对分子质量不再改变的状态
(4)由图求得平衡时A的转化率为_______。
(5)为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列的实验：将表中所给的混合溶液
分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
A B C D E F
混合溶液
4 mol/L H SO (mL) 30 V V V V V
2 4 1 2 3 4 5
饱和CuSO 溶液(mL) 0 0.5 2.5 5 V 20
4 6
HO(mL) V V V V 10 0
2 7 8 9 10
①请完成此实验设计，其中：V=_______，V=_______。
1 6
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO 溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO
4 4
溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_______。
【答案】2A + B 2C 0.1 mol/(L·min) CDE 40% 30 10 当加入一定量CuSO 后，生成的单质Cu沉
4
积在Zn表面，降低了Zn与HSO 溶液的接触面积
⇌ 2 4
【详解】
(1)由图得：A、B为反应物，C为生成物，反应得化学方程式为2A + B 2C；
⇌
(2) 2 min内，B得物质的量减少1mol，B的平均反应速率为 ；(3)根据平衡状态的特征，A选项没有说明正逆反应速率，A错误；
恒容的容器，反应前后总质量不变，总体积不变，所以密度不变，B错误；
C中正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，C正确；
绝热容器中体系温度保持不变证明反应达到化学平衡状态，D正确；
反应前后，气体分子总量改变，因此平均相对分子质量不变时，达到化学平衡状态，E正确；
(4)A原有5mol，反应了2mol，A的转化率为40%；
(5)题中为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，六个容器中硫酸的量要保持一致且溶液总体积相等，
所以V= V= V= V= V=30mL，溶液总体积是50mL；
1 2 3 4 5
V=10mL；
6
当加入CuSO 超过一定量后，生成的单质Cu沉积在Zn表面， Zn与HSO 溶液的接触面积减小，生成
4 2 4
氢气的速率反而会下降。
8．Ⅰ.将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(g)，反应
进行到10s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为
⇌
0.8mol，则：
(1)用C表示10s内正反应的平均反应速率为：______；
(2)反应前A的物质的量浓度是：______；
(3)10s末，生成物D的浓度为______；
Ⅱ.在体积为2 L的密闭容器中(体积不变)，充入1 mol CO 和3 mol H ，一定条件下发生反应：CO(g)＋
2 2 2
3H(g) CHOH(g)＋HO(g)，测得CO 和CHOH(g)的物质的量随时间变化如图所示：
2 3 2 2 3
⇌
(1)从反应开始到10 min，氢气的平均反应速率v(H )=______。
2
(2)下列说法正确的是______。
A．当t=0时，v(逆)=0
B．进行到3 min时，正反应速率和逆反应速率相等
C．10 min后容器中压强不再改变
D．3 min前v(正)>v(逆)，3 min后v(正)
