高考化学一轮复习题组训练7.1化学反应速率2含解析

化学反应速率

外界条件对反应速率的影响

1.(2020·烟台模拟)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是              (　　)

①增加C的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变,充入N2使体系压强增大　④保持压强不变,充入N2使容器体积变大

A.①④　　　B.②③　　　C.①③　　　D.②④

【解析】选C。增大固体的量、恒容时充入不参与反应的气体对化学反应速率无影响。

2.(2020·会宁模拟)已知2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)在催化剂作用下分解速率加快,其能量随反应进程的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.加入催化剂,活化分子百分数增加,反应速率变大

B.加入催化剂,增加了正反应速率,逆反应速率不变

C.降低温度,对逆反应速率影响大

D.增大压强,正反应速率几乎不变,逆反应速率增大

【解析】选B。A项,加入催化剂,降低了反应的活化能,活化分子百分数增加,有效碰撞次数增加,反应速率变大,正确;B项,加入催化剂,会同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,错误;C项,降低温度,正反应速率和逆反应速率均减小,但是降低温度对吸热反应方向即逆反应速率影响大,正确;D项,正反应的反应物无气体,增大压强,浓度几乎不变,速率不变;逆反应的反应物中有气体氧气,增大压强,浓度增大,速率加快,正确。

【归纳提升】

外界条件对反应速率影响的4注意

1.压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析,若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。

(1)恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。

(2)恒温时,对于恒容密闭容器。

①充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。

②充入“惰性”气体总压强增大反应物浓度未改变反应速率不变。

(3)恒温恒压时。

充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。

2.改变温度,使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素的改变,反应速率不一定发生变化。

3.升高温度正反应速率和逆反应速率都加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。

4.对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。

催化剂与反应机理、活化能

3.(2020·东莞模拟)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是              (　　)

A.该反应为放热反应

B.催化剂能改变该反应的焓变

C.催化剂能降低该反应的活化能

D.逆反应的活化能大于正反应的活化能

【解析】选C。由图可以看出,反应物的总能量低于生成物的总能量,该反应为吸热反应,A错;催化剂不能改变反应的焓变,B错;由图象可以看出,催化剂能降低该反应的活化能,C正确;由图象可以看出E1>E2,即逆反应的活化能小于正反应的活化能,D错。

4.(2020·海口模拟)反应A+BC分两步进行:①A+BX、②XC,反应过程中能量变化如图所示,E1表示反应A+BX的活化能。下列有关叙述正确的是              (　　)

A.E2表示反应XC的活化能

B.X是反应A+BC的催化剂

C.反应A+BC的ΔH<0

D.加入催化剂可改变反应A+BC的焓变

【解析】选C。E2是反应XC逆反应的活化能,A错误;由①②可知,X是反应A+BC的中间产物,B错误;反应物A和B的总能量大于生成物C的总能量,所以反应A+BC是放热反应,即ΔH<0,C正确;加入催化剂可以加快反应速率,但反应物和生成物具有的总能量不变,则反应的焓变不改变,D错误。

5.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为

H2O2+I-H2O+IO-　慢

H2O2+IO-H2O+O2+I-　快

下列有关该反应的说法正确的是 (　　)

A.反应速率与I-浓度有关

B.IO-也是该反应的催化剂

C.反应活化能等于98 kJ·mol-1

D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)

【解析】选A。由题意可知I-为反应的催化剂,反应的反应热是反应物能量和生成物能量的差值,反应的反应热为-98 kJ·mol-1,所以B、C错误;反应速率与浓度有关,所以I-浓度越大,速率越快,A正确;速率比等于化学计量数比,反应的总方程式为2H2O22H2O+O2,水不能用来表示反应的速率,且过氧化氢和氧气速率比为2∶1。

【归纳提升】

催化剂对化学反应的影响

催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应的限度和反应热。

化学反应速率的图象

6.(2019·宿州模拟)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出时,根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 mol·L-1NaHSO3(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合,记录10～55 ℃间溶液变蓝时间,55 ℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是              (　　)

A.40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反

B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等

C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0 ×10-5 mol·L-1·s-1

D.温度高于40℃时,淀粉不宜用作该试验的指示剂

【解析】选B。由图象可知,40 ℃之前温度越高溶液变蓝所需要的时间越短,40 ℃之后温度越高溶液变蓝所需要的时间越长,其变化趋势相反,A项正确; b、c两点的温度不同,所以反应速率不相等,B项错误;当溶液变蓝时发生反应I+5I-+6H+3I2+3H2O,此时反应6HS+2I6S+2I-+6H+恰好结束,即溶液变蓝时NaHSO3恰好完全反应,v(NaHSO3)==5.0×

10-5 mol·L-1·s-1,C项正确;温度高于40 ℃时,淀粉易糊化,故淀粉不宜在高于40 ℃的条件下作指示剂,D项正确。

7.(2019·天津和平区模拟)有可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)　ΔH<0。该反应的速率与时间的关系如图所示:

如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是              (　　)

A.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度

B.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂

C.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度

D.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂

【解析】选B。该反应为正反应气体系数减小的放热反应,t2时刻正逆反应速率均增大,逆反应速率增大的程度更大,平衡逆向移动,说明升高温度;t4为减压:正逆反应速率均减小,平衡逆向移动;t6时刻逆反应速率不变,正反应速率突然增大,说明增大反应物浓度;t8时刻正逆反应速率同等程度增大,则加入了催化剂。

【归纳提升】

有关化学反应速率的图象分析方法

(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理挂钩。

(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点。

(3)抓住变化趋势,分清正、逆反应,吸、放热反应。升高温度时,v(吸)>v(放),在速率-时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度,v(吸)大增,v(放)小增;增大反应物浓度,v(正)突变,v(逆)渐变。

速率常数的计算

8.(2020·东城区模拟)反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)中,每生成7 g N2,放出166 kJ的热量,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测),其反应包含下列两步:

①2NO+H2N2+H2O2(慢)

②H2O2+H22H2O(快)

T ℃时测得有关实验数据如下:

下列说法错误的是 (　　)

A.整个反应速率由第①步反应决定

B.正反应的活化能一定是①<②

C.该反应速率表达式:v=5 000·c2(NO)·c(H2)

D.该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)　

ΔH=-664 kJ·mol-1

【解析】选B。由①、②两反应知,反应过程中反应慢的反应决定反应速率,整个反应速率由第①步反应决定,A正确;反应①慢,说明反应①的活化能高,正反应的活化能一定是①>②,B错误;比较实验Ⅰ、Ⅱ数据可知,NO浓度不变,氢气浓度增大一倍,反应速率增大一倍,比较实验Ⅲ、Ⅳ数据可知,H2浓度不变,NO浓度增大一倍,反应速率增大四倍,据此得到速率方程:v=kc2(NO)·c(H2),依据实验Ⅰ中数据计算k=5 000,则速率表达式为v=5 000·c2(NO)·c(H2),C正确;反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)中,每生成7 g N2放出166 kJ的热量,生成28 g N2放热664 kJ,热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)　

ΔH=-664 kJ·mol-1,D正确。

9.(2020·承德模拟)研究氮氧化物的反应机理,对于消除环境污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因,查阅资料知:

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:

①2NO(g)N2O2(g)(快)

v1正=k1正c2(NO)　v1逆=k1逆c(N2O2)　ΔH1<0

②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)

v2正=k2正c(N2O2)c(O2)　v2逆=k2逆c2(NO2)　ΔH2<0

请回答下列问题: 

(1)一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=________________________,根据速率方程分析,升高温度该反应速率减小的原因是____________(填字母)。 

a.k2正增大,c(N2O2)增大　　b.k2正减小,c(N2O2)减小

c.k2正增大,c(N2O2)减小　　d.k2正减小,c(N2O2)增大

(2)由实验数据得到v2正——c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时,反应重新达到平衡,则变为相应的点为____________(填字母)。 

【解析】(1)由反应达到平衡状态可知,v1正=v1逆、v2正=v2逆,所以v1正×v2正=v1逆×

v2逆,即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)c(O2)=k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2),则K==;升高温度,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率降低,根据反应历程,v2正占主导,说明v2正减小,由于K受温度影响,升温K增大,且c(N2O2)减小,C正确。

(2)因为决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应②,升高温度,v2正减小,平衡向逆反应方向移动,c(O2)增大,因此当x点升高到某一温度时,c(O2)增大,v2正减小,符合条件的点为a。

答案:(1)　c　(2)a

【归纳提升】

1.速率常数的含义

速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。

化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。

2.速率方程

一定温度下,基元反应的速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。

对于反应:aA+bBgG+hH

则v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。

如①SO2Cl2SO2+Cl2　v=k1c(SO2Cl2)

②2NO22NO+O2　v=k2c2(NO2)

③2H2+2NON2+2H2O　v=k3c2(H2)·c2(NO)

3.速率常数的影响因素

温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。

【加固训练】

1.(2020·郑州模拟)已知:2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g)　ΔH=+Q kJ·mol-1,如图为该反应在不同初始浓度的N2和不同催化剂Ⅰ、Ⅱ作用下(其他条件相同),体积为2 L的密闭容器中n(NH3)随反应时间的变化曲线,下列说法正确的

是 (　　)

A.0～6 h内,催化剂Ⅰ的催化效果比催化剂Ⅱ的好

B.a点时,催化剂Ⅰ、Ⅱ作用下N2的转化率相等

C.0～5 h内,在催化剂Ⅰ的作用下,O2的反应速率为0.12 mol·L-1·h-1

D.0～12 h内,催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂Ⅰ的多

【解析】选D。A.催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的条件下,N2的初始浓度不同,催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的催化效果没法比较,A错误;B.N2的初始浓度不同,a点时生成NH3的物质的量相等,因此N2的转化率不相等,B错误;C.由图象可知0～5 h内,在催化剂Ⅰ的作用下,生成NH3的物质的量为0.8 mol,根据方程式可知生成O2的物质的量为0.6 mol,所以O2的反应速率为=0.06 mol·L-1·h-1,C错误;D.0～12 h内,催化剂Ⅱ作用下生成NH3的物质的量比催化剂Ⅰ的多,因此催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂Ⅰ的多,D正确。

2.(改编)在一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体混合于2 L密闭容器中,发生反应:3A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g)　ΔH<0,2 min末反应达到平衡

状态,生成了0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 mol·L-1。由此推断:

(1)x值等于____________。 

(2)由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,如图a～b过程中改变的条件可能是____________________________________;b～c过程中改变的条件可能是____________________________________;若增大压强时,请把反应速率变化情况画在图中的c～d处[标明v(正)和v(逆)]。 

【解析】(1)　　　　 　3A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g)

c(始)/(mol·L-1)     1      1    0    0

c(变)/(mol·L-1)    0.6  0.4   0.2    0.4

c(2 min)/(mol·L-1) 0.4  0.6   0.2    0.4

Δc(C)∶Δc(D)=0.2∶0.4=x∶2,整理得x=1。

(2)已知反应是正向气体体积减小的放热反应。根据速率—时间图象,a～b过程中,正、逆反应速率均增大且逆反应速率增大的程度更大,因此改变的条件是升高温度,若是增大压强时,应是正反应速率增大的程度更大。b～c过程中,b点正反应速率不变然后逐渐减小,逆反应速率突然减小然后逐渐增大,改变的条件可能是减小生成物的浓度。若增大压强,正、逆反应速率均增大且正、逆反应速率发生“突变”,且正反应速率增大的程度更大。

答案:(1)1　(2)升高温度　减小生成物浓度