人教版高考化学一轮复习限时集训22化学反应速率含答案

化学反应速率

(建议用时：40分钟)

1．一定温度下，在2 L恒容密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．a点时，v(A)＝v(B)

B．从反应开始到5 min时，B的物质的量增加了0.2 mol

C．反应的化学方程式为：3A2B＋C

D．从反应开始到5 min时，v(C)＝0.04 mol·L－1·min－1

C　[a点时，n(A)＝n(B)，但由方程式应为3A2B＋C可知vA∶vB＝3∶2，A项错误；从反应开始到5 min时，B的物质的量增加了0.4 mol，B项错误；0～5 min内A减少0.6 mol，B增加0.4 mol，C增加0.2 mol，A、B、C的化学计量数之比为0.6∶0.4∶0.2＝3∶2∶1，故反应的化学方程式为3A2B＋C，C项正确；从反应开始到5 min时，v(C)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，D项错误。]

2．已知臭氧第二步分解过程的机理为①O3＋Cl===O2＋ClO　②ClO＋O===O2＋Cl。下列说法错误的是(　　)

A．该过程的化学方程式为O3＋O2O2

B．若改变催化剂，反应的ΔH不变

C．催化剂可以加快反应速率，使反应的平衡常数增大

D．氯原子可以降低反应的活化能，增加活化分子的数目

C　[催化剂不改变反应程度，平衡常数不变，C错误。]

3．我国科学家研制出的以石墨烯为载体的催化剂，可以在25 ℃下用H2O2直接将CH4转化为含氧有机物，其主要原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．升高温度有利于步骤ⅲ的发生

B．步骤ⅰ、ⅱ的总反应的化学方程式是CH4＋H2O2CH3OH＋H2O

C．步骤ⅳ中只涉及极性共价键O—H键的形成

D．根据以上原理，推测步骤ⅵ生成的有机物中C的杂化方式为sp2

C　[由题图可知，步骤ⅲ是C—H键断裂的过程，该过程吸热，升高温度有利于步骤ⅲ的发生，A项正确；根据题图知，步骤ⅰ、ⅱ的总反应的化学方程式是CH4＋H2O2CH3OH＋H2O，B项正确；由题图知，步骤ⅳ中—CH2OH和H2O2转变为HCHO和H2O，除有O—H键形成外，还有π键形成、O—O键断裂和H—O键断裂，C项错误；根据题给原理，推测步骤ⅵ生成HCOOH和H2O，HCOOH中碳原子是sp2杂化，D项正确。  ]

4．某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构，用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。下列说法正确的是(　　)

A．反应物的键能之和大于生成物的键能之和

B．HAP改变了该反应的历程和焓变，加快了反应速率

C．经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中

D．HAP降低了反应的活化能，提高活化分子百分数

D　[根据甲醛的燃烧反应可知甲醛与氧气生成CO2和H2O的反应为放热反应，则反应物的键能之和小于生成物的键能之和，A项错误；催化剂能够改变反应的历程，但是不能改变反应的焓变，B项错误；从题图可知，反应结束后18O在H2O中，C项错误。]

5．在一定的条件下，在2 L密闭容器中进行一定量MgSO4和CO的反应：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)。反应时间与残留固体的质量关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率减小

B．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量增大

C．增加硫酸镁的质量时，正反应速率将增大

D．在0～10 min内，v(CO)＝0.01 mol·L－1·min－1

B　[A项，升温，v正、v逆均增大，错误；C项，增加固体的量，v不变，错误；D项，

MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) Δm

120 g       1 mol    40 g                  80 g

            n(CO)                         8 g

n(CO)＝0.1 mol，v(CO)＝＝0.005 mol·L－1·min－1，错误。]

6．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)：

下列说法不正确的是(　　)

A．V1＝1，V2＝2

B．设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响

C．实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束

D．实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)＝0.01 mol·L－1·min－1

C　[A项，实验Ⅰ和实验Ⅱ反应温度相同，实验Ⅱ中加入了1 mL水，根据控制变量的原则，溶液总体积应保持不变，因而V1＝1，类比分析可得V2＝2，A正确；B项，实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同，其他条件相同，因而可知设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，B正确；C项，酸性KMnO4溶液呈紫红色，由表中数据可知，草酸溶液过量，KMnO4可反应完全，因而可以用颜色变化来判断反应终点，即实验计时是从溶液混合开始，溶液紫红色刚好褪去时结束，C错误；D项，根据实验Ⅲ中有关数据可知，Δc(KMnO4)＝(0.01 mol·L－1×2  mL)/4  mL＝0.005  mol·L－1，v(KMnO4)＝Δc(KMnO4)/Δt＝0.01 mol·L－1·min－1，D正确。]

7．以CO与H2为原料可合成再生能源——甲醇，发生反应的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。反应过程中能量的变化曲线如图所示，使用某种催化剂后，反应经历了反应Ⅰ和反应Ⅱ两个历程。

下列有关说法正确的是(　　)

A．上述热化学方程式中的a＝－91.0

B．E＝E1＋E2

C．反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应

D．相同条件下，反应Ⅱ的反应速率比反应Ⅰ的小

A　[选项A，由题图可知，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝419.0 kJ·mol－1－510.0 kJ·mol－1＝－91.0 kJ·mol－1，故a＝－91.0，正确。选项B，E、E1、E2分别是三个反应的活化能，三者之间没有必然的关系，错误。选项C，由题图可知，反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，错误。选项D，由题图可知，反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ的小，故相同条件下反应Ⅱ的反应速率大，错误。]

8．将2 mol X和2 mol Y充入2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2 min后达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述错误的是(　　)

A．a的值为2

B．平衡时X的浓度为0.2 mol·L－1

C．Y的转化率为60%

D．反应速率v(Y)＝0.3 mol·(L·min)－1

B　[　　　　　　　　X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)

始态/(mol·L－1)　　　   1　　1　　　　0　　　0

反应的量/(mol·L－1)    0.2   0.6       0.4    0.4

终态/(mol·L－1)        0.8   0.4       0.4    0.4

由已知量(无下划线)可求出其他未知量(带下划线)，在做这种类型的题时，一定要注意，方程式中的量要统一，一般用物质的量浓度。]

9．在一定温度下，4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图：

(1)比较t2时刻，正、逆反应速率大小v正        v逆。(填“>”“＝”或“<”)，理由是                                                      

                                                               。

(2)若t2＝2 min，计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为                                         。

(3)t3时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为             。

(4)如果升高温度，则v逆        (填“增大”“减小”或“不变”)。

[解析]　(1)t2时刻，反应物逐渐减小，生成物逐渐增多，反应未达平衡且正向进行，v正>v逆。

(2)v＝＝＝0.25 mol·L－1·min－1。

(3)t3时刻化学反应达到平衡，剩余2 mol N，则转化6 mol N，转化率为×100%＝75%。

(4)升高温度，反应速率增大。

[答案]　(1)>　t2时未达平衡，且反应向正向进行　

(2)0.25 mol·L－1·min－1　(3)75%

(4)增大

10．已知NO2与N2O4可相互转化：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－24.2 kJ·mol－1，在恒温下，将一定量NO2(g)和N2O4(g)的混合气体充入体积为2 L的密闭容器中，其中物质的浓度随时间变化的关系如图所示。下列推理分析合理的是(　　)

A．前10 min内，用v(NO2)表示的反应速率为0.02 mol·L－1·min－1

B．反应进行到10 min时，体系吸收的热量为9.68 kJ

C．a、b、c、d四点中v(正)与v(逆)均相等

D．25 min时，正反应速率减小

B　[根据反应达到平衡后物质的浓度之比，可知初始反应浓度增加的曲线表示NO2变化曲线，前10 min内，v(NO2)＝0.04 mol·L－1·min－1；反应进行到10 min时，NO2增加0.8 mol，吸收热量为9.68 kJ；a、b、c、d四点中只有b和d两点位于平衡状态，只有该两点正、逆反应速率相等；25 min时增加NO2的浓度，正反应速率增大。]

11．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

D　[因为N2的初始浓度不同，催化效果与N2转化率无法判断，A、B错误；0～5 h内，Δn(NH3)＝0.8 mol，Δn(O2)＝×0.8  mol＝0.6 mol，v(O2)＝＝0.06 mol·L－1·h－1，C错误。]

12．硝酸是一种重要的化工原料，工业上采用氨催化氧化法制备，生产过程中发生的反应有

NH3(g)＋O2(g)NO(g)＋H2O(l)　ΔH1＝－292.3 kJ·mol－1

NO(g)＋O2(g)NO2(g)　          ΔH2＝－57.1 kJ·mol－1

3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)　

ΔH3＝－71.7 kJ·mol－1

回答以下问题：

(1)NH3(g)＋2O2(g)===HNO3(aq)＋H2O(l)的ΔH＝         

kJ·mol－1。原料气体(NH3、O2)在进入反应装置之前，必须进行脱硫处理。其原因是                                                                

                                                               。

(2)研究表明2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：

(a)2NO(g)N2O2(g)(快)

(b)N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)

①该反应的速率由b步决定，说明b步反应的活化能比a步的

        (填“大”或“小”)。

②在恒容条件下，NO和O2的起始浓度之比为2∶1，反应经历相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图所示，则150 ℃时，v正        v逆(填“>”或“<”)。若起始c(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，则380 ℃下反应达平衡时c(O2)＝         mol·L－1。

[解析]　(1)将题中三个热化学方程式自上而下分别记作①、②、③，根据盖斯定律，由×(①×2＋②×3＋③)得NH3(g)＋2O2(g)===HNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH＝×(－292.3×2－57.1×3－71.7)kJ·mol－1＝－413.8 kJ·mol－1。由于含硫化合物会引起催化剂中毒，故原料气必须经脱硫处理，才能进入反应装置。

(2)①由于反应的活化能越大，反应速率越小，故b步反应的活化能比a步的大。②从题图1中可看出在150℃时，反应未达到平衡，此时应继续消耗NO才能达到平衡状态，故v正>v逆。根据起始时NO与O2浓度之比为2∶1和起始c(O2)＝5.0×10－4  mol·L－1，结合380 ℃时NO的平衡转化率为50%，列出三段式：

[答案]　(1)－413.8　含硫化合物会引起催化剂中毒　(2)①大　②>　2.5×10－4

[教师用书备选]

(2018·全国卷Ⅱ，节选)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

(1)由上表判断，催化剂X        Y(填“优于”或“劣于”)，理由是   

                                                              。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是

        (填标号)。

A．K积、K消均增加

B．v积减小、v消增加

C．K积减小、K消增加

D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

图1　　　　　　　　　图2

(2)在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为                                   。

[解析]　(1)从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。两反应均为吸热反应，故随温度升高，K积和K消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故A、D正确。(2)由该图像可知在反应时间和p(CH4)相同时，图像中速率关系va>vb>vc，结合沉积碳的生成速率方程v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5，在p(CH4)相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。

[答案]　(1)劣于　相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大　AD　(2)pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)