高中化学沪科技版（2020）选择性必修1化学反应速率优秀课后复习题

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2.3.2 影响化学反应速率的微观分析

学习聚焦


知识精讲

知识点01 化学反应的历程
1．基元反应：能够一步完成的反应叫基元反应。大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。
2．反应历程
（1）含义：化学反应所经过的步骤。
（2）特点：
a．不同的化学反应，反应历程不同。
b．同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。
c．反应历程的差别造成了化学反应速率的快慢差异。
d．对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。
（3）决定因素：反应历程是由反应物的结构和反应条件决定的。
【即学即练1】下列关于反应历程的说法正确的是（ ）
A．一个化学反应的反应历程是固定的。
B．所有的化学反应都是由很多基元反应组成的
C．反应物的结构和反应条件决定反应历程
D．简单反应的反应速率一定比复杂反应的速率快
【答案】C
【解析】A项同一个化学反应在不同条件下反应的历程可能不同，故错误；B项有些化学反应就是基元反应,即只有一步反应就能完成，故错误；C项反应物的结构和反应条件决定反应历程，正确；D项，反应历程的差别造成了反应速率的不同，但简单反应的反应速率不一定比复杂反应的速率快，故错误。

知识点02 有效碰撞理论
1．化学反应的实质：旧化学键的断裂，新化学键的形成。
2．化学反应发生的先决条件：反应物分子相互接触和碰撞。
注意：反应物分子间的碰撞次数很大，但并不是每一次碰撞均可发生化学反应。
3．有效碰撞
能够发生化学反应的碰撞，叫有效碰撞。
不能发生化学反应的碰撞叫无效碰撞，有效碰撞次数越多，反应速率越快
4．反应物分子发生有效碰撞的条件：
①足够的能量使旧键断裂；
②碰撞时要有合理的取向。
【即学即练2】有效碰撞是指（　　）
①反应物分子间的碰撞 ②反应物活化分子间的碰撞
③能发生化学反应的碰撞 ④反应物活化分子间有合适取向的碰撞。
A．① B．② C．②③ D．③④
【答案】D
【解析】当分子成为活化分子，且活化分子之间发生合适取向的碰撞，发生化学反应，此时的碰撞为有效碰撞，所以应是③④组合，故选：D。

知识点03 活化分子与活化能
1．活化分子：具有足够能量、能够发生有效碰撞的分子。
说明：对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的，所以，单位体积内的活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比。
2．活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。

E1：正反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量（逆反应的活化能）
E1﹣E2：反应热（△H）
【即学即练3】下列有关活化分子的说法正确的是（　　）
A．增大反应物浓度可以提高活化分子百分数
B．增大体系的压强一定能提高活化分子百分数
C．使用合适的催化剂可以增大活化分子的能量
D．升高温度能提高活化分子百分数
【答案】D
【解析】升高温度、加入催化剂能提高活化分子百分数，且加入催化剂可降低反应的活化能；增加反应物浓度，增大体系压强只增大单位体积活化分子的数目，百分数不变；只有D正确，故选：D。

知识点04 用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
1．浓度：反应物浓度增大 → 反应物中活化分子百分数不变 → 单位体积内分子总数增多 → 活化分子总数增多 → 单位时间内有效碰撞次数增多 → 反应速率增大；反之，反应速率减慢。

2．压强：增大压强（压缩体积） → 反应物中活化分子百分数不变 → 单位体积内活化分子总数增多 → 单位时间内有效碰撞次数增多 → 反应速率增大；反之，反应速率减慢。

3．温度：升高温度 → 活化分子百分数增大 → 单位体积内分子总数不变 → 活化分子总数增多 → 单位时间内有效碰撞次数增多 → 反应速率增大；反之，反应速率减慢。

4．催化剂：加入催化剂 → 活化分子百分数增大 → 单位体积内活化分子总数增多 → 单位时间内有效碰撞次数增多 → 反应速率增大；反之，反应速率减慢。
5．化学反应发生的条件

【即学即练4】下列关于化学反应速率的说法正确的是
①恒温时，增大压强，化学反应速率一定加快
②其他条件不变，温度越高，化学反应速率越快
③使用催化剂可改变反应速率，从而改变该反应过程中吸收或放出的热量
④升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数
⑤有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大
⑥增大反应物浓度，可增大活化分子的百分数，从而使单位时间有效碰撞次数增多
⑦催化剂不参与反应，但能降低活化能增大活化分子的百分数，从而增大反应速率
A．②⑥ B．②④ C．②③⑤⑦ D．①②④⑤
【答案】B
【解析】①恒温时，增大压强，如没有气体参加反应，化学反应速率不加快，故错误；
②其他条件不变，温度越高，增大活化分子百分数，化学反应速率越快，故正确；
③使用催化剂不能改变反应热，故错误；
④升高温度能增大了反应物分子中活化分子的百分数，使化学反应速率增大，故正确；
⑤有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的体积），活化分子百分数不变，增加的是单位体积内活化分子数，故错误；
⑥增大反应物浓度，活化分子的百分数不变，增加的是单位体积内活化分子数，故错误；
⑦催化剂通过参与反应，降低活化能，增大活化分子的百分数，从而增大反应速率，故错误。
②④符合题意，故答案选B。

常见考法
常见考法一 基元反应与反应历程
【例1】对于反应2NO+2H2N2+2H2O，科学家根据光谱研究提出如下反应历程：
第一步2NON2O2 快反应；
第二步：N2O2+H2=N2O+H2O 慢反应；
第三步：N2O+H2=N2+H2O 快反应。
上述反应中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡，下列叙述正确的是
A．该反应的速率由第二步反应决定
B．反应的中间产物有N2O2、N2O和H2
C．第三步反应中N2O与H2的每一次碰撞都是有效碰撞
D．若第一步反应的，则升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
【答案】A
【解析】选项A，总反应速率由慢反应决定，所以该反应的速率由第二步反应决定，故A正确。选项B，NO、H2是反应物，反应的中间产物有N2O2、N2O，故B错误。选项C，只有少数分子的碰撞能发生化学反应，能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞，第三步反应中N2O与H2的碰撞不都是有效碰撞，故C错误。选项D，升高温度，正逆反应速率均增大，故D错误。答案为A。
必杀技
1．化学反应是有历程的，反应历程又叫反应机理。
2．能够一步完成的反应叫基元反应，总反应是各基元反应的总和
3．化学反应速率与反应历程有关，相同的反应，条件不同反应历程不同，化学反应速率也不同。
【同步练习1】对于反应2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，科学家根据光谱学研究提出如下反应历程： 第一步：2NO⇌N2O2 快速平衡
第二步：N2O2＋H2=N2O＋H2O 慢反应
第三步：N2O＋H2=N2＋H2O 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列叙述正确的是
A．若第一步反应△H0
B．混合气体的密度:d点>b点
C．c点未达到平衡状态且v正>v逆
D．使用催化剂b、d两点将上移
【答案】C
【解析】选项A，由图可知，随着温度升高，NO的平衡转化率降低，说明温度升高，平衡逆向移动，则该反应的ΔHv逆，C项正确。选项D，使用催化剂，平衡不移动，NO的转化率不变，故b、d两点不会向上移动，D项错误。答案为C。
17．在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察如图，然后回答问题:

(1)图中所示反应是____(填“吸热”或“放热”)反应，该反应的ΔH=____(用含E1、E2的代数式表示)。
(2)下列4个反应中，符合示意图描述的反应的是____(填代号)。
A．盐酸与NaOH反应
B．Na与H2O反应生成H2
C．铝热反应
D．灼热的炭与水蒸气反应生成CO和H2
(3)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol。该反应的活化能为167.2 kJ/mol，则其逆反应的活化能为____。
【答案】（1）放热 -(E1-E2) kJ/mol （2）C （3）409 kJ/mol
【解析】(1)据图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，ΔH=-(E1-E2) kJ/mol，故答案为：放热；-(E1-E2) kJ/mol；
(2)由于反应物的总能量低于活化分子的最低能量，因此反应需要加热，而且该反应为放热反应，故C项正确，故答案为C；
(3)在反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ/mol中，反应的焓变=正反应的活化能-逆反应的活化能，-241.8 kJ/mol=167.2kJ/mol-逆反应的活化能，则逆反应的活化能=(241.8+167.2) kJ/mol=409 kJ/mol；故答案为：409 kJ/mol。

题组C 培优拔尖练
18．下列说法不正确的是（　　）
A．只有当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时，才能发生化学变化
B．能发生有效碰撞的分子必须具有足够高的能量
C．无论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大活化分子百分数
D．活化分子间的碰撞一定是有效碰撞
【答案】D
【解析】选项A，当碰撞的分子具有足够的能量时才能成为活化分子，且适当的取向时发生有效碰撞，可发生化学反应，故A正确。选项B，能发生有效碰撞的分子必须具有为活化分子，需具有足够高的能量，故B正确。选项C，升高温度，分子的能量增大，增大活化分子百分数，故C正确。选项D，活化分子发生碰撞时，只有适当的取向时，才能发生有效碰撞，故D错误。答案为D。
19．下列有关化学反应原理的说法不正确的是（　　）
A．强酸和强碱的中和反应的活化能接近于零，所以反应速率很高
B．过程的自发性既能用于判断过程的方向，也能用于判断过程发生的速率
C．电解质溶液导电的过程中，一定发生了电解质溶液的电解
D．溶解度较小的BaSO4在一定条件下也可以转化为溶解度略大的BaCO3
【答案】B
【解析】选项A，酸和碱反应不需要外界做功的条件下就能发生，说明它们已经处于活跃状态，因此活化能接近0，所以反应速率很高，故A正确；选项B，过程的自发性与反应速率无关，只能确定过程能否发生，故B错误；选项C，电解质溶液导电时，阴阳离子在两极上得失电子，所以电解质溶液导电的过程中，一定发生了电解质溶液的电解，故C正确。选项D，在硫酸钡悬浊液中加入饱和的碳酸钠溶液，由于碳酸根离子浓度大，则溶液中BaCO3的浓度商会大于BaCO3的溶度积，因此会生成BaCO3沉淀，所以溶解度较小的BaSO4在一定条件下也可以转化为溶解度略大的BaCO3，故D正确。答案为B。
20．科学家利用过渡金属氮化物(TMNS)在常温下催化实现氨的合成，其反应机理如图所示。下列有关说法错误的是

A．TMNS大大降低了合成氨反应的焓变
B．TMNS表面上的N原子最终被还原为氨
C．TMNS表面上氨脱附产生的空位有利于吸附N2
D．用同位素标记后的15N2进行该合成反应，产物中不只有15NH3
【答案】A
【解析】选项A，催化剂TMNS只能大大降低反应所需要的活化能，而不能改变合成氨反应的焓变，A错误。选项B，由反应机理图可知，N2在TMNS表面上先分解为N原子，然后催化剂表面的N原子最终被还原为氨，B正确。选项C，由反应机理图可知，TMNS表面上氨脱附产生的空位有利于吸附N2，C正确。选项D，由于合成氨的反应是一个可逆反应，用同位素标记后的15N2进行该合成反应，产物中不只有15NH3还有15N2，D正确。答案为A。
21．双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH1 025 K时，平衡时，H2的体积分数φ的取值范围为　　　　　　　。 
(6)欲提高H2的体积分数，可采取的措施为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
【答案】(1)ΔH1-ΔH2 (2) K1/K2 (3)温度过高，催化剂的催化活性下降
(4)小于　Au/α-MoC (5)50%　0