通用版2022届高三化学一轮复习强化训练化学反应速率与影响因素速率常数含解析

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化学反应速率与影响因素 速率常数【课堂练习】1.对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　)A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1解析：选D　本题可以采用归一法进行求解，通过方程式的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。2．(2020·湖北八校联考)将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0，测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在8～10 min内CO2的平均反应速率是(　　)A．0.5 mol·L－1·min－1　 B．0.1 mol·L－1·min－1C．0 mol·L－1·min－1 D．0.125 mol·L－1·min－1解析：选C　由题图可知，该反应在8～10 min内，H2的物质的量在对应的c、d点都是2 mol，因此v(H2)＝＝0 mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可得v(CO2)＝×v(H2)＝0 mol·L－1·min－1。3．在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2 计算2.0～6.0  min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。答案：2.0～6.0 min时间内，Δn(Cl2)＝5.4×10－3 mol－1.8×10－3 mol＝3.6×10－3 mol，v(Cl2)＝＝9.0×10－4 mol·min－1所以v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×9.0×10－4  mol·min－1＝1.8×10－3 mol·min－1。4．(2020·黄冈罗田一中检测)在含Fe3＋的S2O和I－的混合溶液中，反应S2O(aq)＋2I－(aq)===2SO(aq)＋I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下：步骤①：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)===I2(aq)＋2Fe2＋(aq)步骤②：2Fe2＋(aq)＋S2O(aq)===2Fe3＋(aq)＋2SO(aq)下列有关该反应的说法正确的是(　　)A．反应速率与Fe3＋浓度有关B．Fe2＋是该反应的催化剂C．v(S2O)＝v(I－)＝v(I2)D．若不加Fe3＋，则正反应的活化能比逆反应的大答案：A5．[双选]下列说法正确的是(　　)A．0.1 mol·L－1盐酸和0.1 mol·L－1硫酸与2 mol·L－1 NaOH溶液反应，其反应速率相同B．大理石块与大理石粉分别同0.1 mol·L－1盐酸反应，其反应速率不同C．Mg、Al在相同条件下分别与0.1 mol·L－1盐酸反应，其反应速率相同D．0.1 mol·L－1盐酸和0.1 mol·L－1硝酸与形状和大小相同的大理石反应，其反应速率相同解析：选BD　0.1 mol·L－1盐酸中H＋的浓度为0.1 mol·L－1，0.1 mol·L－1 H2SO4中H＋的浓度为0.2 mol·L－1，反应速率不同，A项错误；大理石粉的表面积大于大理石块，反应速率不同，B项正确；Mg、Al金属活动性不同，反应速率不同，C项错误；0.1 mol·L－1盐酸和0.1 mol·L－1硝酸中H＋的浓度相同，反应速率相同，D项正确。6．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol  I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g)，反应速率一定加快B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，反应速率一定加快解析：选A　增大H2的物质的量且保持容器容积不变，H2的浓度增大，反应速率加快，A项正确；保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变，B项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入1 mol N2(N2不参加反应)，容器体积增大，各组分的浓度减小，反应速率减小，C项错误；保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，因容器的体积变为原来的2倍，起始物质的量变为原来的2倍，则浓度不变，反应速率不变，D项错误。7．Ⅰ.下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素关系最为密切？(1)同浓度不同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块，产生气泡有快有慢：________________________________________________________________________。(2)MnO2加入双氧水中放出气泡更快：________________________________________________________________________。Ⅱ.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“＜”)(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：Ⅰ.(1)反应物本身性质是影响化学反应速率的主要因素，镁比锌活泼，与盐酸反应较剧烈。(2)MnO2是H2O2分解反应的催化剂，可加快反应速率。Ⅱ.(1)t2时刻，反应物逐渐减小，生成物逐渐增多，反应未达到平衡且正向进行，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，则转化了6 mol N，转化率为×100%＝75%。(4)升高温度，反应速率增大。答案：Ⅰ.(1)反应物本身性质　(2)催化剂Ⅱ.(1)＞　(2)0.25 mol·L－1·min－1　(3)75%　(4)增大 8．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。编号H2C2O4溶液体积/mL酸性KMnO4溶液体积/mL温度/℃浓度/(mol·L－1)浓度/(mol·L－1)①0.102.00.0104.025②0.202.00.0104.025③0.202.00.0104.050 (1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4转移________mol电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥________。(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是____________。(3)已知50 ℃时c(MnO )～反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25 ℃时c(MnO )～t的变化曲线示意图。解析：(1)H2C2O4中碳的化合价是＋3价，CO2中碳的化合价为＋4价，故每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子，配平反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证KMnO4完全反应，c(H2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。(2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为实验②和③；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是①和②。(3)温度降低，化学反应速率减小，故KMnO4褪色时间延长，故作图时要同时体现25 ℃MnO浓度降低比50 ℃时MnO的浓度降低缓慢和反应完全时间比50 ℃时“拖后”。答案：(1)2　2.5　(2)②和③　①和②(3)如图9.(1)I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2Oⅱ.I2＋2H2O＋________===________＋________＋2I－(2)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)  序号试剂组成实验现象A0.4 mol·L－1 KI溶液变黄，一段时间后出现浑浊Ba mol·L－1 KI0.2 mol·L－1 H2SO4溶液变黄，出现浑浊较A快C0.2 mol·L－1 H2SO4无明显现象D0.2 mol·L－1  KI0.000 2 mol  I2溶液由棕褐色很快褪色，变为黄色，出现浑浊较A快 ①B是A的对比实验，则a＝________。②比较A、B、C，可得出的结论是________________________________________________________________________。③实验表明，SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因：________________________________________________________________________。解析：(1)根据歧化反应的特点，反应ⅰ生成S，则反应ⅱ需生成H2SO4，即I2将SO2氧化为H2SO4，反应的离子方程式为I2＋2H2O＋SO2===SO＋4H＋＋2I－。(2)①对比实验只能存在一个变量，因实验B比实验A多了H2SO4，则B中KI溶液的浓度应不变，故a＝0.4。②由表中实验现象可知，I－是SO2歧化反应的催化剂，H＋单独存在时不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反应速率。③加入少量I2时，反应明显加快，说明反应ⅱ比反应ⅰ快；D中由反应ⅱ产生的H＋使反应ⅰ加快。答案：(1)SO2　SO　4H＋(2)①0.4　②I－是SO2歧化反应的催化剂，H＋单独存在时不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反应速率③反应ⅱ比ⅰ快；D中由反应ⅱ产生的H＋使反应ⅰ加快10.对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x－k逆xx，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)。[解析]　温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：va＞vb。反应速率v＝v正－v逆＝k正x－k逆xx，则有v正＝k正x，v逆＝k逆xx，343 K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正x＝k逆xx，此时SiHCl3的平衡转化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.782＝k逆×0.112，＝≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有＝eq \f(k正x\o\al(2,＝·eq \f(x\o\al(2,＝0.02×≈1.3。[答案]　大于　1.311.顺­1,2­二甲基环丙烷和反­1,2­二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能 Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是________________________________________________________________________。解析：(1)根据v(正)＝k(正)c(顺)、k(正)＝0.006 s－1，则v(正)＝0.006c(顺)，v(逆)＝k(逆)c(反)、k(逆)＝0.002 s－1，则v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正逆反应速率相等，则0.006c(顺)＝0.002c(反)，K1＝＝＝3；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH小于零。(2)反应开始时，c(顺)的浓度大，单位时间的浓度变化大，w(顺)的变化也大，故B曲线符合题意，设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应左右物质系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数值K2＝＝，因为K1＞K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t2大于t1。答案：(1)3　小于(2)B　　大于　放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动12.碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784 (1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________________________。(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：　　　　　　　　　　　　　2HI(g)H2(g)＋I2(g)初始浓度/(mol·L－1) 　　1　　　　0　　　 0  0.216  0.108  0.108  0.784  0.108  0.108K＝＝(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在40 min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。答案：(1)　(2)k正/K　1.95×10－3       【总结归纳】化学反应速率的概念及计算1．化学反应速率2．化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。如一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1。3．化学反应速率大小的比较方法(1)归一法将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。(2)比值法将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。影响化学反应速率的因素1．内因反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下，Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)[注意]　浓度对化学反应速率影响的两点理解(1)固体和纯液体对化学反应速率无影响，但要注意水(液态)对溶液的稀释作用。(2)浓度的改变必须是真正参加反应离子的浓度，如酸碱中和反应影响速率的是H＋、OH－浓度。3．理论解释——有效碰撞理论(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。(2)活化能：如图图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，E2为逆反应的活化能，反应热为E1－E2。(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 [备考点击]　“控制变量法”的解题策略 速率常数及其应用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，化学反应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＋bB===gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2　　v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2  v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋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。