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第2章 第3节 第2课时 外界条件对化学反应速率的影响 试卷
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这是一份第2章 第3节 第2课时 外界条件对化学反应速率的影响，共9页。
第2章化学反应的方向、限度与速率
第3节 化学反应的速率
第2课时 外界条件对化学反应速率的影响
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.运用“光触媒”技术,在路面涂上一种光催化剂涂料,可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成无污染的物质。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A.使用光催化剂不改变反应速率
B.改变压强对反应速率无影响
C.升高温度能加快反应速率
D.该反应生成NO2和C,控制了大气污染
答案C
解析由题意可知发生的反应为2NO+2CON2+2CO2,故D错;对该反应而言,光催化剂的使用,压强的改变,都会改变反应速率,故A、B错。
2.下列说法不正确的是( )
A.具有较高能量的反应物分子称为活化分子
B.升高温度增大了活化分子百分数
C.催化剂能够改变化学反应的途径
D.增大压强能提高活化分子的浓度
答案A
解析能量高不一定是活化分子,只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子;温度升高,可使一部分分子变成活化分子,增大了活化分子百分数;催化剂能降低反应所需的活化能,所以改变了化学反应途径;增大压强,体积缩小,所以提高了活化分子浓度但不会改变活化分子百分数。
3.决定化学反应速率的主要因素是( )
①温度 ②压强 ③催化剂 ④浓度 ⑤反应物本身的性质
A.①②③④⑤ B.⑤
C.①④ D.①②③④
答案B
解析决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因,B正确。
4.研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是( )
A.降低了反应的活化能 B.减缓了反应的速率
C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数
答案A
解析CuCl作为催化剂降低了反应的活化能,从而加快金属的腐蚀。
5.Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实
验
反应
温度/℃
Na2S2O3溶液
稀硫酸
H2O
V/mL
c(mol·L-1)
V/mL
c(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
答案D
解析本题采用控制变量法分析外界因素对反应速率的影响。温度高、浓度大时反应速率会加快。
6.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A.对该反应体系加热
B.不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸
C.向稀硫酸中通入HCl气体
D.不用铁片,改用铁粉
答案B
解析加热、增大固体反应物的表面积,都能加快反应速率,排除A、D;浓硫酸能使铁发生钝化,阻止了进一步的反应,并且浓硫酸与Fe反应也不生成H2,B项符合题意;而选项C中,增大了H+浓度,加快了化学反应速率。
7.同质量的锌与盐酸反应,欲使反应速率加快,选用的反应条件正确的组合是( )
①锌粒 ②锌片 ③锌粉 ④5%的盐酸 ⑤10%的盐酸 ⑥15%的盐酸 ⑦适当加热 ⑧用冷水冷却
⑨不断振荡 ⑩迅速混合后静置
A.②⑥⑦⑩ B.①④⑧⑩
C.③⑤⑦⑨ D.③⑥⑦⑨
答案D
解析对于锌的选择,接触面积越大反应速率越快;对于盐酸的选择,浓度越大反应速率越快;另外升高温度也可以加快反应速率,不断地振荡也可以增大反应物之间的接触面积,从而使反应速率增大。
8.在一定条件下,容积为2 L的密闭容器中,将2 mol L气体和3 mol M气体混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g)xQ(g)+3R(g),10 s末,生成2.4 mol R,并测得Q的浓度为0.4 mol·L-1。计算:
(1)10 s末L的物质的量浓度为 。
(2)前10 s内用M表示的化学反应速率为 。
(3)化学方程式中x值为 。
(4)在恒温恒容条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(5)在恒温恒压条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率 。
答案(1)0.2 mol·L-1 (2)0.12 mol·L-1·s-1
(3)1 (4)不变 (5)减小
解析根据题给信息可得:
2L(g)+3M(g)xQ(g)+3R(g)
起始/mol 2 3 0 0
10 s末/mol 0.4 0.6 0.8 2.4
(1)c(L)=0.4mol2 L=0.2 mol·L-1。
(2)v(M)=2.4mol2 L×10 s=0.12 mol·L-1·s-1。
(3)0.82.4=x3,x=1。
(4)恒温、恒容条件下通入He,反应物和生成物的浓度均不变,反应速率不变。
(5)恒温、恒压条件下通入He,容器容积增大,反应物和生成物的浓度减小,反应速率减慢。
关键能力提升练
9.(2021广西南宁高二期末)在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
答案B
解析若增大O2的浓度,正反应速率突然变大,逆反应速率瞬间不变,随后逐渐变大,故A项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,v'(正)=v'(逆),故B项正确;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,v(正)=v(逆),化学平衡不移动,SO2的转化率不变,故C项错误;乙达到平衡时所用时间短,则反应速率快,乙的压强较甲高,但增大压强平衡右移,SO2的转化率会增大,故D项错误。
10.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,化学反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,生成SO3(g)的平均反应速率v=c2-c1t2-t1
答案D
解析V2O5作为催化剂,能同等程度改变正、逆化学反应的速率,A项错误;压强并不是影响化学反应速率的唯一因素,只有当其他条件不变时增大压强,化学反应速率才有可能增大,B项错误;不管是吸热反应还是放热反应,降低温度时化学反应速率均减小,使达到平衡所需的时间增多,C项错误;据v=ΔcΔt可知,D项正确。
11.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小顺序排列正确的是( )
甲.在500 ℃时,10 mol SO2和10 mol O2
乙.在500 ℃时,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和10 mol O2
丙.在450 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2
丁.在500 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、丙、乙、甲
答案C
解析甲、乙相比较,乙使用催化剂,反应速率乙>甲;丙、丁相比较,丁温度高,反应速率丁>丙;甲与丁相比较,甲反应物浓度大,反应速率甲>丁,故C项正确。
12.对于化学反应A(s)+aB(g)bC(g)在不同温度和压强条件下达到平衡时,平衡混合气体中B的体积分数如图所示。下列判断正确的是( )
①正反应是放热反应 ②正反应是吸热反应 ③a>b
④a
答案C
解析升高温度时B的体积分数减小,平衡向正反应方向移动,升温时平衡向吸热的方向移动,则正反应为吸热反应,②正确;由图像可知,压强增大时B的体积分数减小,平衡向正反应方向移动,压强增大平衡向气体分子数减小的方向移动,即正反应方向气体分子数减小,A为固体,则a>b,③正确;综上C项正确。
13.
在一定温度时,N2与H2反应过程中能量变化的曲线如右图。下列叙述正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为N2+3H22NH3 ΔH=-92 kJ·mol-1
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C.加入催化剂,该化学反应放热增多
D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
答案B
解析加入催化剂可以降低反应所需的活化能,根据图示可求ΔH,热化学方程式应标出反应物和反应产物的状态,A错。使用催化剂会同等程度地加快正、逆反应速率,但不能使平衡发生移动,也就不会影响反应释放的热量,C、D错。
14.A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应:aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g),t1、t2时刻分别测得部分数据如下表:
n(B)/mol
n(C)/mol
n(D)/mol
反应时间/min
0.12
0.06
0.10
t1
0.06
0.12
0.20
t2
下列说法正确的是( )
A.0~t1内,平均反应速率v(B)=0.04t1 mol·L-1·min-1
B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=0.20t2 mol·L-1·min-1
C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大
D.b∶d=6∶1
答案C
解析不能确定起始时B的物质的量,因此0~t1时间段内,不能确定B的变化量,则不能计算其反应速率,A项错误;反应速率是平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B项错误;t1~t2时间段内,B和D的物质的量的变化量分别是0.06 mol、0.1 mol,所以b∶d=3∶5,D项错误。
15.
如图所示,某刚性容器内有一活塞和弹簧,B为真空,A内已充入2 mol SO2和1 mol O2,在一定条件下发生可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-Q kJ·mol-1(Q>0),一段时间后活塞已保持静止,SO2的反应速率为v0。再往A内迅速充入2 mol SO2和1 mol O2,当活塞再次保持静止时,SO2的反应速率为v,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.活塞先下移,后上移到原静止位置,v>v0
B.活塞先下移,后上移但不到原静止位置,v>v0
C.活塞先下移,后上移到原静止位置,v=v0
D.活塞先下移,后上移但不到原静止位置,v=v0
答案B
解析再往A内充入2 mol SO2和1 mol O2后,压强增大,先将弹簧压下,随着反应的进行,压强减小(平衡正向移动),弹簧又伸长,但最终压强比原来大,所以反应速率比原来大。
16.(双选)向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知,t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法正确的是( )
A.若t1=15,生成物C在t0~t1时间段的反应速率为0.004 mol·L-1·s-1
B.t4~t5阶段改变的条件为降低反应温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.t5~t6阶段可能是升高温度
答案AD
解析v(C)=ΔcΔt=(0.11-0.05)mol·L-115 s=0.004 mol·L-1·s-1,A正确;在t4~t5阶段,平衡没有移动,反应速率减小,则是减小了压强;由图分析可知反应方程式是3A(g)B(g)+2C(g),再由化学式前的系数之比等于Δc之比,求出Δc(B)=0.03 mol·L-1,则B起始浓度为0.02 mol·L-1,求出容器容积为2 L,B和C错误;t5~t6 s阶段改变的条件应是升高温度,D正确。
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才可能发生化学反应,这些分子被称为活化分子。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-1表示。请认真观察下图,然后回答问题。
(1)图中所示的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,该反应 (填“需要”或“不需要”)加热,该反应的ΔH= (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)已知热化学方程式:H2(g)+12O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为 。
(3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能降低,活化分子百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是 。
答案(1)放热 需要 -(E1-E2)kJ·mol-1
(2)409 kJ·mol-1 (3)使用了催化剂
解析(1)据图可知,反应物的总能量高于反应产物的总能量,则题给反应是放热反应,反应热ΔH=-(E1-E2)kJ·mol-1;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。
(2)由反应H2(g)+12O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1可知,活化分子的最低能量比反应物分子的能量高167.2 kJ·mol-1,该反应是放热反应,反应物分子的能量又比反应产物分子的能量高241.8 kJ·mol-1,因此活化分子的最低能量比反应产物分子的能量高(241.8+167.2)kJ·mol-1=409 kJ·mol-1;逆反应是吸热反应,则逆反应的活化能为409 kJ·mol-1。
(3)加入催化剂可改变反应的历程,从而降低反应的活化能。
学科素养拔高练
18.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:
序号
c(NO)(mol·L-1)
c(H2)(mol·L-1)
速率(mol·L-1·min-1)
Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10-4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10-4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10-5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10-4
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
答案B
解析由①、②两反应知,反应过程中反应慢的反应决定整个反应速率,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,则题给反应的速率表达式为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应放热664 kJ,则热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1,D正确。
19.为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响,某同学做了以下实验,请回答下列问题。
编号
操作
实验现象
①
分别在试管A、B中加入5 mL 5%H2O2溶液,各滴入2滴1 mol·L-1FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时,将试管A放入盛有5 ℃左右冷水的烧杯中浸泡;将试管B放入盛有40 ℃左右热水的烧杯中浸泡
试管A中产生气泡速率变慢;试管B中产生气泡速率加快
②
另取两支试管分别加入5 mL 5% H2O2溶液和5 mL10% H2O2溶液
试管A、B中均未明显见到有气泡产生
(1)过氧化氢分解的化学方程式为 。
(2)实验①的目的是 。实验中滴加FeCl3溶液的目的是 。
(3)实验②未观察到预期的实验现象,为了帮助该同学达到实验目的,你提出的对上述操作的改进意见是 (用实验中所提供的几种试剂)。
(4)某同学在50 mL一定浓度的H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如下图所示,则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是 。
答案(1)2H2O22H2O+O2↑
(2)研究温度对H2O2分解速率的影响 加快H2O2分解速率,使实验现象易于观察
(3)将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中,或向两支试管中同时滴入2滴1 mol·L-1FeCl3溶液,观察产生气泡的速率
(4)C点
解析影响化学反应速率的因素有多种,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件,探究这一条件对反应速率的影响,这种探究方法称为控制变量法。解答此类题时,首先要认真审题,清楚实验目的,弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表,确定一个变化的量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变化量对实验结果的影响,进而总结出规律。然后再确定另一个变量,重新进行相关分析。但在分析相关数据时,要注意题给数据的有效性。题中实验①控制浓度和其他条件相同,探究温度对反应速率的影响。实验②控制温度相同,探究浓度对反应速率的影响。(3)若实验②未观察到预期的实验现象,根据②的实验条件,应同时升高温度或滴入FeCl3溶液,以便加快反应速率。(4)分析图像可知斜率越大,反应速率越快,所以C点反应速率最慢。
第2章化学反应的方向、限度与速率
第3节 化学反应的速率
第2课时 外界条件对化学反应速率的影响
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.运用“光触媒”技术,在路面涂上一种光催化剂涂料,可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成无污染的物质。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A.使用光催化剂不改变反应速率
B.改变压强对反应速率无影响
C.升高温度能加快反应速率
D.该反应生成NO2和C,控制了大气污染
答案C
解析由题意可知发生的反应为2NO+2CON2+2CO2,故D错;对该反应而言,光催化剂的使用,压强的改变,都会改变反应速率,故A、B错。
2.下列说法不正确的是( )
A.具有较高能量的反应物分子称为活化分子
B.升高温度增大了活化分子百分数
C.催化剂能够改变化学反应的途径
D.增大压强能提高活化分子的浓度
答案A
解析能量高不一定是活化分子,只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子;温度升高,可使一部分分子变成活化分子,增大了活化分子百分数;催化剂能降低反应所需的活化能,所以改变了化学反应途径;增大压强,体积缩小,所以提高了活化分子浓度但不会改变活化分子百分数。
3.决定化学反应速率的主要因素是( )
①温度 ②压强 ③催化剂 ④浓度 ⑤反应物本身的性质
A.①②③④⑤ B.⑤
C.①④ D.①②③④
答案B
解析决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因,B正确。
4.研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是( )
A.降低了反应的活化能 B.减缓了反应的速率
C.降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数
答案A
解析CuCl作为催化剂降低了反应的活化能,从而加快金属的腐蚀。
5.Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实
验
反应
温度/℃
Na2S2O3溶液
稀硫酸
H2O
V/mL
c(mol·L-1)
V/mL
c(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
答案D
解析本题采用控制变量法分析外界因素对反应速率的影响。温度高、浓度大时反应速率会加快。
6.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A.对该反应体系加热
B.不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸
C.向稀硫酸中通入HCl气体
D.不用铁片,改用铁粉
答案B
解析加热、增大固体反应物的表面积,都能加快反应速率,排除A、D;浓硫酸能使铁发生钝化,阻止了进一步的反应,并且浓硫酸与Fe反应也不生成H2,B项符合题意;而选项C中,增大了H+浓度,加快了化学反应速率。
7.同质量的锌与盐酸反应,欲使反应速率加快,选用的反应条件正确的组合是( )
①锌粒 ②锌片 ③锌粉 ④5%的盐酸 ⑤10%的盐酸 ⑥15%的盐酸 ⑦适当加热 ⑧用冷水冷却
⑨不断振荡 ⑩迅速混合后静置
A.②⑥⑦⑩ B.①④⑧⑩
C.③⑤⑦⑨ D.③⑥⑦⑨
答案D
解析对于锌的选择,接触面积越大反应速率越快;对于盐酸的选择,浓度越大反应速率越快;另外升高温度也可以加快反应速率,不断地振荡也可以增大反应物之间的接触面积,从而使反应速率增大。
8.在一定条件下,容积为2 L的密闭容器中,将2 mol L气体和3 mol M气体混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g)xQ(g)+3R(g),10 s末,生成2.4 mol R,并测得Q的浓度为0.4 mol·L-1。计算:
(1)10 s末L的物质的量浓度为 。
(2)前10 s内用M表示的化学反应速率为 。
(3)化学方程式中x值为 。
(4)在恒温恒容条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(5)在恒温恒压条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率 。
答案(1)0.2 mol·L-1 (2)0.12 mol·L-1·s-1
(3)1 (4)不变 (5)减小
解析根据题给信息可得:
2L(g)+3M(g)xQ(g)+3R(g)
起始/mol 2 3 0 0
10 s末/mol 0.4 0.6 0.8 2.4
(1)c(L)=0.4mol2 L=0.2 mol·L-1。
(2)v(M)=2.4mol2 L×10 s=0.12 mol·L-1·s-1。
(3)0.82.4=x3,x=1。
(4)恒温、恒容条件下通入He,反应物和生成物的浓度均不变,反应速率不变。
(5)恒温、恒压条件下通入He,容器容积增大,反应物和生成物的浓度减小,反应速率减慢。
关键能力提升练
9.(2021广西南宁高二期末)在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
答案B
解析若增大O2的浓度,正反应速率突然变大,逆反应速率瞬间不变,随后逐渐变大,故A项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,v'(正)=v'(逆),故B项正确;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,v(正)=v(逆),化学平衡不移动,SO2的转化率不变,故C项错误;乙达到平衡时所用时间短,则反应速率快,乙的压强较甲高,但增大压强平衡右移,SO2的转化率会增大,故D项错误。
10.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,化学反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,生成SO3(g)的平均反应速率v=c2-c1t2-t1
答案D
解析V2O5作为催化剂,能同等程度改变正、逆化学反应的速率,A项错误;压强并不是影响化学反应速率的唯一因素,只有当其他条件不变时增大压强,化学反应速率才有可能增大,B项错误;不管是吸热反应还是放热反应,降低温度时化学反应速率均减小,使达到平衡所需的时间增多,C项错误;据v=ΔcΔt可知,D项正确。
11.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小顺序排列正确的是( )
甲.在500 ℃时,10 mol SO2和10 mol O2
乙.在500 ℃时,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和10 mol O2
丙.在450 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2
丁.在500 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、丙、乙、甲
答案C
解析甲、乙相比较,乙使用催化剂,反应速率乙>甲;丙、丁相比较,丁温度高,反应速率丁>丙;甲与丁相比较,甲反应物浓度大,反应速率甲>丁,故C项正确。
12.对于化学反应A(s)+aB(g)bC(g)在不同温度和压强条件下达到平衡时,平衡混合气体中B的体积分数如图所示。下列判断正确的是( )
①正反应是放热反应 ②正反应是吸热反应 ③a>b
④a
答案C
解析升高温度时B的体积分数减小,平衡向正反应方向移动,升温时平衡向吸热的方向移动,则正反应为吸热反应,②正确;由图像可知,压强增大时B的体积分数减小,平衡向正反应方向移动,压强增大平衡向气体分子数减小的方向移动,即正反应方向气体分子数减小,A为固体,则a>b,③正确;综上C项正确。
13.
在一定温度时,N2与H2反应过程中能量变化的曲线如右图。下列叙述正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为N2+3H22NH3 ΔH=-92 kJ·mol-1
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C.加入催化剂,该化学反应放热增多
D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
答案B
解析加入催化剂可以降低反应所需的活化能,根据图示可求ΔH,热化学方程式应标出反应物和反应产物的状态,A错。使用催化剂会同等程度地加快正、逆反应速率,但不能使平衡发生移动,也就不会影响反应释放的热量,C、D错。
14.A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应:aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g),t1、t2时刻分别测得部分数据如下表:
n(B)/mol
n(C)/mol
n(D)/mol
反应时间/min
0.12
0.06
0.10
t1
0.06
0.12
0.20
t2
下列说法正确的是( )
A.0~t1内,平均反应速率v(B)=0.04t1 mol·L-1·min-1
B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=0.20t2 mol·L-1·min-1
C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大
D.b∶d=6∶1
答案C
解析不能确定起始时B的物质的量,因此0~t1时间段内,不能确定B的变化量,则不能计算其反应速率,A项错误;反应速率是平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B项错误;t1~t2时间段内,B和D的物质的量的变化量分别是0.06 mol、0.1 mol,所以b∶d=3∶5,D项错误。
15.
如图所示,某刚性容器内有一活塞和弹簧,B为真空,A内已充入2 mol SO2和1 mol O2,在一定条件下发生可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-Q kJ·mol-1(Q>0),一段时间后活塞已保持静止,SO2的反应速率为v0。再往A内迅速充入2 mol SO2和1 mol O2,当活塞再次保持静止时,SO2的反应速率为v,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.活塞先下移,后上移到原静止位置,v>v0
B.活塞先下移,后上移但不到原静止位置,v>v0
C.活塞先下移,后上移到原静止位置,v=v0
D.活塞先下移,后上移但不到原静止位置,v=v0
答案B
解析再往A内充入2 mol SO2和1 mol O2后,压强增大,先将弹簧压下,随着反应的进行,压强减小(平衡正向移动),弹簧又伸长,但最终压强比原来大,所以反应速率比原来大。
16.(双选)向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知,t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法正确的是( )
A.若t1=15,生成物C在t0~t1时间段的反应速率为0.004 mol·L-1·s-1
B.t4~t5阶段改变的条件为降低反应温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.t5~t6阶段可能是升高温度
答案AD
解析v(C)=ΔcΔt=(0.11-0.05)mol·L-115 s=0.004 mol·L-1·s-1,A正确;在t4~t5阶段,平衡没有移动,反应速率减小,则是减小了压强;由图分析可知反应方程式是3A(g)B(g)+2C(g),再由化学式前的系数之比等于Δc之比,求出Δc(B)=0.03 mol·L-1,则B起始浓度为0.02 mol·L-1,求出容器容积为2 L,B和C错误;t5~t6 s阶段改变的条件应是升高温度,D正确。
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才可能发生化学反应,这些分子被称为活化分子。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-1表示。请认真观察下图,然后回答问题。
(1)图中所示的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,该反应 (填“需要”或“不需要”)加热,该反应的ΔH= (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)已知热化学方程式:H2(g)+12O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为 。
(3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能降低,活化分子百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是 。
答案(1)放热 需要 -(E1-E2)kJ·mol-1
(2)409 kJ·mol-1 (3)使用了催化剂
解析(1)据图可知,反应物的总能量高于反应产物的总能量,则题给反应是放热反应,反应热ΔH=-(E1-E2)kJ·mol-1;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。
(2)由反应H2(g)+12O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1可知,活化分子的最低能量比反应物分子的能量高167.2 kJ·mol-1,该反应是放热反应,反应物分子的能量又比反应产物分子的能量高241.8 kJ·mol-1,因此活化分子的最低能量比反应产物分子的能量高(241.8+167.2)kJ·mol-1=409 kJ·mol-1;逆反应是吸热反应,则逆反应的活化能为409 kJ·mol-1。
(3)加入催化剂可改变反应的历程,从而降低反应的活化能。
学科素养拔高练
18.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:
序号
c(NO)(mol·L-1)
c(H2)(mol·L-1)
速率(mol·L-1·min-1)
Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10-4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10-4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10-5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10-4
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
答案B
解析由①、②两反应知,反应过程中反应慢的反应决定整个反应速率,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,则题给反应的速率表达式为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应放热664 kJ,则热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664 kJ·mol-1,D正确。
19.为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响,某同学做了以下实验,请回答下列问题。
编号
操作
实验现象
①
分别在试管A、B中加入5 mL 5%H2O2溶液,各滴入2滴1 mol·L-1FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时,将试管A放入盛有5 ℃左右冷水的烧杯中浸泡;将试管B放入盛有40 ℃左右热水的烧杯中浸泡
试管A中产生气泡速率变慢;试管B中产生气泡速率加快
②
另取两支试管分别加入5 mL 5% H2O2溶液和5 mL10% H2O2溶液
试管A、B中均未明显见到有气泡产生
(1)过氧化氢分解的化学方程式为 。
(2)实验①的目的是 。实验中滴加FeCl3溶液的目的是 。
(3)实验②未观察到预期的实验现象,为了帮助该同学达到实验目的,你提出的对上述操作的改进意见是 (用实验中所提供的几种试剂)。
(4)某同学在50 mL一定浓度的H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如下图所示,则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是 。
答案(1)2H2O22H2O+O2↑
(2)研究温度对H2O2分解速率的影响 加快H2O2分解速率,使实验现象易于观察
(3)将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中,或向两支试管中同时滴入2滴1 mol·L-1FeCl3溶液,观察产生气泡的速率
(4)C点
解析影响化学反应速率的因素有多种,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件,探究这一条件对反应速率的影响,这种探究方法称为控制变量法。解答此类题时,首先要认真审题,清楚实验目的,弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表,确定一个变化的量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变化量对实验结果的影响,进而总结出规律。然后再确定另一个变量,重新进行相关分析。但在分析相关数据时,要注意题给数据的有效性。题中实验①控制浓度和其他条件相同,探究温度对反应速率的影响。实验②控制温度相同,探究浓度对反应速率的影响。(3)若实验②未观察到预期的实验现象,根据②的实验条件,应同时升高温度或滴入FeCl3溶液,以便加快反应速率。(4)分析图像可知斜率越大,反应速率越快,所以C点反应速率最慢。
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