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高考化学一轮满分训练73化学反应速率含答案
第3讲 化学反应速率
(时间:
45分钟,满分:
100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个正确答案)
1.中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成,它运用了“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N2和CO2。
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.使用光催化剂能增大NO的转化率
C.升高温度能加快反应速率
D.改变压强对反应速率无影响
解析:
使用催化剂可以加快反应速率,但不能改变反应物的平衡转化率,故A、B两项错误;该反应有气体参与,改变压强可影响化学反应速率,故D项错误。
答案:
C
2.下列说法中不正确的是( )
A.升高温度能够增加活化分子的百分数
B.增大反应物浓度能够增加活化分子的百分数
C.使用催化剂既不会改变反应的限度又不会改变反应焓变
D.压强只影响有气体参加或生成的化学反应的速率
解析:
升高温度可使分子的平均能量增大,活化分子的百分数增大,A项正确;增大反应物浓度能增大单位体积内活化分子数,但不能增大活化分子的百分数,B项错误;催化剂不能影响化学反应的限度,可以降低活化能,但是反应物和生成物的总能量差不变(反应热不变),C项正确。
答案:
B
3.一定条件下,2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。
下列有关叙述正确的是( )
A.升高温度,v(正)变大,v(逆)变小
B.恒温恒容,充入O2,O2的转化率升高
C.恒温恒压,充入N2,平衡不移动
D.恒温恒容,平衡前后混合气体的密度保持不变
解析:
升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;恒温恒容条件下,充入O2,可以使SO2的转化率增大,但O2的转化率却是减小的,B项错误;恒温恒压下,充入与反应不相干的N2,反应体系的体积增大,平衡向逆反应方向移动,C项错误。
答案:
D
4.可逆反应mA(g)
nB(g)+pC(s) ΔH=Q,温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像,以下叙述正确的是( )
A.m>n,Q>0B.m>n+p,Q>0
C.m>n,Q<0D.m 解析: 由题给左图知,v(正)=v(逆)后,升温,v(逆)>v(正),即平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0;由题给右图知,v(正)=v(逆)后,增大压强,v(正)>v(逆),平衡正向移动,则正反应为气体体积减小的反应,即m>n。 答案: C 5.如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。 在t1时刻升高温度或增大压强,速率的变化都符合示意图的反应是( ) A.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0 B.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0 C.H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH>0 D.2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH>0 解析: 由图像可知,升高温度或增大压强正、逆反应速率均增大,且平衡都向逆反应方向移动,则该反应为气体分子数增加的放热反应,A、C、D三项错误,B项正确。 答案: B 6.某研究性活动小组在实验室用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵(NH2COONH4)溶液在不同温度下进行水解实验: NH2COONH4+2H2O NH4HCO3+NH3·H2O,经测得c(NH2COO-)与反应时间的关系如图所示。 据图判断下列说法正确的是( ) A.0~12min,初始浓度越大的实验,水解反应速率越大 B.c(NH2COO-)将随反应时间的不断延长而一直减小至0 C.25℃时,0~6min内v(NH2COO-)为0.05mol·L-1·min-1 D.15℃时,第30min时c(NH2COO-)为2.0mol·L-1 解析: 三个实验中温度和初始浓度均不同,不能得出初始浓度与水解反应速率的关系,A项错误;可逆反应不能进行彻底,B项错误;25℃时,0~6min内v(NH2COO-)==0.05mol·L-1·min-1,C项正确;15℃时,第23min时反应已达平衡,平衡时c(NH2COO-)为2.05mol·L-1,故第30min时,c(NH2COO-)仍为2.05mol·L-1,D项错误。 答案: C 7.在密闭容器中进行反应: A(g)+3B(g) 2C(g),下列有关图像的说法不正确的是( ) A.依据图a可判断正反应为放热反应 B.在图b中,虚线可表示使用了催化剂 C.若正反应的ΔH<0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 D.由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH>0 解析: A项,由图像看出,升温时逆反应速率比正反应速率增大得快,平衡逆向移动,正反应为放热反应,正确;B项,催化剂只能改变反应速率,不能改变反应限度,即可缩短达到平衡的时间,而不能改变反应物的转化率,正确;C项,由图中看出,改变条件后,正、逆反应速率均增大,且逆反应速率增大的幅度大,平衡逆向移动,正确;D项,由图中看出,升温时气体的平均相对分子质量减小,则说明平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0。 答案: D 8.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4molA和2molB,发生如下反应2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,2min后,反应达到平衡,生成C为1.6mol。 则下列分析正确的是( ) A.若反应开始时容器体积为2L,则v(C)=0.4mol·L-1·min-1 B.若在恒压绝热条件下反应,平衡后n(C)<1.6mol C.若2min后,向容器中再投入等物质的量A、C,B的转化率不变 D.若该反应在恒温恒容下进行,放出热量将增加 解析: 若容器体积不变,C的反应速率可表示为: v(C)==0.4mol·L-1·min-1,因为该反应是气体分子数减小的反应,随着反应进行,容器体积缩小,故C的反应速率大于0.4mol·L-1·min-1,A项错误;该反应是放热反应,绝热条件下,不利于反应正向进行,故平衡时C的物质的量小于1.6mol,B项正确;若2min后,向容器中再投入等物质的量A、C,可理解成两步操作,先投入C,在恒温恒压条件下,两平衡等效,此时又增加A的物质的量,故B的转化率增大,C项错误;若在恒温恒容下进行,相当于对原平衡体系进行增大体积的减压操作,平衡将逆向移动,该过程中吸收热量,D项错误。 答案: B 9.某密闭容器中发生如下反应: X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。 如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。 下列说法中正确的是( ) A.t2时加入了催化剂 B.t3时降低了温度 C.t5时增大了压强 D.t4~t5时间内转化率最低 解析: 加入催化剂只能同等程度增大正、逆反应速率,不会引起化学平衡移动,A项正确;温度降低,正、逆反应速率都减小,但吸热方向减小得更快,结合该反应为放热反应,应有v(正)>v(逆),B项错误;增大压强,反应中各物质的浓度增大,正、逆反应速率均增大,但气体分子数减小的方向增大得更快,结合反应特点有v(正)>v(逆),C项错误;按照图像分析,从t3到t4和t5到t6平衡都是逆向移动,即t6后转化率最低,D项错误。 答案: A 10.H2C2O4可使酸性KMnO4溶液褪色(Mn2+可作该反应的催化剂),依据褪色时间的长短可比较反应进行的快慢。 下列实验中溶液褪色最快的一组是( ) 组号 参加反应物质 KMnO4 H2C2O4 MnSO4 V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) m/g A 20 4 0.1 1 0.1 0 B 20 4 0.1 2 0.1 0 C 40 4 0.1 2 0.1 0 D 40 4 0.1 2 0.1 0.1 解析: 对比A、B两组,B组中浓度大反应速率快;对比B、C两组,C组温度高,反应速率快;对比C、D两组,D组中有催化剂,反应速率快。 综上分析,D组反应最快。 答案: D 二、非选择题(本题包括4个小题,共50分) 11.(10分)某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。 在常温下按照如下方案完成实验。 实验编号 反应物 催化剂 ① 10mL2%H2O2溶液 无 ② 10mL5%H2O2溶液 无 ③ 10mL5%H2O2溶液 1mL0.1mol·L-1 FeCl3溶液 ④ 10mL5%H2O2溶液+ 少量HCl溶液 1mL0.1mol·L-1 FeCl3溶液 ⑤ 10mL5%H2O2溶液+ 少量NaOH溶液 1mL0.1mol·L-1 FeCl3溶液 (1)催化剂能加快化学反应速率的原因是 。 (2)常温下5%H2O2溶液的pH约为6,H2O2的电离方程式为 。 (3)实验①和②的目的是 。 实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。 资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。 为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是 。 (4)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。 分析上图能够得出的实验结论是 。 解析: 因为H2O2在常温下不易分解,要想观察到明显现象,可想办法加快化学反应速率如升高温度等。 答案: (1)降低了反应所需活化能 (2)H2O2 H++H (3)探究浓度对反应速率的影响 将盛有反应物的试管放入同一热水浴中 (4)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率 12.(12分)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验: 【实验原理】2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O 【实验内容及记录】 实验 编号 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min 0.6mol·L-1 H2C2O4溶液 H2O 0.2mol·L-1 KMnO4溶液 3mol·L-1 稀硫酸 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4 请回答: (1)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是 。 (2)利用实验1中数据计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)= 。 (3)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图,如图1所示。 但有同学查阅已有的实验资料发现,该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图2所示。 该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设,并继续进行实验探究。 ①该小组同学提出的假设是 。 ②请你帮助该小组同学完成实验方案,并填写表中空白。 实 验 编 号 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 再向试 管中加 入少量 固体 室温下溶 液颜色褪 至无色所 需时间/min 0.6mol·L-1 H2C2O4溶液 H2O 0.2mol·L-1 KMnO4溶液 3mol·L-1 稀硫酸 4 3.0 2.0 3.0 2.0 t ③若该小组同学提出的假设成立,应观察到的现象是 。 解析: (1)分析表中数据发现,3组反应中只有KMnO4溶液的浓度以及水的用量不同,KMnO4溶液浓度越大,褪色所需时间越短。 (2)v(KMnO4)== 1.5×10-2mol·L-1·min-1 答案: (1)其他条件相同时,增大KMnO4浓度(或反应物浓度),反应速率增大 (2)1.5×10-2mol·L-1·min-1 (3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用) ②MnSO4 ③与实验1比较,溶液褪色所需时间短 或所用时间(t)小于4min(或其他合理答案) 13.(14分)水是生命之源。 饮用水消毒剂作为控制水质的一个重要环节,令世人关注。 臭氧(O3)是优良的水消毒剂。 但当水中含溴离子(Br-)时,臭氧可氧化溴离子(Br-)为溴酸盐(Br)。 而溴酸盐(Br)是对人体有致癌作用的化合物,我国规定饮用水中Br含量在10μg·L-1以下。 测定Br浓度可用离子色谱法。 (1)水中的氯离子(Cl-)对Br测定干扰很大,需要先除去氯离子(Cl-)。 用右图的装置可除去水中的氯离子(Cl-)。 装置中Ag是 极(填电极名称),Ag电极的电极反应式是 。 (2)O3氧化溴离子的原理如下∶ Br- 已知HBrO是一种弱酸,O3与HBrO反应很慢,Br主要是由BrO-与O3反应生成。 对影响生成Br速率的因素提出如下假设: (请你完成假设②和假设③) 假设①: 反应的温度。 假设②: 假设③: (3)设计实验验证假设①。 验证实验操作: a.配制250mL50mg·L-1KBr溶液,加入15mL某种pH=7的缓冲溶液(维持溶液的pH基本不变),并将溶液分为2份。 b. 。 (4)实验中要测定的量是 。 实验结论是 。 解析: (1)Ag作阳极失电子,产生的Ag+结合溶液中的Cl-生成AgCl沉淀。 (2)分析比较实验反应原理,推测影响反应速率的因素除了反应温度外,还可能是溶液的pH、Br-的浓度、O3通入速率等因素造成的。 (3)在做验证实验时,要遵守“多定一变”的原则,即保证除温度外其他条件相同的情况下进行,然后测得具体数据,分析结果得出结论。 答案: (1)阳 Ag+Cl--e- AgCl (2)溶液的pH Br-的浓度(或通入O3的速率) (3)分别在不同温度下,(以相同的速率)通入O3(相同时间) (4)相同时间内生成Br的浓度 若测得Br的浓度不同,则假设①正确,若测得Br的浓度相同,则假设①不正确 14.(14分)Ⅰ.工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1 将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。 图中数据A(1,6)表示: 在1min时H2的物质的量是6mol。 (1)A点正反应速率 (填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。 (2)下列时间段平均反应速率最大的是 。 A.0~1minB.1~3min C.3~8minD.8~11min (3)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。 曲线Ⅰ对应的实验条件改变是 ,曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 ;体积不变再充入3molCO2和4molH2,H2O(g)的体积分数 (填“增大”“不变”或“减小”)。 Ⅱ.(4)某实验小组欲探究反应速率与温度的关系,现有1mol·L-1的KI溶液、0.1mol·L-1的H2SO4溶液、淀粉溶液,则实验时这几种试剂的加入顺序为: KI溶液、 、 ;反应的方程式为 。 解析: (1)由图像看出,反应在6min左右达到平衡,A点时,反应还没达平衡,故正反应速率大于逆反应速率。 (2)随反应进行,反应物浓度不断减小,正反应速率也不断减小,故开始一段时间内正反应速率最大。 (3)由图像看出,实验Ⅰ缩短了达到平衡的时间,加快了反应速率,H2的转化率减小,结合该反应为放热反应可知,该实验改变的条件为升高温度。 实验Ⅱ缩短了达到平衡的时间,加快了反应速率,但H2的转化率增大,结合该反应为气体物质的量减小的反应可知,该实验改变的条件为增大压强或充入一定量的CO2。 体积不变再充入3molCO2和4molH2,相当于增大压强,平衡右移,H2O(g)的体积分数增大。 答案: Ⅰ. (1)大于 (2)A (3)升高温度 增大压强或充入一定量的CO2 增大 Ⅱ.(4)淀粉溶液 H2SO4溶液 4H++4I-+O2 2I2+2H2O
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