练案[18]　第七章　第18讲　化学反应速率及影响因素

[练案18]

第七章　化学反应速率与化学平衡

第18讲　化学反应速率及影响因素

A组　基础必做题

1．下列是几位同学在学习化学反应速率理论后发表的一些看法，其中不正确的是(　A　)

A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率

B．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品

C．影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，浓度、温度、催化剂、反应物颗粒大小等外部因素也会对化学反应速率产生影响

D．正确利用化学反应速率理论可提高化工生产的综合经济效益

[解析]　化学反应速率理论研究的是化学反应进行的快慢问题，不能指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率。

2．(2022·山东济南模拟)在2 L恒容密闭容器中加入4 mol NH3和6 mol O2，发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。若10 s后剩下2 mol NH3，则0～10 s内O2的平均反应速率是(　A　)

A．0.125 mol·L－1·s－1 B．0.2 mol·L－1·s－1

C．0.25 mol·L－1·s－1 D．0.1 mol·L－1·s－1

[解析]　根据题干中的条件，Δn(NH3)＝2 mol，Δt＝10 s，则v(NH3)＝＝＝＝0.1 mol·L－1·s－1，v(O2)＝v(NH3)＝×0.1 mol·L－1·s－1＝0.125 mol·L－1·s－1。

3．(2022·河北保定模拟)在2M(g)＋N(g)3X(g)＋4Y(g)反应中，表示该反应的速率最快的是(　B　)

A．v(M)＝0.7 mol·L－1·s－1 B．v(N)＝0.4 mol·L－1·s－1

C．v(X)＝0.9 mol·L－1·s－1 D．v(Y)＝1.3 mol·L－1·s－1

[解析]　速率与其化学计量数的比值越大，表示的反应速率越快，则A．＝0.35；B．＝0.4；C．＝0.3，D．＝0.325；显然B中比值最大，B表示的反应速率最快。

4．(1)(2022·山东泰安模拟)下列有关活化分子和活化能的说法不正确的是(　C　)

A．发生有效碰撞的分子一定是活化分子

B．升高温度，可增加单位体积活化分子数

C．增加气体反应物的浓度，可以提高单位体积活化分子百分数

D．使用催化剂可降低活化能，提高单位体积活化分子百分数

[解析]　物质发生化学反应，必须分子间发生有效碰撞，普通分子间不能发生有效碰撞，即发生有效碰撞的分子一定是活化分子，故A正确；升高温度，提高分子需要的能量，单位体积内活化分子百分数也大大增加，故B正确；增加反应物浓度，只增大单位体积活化分子的数目，活化分子百分数不变，故C错误；使用催化剂可降低活化能，则可提高单位体积活化分子百分数，活化分子数增多，故D正确。

(2)(2022·广西梧州模拟)在恒容密闭容器中发生反应：3CO(g)＋Fe2O3(s)3CO2(g)＋2Fe(s)，下列说法不正确的是(　A　)

A．增加块状Fe2O3的量，反应速率增大

B．降低温度，反应速率减慢

C．使用催化剂，反应速率增大

D．充入CO，反应速率增大

[解析]　Fe2O3为纯固体，增加其用量反应速率不变，故A错误；降低温度，活化分子百分数减小，反应速率减慢，故B正确；使用催化剂，活化分子百分数增大，反应速率增大，故C正确；充入CO，反应物浓度增大，反应速率增大，故D正确。

5．某2 L恒容密闭容器中发生反应：M(g)2E(g)，测得M、E的物质的量随时间变化如图所示。

请回答下列问题：

(1)曲线Ⅱ表示物质__E__(填“M”或“E”)。前10 min内，用M表示的化学反应速率为__0.015 mol·L－1·min－1__。

(2)Q点时M的正、逆反应速率__不相等__(填“相等”或“不相等”)。

(3)若升高温度，该反应的逆反应速率将会__增大__(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)若上述反应在甲、乙两个相同容积的密闭容器内同时进行，分别测得甲中v(M)＝5 mol·L－1·min－1，乙中v(E)＝8 mol·L－1·min－1。则反应较快的容器是__甲__(填“甲”或“乙”)。

6．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。

(1)降低温度，化学反应速率__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)600 ℃时，在一容积为2L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10 min和20 min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3的物质的量变化如图所示，前10 min正反应速率逐渐__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)；前15 min内用SO3表示平均反应速率为__1.33×10－3 mol·L－1·min－1__。

(3)图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是__15～20 min、25～30 min__。

(4)根据图示判断，10min时改变的反应条件可能是__ab__(填字母，下同)；20 min时改变的反应条件可能是__d__。

a．加入催化剂 b．缩小容器容积

c．降低温度 d．增加O2的物质的量

[解析]　(1)降低温度，化学反应速率减小。(2)前10 min随着反应的不断进行，反应物SO2和O2的浓度不断减小，正反应速率逐渐减小，前15 min内用SO3表示的平均反应速率为≈1.33×10－3 mol·L－1·min－1。(3)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段是15～20 min和25～30 min，反应处于平衡状态。(4)10～15 min三条曲线的斜率突然变化，根据图示可知反应速率突然加快，其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积；反应进行至20 min时，曲线发生的变化是O2的物质的量突然增大，平衡发生移动，SO2、SO3的物质的量随之发生变化。

B组　能力提升题

7．(2022·陕西西安月考)在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：

下列能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(　A　)

(注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1＜c2)

[解析]　由表可知，每隔10 min，c(N2O)的变化量相等，即单位时间内c(N2O)的变化量是定值，即N2O的分解速率是定值，A项正确；由表可知单位时间内c(N2O)的变化与N2O的起始浓度无关，最终N2O完全分解，B项错误；0～50 min内c(N2O)由0.1 mol·L－1变为0.05 mol·L－1，即0.1 mol·L－1 N2O的半衰期为50 min，同理20～60 min,0.08 mol·L－1N2O的半衰期为40 min，即随着浓度的减小，半衰期也在减小，C项错误；每隔10 min，c(N2O)的变化量相等，即N2O的起始浓度越小，单位时间内的转化率越大，最终N2O完全分解，D项错误。

8．(2022·广东揭阳月考)已知：4NH3＋5O2===4NO＋6H2O(g)，若反应速率分别是v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(单位：mol·L－1·min－1)。下列关系正确的是(　D　)

A．v(NH3)＝v(O2) B．v(O2)＝v(H2O)

C．c(NH3)＝v(H2O) D．v(O2)＝v(NO)

[解析]　对于同一反应，不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。v(NH3)与v(O2)的关系为5v(NH3)＝4v(O2)，则v(NH3)＝v(O2)，A项错误；同理v(O2)与v(H2O)的关系为v(O2)＝v(H2O)，B项错误；v(NH3)与v(H2O)的关系为v(NH3)＝v(H2O)，C项错误；v(O2)与v(NO)的关系为v(O2)＝v(NO)，D项正确。

9．(2022·安徽安庆月考)在298 K时，实验测得溶液中的反应：H2O2＋2HI===2H2O＋I2，在不同浓度时的化学反应速率见表，由此可推知当c(HI)＝0.500 mol·L－1、c(H2O2)＝0.400 mol·L－1时的反应速率为(　B　)

A．0.038 mol·L－1·s－1 B．0.152 mol·L－1·s－1

C．0.608 mol·L－1·s－1 D．0.760 mol·L－1·s－1

[解析]　对比实验1、2可知HI的浓度增大2倍，其反应速率增大2倍，对比实验1、4可知H2O2的浓度增大2倍，其反应速率增大2倍，再对比实验1、3以及1、5可得出结论：反应速率与c(HI)和c(H2O2)浓度变化成正比，故当c(HI)＝0.500 mol·L－1、c(H2O2)＝0.400 mol·L－1时，v＝0.152 mol·L－1·s－1。

10．(2022·山东齐鲁名校教研协作体联考)用如图所示装置进行锌与稀硫酸反应速率的测定。下列说法错误的是(　D　)

A．将图甲装置中分液漏斗旋塞打开，分液漏斗中的液体顺利流下，并不能说明整套装置气密性不好

B．需要测量单位时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体需要的时间

C．图甲装置中因为逐滴加入硫酸，硫酸的体积和浓度的变化会造成误差，用乙装置可以减小该误差(图乙装置中燃烧匙可上下移动)

D．只需要将图甲装置中的锌粒改为铜片，稀硫酸改为浓硫酸，就可以用此装置测定铜与浓硫酸的反应速率

[解析]　注射器的活塞可以移动，整套装置是容积可变的容器，不是刚性容器，分液漏斗中的液体顺利流下，不能说明整套装置的气密性不好，A项正确；测锌和稀硫酸反应的速率，需要测定单位时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体需要的时间，B项正确；硫酸溶液进入体系，会使系统压强增大，活塞右移；用乙装置可以消除硫酸滴加过程耗时引起的误差，C项正确；常温下，铜与浓硫酸不发生反应，两者需要在加热条件下才能发生反应，D项错误。

11．(2022·广东中山模拟)为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，甲同学做了以下实验，请回答下列问题：

请回答下列问题：

(1)过氧化氢分解的化学方程式为__2H2O22H2O＋O2↑__。

(2)实验①的目的是__探究温度对H2O2分解速率的影响__；

实验中滴加FeCl3溶液的目的是__加快H2O2分解速率，便于观察实验现象__。

(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__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__(用实验中所提供的几种试剂)。

(4)乙同学在50 mL一定浓度的H2O2溶液中加入一定量的MnO2，放出气体的体积(标准状况下)与反应时间的关系如图所示：

①A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最小的是__C__。

②t1～t3 min内，过氧化氢的分解速率为____mol·L－1·min－1。

[解析]　(1)过氧化氢分解生成H2O和O2，该反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑。(2)实验①中试管A、B的其他条件相同，只有温度不同，故其目的是探究温度对H2O2分解速率的影响。实验中滴加FeCl3溶液，可加快过氧化氢的分解速率，便于观察实验现象。(3)实验②未观察到预期的实验现象，可能原因是温度过低、未使用催化剂，故改进措施是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)①图中曲线的斜率代表生成O2的反应速率，曲线的斜率越大，则瞬时反应速率越大。图中曲线斜率大小：A＞B＞C，故C点表示的瞬时反应速率最小。②t1～t3 min内，V(O2)由b mL增大到a mL，则有n(H2O2)＝2n(O2)＝＝ mol，故过氧化氢的分解速率为v＝＝ mol·L－1·min－1。

12．(2022·山东临沂模拟)用酸性KMnO4溶液和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化)，实验装置如图甲所示：

(1)该实验探究的是__浓度__对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是__②__＞__①__(填实验序号)。

(2)若实验①在2 min末收集了4.48 mL CO2(标准状况下)，则在2 min末，c(MnO)＝__0.0052__mol·L－1(假设混合溶液的体积为50 mL)。

(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定__酸性KMnO4溶液完全褪色所需时间(或产生相同体积气体所需时间)__来比较化学反应速率。

(4)小组同学发现反应速率变化如图乙，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：

①产物Mn2＋是反应的催化剂；

②__反应放热，使混合溶液的温度升高__。

[解析]　(1)对比实验①②中A溶液、B溶液的数据可知，除c(H2C2O4)不同外，其余各量均相同，因此该实验是探究浓度对化学反应速率的影响。实验②中A溶液中的c(H2C2O4)比实验①中大，则相同时间内实验②的化学反应速率快，所得CO2的体积大。(2)收集到CO2的物质的量为n(CO2)＝＝2×10－4 mol，则有

2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

2  　　　　　　　　　　　　　　　10

n(MnO)  　　　　　　　　　　　2×10－4 mol

列式：＝，解得n(MnO)＝4×10－5 mol。在2 min末，n(MnO)＝30×10－3 L×0.01 mol·L－1－4×10－5 mol＝2.6×10－4 mol，从而可得c(MnO)＝＝0.005 2 mol·L－1。(3)可以通过测定酸性KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需时间来比较化学反应速率。(4)t1～t2时间内反应速率变快，其可能原因主要有：①产物Mn2＋(或MnSO4)是反应的催化剂；②反应放热，使混合溶液的温度升高。