高中化学人教版 (2019)选择性必修1实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素课后作业题

影响化学反应速率的因素

一、有效碰撞理论

1．有效碰撞

2．活化能和活化分子

（1）活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

（2）活化能：活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需要的能量)。

3．反应物、生成物的能量与活化能的关系图

二、外界因素对化学反应速率的影响

1．浓度对化学反应速率的影响

（1）【实验2-2】原理：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O

实验现象：KMnO4酸性溶液褪色，0.2 mol·L－1 H2C2O4溶液较0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液褪色时间短。

实验结论：H2C2O4溶液浓度越大，KMnO4酸性溶液褪色越快，反应速率也越快；反之，H2C2O4溶液浓度越小，反应速率越慢。

（2）影响规律

其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小。

（3）微观解释

反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。

【温馨提示】

（1）对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。

（2）固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。

（3）对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。

2．压强对化学反应速率的影响

（1）影响规律

对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示：

由图可知：其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快。

（2）微观解释

增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。

【温馨提示】

压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。

（1）恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。

（2）恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。

【特别提醒】

（1）改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：

①恒温时，增大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率增大。

②恒容时，充入气体反应物，浓度增大，总压强增大，反应速率增大。

③恒容时，充入“稀有气体”总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。

④恒压时，充入“稀有气体”，体积增大，各物质的浓度减小，反应速率减小。

（2）压强对反应速率的影响常见的误区

误区一　忽视物质的状态

解题过程中，若忽视反应物或生成物是否为气体，则可能会错误判断压强对反应速率的影响。

误区二　惰性气体引起的失误

不要看到压强增大，就认为反应速率加快，忽视了体积不变充入惰性气体时，压强虽然增大，但参加反应的各物质的浓度没有改变，反应速率也不改变这种特殊情况；或者看见题目中加入惰性气体，则一律判断为对反应速率无影响，忽视恒温恒压条件下，充入惰性气体可使容器体积增大，反应物浓度减小的特殊情况。

3．温度对化学反应速率的影响

（1）【实验2-3】原理：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O

实验现象：混合后均出现浑浊，但热水一组首先出现浑浊。

实验结论：升高温度，化学反应速率增大。

（2）影响规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。

（3）微观解释：升高温度→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。

【温馨提示】

（1）温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。升温时，化学反应速率增大；降温时，化学反应速率减小。

（2）一般而言，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强等对化学反应速率的影响要大，也更容易控制。

4．催化剂对化学反应速率的影响

（1）【实验2-4】原理：2H2O22H2O＋O2↑

实验现象：①未加入MnO2时，带余烬的木条无明显变化；②加入MnO2后，锥形瓶内立即产生大量气泡，并且带余烬的木条复燃。

实验结论：MnO2能加快H2O2的分解。

（2）影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。

（3）微观解释：使用催化剂→改变了反应的路径(如下图)，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快。

【温馨提示】

（1）催化剂有正、负之分，一般情况下的催化剂是指正催化剂。

（2）催化剂有选择性，不同的化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化温度。

（3）催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。

1．下列有关化学反应速率的说法中正确的是

A．100 mL 2 mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变

B．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率

C．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢

D．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢

【答案】C

【解析】100 mL 2 mol·L－1的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，盐酸的浓度变小，故生成氢气的速率减小，A项错误；用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸不能加快产生氢气的速率，因为铁在常温下遇浓硫酸会发生钝化，B项错误；汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应物的浓度减小，故反应速率减慢，C项正确；其他条件不变时，升高温度，任何化学反应的反应速率都加快，D项错误。答案选C。

2．下列说法正确的是

A．增大反应物的质量，活化分子百分数增大，反应速率增大

B．升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大

C．增大压强，活化分子百分数增大，反应速率增大

D．使用催化剂，分子能量提高，活化分子百分数增大，反应速率增大

【答案】B

【解析】增大反应物的质量，反应物浓度增大，单位体积内活化分子百分数增大，从而增大有效碰撞几率，反应速率增大，A项错误；升高温度，活化分子百分增大数，有效碰撞几率增大，反应速率增大，B项正确；增大压强，相当于反应物浓度增大，单位体积内活化分子百分数增大，从而增大有效碰撞几率，反应速率增大，C项错误；使用催化剂，降低反应活化能，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增大，反应速率增大，D项错误。答案选B。

3．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH＞0，下列叙述正确的是

A．在容器中加入氩气，反应速率不变

B．加入少量W，逆反应速率增大

C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小

D．若将容器的体积压缩，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞次数增大

【答案】A

【解析】在容器中加入氩气，参加反应气体的浓度不变，则反应速率不变，A项正确；W为固体，加入少量W，固体的浓度是一个常数，故逆反应速率不变，B项错误；升高温度，正逆反应速率都增大，C项错误；增大压强，可增大单位体积内活化分子数，单位体积内活化分子的百分数不变，有效碰撞次数增大，D项错误。答案选A。

4．如图是表示：2X＋Y Z＋R △H＞0 的气体反应速率(υ)与时间(t)的关系，t1时开始改变条件，则所改变的条件符合曲线的是

A．减少Z物质          B．加大压强       C．升高温度       D．使用催化剂

【答案】D

【解析】该反应是反应前后气体体积减小的反应，由图可知t1时刻，正、逆反应速率均增大，且正反应速率等于逆反应速率，根据影响反应速率的因素分析判断。

【详解】根据2X＋YZ＋R△H＞0的气体反应速率(υ)与时间(t)的关系图可知，物质都是气体，反应后气体体积减小，t1时刻，正、逆反应速率均增大，且正反应速率仍然等于逆反应速率，说明正、逆反应速率同等程度的加快，改变的条件只能是使用了催化剂。答案选D。

5．X不同条件下能分别转化为Y或Z，转化过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．反应X→Y为放热反应

B．加入催化剂曲线a变为曲线b

C．反应2X(g)=Z(g)吸收的热量为(E2-E1)

D．升高温度可以提高反应物分子的能量，从而使化学反应速率加快

【答案】D

【解析】图中生成物Y的能量比反应物X高，反应X→Y为吸热反应，A项错误；加入催化剂只能改变反应的活化能，不能改变反应的焓变，曲线a变为曲线b改变了生成物所具有的能量，B项错误；反应2X(g)=Z(g)放出的热量为(E2-E1)，C项错误；升高温度可以提高反应物分子的能量，提高活化分子百分数，从而使化学反应速率加快，D项正确；答案选D。

6．等质量的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，下列图象能正确表示氢气质量与反应时间之间关系的是

A．   B．  C．     D．

【答案】B

【解析】金属的活泼性：镁>锌>铁，金属越活泼与酸反应越剧烈，速率就越快，反应完所用时间就越短，因此消耗完的时间:镁<锌<铁；三种金属是足量的，稀硫酸少量，产生的氢气由硫酸决定，因硫酸等量，则三者产生的氢气量相等，符合的图像是B。答案选B。

7．已知：Na2S2O3＋H2SO4＝Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中，反应速率最快的是

【答案】C

【解析】根据反应温度越高、反应物的浓度越大，反应速率越快分析判断。

【详解】温度对化学反应速率的影响比浓度对化学反应速率的影响更大。根据表格数据可知选项C、D的反应温度30℃比选项A、B的10℃高，因此选项C、D的反应速率比选项A、B的快。当温度都是30℃时，由于选项C中反应物的浓度比选项D的更大。由于反应物的浓度越大，反应速率越快，因此反应速率最快的是选项C。答案选C。

8．金属插入CH4的C-H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法不正确的是

A．整个反应快慢，由 CH2— Zr···H2→状态2反应决定

B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2    ΔH=+8.32 kJ • mol-1

C．在中间产物中 CH3—Zr···H状态最稳定

D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能为201. 84 kJ • mol-1

【答案】D

【解析】反应速率取决于反应活化能的大小，活化能越大的那步反应的反应速率越小，整个反应的反应速率由其决定，由图可知，CH2﹣Zr···H2→状态2反应的活化能最大，反应速率最慢，所以整个反应快慢，由CH2﹣Zr···H2→状态2反应决定，A项正确；由图可知，CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2的△H＝-106.15kJ/mol﹣(-114.47)kJ/mol═＋8.32kJ/mol，B项正确；由图可知，CH3﹣Zr···H状态时具有的内能最低，所以CH3﹣Zr…H状态最稳定，C项正确；由图可知，Zr+CH4→CH─Zr···H3活化能为95.69kJ/mol，D项错误。答案选D。

9．某实验小组利用稀硫酸与锌粒制取氢气的实验探究影响化学反应速率的因素，反应速率与反应时间的关系如图，请回答下列问题：

（1）t0~t1间反应速率增大的原因是___。

（2）若在t2时刻向溶液中加入少量CuSO4固体，反应速率明显加快，对此大家展开研究：

①有人认为是加入的SO42-催化了反应。他的观点___（填“正确”或“不正确”）。如何设计实验加以证明？___。

②有同学发现当加入较多CuSO4固体时，反应速率反而下降，可能的原因是___。

（3）如要加快t0时刻气体产生的速率，从反应物角度看，可采取的措施有___(至少答两种)。

【答案】（1）该反应放热，使温度升高，从而加快了反应速率   

（2）①不正确    可向溶液中加入少量Na2SO4固体，观察反应速率变化    ②锌置换出较多铜，覆盖在锌片表面，阻止了反应的发生   

（3）适当加大稀硫酸的浓度、将锌片粉碎   

【解析】依据外界条件对反应速率的影响以及反应实质分析解答。

【详解】（1）Zn与稀硫酸反应放热，随着反应的不断进行，反应放出大量的热，使体系温度升高，温度升高加快反应速率，故t0-t1段反应速率增大；

（2）①t2时刻加入硫酸铜，反应速率加快，因为Zn可以与Cu2+发生置换反应生成Cu，Cu-Zn-稀硫酸组成原电池装置，加快反应速率，故该同学的观点是不正确的，硫酸根不会催化反应的进行，可以通过向溶液中加入硫酸钠固体进行验证，若加入硫酸钠固体后反应速率加快，则说明硫酸根起催化作用，反之则没有起到催化作用；

②当加入大量硫酸铜时，Cu2+与Zn反应生成大量Cu附着在Zn表面，阻止Zn的进一步反应；

（3）为增加初始状态下的反应速率，可以适当提高硫酸的浓度、将锌粉碎提高Zn与稀硫酸的接触面积等方法。

10．化学反应速率在生产生活中有重要作用。

（1）氨的合成为氮肥的生产工业奠定了基础，其原理N2＋3H22NH3。

①反应一段时间后，NH3的浓度增加了0.9mol/L，用N2表示其平均反应速率为0.15mol/(L∙s)，则反应的时间为________s。

②下列4个数据是在不同条件下测得的合成氨反应速率，其中反应最快的是_______（填字母）。

A．v(H2)＝0.1 mol/(L∙min)             B．v(N2)＝0.1 mol/(L∙min)

C．v(NH3)＝0.15 mol/(L∙min)          D．v(N2)＝0.002 mol/(L∙min)

（2）一定温度下，氧化铁可与一氧化碳发生反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g)。在2L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成单质铁11.2g。10min内v(CO)＝___mol/(L∙min)。

（3）研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。

①对比实验Ⅰ、Ⅱ可得出：_______，化学反应速率加快。

②对比实验Ⅱ、Ⅳ可得出：_______，化学反应速率加快。

③在0~10min内，实验Ⅲ的平均速率v(Y)＝_______ mol/(L∙min)。

【答案】（1）①3    ②B    （2）0.015    （3）①增大反应物浓度    ②升高温度    ③0.02   

【详解】（1）①NH3的浓度增加了0.9mol/L，则氮气的浓度减少0.45mol/L，v(N2)＝＝＝0.15mol/(L∙s)，则t＝3s；

②化学反应速率之比等于化学计量数之比，比较反应速率需转化为同一物质的相同单位，A项，v(H2)＝0.1 mol/(L∙min)；B项，v(N2)＝0.1 mol/(L∙min)转化为氢气v(H2)=0.3 mol/(L∙min)；C项，v(NH3)＝0.15 mol/(L∙min)转化为氢气v(H2)=0.225mol/(L∙min)；D项，v(N2)＝0.002 mol/(L∙min) 转化为氢气v(H2)=0.006mol/(L∙min)；

综上所述，答案为B。

（2）10min后，生成单质铁11.2g，即0.2mol，则消耗0.3mol的CO，v(CO)＝＝0.015 mol/(L∙min)；

（3）①根据图像，对比实验Ⅰ、Ⅱ，反应的温度相同，X的初始物质的量I＞II，达到平衡时所用的时间I＜II，反应物的浓度越大，反应速率越快；②根据图像，对比实验Ⅱ、Ⅳ，反应物的初始浓度相同，II的温度＜Ⅳ，所用的时间II＜Ⅳ，则温度越高，反应速率越快；③根据图像，0~10min内，实验Ⅲ中，X的浓度由1.00mol/L变为0.60mol/L，则Y的浓度增大0.20mol/L，v(Y)＝＝0.02mol/(L∙min)。

1．我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)  ΔH＜0，在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下：

下列说法正确的是

A．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程

B．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH

C．该催化过程中：有极性键的断裂，极性键和非极性键的形成

D．图示显示：起始时的2个H2O在反应过程中并未都参与了反应

【答案】C

【解析】化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，断键需要吸收能量，形成化学键需要释放能量，使用催化剂能够降低活化能，但对焓变无影响，据此分析；

【详解】根据反应过程，过程Ⅰ和过程Ⅱ都有H-O键的断裂，断键要吸收热量，A项错误；△H只与始态和终态有关，与反应的途径无关，使用催化剂对△H无影响，B项错误；催化过程中，H2O中的O-H键断裂，O-H为极性键，生成CO2，有极性键的生成，生成H2，H-H键为非极性键，C项正确；过程I中有1个水分子参与反应，D项错误。答案选C。

2．下列说法正确的是

A．对于2A(s)＋B(g)2C(g)的反应，加入A，反应速率加快

B．2NO2N2O4(正反应放热)，升高温度，v(正)增大，v(逆)减小

C．100mL2mol/L稀盐酸与足量的锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快

D．一定温度下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行，恒压，充入He反应速率不变

【答案】C

【解析】A是固体，A的质量多少不影响化学反应速率，所以加入A化学反应速率不变，A项错误；升高温度正逆反应速率都增大，只是逆反应速率增大倍数大于正反应速率，B项错误；加入硫酸铜，Zn 和铜离子反应生成Cu,Zn、Cu和稀盐酸构成原电池，原电池加快化学反应速率，C项正确；恒压条件下，充入He，导致反应体系分压减小，所以正逆反应速率都减小，D项错误。答案选C。

3．不同条件下，用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是

A．一定时间内，Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大

B．由①和②可知，pH越大，Fe2+氧化速率越快

C．由①和③可知，温度越高，Fe2+氧化速率越快

D．氧化过程的离子方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

【答案】B

【解析】由图像可知，Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大，A项正确；由图像可知，①和②的反应温度和溶液的pH均不相同，无法判断溶液的pH和Fe2+氧化速率的关系，B项错误；由图像可知，①和③的溶液的pH相同，温度越高，Fe2+氧化速率越快，C项正确；氧化过程发生的反应为酸性条件下，亚铁离子与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为为4Fe2+＋O2＋4H+＝4Fe3+＋2H2O，D项正确。答案选B。

4．5.6 g铁粉与100 mL 1mol/L的稀盐酸反应时，为了使反应平缓进行且不改变H2的产量，可以使用如下方法中的

①NaOH溶液；②改用200mL 0.5mol/L的盐酸 ；③加NaCl溶液；④CuSO4固体；⑤加CH3COONa固体            ⑥加NH4Cl固体

A．②③⑤ B．②⑤⑥ C．①②⑥ D．①②⑤

【答案】A

【解析】5.6g铁粉的物质的量为0.1mol与100mL 1mol•L-1的稀盐酸的物质的量为0.1mol，所以铁粉过量，

NaOH溶液与盐酸反应生成盐与水，所以氢离子的物质的量减小，氢气的量减少，①错误；改用200mL 0.5mol•L-1的盐酸，盐酸的浓度减小，但氢离子的物质的量不变，所以能使反应平缓进行且不改变H2的产量，②正确；加NaCl溶液，溶液的体积变大，溶液中氢离子的浓度减小，而氢离子的物质的量不变，所以能使反应平缓进行且不改变H2的产量，③正确；CuSO4固体，与少量铁发生置换反应生成铜，与铁和盐酸构成原电池，加快化学反应速率，④错误；加CH3COONa固体，与盐酸生成醋酸，导致溶液中氢离子的浓度减小，但提供氢离子能力不变，所以能使反应平缓进行且不改变H2的产量，⑤正确；加NH4Cl固体，铵根离子的水解使溶液中氢离子的物质的量增大，所以产生氢气的量增多，⑥错误。答案选A。

5．某含硫酸的酸性工业废水中含有K2Cr2O7.光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：在25℃下，控制光照强度、废水样品、初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成了以下实验设计表。

测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。

（1）写出草酸与重铬酸钾反应的离子方程式：______

（2）V1=______，V2=______，V3=______；

（3）实验①和②的结果表明______________________________________________；实验①中O～t1时段反应速率v(Cr3＋)=______mol·L-1·min-1(用代数式表示)。

（4）该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设。

请你完成假设二和假设三：

假设一：Fe2+起催化作用；

假设二：______；

假设三：______；

（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。(除了上述实验提供的试剂外，可供选择的试剂有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中的Cr2O浓度可用仪器测定)

【答案】（1）3H2C2O4+Cr2O72－+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O   

（2）10    60    20   

（3）其他条件相同时，溶液的初始pH值越小，反应速率越快(或溶液的pH对反应速率有影响)   

（4）Al3+起催化作用    SO42－起催化作用   

（5）控制其他条件与反应①相同，用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾大于相等   

【解析】（1）草酸(H2C2O4)能将Cr2O72－转化为Cr3＋，自身转化为CO2，发生的离子方程式为3H2C2O4+Cr2O72－+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O；

（2）根据①②中pH不同是探究pH对速率的影响，故V1为10mL；②③中pH相同，则是探究浓度对速率的影响，故V2=60mL，V3=20mL；

（3）实验①曲线斜率较大，反应速率快，实验表明溶液c(H+)越大，反应的速率越快，v(Cr3+)=2v(Cr2O72－)=；

（4）根据铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]组成分析，作出假设二：Al3+起催化作用；假设三：SO42－起催化作用；

（5）要证明Fe2+起催化作用，需做对比实验，再做没有Fe2+存在时的实验，所以要选K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，注意由于需要控制Al3+和SO42－浓度比，不要选用K2SO4和Al2(SO4)3；用等物质的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验，反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O72－)大于实验①中c(Cr2O72－)，则假设一成立；若两溶液中的c(Cr2O72－)相同，则假设一不成立，故答案为：控制其他条件与反应①相同，用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾大于相等。