2023版高中化学人教版选择性必修1 第二章 化学反应速率与化学平衡 专题强化练3 突破速率常数

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专题强化练3　突破速率常数1.高温下,向恒容密闭容器中投入一定量甲烷,发生反应2CH4 C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为v=k·c(CH4),其中k为反应速率常数。对于处于初期阶段的该反应,下列说法错误的是(　　)A.增加甲烷浓度,v增大B.增加H2浓度,v增大C.乙烷的生成速率逐渐减小D.升高反应温度,k增大2.(2022辽宁省实验中学月考)某课题组研究煤燃烧过程中氮氧化物与砷反应的微观机理,得到如下数据和图像。已知:反应速率为反应物浓度和速率常数k的函数,Ea为活化能。对于所研究的三个反应,下列说法错误的是(　　)反应Ea/kJ·mol-1As+N2O AsO+N278.45As+NO2 AsO+NO2.58As+NO AsO+N155.85 A.相同条件下的氧化性:NO2>NOB.相同条件下,As与NO的反应速率最慢C.升高温度能增大As与N2O反应的活化能D.其他条件不变,改变温度不能显著改变As与NO2的反应速率3.一定温度下,在恒容反应器中发生反应CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),化学反应速率v=kcm(CO)·cn(NO2)(k为化学反应速率常数,其数值与温度有关)。实验测得该温度下反应物浓度与化学反应速率的关系如表所示:c(CO)/mol·L-10.010.020.020.01c(NO2)/mol·L-10.010.010.0150.015v/mol·L-1·s-12.2×10-44.4×10-46.6×10-4x 根据表中的测定结果,下列结论不正确的是(　　)A.表中x的值为3.3×10-4B.化学反应速率v=2.2c(CO)·c(NO2)C.升高温度,各物质浓度不变,化学反应速率不变D.催化剂影响k的大小4.(2022福建武平一中月考)反应2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)中,每生成14 g N2(g)放出332 kJ的热量,该反应的速率方程为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)。其反应包含下列两步:①2NO+H2 N2+H2O2(慢)②H2O2+H2 2H2O(快)T ℃时测得有关实验数据如下:序号c(NO)/mol·L-1c(H2)/mol·L-1速率/mol·L-1·min-1Ⅰ0.006 00.001 01.8×10-4Ⅱ0.006 00.002 03.6×10-4Ⅲ0.001 00.006 03.0×10-5Ⅳ0.002 00.006 01.2×10-4 下列说法错误的是(　　)A.该反应的速率方程为v=500c2(NO)·c(H2)B.正反应的活化能:①>②C.总反应的反应速率由第①步反应决定D.该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-664 kJ·mol-15.(2022安徽师范大学附属中学月考)1889年,阿伦尼乌斯提出了反应速率常数与温度间关系的经验公式:lnk=lnA-(k为反应速率常数,R为理想气体常数,T为热力学温度,Ea为活化能,A为比例系数),该公式可以用于计算基元反应的活化能。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个不同的基元反应的lnk随的变化如图所示,下列说法错误的是(　　)A.活化能由大到小的顺序是Ⅰ>Ⅱ>ⅢB.对于不同反应,一定温度下,活化能小的反应速率大C.对于不同反应,温度升高时,活化能大的反应速率变化大D.对于同一反应,反应速率随温度的升高而增大6.(2022安徽A10联盟联考)H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH=-15 kJ·mol-1的反应机理如下:反应ⅰ:I2(g) 2I(g)　ΔH1反应ⅱ:H2(g)+2I(g) 2HI(g)　ΔH2其能量与反应过程的关系如图所示。已知:对于基元反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),其速率方程为v=kca(A)·cb(B)。回答下列问题:(1)ΔH1　　　　0(填“>”或“<”)。 (2)反应ⅰ逆反应的活化能为　　　　kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。 (3)决定总反应速率快慢的是　　　　(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)。 (4)各步反应速率方程如表,其中k1、k2、k3、k4分别为v1(正)、v1(逆)、v2(正)、v2(逆)的速率常数,且仅与温度有关。反应ⅰ反应ⅱv1(正)=k1c(I2)v1(逆)=k2c2(I)v2(正)=k3c(H2)·c2(I)v2(逆)=k4c2(HI) 实验测得总反应的速率方程为v(正)=kc(I2)·c(H2),则k=　　　　(用仅含k1、k2、k3的代数式表示)。
答案全解全析1.B　由初期阶段的速率方程可知,甲烷浓度越大,反应速率v越大,而增加生成物浓度,对反应速率影响不大,A正确,B错误;随着反应的进行,甲烷的浓度逐渐减小,由初期阶段的速率方程可知,乙烷的生成速率逐渐减小,C正确;升高反应温度,反应速率增大,由初期阶段的速率方程可知,反应速率常数k增大,D正确。知识拓展　　速率常数(k)表示单位浓度下的反应速率,与浓度无关,受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常,反应速率常数越大,反应进行得越快。2.C　由As+NO2AsO+NO可知,N元素的化合价降低,二氧化氮作氧化剂,则相同条件下的氧化性:NO2>NO,A项正确;由题表可知,NO与As反应的活化能最大,则相同条件下As与NO的反应速率最慢,B项正确;升高温度,可增大活化分子百分数,增大反应速率,但不改变反应的活化能,C项错误;反应速率为反应物浓度和k的函数,由题图可知,As与NO2反应中,随温度的升高k变化不大,则其他条件不变,改变温度不能显著改变As与NO2的反应速率,D项正确。3.C　将表格中相应数据代入速率方程式,,解得m=1;,解得n=1;将题表中第一列数据代入,可得k的数值为2.2;化学反应速率v=2.2c(CO)·c(NO2),将题表中第四列数据代入计算可得v=3.3×10-4mol·L-1·s-1,A、B正确。各物质浓度不变,升高温度k发生变化,反应速率发生变化,C错误。催化剂改变反应速率,各物质浓度不变,加入催化剂,由速率方程可知催化剂影响k的大小,D正确。4.A　分析题表中Ⅰ、Ⅱ数据,NO浓度相同,氢气浓度增大一倍,反应速率增大一倍,分析题表Ⅲ、Ⅳ数据,H2浓度相同,NO浓度增大一倍,反应速率增大3倍,据此得到速率方程v=kc2(NO)·c(H2),依据Ⅰ中数据计算k的数值为5 000,则速率方程为v=5 000c2(NO)·c(H2),A错误;反应①是慢反应,说明反应①的活化能高,则正反应的活化能①>②,B正确;反应历程中反应慢的步骤决定反应速率,C正确;反应2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)中,每生成14 g N2(g)放出332 kJ的热量,生成28 g N2(g)放出664 kJ的热量,热化学方程式为2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-664 kJ·mol-1,D正确。5.A　根据题图可知,当温度相同时lnk由大到小的顺序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,根据lnk=lnA-,可知活化能由大到小的顺序是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,A错误;一定温度下,活化能越小,反应速率越大,B正确;根据lnk=lnA-,对于温度升高时活化能大的反应,其速率常数变化程度大,反应速率变化大,C正确;根据温度对反应速率的影响可知,升高温度反应速率增大,D正确。6.答案　(1)>　(2)a+b-c+15　(3)反应ⅱ　(4)解析　(1)从题图中可以看出,1 mol I2(g)的能量低于2 mol I(g)的能量,所以ΔH1>0。(2)设反应ⅰ逆反应的活化能为x kJ·mol-1,根据题图可知,I2(g)2I(g)的ΔH1=(a-x) kJ·mol-1,反应ⅱH2(g)+2I(g) 2HI(g)的ΔH2=(b-c) kJ·mol-1,总反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2=(a-x) kJ·mol-1+(b-c) kJ·mol-1=-15 kJ·mol-1,所以x=a+b-c+15。(3)由题图可知,反应ⅱ的活化能大于反应ⅰ的活化能,所以反应ⅱ的速率慢,决定总反应速率快慢的是反应ⅱ。(4)该反应的决速步骤是反应ⅱ。反应ⅰ达到平衡时,正、逆反应速率相等,k1c(I2)=k2c2(I),所以c2(I)=,代入v2(正)=k3c(H2)·c2(I),即v2(正)=k3c(H2),和v(正)=kc(I2)·c(H2)比较可知k=。