人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二节 影响化学反应速率的因素精品第2课时同步练习题

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一、选择题（共10小题，每小题只有一个正确答案）
1．（2022·河南·修武一中高二开学考试）下列方法对2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应速率没有影响的是
A．加入SO2B．容积不变，充入N2
C．压强不变，充入N2D．降低温度
【答案】B
【解析】加入SO2，反应物浓度增大，反应速率增大，A项错误；容积不变，充入N2，反应体系中各反应物、生成物的物质浓度不变，则反应速率不变，B项正确；压强不变，充入N2，反应体系的体积增大，相当于压强减小，则反应速率减小，C项错误；降低温度，反应速率减小，D项错误。答案选B。
2．某实验小组利用0.1ml·L-1Na2S2O3溶液与0.2ml·L-1H2SO4溶液的反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下表：
下列说法错误的是A．研究温度的影响时，应将溶液混合后置于不同温度的水浴中
B．此实验小组探究了浓度和温度对化学反应速率的影响
C．实验②中a=5.0
D．t2>t1>t3
【答案】A
【解析】由控制变量法可知，实验①、②、③中需要将各组实验H2SO4溶液和Na2S2O3溶液置于一定温度的水浴中一段时间后，再将H2SO4溶液迅速加入Na2S2O3溶液中实验，A项错误；实验①②中硫酸浓度不同，实验①③中温度不同，可以探究温度和浓度对化学反应速率的影响，B项正确；由控制变量法可知，溶液总体积相同，则实验②中加入H2O的体积为5.0mL，才能保持c(Na2S2O3)与实验①一致，C项正确；温度越高、浓度越大，反应速率越快，实验①中硫酸的浓度大，实验③中的温度又比①高，因此反应速率③＞①＞②，则出现浑浊需要的时间t2＞t1＞t3，D项正确。答案选A。
3．催化剂之所以能加快反应速率，是因为
A．减小了反应速率常数B．降低了反应的活化能
C．降低了反应的焓D．降低了反应的递熵
【答案】B
【解析】催化剂之所以能加快反应速率，是因为催化剂降低了反应的活化能，增大了活化分子百分含量，有效碰撞的次数增加，反应速率加快，答案选B。
4．硫酸是重要的化工产品，广泛用于冶金和石油工业，可通过以下反应生产硫酸：S+O2SO2、2SO2+O22SO3、SO3+H2O=H2SO4。对反应2SO2+O22SO3，下列说法正确的是
A．增大O2的浓度能加快反应速率B．添加催化剂不影响反应速率
C．减小压强能加快反应速率D．升高温度能减慢反应速率
【答案】A
【解析】增大O2的浓度可以增大单位体积内活化分子数目，单位时间内有效碰撞次数增大，反应速率加快，A项正确；催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，B项错误；减小压强后单位体积内活化分子数目减少，单位时间内有效碰撞次数减少，反应速率减慢，C项错误；升高温度能增大单位体积内活化分子的比例，单位时间内有效碰撞次数增大，反应速率加快，D项错误。答案选A。
5．已知一定质量的锌粒与稀盐酸反应，生成H2的浓度与反应时间的关系如图所示，下列结论不正确的是
A．若将锌粒改为锌粉，可加快产生H2的反应速率
B．反应前4min内温度对反应速率的影响比浓度大
C．反应开始2min内平均反应速率最大
D．反应前4min内生成H2的平均速率v(H2)＝0.09ml·L－1·min－1
【答案】C
【解析】锌粒改为锌粉，增大了反应物之间的接触面积，反应速率增大，A项正确；浓度减小，使反应速率减小，温度升高，使反应速率增大，反应前4min内，产生氢气的速率增大，说明温度对反应速率的影响比浓度大，B项正确；由图可知，2min到4min内平均反应速率最大，C项错误；反应前4min内生成H2的平均速率v(H2)＝eq \f(0.36ml/L,4min)=0.09ml·L－1·min－1，D项正确。答案选C。
6．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．该“光触媒”技术可以杜绝“光化学烟雾”的产生
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
【答案】C
【解析】使用光催化剂改变反应速率可以加快化学反应速率，A项错误；“光触媒”可将45%的NO和CO转化为无毒无害的N2和CO2，故“光触媒”技术可以减少“光化学烟雾”，但不能杜绝，B项错误；升高温度能提高活化分子的百分数，故能加快反应速率，C项正确；该反应中的所有组分均为气体，故改变压强对反应速率有影响，D项错误；答案选C。
7．某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”，进行了如下实验。下列说法错误的是
A．实验①②探究的是浓度对反应速率的影响
B．实验①③探究的是温度对反应速率的影响
C．t2<8
D．计算可得实验②中v(KMnO4)≈8.3×10-4ml•L-1•s-1(忽略溶液体积变化)
【答案】B
【解析】实验①②对比，变量为H2C2O4溶液的浓度，所以探究的是浓度对反应速率的影响，A项正确；实验①③对比，变量不唯一，无法判断探究的是哪种因素对反应速率的影响，B项错误；实验②③对比，单一变量为温度，温度越高，反应速率越快，实验③的温度更高，所以反应速率比实验②的要快，t2<8，C项正确；实验②中，高锰酸钾完全反应需要的时间为8s，高锰酸钾的物质的量为0.02ml•L-1×0.002L＝0.00004ml，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为eq \f(0.00004ml,0.006L)=eq \f(0.02,3)ml/L，v(KMnO4)≈eq \f(∆c,∆t)＝eq \f(eq \f(0.02,3),8)＝8.3×10-4ml•L-1•s-1，D正确；答案选B。
8．已知反应：2H2O2=2H2O+O2↑，下列条件下，反应速率最大的是
A．10℃，5mL 3 %H2O2溶液B．10℃，5mL 5 %H2O2溶液
C．30℃，5mL 5%H2O2溶液D．30℃，5mL 5 %H2O2溶液且加入少量MnO2
【答案】D
【解析】温度越高，化学反应速率越快；反应物浓度越大化学反应速率越快；加入适合的催化剂能使反应速率加快，D选项符合题意，答案选D。
9．臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：，下列说法错误的是
A．其他条件不变时，升高温度可加快化学反应速率
B．其他条件不变时，缩小容器体积可加快化学反应速率
C．其他条件不变时，增大的浓度不能使完全转化为
D．其他条件不变时，恒容密闭容器中充入氦气可加快化学反应速率
【答案】D
【解析】升温，化学反应速率增快，A项正确；压缩容积，相当于气态物质浓度升高，反应速率上升，B项正确；可逆反应在密闭容器中最终一定能建立化学平衡，达到平衡时反应体系中各物质均有浓度，不会为0，C项正确；恒容状态下容器充入氦气，不影响反应体系内各物质的浓度，故反应速率不变，D项错误。答案选D。
10．多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。如图，我国学者发现T°C时，气态条件下，甲醇(CH3OH)在铜基催化剂表面进行反应的机理与能量变化如下：
下列有关叙述错误的是
A．反应I与反应II均为吸热反应
B．正反应的活化能：反应I >反应II
C．反应物与铜基催化剂的接触面积增大可提高反应速率
D．反应I为CH3OH(g)= CO(g) + 2H2(g) ΔH> 0
【答案】A
【解析】由图可知，反应II的反应物能量大于生成物的能量，为放热反应，A项错误；过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，正反应的活化能：反应I >反应II，B项正确；反应物与铜基催化剂的接触面积增大利于甲醇(CH3OH)在铜基催化剂表面进行反应，可提高反应速率，C项正确；由图可知，反应I生成物能量大于反应物的能量，反应为吸热反应，焓变大于零，反应I为CH3OH(g)= CO(g) + 2H2(g) ΔH> 0，D项正确。答案选A。
二、非选择题（共5小题）
11．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。
12．甲、乙两位同学探究外界条件对化学反应速率的影响。
【实验原理】反应：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O，反应过程中溶液出现乳白色浑浊和有刺激性气味的气体。
【实验用品】0.1ml/LNa2S2O3溶液、0.1ml/LH2SO4溶液、蒸馏水。
试管、烧杯、量筒、胶头滴管等。
实验一：甲同学利用如图装置测定化学反应速率。
（1）为保证实验的准确性和可靠性，利用该装置进行实验前应先进行的操作是_______。除如图所示的实验用品外，还需要的实验仪器是_______。
（2）若在2min时收集到224mL(已折算成标准状况)气体，可计算出在2min内的反应速率v(H+)=0.02ml/(L·min)，而该速率值比实际值偏小，其原因是_______。
实验二：乙同学得到各组实验数据如下表。
（3）实验Ⅰ、Ⅱ探究_______对化学反应速率的影响。
①a=_______。
②V=_______，加入VmL水的目的是_______。
（4）实验Ⅱ、Ⅲ探究温度对化学反应速率的影响。实验表明，实验Ⅲ的反应速率最快，支持这一结论的实验现象是_______。
【答案】（1）检查装置的气密性 计时器
（2）生成的二氧化硫溶解在反应后的溶液中，测得的体积小于实际生成的体积，故速率偏小
（3）Na2S2O3溶液浓度 20 9 控制硫酸的起始浓度相同
（4）实验III观察到出现浑浊的时间更短
【解析】（1）气体制备或性质探究实验，本实验是探究化学反应速率的影响因素，需保证气密性良好，否则会影响实验结果，反应速率的计算公v=，测反应速率是在一定时间段内，故还需要秒表，故答案为：检查装置的气密性；秒表(或计时器)。
（2）该反应是在水溶液中进行，SO2易溶于水，生成的SO2部分溶在水中，故答案为：生成的二氧化硫溶解在反应后的溶液中，测得的体积小于实际生成的体积，故速率偏小；
（3）该实验室是探究外界条件对Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的反应速率的影响，从表格中可以看出Na2S2O3溶液用量增加，应该是改变Na2S2O3溶液的浓度，实验I、II硫酸用量不变，所以控制总体积不变，是保证硫酸浓度不变，另外还需要控制温度不变；故答案为：Na2S2O3溶液的浓度；20；9；控制硫酸的起始浓度相同；
（4）探究实验II、III改变的是温度条件，其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率增大，因为反应中有S沉淀生成，故可以测定溶液变浑浊的快慢，故答案为：实验III比实验II变浑浊所需时间更短。
13．某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：
(1)哪一时间段(指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min)反应速率最大_____，原因是_____。
(2)求2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率(设溶液体积不变) _____。
(3)如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：
A．蒸馏水 B．NaCl溶液 C．NaNO3溶液 D．CuSO4溶液 E．Na2CO3溶液
你认为可行的是________。
【答案】(1)2～3 min 温度对反应速率的影响占主导作用，该反应为放热反应，温度升高，反应速率加快 (2)0.1 ml/(L•min)
(3)AB
【解析】(1)根据表格数据判断每分钟放出氢气的体积结合Zn置换H2的反应是放热反应分析解答；
(2)根据v=eq \f(∆c,∆t)计算2～3分钟时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率；
(3)根据影响化学反应速率的因素以及氢气的量取决于H+的物质的量分析判断。
【详解】(1)从表中数据可知，每分钟生成的氢气的体积分别为：50 mL、70 mL、112 mL、58 mL、20 mL，因此2 min～3 min收集的氢气比其他时间段多，该段时间内的反应速率最大；尽管反应中c(H+)下降，但Zn置换H2的反应是放热反应，随着反应的进行，温度升高，此时间段内温度对反应速率的影响占主导作用，温度升高，反应速率加快，故答案为：2～3 min；温度对反应速率的影响占主导作用，该反应为放热反应，温度升高，反应速率加快；
(2)在2～3min时间段内，生成标况下氢气的体积为：232mL-120mL=112mL，n(H2)==0.005ml，由2HCl～H2可知：消耗盐酸的物质的量为0.01ml，则υ(HCl)=eq \f(0.01ml,0.1L×1min)=0.1 ml/(L•min)，故答案为：0.1 ml/(L•min)；
(3)A．加入蒸馏水，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H+的物质的量不变，氢气的量也不变，故A正确；B．加入氯化钠溶液，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H+的物质的量不变，氢气的量也不变，故B正确；C．加入NaNO3溶液，盐酸的浓度减小，反应速率减小，但此时溶液中含有硝酸，与金属反应得不到氢气，氢气的量减少，故C错误；D．加入CuSO4溶液，锌能置换出铜，锌、铜、稀盐酸形成原电池，加快了化学反应速率，故D错误；E．加入Na2CO3溶液，Na2CO3能与盐酸反应，盐酸的浓度减小，反应速率减小，H+的物质的量减小，氢气的量也减小，故D错误；故选AB。
【点睛】本题的易错点为(3)，要注意形成原电池会加快反应速率。
14．把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有 500mL0.5 ml·L-1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如右的坐标曲线来表示，回答下列问题：
(1)曲线由0→a段不产生氢气的原因___________,有关反应的离子方程式为_______________；
(2)曲线由a→b段产生氢气的速率较慢的原因___________，有关的化学方程式______________；
(3)曲线由b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因________________；
(4)曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因___________________。
【答案】(1)铝片表面有氧化铝，硫酸首先与表面的氧化铝反应。 Al2O3+6H+==2Al3++3H2↑
(2)反应开始，温度较低且只有部分硫酸与铝片作用 2Al +3 H2SO4=Al2(SO4)3 +H2↑
(3)由于铝片与硫酸反应放出热量使溶液温度升高，反应速率加快
(4)随反应进行，硫酸浓度下降
【解析】由图可知，开始不生成氢气，为氧化铝与硫酸的反应，然后Al与硫酸反应生成氢气，开始温度较低，由于反应放热，则温度升高反应速率加快，后来，氢离子浓度减小，则反应速率减小，以此来解答。
【详解】(1)曲线由0→a段不产生氢气是因氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，离子反应为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
(2)曲线由a→b段产生氢气的速率较慢是因开始时温度较低，反应速率较慢，发生2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑；
(3)曲线由b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因为该反应为放热反应，温度升高，反应速率加快；
(4)曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因硫酸浓度下降，氢离子浓度减小，反应速率减小。
15．催化剂(Fe，Al)/MIL-53可直接选择性氧化甲烷制甲醇，节省能耗。
(1)(Fe，Al)/MIL-53制备方法如下：Al(NO3)3•9H2O+Al/MIL-53(Fe，Al)/MIL-53。
①对苯二甲酸的结构简式为_______，该分子中最多_______个原子共平面。
②生成（Fe，Al)/MIL-53过程中溶液pH_______(填“变大”或“变小”)。
③(Fe，Al）/MIL-53中Fe3+位于O原子形成的_______空隙中，1个对苯二甲酸根离子最多能形成_______个配位键。
(2)(Fe，Al)/MIL-53催化CH4制CH3OH的机理如图，其中虚线表示吸附状态。
①ii转化为iii的过程中，破坏的微粒间作用力有_______(填标号)。
A．σ键 B．配位键 C．离子键 D．极性键 E.非极性键
②该催化循环中铁元素价态有_______种。
(3)用FeCl3•6H2O和对苯二甲酸合成Fe/MIL-53。两种催化剂在上述催化过程中相对能量的变化情况如图。
①Fe/MIL-53催化过程中决速步骤为_______(化学键变化角度答题)。
②(Fe，Al)/MIL-53催化效果更佳的原因是_______。
【答案】(1) 18 变小 八面体 4
(2)ADE 2
(3)甲烷均裂生成甲基 与Fe/MIL-53相比，(Fe，Al)/MIL-53催化时决速步能垒低，反应速率更快；过多相近Fe位点上的羧基被H2O2取代，会导致配合物框架坍塌而溶解
【解析】(1)①对苯二甲酸含有1个苯环和2个羧基，两个羧基取代了苯环对位上的氢原子，该有机物结构简式为：对苯二甲酸，含有1个苯环和2个羧基，两个羧基取代了苯环对位上的氢原子，该有机物结构简式为：，该结构中，苯环为平面结构，羧基中的C一定和苯环共面，另外3个原子可能和苯环共面，则最多18个原子共面；
②生成(Fe，Al）/MIL-53过程中对苯二甲酸羧基中的H被Al、Fe替换，转化为H+，则溶液pH变小；
③(Fe，Al）/MIL-53中Fe3+位于中心位置，而6个O原子形成八面体，则Fe3+位于八面体空隙中，1个对苯二甲酸根离子含有4个具有孤对电子的O原子，则最多能形成4个配位键。
(2)①ii转化为iii的过程中，破坏了H-O之间的单键即σ键、极性键，还破坏了O-O之间的非极性键，没有破坏配位键以及离子键；
②该催化循环中铁元素价态有+3价、+6价两种化合价。
(3)①相对能量越大，反应速率越慢，为决速步骤，则Fe/MIL-53催化过程中决速步骤为甲烷均裂生成甲基；
②(Fe，Al)/MIL-53催化时，相对能量更低，则催化效果更佳的原因是与Fe/MIL-53相比，(Fe，Al)/MIL-53催化时决速步能垒低，反应速率更快；过多相近Fe位点上的羧基被H2O2取代，会导致配合物框架坍塌而溶解。
实验编号
温度/℃
V(Na2S2O3)/mL
V(H2SO4)/mL
V(H2O)/mL
出现浑浊时间/s
①
10
5.0
10.0
0
t1
②
10
5.0
5.0
a
t2
③
50
5.0
10.0
0
t3
实验序号
实验温度/K
有关物质
溶液颜色褪至无色所用时间/s
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
H2O
V/mL
c/ml·L－1
V/mL
c/ml·L－1
V/mL
①
293
2
0.02
4
0.1
0
t1
②
293
2
0.02
3
0.1
1
8
③
313
2
0.02
3
0.1
1
t2
实验编号
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
蒸馏水
浓度/
(ml/L)
体积/mL
浓度/
(ml/L)
体积/mL
体积/mL
温度/℃
Ⅰ
0.1
1.5
0.1
1.5
V
20
Ⅱ
0.1
2.5
0.1
1.5
8
a
Ⅲ
0.1
2.5
0.1
1.5
8
30
时间(min)
1
2
3
4
5
氢气体积(mL)
50
120
232
290
310