鲁科版 2023高考化学 一轮复习 十八 化学反应速率 课时练习

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十八 化学反应速率
题组一：化学反应速率的意义与表示方法
(建议用时：15分钟)
1．(2022·石家庄模拟)一定条件下，在2 L密闭容器中发生反应：2A(s)＋3B(g) === 2C(g)＋4D(g)，测得5 min内，A的物质的量减少了10 mol，则0～5 min内该反应的平均速率为(　　)
A．v(A)＝1.0 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝1.5 mol·L－1·min－1
C．v(C)＝2.0 mol·L－1·min－1 D．v(D)＝0.5 mol·L－1·min－1
解析:选B。因为A为纯固体，不能用来表示反应速率，故A错误；v(B)＝
v(C)＝×＝1.5 mol·L－1·min－1，故B正确；v(C)＝＝1 mol·
L－1·min－1，故C错误；v(D)＝2v(C)＝2×1 mol·L－1·min－1＝2 mol·L－1·min－1，故D错误。
2．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，在下列反应速率关系中，正确的是(　　)
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
解析:选C。对于任一化学反应，用不同的物质表示该反应的速率，其数值之比等于其化学计量数之比，v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝3∶2∶4∶3。v(W)＝v(Z)，A错误；3v(X)＝2v(Z)，B错误；2v(X)＝v(Y)，C正确；2v(W)＝3v(X)，D错误。
3．对于某反应X(g)＋3Y(g) 2E(g)＋2F(g)，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率：
甲中v(X)＝0.3 mol·L－1·min－1；乙中v(Y)＝1.2 mol·L－1·min－1；
丙中v(E)＝0.6 mol·L－1·min－1；丁中v(F)＝0.9 mol·L－1·min－1。
则反应最快的是(　　)
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
解析:选D。若以物质X为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比等于各物质的化学计量数之比，将乙、丙、丁的反应速率换算为用物质X表示的反应速率，则：乙中v(X)＝v(Y)＝×1.2 mol·L－1·min－1＝0.4 mol·
L－1·min－1；丙中v(X)＝v(E)＝×0.6 mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1；丁中v(X)＝v(F)＝×0.9 mol·L－1·min－1＝0.45 mol·L－1·min－1，故反应最快的为丁。
4．(2022·宁波模拟)某温度下，在容积为2 L的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应3A(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，12 s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1
B．12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率
C．化学计量数之比b∶c＝1∶2
D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
解析:选C。分析图像可知12 s内A的浓度变化为(0.8－0.2) mol·L－1＝
0.6 mol·L－1，反应速率v(A)＝＝＝0.05 mol·L－1·s－1，A项错误；分析图像，12 s内B的浓度变化为(0.5－0.3) mol·L－1＝0.2 mol·L－1，v(B)＝＝ mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，3∶b＝0.05∶，则b＝1，3∶c＝0.05∶，则c＝2，A、B的化学计量数不同，12 s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B项错误，C项正确；消耗3 mol A放热Q kJ，12 s内消耗A的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol，消耗1.2 mol A放出的热量为0.4Q kJ，D项错误。
5．(2022·泰安模拟)为了研究MnO2与双氧水(H2O2)的反应速率，某学生加入少许的MnO2粉末于50 mL密度为1.1 g·cm－3的双氧水溶液中，通过实验测定：在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。

请依图回答下列问题：
(1)放出一半气体所需要的时间为_____________________________。
(2)A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序是______________________。
(3)在5 min后，收集到的气体体积不再增加，原因是______________。
(4)过氧化氢溶液的初始物质的量浓度为_____________(保留两位小数)。
解析:(1)由图像可知，放出一半气体所需要的时间为1 min；(2)反应物浓度大小决定反应速率大小，随着反应的进行，双氧水的浓度逐渐减小，反应速率也随之减小；(3)该反应为不可逆反应，在5 min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解；(4)由反应方程式为2H2O22H2O＋O2↑可知，该反应为不可逆反应，在5 min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，由图像可知，生成氧气的体积为60 mL，
2H2O22H2O＋O2↑
2 mol 22.4 L
n(H2O2) 0.06 L
n(H2O2)＝≈0.005 36 mol，所以c(H2O2)＝≈
0.11 mol·L－1。
答案：(1)1 min　(2)D＞C＞B＞A　(3)此时双氧水已完全分解　(4)0.11 mol·L－1
6．反应aA＋bBcC在体积为2 L的容器中进行反应。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示：

请回答下列各题：
(1)反应的化学方程式为________________________________________。
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列顺序为________，可能原因是_______________________。
(3)第Ⅰ阶段C的平均速率v1(C)＝____________。
(4)第Ⅱ阶段，B的转化率为________________。
解析:(1)反应达到平衡时，Δn(A)＝2.0 mol－1.0 mol＝1.0 mol，Δn(B)＝6.0 mol－3.0 mol＝3.0 mol，Δn(C)＝2.0 mol－0 mol＝2.0 mol，则Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝1.0 mol∶3.0 mol∶2.0 mol＝1∶3∶2，即该反应的化学方程式为A＋3B 2C。
(2)vⅠ(A)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，
vⅡ(A)＝＝0.012 7 mol·L－1·min－1，
vⅢ(A)＝＝0.006 mol·L－1·min－1，故vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(3)vI(C)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
(4)α(B)＝×100%＝38%。
答案：(1)A＋3B2C
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)　随着反应的进行，反应物浓度逐渐变小
(3)0.05 mol·L－1·min－1 (4)38%
题组二：影响化学反应速率的因素
(建议用时：15分钟)
1．(2022·武汉模拟)一定量的铁粉和水蒸气在一个容积可变的密闭容器中进行反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。下列条件能使该反应的化学反应速率增大的是(　　)
A．增加铁粉的质量
B．保持体积不变，充入N2，使体系压强增大
C．将容器的体积缩小一半
D．保持压强不变，充入N2，使容器的体积增大
解析:选C。增加固体的量，对反应速率没有影响，故A错误；体积不变，充入氮气使容器压强增大，参加反应气体的浓度不变，则反应速率不变，故B错误；将容器的体积缩小一半，浓度增大，反应速率增大，故C正确；压强不变，充入氮气，容器体积增大，气体浓度减小，反应速率减小，故D错误。
2．(2022·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．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:选A。Fe2O3为纯固体，增加块状Fe2O3的量，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。
3．(2022·太原模拟)为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。下列说法错误的是(　　)

A.25 ℃时，10～30 min内，R的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1
B．对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度升高而增大
C．对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大
D．对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R的分解率相等
解析:选B。根据v＝，代入R在10～30 min内的浓度变化，解得v＝＝0.03 mol·L－1·min－1，A正确；对比30 ℃和10 ℃的曲线，同一时刻浓度不同，因此不能说明R的分解速率随温度升高而增大，B错误；根据v＝计算出当温度为25 ℃时，0～50 min内分解平均速率约为0.026 mol·L－1·
min－1，当温度为30 ℃时，0～50 min内分解平均速率为0.032 mol·L－1·min－1，C正确；在50 min时，无论10 ℃还是30 ℃均无R剩余，因此分解率均为100%，D正确。
4．(2022·哈尔滨模拟)水煤气是一种绿色环保的气体燃料，极大提高了煤炭的燃烧效率。近年来研究推出以生活垃圾热解处理后的残渣为原料生产水煤气的技术工艺，其主要反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0。现将一定量的C(s)和水蒸气放在一密闭容器中进行上述反应，则下列有关说法错误的是
(　　)
A．其他条件不变，升高温度，反应速率增大
B．其他条件不变，将容器体积缩小一半，反应速率减小
C．恒容时，抽出少量H2使反应体系反应速率减小
D．其他条件不变，适当增加C(s)的质量，反应速率不变
解析:选B。反应速率的快慢与温度有关，其他条件不变时，升高温度，反应速率增大，A项正确；其他条件不变，将容器体积缩小一半，反应混合物的浓度增大，反应速率加快，B项错误；恒容时，抽出少量H2，c(H2)减小，反应速率减小，C项正确；碳是固体，增加C(s)的质量，其浓度不变，反应速率不变，D项正确。
5．在含Fe3＋的S2O和I－的混合溶液中，反应S2O(aq)＋2I－(aq)===
2SO(aq)＋I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下：
步骤①：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)===I2(aq)＋2Fe2＋(aq)
步骤②：2Fe2＋(aq)＋S2O(aq)===2Fe3＋(aq)＋2SO(aq)

下列有关该反应的说法正确的是(　　)
A．化学反应速率与Fe3＋浓度的大小有关
B．该反应为吸热反应
C．Fe2＋是该反应的催化剂
D．若不加Fe3＋，则正反应的活化能比逆反应的大
解析:选A。铁离子可以看作该反应的催化剂，根据反应的机理，化学反应速率与Fe3＋浓度的大小有关，故A正确；反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，故B错误；Fe3＋是该反应的催化剂，故C错误；此反应为放热反应，不管加不加催化剂，正反应的活化能都低于逆反应的活化能，故D错误。
6．(2022·洛阳模拟)如图是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质的能量变化关系图(Ea表示活化能)，下列说法错误的是(　　)

A.增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响ΔH的大小
B．第一步反应的速率小于第二步反应
C．总反应为放热反应
D．升高温度，Ea1、Ea2均增大，反应速率加快
解析:选D。Cl2是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，但增大氯气的浓度不影响ΔH的大小，故A正确；第一步反应所需活化能Ea1大于第二步反应所需活化能Ea2，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，故B正确；反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故C正确；Ea1、Ea2分别为第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Ea1、Ea2不变，故D错误。
7．以表面覆盖Cu2Al2O4的二氧化钛为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．250 ℃时，催化剂的活性最高
B．250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C．300～400 ℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂的催化效率增大
D．300～400 ℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
解析:选C。A.图中250 ℃时乙酸生成速率与催化效率均较大，则250 ℃时，催化剂的活性最高，故A正确；B.催化剂可加快反应速率，但温度太高会使催化剂失去活性，则250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是催化剂的催化效率降低，故B正确；C.由图可知300～400 ℃时，乙酸生成速率与催化效率变化不同，催化剂的催化效率越低，乙酸的生成速率越大，故C错误；D.由图可知，300～400 ℃时，催化剂的催化效率降低，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，故D正确。
题组三：速率方程
(建议用时：15分钟)
1．(2022·鹤壁模拟)用CO还原N2O的方程式为N2O(g)＋CO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。在体积均为1 L的密闭容器A(500 ℃，恒温)、B(起始500 ℃，绝热)中分别加入0.1 mol N2O、0.4 mol CO和相同催化剂。实验测得A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。该反应的反应速率v正＝k正·c(N2O)·c(CO)，v逆＝
k逆·c(N2)·c(CO2)。k正、k逆分别是正、逆反应速率常数。下列说法错误的是(　　)

A．A容器中N2O的转化率随时间的变化关系是图中的b曲线
B．500 ℃该反应的化学平衡常数K＝
C．M处的≈1.69
D．要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2O平衡转化率，在催化剂一定的情况下可采取充入氮气加压的措施
解析:选D。该反应为放热反应，绝热容器中体系温度升高，平衡逆向移动，N2O的转化率减小，故A容器中N2O的转化率随时间的变化关系是图中的b曲线，故A正确；由于容器B绝热，则反应过程中温度改变，而容器A为
500 ℃，恒温，故利用三段式计算(单位mol·L－1)：
N2O(g)＋CO N2(g) ＋ CO2(g)
起始量 0.1 0.4 0 0
变化量 0.025 0.025 0.025 0.025
平衡量 0.075 0.375 0.025 0.025
平衡常数K＝＝＝，由于反应速率v正＝
k正·c(N2O)·c(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)，平衡时，v正＝v逆，则k正·c(N2O)·c(CO)＝k逆·c(N2)·c(CO2)，整理得到＝＝K＝；M点时有：
　　　 N2O(g)＋CO N2(g)＋CO2(g)
起始量 0.1 0.4 0 0
变化量 0.02 0.02 0.02 0.02
平衡量 0.08 0.38 0.02 0.02
则M处的＝＝×≈1.69，故C正确；要缩短b曲线对应容器达到平衡时的时间，但不改变一氧化二氮的平衡转化率，结合压强对平衡的影响，由于该反应前后气体分子数不变，则增大压强平衡不移动，但反应速率加快，若在催化剂一定的情况下采取充入氮气加压的措施，导致平衡发生移动，故D错误。
2．(2022·杭州模拟)用氢气还原氧化物的反应为2H2＋2NO===2H2O＋N2，该反应速率与反应物浓度之间满足下面的关系：v＝k·cm(H2)·cn(NO)，其中k是一个常数，m、n的值可由实验测定。科研团队测定了该反应在不同投料关系时N2的起始反应速率，数据如表所示：
实验
编号
起始浓度/10-3mol·L-1
/10-3mol·L-1·s-1
NO
H2
1
6.00
1.00
3.19
2
6.00
2.00
6.38
3
1.00
6.00
0.48
4
2.00
6.00
1.92
下列说法正确的是(　　)
A．m＝2、n＝1
B．实验2中NO的平均反应速率约为1.28×10－3mol·L－1·s－1
C．反应达到最大限度时，NO和H2的浓度之比为2∶1
D．与H2相比，NO浓度的变化对反应速率影响更为显著
解析:选D。由实验1、2可知＝，m＝1，由实验3、4可知＝，n＝2，故A错误；实验2中NO的平均反应速率约为6.38×10－3mol·L－1·s－1×2 ≈ 1.28×10－2 mol·L－1·s－1，故B错误；反应达平衡时，NO和H2的浓度之比与投料比和两者在反应中的计量数有关，不一定是2∶1，故C错误；由幂的数值n大于m可知，与H2相比，NO浓度的变化对反应速率影响更为显著，故D正确。
3．(2022·玉溪模拟)反应2NO＋Cl2===2NOCl在295 K时，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下：
编号
c(NO)/mol·L－1
c(Cl2)/mol·L－1
v(Cl2)/mol·L－1·s－1
①
0.100
0.100
8.0×10－3
②
0.500
0.100
2.0×10－1
③
0.100
0.500
4.0×10－2
注：①反应物浓度与反应速率关系式为v(Cl2)＝k·cm(NO)cn(Cl2)(式中速率常数k＝Ae－Ea/RT，其中Ea为活化能，A、R均为大于0的常数，T为温度)；②反应级数是反应的速率方程式中各反应物浓度的指数之和。下列说法不正确的是(　　)
A．m＝2，n＝1，反应级数为3级
B．当c(NO)＝0.200 mol·L－1，c(Cl2)＝0.300 mol·L－1，v(NO)＝0.192 mol·L－1·s－1
C．加入催化剂可以改变反应途径，也可以增大速率常数k，从而加快反应速率
D．升高温度，可以增大反应的活化能Ea，从而使速率常数k增大
解析:选D。由表中①③数据可知＝()n，n＝1，由①②组数据可知＝()m，m＝2，由①数据可知k＝＝8.0；据数据分析知m＝2，n＝1，反应级数为3级，A正确；当c(NO)＝0.200 mol·L－1，c(Cl2)＝0.300 mol·L－1，v(NO)＝2v(Cl2)＝2×8.0×0.2002×0.300 mol·L－1·s－1＝0.192 mol·L－1·s－1，B正确；催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子数目，增大反应速率，C正确；升高温度，活化能不变，D错误。
4．现有甲、乙两个化学小组利用两套相同装置，通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响H2O2分解速率的因素(仅一个条件改变)。甲小组有如表实验设计方案。
实验编号
温度
催化剂
浓度
甲组实验Ⅰ
25 ℃
三氧化二铁
10 mL 5% H2O2
甲组实验Ⅱ
25 ℃
二氧化锰
10 mL 5% H2O2
甲、乙两小组得出如图数据。

(1)甲小组实验得出的结论是______________________。
(2)由乙组研究的酸、碱对H2O2分解速率影响因素的数据分析，相同条件下H2O2在________(填“酸”或“碱”)性环境下放出气体速率较快；由此，乙组提出可以用BaO2固体与硫酸溶液反应制H2O2，其反应的离子方程式为___________；支持这一方案的理由是______________________。
(3)已知过氧化氢还是一种极弱的二元酸：H2O2H＋＋HO(Ka1＝2.4×
10－12)。当稀H2O2溶液在碱性环境下分解时会发生反应H2O2＋OH－HO＋H2O，该反应中，正反应速率为v正＝k正·c(H2O2)·c(OH－)，逆反应速率为v逆＝
k逆·c(H2O)·c(HO)，其中k正、k逆为速率常数，则k正与k逆的比值为__________
(保留3位有效数字)。
解析:(1)甲组实验Ⅱ与Ⅰ所用的H2O2浓度相同，催化剂不同，根据图像判断实验Ⅱ反应速度要快于实验Ⅰ，甲小组得出结论：H2O2分解时，MnO2比Fe2O3催化效率更高。
(2)比较乙组的图像可知，相同条件下，H2O2在碱性环境下放出气体速率较快；根据题意可知，反应物为BaO2固体与硫酸溶液，生成物为H2O2和BaSO4，离子方程式为BaO2＋2H＋＋SO===BaSO4＋H2O2。H2O2在酸性环境下更稳定，且生成BaSO4为固体，有利于H2O2的制备。
(3)根据H2O2H＋＋HO，有Ka1＝＝2.4×10－12，反应达平衡时，v正＝v逆，v正＝k正·c(H2O2)·c(OH－)，v逆＝k逆·c(H2O)·c(HO)，
k正·c(H2O2)·c(OH－)＝k逆·c(H2O)·c(HO)，则＝＝
＝＝＝＝＝＝1.33×104。
答案：(1)H2O2分解时，MnO2比Fe2O3催化效率更高
(2)碱　BaO2＋2H＋＋SO===BaSO4＋H2O2　酸性环境下H2O2更稳定，且生成 的BaSO4为固体，更利于H2O2的制备(或其他合理原因)
(3)1.33×104
加固训练:
1．利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH＜0
已知该反应速率v正＝k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K＝k正/k逆，则x＝_______________，y＝______________。
解析:当反应达到平衡时有v正＝v逆，即k正·c4(NH3)·c6 (NO)＝k逆·cx(N2)·
cy(H2O)，变换可得＝，该反应的平衡常数K＝k正/k逆，平衡状态下K＝，所以x＝5，y＝0。
答案：5　0
2．300 ℃时，2ClNO(g)2NO(g)＋Cl2(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系如表所示：
序号
c(ClNO)/(mol·L－1)
v/(mol·L－1·s－1)
①
0.30
3.60×10－9
②
0.60
1.44×10－8
③
0.90
3.24×10－8
n＝________________；k＝____________________。
解析:根据表格①②中的数据，代入速率公式然后作比值：＝，解得n＝2，将n代入速率公式中得k＝4×10－8 L·mol－1·s－1。
答案：2　4.0×10－8L·mol－1·s－1