新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案20第七章化学反应速率与化学平衡第20讲化学反应速率

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练案[20]　第七章　化学反应速率与化学平衡 第20讲　化学反应速率一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。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．(2023·河北石家庄模拟)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( B )A．v(A)＝1.0 mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.5 mol·L－1·min－1C．v(C)＝2.0 mol·L－1·min－1D．v(D)＝0.5 mol·L－1·min－1[解析]　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＝2 mol·L－1·min－1，故D错误。3．(2023·山东滨州检测)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( C )A．v(W)＝3v(Z)  B．2v(X)＝3v(Z)C．2v(X)＝v(Y)  D．3v(W)＝2v(X)[解析]　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。4．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( D )A．甲  B．乙 C．丙  D．丁[解析]　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。5．(2023·山东滨州模拟)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( C )A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1B．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2D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ[解析]　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。6．(2023·湖北武汉模拟)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( C )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]　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，反应物浓度增大，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。7．(2023·山东济南模拟)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。8．(2023·河北衡水检测)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(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是( D )A．比较实验②、④得出：升高温度，化学反应速率加快B．比较实验①、②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快C．若实验②、③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂D．在0～10 min，实验②的平均速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1[解析]　实验②、④起始浓度相同，但温度不同，④反应速率较大，则可得出升高温度，化学反应速率加快，故A正确；①、②温度相同，但起始浓度不同，①起始浓度较大，可得出增大反应物浓度，化学反应速率加快，故B正确；②、③温度、起始浓度相同，③反应速率较大，应为使用了催化剂，故C正确；在0～10 min，实验②X的浓度变化量为0.2 mol·L－1，则v(Y)＝v(X)＝×＝0.01 mol·L－1·min－1，故D错误。9．(2023·湖南长沙检测)探究2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O反应速率的影响因素，有关实验数据如下表所示：编号温度/℃催化剂/g酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液KMnO4溶液褪色平均时间/min体积/mL浓度/(mol/L)体积/mL浓度/(mol/L)1250.540.180.212.72800.540.180.2a3250.540.0180.26.7425040.0180.2b下列说法不正确的是( C )A．a<12.7，b>6.7B．可通过比较收集相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢C．用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为0.02 mol/(L·min)D．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)<v(实验1)[解析]　反应2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O的反应速率随着温度的升高而加快，KMnO4溶液褪色平均时间缩短，所以a<12.7，加入催化剂，化学反应速率加快，KMnO4溶液褪色平均时间缩短，所以b>6.7，故A正确；判断反应速率快慢的方法有比较单位时间内产物的物质的量的变化量的多少、收集相同体积CO2所消耗的时间长短、单位时间内物质浓度的变化量的多少等，故B正确；高锰酸钾和草酸之间反应的量的变化关系是2KMnO4～5H2C2O4，则2KMnO4　～　5H2C2O4  2            5  0.004×0.1  0.001即消耗草酸的物质的量是0.001 mol，用草酸表示的反应速率v＝＝≈6.6×10－3 mol/(L·min)，故C不正确；在实验1中，v(KMnO4)＝＝≈0.002 62 mol/(L·min)，而在实验3中，v(KMnO4)＝＝≈0.000 50 mol/(L·min)，故用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)<v(实验1)，故D正确。10．(2023·浙江强基联盟协作体下学期统测)乙醛在少量I2存在下分解反应为CH3CHO(g)―→CH4(g)＋CO(g)，某温度下，测得CH3CHO的浓度变化情况如下表：t/s421052423846651 070c(CH3CHO)/(mol·L－1)6.685.854.643.832.812.01下列说法不正确的是( C )A．42～242 s，消耗CH3CHO的平均反应速率为1.02×10－2 mol·L－1·s－1B．第384 s时的瞬时速率大于第665 s时的瞬时速率是受c(CH3CHO)的影响C．反应105 s时，测得混合气体的体积为168.224 L(标准状况)D．I2为催化剂，降低了反应的活化能，使活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多[解析]　由表中数据可计算，42～242 s，消耗CH3CHO的平均反应速率为＝1.02×10－2 mol·L－1·s－1，A项正确；随着反应的进行，c(CH3CHO)减小，反应速率减慢，所以第384 s时的瞬时速率大于第665 s时的瞬时速率，B项正确；由于CH3CHO的初始浓度及气体体积未知，故无法计算反应105 s时混合气体的体积，C项不正确；I2是催化剂，能降低反应的活化能，使活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，提高反应速率，D项正确。二、非选择题：本题共4小题。11．(2023·湖北武汉检测)H2O2能缓慢分解生成水和氧气，但分解速率较慢，加入催化剂会加快分解速率。某化学兴趣小组为研究不同催化剂对H2O2分解反应的催化效果，设计了如图甲、乙、丙所示的三组实验：(1)定性分析：可以通过观察甲装置的 产生气泡的快慢(或反应完成的先后或试管壁的冷热程度等)　现象，而定性得出关于Fe3＋和Cu2＋催化效果的结论。有同学认为该实验不能比较Fe3＋和Cu2＋的催化效果，理由是 实验使用的催化剂的阴离子种类和浓度均不同，其可能影响反应速率　。(2)定量测定：用乙装置做对照实验，仪器A的名称是 分液漏斗　；实验时组装好装置乙，关闭A的旋塞，将注射器活塞向外拉出一段距离后松开，观察活塞是否回到原来的位置。这一操作的实验目的是 检查装置的气密性　；实验时以2 min时间为准，需要测量的数据是 收集气体的体积　。(其他可能影响实验的因素均已忽略)(3)定量分析：利用丙装置探究MnO2对H2O2分解的催化效果。将30 mL 5% H2O2溶液一次性加入盛有0.10 mol MnO2粉末的烧瓶中，测得标准状况下由量气管读出气体的体积[V(量气管)/mL]与时间(t/min)的关系如图所示。图中b点 小于　(填“大于”“小于”或“等于”)90 mL。12．(2023·山东济南模拟)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：请回答下列问题：(1)反应的化学方程式为 A＋3B2C　。(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列顺序为 vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)　，可能原因是 随着反应的进行，反应物浓度逐渐变小　。(3)第Ⅰ阶段C的平均速率v1(C)＝ 0.05 mol·L－1·min－1　。(4)第Ⅱ阶段，B的转化率为 38%　。[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＋3B2C。(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)v1(C)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。(4)α(B)＝×100%＝38%。13．(2023·天津模拟)某化学反应2AB＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表：根据上述数据，完成下列填空：(1)实验1中，反应在10～20 min内A的平均速率为 0.013　mol/(L·min)。(2)实验2中，c2＝ 1.0　，反应经20 min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 催化剂　。(3)设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3 >　(填“>”“＝”或“<”，下同)v1，且c3 >　1.0。(4)比较实验4和实验1，可推测该反应是 吸热　(填“吸热”或“放热”)反应，理由是 温度升高时，反应物A的平衡浓度小，平衡向右移动，即向吸热方向移动　。[解析]　(1)实验1中，反应在10～20 min内A的平均速率为v＝＝＝0.013 mol/(L·min)。(2)温度相同条件下，实验l和实验2达到平衡时A的浓度相等，说明实验1与实验2中A的起始浓度应相等，则c2＝1.0，实验2较其他实验达到平衡时间最短，是使用了合适的催化剂。(3)实验1中，反应在10～20 min内平均速率为v1＝＝＝0.013 mol/(L·min)，实验3中，反应在10～20 min内平均速率为v3＝＝＝0.017 mol/(L·min)，故v3>v1，实验1的起始浓度为1.0 mol/L，由平衡时浓度可知实验3的起始浓度大于1.0 mol/L，即c3>1.0。(4)比较实验4和实验1可知，平衡时实验4反应物A的浓度小，升高温度，平衡右移，加热平衡向吸热反应方向移动。14．(2023·湖南长沙检测)煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。能使化学反应速率加快的措施有 BC　(填选项字母)。A．增加C的物质的量B．升高反应温度C．密闭定容容器中充入CO(g)(2)将不同物质的量的CO(g)和H2O(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下两组数据：实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOH2CO1650241.62.452900120.41.63①实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为 0.16 mol·L－1·min－1　。②该反应的逆反应为 吸　(填“吸”或“放”)热反应。(3)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol CO和6 mol H2，在一定条件下发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。该反应的逆反应速率与时间关系如图所示：由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而在t2、t8时都改变了条件，试判断t8时改变的条件可能是 使用了催化剂　。(4)工业上也可采用乙苯()气体催化脱氢法制取H2，同时生成苯乙烯()气体。其他条件不变时，在不同催化剂(n、m、p)作用下，反应进行相同时间后，乙苯的转化率随反应温度的变化如图所示。相同温度下，三种催化剂(n、m、p)的催化活性由高到低的顺序为 n>m>p　；b点乙苯的转化率高于a点的原因是 a、b点都未达到平衡，b点温度高，速率快，消耗的量多，因此转化率大　。[解析]　(1)增加C的物质的量，不能改变其浓度，不能加快化学反应速率；升高反应温度，能加快化学反应速率；充入CO增大生成物的浓度，可使化学反应速率加快。(2)①v(CO2)＝v(CO)＝＝0.16 mol·L－1·min－1。②计算可知，实验1的平衡常数大于实验2的平衡常数，则升高温度，K减小，则正反应为放热反应，逆反应是吸热反立。(3)该反应前后气体的化学计量数之和不等，t8时逆反应速率增大但平衡不移动，故只能是使用了催化剂的原因。(4)根据图中信息，相同温度下，三种催化剂(n、m、p)的催化活性由高到低的顺序为n>m>p；根据图中信息，a、b点都未达到平衡，b点温度高，速率快，消耗的量多，因此转化率大。