鲁科版高考化学一轮复习第7章第39讲化学反应速率与反应历程(机理)教学课时学案

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化学反应速率及相关计算
1．化学反应速率的含义
(1)定义：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大(取正值)来表示。
(2)表示方法：v＝eq \f(Δc,Δt)，单位为ml·L－1·s－1等。
2．化学反应速率与化学式前系数的关系
对于一个具体的化学反应，用不同的反应物或反应产物表示的化学反应速率的数值往往不同，用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。
如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d或eq \f(vA,a)＝eq \f(vB,b)＝eq \f(vC,c)＝eq \f(vD,d)。
3．化学反应速率的认识拓展
(1)同一化学反应在相同条件下，用不同物质表示的化学反应速率，其数值可能不同，但意义相同。
(2)在一定温度下，固体和纯液体物质的浓度是常数，不能用其浓度变化表示速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
(4)化学反应速率在不同的时间间隔内一般先快后慢。
(5)化学反应速率也可以通过观察或检测气体的体积、体系的压强、颜色的深浅、光的吸收、导电能力等测定。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)化学反应速率是指一定时间内反应物浓度的变化，单位可以是ml/(L·s)。( )
(2)甲、乙两容器中分别充入2 ml NO2和4 ml NO2，5分钟后两者各反应掉NO2 1 ml 和2 ml，则说明二者反应速率之比为1∶2。( )
(3)对于C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)反应，在一定的时间内v(H2O)＝1 ml/(L·s)，可知v(C)＝1 ml/(L·s)。( )
(4)对于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，v(SO2)＝1 ml/(L·s)与v(O2)＝0.5 ml/(L·s)表示的反应速率前者快。( )
(5)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。( )
(6)对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．在2 L的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)该反应的化学方程式为________________________________________。
(2)0～10 s的平均反应速率v(H2)＝________，v(HI)＝________，v(I2)＝________，三者之比为________。
[答案] (1)H2(g)＋I2(g)2HI(g)
(2)0.039 5 ml/(L·s) 0.079 ml/(L·s) 0.039 5 ml/(L·s) 1∶2∶1
反应速率的有关计算与快慢比较
“三段式”求算v(X)、α模板
根据已知条件列方程式计算。
例如，反应mA(g) ＋ nB(g)  pC(g)
①t0浓度 a b 0
②转化浓度 x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
③t1浓度 a－x b－eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
v(A)＝eq \f(x,Δt)，v(B)＝eq \f(nx,m·Δt)，v(C)＝eq \f(px,m·Δt)，α(A)＝eq \f(x,a)×100%。
1．将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。经5 min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 ml/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，v(C)＝0.1 ml/(L·min)。
(1)x＝________。
(2)前5 min内B的反应速率v(B)＝________。
(3)平衡时A的转化率为________。
[解析] (1)v(D)＝eq \f(0.5 ml/L,5 min)＝0.1 ml/(L·min)＝v(C)，由此推知x＝2。
(2)v(B)＝eq \f(vC,2)＝eq \f(0.1 ml/L·min,2)＝0.05 ml/(L·min)。
(3)设起始投入A、B的物质的量为2a ml
3A(g) ＋ B(g)  2C(g)＋2D(g)
起始/(ml/L) a a 0 0
转化/(ml/L) 0.75 0.25 0.5 0.5
平衡/(ml/L) a－0.75 a－0.25 0.5 0.5
(a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5解得a＝1.5；
A的转化率α(A)＝eq \f(0.75 ml/L×2 L,1.5 ml/L×2 L)×100%＝50%。
[答案] (1)2 (2)0.05 ml/(L·min) (3)50%
2．反应4CO(g)＋2NO2(g)eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2(g)＋4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下：
①v(CO)＝1.5 ml·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.7 ml·L－1·min－1
③v(N2)＝0.4 ml·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1
⑤v(NO2)＝0.01 ml·L－1·s－1
上述5种情况反应的速率由大到小的顺序为______________________。
[解析] 利用各物质的反应速率值与相应的化学计量数之比确定大小，比值越大，反应越快。
[答案] ③>①>②>⑤>④
化学反应快慢比较的两种方法
(1)统一物质法：统一单位，统一物质，反应速率值越大反应越快。
(2)比值法：先统一单位，然后计算各物质反应速率与相应化学计量数之比，比值越大反应越快。
其他变化量表示的反应速率
3．如图安装好实验装置(装置气密性良好)，在锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(Zn的相对原子质量为65)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 ml·L－1的稀硫酸，将产生的H2收集在注射器中，10 s时恰好收集到标准状况下的H2 44.8 mL。
回答下列问题：
(1)根据装置图，还缺少的实验用品为________。
(2)用H＋表示10 s内该反应的反应速率为________________________。
(3)用H2表示10 s内该反应的反应速率为________________ ml·s－1。
(4)用锌粒表示10 s内该反应的反应速率为________________ g·s－1。
(5)用H＋或H2表示的化学反应速率比实际偏大，其原因是什么，怎样改正？
__________________________________________________________________。
[解析] Zn ＋ 2H＋ === Zn2＋ ＋ H2↑
65 g 2 ml 1 ml 22.4 L
10 s时已转化：0.13 g 0.004 ml 0.002 ml 0.044 8 L
v(H＋)＝eq \f(\f(0.004 ml,0.04 L),10 s)＝0.01 ml·L－1·s－1；用H2表示10 s内该反应的反应速率为eq \f(\f(0.044 8 L,22.4 L·ml－1),10 s)＝0.000 2 ml·s－1；用锌粒表示10 s内该反应的反应速率为eq \f(0.13 g,10 s)＝0.013 g·s－1。
[答案] (1)秒表 (2)0.01 ml·L－1·s－1 (3)0.000 2 (4)0.013 (5)由于滴入的稀硫酸占用锥形瓶内的体积，造成进入注射器内的气体体积偏大，H2的体积偏大；可以把分液漏斗换成恒压滴液漏斗
化学反应速率的影响因素
1．活化能与反应历程
(1)反应历程(反应机理)
2HIH2＋I2的反应分下列两步反应历程：
2HI―→H2＋2I· 2I·―→I2
其中每一步反应都称为基元反应。反应历程又称反应机理。
(2)有效碰撞
①定义：能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
②条件：反应物分子必须具有一定的能量和碰撞时有合适的取向。
(3)活化分子：发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。
(4)活化能及意义
活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。活化能越小，反应速率越大。
2．影响化学反应速率的外界因素及理论解释
①恒温时，压缩体积eq \(――→,\s\up7(引起))压强增大eq \(――→,\s\up7(引起))反应物浓度增大eq \(――→,\s\up7(引起))反应速率加快。
②恒温恒容：充入“惰性气体”eq \(――→,\s\up7(引起))总压强增大，但各物质的浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。
③恒温恒压：充入“惰性气体”eq \(――→,\s\up7(引起))体积增大eq \(――→,\s\up7(引起))各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)eq \(――→,\s\up7(引起))反应速率减慢。
④催化剂改变反应历程、降低反应活化能示意图。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞。( )
(2)升高温度，活化分子间的有效碰撞次数增加。( )
(3)反应体系中增加任何反应物的量，均可以增大反应速率。( )
(4)Zn与稀H2SO4反应时，向其中加几滴CuSO4溶液可以加快反应，加入醋酸钠溶液可以减缓反应。( )
(5)使用催化剂可以改变反应的活化能，改变反应的焓变ΔH。( )
(6)增大体系的压强，有气体参加的反应速率一定增大。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
2．在有气体参与的反应中，①增大反应物浓度、②升高温度、③增大压强(压缩体积)、④加入催化剂，若以上四种方法均可使反应速率增大，回答下列问题(填序号)：
(1)降低反应活化能的是________。
(2)增加活化分子百分数的是________。
(3)未改变活化分子百分数，增加单位体积内分子总数的是________。
(4)增加单位体积内活化分子数的是________。
[答案] (1)④ (2)②④ (3)①③ (4)①②③④
1．某温度下，在容积一定的密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0。下列叙述正确的是 ( )
A．向容器中充入氩气，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．将容器的容积压缩，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增多
A [A项，恒容通“惰性气体”，反应物浓度没有改变，反应速率不变，正确；B项，W为固体，加入W，反应速率不改变，错误；C项，升高温度，v正、v逆均增大，错误；D项，改变压强，活化分子百分数不变，错误。]
2．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，在反应过程中，正反应速率的变化如图。下列说法正确的是( )
A．t1时升高了温度 B．t2时使用了催化剂
C．t3时增大了压强 D．t4时降低了温度
B [A项，t1时正反应速率增大，且大于逆反应速率，则应为增大压强，错误；B项，t2时正逆反应速率同等程度增大，为使用了催化剂，正确；C项，t3时正反应速率减小，且逆反应速率大于正反应速率，则为减小压强，错误；D项，t4时反应速率瞬间不变，然后减小，应为减小生成物浓度，错误。]
3．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)缩小体积使压强增大：________，原因是________________________________ __________________________________________________________________。
(2)恒容充入N2：________。
(3)恒容充入He：________，原因是__________________________________。
(4)恒压充入He：________。
[答案] (1)增大 单位体积内活化分子数增加，有效碰撞的次数增加 (2)增大 (3)不变 单位体积内活化分子数不变 (4)减小
“控制变量法”探究反应速率的影响
1．“控制变量法”探究反应速率影响因素的步骤
2．探究示例
探究温度、催化剂对反应：2H2O2===2H2O＋O2↑的影响，可以确定催化剂(是否加入MnO2)和温度(加热、常温)作为可变量，其他的则控制为不变量。
1．实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是 ( )
A．实验中要记录溶液褪色所需时间
B．实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响
C．实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响
D．起始向①中加入MnSO4固体，不影响反应速率
D [该实验原理是2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，KMnO4被还原为MnSO4，溶液紫色褪去，故实验中通过记录溶液褪色时间，判断反应速率的快慢，A正确；实验①②中温度、c(KMnO4)均相同，c(H2C2O4)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B正确；实验①③中c(KMnO4)、c(H2C2O4)均相同，温度不同，故实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，C正确；该反应中Mn2＋起催化作用，①中加入MnSO4固体，会加快反应速率，D错误。]
2．某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示：
①本实验待测数据可以是_________________________________________，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究________对锌与稀硫酸反应速率的影响。
②实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是________________________________________。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
表中Vx＝________，理由是_______________________________________。
[解析] (1)实验Ⅰ和实验Ⅱ中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜，Cu2＋的氧化性强于H＋，首先发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜附着在锌表面，在稀硫酸中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。①本实验待测数据可以是“反应结束所需要的时间”或“相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间”；实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸浓度对反应速率的影响。②实验Ⅲ和实验Ⅳ加入的硫酸铜固体的质量不同，可以探究加入硫酸铜固体的质量与反应速率的关系。
(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx＝2.0。
[答案] (1)①反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间) 硫酸浓度 ②探究加入硫酸铜固体的质量对反应速率的影响 (2)2.0 保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他物质的浓度不变
反应机理(或历程)的分析
1．催化剂的“四能”和“四不能”
2．催化反应机理的图像分析
(2022·青岛模拟)稀碱条件，乙醛合成CH3CH===CHCHO(巴豆醛)的反应历程如图。下列说法正确的是( )
A．苯甲醛也能发生类似反应
B．反应①的活化能大于反应②的活化能
C．反应中，OH－、H2O均为反应催化剂
D．由上述历程可知醛基α-H的酸性强于醇羟基
[思路点拨]
a.eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\c1(CH3CHO,OH－))eq \(――→,\s\up7(快),\s\d5(①))eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(→H2O,→－CH2—CHO))⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(—CHO的α-H参与反应,活化能低))
b.eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\c1(－CH2—CHO,CH3—CHO))eq \(――→,\s\up7(慢),\s\d5(②)) ⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加成反应,活化能高))
c. ⇒OH－为催化剂
D [由乙醛合成巴豆醛的反应机理可知，该过程先发生α-H与OH－的反应，再发生加成反应，苯甲醛无α-H，不能发生类似反应，A错误；反应①较快，反应②较慢，反应越慢活化能越大，B错误；由图中可知，OH－为反应的催化剂，H2O为反应的中间产物，C错误；由上述历程可知，CH3CHO分子中的α-H可与稀碱中的OH－反应，而醇无法发生类似反应，故可知醛基α-H的酸性强于醇羟基，D正确。]
催化反应机理思维模式
(1)分析反应目的：分清反应物与目标产物。
(2)寻找各步反应的反应物和生成物。
(3)综合分析所有反应历程，确定总反应的反应物(只反应不生成)、生成物(只生成不反应)及中间产物(既生成又消耗)、循环物质或催化剂(既反应又生成)等。
1．(2022·菏泽模拟)铑的配合物离子可催化甲醇的羰基化反应，反应机理如图所示，下列说法错误的是( )
A．总反应的原子利用率达到100%，符合绿色化学的理念
B．反应过程中只有阳离子(Ⅰ)为催化剂
C．反应过程中涉及取代反应
D．若其他条件不变，加入碘乙烷和乙醇，可以制得CH3CH2COOH
B [由反应机理可知，总反应为CO＋CH3OH―→CH3COOH，原子利用率达到100%，符合绿色化学的理念，A正确；结合反应机理可知，阳离子(Ⅰ)、CH3I作为催化剂，B错误；过程⑤的反应为CH3COI＋CH3OH―→CH3I＋CH3COOH，此反应为取代反应，C正确；若其他条件不变，将CH3I换为碘乙烷，将甲醇换成乙醇，过程⑤发生的反应为CH3CH2COI＋CH3CH2OH―→CH3CH2I＋CH3CH2COOH，可以制得CH3CH2COOH，D正确。]
2．二氧化碳甲烷化可以缓解能源危机。CO2在催化剂的作用下与H2制备甲烷的反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A．为中间产物
B．Ni和La2O3是该反应的催化剂，二者不能改变反应物的平衡转化率
C．H2―→2H·的过程吸收热量，使用恰当的催化剂可以使该过程放热
D．该过程总反应的化学方程式为4H2＋CO2eq \(=====,\s\up10(催化剂))CH4＋2H2O
C [H2―→2H·为断键，吸热，催化剂不能改变的吸热与放热，C项错误。]
3．(2022·深圳模拟)气相离子催化剂(Fe＋、C＋、Mn＋等)具有优良的催化效果。其中，在Fe＋催化下乙烷氧化反应的机理如图所示(图中为副反应)。下列说法正确的是( )
A．FeO＋、N2均为反应中间体
B．X既含极性共价键也含非极性共价键
C．该机理涉及的反应均为氧化还原反应
D．每生成1 ml CH3CHO，消耗N2O的物质的量大于2 ml
D [由反应机理图可知，FeO＋为反应中间体，N2为产物，A项错误；X为H2O，只含极性共价键，B项错误；[(C2H5)Fe(OH)]＋转化为[(C2H4)Fe]＋和H2O的反应没有元素的化合价发生变化，不是氧化还原反应，C项错误；不考虑副反应，发生的总反应为2N2O＋C2H6―→2N2＋CH3CHO＋H2O，此时生成1 ml CH3CHO，消耗2 ml N2O，但因为有副反应发生，所以消耗的N2O的物质的量大于2 ml，D项正确。]
1．(2022·广东选择性考试，T15)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( )
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时， 0～2 min内， v(X)＝1.0 ml·L－1·min－1
D [根据图示可知，无催化剂也可反应，使用催化剂Ⅰ时反应快，活化能更低，A、B错误；由图可知，使用催化剂Ⅱ时，在0～2 min内Y的浓度变化了2.0 ml·L－1，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 ml·L－1，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随时间t的变化，故C错误；D正确。]
2．(2022·辽宁选择性考试，T12)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 ml X发生反应2X(s)Y(g)＋2Z(g)，有关数据如下：
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1
B．2 min时，加入0.20 ml Z，此时v正(Z)C．3 min时，Y的体积分数约为33.3%
D．5 min时，X的物质的量为1.4 ml
B [A项，根据表中数据可知反应逐渐变慢至平衡，2 min时Z的浓度为0.20×2 ml·L－1＝0.40 ml·L－1，故1 min时c(Z)>0.20 ml·L－1，正确；B项，4 min时生成Z：0.15×4×1 ml＝0.6 ml,6 min时生成Z：0.10×6×1 ml＝0.6 ml，故4 min时已达平衡。
2X(s)  Y(g) ＋ 2Z(g)
n(始) 2.0 ml 0 0
Δn 0.6 0.3 ml 0.6 ml
n(平) 1.4 ml 0.3 ml 0.6 ml
K＝0.62×0.3＝0.108。
2 min时c(Z)＝0.40 ml·L－1，c(Y)＝0.2 ml·L－1，又加入0.20 ml Z，Q＝(0.4＋0.2)2×0.2＝0.072v逆(Z)，错误；C项，因为X为固体，φ(Y)＝eq \f(1,3)≈33.3%，正确；D项，5 min时与4 min时X的剩余量相同即1.4 ml，正确。]
3．(2022·山东等级考，T10)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是( )
A．含N分子参与的反应一定有电子转移
B．由NO生成HONO的反应历程有2种
C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变
D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
D [根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO＋·OOH===NO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O===2HONO、NO2＋·C3H7===C3H6＋HONO、HONO===NO＋·OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为＋2价、＋4价、＋3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，A项正确；根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O2eq \(,\s\up7(NO))2C3H6＋2H2O，最终生成的水不变，D项错误。]
4．(2021·辽宁选择性考试，T12)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是( )
A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，反应速率为0.012 ml·L－1·min－1
D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 ml·L－1时，半衰期为62.5 min
B [由题干图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间越短，故反应速率越大，A正确；由题干图中曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关，B错误；由题干图中数据可知，条件①，反应速率为v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(3.0 ml·L－1－0,250 min)＝0.012 ml·L－1·min－1，C正确；反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，由题干图中数据可知，条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 ml·L－1时，半衰期为125 min ÷2＝62.5 min，D正确。]
课时分层作业(三十九) 化学反应速率与反应历程(机理)
一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
1．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(s) ΔH>0，若0～15 s内c(HI)由0.1 ml·L－1降到0.07 ml·L－1，则下列说法正确的是 ( )
A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.001 ml·L－1·s－1
B．c(HI)由0.07 ml·L－1降到0.05 ml·L－1所需的反应时间小于10 s
C．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快
D [I2为固态，故不能用它表示化学反应速率，A错误；0～15 s，v(HI)＝eq \f(0.1 ml·L－1－0.07 ml·L－1,15 s)＝0.002 ml·L－1·s－1，若反应仍以该反应速率进行，则t＝eq \f(0.07 ml·L－1－0.05 ml·L－1,0.002 ml·L－1·s－1)＝10 s，但随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢，所用时间应大于10 s，B错误；升高温度，正、逆反应速率均加快，C错误；减小反应体系的体积，从而增大了压强，化学反应速率加快，D正确。]
2．(2022·济南模拟)均相芬顿反应原理是高级氧化技术的经典工艺之一，如图所示(k1和k2为速率常数)。下列说法错误的是( )
A．相同条件下，基元反应Ⅰ比Ⅱ的活化能低
B．基元反应Ⅰ中氧元素的化合价没有发生变化
C．基元反应Ⅱ的化学方程式为H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋
D．芬顿反应进行的过程中，整个体系的pH几乎不变(忽略体积变化)
BD [由题干信息可知，k1＞k2，说明相同条件下，基元反应Ⅰ比Ⅱ的反应速率更大，活化能越低反应速率越大，即基元反应Ⅰ比Ⅱ的活化能低，A正确；由题干信息可知，基元反应Ⅰ为H＋＋H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋·OH＋H2O，故基元反应Ⅰ中氧元素的化合价发生变化，B错误；由题干信息可知，基元反应Ⅱ的化学方程式为H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋，C正确；基元反应Ⅰ为H＋＋H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋·OH＋H2O，基元反应Ⅱ的化学方程式为 H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋，而基元反应Ⅰ比Ⅱ的反应速率更大，总反应不是简单基元反应Ⅰ加上基元反应Ⅱ，则芬顿反应进行的过程中，整个体系的pH会发生变化 (忽略体积变化)，D错误。]
3．环状碳酸酯广泛用作极性非质子溶剂、电池的离子导体等，某研究团队以环氧乙烷衍生物(，R表示烃基)和二氧化碳为原料催化合成环状碳酸酯，反应历程如图所示。下列说法错误的是( )
A．(C4H9)4NBr是反应的催化剂
B．反应过程存在极性键的断裂和形成
C．反应过程中有4种中间体
D．总反应方程式为＋CO2eq \(――→,\s\up10(催化剂))
C [由图可知，反应前后(C4H9)4NBr不变，故(C4H9)4NBr为反应的催化剂，A项正确；反应过程中存在C—Br键的断裂和C—O键的形成，B项正确；由图可知，反应过程中物质2、3、4为中间体，共3种，C项错误；由图可知，总反应是环氧乙烷衍生物和二氧化碳发生加成反应生成环状碳酸酯，D项正确。]
4．某小组探究实验条件对反应速率的影响，设计如下实验，并记录结果如下：
下列说法正确的是( )
A．由实验①②可知，反应速率v与c(I－)成正比
B．实验①～④中，应将H2SO4与淀粉溶液先混合
C．在I－被O2氧化过程中，H＋只是降低活化能
D．由实验③④可知，温度越高，反应速率越慢
A [实验①②中其他条件相同，c(I－)：①<②，且反应速率：①<②，所以反应速率v与c(I－)成正比，A正确；实验①～④中，应将KI溶液与淀粉溶液先混合，再加入H2SO4，在酸性条件下发生氧化还原反应生成碘单质，测定溶液变色的时间，B错误；在I－被O2氧化过程中，H＋除了作催化剂降低活化能，还作为反应物参加反应，C错误；由实验④可知，温度升高，生成的碘单质能被氧气继续氧化，所以④不变色，D错误。]
5．(2022·青岛模拟)配合物[C2(CO)8]催化烯烃氢甲酰化反应的催化反应历程如图所示。
下列有关叙述正确的是( )
A．整个催化反应历程中C的成键数不变
B．生成物质A的过程中有极性键、非极性键的断裂和形成
C．过渡态物质D的结构简式为
D．该催化反应的总反应为＋CO＋H2eq \(―――――→,\s\up7(C2CO8))
CD [根据反应机理图可知，C的成键数发生了变化，物质A、B、C中成键数为5，物质E中成键数为6，A错误；C2(CO)8和H2生成物质A的过程中，有非极性键的断裂和极性键的形成，无极性键的断裂和非极性键的形成，E生成A的过程中只有极性键的断裂和形成，B错误；根据物质C和E的结构简式可推出D的结构简式为，C正确；根据整个反应历程可知其总反应为＋CO＋H2eq \(―――――→,\s\up7(C2CO8))，D正确。]
6．CO2甲烷化也是实现“碳达峰”的重要途径，反应机理如图。下列说法错误的是( )
A．该反应使用的催化剂既加快CO2甲烷化速率，又提高H2的平衡转化率
B．H2吸附在催化剂Pd表面而发生反应
C．MgOCO2和MgOCOOH均为该反应过程的中间产物
D．上述CO2甲烷化过程总反应可表示为CO2＋4H2eq \(――→,\s\up10(催化剂))CH4＋2H2O
A [本题考查化学反应机理的分析。催化剂能改变反应速率但不能改变平衡转化率，A错误；由机理图可以看出H2在Pd表面反应变成H原子，B正确；MgOCO2和MgOCOOH在反应过程中先产生后消耗，是中间产物，C正确；由反应机理图看出总反应为CO2＋4H2eq \(――→,\s\up10(催化剂))CH4＋2H2O，D正确。]
7．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：
下列说法不正确的是 ( )
A．a<12.7，b>6.7
B．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)C．用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为7.87×10－5 ml·L－1·min－1
D．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的快慢
C [温度越高，反应速率越快，催化剂可加快反应速率，则a<12.7，b>6.7，A项正确；对照实验1和实验3发现，只有高锰酸钾溶液的浓度不同，且实验1中高锰酸钾溶液的浓度较大，则反应速率：v(实验3)二、非选择题
8．一定温度下，向1.0 L密闭容器中加入0.60 ml X(g)，发生反应X(g)Y(s)＋2Z(g)，测得反应物X浓度与反应时间的数据如表所示：
(1)0～3 min用Z表示的平均反应速率v(Z)＝________。
(2)分析该反应中反应物的浓度与时间的规律，得出的结论是________________ __________________________________________________________________。
由此规律推出a为________。
[答案] (1)0.26 ml·L－1·min－1
(2)每间隔2 min，X的浓度减小为原来的一半 0.075
9．一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。
图1
图2
(1)由A到B的变化过程可表示为_____________________________________ __________________________________________________________________。
(2)下列关于该催化剂的说法正确的是______(填标号)。
A．能增大反应速率和改变反应的焓变
B．能增大NH3还原NOx反应的平衡常数
C．具有选择性，能降低特定反应的活化能
[解析] (1)由题图1可知，沸石笼中是Cu(NH3)eq \\al(＋,2)与O2的反应，由题图2可知，B为[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2＋，故由A到B的变化过程可表示为2Cu(NH3)eq \\al(＋,2)＋O2===[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2＋。(2)催化剂能增大反应速率，但不能改变反应的焓变和平衡常数，A、B项错误；催化剂对反应有选择性，能降低反应的活化能，C项正确。
[答案] (1)2Cu(NH3)eq \\al(＋,2)＋O2===[(NH3)2Cu—O—O—Cu(NH3)2]2＋ (2)C
10．在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以ml·min－1为单位，写出计算过程)。
[解析] 解法一 2.0～6.0 min内，Δn(Cl2)＝5.4×10－3 ml－1.8×10－3 ml＝3.6×10－3 ml，v(Cl2)＝eq \f(3.6×10－3 ml,4 min)＝9.0×10－4 ml·min－1
所以v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×9.0×10－4 ml·min－1＝1.8×10－3 ml·min－1。
解法二 2.0～6.0 min内，HCl转化的物质的量为n，则
2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)
2 1
n(5.4－1.8)×10－3 ml
解得n＝7.2×10－3 ml，
所以v(HCl)＝eq \f(7.2×10－3 ml,4 min)＝1.8×10－3 ml·min－1。
[答案] 2.0～6.0 min内HCl的反应速率为1.8×10－3 ml·min－1(计算过程见解析)探究对象的反应
2H2O2===2H2O＋O2↑
控制的可变量
催化剂
温度
控制的不变量
浓度、温度等
浓度、催化剂等
实验方案
取等体积的5%H2O2溶液于两支规格相同的试管中，向其中一支试管中加入少量MnO2，另一支不加，在常温下观察
取等体积的5% H2O2溶液于两支规格相同的试管中，给其中一支试管加热，另一支不加热，观察
实验编号
温度/℃
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
①
25
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.1 ml·L－1
②
25
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.2 ml·L－1
③
50
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.1 ml·L－1
序号
纯锌粉/g
2.0 ml·L－1
硫酸/mL
温度/℃
硫酸铜固体/g
加入蒸
馏水/mL
Ⅰ
2.0
50.0
25
0
0
Ⅱ
2.0
40.0
25
0
10.0
Ⅲ
2.0
50.0
25
0.2
0
Ⅳ
2.0
50.0
25
4.0
0
实验序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
循环模型
微观粒子模型
确定物质的方法
进入机理缩环图的箭头为反应物，离开机理缩环图的箭头为生成物；生成最终产物的步骤同样生成催化剂，其余为中间产物
时间段/min
产物Z的平均生成速率/ml·L－1·min－1
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
编号
①
②
③
④
温度/℃
20
20
50
80
10 mL H2SO4浓度/(ml·L－1)
0.10
0.10
0.10
0.10
5 mL KI溶液浓度/(ml·L－1)
0.40
0.80
0.40
0.40
1%淀粉溶液体积/mL
1
1
1
1
出现蓝色时间/s
40
21
5
未见蓝色
实验
编号
温度
/℃
催化
剂用
量/g
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
KMnO4
溶液褪色平
均时间/min
体积
/mL
浓度/
(ml·L－1)
体积
/mL
浓度/
(ml·L－1)
1
25
0.5
4
0.1
8
0.2
12.7
2
80
0.5
4
0.1
8
0.2
a
3
25
0.5
4
0.01
8
0.2
6.7
4
25
0
4
0.01
8
0.2
b
反应时间/min
0
1
2
3
4
6
8
c(X)/(ml·L－1)
0.60
0.42
0.30
0.21
0.15
a
0.037 5
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10－3 ml
0
1.8
3.7
5.4
7.2