课时规范练23 化学反应速率一、选择题:本题共8小题,每小题只有一个选项符合题目要求。1.(2021浙江1月选考,19)取50mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下发生反应:2H2O22H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2的浓度(c)如下表:t/min020406080c/(mol·L-1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是( )A.反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)B.20~40min,消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L-1·min-1C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D.H2O2分解酶或MnO2代替I-也可以催化H2O2分解2.(2021浙江宁波一模)在温度T1和T2时,分别将0.50molA和1.2molB充入容积为3L的恒容密闭容器中,发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)+D(g),测得n(A)/mol随时间变化数据如下表,下列说法正确的是( )温度时间/min010204050T10.500.350.250.100.10T20.500.300.18……0.15A.温度:T1>T2B.容器内压强不再发生变化不能作为反应达到平衡状态的标志C.在温度为T1时,0~10min用B表示的平均反应速率为0.005mol·L-1·min-1D.保持其他条件不变,缩小反应容器容积,逆反应速率增大,正反应速率减小3.(2021山东临沂二模)一定条件下,在容积为2L的刚性容器中充入1mol(g)和2molH2,发生反应:(g)+2H2(g)(g) ΔH<0,反应过程中测得容器内压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )A.升高温度可增大反应速率,提高环戊二烯的平衡转化率B.0~20min内,H2的平均反应速率为0.05mol·L-1·min-1C.达到平衡时,环戊烷和环戊二烯的体积分数相同D.该温度下平衡常数Kp=4.0(MPa)-24.(2021广东选择性考试)反应X2Z经历两步:①X→Y;②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )\nA.a为c(X)随t的变化曲线B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)5.(2021山东济南大学城实验高级中学阶段性调研)已知反应S2(aq)+2I-(aq)2S(aq)+I2(aq),若往该溶液中加入含Fe3+的某溶液,反应机理:①2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq);②2Fe2+(aq)+S2(aq)2Fe3+(aq)+2S(aq)。下列有关反应的说法不正确的是( )A.增大S2或I-的浓度,反应①、反应②的反应速率均加快B.Fe3+是该反应的催化剂C.因为正反应的活化能比逆反应的活化能小,所以该反应是放热反应D.往该溶液中滴加淀粉溶液,溶液变蓝,适当升温,蓝色加深6.氯化钯可以催化乙烯制备乙醛(Wacker法),反应过程如图:下列叙述错误的是( )A.CuCl被氧化的反应为2CuCl+2HCl+O22CuCl2+H2OB.催化剂PdCl2再生的反应为2CuCl2+PdPdCl2+2CuClC.制备乙醛的总反应为CH2CH2+O2CH3CHO\nD.如果原料为丙烯,则产物是丙醛7.化学反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:反应积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172续 表 反应积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)2CO(g)催化剂X3391催化剂Y4372在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是( )A.K积、K消均增大B.v积减小、v消增大C.催化剂X效果比Y好D.v消增加的倍数比v积增加的倍数小8.(2021江苏南京师大附中联考)温度为T1时,在容积为2L的恒容密闭容器中加入NO和O2发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(正反应放热)。实验测得:v(正)=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k(正)c2(NO)·c(O2),v(逆)=v(NO2)消耗=k(逆)c2(NO2),k(正)、k(逆)为速率常数,受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表。下列说法正确的是( )时间/s012345n(NO)/mol0.200.100.080.070.060.06n(O2)/mol0.100.050.040.0350.030.03A.0~2s内,该反应的平均速率v(NO)=0.02mol·L-1·s-1B.其他条件不变,往原容器中再通入0.20molNO和0.10molO2,则达平衡时NO2体积分数减小C.其他条件不变,移走部分NO2,则平衡正向移动,平衡常数增大D.当温度改变为T2时,若k(正)=k(逆),则T2>T1二、非选择题:本题共2小题。9.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。\n(1)定性分析:可以通过观察甲装置的 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 。 (2)定量测定:用乙装置做对照实验,仪器A的名称是 ;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 ;实验时以2min时间为准,需要测量的数据是 。(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30mL5%H2O2溶液一次性加入盛有0.10molMnO2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 (填“大于”“小于”或“等于”)90mL。 10.(2021山东济南外国语学校高三月考)氧化亚氮(N2O)是一种强温室气体,且易转换成颗粒污染物。研究氧化亚氮分解对环境保护有重要意义。(1)污水生物脱氮过程中,在微生物催化下,硝酸铵可分解为N2O和另一种产物,该反应的化学方程式为 。 (2)已知反应2N2O(g)2N2(g)+O2(g) ΔH=-163kJ·mol-1,1molN2(g)、1molO2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ的能量,则1molN2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为 kJ。 (3)在一定温度下的恒容容器中,反应2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的部分实验数据如下:反应时间/min010203040500.1000.0900.0800.0700.0600.050反应时间/min60708090100\n0.0400.0300.0200.0100.010①在0~20min时段,反应速率v(O2)为 mol·L-1·min-1。 ②若N2O起始浓度c0为0.150mol·L-1,则反应至30min时N2O的转化率α= 。比较不同起始浓度时N2O的分解速率:v(c0=0.150mol·L-1) (填“>”“=”或“<”)v(c0=0.100mol·L-1)。 ③不同温度(T)下,N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间),则T2 (填“>”“=”或“<”)T1。当温度为T1、起始压强为p0,反应至t1min时,体系压强p= (用p0表示)。 参考答案课时规范练23 化学反应速率1.C 解析反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4mol·L-1,说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)=(0.80-0.40)mol·L-1×0.05L=0.02mol,则生成的氧气的物质的量n(O2)=0.01mol,标准状况下的体积V=n·Vm=0.01mol×22.4L·mol-1=0.224L=224mL,A正确;20~40min,消耗过氧化氢的浓度为(0.40-0.20)mol·L-1=0.20mol·L-1,则这段时间内的平均速率v==0.010mol·L-1·min-1,B正确;随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率,C错误;I-在反应中起到催化的作用,故也可以用过氧化氢分解酶或MnO2代替,D正确。2.B 解析分析题干表格数据可知,温度T2下A的物质的量减小得更快,即温度T2下反应速率较快,故T1<T2,A错误;该反应前后气体的体积没有发生改变,故容器的压强始终不变,则容器内压强不再发生变化不能作为反应达到平衡状态的标志,B正确;在温度为T1时,0~10min用B表示的平均反应速率为v(B)=2v(A)=2×=0.010mol·L-1·min-1,C错误;保持其他条件不变,缩小反应容器容积,反应物和反应产物的浓度均增大,故逆反应速率增大,正反应速率也增大,D错误。3.C 解析设转化的的物质的量为xmol,可列出三段式: (g)+2H2(g)(g)\n初始/mol120转化/molx2xx平衡/mol1-x2-2xx相同外界条件下,压强之比等于物质的量之比,,x=0.5。正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,环戊二烯的平衡转化率降低,A错误;根据以上分析,0~20min内,H2的平均反应速率为=0.025mol·L-1·min-1,B错误;根据以上分析,达到平衡时,环戊烷和环戊二烯的物质的量都是0.5mol,环戊烷和环戊二烯的体积分数相同,C正确;该温度下平衡常数Kp=(MPa)-2=(MPa)-2,D错误。4.D 解析由题中信息可知,反应X2Z经历两步:①X→Y;②Y→2Z。因此,图中呈不断减小趋势的a线为X的浓度c随时间t的变化曲线,呈不断增加趋势的曲线为Z的浓度c随时间t的变化曲线,先增加后减小的曲线为Y的浓度c随时间t的变化曲线。由分析可知,A正确;由题图可知,分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻,因此,t1时c(X)=c(Y)=c(Z),B正确;由图中信息可知,t2时刻以后,X、Y的浓度仍在不断减小,说明t2时刻两步反应仍在向正反应方向进行,而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率,即t2时,Y的消耗速率大于生成速率,C正确;由题图可知,t3时刻反应①完成,X完全转化为Y,若无反应②发生,则c(Y)=c0,由于反应②Y→2Z的发生,t3时刻Y浓度的变化量为c0-c(Y),变化量之比等于系数之比,所以Z的浓度的变化量为2[c0-c(Y)],这种关系在t3后仍成立,D不正确。5.D 解析根据反应方程式可知,增加S2或I-的浓度,反应①、反应②的反应速率均加快,A正确;根据总反应方程式可知,Fe3+是该反应的催化剂,B正确;根据图示可知,正反应的活化能比逆反应的活化能小,该反应是放热反应,C正确;往该溶液中滴加淀粉溶液,溶液变蓝;该反应是放热反应,升高温度时平衡逆向移动,蓝色变浅,D错误。6.D 解析根据图示可知在反应中CuCl被O2氧化产生CuCl2,同时产生H2O,反应的化学方程式为2CuCl+2HCl+O22CuCl2+H2O,A正确;由流程图可知:PbCl2再生的过程有Cu2+、Cl-参加,再生的反应为2CuCl2+PdPdCl2+2CuCl,B正确;PbCl2、CuCl2在反应中起催化作用,总反应为CH2CH2+O2CH3CHO,C正确;如果原料为丙烯,中间产物若为[]-,则得到的产物为丙酮,D错误。7.A 解析由表格数据可知,积碳反应、消碳反应都是吸热反应,所以升高温度,\n平衡正向移动,K积、K消均增大,A正确;升高温度,混合气中各分子的能量均升高,分子碰撞的次数增多,反应速率加快,所以v积增大、v消增大,B不正确;从表中活化能数据(活化能数据越大,反应越困难)可以看出,对于积碳反应,催化剂X效果比Y好,对于消碳反应,催化剂X效果比Y差,C不正确;从图中曲线看,催化剂表面的积碳量是先增大后减小,则表明随着温度的不断升高,v消增大的倍数比v积增大的倍数大,D不正确。8.D 解析根据表格数据可知:在0~2s内,NO的物质的量由0.20mol变为0.08mol,Δn(NO)=0.20mol-0.08mol=0.12mol,则该反应的平均速率v(NO)==0.03mol·L-1·s-1,A错误;其他条件不变,往原容器中再通入0.20molNO和0.10molO2,相当于增大体系的压强,由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,化学平衡正向移动,所以达平衡时NO2体积分数增大,B错误;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,C错误;由表中数据和化学方程式可知,平衡时c平(NO)==0.03mol·L-1,c平(O2)=0.015mol·L-1,c平(NO2)=0.07mol·L-1,化学平衡常数K=≈363,即k(正)>k(逆)。若k(正)=k(逆),则K减小,化学平衡逆向移动,由于该反应正向放热,则改变条件是升高温度,所以温度T2>T1,D正确。9.答案(1)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) 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)分液漏斗 检查装置的气密性 收集气体的体积(3)小于解析探究催化剂对过氧化氢分解速率的影响,根据实验要求应控制变量,通过分解生成气泡的快慢或单位时间内生成氧气的体积进行催化效果的判断,反应物浓度越高,反应速率越快。(1)甲中可以通过观察产生气泡的快慢来定性比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,但实验使用的催化剂的阴离子种类和浓度均不同,可能影响反应速率。(2)由装置图可知:仪器A的名称是分液漏斗;反应速率是根据测定相同时间内产生气体的体积来衡量的,为保证测定相同时间内产生气体的体积的准确性,要检查装置的气密性;实验时以2min时间为准,需要测量的数据是收集气体的体积。(3)随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减小,3~4min生成10mL气体,那么2~3min生成气体的体积应大于10mL,则b点小于90mL。10.答案(1)NH4NO3N2O↑+2H2O(2)1112.5 (3)①5.0×10-4 ②20.0% = ③< 1.25p0解析(1)NH4NO3中氮元素发生归中反应生成N2O,根据质量守恒定律,另一产物应为H2O,则反应的化学方程式为NH4NO3N2O↑+2H2O。(2)设1molN2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为x,则\n2x-(2×945kJ+498kJ)=-163kJ,从而得出x=1112.5kJ。(3)①在0~20min时段,反应速率v(O2)为=5.0×10-4mol·L-1·min-1。②观察表中数据可得,相同时段内N2O浓度的变化量相等,故单位时间内N2O浓度的变化量是定值,即N2O的分解速率是定值,v(c0=0.150mol·L-1)=v(c0=0.100mol·L-1)=1.0×10-3mol·L-1·min-1。若N2O起始浓度c0为0.150mol·L-1,则反应至30min时N2O的转化率α=×100%=20.0%。③温度越高,反应速率越快,所用时间越短,由相同压强时的半衰期可以看出,T2时的半衰期长,则T2<T1。由反应可知,当2molN2O反应一半时,容器中气体的总物质的量为2.5mol,则,从而得出p=1.25p0。
