2024鲁科版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第2课时　影响化学反应速率的因素（含解析）

2024鲁科版新教材高中化学选择性必修1
第2课时　影响化学反应速率的因素
基础过关练
题组一　有效碰撞理论和活化能
1.下列有关有效碰撞的说法不正确的是(　　)
A.能发生有效碰撞的分子一定是活化分子
B.有效碰撞是发生化学反应的充要条件
C.只要条件合适,普通分子之间的碰撞也可能是有效碰撞
D.活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞
2.下列说法正确的是(　　)
A.活化能接近零的反应,当反应物相互接触时,反应瞬间完成,而且温度对其反应速率几乎没有影响
B.升高温度和增大压强(减小容器容积)都是通过增大活化分子百分数来加快化学反应速率的
C.人们把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子,把活化分子具有的能量叫做活化能
D.活化能的大小不仅意味着一般分子成为活化分子的难易,也会对化学反应前后的能量变化产生影响
题组二　影响化学反应速率的因素
3.(2022湖北部分高中联考协作体期中)下列说法正确的是(　　)
A.增大反应物浓度,使活化分子百分数增加,化学反应速率增大
B.分子间的碰撞均为有效碰撞
C.增大压强(减小容器容积),活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大
D.升高温度,单位体积内分子总数不变,但活化分子数增加
4.(2022安徽宿州十三所重点中学期中)下列关于化学反应速率说法正确的是(　　)
A.升高温度,可以改变反应的活化能,从而加速反应的进行
B.催化剂能改变反应历程,改变活化分子百分数,从而改变化学反应速率
C.反应物不止一种时,不同反应物的浓度变化对化学反应速率的影响程度一定相同
D.在恒容容器中进行合成氨反应,恒温时充入He,体系压强增大,从而加速反应的进行
5.(2021辽宁联合校月考)化学反应速率受很多因素影响。下列措施主要是从降低反应速率的角度考虑的是(　　)
A.将食物置于冰箱中冷藏保存
B.将FeCl3加入H2O2溶液中制备O2
C.将洗衣粉溶于温水后洗涤衣服
D.将CaCO3固体研磨后再与稀盐酸反应
6.下列对有关事实的解释不正确的是(　　)
编号 事实 解释
① 锌与稀硫酸反应,加入硫酸钠固体,速率加快 增大了硫酸根离子的浓度,反应速率加快
② 锌与稀硫酸反应,滴入较多硫酸铜溶液,生成氢气的速率减慢 锌置换铜的反应干扰了锌置换氢的反应,致使生成氢气的速率变慢
③ 5%的双氧水中加入二氧化锰粉末,分解速率迅速加快 降低了反应的焓变,活化分子数增多,有效碰撞次数增多,反应速率加快
④ 面粉生产车间容易发生爆炸 固体表面积增大,反应速率加快
A.①④　B.②③　C.①②③　D.①②④
7.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-198 kJ/mol,在V2O5存在时,该反应的机理为V2O5+SO2 2VO2+SO3(快)　4VO2+O2 2V2O5(慢)。下列说法正确的是(　　)
A.反应速率主要取决于V2O5的质量
B.VO2是该反应的催化剂
C.2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的活化能大于198 kJ/mol
D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率
8.(2021山东潍坊四中检测)下列说法不正确的是(　　)
①稀硫酸与足量锌片反应时,加入少量硫酸铜溶液可以加快反应速率且不影响生成氢气的物质的量
②增大硫酸的浓度,一定可以加快锌与硫酸反应制取氢气的速率
③反应3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)在一恒容密闭容器中进行,充入氦气,化学反应速率不变
④对于反应3KSCN(aq)+FeCl3(aq) Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq),加入KCl固体,逆反应速率瞬间增大,随后正反应速率增大
A.①②④　　B.②③④
C.②④　　D.①③④
题组三　利用控制变量法探究化学反应速率的影响因素
9.(2021河北唐山质检)某学习小组利用过氧化氢的分解反应探究影响反应速率的外界因素。实验设计如下:
实验 编号 H2O2溶液 温度/ ℃ 收集50 mL O2 所需时间/s
Ⅰ 5 mL 12%的H2O2溶液 20 t1
Ⅱ 5 mL 12%的H2O2溶液 50 t2
Ⅲ 5 mL 4%的H2O2溶液 20 t3
Ⅳ 5 mL 4%的H2O2溶液(少量MnO2粉末) 20 t4
下列说法错误的是(　　)
A.设计实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究温度对反应速率的影响
B.设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究浓度对反应速率的影响
C.t4D.无法比较t1、t2、t3的大小
10.(2021山东青岛期中)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验。实验原理为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O,实验内容及记录如下:
实验编号 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 溶液紫色褪去所需时间/min
0.6 mol/L H2C2O4 溶液 H2O 3 mol/L H2SO4 溶液 0.05 mol/L KMnO4 溶液
1 3.0 2.0 2.0 3.0 1.5
2 2.0 a 2.0 3.0 2.7
3 1.0 4.0 2.0 b 3.9
下列说法错误的是(　　)
A.a=3.0,b=3.0
B.根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,反应速率越快
C.忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1中0~1.5 min时间段内平均反应速率v(H2C2O4)=0.15 mol/(L·min)
D.为验证Mn2+是否有催化作用,可加入硫酸锰固体,实验1~3均可做对照实验
11.(2022山东潍坊期中监测)某兴趣小组设计了如下实验,探究不同条件对KI溶液(硫酸酸化)被空气中的O2氧化反应速率的影响。
(1)请完成下表。(硫酸、KI溶液体积均为5 mL,淀粉溶液用量相同)
实验编号 温度/ K c(KI)/ mol·L-1 c(H2SO4)/ mol·L-1 实验目的
Ⅰ 298 1 0.1 实验Ⅰ、Ⅱ探究温度对该反应速率的影响;实验Ⅰ、Ⅲ探究反应物浓度对该反应速率的影响
Ⅱ 308 1 c
Ⅲ T 1 0.2
c=　　　　　　,T=　　　　　　。
(2)该实验中应该观察记录　　　　　　　　　　,为此,该实验中三种溶液混合的顺序不合理的是　　　　。
a.先将KI溶液与淀粉溶液混合,然后再加入硫酸溶液
b.先将KI溶液与硫酸溶液混合,然后再加入淀粉溶液
c.先将硫酸溶液与淀粉溶液混合,然后再加入KI溶液
12.(2021福建福州八县市一中期中)工业上H2O2是一种重要的绿色氧化还原试剂,某小组对H2O2的催化分解实验进行探究。回答下列问题:
在同浓度Fe3+的催化下,探究外界条件对H2O2分解反应速率的影响。实验装置如图所示。
(1)H2O2在Fe3+催化下分解的反应历程如下:
第一步反应历程:2Fe3++H2O2 2Fe2++O2+2H+;
第二步反应历程:　　　　　　　　　　　　　　。
除了图中所示仪器之外,该实验还必需的仪器是　　　　。
(2)请完成下面表格中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的实验记录内容或数据:
0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液 0.1 mol· L-1 H2O2溶液 蒸馏水 反应温度(℃) 反应时间 (s)
Ⅰ 2 mL 20 mL 0 20 t1
Ⅱ 2 mL V1 mL 2 mL 20 t2
Ⅲ V2 mL 20 mL 0 50 t3
V1=　　　,V2=　　　;根据所学的知识判断,当三个实验中均产生10 mL气体时,所需反应时间最长的是　　　(填“t1”“t2”或“t3”)。
能力提升练
题组一　影响化学反应速率的因素
1.(2021湖南怀化联考)在恒容密闭容器中充入一定量CO和H2合成CH3OH,其化学方程式为2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)　ΔH<0。下列说法错误的是(　　)
A.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
B.向容器中充入惰性气体,反应速率不变
C.H2、CO、CH3OH的反应速率之比为2∶1∶1
D.加入高效催化剂,正、逆反应速率都会增大
2.其他条件相同,在不同pH下,用浓度传感器测得反应2A+B 3D中产物D的浓度随时间变化的关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A.pH=8.8时,升高温度,反应速率不变
B.保持外界条件不变,调节溶液酸碱度,反应一段时间后,溶液pH越小,D的浓度越大
C.为了实验取样,可采用调节pH的方法迅速停止反应
D.减小压强,反应速率一定减小
题组二　控制变量法的应用
3.为了探究温度、硫酸铜对锌与稀硫酸反应速率的影响规律,某同学设计如下方案:
编号 纯锌粉 质量 0.2 mol·L-1 硫酸体积 温度 硫酸铜 固体质量
Ⅰ 2.0 g 10.0 mL 25 ℃ 0
Ⅱ 2.0 g 10.0 mL t ℃ 0
Ⅲ 2.0 g 10.0 mL 35 ℃ 0.2 g
Ⅳ 2.0 g 10.0 mL 35 ℃ 4.0 g
下列推断合理的是(　　)
A.为了选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响,必须控制t=25
B.待测物理量是收集等体积(相同条件)气体所需要的时间,时间越长,反应速率越快
C.根据该方案,还可以探究硫酸浓度对反应速率的影响
D.根据该实验方案得出反应速率大小可能是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ
4.以反应5H2C2O4+2Mn+6H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液。迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法不正确的是(　　)
编 号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/ ℃
浓度/ mol·L-1 体积/ mL 浓度/ mol·L-1 体积/ mL
① 0.10 2.0 0.010 4.0 25
② 0.20 2.0 0.010 4.0 25
③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50
A.实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
B.实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s,则这段时间内平均反应速率:v(KMnO4)=2.5×10-4 mol·L-1·s-1
C.若生成a L CO2(标准状况),该反应转移的电子数为(NA表示阿伏加德罗常数的值)
D.实验①和②起初反应均很慢,过了一会儿速率突然增大,可能是生成的Mn2+对反应起催化作用
5.(2021河南豫南九校联考)KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录,回答下列问题:
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
温度/℃ 30 40 50 60 70
显色时间/s 160 80 40 20 10
(1)该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
(2)该实验的目的是探究　　　对反应速率的影响。
(3)实验试剂除了1 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1 H2SO4溶液外,还需要的指示剂是　　　　。实验仪器除了试管、试剂瓶、胶头滴管、温度计外,还需要的计时仪器是　　　　。
(4)上述实验中除了需要(3)的条件外,还必须控制不变的是　 　
(填字母)。
A.温度　　　　B.指示剂的浓度
C.试剂的用量(体积)　　　　D.试剂添加的顺序
(5)由上述实验记录可得出的结论是温度每升高10 ℃,反应速率增大为原来的　　　倍。
(6)若要进行酸性强弱对反应速率影响的探究实验,你会采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组三　活化能与反应机理
6.(2022河南中原名校联考)CO是工业尾气中的有害成分,科研人员研究在Ni4/t-ZrO2催化剂上进行CO甲烷化,其中一部分反应的机理如图所示。下列有关CO甲烷化的说法不正确的是(　　)
A.甲烷化的副产物为CH3OH
B.甲烷化反应的活化能小于副反应的活化能
C.甲烷化的反应速率主要由第一步决定
D.由图可知,CH3+(H) CH4的ΔH>0
7.(2022河北衡水十四中一调)HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应原理、反应历程与能量的关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.在历程Ⅰ~Ⅴ中,生成Ⅴ的反应速率最快
B.在Pd催化剂表面HCOOH脱氢反应的ΔH>0
C.在Pd催化剂表面离解C—H键比O—H键的活化能高
D.用DCOOH或HCOOD代替HCOOH,得到的产物都有HD和CO2
答案全解全析
基础过关练
1.C 2.A 3.D 4.B 5.A 6.C 7.C 8.C
9.D 10.C
1.C　物质发生化学反应,分子间必须发生有效碰撞,普通分子间不能发生有效碰撞;发生有效碰撞才能发生化学反应,发生化学反应必定发生了有效碰撞;活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞。
2.A　活化能接近零的反应,分子基本都是活化分子,只要接触就可迅速反应,温度对其反应速率影响不大,A正确;增大压强是增加了单位体积内活化分子的数目,不改变活化分子百分数,B错误;活化能指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,C错误;活化能的大小对化学反应前后的能量变化无影响,D错误。
3.D　增大反应物浓度,活化分子百分数不变,单位体积内的活化分子数目增加,化学反应速率增大,A错误;分子间的碰撞要能量足够以及方向合适才是有效碰撞,B错误;增大压强,活化分子百分数不变,单位体积内的活化分子数目增加,化学反应速率增大,C错误;升高温度,单位体积内分子总数不变,但活化分子数增加,D正确。
4.B　升高温度,反应的活化能不变,活化分子百分数增大,化学反应速率增大,加速反应的进行,A错误;催化剂能改变反应历程,降低反应所需要的活化能,改变活化分子百分数,从而改变化学反应速率,B正确;影响反应速率的决定性因素是物质本身的性质,故反应物不止一种时,不同反应物的浓度变化对化学反应速率的影响程度不相同,C错误;在恒容容器中进行合成氨反应,恒温时充入氦气,体系压强增大,由于体系内反应物和生成物的浓度均不改变,故反应速率不变,D错误。
5.A　A项,将食物置于冰箱中冷藏保存,降低温度,化学反应速率减小;B项,加入催化剂,可增大H2O2分解反应速率;C项,升高温度,化学反应速率增大;D项,将CaCO3固体研磨,固体表面积增大,反应速率增大;故选A。
6.C　①加入硫酸钠固体,H+的浓度不变,反应速率不变,错误;②加入较多硫酸铜,锌与硫酸铜反应生成铜,不一定有氢气生成,错误;③二氧化锰为过氧化氢分解反应的催化剂,可降低反应的活化能,但不能改变反应的焓变,错误;增大固体表面积,反应速率增大,正确;故选C。
7.C　由反应机理可知,V2O5是该反应的催化剂,反应速率与催化剂V2O5的质量有一定关系,但不主要取决于V2O5的质量,A、B项错误;ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=-198 kJ/mol,所以2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)的活化能大于198 kJ/mol,C项正确;增大SO2的浓度可以提高反应速率(不是显著提高),D项错误。
8.C　锌足量,锌和Cu2+反应生成铜,锌、铜和稀硫酸构成原电池,能加快反应速率且不影响生成氢气的量,①正确;常温下,浓硫酸与锌反应不能生成氢气,②错误;充入氦气,压强增大,但参加反应的气体的物质的量浓度不变,反应速率不变,③正确;该反应的实质是Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,Cl-和K+不参与反应,因此加入KCl固体,平衡不移动,反应速率不变,④错误;故选C。
9.D　实验Ⅰ、Ⅱ只有温度不同,所以实验目的是探究温度对反应速率的影响,故A正确;实验Ⅰ、Ⅲ只有H2O2的浓度不同,所以实验目的是探究浓度对反应速率的影响,故B正确;实验Ⅲ、Ⅳ探究的是催化剂对反应速率的影响,实验Ⅳ使用了催化剂,化学反应速率较快,所以收集相同体积的氧气需要的时间较短,t4t2,实验Ⅰ、Ⅲ只有H2O2的浓度不同,实验Ⅰ中H2O2的浓度较大,化学反应速率较快,收集相同体积的氧气需要的时间较短,所以t3>t1,t3>t1>t2,故D错误。
10.C　由实验1可知,反应溶液的总体积为10.0 mL,则实验2、3中总体积也应为10.0 mL,即表中a=10.0-2.0-2.0-3.0=3.0,b=10.0-1.0
-4.0-2.0=3.0,故A正确;根据题表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,溶液紫色褪去所需时间越少,即反应速率越快,故B正确;忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1中0~1.5 min时间段内平均反应速率v(H2C2O4)=v(KMnO4)=×=
0.025 mol/(L·min),故C错误;为验证Mn2+是否有催化作用,可加入硫酸锰固体,增大Mn2+的浓度,观察溶液紫色褪去所需时间变化,实验1~3中Mn2+的浓度相等,均可做对照实验,故D正确。
信息提示
　　这类题型的考查形式一般有:①以表格或图像的形式给出多组实验数据,需要找出每组数据的变化对化学反应速率的影响;②给出影响化学反应速率的几种因素,要求设计实验探究各因素对化学反应速率的影响,需要分析各种因素变化产生的数据,得出相关结论。
11.答案　(1)0.1　298
(2)溶液出现蓝色所需的时间　b
解析　(1)实验Ⅰ、Ⅱ探究温度对该反应速率的影响,则除温度外的其他条件相同,故c=0.1;实验Ⅰ、Ⅲ探究反应物浓度对该反应速率的影响,则除反应物浓度外的其他条件相同,故T=298。
(2)I-被空气中的O2氧化生成I2,I2遇淀粉变蓝,则该实验中应该记录溶液出现蓝色所需的时间;应在反应未开始时加入淀粉溶液,否则会有误差。
12.答案　(1)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O　秒表
(2)18　2　t2
解析　(1)H2O2在Fe3+催化下分解,第一步反应历程为2Fe3++H2O2 2Fe2++O2+2H+,第二步反应中过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子,反应历程为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O;需要测定收集一定体积的气体需要的时间,所以该实验除了图中所示仪器之外,还必需的仪器是秒表。
(2)由实验Ⅰ可知溶液总体积为22 mL,所以V1=22-2-2=18,V2=22-20=2;反应温度越低、反应物浓度越小,反应速率越慢,所以三个实验中均产生10 mL气体时,所需反应时间最长的是t2。
能力提升练
1.A 2.C 3.D 4.B 6.B 7.D
1.A　升高温度,正反应速率和逆反应速率都增大,故A错误;向恒容密闭容器中充入惰性气体,容器体积不变,反应物CO、H2和生成物CH3OH的浓度都不变,反应速率不变,故B正确;由2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)可知,H2、CO、CH3OH的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,为2∶1∶1,故C正确;加入高效催化剂,正、逆反应速率都会同等程度地增大,故D正确。
2.C　pH=8.8时,升高温度,反应速率增大,A项错误;由图可知,保持外界条件不变,反应一段时间后,溶液pH不同,D的浓度可能相同,B项错误;当pH=8.8时,c(D)变化很小,反应速率很小,故可采用调节pH的方法迅速停止反应,C项正确;没有气体参加的反应,减小压强对反应速率几乎没有影响,D项错误。
3.D　要选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响,只有硫酸铜固体的质量不同,其他条件都相同,所以必须控制t=35,故A不合理;待测物理量是收集等体积(相同条件)气体所需要的时间,时间越长,反应速率越慢,故B不合理;该方案不可以探究硫酸浓度对反应速率的影响,故C不合理;一般情况下温度越高反应速率越快,硫酸铜与锌发生置换反应生成铜,铜、锌、硫酸构成原电池,加快反应速率,但是实验Ⅳ中硫酸铜的量过多,会导致大量铜覆盖住锌,阻碍反应进一步进行,故D合理。
4.B　通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢,所以实验①、②、③中所加的H2C2O4溶液均要过量,A项正确;实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s,则这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=0.010 mol·L-1
×0.004 L÷0.006 L÷40 s≈1.7×10-4 mol·L-1·s-1,B项错误;由离子方程式可知生成1 mol CO2转移1 mol电子,若生成a L CO2(标准状况),该反应转移的电子数为,C项正确;实验①和②起初反应均很慢,过了一会儿速率突然增大,没有改变其他因素的条件下,可能是生成的Mn2+对反应起催化作用,D项正确。
5.答案　(1)4H++4I-+O2 2I2+2H2O
(2)温度
(3)淀粉溶液　秒表
(4)BCD
(5)2
(6)保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验
解析　(1)酸性条件下,KI与氧气反应生成碘单质和水,反应的离子方程式为4H++4I-+O2 2I2+2H2O。
(2)根据表中数据分析可知,该实验的目的是探究温度对反应速率的影响。
(3)该反应生成了碘单质,需要的指示剂是淀粉溶液;测定显色时间需要用秒表。
(4)该实验的目的是探究温度对反应速率的影响,所以温度是变量,其他条件需要控制不变,故选B、C、D。
(5)分析表格中的信息可知,温度每升高10 ℃,显色时间缩短一半,所以反应速率增大为原来的2倍。
(6)若要进行酸性强弱对反应速率影响的探究实验,可采取的措施是保持其他实验条件不变,采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。
6.B　由图可知,甲烷化的副产物为CH3OH,A正确;甲烷化反应的活化能为258.0 kJ·mol-1,副反应的活化能为187.0 kJ·mol-1,甲烷化反应的活化能大于副反应的活化能,B错误;由图可知,第一步活化能较大,反应速率较小,故反应速率主要由第一步决定,C正确;由图可知,CH3+(H) CH4的ΔH=-75 kJ·mol-1-(-77.4 kJ·mol-1)=+2.4 kJ·
mol-1>0,D正确。
7.D　在历程Ⅰ~Ⅴ中,Ⅳ→Ⅴ的活化能最高,则生成Ⅴ的反应速率最慢,故A错误;由反应历程图可知,HCOOH在Pd催化剂表面脱氢反应中,反应物的总能量大于最终产物的总能量,则HCOOH脱氢反应为放热反应,ΔH<0,故B错误;由图可知,在Pd催化剂表面离解O—H键的过程为Ⅰ→Ⅱ,活化能为44.7 kJ·mol-1,离解C—H键的过程为Ⅲ→Ⅳ,活化能为(36.7-8.9) kJ·mol-1=27.8 kJ·mol-1,故在Pd催化剂表面离解O—H键比C—H键的活化能高,故C错误;在Pd催化剂下,HCOOH中的C—H、O—H键均发生断裂,最终生成H2和CO2,则用DCOOH或HCOOD代替HCOOH,得到的产物都有HD和CO2,故D正确。
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