2.3 化学反应的速率 同步练习题 （含解析）2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

2.3 化学反应的速率 同步练习题
一、选择题
1．上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C2H4(g)＋H2(g)=C2H6(g) △H]的反应历程如下图所示：
下列说法正确的是
A．该反应的焓变：ΔH=129.6kJ·mol-1
B．催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuF
C．稳定性：过渡态1>过渡态2
D．若该反应生成液态C2H6，则反应的 H减小
2．在一密闭容器中进行如下反应：，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是
A．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L B．SO2、SO3均为0.15mol/L
C．O2为0.05mol/L D．SO3为0.3mol/L
3．一定条件下，向一恒容密闭容器中通入适量的和，发生反应：，经历两步反应：①；②。反应体系中、、的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是
A．曲线a是随时间的变化曲线
B．时，
C．时，的生成速率大于消耗速率
D．时，
4．反应的反应机理为：①②……③(快反应)，改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示：
0.038 0.060
0.076 0.060
0.076 0.030
下列说法正确的是
A．该反应的速率方程为
B．该反应的速率常数k的值为6.58×10-3
C．第②步的反应方程式为
D．3步反应中反应③的活化能最大
5．1 mol X和2 mol Y在一恒温恒压密闭容器中发生反应X(g) + 2Y(g) 2Z(g)，下列不能判断该反应达到平衡的是
A．混合气体的密度不变 B．X和Y的浓度之比不变
C．2v(X)正 = v(Z)逆 D．容器中气体分子总数不变
6．葡萄糖在碱性条件下和亚甲基蓝溶液混合后，蓝色会消失，经振荡，无色溶液又恢复蓝色，此过程可以反复多次。现用培养皿盛放上述溶液，将蓝牙音箱、白色亚克力板、培养皿由下至上放置，打开音箱(设置音频为60赫兹，音量为60分贝)，振荡使空气中的氧气进入溶液，一段时间后，培养皿中呈现波纹状颜色变化。
以下分析不符合事实的是
A．颜色变化的过程是可逆反应
B．蓝色褪去的过程是亚甲基蓝被还原的过程
C．升高温度，不一定能加快溶液变蓝的过程
D．波腹处更容易呈现蓝色的原因是此处氧气浓度更大
7．某温度时，反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ）
A．增加CO的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大
8．在不同条件下分别测得反应2SO2+O22SO3的化学反应速率，表示该反应进行得最快的是
A．v(SO2)=4mol/(L·min) B．v(O2)=3mol/(L·min)
C．v(SO2)=3mol/(L·min) D．v(O2)=1mol/(L·min)
9．下列说法正确的是
A．一定条件下3mol H2和1mol N2充分反应生成NH3转移的电子数目等于6×6.02×1023
B．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高，淀粉水解速度越快
C．室温下，Na在空气中反应生成Na2O2
D．沸点：H2O＞H2S
10．在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，5 min后HI的浓度增加了0.1 mol/L，则在这段时间内用H2表示的平均反应速率[mol/(L﹒min)]为
A．0.01 B．0.04 C．0.2 D．0.5
二、填空题
11．在某温度下，若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，△H1=-90.7kJ mol-1的起始浓度分别为：c(CO)=1mol/L，c(H2)=2.4mol/L，5min后达到平衡，CO的转化率为50%，则5min内CO的平均反应速率为 ；若反应物的起始浓度分别为：c(CO)=4mol/L，c(H2)=amol/L；达到平衡后，c(CH3OH)=2mol/L，a= mol/L。
12．化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集CO2。基于载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为：
①
②
(1)反应②的平衡常数表达式K= 。
(2)氧的质量分数：载氧体I (填“＞”“＝”或“＜”)载氧体II。
(3)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气【氧气的物的量分数x(O2)为21%】，发生反应①平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。时O2的平衡转化率 (保留2位有效数字)。
(4)根据下图，x(O2)随温度升高而增大的原因是 。反应温度必须控制在以下，原因是 。
(5)载氧体掺杂改性，可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的载氧体，反应②活化能如下表所示。
载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土
活化能/
由表中数据判断：使用 (填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快；使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体，单位时间内燃料反应器释放的热量分别为、，则a b(填“＞”“＝”或“＜”)。
13．化学反应速率的计算
(1)公式法：
v==
v(反应物)=
v(生成物)=
(2)运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。
对于一个化学反应：mA＋nB= ，v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)=，且有：===。
(3)“三段式”法
①求解化学反应速率计算题的一般步骤：
写出有关反应的化学方程式；找出各物质的 、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；
先根据已知条件列方程计算：
某时刻(ts)浓度/mol·L-1：
再利用化学反应速率的定义式求算：
v(A)=mol·L-1·s-1；v(B)=mol·L-1·s-1；v(C)=mol·L-1·s-1。
②计算中注意以下量的关系。
对反应物： =c(某时刻)；对生成物： =c(某时刻)；
转化率=×100%。
14．实验探究影响双氧水分解速率的因素
影响因素 实验方案 现象 结论
浓度 15%H2O2产生气泡的速率比6%的快 H2O2浓度越大，分解速率
温度 热水浴中产生气泡的速率比室温快 温度越高，H2O2分解速率
催化剂 使用催化剂时产生气泡的速率更快 使用合适的催化剂，H2O2分解速率
15．在2L的容器中放入4mol N2O5，发生如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)。反应进行到5min时，测得N2O5转化了20%，
(1)5min时，剩余N2O5的物质的量 ；
(2)前5min内，υ(NO2)= 。
16．化石燃料燃烧排放的氮氧化物()需要加以处理，以氨气为还原剂的(选择性催化还原)技术主要是通过向烟道内喷入还原剂，然后在催化剂的作用下将烟气中的，还原成清洁的和。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
① (标准反应)
②(慢速反应)
③(快速反应)
④(副反应)
计算反应③的 。
(2)下列关于反应②和反应③反应过程能量变化示意图正确的是 。
(3)若烟气中水含量过高会对反应产生影响：ⅰ．从平衡角度分析水含量高的影响： ；ⅱ．相同时间内水对反应①和反应③的影响如图所示。水的存在 (选填“加快”“减慢”)了反应，可能的原因是： 。
(4)在温度、压强条件下的恒容容器中模拟实验，原料气、、比例为1∶1∶2，主要发生反应③，平衡时压强为，脱氮率为 ，平衡常数 (保留三位有效数字)。()
17．H2O2是一种绿色试剂，在化学工业中用于生产过氧乙酸、亚氯酸钠等的原料，医药工业用作杀菌剂、消毒剂。某化学小组欲探究双氧水的性质做了如下实验：
(1)下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据：
用10mLH2O2制取150mLO2所需的时间(秒)
30%H2O2 15%H2O2 10%H2O2 5%H2O2
无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应
无催化剂、加热 360 480 540 720
MnO2催化剂、不加热 10 25 60 120
①研究小组在设计方案时，考虑了浓度、 、 因素对过氧化氢分解速率的影响。
②双氧水分解的方程式为 。
(2)另一研究小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2、0.1mol L-1FeCl3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。设计实验装置，完成图1方框内的装置示意图 (要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
(3)对于H2O2分解反应，Cu2+也有一定的催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O分解的催化效果，研究小组的同学设计了如图2所示的实验。请回答相关问题：
①可通过观察 ，比较得出结论。
②有同学提出将0.1mol/L的FeCl3溶液改为0.05mol/LFe2(SO4)3更为合理，其理由是 。
(4)已知FeCl3溶液中主要含有H2O、Fe3+和Cl—三种微粒，甲同学又做了两种猜想：
猜想1：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+
猜想2：真正催化分解H2O2的是 。
完成表格验证猜想
所需试剂 操作及现象 结论
Cl—对H2O2分解无催化作用
【参考答案】
一、选择题
1．D
解析：A. 焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，由题干图示反应物、生成物的总能量可知ΔH =-129.6kJ/mol-0=-129.6kJ/mol，A错误；
B. 由图可知AuPF3+对应的活化能小，则催化效果好，B错误；
C. 过渡态1所处状态能量高于状态2，两种过渡态物质中较稳定的是过渡态2，即稳定性：过渡态1＜过渡态2，C错误；
D. 已知由气态转化为液态的过程是一个放热过程，即若该反应生成液态C2H6，则反应放出的热量更多，故反应的 H减小，D正确；
故答案为：D。
2．D
【分析】假设该反应完全转化，列三段式
则SO2的浓度范围为0解析：A．SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2和O2的浓度浓度分别为0.4mol/L、0.2mol/L，三氧化硫不可能完全转化，故A错误；
B．反应物、生产物的浓度不可能同时减小，只能一个减小，另一个增大，故B错误；
C．O2为0.05mol/L，O2的浓度减小，其消耗浓度为0.1mol/L，此时二氧化硫浓度为0，二氧化硫不能完全转化，故C错误；
D．SO3为0.3mol/L，SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度的浓度为0.4mol/L，达到平衡的实际浓度应该小于0.4mol/L，故D正确；
故选：D。
3．D
解析：A．NO2是中间产物，其浓度先增大，后减小，曲线a代表，A项错误；
B．根据图像可知，时、的浓度相等，B项错误；
C．时，浓度在减小，说明生成速率小于消耗速率，C项错误；
D．根据氮元素守恒，时，完全消耗，则，D项正确；
故选D。
4．B
解析：A．由1、2两组数据可知：c()增大一倍，速率增大一倍；由2、3两组数据可知：c(I-)增大一倍，速率增大1倍，该反应的速率方程为，A错误；
B．将1组的数据代入速率方程式可得：v=k×0.038×0.06=1.5×10-5，解得k=6.58×10-3，B正确；
C．根据盖斯定律，用总反应-①-③，整理可得第②步的反应方程式为，C错误；
D．3步中反应③为快反应，其活化能最小，D错误；
故合理选项是B。
5．B
解析：A．恒温恒压密闭容器中发生反应X(g) + 2Y(g) 2Z(g)，未达到平衡之前，气体的体积始终在变化，气体的总质量不变，所以气体的密度为变量，当混合气体的密度不变时，可说明反应达到平衡状态，A不符合题意；
B．X和Y的浓度之比为1:2，与方程式中系数比相等，反应过程中，始终不变，不能判断平衡状态，B符合题意；
C．2v(X)正 = v(Z)逆时说明正反应速率等于逆反应速率，则说明反应达到平衡状态，C不符合题意；
D．容器中气体分子总数在未达到平衡之前为变量，则变量不变时说明反应达到平衡状态，D不符合题意；
故选B。
。选B。
6．A
解析：A．蓝色变无色是葡萄糖和亚甲基蓝反应，生成亚甲基白，葡萄糖被氧化，亚甲基蓝被还原，无色变蓝色是亚甲基白和氧气反应生成水和亚甲基蓝，不是可逆反应，故A不符合事实；
B．亚甲基白变为亚甲基蓝是亚甲基白被氧气氧化为亚甲基蓝，则亚甲基蓝变为亚甲基白是还原过程，所以蓝色褪去的过程是亚甲基蓝被还原的过程，故B符合事实；
C．升高温度，氧气在水中的溶解度降低，不一定能加快反应速率，故C符合事实；
D．波腹处声音强度最小，氧气浓度大，更容易出现蓝色，故D符合事实；
故选A。
7．C
解析：A．因浓度越大，化学反应速率越快，增加CO的量，加快了反应速率，故A项错误；
B．将容器的体积缩小一半，反应体系中物质的浓度增大，则化学反应速率增大，故B项错误；
C．保持体积不变，充入氮气，氮气不参与反应，反应体系中的各物质的浓度不变，则反应速率不变，故C项正确；
D．保持压强不变，充入氮气，使容器的体积变大，反应体系中各物质的浓度减小，则反应速率减小，故D项错误；
故答案为C。
8．B
【分析】同一个化学反应，用不同的物质表示其反应速率时，速率数值可能不同，但表示的意义是相同的，所以比较反应速率快慢时，应该根据速率之比等于相应的化学计量数之比，先换算成用同一种物质、同一单位表示，然后才能直接比较速率数值。
解析：A．v(SO2)=4mol/(L·min)；
B．v(SO2)=2v(O2)=23mol/(L·min)=6mol/(L·min)；
C．v(SO2)=3mol/(L·min)
D．v(SO2)=2v(O2)=21mol/(L·min)=2mol/(L·min)；
综上分析，反应速率最大的为v(O2)=3mol/(L·min)，答案选B。
9．D
解析：A．氢气与氮气反应生成氨气是可逆反应，因此一定条件下3mol H2和1mol N2充分反应生成NH3转移的电子数目小于6×6.02×1023，A错误；
B．酶在高温条件下会失去活性，B错误；
C．室温下，Na在空气中反应生成氧化钠，钠与氧气在加热条件下生成过氧化钠，C错误；
D．由于水分子之间存在氢键，而硫化氢分子间不存在，使得水的沸点比硫化氢高，D正确；
答案选D。
10．A
解析：根据反应方程式可知：每反应产生2 mol HI，反应消耗1 mol H2。在5 min后HI的浓度增加了0.1 mol/L，则H2的浓度改变了△c(H2)=c(HI)=0.05 mol/L，则在这段时间内用H2浓度变化表示的反应速率v(H2)==0.01 mol/(L﹒min)，故合理选项是A。
二、填空题
11．1mol/(L min) 5.4
解析：5min后达到平衡，CO的转化率为50%，c(CO)=1mol/L×50%=0.5mol/L，则有：，所以(CO)==0.1mol/(L min)；该温度到达平衡时，c(CO)=0.5mol/L，c(H2)=2.4mol/L-2×0.5mol/L=1.4mol/L，c(CH3OH)=0.5mol/L，所以该温度下，平衡常数K==L2/mol2，若反应物的起始浓度分别为：c(CO)=4mol/L，c(H2)=amol/L，达到平衡后，c(CH3OH)=2mol/L，则平衡时c′(CO)=4mol/L-2mol/L=2mol/L，令平衡时氢气的浓度为y，所以=，解得y=1.4mol/L，故a=2mol/L×2+1.4mol/L=5.4mol/L，故答案为：0.1mol/(L min)；5.4。
12．(1)
(2)＞
(3)58%
(4)反应①为放热反应，温度升高平衡左移 温度高于1030℃时，x(O2)大于21%，载氧体无法载氧
(5)膨润土 ＜
解析：（1）化学平衡常数等于可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幕之乘积与各反应物浓度幕之积的比，当反应中有固体物质参加时，固体物质的“浓度”不变，作为常数，在平衡常数表达式中不书写，故反应②的化学平衡常数表达式K=；
（2）由图可知：载氧体I在空气反应器中吸收空气中的O2，然后转移到燃料反应器中，再和CH4发生反应释放出CO2和H2O，得到载氧体I，所以氧的质量分数大小为：载氧体I＞载氧体II；
（3）根据题意,往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气发生反应①，且氧气的物质的量分数x(O2)为21%，设通入的空气的物质的量为a mol，氧气的消耗量为b mol，则起始时氧气的物质的量为0.21a mol，平衡时氧气的物质的量为(0.21a-b)mol，空气中其他气体的物质的量为0.79a mol，由图可知：985℃时，平衡时x(O2)=10%，即，整理得b=，则平衡转化率；
（4）反应①为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，导致平衡时O2的物质的量增大，则O2的物质的量分数x(O2)增大，空气中O2的物质的量分数x(O2)为21%，由图可知：当反应温度高于1030℃时，x(O2)大于21%，说明载氧体没有吸收空气中的O2，即无法载氧，所以反应温度必须控制在1030℃以下；
（5）由表中数据可知：使用氧化铝掺杂的载氧体反应的活化能比使用膨润土掺杂的载氧体反应的活化能高，所以使用膨润土掺杂的载氧体反应较快，则单位时间内燃料反应器释放的热量就比较多，即a＜b。
13．pC＋qD 起始量、转化量 a-x、b-、c＋ c(起始)-c(转化) c(起始)＋c(转化)
解析：(2) 对于一个化学反应：mA＋nB= pC＋qD，则v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)=，且有：===。
(3) ①求解化学反应速率计算题的一般步骤：
写出有关反应的化学方程式；找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；
先根据已知条件列方程计算：
再利用化学反应速率的定义式求算：
v(A)=mol·L-1·s-1；v(B)=mol·L-1·s-1；v(C)=mol·L-1·s-1。；
②计算中注意以下量的关系。
对反应物：c(起始)-c(转化)=c(某时刻)；对生成物：c(起始)＋c(转化)=c(某时刻)；转化率=×100%。
14．越快 越快 越快
解析：温度相同，等体积的15%H2O2产生气泡的速率比6%的快，说明H2O2浓度越大，分解速率越快；温度不同，等体积等浓度的双氧水在热水浴中产生气泡的速率比室温快，说明温度越高，H2O2分解速率越快；温度相同，等体积等浓度的双氧水一份无催化剂，另一份加入催化剂，看到使用催化剂时产生气泡的速率更快现象，说明使用合适的催化剂，H2O2分解速率越快；
故答案为：越快；越快；越快。
15．2mol 0.16mol L 1 min 1
【分析】先计算N2O5转化的物质的量，再计算剩余N2O5的物质的量，再计算υ(N2O5)，根据速率之比等于化学计量数之比计算υ(NO2)。
解析：(1)5min时，测得N2O5转化了20%，则N2O5消耗的物质的量为4mol×20%＝0.8mol，则剩余N2O5的物质的量为4mol－0.8mol＝3.2mol；故答案为：3.2mol。
(2)前5min内，，根据速率之比等于化学计量数之比得到υ(NO2) ＝2υ(N2O5) ＝2×0.08 mol L 1 min 1＝0.16mol L 1 min 1；故答案为：0.16mol L 1 min 1。
16．(1)-757
(2)B
(3)水含量高不利于平衡正向进行 减慢 水含量高使催化剂活性降低，增大了反应的活化能
(4)80%
解析：（1）根据盖斯定律（3+ - ）=-757，答案为：-757；
（2）反应②和反应③均是放热反应且反应③比反应②放出的热量多，所以B正确；故选B；
（3）反应均是可逆反应，水是生成物，水含量高不利于平衡正向进行；由图可知相同时间内水的存在会降低氮的氧化物的还原率，所以水的存在减慢了反应，可能的原因是：水含量高使催化剂活性降低，增大了反应的活化能；答案为：水含量高不利于平衡正向进行，减慢，水含量高使催化剂活性降低，增大了反应的活化能；
（4）气体的压强和物质的量成正比；反应前，体系的总压强为120kPa，原料气NO、NO2、NH3比例为1∶1∶2，这些组分的分压依次为30kPa、30kPa、60kPa；设反应中，NO减小的压强为x kPa，根据压强的变化列出三段式：
则30-x+30-x+60-2x+2x+3x=144，解得x=24，即平衡时，NO、NO、NH3、N2和H2O的压强分别为6kPa、6kPa、12kPa、48kPa、72kPa，则脱氮率为，KP=，答案为：80%，。
17．(1) 温度 催化剂 2H2O22H2O+O2↑或2H2O22H2O+O2↑
(2)
(3)反应产生气泡快慢 消除阴离子不同对实验的干扰
(4)Cl— 双氧水、盐酸 向盛有双氧水溶液的试管中加入少量的HCl，然后把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃
解析：（1）①根据表中给出的数据，无催化剂不加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都是几乎不反应，在无催化剂加热的情况下，不同浓度的过氧化氢溶液都分解，说明过氧化氢的分解速率与温度有关；在有催化剂不加热的条件下，需要时间是10s，说明过氧化氢的分解速率与催化剂有关；在加热或有催化剂条件时，浓度越大，反应的速度越快，说明过氧化氢的分解速率与浓度有关，则研究小组在设计方案时，考虑了过氧化氢浓度、温度、催化剂因素对过氧化氢分解速率的影响，故答案为：温度、催化剂；
②由实验现象可知，双氧水在加热或二氧化锰做催化剂时能发生分解反应生成氧气和水，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑或2H2O22H2O+O2↑，故答案为：2H2O22H2O+O2↑或2H2O22H2O+O2↑；
（2）由题意可知，可以利用排水量气法测定收集一定体积的氧气所需时间或用相同时间收集氧气的时间探究浓度对反应速率的影响，测定收集氧气的实验装置图为 ，故答案为： ；
（3）①过氧化氢分解生成氧气和水，则可根据反应产生气泡快慢来判断不同催化剂对反应速率的影响，故答案为：反应产生气泡快慢；
②过氧化氢的催化作用不同可能是氯离子或硫酸根离子不同导致，由变量唯一化可知改为硫酸铁溶液使对比实验的阴离子相同可以消除阴离子不同对实验的干扰，使得探究实验设计更为合理，故答案为：消除阴离子不同对实验的干扰；
（4）由于双氧水溶液中含有水，则水不可能是过氧化氢分解的催化剂，由猜想1可知甲同学的猜想2是真正催化分解过氧化氢的是氯离子，为验证猜想2是否成立可向盛有过氧化氢溶液的试管中加入少量的盐酸，然后把带火星的木条伸入试管中，由木条不复燃得出氯离子对过氧化氢分解无催化作用的结论，故答案为：Cl—；双氧水、盐酸；向盛有双氧水溶液的试管中加入少量的HCl，然后把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃