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

2.3 化学反应的速率 同步练习题
一、选择题
1．下列关于催化剂的说法，正确的是
A．催化剂能使不起反应的物质发生反应
B．催化剂具有选择性、专一性，同一物质不可能是多个反应的催化剂
C．对于可逆反应而言，催化剂能同时改变正反应、逆反应速率
D．电解水时往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，故NaOH为该反应的催化剂
2．一定温度下，在5 L的恒容密闭容器中，反应进行半分钟后，测得NO的物质的量增加了0.3 mol。在此段时间内，用NH3表示的化学反应速率为
A． B． C． D．
3．下列各组反应互为可逆反应的是
①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O与CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3
②SO2+H2O=H2SO3与H2SO3=SO2+H2O
③N2+3H22NH3与2NH33H2+N2
④NH3+HCl=NH4Cl与NH4ClNH3↑+HCl↑
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
4．在反应中，表示该反应速率最快的是
A． B．
C． D．
5．反应分两步进行：① ②，反应过程能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．表示反应的活化能
B．三种物质中B最稳定
C．加入适宜催化剂能增大反应物分子中活化分子的百分数
D．反应，焓变
6．将N2和H2通入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中，5 min后达到化学平时测得NH3的浓度为0.2 mol/L，这段时间内用N2、H2、NH3的浓度变化表示的化学反应速率为
A．υ(N2) = 0.04 mol/(L·min) B．υ(H2) = 0.02mol/(L·min)
C．υ(NH3) = 0.03mol/(L·min) D．υ(NH3) = 0.04mol/(L·min)
7．可逆反应A（g）+ B（g）= C（g）+ D（g） ，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是
A．v(A)= 0.15mol/( L·min) B． v(B)= 0.5 mol/( L·min)
C． v(C)= 0.4 mol/( L·min) D． v(D)= 0.01 mol/( L·s)
8．已知：4NH3+5O2=4NO+6H2O(g)，若反应速率分别用vNH3、vO2、vNO、vH2O[mol/(L·min)]表示，则正确的关系式是
A．vNH3=vO2 B．vO2=vH2O
C．vNH3=vH2O D．vO2=vNO
9．下列情况表示合成氨反应达到平衡状态的是
A．的消耗速率与的生成速率之比为3：2
B．混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．的生成速率与的生成速率之比为2：1
D．密闭容器中、、的物质的量之比为3：1：2
10．一定量的氨基甲酸胺置于密闭容器中(容器体积不变，固体体积忽略)，在恒温下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，可以判断该反应已经达到平衡的是
A．2v(NH3)=v(CO2)
B．密闭容器中气体的平均相对分子质量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
二、填空题
11．判断下列反应，属于可逆反应的是 ，属于不可逆反应的是 。
①二氧化硫的催化氧化 ②氮气和氢气的化合 ③水的电解 ④可燃物的燃烧 ⑤氨气溶于水 ⑥氯气溶于水 ⑦二氧化硫和水的反应 ⑧三氧化硫和水的反应 ⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜
12．按要求填空
Ⅰ．可逆反应 ，在一定条件下达到平衡，若改变条件，将变化情况(“增大”、“减小”、“不变”)填入空格：
(1)升高温度，v(正) 。
(2)使用催化剂，A的物质的量 。
(3)压缩容器体积，v(逆) ，C占混合气体的体积分数 。
(4)增大A的浓度，则B的转化率 。
Ⅱ． 已知可逆反应： 请回答下列问题：
(5)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：，；后达到平衡，的转化率为，此时的转化率为 ；用物质P表示的反应速率为 。
(6)若其他条件不变，加热后P的质量分数减少，则正反应是 热反应。
(7)若其他条件不变，增大压强时，如果平衡不发生移动，则Q是 态(填“气”、“液”、“固”)，n= 。
13．在密闭容器中发生如下反应：A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH＜0，根据下列速率-时间图象，回答下列问题：
(1)下列时刻所改变的外界条件是：t1 ；t3 ；t4 。
(2)产物C的体积分数最大的时间段是 。
(3)上述图象中C的体积分数相等的两个时间段是 。
(4)反应速率最快的时间段是 。
14．在恒温的2L密闭容器中进行反应，气体X、Y，Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t时刻达到平衡。
(1)该反应的化学方程式是 。
(2)反应起始至t时刻，Y的平均反应速率是 。
(3)关于该反应的说法正确的是 。
a. 到达t时刻该反应已停止
b. 在t时刻正反应速率等于逆反应速率
c. 混合气体的密度不再改变说明该反应达到平衡
d. 达到化学平衡时，3v正(X)=2v逆(Y)
(4)tmin后，体系内的压强与反应前的压强之比为： 。
15．合成气(CO+H2)可利用甲烷与水蒸气重整反应制得。
(1)已知：①
②
③
则甲烷和水蒸气重整反应： 。该反应的活化能，则逆反应的活化能 。
(2)重整反应中的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]如图1所示。
①A点的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，比较A、B、C三点的平衡常数、、由大到小的顺序为 。
②压强、、由大到小的顺序为 ，理由是 。
(3)在恒容密闭容器中充入的和混合气体，且和的物质的量之比为x，相同温度下测得平衡产率与x的关系如图2所示。
①比较a、b两点的转化率：a点 b点(填“>”、“＜”或“=”，下同)，a点 b点。
②当时，下列叙述正确的是 (填字母)。
A．平衡常数K最大 B．的转化率最大
C．氢气的产率最大 D．合成气的浓度最大
16．某化学小组运用控制变量法研究外界条件对化学反应速率的影响，做了如图实验。请按要求回答下列问题：
(1)室温下，探究影响H2O2分解速率的因素，见表和如图：
实验 所用试剂
I 1mLH2O x
II 1gFe2O3 10mL5%H2O2
III 1gMnO2 10mL5%H2O2
IV 1mL20%NaOH 9mL5%H2O2
①表中x为 。
②实验II、III探究的是 对H2O2分解速率的影响，根据图，得出的结论是 。
(2)实验二：查文献可知，Cu2+对H2O2分解也有催化作用，为比较Fe3+、Cu2+对H2O2分解的催化效果，该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题：
Fe3+对H2O2的催化机理是：
①2Fe3+ + H2O2= 2Fe2+ +2H+ + O2↑
② 。
③定性分析：有同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理，其理由是 。
④定量分析：为了更精确地研究催化剂对反应速率的影响，利用如图乙装置进行定量实验。加入药品前应 ，实验测得，在硫酸铜催化下过H2O2发生分解反应，2min时生成气体1.12L(气体体积已换算为标准状况)，则H2O2的分解速率为 mol·min-1。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．催化剂只能改变化学反应速率，不能使不起反应的物质发生反应，A错误；
B．催化剂具有选择性、专一性，是指同一物质能够催化同一类型的反应，故同一物质可能多个同一类型的反应的催化剂，B错误；
C．对于可逆反应而言，催化剂能同时同等幅度地改变正反应、逆反应速率，故不能使化学平衡发生移动，C正确；
D．电解水时电极方程式为：2H2O2H2↑+O2↑，NaOH溶于水后能够电离出自由移动的Na+和OH-，增强导电性，即往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，但NaOH不为该反应的催化剂，D错误；
故答案为：C。
2．A
解析：若反应进行半分钟后NO的物质的量增加了0.3 mol，则用NO浓度变化表示的反应速率为v(NO)=，根据反应方程式中物质反应转化关系可知：在此段时间内，用NH3表示的化学反应速率为v(NH3)=v(NO)=0.002 mol/(L s)，故合理选项是A。
3．B
解析：可逆反应为在相同条件下可以相互转化的反应；
①两者反应条件不同，不是可逆反应；
②两者为在相同条件下可以相互转化的反应，是可逆反应；
③两者为在相同条件下可以相互转化的反应，是可逆反应；
④两者反应条件不同，不是可逆反应；
答案选B。
4．B
【分析】根据反应速率之比等于物质化学式前的系数之比，将四个选项中的反应速率转化为B表示的反应速率。
解析：A．v(B)=mol L 1 s 1=0.25mol L 1 s 1；
B．v(B)=0.3mol L 1 s 1；
C．v(B)=mol L 1 s 1=0.2mol L 1 s 1；
D．v(B)=mol L 1 s 1=0.2mol L 1 s 1；
则反应速率比较：B＞A＞C=D，故选B。
5．C
解析：A．E1表示A→B的活化能，A错误；
B．三种物质中，B的能量最大，最不稳定，B错误；
C．加入适宜的催化剂，能降低反应的活化能，分子能量不变则可使反应物分子中活化分子的百分数增大，C正确；
D．整个反应中△H=△HA→B+△HB→C=E1-E2+E3-E4，D错误；
故答案选C。
6．D
解析：N2和H2合成NH3的化学方程式为：N2+3H2 2NH3，5min后达到化学平衡时测得NH3的浓度为0.2mol/L，则这段时间内，υ(NH3)==0.04mol/(L min)，根据反应速率之比等于化学计量数之比，υ(N2)=υ(NH3)=×0.04mol/(L min)=0.02mol/(L min)，υ(H2)=3υ(N2)=3×0.02mol/(L min)=0.06mol/(L min)，故选：D。
7．D
【分析】不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比，故反应速率与其化学计量数的比值越大,反应速率越快。
解析：A．；
B．；
C．；
D．；
显然D中比值最大，故反应速率最快，故选D。
8．D
【分析】反应速率之比等于相应的化学计量数之比，则根据方程式可知v(NH3)：v(O2)：v(NO)：v(H2O)=4：5：4：6。
解析：A．由可得v (NH3)=v (O2)，A错误；
B．由可得v (O2)=v (H2O)，B错误；
C．由可得v (NH3)=v (H2O)，C错误；
D．由可得vO2=vNO，D正确；
故答案为：D。
9．B
解析：A． 的消耗速率与的生成速率均指正反应速率，二者比值始终为3：2，不能说明已达到平衡状态，A不符合；
B． 反应过程中气体的质量不变，气体的物质的量逐渐减小，因此混合气体的平均相对分子质量随着反应而改变，当其不再改变时，说明已达到平衡状态，B符合；
C． 的生成速率与的生成速率之比为2：1时，即的生成速率与的消耗速率之比为4：1时，说明正逆反应速率不相等，不能说明已达到平衡状态，C不符合；
D． 密闭容器中、、的物质的量之比为3：1：2与初始投料有关，不能判断各成分的量是否保持定值、不能说明已达到平衡状态，D不符合；
答案选B。
10．C
解析：A．上述表达式不能表明物质代表的速率是正反应速率还是逆反应速率，不符合化学平衡状态判断的依据，A错误；
B．固体NH2COONH4按物质的量之比为2：1分解生成两种气体，则密闭容器中c(NH3):c(CO2)始终等于2:1，此时不能判断反应达到化学平衡状态，B错误；
C．密度=，总质量不断变化，体积始终不变，当密闭容器中混合气体的密度不变时，可判断反应达到化学平衡状态，C正确；
D．氨气和二氧化碳的化学计量数之比为2:1，故密闭容器中氨气的体积分数始终保持不变，则不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据，D错误；
故选C。
二、填空题
11．①②⑤⑥⑦ ③④⑧⑨
【分析】可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
解析：①
②
③
④可燃物的燃烧为不可逆反应
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
所以可逆反应有：①②⑤⑥⑦，不可逆反应有③④⑧⑨。
12．(1)增大
(2)不变
(3)增大 增大
(4)增大
(5)25% 0.12 mol/(L·min)
(6)放
(7)气 1
解析： (1)升高温度，物质的内能增加，分子之间有效碰撞次数增加，化学反应速率加快，因此v(正)增大；
(2)催化剂能够同等倍数的改变正、逆反应速率，因此不能使化学平衡发生移动，所以使用催化剂，A的物质的量不变；
(3)压缩容器的体积，使物质的浓度增大，反应速率加快，故压缩容器的体积后v(逆)增大；
该反应的正反应是气体体积减小的反应，压缩体积导致体系压强增大，增大压强后，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，最终达到平衡后会导致生成物C的含量增大，故C占混合气体的体积分数增大；
(4)对于有多种物质参加的可逆化学反应，增大其中任何一种反应物的浓度，会使化学平衡正向移动，因而导致更多其它反应物参加反应，因而反应物的转化率提高，故增大A的浓度，可使B的转化率增大；
(5)在反应开始时c(M)=1 mol/L，c(N)=2.4 mol/L，若反应达到平衡时M转化率是60%，则反应消耗M的物质的量浓度是△c(M)=1 mol/L×60%=0.6 mol/L，由方程式可知M、N消耗的浓度比是1：1，所以反应消耗N的浓度△c(N)=0.6 mol/L，故N的平衡转化率为；
根据方程式中化学计量数可知M、P改变浓度比是1：1，则5 min时反应产生P的浓度是0.6 mol/L，因此用物质P表示的反应速率为v(P)=；
(6)若其他条件不变，加热后P的质量分数减少，说明升高温度化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理可知：升高温度化学平衡会向吸热反应方向移动，因此逆反应为吸热反应，则该反应的正反应是放热反应；
(7)若其他条件不变，增大压强时，如果平衡不发生移动，说明该反应是反应前后气体体积不变的反应，则根据其它物质的存在状态及化学计量数可知Q状态为气体，n=1。
13．升温 催化剂 减压 t0-t1 t2-t3和t3-t4 t3-t4
【分析】该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，t0-t1之间，正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，t1时刻，正逆反应速率都增大，v(正)＜v(逆)，改变的条件只能是升高温度；t3-t4之间，正逆反应速率都增大且相等，t3时改变条件是加入催化剂；t4-t5之间，正逆反应速率都减小，且v(正)＜v(逆)，则平衡逆向移动，t4时改变的条件是减小压强，由此分析。
解析：(1)t1-t2之间，正逆反应速率都增大，但v(正)＜v(逆)，则平衡逆向移动，因为该反应前后气体体积改变，所以t1改变的条件只能是升高温度；t3-t4之间，正逆反应速率都增大且相等，则t3时改变条件是加入催化剂；t4-t5之间，正逆反应速率都减小，且v(正)＜v(逆)，则平衡逆向移动，t4时改变的条件是减小压强；
(2)要使C的体积分数最大，只能是反应没有向逆反应方向移动之时，所以应该是t0-t1；
(3)t3-t4之间，正逆反应速率都增大且相等，t3时改变条件是加入催化剂；上述图象中C的体积分数相等的两个时间段是化学平衡没有发生移动的时刻，即t2-t3和t3-t4；
(4)反应速率最大时应该是纵坐标最大时，反应速率最大的时间段是t3-t4。
14．2X(g) 3Y(g)+Z(g) bd 4:3
【分析】(1)根据各物质的物质的量的变化以及化学计量数之比等于物质的量的变化量之比分析；
(2)根据公式计算；
(3)根据平衡状态的特征分析；
(4)根据恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比分析。
解析：(1)由图象可知，从0～t时刻，n(X)减小，n(Y)增大，n(Z)增大，则可确定X为反应物，Y、Z为生成物，△n(X):△n(Y):△n(Z)=0.8:1.2:0.4=2:3:1，反应未进行到底，存在平衡，所以此反应为可逆反应，故反应的化学方程式为：2X(g) 3Y(g)+Z(g)；
(2)反应起始至t时刻，Y的平均反应速率是；
(3)由图象分析可知，该反应是可逆反应，最后在一定条件下达到平衡状态，
a. 到达t时刻，该反应达到平衡状态，该平衡为动态平衡，正逆速率相同且不为0，故错误；
b. 到达t时刻，该反应达到平衡状态，此时正反应速率等于逆反应速率，故正确；
c. 由于混合气体的总质量不变，容器的容积不变，则密度始终保持不变，故混合气体的密度不再改变不能说明该反应达到平衡，故错误；
d. 达到化学平衡时，v正(Y)=v逆(Y)，又任意时刻满足，则达到化学平衡时，3v正(X)=2v逆(Y) ，故正确；
(4)反应前n(X)前=2.4mol，tmin后，反应达到平衡，气体总物质的量为n(X)平+n(Y)平+n(Z)平=1.6+1.2+0.4=3.2mol，恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比，则体系内的压强与反应前的压强之比为。
2. 可逆反应达到平衡状态时，一定满足正逆反应速率相等，在用不同物质的反应速率表示平衡状态时，必须表明“一正一逆”，且等于系数之比，这是学生们的易错点。
15．(1) ＋211.4 28.7
(2)或 其他条件不变时，压强增大，平衡左移，甲烷的转化率减小
(3)> = CD
解析：（1）已知：①H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H1=-242kJ mol-1 ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-576kJ mol-1 ③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H3=-802.6KJ mol-1由③-①×3-②×得CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H4=△H3-△H1×3-△H2×=(-802.6KJ mol-1)-3×(-242kJ mol-1)- ×(-576kJ mol-1)=+211.4kJ mol-1，正反应活化能等于逆反应活化能与反应热之和，逆反应的活化能E2=E1-△H4=240.1kJ mol-1-211.4kJ mol-1=28.7 kJ mol-1，故答案为：+211.4kJ mol-1；28.7 kJ mol-1；
（2）①假设甲烷有1mol，水蒸气有1mol，则，平衡后混合气体的总量：(0.8+0.8+0.2+0.6)mol=2.4mol，p(CH4)=p(H2O)=×4.0MPa=Mpa，p(CO)=×4.0MPa=Mpa，p(H2)=×4.0MPa=1Mpa，A点的平衡常数Kp==(Mpa)2=，反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大，由图知，A、B、C三点温度依次升高，故平衡常数大小关系为Kp(C)＞Kp(B)＞Kp(A)，故答案为：或；Kp(C)＞Kp(B)＞Kp(A)；
②CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)是气体体积增大的反应，增大压强，平衡左移，甲烷转化率减小，由图知温度不变时压强P1、P2、P3下甲烷转化率逐渐减小，所以压强P1、P2、P3由大到小的顺序为P3＞P2＞P1，故答案为：P3＞P2＞P1；其他条件不变时，压强增大，平衡左移，甲烷的转化率减小；
（3）两种反应物存在，增加其中一种反应物的量，能使另一种反应物的转化率提高，a点H2O的含量相对较大，所以a点CH4的转化率更高；根据反应方程式分析，CH4和H2O是按照1：1反应的，a点CH4和H2O的物质的量之比为9：11，b点CH4和H2O的物质的量之比为11：9，所以二者平衡时a点CH4的浓度等于b点H2O(g)的浓度；
A．平衡常数K只与温度有关，温度不变，K不变，A错误；
B．H2O(g)浓度越大，X越小，CH4的转化率越大，B错误；
C．由图知当x=1时，氢气的产率最大，C正确；
D．当x=1时，合成气的浓度最大，D正确；
故答案为：＞；=；CD。
16．(1) 9mL5%H2O2 催化剂 在相同条件下，MnO2对H2O2分解的催化效果比Fe2O3好，碱性环境中H2O2分解速率更快
(2)H2O2+ 2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ + 2H2O 排除阴离子的干扰 检查装置气密性 0.05
【分析】由题意可知，该实验运用控制变量法探究不同催化剂和溶液的碱性对化学反应速率的影响，通过实验得到在相同条件下，MnO2对H2O2分解的催化效果比Fe2O3好，碱性环境中H2O2分解速率更快的实验结论。
解析：（1）①由变量唯一化可知，实验时溶液总体积应该为10mL，则表格中x应为9mL5%H2O2溶液，故答案为：9mL5%H2O2；
②由表格数据可知，实验II、III中过氧化氢的浓度和体积相同，加入的试剂不相同，则实验探究的目的是探究不同催化剂对H2O2分解速率的影响；实验Ⅰ和Ⅳ的其他条件相同，但溶液的碱性不同，则实验探究的目的是探究碱性环境中H2O2分解速率的影响；由图可知，实验Ⅰ的反应速率慢于实验Ⅳ，实验Ⅱ的反应速率慢于实验Ⅲ，说明在相同条件下，MnO2对H2O2分解的催化效果比Fe2O3好，碱性环境中H2O2分解速率更快，故答案为：催化剂；在相同条件下，MnO2对H2O2分解的催化效果比Fe2O3好，碱性环境中H2O2分解速率更快；
（2）②由总反应方程式和反应①的方程式可知，反应②为酸性条件下亚铁离子与过氧化氢反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为H2O2+ 2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ + 2H2O，故答案为：H2O2+ 2Fe2+ +2H+ =2Fe3+ + 2H2O；
③由于硫酸铜与氯化铁的阴离子不相同，若将硫酸铜溶液改为氯化铜溶液可以使溶液中的阴离子相同，达到变量唯一化的目的，实现排除阴离子对实验的干扰的实验目的，故答案为：排除阴离子的干扰；
④由实验装置图可知，实验中需要测定反应生成氧气的体积，为防止气体逸出影响实验结果，所以加入药品前需要检验装置的气密性；由实验数据可知，H2O2的分解速率为=0.05 mol·min-1，故答案为：检查装置气密性；0.05