能力课时培优练(3) 化学反应速率
(本试卷共30分)
一、选择题(共5小题，每小题3分，共15分)
1．已知Cl2(g)＋CO(g) COCl2(g)的速率方程v＝k(Cl2)c(CO)(k为速率常数，只受温度影响)，该反应可认为经过以下反应历程。
第一步：Cl2 2Cl 快速平衡
第二步：Cl＋CO COCl 快速平衡
第三步：COCl＋Cl2―→COCl2＋Cl 慢反应
下列说法正确的是( )
A．第一步和第二步历程的活化能较高
B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同
C．该总反应的反应速率主要取决于第三步反应
D．第三步反应的有效碰撞频率较大
2．研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示，下列说法错误的是( )
A．反应总过程ΔH<0
B．Fe＋使反应的活化能降低
C．总反应若在2 L的密闭容器中进行，温度越高反应速率一定越大
D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应
3．用纯净的CaCO3与100 mL 稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积，假设反应过程中溶液体积不变)。下列分析正确的是( )
A．0E段表示的平均反应速率最快
B．EF段，用HCl表示该反应的平均反应速率为0.04 mol·L-1·min-1
C．0E、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D．G点表示收集的CO2的量最多
4．科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。下列说法错误的是( )
A．②中包含C—H键的断裂过程
B．该历程中能垒(反应活化能)最小的是③
C．该历程中制约反应速率的化学方程式为CH3OH*―→CH3O*＋H*
D．由此历程可知：CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g) ΔH<0
5．95 ℃时，将Ni片浸入不同质量分数的硫酸溶液中，经4小时腐蚀后的质量损失情况如图所示。
下列有关说法错误的是( )
A．w(H2SO4)<63%时，增大硫酸浓度，单位体积内活化分子数增大，腐蚀速率增大
B．95 ℃时，Ni片在63%硫酸溶液中的腐蚀速率最大
C．w(H2SO4)>63%时，增大硫酸浓度，活化分子百分数降低，腐蚀速率减小
D．如果将镍片换成铁片，在常温下进行类似实验，也可绘制出类似的铁质量损失图
二、非选择题(共2小题，共15分)
6．(5分)CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应，其相对能量与反应历程如下图所示。
第一步：Fe*＋N2O===FeO*＋N2
第二步：FeO*＋CO===Fe*＋CO2
回答下列问题：
(1)该反应的催化剂是________。(1分)
(2)第一步反应是________(填“放热”或“吸热”，下同)反应，第二步反应是________反应。(2分)
(3)该反应的总反应化学方程式为_______________________________________
___________________________________________________________________。(2分)
7．(10分)某校化学活动社团做了如下探究实验：
实验一：测定1 mol·L-1的硫酸溶液与锌粒和锌粉反应的速率，设计如图1装置：
图1 图2
(1)装置图1中盛有硫酸溶液的仪器名称是_______________________________
___________________________________________________________________。(1分)
(2)按照图1装置实验时，限定了两次实验时间均为10 min，还需要测定的另一个数据是____________________________________________________________
___________________________________________________________________。(1分)
(3)若将图1装置中的气体收集装置改为图2，实验完毕后，该学生准备读取滴定管上液面所在处的刻度数，发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应首先采取的操作是_____________________________________________________________
___________________________________________________________________。(1分)
实验二：利用H2C2O4溶液和酸性溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响。实验如下：
序号 温度 /K 0.02 mol·L-1 酸性KMnO4溶液 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液 H2O 溶液颜色 褪至无色 时所需 时间/s
V/mL V/mL V/mL
A 293 2 5 3 t1
B 293 2 3 5 8
C 313 2 3 5 t2
(1)写出相应反应的离子方程式_________________________________________
___________________________________________________________________。(2分)
(2)通过实验A、B可探究________(填外部因素)的改变对反应速率的影响，通过实验________可探究温度变化对化学反应速率的影响。(2分)
(3)利用实验B中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)＝____________。(2分)
(4)实验中发现：反应一段时间后反应速率会增大，造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有某种特殊的作用，则该作用是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。(1分)
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1 2 3 4 5
C C D D C
6．(1)Fe* (2)放热 放热 (3)CO＋N2O===N2＋CO2
7．实验一(1)分液漏斗 (2)收集到气体的体积 (3)待气体恢复至室温后，调节滴定管的高度使得两侧液面相平
实验二(1)5H2C2O4＋2Mn＋6H+2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O (2)浓度 B、C
(3)5×10－4 mol·L－1·s－1 (4)催化作用
1．C [第一步、第二步快速平衡，说明第一步和第二步历程的活化能较低，A项错误；c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，根据速率方程v＝k(Cl2)c(CO)，得出它们对总反应速率的影响程度不相同，B项错误；第三步是慢反应，因此该总反应的反应速率主要取决于第三步反应，C项正确；第三步是慢反应，说明第三步反应的有效碰撞频率较小，D项错误。]
2．C [由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，即该反应是放热反应，所以反应的ΔH<0，A项正确；Fe+是催化剂，可降低该反应的活化能，B项正确；该反应的总反应为N2O＋CON2＋CO2，反应过程中使用了催化剂，催化剂的活性与温度有关，因此温度越高，反应速率不一定越大，C项错误；由题图可知，Fe+＋N2OFeO+＋N2、FeO+＋COFe+＋CO2两步反应，都是反应物的总能量高于生成物的总能量，所以这两步反应均为放热反应，D项正确。]
3．D [A．题图中曲线斜率越大，反应速率越大，由题图可知，EF段斜率最大，相同时间内生成CO2最多，所以EF段表示的反应速率最大，A错误；B．由题图可知EF段生成的二氧化碳在标准状况下的体积为672 mL－224 mL＝448 mL，所以EF段生成的二氧化碳的物质的量n(CO2)＝＝0.02 mol，根据CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O，可知EF段参加反应的氯化氢的物质的量为0.04 mol，所以盐酸的浓度变化量Δc＝＝0.4 mol·L－1，则EF段用HCl表示该反应的平均反应速率v(HCl)＝＝0.4 mol·L－1·min－1，故B错误；C．0E、EF、FG三段生成的二氧化碳体积分别为224 mL、448 mL、112 mL，0E、EF、FG三段时间相同，该反应用CO2表示的平均反应速率之比为224 mL∶448 mL∶112 mL＝2∶4∶1，C错误；D．G点对应的为从开始到G点生成的二氧化碳的总量，共784 mL，收集的量最多，D正确。]
4．D [②中由CH3O*CH2O*，则包含C—H键的断裂过程，故A正确；活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，③发生的反应活化能最小，B项正确；活化能越大，反应速率越小，反应速率小的步骤制约反应速率，由题图示可知①的活化能最大，发生的反应为CH3OH*CH3O*＋H*，C项正确；图中还没有生成H2，并未发生反应CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g)，故该反应的ΔH未知，D项错误。]
5．C [A．w(H2SO4) <63%时增大硫酸浓度，单位体积分子数增多，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，腐蚀速率增大，故A不选；B．由图可知，95 ℃时，Ni片在63%硫酸溶液中的腐蚀速率最大，故B不选；C．w(H2SO4)>63%时，增大硫酸浓度，单位体积分子数增多，活化分子百分数增多，而腐蚀速率减小的原因是镍的表面形成致密的氧化物保护膜，阻止镍进一步被腐蚀，故C选；D．如果将镍片换成铁片，在常温下进行类似实验，铁的腐蚀速率也会在w(H2SO4)<63%时，增大硫酸浓度，腐蚀速率增大，w(H2SO4)>63%时，增大硫酸浓度，腐蚀速率逐渐减小，铁的表面形成致密的氧化物保护膜，所以也可绘制出类似的铁质量损失图，故D不选。]
6．(1)由题意可知，第一步反应中Fe*被消耗，第二步反应中又生成Fe3+，说明Fe*是该反应的催化剂。(2)根据反应历程图可知，两步反应的生成物的总能量均低于反应物的总能量，则两步反应均为放热反应。(3)该反应的总反应化学方程式为CO＋N2O===N2＋CO2。
7．实验一：
(1)装置图1中盛有硫酸溶液的仪器名称是分液漏斗。
(2)按照图1装置实验时，限定了两次实验时间均为10 min，还需要测定的另一个数据是收集反应产生H2气体的体积。
(3)若将图1装置中的气体收集装置改为图2，实验完毕后，该学生准备读取滴定管上液面所处的刻度数，若发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应首先采取的操作是待气体恢复至室温后，调节滴定管的高度使得两侧液面相平。
实验二：
(1)H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间发生氧化还原反应，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可知相应反应的离子方程式为5H2C2O4＋2Mn＋6H+2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O。
(2)通过观察实验A、B会发现，二者只有草酸的浓度不同，其他外界条件相同，则通过实验A、B可探究浓度的改变对反应速率的影响；要探究温度变化对化学反应速率的影响，改变的条件应该只有温度改变，其他条件相同，观察实验数据会发现，实验B、C只有温度不同，故可通过实验B、C探究温度变化对化学反应速率的影响。
(3)利用实验B中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)＝＝5×10－4 mol·L－1·s－1。
(4)实验中发现：反应一段时间后反应速率会增大，造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有某种特殊的作用，该作用是催化作用，相应的粒子最有可能是Mn2+，即反应产生的Mn2+起催化作用。
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