2026人教版高中化学选择性必修1--第二章 第一节 第2课时 影响化学反应速率的因素（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026人教版高中化学选择性必修1--第二章 第一节 第2课时 影响化学反应速率的因素（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 521.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-25 12:17:47 | ||
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文档简介
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2026人教版高中化学选择性必修1
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第2课时 影响化学反应速率的因素
基础过关练
题组一 外界条件对化学反应速率的影响
1.(2025河北衡水中学综合测评)扎染是中国传统的手工染色技术,染色的核心工艺流程如下。
下列推论错误的是 ( )
A.制备环节:改变还原剂可调控化学反应速率
B.退浆环节:催化剂大幅度加快化学反应速率
C.退浆环节:可以加热煮沸提高淀粉酶的活性
D.染色环节:升高体系温度加快化学反应速率
2.(易错题)(2025四川绵阳南山中学月考)下列关于化学反应速率的说法正确的是 ( )
A.恒温时,体系压强增大,化学反应速率一定加快
B.其他条件不变,升高温度,吸热反应速率加快,放热反应速率减慢
C.3 mol·L-1·s-1的反应速率一定比1 mol·L-1·s-1的反应速率大
D.恒温恒容容器中发生N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),充入Ar压强增大,反应速率不变
题组二 结合图像分析化学反应速率的影响因素
3.(2025陕西渭南瑞泉中学质量检测)用Na2SO3与浓硫酸反应制取SO2气体,实验过程如图所示,图中各段时间间隔相同。下列说法正确的是 ( )
A.由于各段时间间隔相同,所以各段时间内收集到气体的体积相同
B.用SO2表示t1~t2 min时间段的反应速率为v= mol·L-1·min-1
C.t1~t2 min时间段化学反应速率最快,t3~t4 min时间段化学反应速率最慢
D.由反应越来越慢可推出该反应为吸热反应
4.(2025湖南常德联考)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.0~30 h内,CH4的平均生成速率v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)
B.当其他条件一定时,使用催化剂Ⅰ,反应到达平衡的时间最短
C.反应开始后的12 h内,在催化剂Ⅱ作用下,得到的CH4最多
D.0~15 h内,CH4的平均生成速率v(Ⅱ)>v(Ⅲ)>v(Ⅰ)
5.(2024山东名校期中联考)物理学将物质衰变(或消耗)一半所用时间叫“半衰期”。298 K时,在催化剂作用下M生成N,反应物浓度与催化剂浓度、反应时间关系如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.条件Ⅱ,若M起始浓度为9.0 mol·L-1时半衰期为187.5 min
B.条件Ⅲ,M的反应速率为1.2×10-2 mol·L-1·min-1
C.其他条件相同,催化剂浓度越大,反应速率越快
D.其他条件相同,M起始浓度越大,反应速率越快
能力提升练
题组一 化学反应速率影响因素的分析
1.(甄选真题)(2024江苏高考改编)下列说法正确的是 ( )
A.豆科植物固氮过程中,固氮酶能提高该反应的活化能
B.合成氨时增大压强能降低化学反应速率
C.H2O2制O2反应中,MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中,V2O5能减小该反应的焓变
2.(2024北京人大附中期中)丙酮()碘化反应为+I2 I-+H++。某兴趣小组在20 ℃时研究了该反应的反应速率。他们在反应开始前加入淀粉溶液,通过观察淀粉溶液褪色的时间来判断反应速率的大小。实验数据如表,其中①~③混合液总体积均为100 mL。
序号 n(丙酮)/mol n(I2)/mol 褪色时间/s
① 0.2 2×10-4 40
② 0.1 2×10-4 80
③ 0.2 1×10-4 20
下列推测合理的是 ( )
A.实验①中,v(I2)=5×10-6 mol·L-1·s-1
B.由实验①②可知,其他条件相同时,c(丙酮)越小,反应速率越快
C.由实验①③可知,其他条件相同时,c(I2)越小,反应速率越快
D.该反应可能会出现反应速率随时间先增大后减小的现象
题组二 化学反应速率影响因素的实验探究
3.(创新题·新情境)(2025山东临沂一中月考)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
ⅰ.SO2+4I-+4H+ S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+SO2 S+4H++2I-
探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
Ⅰ.0.4 mol·L-1 KI溶液,溶液变黄,一段时间后出现浑浊;
Ⅱ.a mol·L-1 KI和0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,溶液变黄,出现浑浊较Ⅰ快;
Ⅲ.0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,无明显现象;
Ⅳ.0.2 mol·L-1 KI溶液和0.000 2 mol I2,溶液由棕褐色很快褪色;然后变成黄色,出现浑浊较Ⅰ快。
下列说法不正确的是 ( )
A.水溶液中SO2歧化反应的化学方程式为3SO2+2H2O 2H2SO4+S↓
B.Ⅱ是Ⅰ的对比实验,则a=0.4
C.比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,可得出结论:I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
D.实验表明,SO2的歧化反应速率Ⅳ>Ⅰ,原因是反应ⅰ比ⅱ快;Ⅳ中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
4.(教材深研拓展)某小组学生设计了如下探究影响化学反应速率因素的实验。可选试剂:5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液。
请按要求回答下列问题:
(1)小组确定实验探究的反应原理及比较反应速率大小的依据(填充空白)。
实验原理 化学方程式 判断依据
原理ⅰ 产生气 泡快慢
原理ⅱ Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
(2)学生甲选择原理ⅰ,探究催化剂对该反应速率的影响,必选试剂除5% H2O2溶液、蒸馏水外,还应选 。
(3)学生乙选择原理ⅱ,设计如图所示对照实验,探究H2SO4溶液浓度对该反应速率的影响。
试剂X及其用量: 。
学生丙选择原理ⅱ设计实验,探究影响该反应速率的因素,数据如表所示:
实验 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 温度/ ℃
浓度/ (mol/L) 体积/ mL 浓度/ (mol/L) 体积/ mL 体积/ mL
Ⅰ 0.1 1 0.5 1 V 30
Ⅱ 0.1 2 0.5 1 7 30
Ⅲ 0.1 2 0.5 1 7 40
①对比实验Ⅰ、Ⅱ,为探究 对该反应速率的影响。
②V= (忽略溶液混合时的体积变化),加入V mL水的目的是 。
③对比上述实验数据,推测反应速率最快的是 (填实验编号)。
5.(2025湖南长沙长郡中学月考)某校化学小组同学探究酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率的影响因素。
(1)邹邹进行了实验Ⅰ:常温下,向4 mL不同浓度的H2O2溶液中滴入1滴(0.04 mL)0.05 mol·L-1 KMnO4溶液[c(H+)=5.0 mol·L-1],记录如下:
c(H2O2)/(mol·L-1) 完全褪色时间/s 无色气体体积
0.001 3 25 相等
0.001 5 15
0.012 5 12
0.031 2 23
0.044 0 60
0.062 0 370
①将KMnO4溶液调成酸性所用的是 (填“盐酸”“硫酸”或“硝酸”),酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应的离子方程式为 。
②对于c(H2O2)增大引起的速率异常现象,伟伟认为可能是H2O2分解造成的,你认为此结论是 (填“正确”或“错误”)的,理由是 。
③为了解释c(H2O2)增大到一定浓度后反应速率减小,波波查阅了相关资料。资料显示,c(H2O2)>0.02 mol·L-1时,H2O2溶液中存在2H2O2 H4O4。c(H2O2)=0.031 2 mol·L-1时反应速率减小的原因是 。
(2)龙龙继续进行实验Ⅱ,并记录如下:
操作 现象
实验Ⅱ 第1~9滴溶液滴下,完全褪色所需时间很长;第10滴溶液滴下迅速褪色,整个过程温度几乎不变
①对于第10滴溶液与H2O2溶液反应速率剧烈变化的原因,飞飞提出如下假设: 。
②杰杰设计实验Ⅲ证实了上述假设合理,请补全他的方案:
操作 现象
实 验 Ⅲ 滴入KMnO4溶液前,先加少量 固体,第1~9滴溶液滴下,完全褪色所需时间大大缩短
(3)综合上述实验,对于酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率,臧臧进行了总结。下列因素一定能加快反应速率的是 。
a.增大KMnO4溶液浓度
b.增大H2O2溶液浓度
c.加入合适的催化剂
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 制备环节,改变还原剂,反应物不同,反应速率不同,A正确;使用催化剂能够加快化学反应速率,B正确;加热煮沸会使淀粉酶失去活性,C错误;升高温度能加快反应速率,D正确。
2.D 恒温增大压强,对没有气体参加的反应,化学反应速率不变(易错点),A错误;其他条件不变,升高温度吸热反应和放热反应速率都加快(易错点),B错误;没有指明是否是同一种物质表示的反应速率,无法比较速率大小(易错点),C错误;恒温恒容容器中,充入Ar,参加反应的各物质的浓度不变,反应速率不变,D正确。
3.C 各段时间间隔相同,但各段时间内收集到气体的体积不同,A错误;未说明温度和压强,无法计算SO2的物质的量(易错点),B错误;根据题图中各段时间内收集的SO2体积可知,t1~t2 min时间段化学反应速率最快,t3~t4 min时间段化学反应速率最慢,C正确;该反应过程中反应速率先增大后减小,而反应物的浓度是越来越小的,说明该反应为放热反应,D错误。
4.B 分析题图可知,不同催化剂作用下,0~30 h内,CH4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,则CH4的平均生成速率的大小顺序为v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ),A正确;当其他条件一定时,使用催化剂Ⅰ的催化效果最差,反应达到平衡的时间最长,B错误;由题图可知反应开始后的12 h内,在催化剂Ⅱ作用下,得到的CH4最多,C正确;0~15 h内,根据生成CH4的产量Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,可知平均生成速率v(Ⅱ)>v(Ⅲ)>v(Ⅰ),D正确。
5.D 观察题图可知,起始浓度与反应时间成正比,设M消耗4.5 mol·L-1时需要的时间为t min,则3.0∶125=4.5∶t,解得t=187.5,A正确;条件Ⅲ时,v(M)=(1.5÷125) mol·L-1·min-1=1.2×10-2 mol·L-1·min-1,B正确;由Ⅰ、Ⅱ可知,其他条件相同,催化剂浓度越大,反应速率越快,C正确;题图中Ⅰ、Ⅲ的斜率相等,即二者反应速率相等,所以其他条件相同时,反应速率与起始浓度无关,D错误。
能力提升练
1.C
考查知识点 解析
催化剂对活化能的影响 固氮酶是豆科植物固氮过程的催化剂,能降低该反应的活化能,A错误
压强对化学反应速率的影响 增大压强加快该反应的化学反应速率,B错误
催化剂对化学反应速率的影响 MnO2是H2O2制O2反应的催化剂,能加快化学反应速率,C正确
催化剂对焓变的影响 V2O5是SO2与O2反应的催化剂,其能加快反应速率,但不能改变反应的焓变,D错误
名师点津 化学反应中的催化剂能降低反应的活化能,能加快反应速率,但不能改变反应的焓变。
2.D 实验①中淀粉溶液褪色时间为40 s,则v(I2)= mol·L-1·s-1=5×10-5 mol·L-1·s-1,A错误;实验①②中只有c(丙酮)不同,且实验①的c(丙酮)大、淀粉溶液褪色时间短,即其他条件相同时,c(丙酮)越大,反应速率越快,B错误;实验①③中只有c(I2)不同,且实验③的c(I2)小、淀粉溶液褪色时间短,但实验③中I2的物质的量是①的一半,淀粉溶液褪色时间也是①的一半,即改变c(I2),反应速率不变,C错误;随着反应的进行,催化剂c(H+)逐渐增大,反应物浓度逐渐减小,该反应可能会出现反应速率随时间先增大后减小的现象,D正确。
3.D 由反应ⅰ+反应ⅱ×2得3SO2+2H2O 2H2SO4+S↓,A正确;Ⅱ是Ⅰ的对比实验,Ⅱ比Ⅰ多加了0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,Ⅰ与Ⅱ中KI浓度应相等,则a=0.4,B正确;对比Ⅰ与Ⅱ,加入H+可以加快SO2歧化反应的速率,对比Ⅱ与Ⅲ,H+单独存在不能催化SO2的歧化反应,比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ得出I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可加快歧化反应速率,C正确;对比Ⅳ和Ⅰ,Ⅳ中加入KI的浓度小于Ⅰ,Ⅳ中多加了I2,反应ⅰ消耗H+和I-,反应ⅱ消耗I2,Ⅳ中“溶液由棕褐色很快褪色”(破题关键),说明I2迅速反应,“变成黄色,出现浑浊较Ⅰ快”,则反应速率Ⅳ>Ⅰ,由此可见,反应ⅱ比反应ⅰ速率快,D错误。
4.答案 (1)2H2O2 2H2O+O2↑ 溶液变浑浊快慢
(2)1 mol/L FeCl3溶液
(3)2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液
(4)①Na2S2O3溶液的浓度 ②8 控制H2SO4溶液的起始浓度相同 ③Ⅲ
解析 (1)原理ⅰ判断依据为产生气泡快慢,结合所给的试剂,选择的反应为2H2O2 2H2O+O2↑。原理ⅱ选择的反应为Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,生成淡黄色沉淀硫,故判断依据为溶液变浑浊快慢。
(2)FeCl3对反应2H2O2 2H2O+O2↑具有催化作用,故选择原理ⅰ,探究催化剂对该反应速率的影响,必选试剂除5% H2O2溶液、蒸馏水外,还应选1 mol/L FeCl3溶液。
(3)若要探究H2SO4溶液浓度对原理ⅱ反应速率的影响,题图所示实验中H2SO4溶液的浓度应不同,Na2S2O3溶液的浓度应相同,所加H2SO4溶液的体积应相同,故试剂X及其用量为2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液。
(4)①对比实验Ⅰ、Ⅱ,所加Na2S2O3溶液的体积不同,即Na2S2O3的物质的量不同,所加H2SO4溶液的体积、浓度均相同,实验温度相同,则实验Ⅰ、Ⅱ为探究Na2S2O3溶液的浓度对该反应速率的影响。②实验Ⅰ、Ⅱ所加H2SO4溶液的体积、浓度均相同,为保证溶液混合后H2SO4的浓度相同,则要加入蒸馏水,由实验可知,溶液混合后总体积为10 mL,则V=8。③三个实验H2SO4溶液浓度均相等,实验Ⅲ中温度最高,Na2S2O3溶液的浓度较大,故推测反应速率最快的是Ⅲ。
5.答案 (1)①硫酸 5H2O2+2Mn+6H+ 2Mn2++5O2↑+8H2O ②错误 向不同浓度的H2O2溶液中滴入1滴KMnO4溶液,产生的无色气体体积相等 ③部分H2O2转化为H4O4,溶液中的c(H2O2)减小,导致反应速率减小
(2)①可能是KMnO4与H2O2反应后生成的Mn2+对该反应起了催化作用 ②MnSO4
(3)ac
解析 (1)①KMnO4是强氧化剂,盐酸易被高锰酸钾氧化,硝酸自身具有氧化性,对该氧化还原反应可能带来干扰,应用硫酸将KMnO4溶液调成酸性。KMnO4与H2O2在酸性条件下反应,Mn被还原为Mn2+,H2O2被氧化生成O2,反应的离子方程式为5H2O2+2Mn+6H+ 2Mn2++5O2↑+8H2O。③当c(H2O2)>0.02 mol·L-1时,H2O2溶液中存在2H2O2 H4O4(破题关键),c(H2O2)=0.031 2 mol·L-1>0.02 mol·L-1,部分H2O2转化为H4O4,溶液中c(H2O2)减小,导致速率减小。
(2)①第10滴KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率剧烈变化,可能是KMnO4与H2O2反应后生成的Mn2+对该反应起了催化作用。②若证实①中的假设,应在开始就加入少量的MnSO4固体提供Mn2+,观察溶液褪色情况。
(3)增大c(KMnO4),能加快反应速率,a正确;当c(H2O2)>0.02 mol·L-1时,部分H2O2转化为H4O4,增大c(H2O2),不一定能加快反应速率,b错误;加入合适的催化剂,能加快反应速率,c正确。
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第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第2课时 影响化学反应速率的因素
基础过关练
题组一 外界条件对化学反应速率的影响
1.(2025河北衡水中学综合测评)扎染是中国传统的手工染色技术,染色的核心工艺流程如下。
下列推论错误的是 ( )
A.制备环节:改变还原剂可调控化学反应速率
B.退浆环节:催化剂大幅度加快化学反应速率
C.退浆环节:可以加热煮沸提高淀粉酶的活性
D.染色环节:升高体系温度加快化学反应速率
2.(易错题)(2025四川绵阳南山中学月考)下列关于化学反应速率的说法正确的是 ( )
A.恒温时,体系压强增大,化学反应速率一定加快
B.其他条件不变,升高温度,吸热反应速率加快,放热反应速率减慢
C.3 mol·L-1·s-1的反应速率一定比1 mol·L-1·s-1的反应速率大
D.恒温恒容容器中发生N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),充入Ar压强增大,反应速率不变
题组二 结合图像分析化学反应速率的影响因素
3.(2025陕西渭南瑞泉中学质量检测)用Na2SO3与浓硫酸反应制取SO2气体,实验过程如图所示,图中各段时间间隔相同。下列说法正确的是 ( )
A.由于各段时间间隔相同,所以各段时间内收集到气体的体积相同
B.用SO2表示t1~t2 min时间段的反应速率为v= mol·L-1·min-1
C.t1~t2 min时间段化学反应速率最快,t3~t4 min时间段化学反应速率最慢
D.由反应越来越慢可推出该反应为吸热反应
4.(2025湖南常德联考)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.0~30 h内,CH4的平均生成速率v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)
B.当其他条件一定时,使用催化剂Ⅰ,反应到达平衡的时间最短
C.反应开始后的12 h内,在催化剂Ⅱ作用下,得到的CH4最多
D.0~15 h内,CH4的平均生成速率v(Ⅱ)>v(Ⅲ)>v(Ⅰ)
5.(2024山东名校期中联考)物理学将物质衰变(或消耗)一半所用时间叫“半衰期”。298 K时,在催化剂作用下M生成N,反应物浓度与催化剂浓度、反应时间关系如图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.条件Ⅱ,若M起始浓度为9.0 mol·L-1时半衰期为187.5 min
B.条件Ⅲ,M的反应速率为1.2×10-2 mol·L-1·min-1
C.其他条件相同,催化剂浓度越大,反应速率越快
D.其他条件相同,M起始浓度越大,反应速率越快
能力提升练
题组一 化学反应速率影响因素的分析
1.(甄选真题)(2024江苏高考改编)下列说法正确的是 ( )
A.豆科植物固氮过程中,固氮酶能提高该反应的活化能
B.合成氨时增大压强能降低化学反应速率
C.H2O2制O2反应中,MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中,V2O5能减小该反应的焓变
2.(2024北京人大附中期中)丙酮()碘化反应为+I2 I-+H++。某兴趣小组在20 ℃时研究了该反应的反应速率。他们在反应开始前加入淀粉溶液,通过观察淀粉溶液褪色的时间来判断反应速率的大小。实验数据如表,其中①~③混合液总体积均为100 mL。
序号 n(丙酮)/mol n(I2)/mol 褪色时间/s
① 0.2 2×10-4 40
② 0.1 2×10-4 80
③ 0.2 1×10-4 20
下列推测合理的是 ( )
A.实验①中,v(I2)=5×10-6 mol·L-1·s-1
B.由实验①②可知,其他条件相同时,c(丙酮)越小,反应速率越快
C.由实验①③可知,其他条件相同时,c(I2)越小,反应速率越快
D.该反应可能会出现反应速率随时间先增大后减小的现象
题组二 化学反应速率影响因素的实验探究
3.(创新题·新情境)(2025山东临沂一中月考)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
ⅰ.SO2+4I-+4H+ S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+SO2 S+4H++2I-
探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)
Ⅰ.0.4 mol·L-1 KI溶液,溶液变黄,一段时间后出现浑浊;
Ⅱ.a mol·L-1 KI和0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,溶液变黄,出现浑浊较Ⅰ快;
Ⅲ.0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,无明显现象;
Ⅳ.0.2 mol·L-1 KI溶液和0.000 2 mol I2,溶液由棕褐色很快褪色;然后变成黄色,出现浑浊较Ⅰ快。
下列说法不正确的是 ( )
A.水溶液中SO2歧化反应的化学方程式为3SO2+2H2O 2H2SO4+S↓
B.Ⅱ是Ⅰ的对比实验,则a=0.4
C.比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,可得出结论:I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
D.实验表明,SO2的歧化反应速率Ⅳ>Ⅰ,原因是反应ⅰ比ⅱ快;Ⅳ中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
4.(教材深研拓展)某小组学生设计了如下探究影响化学反应速率因素的实验。可选试剂:5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液。
请按要求回答下列问题:
(1)小组确定实验探究的反应原理及比较反应速率大小的依据(填充空白)。
实验原理 化学方程式 判断依据
原理ⅰ 产生气 泡快慢
原理ⅱ Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
(2)学生甲选择原理ⅰ,探究催化剂对该反应速率的影响,必选试剂除5% H2O2溶液、蒸馏水外,还应选 。
(3)学生乙选择原理ⅱ,设计如图所示对照实验,探究H2SO4溶液浓度对该反应速率的影响。
试剂X及其用量: 。
学生丙选择原理ⅱ设计实验,探究影响该反应速率的因素,数据如表所示:
实验 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 温度/ ℃
浓度/ (mol/L) 体积/ mL 浓度/ (mol/L) 体积/ mL 体积/ mL
Ⅰ 0.1 1 0.5 1 V 30
Ⅱ 0.1 2 0.5 1 7 30
Ⅲ 0.1 2 0.5 1 7 40
①对比实验Ⅰ、Ⅱ,为探究 对该反应速率的影响。
②V= (忽略溶液混合时的体积变化),加入V mL水的目的是 。
③对比上述实验数据,推测反应速率最快的是 (填实验编号)。
5.(2025湖南长沙长郡中学月考)某校化学小组同学探究酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率的影响因素。
(1)邹邹进行了实验Ⅰ:常温下,向4 mL不同浓度的H2O2溶液中滴入1滴(0.04 mL)0.05 mol·L-1 KMnO4溶液[c(H+)=5.0 mol·L-1],记录如下:
c(H2O2)/(mol·L-1) 完全褪色时间/s 无色气体体积
0.001 3 25 相等
0.001 5 15
0.012 5 12
0.031 2 23
0.044 0 60
0.062 0 370
①将KMnO4溶液调成酸性所用的是 (填“盐酸”“硫酸”或“硝酸”),酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应的离子方程式为 。
②对于c(H2O2)增大引起的速率异常现象,伟伟认为可能是H2O2分解造成的,你认为此结论是 (填“正确”或“错误”)的,理由是 。
③为了解释c(H2O2)增大到一定浓度后反应速率减小,波波查阅了相关资料。资料显示,c(H2O2)>0.02 mol·L-1时,H2O2溶液中存在2H2O2 H4O4。c(H2O2)=0.031 2 mol·L-1时反应速率减小的原因是 。
(2)龙龙继续进行实验Ⅱ,并记录如下:
操作 现象
实验Ⅱ 第1~9滴溶液滴下,完全褪色所需时间很长;第10滴溶液滴下迅速褪色,整个过程温度几乎不变
①对于第10滴溶液与H2O2溶液反应速率剧烈变化的原因,飞飞提出如下假设: 。
②杰杰设计实验Ⅲ证实了上述假设合理,请补全他的方案:
操作 现象
实 验 Ⅲ 滴入KMnO4溶液前,先加少量 固体,第1~9滴溶液滴下,完全褪色所需时间大大缩短
(3)综合上述实验,对于酸性KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率,臧臧进行了总结。下列因素一定能加快反应速率的是 。
a.增大KMnO4溶液浓度
b.增大H2O2溶液浓度
c.加入合适的催化剂
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 制备环节,改变还原剂,反应物不同,反应速率不同,A正确;使用催化剂能够加快化学反应速率,B正确;加热煮沸会使淀粉酶失去活性,C错误;升高温度能加快反应速率,D正确。
2.D 恒温增大压强,对没有气体参加的反应,化学反应速率不变(易错点),A错误;其他条件不变,升高温度吸热反应和放热反应速率都加快(易错点),B错误;没有指明是否是同一种物质表示的反应速率,无法比较速率大小(易错点),C错误;恒温恒容容器中,充入Ar,参加反应的各物质的浓度不变,反应速率不变,D正确。
3.C 各段时间间隔相同,但各段时间内收集到气体的体积不同,A错误;未说明温度和压强,无法计算SO2的物质的量(易错点),B错误;根据题图中各段时间内收集的SO2体积可知,t1~t2 min时间段化学反应速率最快,t3~t4 min时间段化学反应速率最慢,C正确;该反应过程中反应速率先增大后减小,而反应物的浓度是越来越小的,说明该反应为放热反应,D错误。
4.B 分析题图可知,不同催化剂作用下,0~30 h内,CH4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,则CH4的平均生成速率的大小顺序为v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ),A正确;当其他条件一定时,使用催化剂Ⅰ的催化效果最差,反应达到平衡的时间最长,B错误;由题图可知反应开始后的12 h内,在催化剂Ⅱ作用下,得到的CH4最多,C正确;0~15 h内,根据生成CH4的产量Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,可知平均生成速率v(Ⅱ)>v(Ⅲ)>v(Ⅰ),D正确。
5.D 观察题图可知,起始浓度与反应时间成正比,设M消耗4.5 mol·L-1时需要的时间为t min,则3.0∶125=4.5∶t,解得t=187.5,A正确;条件Ⅲ时,v(M)=(1.5÷125) mol·L-1·min-1=1.2×10-2 mol·L-1·min-1,B正确;由Ⅰ、Ⅱ可知,其他条件相同,催化剂浓度越大,反应速率越快,C正确;题图中Ⅰ、Ⅲ的斜率相等,即二者反应速率相等,所以其他条件相同时,反应速率与起始浓度无关,D错误。
能力提升练
1.C
考查知识点 解析
催化剂对活化能的影响 固氮酶是豆科植物固氮过程的催化剂,能降低该反应的活化能,A错误
压强对化学反应速率的影响 增大压强加快该反应的化学反应速率,B错误
催化剂对化学反应速率的影响 MnO2是H2O2制O2反应的催化剂,能加快化学反应速率,C正确
催化剂对焓变的影响 V2O5是SO2与O2反应的催化剂,其能加快反应速率,但不能改变反应的焓变,D错误
名师点津 化学反应中的催化剂能降低反应的活化能,能加快反应速率,但不能改变反应的焓变。
2.D 实验①中淀粉溶液褪色时间为40 s,则v(I2)= mol·L-1·s-1=5×10-5 mol·L-1·s-1,A错误;实验①②中只有c(丙酮)不同,且实验①的c(丙酮)大、淀粉溶液褪色时间短,即其他条件相同时,c(丙酮)越大,反应速率越快,B错误;实验①③中只有c(I2)不同,且实验③的c(I2)小、淀粉溶液褪色时间短,但实验③中I2的物质的量是①的一半,淀粉溶液褪色时间也是①的一半,即改变c(I2),反应速率不变,C错误;随着反应的进行,催化剂c(H+)逐渐增大,反应物浓度逐渐减小,该反应可能会出现反应速率随时间先增大后减小的现象,D正确。
3.D 由反应ⅰ+反应ⅱ×2得3SO2+2H2O 2H2SO4+S↓,A正确;Ⅱ是Ⅰ的对比实验,Ⅱ比Ⅰ多加了0.2 mol·L-1 H2SO4溶液,Ⅰ与Ⅱ中KI浓度应相等,则a=0.4,B正确;对比Ⅰ与Ⅱ,加入H+可以加快SO2歧化反应的速率,对比Ⅱ与Ⅲ,H+单独存在不能催化SO2的歧化反应,比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ得出I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可加快歧化反应速率,C正确;对比Ⅳ和Ⅰ,Ⅳ中加入KI的浓度小于Ⅰ,Ⅳ中多加了I2,反应ⅰ消耗H+和I-,反应ⅱ消耗I2,Ⅳ中“溶液由棕褐色很快褪色”(破题关键),说明I2迅速反应,“变成黄色,出现浑浊较Ⅰ快”,则反应速率Ⅳ>Ⅰ,由此可见,反应ⅱ比反应ⅰ速率快,D错误。
4.答案 (1)2H2O2 2H2O+O2↑ 溶液变浑浊快慢
(2)1 mol/L FeCl3溶液
(3)2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液
(4)①Na2S2O3溶液的浓度 ②8 控制H2SO4溶液的起始浓度相同 ③Ⅲ
解析 (1)原理ⅰ判断依据为产生气泡快慢,结合所给的试剂,选择的反应为2H2O2 2H2O+O2↑。原理ⅱ选择的反应为Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,生成淡黄色沉淀硫,故判断依据为溶液变浑浊快慢。
(2)FeCl3对反应2H2O2 2H2O+O2↑具有催化作用,故选择原理ⅰ,探究催化剂对该反应速率的影响,必选试剂除5% H2O2溶液、蒸馏水外,还应选1 mol/L FeCl3溶液。
(3)若要探究H2SO4溶液浓度对原理ⅱ反应速率的影响,题图所示实验中H2SO4溶液的浓度应不同,Na2S2O3溶液的浓度应相同,所加H2SO4溶液的体积应相同,故试剂X及其用量为2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液。
(4)①对比实验Ⅰ、Ⅱ,所加Na2S2O3溶液的体积不同,即Na2S2O3的物质的量不同,所加H2SO4溶液的体积、浓度均相同,实验温度相同,则实验Ⅰ、Ⅱ为探究Na2S2O3溶液的浓度对该反应速率的影响。②实验Ⅰ、Ⅱ所加H2SO4溶液的体积、浓度均相同,为保证溶液混合后H2SO4的浓度相同,则要加入蒸馏水,由实验可知,溶液混合后总体积为10 mL,则V=8。③三个实验H2SO4溶液浓度均相等,实验Ⅲ中温度最高,Na2S2O3溶液的浓度较大,故推测反应速率最快的是Ⅲ。
5.答案 (1)①硫酸 5H2O2+2Mn+6H+ 2Mn2++5O2↑+8H2O ②错误 向不同浓度的H2O2溶液中滴入1滴KMnO4溶液,产生的无色气体体积相等 ③部分H2O2转化为H4O4,溶液中的c(H2O2)减小,导致反应速率减小
(2)①可能是KMnO4与H2O2反应后生成的Mn2+对该反应起了催化作用 ②MnSO4
(3)ac
解析 (1)①KMnO4是强氧化剂,盐酸易被高锰酸钾氧化,硝酸自身具有氧化性,对该氧化还原反应可能带来干扰,应用硫酸将KMnO4溶液调成酸性。KMnO4与H2O2在酸性条件下反应,Mn被还原为Mn2+,H2O2被氧化生成O2,反应的离子方程式为5H2O2+2Mn+6H+ 2Mn2++5O2↑+8H2O。③当c(H2O2)>0.02 mol·L-1时,H2O2溶液中存在2H2O2 H4O4(破题关键),c(H2O2)=0.031 2 mol·L-1>0.02 mol·L-1,部分H2O2转化为H4O4,溶液中c(H2O2)减小,导致速率减小。
(2)①第10滴KMnO4溶液与H2O2溶液反应速率剧烈变化,可能是KMnO4与H2O2反应后生成的Mn2+对该反应起了催化作用。②若证实①中的假设,应在开始就加入少量的MnSO4固体提供Mn2+,观察溶液褪色情况。
(3)增大c(KMnO4),能加快反应速率,a正确;当c(H2O2)>0.02 mol·L-1时,部分H2O2转化为H4O4,增大c(H2O2),不一定能加快反应速率,b错误;加入合适的催化剂,能加快反应速率,c正确。
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