通用版高考化学一轮复习课时突破练29　化学反应速率及影响因素

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通用版高考化学一轮复习
课时突破练29　化学反应速率及影响因素
必备知识基础练
1.(2024·河北衡水中学调研)下列增大化学反应速率的措施合理的是(　　)
A.大理石与盐酸反应制取CO2时,将盐酸改为等浓度的硫酸
B.往工业合成氨的刚性容器中通入He,以增大体系压强
C.Zn与稀盐酸反应制取H2时,在反应容器中加入少量CuSO4溶液
D.将H2O2与KMnO4溶液置于100 ℃恒温反应器中进行反应
2.(2024·河北邢台名校联考)氢气在氧气中燃烧主要经历以下四步基元反应:①H22H·(慢反应);②H·+O2·OH+O·(快反应);③O·+H2·OH+H·(快反应);④·OH+H2H2O+H·(快反应)。下列说法正确的是(　　)
A.第①步反应中H2分子的碰撞仅部分有效
B.在这四步反应中,第①步反应的活化能最低
C.第②步反应中H·与O2的每一次碰撞都为有效碰撞
D.H·和O·是反应的中间产物,能在体系中稳定存在
3.(2024·湖南省名校联合体联考)A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应:aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g),t1、t2时刻分别测得部分数据如下表:
反应时间/min n(B)/mol n(C)/mol n(D)/mol
t1 0.12 0.06 0.10
t2 0.06 0.12 0.20
下列说法正确的是(　　)
A.0~t1 min内,平均反应速率v(B)= mol·L-1·min-1
B.若起始时n(D)=0,则t2 min时v(D)= mol·L-1·min-1
C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大
D.b∶d=6∶1
4.(2024·广东茂名二模)我国科研人员探究了不同催化剂电化学催化CO2生产HCOOH的催化性能,反应机理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.使用三种催化剂,反应过程都分4步进行
B.该反应过程仅涉及σ键的断裂与形成
C.相同条件下,HCOOH(l)比CO2(g)稳定
D.相同条件下,使用催化剂In(101)时,反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大
5.(2024·浙江温州二模)某反应分两步进行,其能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应①的活化能E1=-177 kJ·mol-1
B.该反应过程中,反应速率由反应②决定
C.总反应的热化学方程式为C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH=+346 kJ·mol-1
D.增大C2H6(g)的浓度,可以增大活化分子百分数,增大化学反应速率
6.(2024·山西临汾三模)常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)。下列说法正确的是(　　)
A.利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应是基元反应
B.反应①是氧化还原反应
C.CO2、H2、CH3OH为非极性分子,H2O是极性分子
D.总反应为放热反应,故降温可加快反应速率
7.(2024·辽宁沈阳联考)某温度下,在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应:2X(s)Y(g)+2Z(g),有关数据如下表:
时间段/min 产物Z的平均生成速率/(mol·L-1·min-1)
0~2 0.20
0~4 0.15
0~6 0.10
下列说法错误的是(　　)
A.1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1
B.2 min时,加入0.20 mol Z,此时v正(Z)C.3 min时,Y的体积分数约为33.3%
D.5 min时,X的物质的量为1.4 mol
关键能力提升练
8.(2025·八省联考陕西卷)一定温度下,恒容密闭容器中,物质Z发生反应Z(g)X(g)+2Y(g)　ΔH>0,一段时间后开始计时,测得各物质的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.曲线Ⅰ代表物质X,曲线Ⅲ代表物质Z
B.图中t1时刻的正反应速率大于t2时刻
C.若升高温度,正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.0~40 min,用物质Y表示的平均反应速率为0.3 mmol·L-1·min-1
9.(2024·陕西咸阳联考)一定条件下,H2O(g)在某催化剂表面上发生分解反应生成H2和O2,测得的实验结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
已知:化学上,将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期()。
A.H2O(g)在该催化剂表面的分解反应是可逆反应
B.H2O(g)的半衰期与起始浓度成反比
C.在该催化剂表面H2O(g)分解反应先快后慢
D.ab段O2的平均生成速率为5.0×10-4 mol·L-1·min-1
10.(2024·江西赣州一模)在催化剂CuMn2O4表面的NH3选择性催化还原NO的反应机理如下图所示(如NH3吸附在催化剂表面可表示为*NH3,Ea表示活化能)。
下列有关说法正确的是(　　)
A.该反应温度越高,反应速率越快
B.NH3比NO更易被催化剂CuMn2O4吸附
C.反应过程中有非极性键的断裂与极性键的形成
D.决定总反应速率的基元反应可表示为*NH3NH2+H
11.(2024·湖南省九校联盟联考)室温下,某溶液中初始时仅溶有等物质的量的M和N,同时发生以下两个反应:①M+NX+Z;②M+NX+Y(产物均易溶)。反应①的速率v1=k1c2(M),反应②的速率v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中M和Z的浓度随时间变化如图。下列说法正确的是(　　)
A.反应过程中,体系中Y和Z的浓度之比逐渐减小
B.0~30 min内,M的平均反应速率约为6.7×10-4 mol·L-1·min-1
C.若反应能进行完全,则反应结束时37.5%的N转化为Y
D.反应的活化能:①>②
12.(2024·辽宁鞍山二模)丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)的速率方程为v=k·cm(CH3COCH3)·cn(Br2)·cp(HCl),其中k为速率常数,与温度有关;“m+n+p”为反应级数。某温度时,获得如下实验数据:
实验 序号 初始浓度c/(mol·L-1) 溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.001 0 200
② 1.60 0.20 0.001 0 100
③ 0.80 0.40 0.001 0 100
④ 0.80 0.20 0.002 0 400
分析该组实验数据所得出的结论错误的是(　　)
A.增大c(Br2),能延长溶液颜色消失的时间
B.实验②和③的平均速率相等
C.实验①在200 s内的平均速率v(CH3COCH3)=0.004 mol·L-1·s-1
D.反应级数为2
13.(2024·湖南师大附中期末)研究发现,大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,往往经过多个反应步骤才能实现。碘钟反应是一种化学振荡反应,其体现了化学动力学的原理。某小组同学在室温下对某“碘钟实验”的原理进行探究。
资料:该“碘钟实验”反应分A、B两步进行。
反应A:S2+2I-2S+I2(慢);
反应B:I2+2S22I-+S4(快)。
(1)该“碘钟实验”总反应的离子方程式为　。
(2)为证明反应A、B的存在,进行实验Ⅰ。
①向K2S2O8溶液中加入试剂X的水溶液,溶液变为蓝色。
②再向得到的蓝色溶液中加入试剂Y溶液,溶液的蓝色褪去。
试剂X是　　　　、试剂Y是　　　　。
(3)已知A反应的速率方程为v=kcm(S2)·cn(I-),式中k为常数。为确定m、n值进行实验Ⅱ(溶液浓度均为0.01 mol·L-1)。
实验序号 试剂体积V/mL 显色时间t/s
K2S2O8溶液 KI溶液 水 Na2S2O3溶液 淀粉溶液
① 10 10 0 4 1 27.0
② 5 10 5 4 1 54.0
③ 2.5 10 V1 4 1 108.0
④ 10 5 5 4 1 54.0
①表中V1=　　　　　　。
②通过数据计算得知:m=　　　　　　,n=　　　　　　。
(4)为探究其他因素对该“碘钟实验”的影响,进行实验Ⅲ(溶液浓度均为0.01 mol·L-1)。
试剂体积V/mL
K2S2O8溶液 KI溶液 水 Na2S2O3溶液 淀粉溶液
5 5 3 11 1
实验过程中,溶液颜色始终无明显变化。试结合该“碘钟实验”总反应的离子方程式及反应A与反应B速率的相对快慢关系,解释实验Ⅲ未产生颜色变化的原因: 　。
参考答案
1.C　解析 由于硫酸与碳酸钙反应生成微溶物硫酸钙,覆盖在大理石表面阻止反应继续进行,故大理石与盐酸反应制取CO2时,将盐酸改为等浓度的硫酸,不能增大反应速率,A错误。往工业合成氨的刚性容器中通入He以增大体系压强,反应体系各浓度不变,反应速率不变,B错误。Zn与稀盐酸反应制取H2时,在反应容器中加入少量CuSO4溶液,Zn置换出铜附在Zn上形成微小原电池,从而加快反应速率,C正确。将H2O2与KMnO4溶液置于100 ℃恒温反应器中进行反应,该反应过于剧烈,易造成危险,该措施不合理,D错误。
2.A　解析 第①步是慢反应,则H2分子的碰撞仅部分有效,A正确。这四步反应中,第①步反应为慢反应,其余均为快反应,活化能越高反应速率越小,故第①步反应的活化能最高,B错误。能够发生化学反应的分子碰撞才是有效碰撞,故第②步反应中H·与O2的碰撞并不是每一次碰撞都为有效碰撞,C错误。由题干信息可知,反应②③④三步反应均为快反应,说明H·和O·是反应的中间产物,不能在体系中稳定存在,D错误。
3.C　解析 不能确定起始时B的物质的量,因此0~t1 min内,不能确定B的变化量,则不能计算其反应速率,A错误。反应速率是平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B错误。t1~t2 min内,B和D的物质的量的变化量分别是0.06 mol、0.1 mol,则有b∶d=3∶5,D错误。
4.B　解析 使用三种催化剂,反应过程中均有4次物质的变化,反应过程都分4步进行,A正确。在反应过程中CO2分子涉及π键的断裂,B错误。HCOOH(l)所具有的能量比CO2(g)低,能量越低越稳定,C正确。相同条件下,使用催化剂In(101)时,生成*OCHO活化能较低反应速率较快,且由*OCHOHCOOH(l)的活化能最大,故反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大,D正确。
5.B　解析 由图可知,活化能E1=-300 kJ·mol-1-(-477 kJ·mol-1)=+177 kJ·mol-1,A错误。慢反应决定总反应速率,反应②的活化能E2=210 kJ·mol-1>E1,故反应速率由反应②决定,B正确。总反应的ΔH=-300 kJ·mol-1-(-477 kJ·mol-1)=+177 kJ·mol-1,热化学方程式为C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH=+177 kJ·mol-1,C错误。增大反应物浓度,可增大活化分子的数目,但活化能不变,活化分子百分数不变,增大浓度可加快反应速率,D错误。
6.B　解析 利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的总反应由①、②、③、④四步过程组成,不是基元反应,A错误。反应①元素化合价发生了变化,是氧化还原反应,B正确。反应历程中CO2、H2正电中心和负电中心重合,为非极性分子,CH3OH、H2O正电中心和负电中心不重合,是极性分子,C错误。总反应为放热反应,但降温反应速率减小,D错误。
7.B　解析 由表可知,产物Z的平均生成速率逐渐减小,则速率:v(0~1 min)>v(1~2 min),故1 min时Z的浓度大于0.20 mol·L-1,A正确。4 min时生成Z的浓度为c(Z)=0.15 mol·L-1·min-1×4 min=0.60 mol·L-1,6 min时生成Z的浓度为c(Z)=0.10 mol·L-1·min-1×6 min=0.60 mol·L-1,说明该反应在4 min时已达到平衡状态,此时平衡常数K=c(Y)·c2(Z)=0.30×0.602=0.108;2 min时,c(Y)=0.20 mol·L-1,c(Z)=0.40 mol·L-1,加入0.20 mol Z,此时浓度商Q=c(Y)·c2(Z)=0.20×0.602=0.072v逆(Z),B错误。A是固体,生成Y(g)和Z(g)的物质的量之比始终为1∶2,故Y的体积分数始终约为33.3%,C正确。5 min时反应处于平衡状态,此时生成0.60 mol Z,故此时X的物质的量为2.0 mol-0.60 mol=1.4 mol,D正确。
8.B　解析 结合反应方程式以及图中物质的浓度变化可知,减少的为反应物,增加的为生成物,相同时间内生成物的浓度增加量之比等于化学计量数之比,则曲线Ⅲ代表反应物Z,曲线Ⅰ代表物质Y,曲线Ⅱ代表物质X,A错误;t1时刻反应物的浓度大于t2时刻,浓度越大反应速率越快,则t1时刻的正反应速率大于t2时刻,B正确;升高温度,正反应速率加快,逆反应速率也加快,C错误;0~40 min,用物质Z表示的平均反应速率为v(Z)==0.3 mmol·L-1·min-1,根据反应速率之比等于化学计量数之比可知用物质Y表示的平均反应速率v(Y)=2v(Z)=0.6 mmol·L-1·min-1,D错误。
9.D　解析 由图像可知,H2O(g)能完全分解,最终H2O(g)浓度为0,说明在该条件下H2O(g)分解反应不是可逆反应,A错误。H2O(g)起始浓度为0.1 mol·L-1时,半衰期为50 min,起始浓度为0.05 mol·L-1时,半衰期为25 min,B错误。H2O(g)的分解速率在各时间段内相等,C错误。v(O2)==5.0×10-4mol·L-1·min-1,D正确。
10.D　解析 NH3、NO与催化剂CuMn2O4结合的过程放热,温度高不利于结合,总反应不会出现温度越高反应速率越快的情况,A错误。NO与催化剂CuMn2O4结合的过程放热更多,即结合后更稳定,NO比NH3更易被催化剂CuMn2O4吸附,B错误。反应过程中有极性键的断裂与非极性键的形成,C错误。NH3更不易被催化剂CuMn2O4吸附并产生H,是较慢的一步,为决定总反应速率的基元反应,D正确。
11.C　解析 由图可知,M的起始浓度为0.5 mol·L-1,反应①的速率v1=k1c2(M),反应②的速率v2=k2c2(M),k1、k2为速率常数,则同一反应体系中反应①、②的速率之比始终不变,故Y、Z的浓度变化之比始终不变,A错误。①M+NX+Z,②M+NX+Y,则体系中始终有c(Y)+c(Z)=Δc(M),30 min时Δc(M)=0.5 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.2 mol·L-1,M的平均反应速率为≈6.7×10-3mol·L-1·min-1,B错误。30 min时,c(Z)=0.125 mol·L-1,则c(Y)=0.2 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,即反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比为0.075 mol·L-1∶0.125 mol·L-1=3∶5,当反应能进行到底时,c(Y)+c(Z)=0.5 mol·L-1,则c(Z)=×0.5 mol·L-1=0.312 5 mol·L-1,c(Y)=×0.5 mol·L-1=0.187 5 mol·L-1,反应结束时N转化为Y的转化率为×100%=37.5%,C正确。30 min时,v(Y)∶v(Z)=Δc(Y)∶Δc(Z)=3∶5,即v(Y)12.C　解析 对比实验①④中的丙酮和HCl的浓度是相同的,而实验④中的溴比实验①的大,说明增大c(Br2),能延长溶液颜色消失的时间,A正确。对比实验②和③的数据,c(Br2)相等,溴颜色消失所需的时间也相等,故溴的反应速率相等,B正确。实验①在200 s内的平均速率v(CH3COCH3)=v(Br2)==5×10-6 mol·L-1·s-1,C错误。对比实验①和③的数据可知,CH3COCH3的浓度增大2倍,速率增大2倍,则m=1,对比实验①和②的数据可知,HCl的浓度增大2倍,速率增大2倍,则p=1,对比实验①和④的数据可知,Br2的浓度增大2倍,所需时间增大2倍,则m=-1,m+n+p=2,反应级数为2,D正确。
13.答案 (1)S2+2S22S+S4
(2)碘化钾淀粉　Na2S2O3
(3)7.5　1　1
(4)由于n(K2S2O8)∶n(Na2S2O3)<1∶2,v(A)解析 (1)将两反应进行相加,可得碘钟实验总反应为S2+2S22S+S4;
(2)根据淀粉遇碘单质变蓝色,可进行实验:①向K2S2O8溶液中加入碘化钾淀粉溶液,发生反应A,生成碘单质,溶液变为蓝色;②根据反应B可知,向得到的蓝色溶液中加入Na2S2O3溶液,碘单质被消耗,溶液的蓝色褪去;
(3)①根据速率方程可知,反应速率与浓度有关,结合表格信息可知,K2S2O8溶液、KI溶液、水的总体积为20 mL,为了保持溶液总体积不变,故表中数据V1=20-2.5-10=7.5;②实验①②中KI浓度相同,②中S2的浓度是①中的,显示时间是①的两倍,结合速率方程,m=1;实验①④中K2S2O8浓度相同,④中I-浓度是①中的,显示时间是①的两倍,结合速率方程,n=1;
(4)对比实验Ⅱ、实验Ⅲ,可知溶液总体积相同,变量是c(K2S2O8)、c(KI)、c(Na2S2O3),c(K2S2O8)减小,c(Na2S2O3)增大,由于n(K2S2O8)∶n(Na2S2O3)<1∶2,v(A)21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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