第5讲 影响反应速率的因素-【固本强基】2024-2025学年高二化学同步精品讲与练(人教版2019选择性必修1)
2024-08-07
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内容正文:
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 影响反应速率的因素 活化能
模块导航:[学习目标]→[思维导图建框架]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→[素养提升训练]
[学习目标]
1.通过实验探究,了解浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响。
2.知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
[思维导图建框架]
[核心知识梳理]
一、影响化学反应速率的主要因素——内因
影响化学反应速率的主要因素是反应物 。例如金属钠与冷水剧烈反应,而镁和沸水仅能微弱反应。
二、影响化学反应速率的外界因素——外因
1.浓度对化学反应速率的影响
(1)实验探究——硫代硫酸钠与不同浓度硫酸的反应
实验过程
化学
方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验现象
滴加 mol·L-1 H2SO4溶液的试管
实验结论
浓度,化学反应速率
(2)影响规律:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以 化学反应速率;减小反应物的浓度,可以 化学反应速率。
【特别提醒】
①浓度对化学反应速率的影响只适用于气体或溶液的反应,对于固体或纯液体的反应物,其浓度是常数,因此改变它们的量不会改变化学反应速率。
②固体物质的反应速率与接触面积有关,颗粒越细,表面积越大,反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积,从而加快化学反应速率。
③对于离子反应,只有实际参加反应的各离子浓度发生变化,才会引起化学反应速率的改变。
④随着化学反应的进行,反应物的浓度会逐渐减小,因此一般反应速率也会逐渐减小。
2.压强对化学反应速率的影响
(1)气体模型的理解
对于气体来说,在一定温度下,一定量的气体所占的体积与压强成反比
由图可知:其他条件不变时,增大压强,气体体积 ,浓度
(2) 影响规律:
(1)研究对象:仅针对有气体参与的反应。
(2)压强对反应速率的影响,其本质是引起浓度的变化:
①恒温时,压缩体积→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大;
②恒温恒容时,充入气体反应物→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大;
充入惰性气体(或无关气体)→总压强增大→气体反应物浓度不变→反应速率不变。
③恒温恒压时,充入惰性气体→压强不变→体积增大→气体反应物浓度减小→反应速率减小。
3.温度对化学反应速率的影响
(1)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应
实验过程
(热水浴)
(冰水浴)
化学
方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验现象
出现黄色浑浊时间
出现黄色浑浊时间
实验结论
若其他条件相同, 温度,化学反应速率 ;降低温度,化学反应速率
(2)影响规律:当其他条件不变时,升高温度,可以 化学反应速率;降低温度,可以 化学反应速率。
4.催化剂对化学反应速率的影响
(1)实验探究
实验过程
化学
方程式
2H2O22H2O+O2↑
实验现象
现象
产生 气泡
实验结论
H2O2分解缓慢,加入FeCl3,H2O2分解迅速,说明催化剂能 化学反应速率
(2)影响规律:当其他条件不变时,使用催化剂,化学反应速率 。
5.其他因素对化学反应速率的影响
(1)固体表面积:固体颗粒越小,其单位质量的表面积 ,与其他反应物的接触面积 ,化学反应速率 。
(2)光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场等,均会对化学反应速率产生影响。
三、活化能
1.基元反应
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过 才能实现。例如:2HI===H2+I2,经过以下两步反应完成:
2HI―→H2+2I
2I―→I2
这两个先后进行的每一步反应都称为 ,反映了2HI===H2+I2的反应历程,反应历程又称为反应机理。
2.有效碰撞
基元反应发生的先决条件是反应物分子必须发生 。并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生化学反应。我们把 叫做有效碰撞。
3.活化分子与活化能
发生有效碰撞的分子必须具有 ,这种分子叫做活化分子。活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。
4.反应物、生成物的能量与活化能的关系图
反应的活化能越低,活化分子百分数越大,反应速率越快。
5.用活化能解释外界条件对化学反应速率的影响
(1)当其他条件相同时,增大反应物浓度,单位体积内活化分子数 ,单位时间内有效碰撞次数 ,化学反应速率 。同理,也可以解释降低反应物浓度会使化学反应速率 。
(2)其他条件相同时,升高温度,反应物分子的能量 ,使一部分原来能量低的分子变成活化分子,从而增加了反应物分子中活化分子的 ,使得单位时间内有效碰撞次数 ,因而化学反应速率 。同理,降低温度会使化学反应速率 。
(3)催化剂能改变反应的历程,改变反应的 。有催化剂时反应的活化能比无催化剂时反应的活化能 了很多,这就使更多的反应物分子成为活化分子,增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数目,从而 了化学反应速率。
【特别提醒】
分清不同的条件改变时,活化分子数和活化分子百分数的区别,浓度和压强变化时单位体积活化分子百分数没变,温度和催化剂是改变了单位体积活化分子百分数。
[典例分析]
知识点一 影响化学反应速率的因素
[典例1]反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
①增加C(s)的量
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
[典例2]在密闭容器中,反应达到平衡后,若将容器体积缩小一半,对反应产生的影响是
A.(正)减小,(逆)增大 B.(正)增大,(逆)减小
C.(正),(逆)都减小 D.(正),(逆)都增大
[典例3]一定条件下的密闭容器中发生反应:,若其他条件不变,下列措施会使该反应速率减小的是
A.升高温度 B.减小压强 C.增大浓度 D.加入催化剂
[典例4某温度下,在体积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g)+W(s)△H>0,下列叙述正确的是
A.恒温,将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞几率提高
B.加入少量W,逆反应速率增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.在容器中加入氩气,反应速率不变
知识点二 活化能与化学反应历程
[典例5] 某温度下,关于可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g) ΔH<0,下列说法正确的是
A.其他条件不变,升高温度,活化能减小,活化分子百分数增加,速率增大
B.其他条件不变,恒容条件下,通入稀有气体(不参加反应),正、逆反应速率均增大
C.其他条件不变,减小C(g)的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.其他条件不变,压缩体积增大压强,活化分子百分数不变,有效碰撞几率增加
[典例6]反应过程中能量变化如图所示(图中表示正反应的活化能,表示逆反应的活化能)。下列叙述正确的是
A.
B.该反应为吸热反应
C.升高温度,不影响活化分子的百分数
D.该反应中反应物分子的每次碰撞都为有效碰撞
[典例7]下列说法正确的是
A.增大反应物的浓度,可以提高活化分子百分数
B.通过压缩体积增大压强,可提高单位体积内活化分子数,从而增大反应速率
C.使用催化剂能降低反应的活化能,增大活化分子百分数,从而改变Δ H
D.反应物分子的每一次碰撞都是有效碰撞
[典例8]一定条件下,向某密闭容器中充入1mol,发生反应: ,达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成:① ② 下列分析不正确的是
A.、 B.
C.活化分子只要发生碰撞就能发生反应 D.升高温度,反应速率增大,因为活化分子百分含量增大
[基础达标训练]
1.下列条件一定能使反应速率加快的是
①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小反应容器的体积④加入生成物⑤加入
A.全部 B.①②⑤ C.② D.②③
2.下列做法的目的与改变化学反应速率无关的是
A.牛奶放在冰箱里保存 B.向玻璃中加入
C.高炉炼铁前先将铁矿石粉碎 D.在糕点包装内放置小包铁粉
3.既能增大反应物分子的能量,又能加快反应速率的措施是
A.使用催化剂 B.升高温度 C.增大反应物浓度 D.增大压强
4.我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多,采用沸腾炉的好处在于
A.增大煤燃烧时的燃烧热
B.减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成
C.使化学反应更容易进行
D.使燃料燃烧充分,从而提高燃料的利用率
5.如图表示反应 的正反应速率随时间的变化情况,则时改变的条件可能是
A.降低温度 B.增大压强 C.减小的浓度 D.加入催化剂
6.某温度下,容积一定的密闭容器中进行以下反应: ,下列叙述中正确的是
A.在容器中加入氩气,反应速率不变
B.加入少量W,逆反应速率增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.将容器的容积缩小,可增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增多
7.下列关于影响化学反应速率的因素正确的是
A.温度越低,反应越快 B.反应物颗粒越大,反应越快
C.有气体参加的反应,压强越大,反应越慢 D.反应物浓度越大,反应越快
8.下列措施是为了增大化学反应速率的是
A.用锌粒代替镁粉制备氢气 B.将食物放进冰箱避免变质
C.工业合成氨时加入催化剂 D.向食品袋中加入脱氧剂
9.下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B.的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.恒温恒压的密闭容器中反应:,充入惰性气体,反应速率不变
D.升高反应温度可增大活化分子百分数,使反应速率增大
10.一定温度下,密闭容器中发生反应,反应过程能量变化如下图。下列说法不正确的是
A.该反应
B.压缩体积可以加快反应速率
C.升高温度可使正反应活化能从下降为,反应速率增大
D.使用催化剂,该反应的反应热不变
[素养提升训练]
1.催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(如图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.反应达平衡时,降低温度,R的浓度减小
B.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行
C.使用Ⅰ时,反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅱ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
2.足量的Zn粉与的稀硫酸充分反应。为了减慢此反应的速率而不改变的产量,可以采用如下方法中的
①加溶液②改用的稀盐酸③减压④改用的硝酸⑤冰水浴⑥加醋酸钠固体
A.①②③④ B.①⑤⑥ C.②⑤⑥ D.①⑤
3.已知反应的反应机理如下:
①(快)
②(慢)
③快)
下列有关说法错误的是
A.①的逆反应速率大于②的正反应速率 B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C.N2O2和N2O是该反应的催化剂 D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
4.一定条件下,向某密闭容器中充入1mol,发生反应: ,达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成:① ② 下列分析不正确的是
A.、 B.
C.活化分子只要发生碰撞就能发生反应 D.升高温度,反应速率增大,因为活化分子百分含量增大
5.反应物转化为产物时,能量变化与反应历程的关系如图所示,下列说法正确的是
A.该反应是吸热反应
B.由图可知比稳定
C.是催化剂,可降低反应所需的活化能
D.使用催化剂后,反应历程中的决速步为
6.我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程,该历程示意图如下所示。
下列说法不正确的是
A.生成总反应的原子利用率为
B.降低温度,降低反应物分子中活化分子的百分数,减少有效碰撞的次数
C.增大反应体系的压强,可以增加反应物分子中活化分子的百分数
D.该反应的催化剂能改变反应历程,降低反应的活化能,增加活化分子的数目
7.盐酸溶液与过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速率,又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的
A.碳酸钠溶液 B.溶液 C.溶液 D.的硫酸溶液
8.硫酸是重要的化工原料,广泛用于制造肥料、燃料电池、电子元件、纺织品、医药品等。催化制备的反应:在体积可变的密闭容器中进行。关于该反应的说法正确的是
A.缩小容器体积增大压强,能减慢反应速率
B.升高温度能减慢反应速率
C.使用恰当的催化剂能加快反应速率
D.0.4与0.2充分反应生成0.4
9.一定条件下,CH3CH=CH2与HCl发生反应有①、②两种可能,反应进程中的能量变化如图所示。保持其他条件不变,若要提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,可采用的措施是
a.适当提高反应温度 b.改变催化剂 c.适当降低反应温度 d.改变反应物浓度
A.ab B.ad C.bc D.bd
10.对于反应:N2(g)+O2(g)2NO(g),在密闭容器中进行,下列能加快反应速率的是
A.体积不变,充入N2 B.体积不变,充入氦气
C.降低温度 D.压强不变,充入氖气
11.二氧化碳催化加氢制甲醇的总反应为:,其反应进程与体系能量如图所示。下列说法错误的是
A.反应①为吸热反应,总反应为放热反应 B.反应②可表示为
C.反应①的活化能比反应②的大 D.反应②的速率小于反应①,是慢反应
12.对于在一定条件下进行的化学反应,改变下列条件,可以提高反应物中的活化分子百分数的是
①升高温度②加入催化剂③增大体系压强④增大反应物浓度
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
13.XY+Z是一吸热的可逆基元反应,其正反应的活化能为Ea,逆反应的活化能为Eb,则下列活化能大小关系表述正确的是
A.Ea>Eb B.Ea<Eb C.Ea= D.Ea=Eb
14.下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是
A.升高温度,使反应物分子中活化分子百分数增大
B.加入适宜的催化剂,使反应物分子中活化分子百分数增大
C.向反应体系中加入相同浓度的反应物,使活化分子百分数增大
D.对有气体参加的化学反应,压缩容器使容积减小,单位体积内活化分子数增多
15.在一体积固定的密闭容器中,某化学反应在四种不同条件下进行,B、D的起始浓度均为0。反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表:
实验序号
时间
浓度
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
1
800
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800
0.92
0.75
0.93
0.60
0.60
0.60
4
820
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
根据上述数据,完成下列填空:
(1)实验1中,在10~20min内,用A表示的该反应的平均速率为 。
(2)实验2中 ,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是 。
(3)设实验1的反应速率为,实验3的反应速率为,则 (填“>”“<”或“=”,下同),且 1.0。
(4)请根据以上实验指出要加快该反应速率可采取的方法: (列举3种方法)。
(
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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 影响反应速率的因素 活化能
模块导航:[学习目标]→[思维导图建框架]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→[素养提升训练]
[学习目标]
1.通过实验探究,了解浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响。
2.知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
[思维导图建框架]
[核心知识梳理]
一、影响化学反应速率的主要因素——内因
影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。例如金属钠与冷水剧烈反应,而镁和沸水仅能微弱反应。
二、影响化学反应速率的外界因素——外因
1.浓度对化学反应速率的影响
(1)实验探究——硫代硫酸钠与不同浓度硫酸的反应
实验过程
化学
方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验现象
滴加0.5 mol·L-1 H2SO4溶液的试管先变浑浊
实验结论
增大浓度,化学反应速率增大
(2)影响规律:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
【特别提醒】
①浓度对化学反应速率的影响只适用于气体或溶液的反应,对于固体或纯液体的反应物,其浓度是常数,因此改变它们的量不会改变化学反应速率。
②固体物质的反应速率与接触面积有关,颗粒越细,表面积越大,反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积,从而加快化学反应速率。
③对于离子反应,只有实际参加反应的各离子浓度发生变化,才会引起化学反应速率的改变。
④随着化学反应的进行,反应物的浓度会逐渐减小,因此一般反应速率也会逐渐减小。
2.压强对化学反应速率的影响
(1)气体模型的理解
对于气体来说,在一定温度下,一定量的气体所占的体积与压强成反比
由图可知:其他条件不变时,增大压强,气体体积缩小,浓度增大
(2) 影响规律:
(1)研究对象:仅针对有气体参与的反应。
(2)压强对反应速率的影响,其本质是引起浓度的变化:
①恒温时,压缩体积→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大;
②恒温恒容时,充入气体反应物→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大;
充入惰性气体(或无关气体)→总压强增大→气体反应物浓度不变→反应速率不变。
③恒温恒压时,充入惰性气体→压强不变→体积增大→气体反应物浓度减小→反应速率减小。
3.温度对化学反应速率的影响
(1)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应
实验过程
(热水浴)
(冰水浴)
化学
方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验现象
出现黄色浑浊时间短
出现黄色浑浊时间长
实验结论
若其他条件相同,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小
(2)影响规律:当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。
4.催化剂对化学反应速率的影响
(1)实验探究
实验过程
化学
方程式
2H2O22H2O+O2↑
实验现象
无明显现象
产生大量气泡
实验结论
H2O2分解缓慢,加入FeCl3,H2O2分解迅速,说明催化剂能加快化学反应速率
(2)影响规律:当其他条件不变时,使用催化剂,化学反应速率增大。
5.其他因素对化学反应速率的影响
(1)固体表面积:固体颗粒越小,其单位质量的表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。
(2)光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场等,均会对化学反应速率产生影响。
三、活化能
1.基元反应
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。例如:2HI===H2+I2,经过以下两步反应完成:
2HI―→H2+2I
2I―→I2
这两个先后进行的每一步反应都称为基元反应,反映了2HI===H2+I2的反应历程,反应历程又称为反应机理。
2.有效碰撞
基元反应发生的先决条件是反应物分子必须发生碰撞。并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生化学反应。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
3.活化分子与活化能
发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量,这种分子叫做活化分子。活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。
4.反应物、生成物的能量与活化能的关系图
反应的活化能越低,活化分子百分数越大,反应速率越快。
5.用活化能解释外界条件对化学反应速率的影响
(1)当其他条件相同时,增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增加,化学反应速率增大。同理,也可以解释降低反应物浓度会使化学反应速率减小。
(2)其他条件相同时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量低的分子变成活化分子,从而增加了反应物分子中活化分子的百分数,使得单位时间内有效碰撞次数增加,因而化学反应速率增大。同理,降低温度会使化学反应速率减小。
(3)催化剂能改变反应的历程,改变反应的活化能。有催化剂时反应的活化能比无催化剂时反应的活化能降低了很多,这就使更多的反应物分子成为活化分子,增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数目,从而增大了化学反应速率。
【特别提醒】
分清不同的条件改变时,活化分子数和活化分子百分数的区别,浓度和压强变化时单位体积活化分子百分数没变,温度和催化剂是改变了单位体积活化分子百分数。
[典例分析]
知识点一 影响化学反应速率的因素
[典例1]反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
①增加C(s)的量
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
【答案】A
【详解】①C呈固态,增加C(s)的量对反应速率几乎无影响,①符合题意;
②将容器的体积缩小一半,气态物质的浓度增大,化学反应速率加快,②不符合题意;
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大,但参与反应的气态物质的浓度不变,化学反应速率不变,③符合题意;
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大,参与反应的气态物质的浓度减小,化学反应速率减小,④不符合题意;
对反应速率几乎无影响的是①③,答案选A。
[典例2]在密闭容器中,反应达到平衡后,若将容器体积缩小一半,对反应产生的影响是
A.(正)减小,(逆)增大 B.(正)增大,(逆)减小
C.(正),(逆)都减小 D.(正),(逆)都增大
【答案】D
【详解】反应物和生成物均是气态,若将容器体积缩小一半,压强增大,X、Y、Z的浓度均增大,因此正、逆反应速率均增大,故选D。
[典例3]一定条件下的密闭容器中发生反应:,若其他条件不变,下列措施会使该反应速率减小的是
A.升高温度 B.减小压强 C.增大浓度 D.加入催化剂
【答案】B
【详解】A.升高温度,活化分子百分数增大,反应速率加快,故不选A;
B.减小压强,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减慢,故选B;
C.增大SO2浓度,单位体积内活化分子数增大,反应速率加快,故不选C;
D.加入催化剂,降低反应活化能,加快反应速率,故不选D;
故答案选B。
[典例4某温度下,在体积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g)+W(s)△H>0,下列叙述正确的是
A.恒温,将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞几率提高
B.加入少量W,逆反应速率增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.在容器中加入氩气,反应速率不变
【答案】D
【详解】
A.增大压强,活化分子百分数不变,故A错误;
B.W为固体,加入少量W,反应速率不变,故B错误;
C.升高温度,正、逆反应速率都增大,故C错误;
D.在容器中加入氩气,参加反应气体的浓度不变,则反应速率不变,故D正确;
故选D。
知识点二 活化能与化学反应历程
[典例5] 某温度下,关于可逆反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g) ΔH<0,下列说法正确的是
A.其他条件不变,升高温度,活化能减小,活化分子百分数增加,速率增大
B.其他条件不变,恒容条件下,通入稀有气体(不参加反应),正、逆反应速率均增大
C.其他条件不变,减小C(g)的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.其他条件不变,压缩体积增大压强,活化分子百分数不变,有效碰撞几率增加
【答案】D
【详解】A.其他条件不变,升高温度,分子能量增加,活化分子百分数增加,速率增大,A错误;
B.其他条件不变,通入稀有气体,参加反应的气体浓度不变,反应速率也不变,B错误;
C.其他条件不变,减小C(g)的浓度,逆反应速率减小,平衡向正向移动,反应物浓度减小,正反应速率也逐渐减小,C错误;
D.其他条件不变,增大压强,体积减小,分子总数不变,单位体积内的分子数增加,单位体积内活化分子数增加,有效碰撞几率增加,化学反应速率加快,但活化分子百分数不变,D正确;
故选:D。
[典例6]反应过程中能量变化如图所示(图中表示正反应的活化能,表示逆反应的活化能)。下列叙述正确的是
A.
B.该反应为吸热反应
C.升高温度,不影响活化分子的百分数
D.该反应中反应物分子的每次碰撞都为有效碰撞
【答案】A
【详解】
A.该反应为放热反应,反应热,故A正确;
B.生成物总能量小于反应物总能量,该反应为放热反应,B错误;
C.升高温度,分子能量升高,活化分子的数目和百分数都增大,故C错误;
D.能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞,并不是反应物分子的每次碰撞都能发生反应,故D错误;
选A。
[典例7]下列说法正确的是
A.增大反应物的浓度,可以提高活化分子百分数
B.通过压缩体积增大压强,可提高单位体积内活化分子数,从而增大反应速率
C.使用催化剂能降低反应的活化能,增大活化分子百分数,从而改变Δ H
D.反应物分子的每一次碰撞都是有效碰撞
【答案】B
【详解】A.增大反应物的浓度,单位体积内活化分子数增加,但活化分子百分数不变,A错误;
B.通过压缩体积增大压强,单位体积内活化分子数增加,可提高单位体积内活化分子数,从而增大反应速率,B正确;
C.使用催化剂,活化分子百分数增大,催化剂不能改变 Δ H,只能加快化学反应,C错误;
D.反应物分子的每一次碰撞不一定都是有效碰撞,只有能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞,D错误;
故选B。
[典例8]一定条件下,向某密闭容器中充入1mol,发生反应: ,达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成:① ② 下列分析不正确的是
A.、 B.
C.活化分子只要发生碰撞就能发生反应 D.升高温度,反应速率增大,因为活化分子百分含量增大
【答案】C
【详解】A.基元反应①是断裂化学键过程,反应吸热,ΔH1>0,基元反应②是形成化学键过程,反应放热,ΔH2<0,故A正确;
B.向密闭容器中充入1molHI,反应前后碘原子总数不变,故n(HI)+2n(I2)=1mol,故B正确;
C.只有活化分子发生有效碰撞,发生有效碰撞时取决于分子的能量和碰撞方向,此时才能发生化学反应,故C错误;
D.通常情况下,升高温度活化分子百分含量增大,活化分子碰撞几率越大,导致化学反应速率增大,故D正确。
答案选C。
[基础达标训练]
1.下列条件一定能使反应速率加快的是
①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小反应容器的体积④加入生成物⑤加入
A.全部 B.①②⑤ C.② D.②③
【答案】C
【详解】①若反应物是纯固体或纯液体,增加反应物的物质的量不能使反应速率加快,①不选;
②升高温度一定能提高活化分子的百分含量,从而加快反应速率,②选;
③缩小反应容器的体积可以增大压强,压强只对含有气体的体系有影响,若反应中不含气体,则该条件无法加快反应速率,③不选;
④若反应物是加入的反应物是纯固体或纯液体,则不会影响反应速率,④不选;
⑤MnO2不是所有反应的催化剂,对于不用MnO2做催化剂的反应,加MnO2不会影响反应速率;⑤不选;
综上所述,故选C。
2.下列做法的目的与改变化学反应速率无关的是
A.牛奶放在冰箱里保存 B.向玻璃中加入
C.高炉炼铁前先将铁矿石粉碎 D.在糕点包装内放置小包铁粉
【答案】B
【详解】A.降低温度,减缓食物变质的速率,故A不选;
B.向玻璃中加入是为了使玻璃呈现颜色,与反应速率无关,故B选;
C.高炉炼铁前先将铁矿石粉碎,增大接触面积加快化学反应速率,故C不选;
D.在糕点包装内放置小包铁粉,有吸收氧气的作用,能减慢糕点变质的速率,故D不选。
答案选B。
3.既能增大反应物分子的能量,又能加快反应速率的措施是
A.使用催化剂 B.升高温度 C.增大反应物浓度 D.增大压强
【答案】B
【详解】A.催化剂可降低反应的活化能,加快反应速率,但不能增大反应物分子的能量,故A错误;
B.升高温度,可使更多分子转化为活化分子,增大反应物分子的能量,可增加化学分子百分数,加快化学反应的速率,故B正确;
C.增大反应物浓度不能增大反应物分子的能量,故C错误;
D.增大压强不能增大反应物分子的能量,故D错误;
故选:B。
4.我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多,采用沸腾炉的好处在于
A.增大煤燃烧时的燃烧热
B.减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成
C.使化学反应更容易进行
D.使燃料燃烧充分,从而提高燃料的利用率
【答案】D
【详解】A.锅炉燃煤采用沸腾炉(通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧)可以增大燃煤与空气的接触面积,使之燃烧充分,提高燃烧效率,不能增大煤燃烧时的燃烧热,A错误;
B.锅炉燃煤采用沸腾炉可以防止燃煤不完全燃烧产生 CO污染空气,B错误;
C.锅炉燃煤采用沸腾炉不能改变反应热和熵,不能使化学反应更容易进行,C错误;
D.锅炉燃煤采用沸腾炉(通过空气流吹沸使煤粉在炉膛内呈“沸腾状”燃烧)可以增大燃煤与空气的接触面积,使之燃烧充分,从而提高燃料的利用率,D正确;
故选D。
5.如图表示反应 的正反应速率随时间的变化情况,则时改变的条件可能是
A.降低温度 B.增大压强 C.减小的浓度 D.加入催化剂
【答案】A
【详解】A.降低温度正反应速率降低,平衡正向移动,A正确;
B.增大压强,正反应速率瞬间增大,不符合图像,B错误;
C.减小的浓度,正反应速率瞬间不变,不符合图像,C错误;
D.加入催化剂,正反应速率瞬间增大,不符合图像,D错误;
故选A。
6.某温度下,容积一定的密闭容器中进行以下反应: ,下列叙述中正确的是
A.在容器中加入氩气,反应速率不变
B.加入少量W,逆反应速率增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.将容器的容积缩小,可增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增多
【答案】A
【详解】A.在容器中加入氩气,参加反应气体的浓度并没有变化,则反应速率不变,A正确;
B.W为固体,加入少量W,反应速率不变,B错误;
C.升高温度,正逆反应速率都增大,C错误;
D.将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子数,但活化分子的百分数不变,D错误;
故选A。
7.下列关于影响化学反应速率的因素正确的是
A.温度越低,反应越快 B.反应物颗粒越大,反应越快
C.有气体参加的反应,压强越大,反应越慢 D.反应物浓度越大,反应越快
【答案】D
【详解】A.温度越低,反应速率越低,反应越慢,A错误;
B.反应物颗粒越大,接触面积越小,则反应越慢,B错误;
C.有气体参加的反应,压强越大,若反应物的浓度越大则反应越快;若压强增大不影响参与反应的物质浓度,则不影响反应速率,C错误;
D.反应物浓度越大,则反应越快,D正确;
故选D。
8.下列措施是为了增大化学反应速率的是
A.用锌粒代替镁粉制备氢气 B.将食物放进冰箱避免变质
C.工业合成氨时加入催化剂 D.向食品袋中加入脱氧剂
【答案】C
【详解】A.锌的活泼性小于Mg,用锌粒代替镁粉制备氢气,反应速率减慢,A错误;
B.将食物放进冰箱使温度降低,食物变质的速率变慢,B错误;
C.工业合成氨时加入催化剂,使用催化剂可以加快反应速率,C正确;
D.向食品袋中加入脱氧剂可以减少氧气含量,降低氧气浓度,减少反应速率,D错误;
答案选C。
9.下列有关化学反应速率的说法正确的是
A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B.的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
C.恒温恒压的密闭容器中反应:,充入惰性气体,反应速率不变
D.升高反应温度可增大活化分子百分数,使反应速率增大
【答案】D
【详解】A.浓硫酸具有强氧化性,常温下与铁发生钝化反应,不生成氢气,A错误;
B.盐酸跟锌片反应的实质为氢离子与锌的反应,加入氯化钠溶液,溶液体积增大,H+浓度减小,反应速率减小,B错误;
C.当温度、压强不变,充入惰性气体,容器的体积增大,参加反应的物质的浓度减小,则反应速率减慢,C错误;
D.升高温度,活化分子数增加,活化分子百分数也增加,反应速率增大,D正确;
故选D。
10.一定温度下,密闭容器中发生反应,反应过程能量变化如下图。下列说法不正确的是
A.该反应
B.压缩体积可以加快反应速率
C.升高温度可使正反应活化能从下降为,反应速率增大
D.使用催化剂,该反应的反应热不变
【答案】C
【详解】A.△H=正反应的活化能—逆反应的活化能=(E1—E2)kJ/mol,故A正确;
B.压缩体积相当于增大压强,那么反应速率会加快,故B正确;
C.升温,反应速率加快,但活化能不变,故C错误;
D.使用催化剂,只改变速率,反应热不改变,故D正确;
故本题选C。
[素养提升训练]
1.催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(如图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.反应达平衡时,降低温度,R的浓度减小
B.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行
C.使用Ⅰ时,反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅱ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】D
【详解】A.由图可知该反应是放热反应,所以达平衡时,降低温度平衡向右移动,R的浓度减小,故A正确;
B.有图可知催化剂Ⅰ和Ⅱ均出现四个峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行,故B正确;
C.使用Ⅰ时,活化能比较低,速率快反应体系更快达到平衡,故C正确;
D.由图可知在前两个历程中使用I活化能较低、反应速率较快,后两个历程中使用I活化能较高、反应速率较慢,所以使用I时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,故D错误;
故答案为D。
2.足量的Zn粉与的稀硫酸充分反应。为了减慢此反应的速率而不改变的产量,可以采用如下方法中的
①加溶液②改用的稀盐酸③减压④改用的硝酸⑤冰水浴⑥加醋酸钠固体
A.①②③④ B.①⑤⑥ C.②⑤⑥ D.①⑤
【答案】B
【分析】因Zn粉足量,氢气的量由硫酸决定,降低此反应速率而不改变H2的产量,可通过降低氢离子浓度、降低温度等来降低反应速率,但不改变,以此来解答;
【详解】①加Na2SO4溶液,溶液中的水对硫酸来说起稀释作用,使溶液中c(H+)降低,反应速率减小,但氢气的量不变,①符合题意;
②改用50mL 0.1mol/L的稀盐酸,溶液中c(H+)降低,反应速率减小,同时也减小,生成氢气的量减小,②不符合题意;
③反应在溶液中进行,减压对反应速率和H2的产量基本不影响,③不符合题意;
④改用50mL 0.1mol/L的硝酸,由于硝酸具有强的氧化性,与Zn发生反应不生成氢气,而生成NO气体,④不符合题意;
⑤冰水浴,使反应温度降低,反应速率减小,由于氢离子的物质的量不变,因此最终产生的氢气的总量不变,⑤符合题意;
⑥加醋酸钠固体,与H+结合成CH3COOH,使溶液中c(H+)降低,反应速率减小,但随着反应的进行,氢离子又释放出来和锌反应,产生氢气的量不变,⑥符合题意;
故符合题意的有①⑤⑥,故选B。
3.已知反应的反应机理如下:
①(快)
②(慢)
③快)
下列有关说法错误的是
A.①的逆反应速率大于②的正反应速率 B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C.N2O2和N2O是该反应的催化剂 D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
【答案】C
【详解】A.①为快反应,②为慢反应,所以①的逆反应速率大于②的正反应速率,A正确;
B.分子碰撞中,能发生化学反应的碰撞属于有效碰撞,反应②为可逆反应,只有部分分子发生有效碰撞,B正确;
C.反应过程中N2O2和N2O产生又被消耗,是该反应的中间产物,不是催化剂,C错误;
D.总反应为放热反应,逆反应的活化能比正反应的活化能大,D正确;
故选C。
4.一定条件下,向某密闭容器中充入1mol,发生反应: ,达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成:① ② 下列分析不正确的是
A.、 B.
C.活化分子只要发生碰撞就能发生反应 D.升高温度,反应速率增大,因为活化分子百分含量增大
【答案】C
【详解】A.基元反应①是断裂化学键过程,反应吸热,ΔH1>0,基元反应②是形成化学键过程,反应放热,ΔH2<0,故A正确;
B.向密闭容器中充入1molHI,反应前后碘原子总数不变,故n(HI)+2n(I2)=1mol,故B正确;
C.只有活化分子发生有效碰撞,发生有效碰撞时取决于分子的能量和碰撞方向,此时才能发生化学反应,故C错误;
D.通常情况下,升高温度活化分子百分含量增大,活化分子碰撞几率越大,导致化学反应速率增大,故D正确。
答案选C。
5.反应物转化为产物时,能量变化与反应历程的关系如图所示,下列说法正确的是
A.该反应是吸热反应
B.由图可知比稳定
C.是催化剂,可降低反应所需的活化能
D.使用催化剂后,反应历程中的决速步为
【答案】C
【详解】A.由图可知,X转化为产物Y时放出热量,该反应是放热反应,故A错误;
B.X转化为产物Y时放出热量,Y的能量低,更稳定,稳定性:X<Y,故B错误;
C.M在反应过程中先被反应,后又生成,是催化剂,可降低反应所需的活化能,故C正确;
D.活化能高的步骤为慢反应,为决速步骤,由曲线②可知,决速步骤为,故D错误;
故选C。
6.我国科研人员提出了由和转化为高附加值产品的催化反应历程,该历程示意图如下所示。
下列说法不正确的是
A.生成总反应的原子利用率为
B.降低温度,降低反应物分子中活化分子的百分数,减少有效碰撞的次数
C.增大反应体系的压强,可以增加反应物分子中活化分子的百分数
D.该反应的催化剂能改变反应历程,降低反应的活化能,增加活化分子的数目
【答案】C
【详解】A.总反应为CO2+CH4→CH3COOH,总反应的原子利用率为100%,A正确;
B.降低温度,总分子数不变,会降低反应物分子中活化分子的数目,从而降低反应物分子中活化分子的百分数,减少有效碰撞的次数,B正确;
C.增大反应体系的压强,可以增加单位体积内反应物分子中活化分子的百分数,反应物分子中活化分子的百分数不变,C错误;
D.催化剂能改变反应历程,催化剂通过降低活化能增加反应物分子中活化分子的数目,增加有效碰撞的次数,D正确;
故选C。
7.盐酸溶液与过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速率,又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的
A.碳酸钠溶液 B.溶液 C.溶液 D.的硫酸溶液
【答案】C
【分析】盐酸溶液与过量锌粉反应,生成氢气的量取决于溶液中氢离子的物质的量;
【详解】A.加入碳酸钠溶液消耗了氢离子,生成氢气的总量减少,A错误;
B.加入溶液,酸性条件下硝酸根具有强氧化性,会生成一氧化氮,生成氢气的总量减少,B错误;
C.加入溶液,不参与反应,但盐酸溶液被稀释,反应速率减慢,生成氢气的总量不变,C正确;
D.加入的硫酸溶液,氢离子物质的量和浓度均变大,反应速率加快,生成氢气的总量增多,D错误;
故选C。
8.硫酸是重要的化工原料,广泛用于制造肥料、燃料电池、电子元件、纺织品、医药品等。催化制备的反应:在体积可变的密闭容器中进行。关于该反应的说法正确的是
A.缩小容器体积增大压强,能减慢反应速率
B.升高温度能减慢反应速率
C.使用恰当的催化剂能加快反应速率
D.0.4与0.2充分反应生成0.4
【答案】C
【详解】A.缩小容器体积增大压强,能加快反应速率,A项错误;
B.升高温度能加快反应速率,B项错误;
C.使用恰当的催化剂能加快反应速率,C项正确;
D.由于该反应是可逆反应,0.4与0.2充分反应,生成的少于0.4,D项错误;
故答案为:C。
9.一定条件下,CH3CH=CH2与HCl发生反应有①、②两种可能,反应进程中的能量变化如图所示。保持其他条件不变,若要提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,可采用的措施是
a.适当提高反应温度 b.改变催化剂 c.适当降低反应温度 d.改变反应物浓度
A.ab B.ad C.bc D.bd
【答案】A
【详解】若要提高产物中CH3CH2CH2Cl(g)的比例,则要让反应①更容易发生,反应①的活化能更大,可以升高温度,使反应物更容易转化为活化分子,加入催化剂,降低反应①的活化能,使反应①更容易发生,ab正确,故选A。
10.对于反应:N2(g)+O2(g)2NO(g),在密闭容器中进行,下列能加快反应速率的是
A.体积不变,充入N2 B.体积不变,充入氦气
C.降低温度 D.压强不变,充入氖气
【答案】A
【详解】A.体积不变,充入N2,氮气浓度增大,反应速率加快,A符合题意;
B.体积不变,充入氦气使压强增大,反应物浓度不变,反应速率不变,B不符合题意;
C.降低温度,反应速率减慢,C不符合题意;
D.总压强不变,充入气体氖气,体积增大,浓度减小,反应速率减慢,D不符合题意;
故选A。
11.二氧化碳催化加氢制甲醇的总反应为:,其反应进程与体系能量如图所示。下列说法错误的是
A.反应①为吸热反应,总反应为放热反应 B.反应②可表示为
C.反应①的活化能比反应②的大 D.反应②的速率小于反应①,是慢反应
【答案】D
【分析】根据图像信息,二氧化碳催化加氢制甲醇的反应分为两步,第一步为: ,第二步为: ,且反应①的活化能大于反应②的活化能,所以反应①为决速步骤,据此分析。
【详解】A.由分析可知,反应①为吸热反应,总反应为放热反应,A正确;
B.由分析可知,应②可表示为,B正确;
C.根据图像可知,反应①的活化能比反应②的大,C正确;
D.反应①的活化能大于反应②的活化能,所以反应①为决速步骤,即反应①是慢反应,D错误;
故选D。
12.对于在一定条件下进行的化学反应,改变下列条件,可以提高反应物中的活化分子百分数的是
①升高温度②加入催化剂③增大体系压强④增大反应物浓度
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】A
【详解】①升高温度可提高反应物中的活化分子百分数,故①正确;
②加入催化剂,降低活化能,可提高反应物中的活化分子百分数,故②正确;
③增大压强只改变活化分子的数目,不改变百分数,故③错误;
④增大反应物浓度只改变活化分子的数目,不改变百分数,故④错误。
故选:A。
13.XY+Z是一吸热的可逆基元反应,其正反应的活化能为Ea,逆反应的活化能为Eb,则下列活化能大小关系表述正确的是
A.Ea>Eb B.Ea<Eb C.Ea= D.Ea=Eb
【答案】A
【详解】由题意可知,反应△H=Ea—Eb>0,所以活化能Ea>Eb,故选A。
14.下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是
A.升高温度,使反应物分子中活化分子百分数增大
B.加入适宜的催化剂,使反应物分子中活化分子百分数增大
C.向反应体系中加入相同浓度的反应物,使活化分子百分数增大
D.对有气体参加的化学反应,压缩容器使容积减小,单位体积内活化分子数增多
【答案】C
【详解】A.升高温度,反应物获得能量,活化分子的百分数增大,从而使有效碰撞次数增大,反应速率增大,A正确;
B.加入催化剂,降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增加,反应速率加快,B正确;
C.向反应体系中加入相同浓度的反应物,单位体积内活化分子数目增多,反应速率增大,但活化分子百分数不变,C错误;
D.对有气体参加的反应,增大压强使容器容积减小,单位体积内活化分子数目增多,反应速率增大,D正确;
答案选C。
15.在一体积固定的密闭容器中,某化学反应在四种不同条件下进行,B、D的起始浓度均为0。反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表:
实验序号
时间
浓度
温度/℃
0
10
20
30
40
50
60
1
800
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800
0.92
0.75
0.93
0.60
0.60
0.60
4
820
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
根据上述数据,完成下列填空:
(1)实验1中,在10~20min内,用A表示的该反应的平均速率为 。
(2)实验2中 ,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是 。
(3)设实验1的反应速率为,实验3的反应速率为,则 (填“>”“<”或“=”,下同),且 1.0。
(4)请根据以上实验指出要加快该反应速率可采取的方法: (列举3种方法)。
【答案】(1)0.013
(2) 1.0 使用了催化剂(或增大压强)
(3) > >
(4)①增大反应物A的浓度,②升高温度,③使用催化剂
【详解】(1)在实验1中,反应在10~20min时间内的平均速率;
(2)实验1和实验2达到平衡时,A的浓度不改变且相等,说明实验2与实验1其他条件完全相同,实验2与实验1中A的初始浓度应相同,起始浓度;实验2较实验1达到平衡时间短,故推测实验2中还隐含的条件是使用了合适的催化剂;
(3)对比实验3与实验1可知,从10min至20min,实验1中A是浓度变化为0.13mol/L,而实验3中A的浓度变化为0.17mol/L,这说明了,又知实验1的起始浓度为1mol/L,由平衡浓度可知,实验3的起始浓度大于1mol/L,即;
(4)加快该反应速率可采取的方法:①增大反应物A的浓度,②升高温度,③使用催化剂。
(
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