2.1化学反应速率 同步练习题2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

2.1化学反应速率同步练习题 一、选择题 1．下列反应中正反应的活化能高于逆反应的是 A．木炭不完全燃烧 B．Zn与稀硫酸反应 C．铝热反应 D．碳酸氢钠受热分解 2．标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知和的相对能量为0]，下列说法不正确的是 A．历程II中Cl起催化作用，并且 B．可计算Cl—Cl键能为 C．相同条件下，的平衡转化率：历程II>历程I D．历程I、历程II中速率最快的一步反应的热化学方程式为： 3．在溶液中用光照射Cu−PHI催化剂产生光电子和空穴h+，可以在常温常压下使甲烷转化为甲醇和氢气，其部分反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．空穴h+参与发生的反应为2H2O＋ 2h＋＝H2O2＋2H＋ B．光电子参与发生的反应为2H＋＋2e－＝H2 C．反应过程中水作还原剂 D．该反应的化学方程式为CH4＋H2O CH3OH＋H2 4．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．使用催化剂能增大活化分子百分数，从而改变 D．反应物分子的每一次碰撞都是有效碰撞 5．向双氧水中加入KI可观察到大量气泡产生，发生的反应为：，，反应过程中能量变化如下图所示。下列说法不正确的是 A．加入KI，改变了总反应的能量变化 B．是放热反应 C．KI改变了反应的历程，降低了活化能，使反应速率加快 D．KI在反应中起催化剂的作用 6．是常用的一种的消毒剂、氧化剂，在一定条件下是可以分解的。KI能催化的分解。 ①不加KI： ②加入KI：； 分解反应过程中能量变化如图所示。下列判断不正确的是 A．加入KI后，反应的反应热不变 B．加入KI后增大了活化分子的百分数 C．是吸热反应 D．降低了反应的活化能 7．某反应由两步反应构成，反应过程中的能量变化曲线如图(、表示两反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 A．加入催化剂可以改变反应的焓变 B．三种物质所含能量由高到低依次为：A、B、C C．两步反应均为放热反应 D．整个反应的 8．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98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率 B．100 mL 2 mol/L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．SO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢 D．催化剂能降低分子活化时所需能量，使单位体积内活化分子的百分数大大增加 二、填空题 9．工业上，可用活性炭法还原氮氧化物，其主要原理为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)，以降低氮氧化物对环境的污染。根据相关信息，回答下面问题： (1)在实验室中，通常用铜和稀硝酸反应来制备一氧化氮。完成该反应的化学方程式：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+___________，最合理的收集NO的装置为___________。(填字母) (2)谚语“雷雨发庄稼”是指打雷放电时，空气的中N2可转化为NO，其反应的方程式为___________。 (3)在密闭容器中充入一定量活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO (g)N2(g)＋CO2(g)。在 T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度(mol•L-1)如表所示： 物质 0 10 20 30 40 50 NO 1.0 0.58 0.40 0.40 0.40 0.40 N2 0 0.21 0.30 0.30 0.30 0.30 CO2 0 0.21 0.30 0.30 0.30 0.30 ①反应在 ___________分钟，该反应达到平衡状态。 ②10min内该反应的平均反应速率v(CO2)=___________mol•L-1•min-1。 10．反应过程中的能量变化如图，回答下列问题。 (1)该反应△H=_______(用含E1、E2式子表示)； (2)在反应体系中加入催化剂，E1_______(填“增大”、“减小”、“不变”)，△H_______(填“增大”、“减小”、“不变”)。 11．汽车尾气中通常含有NO和CO等大气污染物，某课题组依据反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H＝－749 kJ·mol－1探究减少汽车尾气对大气的污染的方法，重点探究如何提高汽车尾气的转化速率。 (1)实验设计的部分数据如下表，按序号填写表格空白 编号 t/℃ c(NO)/mol·L-1 c(CO)/mol·L-1 催化剂 Ⅰ 280 5.50×10-3 4.00×10-3 Cu—Co—Ce Ⅱ ①____ ② _____ 4.00×10-3 Pd—Pt—Rh Ⅲ 360 5.50×10-3 ③____ Pd—Pt—Rh (2)该课题组探究的是___________对反应速率的影响。 (3)三组实验c(CO)随时间变化如图一所示。通过图中___________两条曲线可知，催化效率较高的催化剂是___________(填成分)；第III组实验中，达平衡时c(NO)为___________。 (4)相同温度下，催化剂对反应过程中能量变化的影响对比如图二所示，其中与图一曲线II对应的曲线是___________(填“a”、“b”或“c”)。 12．汽车尾气中主要污染物是NOx和CO，它们是现代化城市中的重要大气污染物。 (1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应生成NO，其能量变化如图1所示，则图1中三种分子最稳定的是___________，图1中对应反应的热化学方程式为___________。 (2)N2O和CO均是有害气体，可在Pt2O+表面转化为无害气体，其反应原理如下：CO(g)+N2O(g)N2(g)+CO2(g) △H。有关化学反应的能量变化过程如图2所示。 ①图2中反应是___________(填“放热”或“吸热”)反应，该反应的活化能为___________，该反应的△H=___________。 ②加入Pt2O+作为该反应的催化剂，则Ea___________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，△H___________。 (3)利用NH3还原法可将NOx，还原为N2进行脱除。已知：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-2070 kJ∙mol-1，若有0.5molNO被还原，放出的热量为___________。 13．某兴趣小组同学探究KMnO4溶液与草酸(H2C2O4)溶液反应速率的影响因素。配制1.0×10−3 mol·L−1 KMnO4溶液、0.40 mol·L−1草酸溶液。将KMnO4溶液与草酸溶液按如下比例混合。 【设计实验】 序号 V(KMnO4) / mL V(草酸) /mL V(H2O) /mL 反应温度/ oC ① 2.0 2.0 0 20 ② 2.0 1.0 1.0 20 (1)实验①和②的目的是___________。 (2)甲认为上述实验应控制pH相同，可加入的试剂是___________(填序号)。 a． 盐酸 b． 硫酸 c． 草酸 【实施实验】 小组同学将溶液pH调至1并进行实验①和②，发现紫色并未直接褪去，而是分成 两个阶段： i. 紫色溶液变为青色溶液，ii.青色溶液逐渐褪至无色溶液。 资料：(a) Mn2+在溶液中无色，在草酸中不能形成配合物； (b) Mn3+无色，有强氧化性，发生反应Mn3++2C2O [Mn(C2O4)2]−(青绿色)后氧化性减弱； (c)MnO呈绿色，在酸性条件下不稳定，迅速分解产生MnO和MnO2。 (3)乙同学从氧化还原角度推测阶段i中可能产生了MnO。你认为该观点是否合理，并说明理由：___________。 【继续探究】 进一步实验证明溶液中含有[Mn(C2O4)2]−，反应过程中MnO和[Mn(C2O4)2]−浓度随时间的变化如下图。 (4)第i阶段中检测到有CO2气体产生，反应的离子方程式为___________。 (5)据此推测，若在第ii阶段将c(H+)调节至0.2 mol/L，溶液褪至无色的时间会___________(填“增加”“减少”或“不变”)。 【结论与反思】 (6)上述实验涉及的反应中，草酸的作用是___________。 结论：反应可能是分阶段进行的。草酸浓度的改变对不同阶段反应速率的影响可能不同。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：正反应的活化能高于逆反应，即焓变大于0，为吸热反应，木炭不完全燃烧、Zn与稀硫酸反应、铝热反应均为放热反应，化学能转化成其他形式的能量，A、B、C项错误；碳酸氢钠受热分解吸热，化学能增加，D项正确； 故答案为D。 2．C 【分析】对比两个历程可知，历程Ⅱ中增加了催化剂，降低了反应的活化能，加快了反应速率。 解析：A．催化剂能降低活化能，但是不能改变反应的焓变，因此，A正确； B．已知Cl2(g)的相对能量为0，对比两个历程可知，Cl(g)的相对能量为(E2−E3)kJ⋅mol−1，则Cl−Cl键能为2(E2−E3)kJ⋅mol−1，B正确； C．催化剂不能改变反应的平衡转化率，因此相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ=历程Ⅰ，C错误； D．活化能越低，反应速率越快，由图像可知，历程Ⅱ中第二步反应的活化能最低，所以速率最快的一步反应的热化学方程式为：ClO(g)+O(g)=O2(g)+Cl(g) ΔH=(E5−E4)kJ⋅mol−1，D正确； 故选：C。 3．C 解析：A．根据图中信息，空穴h+与水反应，其参与发生的反应为2H2O＋ 2h＋＝H2O2＋2H＋，故A正确； B．氢离子得到光电子提供的电子，则参与发生的反应为2H＋＋2e－＝H2，故B正确； C．该反应的化学方程式为CH4＋H2O CH3OH＋H2，水中氢化合价降低，则反应过程中水作氧化剂，故C错误； D．根据图中信息常温常压下使甲烷和水转化为甲醇和氢气，则该反应的化学方程式为CH4＋H2O CH3OH＋H2，故D正确。 综上所述，答案为C。 4．B 解析：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，只能加快化学反应，C错误； D．能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞，D错误； 故选B。 5．A 解析：A．KI是该反应的催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应的始态和终态，即不能改变总反应的焓变，不改变总反应的能量变化，故A错误； B．由图可知，图象①的后半段为，该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，则为放热反应，故B正确； C．KI改变该反应的历程，能降低反应的活化能，增大活化分子数和百分数，有效碰撞几率增大，反应速率加快，故C正确； D．KI是H2O2+I-＝H2O+IO-的反应物，是H2O2+IO-＝H2O+O2↑+I-的生成物，总反应为2H2O2＝H2O+O2↑，所以KI在反应中起催化剂的作用，故D正确。 故选A。 6．D 【分析】根据反应历程分析可知，KI为过氧化氢分解产生氧气和水的催化剂。 解析：A．KI是该反应的催化剂，但催化剂不能改变反应的始态和终态，即不能改变反应的反应热，A正确； B．催化剂可降低反应的活化能，从而增大活化分子的百分数，B正确； C．加入KI后反应分为：、，由图可知，H2O2和I-具有的能量小于H2O和IO-具有的能量，所以该步反应是吸热反应，C正确； D．为中间产物，不能降低反应的活化能，D错误； 故选D。 7．D 解析：A．催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变反应的焓变，故A错误； B．由图可知，三种物质所含能量由高到低依次为：B、A、C，故B错误； C．AB为吸热反应，BC为放热反应，故C错误； D．由图可知，整个反应的，故D正确； 故选D。 8．D 解析：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，选项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，浓度减小，反应速率减小，选项B错误； C．升高温度，活化分子的百分数增加，反应速率增大，选项C错误； D．催化剂能降低分子活化时所需能量，使单位体积内活化分子数目大大增加，反应速率加快，选项D正确。 故选D。 二、填空题 9．H2O A N2+O22NO 20 0.021 【分析】根据硝酸的氧化性及氧化还原反应原理分析书写反应方程式；根据反应速率表达式及题给信息进行相关计算。 解析：(1) 稀硝酸具有强氧化性，能与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；NO是难溶于水，可以与氧气在常温下反应生成二氧化氮，且密度与空气相近，不能用排空气法收集，应该是排水法收集；故答案为：4H2O；A； (2) 氮气与氧气在放电的条件下反应生成一氧化氮，反应方程式为：N2+O22NO，故答案为：N2+O22NO； (3) ①由图中数据可知，20 min后，各物质浓度保持不变，则此时达到平衡，故答案为：20； ②10min内该反应的平均反应速率v(CO2)= mol•L-1•min-1，故答案为：0.021。 10．(1) (2) 减小 不变 解析：（1）反应热等于生成物能量减去反应物能量的差值，该反应为放热反应，由图可知△H=，故答案为：； （2）催化剂能降低反应所需的活化能，但不影响反应热，因此减小，△H不变，故答案为：减小；不变； 11．5.50×10-3 4.00×10-3 温度和催化剂 Ⅰ、Ⅱ Pd-Pt-Rh 3.50×10-3 c 解析：(1)本实验的目的是探究如何提高汽车尾气的转化速率，则不同组实验的变量应唯一，Ⅰ、Ⅱ组实验所用催化剂不同，则其他条件应完全一致，所以①为280，②为5.50×10-3；Ⅱ、Ⅲ组实验温度不同，则其他条件应完全一致，所以③为4.00×10-3； (2)Ⅰ、Ⅱ组实验所用催化剂不同、Ⅱ、Ⅲ组实验温度不同，所以课题组探究的是温度和催化剂对反应速率的影响； (3)曲线Ⅰ、Ⅱ平衡时c(CO)相等，说明二者的变量为催化剂，对比两条曲线可知曲线Ⅱ更快地达到平衡，所以Pd-Pt-Rh的催化效率更高；第III组实验中，平衡时c(CO)=2.00×10-3mol/L，则Δc(CO)= 4.00×10-3mol/L -2.00×10-3mol/L=2.00×10-3mol/L，根据反应方程式可知Δc(NO)= Δc(CO) =2.00×10-3mol/L，所以平衡时c(NO)= 5.50×10-3mol/L -2.00×10-3mol/L=3.50×10-3mol/L； (4)催化剂通过降低反应活化能来加快反应速率，活化能越低反应速率越快，所以曲线c与曲线Ⅱ对应。 12．(1) N2 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1 (2) 放热 134kJ·mol-1 -226kJ·mol-1 减小 不变 (3)172.5kJ 解析：（1）从图中可以看出，N2的键能为946 kJ·mol-1、O2的键能为498 kJ·mol-1、NO的键能为632 kJ·mol-1，则图1中三种分子最稳定的是N2，图1中对应反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=(946+498-2×632) kJ·mol-1=+180kJ·mol-1。答案为：N2；N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180kJ·mol-1； （2）①图2中，反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应是放热反应，该反应的活化能为134kJ·mol-1，该反应的△H=(134-360) kJ·mol-1=-226kJ·mol-1。 ②加入Pt2O+作为该反应的催化剂，反应的活化能减小，即Ea减小；但反应物和生成物的总能量不变，所以△H不变。答案为：放热；134kJ·mol-1；-226kJ·mol-1；减小；不变； （3）已知：4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-2070 kJ∙mol-1，若有0.5molNO被还原，放出的热量为=172.5kJ。答案为：172.5kJ。 13．(1)探究草酸浓度对反应速率的影响 (2)b (3)不合理，酸性条件下MnO不稳定，未观察到溶液中产生黑色(MnO2)沉淀 (4)+ 4H2C2O4 = [Mn(C2O4)2]− + 4CO2↑ + 4H2O (5)减少 (6)作还原剂，电离出C2O与Mn3+形成配合物 解析：(1)由题干表中数据可知，实验①和②只有草酸的浓度不同，故该组实验的目的是探究草酸浓度对反应速率的影响，故答案为：探究草酸浓度对反应速率的影响； (2)a．盐酸能与酸性高锰酸钾反应，影响实验结论，a不合题意； b．硫酸不与草酸和酸性高锰酸钾反应，不会影响实验结论，b符合题意； c．草酸实验中本身就是探究草酸与酸性高锰酸钾反应速率的影响因素，c不合题意； 故答案为：b； (3)由题干信息(c)可知，呈绿色，在酸性条件下不稳定，迅速分解产生和，而阶段i溶液呈酸性，故不可能产生，故答案为：不合理，酸性条件下不稳定，未观察到溶液中产生黑色(MnO2)沉淀； (4)由题干图示信息可知，第i阶段中检测到有气体产生同时生成，则该阶段反应的离子方程式为：+ 4H2C2O4 = [Mn(C2O4)2]− + 4CO2↑ + 4H2O，故答案为：+ 4H2C2O4 = [Mn(C2O4)2]− + 4CO2↑ + 4H2O； (5)据此推测，若在第ii阶段将调节至，即增大溶液中的H+浓度，则溶液中的草酸根离子浓度减小，不利于形成，则溶液中Mn3+的浓度增大，反应速率加快，溶液褪至无色的时间会减少，故答案为：减少； (6)在反应+4H2C2O4=4CO2++4H2O中草酸既作还原剂又表现出酸性，同时提供与Mn3+形成络离子，故答案为：作还原剂，电离出与Mn3+形成配合物。 学科网（北京）股份有限公司 $$