第2章 第1节 新知探究课5 影响化学反应速率的因素 活化能-【名师导航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步讲义(人教版2019)

新知探究课5　影响化学反应速率的因素　活化能 1．掌握外界条件(浓度、压强、温度及催化剂等因素)对化学反应速率的影响规律及实质，并会用相应规律解决有关问题。 2．了解活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素，培养“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。 一、影响化学反应速率的因素 1．决定因素(内因)：反应速率由反应物的组成、结构和性质等因素决定。 2．外界因素 微点拨：①对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。但固体粉碎或液体雾化可增大接触面使反应加快。②温度对任何反应都有影响，而且升温反应速率一定增大。③催化剂有选择性，不同化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化温度。④催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。 判一判　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)对于C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)反应，增加C(s)的量可以加快反应。 (　×　) (2)增大压强，化学反应速率一定加快。 (　×　) (3)对于放热反应，升高温度，反应速率减小。 (　×　) (4)向H2O2溶液中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用。 (　√　) (5)向两试管各加入5 mL 0.1 mol·L-1Na2S2O3溶液，同时分别滴入5 mL 0.1 mol·L-1硫酸溶液和盐酸，两支试管同时变浑浊。 (　×　) (6)对于N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)反应，增大压强正反应速率增大，逆反应速率减小。 (　×　) 二、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实际上是经过下列两步反应完成的：2HI―→H2＋2I·，2I·―→I2。其中，每一步反应都称为基元反应，它反映了化学反应的反应历程。反应历程又称反应机理。 2．有效碰撞 3．活化能和活化分子 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 (2)活化能：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。 4．反应物、生成物的能量与活化能的关系 5．催化剂与活化能 (1)催化剂改变化学反应速率是改变反应历程，一般降低反应的活化能，如图，其中E代表无催化剂的活化能，E1代表有催化剂的活化能。 (2)使用催化剂，一般增大了活化分子百分数，进而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。 判一判　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)活化能大的反应一定是吸热反应。 (　×　) (2)发生有效碰撞的分子一定是活化分子。 (　√　) (3)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生改变。 (　×　) (4)活化分子之间的碰撞一定为有效碰撞，且发生反应。 (　×　) (5)在反应历程的各步反应中活化能越大的反应，反应速率越快。(　×　) 外界条件对化学反应速率的影响 实验Ⅰ.Na2S2O3钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4(稀)===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。实验方案如下： 实验 序号 反应 温度 /℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O V/ mL c/ (mol·L-1) V/ mL c/ (mol·L-1) V/mL ① 25 5 0.1 10 0.1 5 ② 25 5 0.2 5 0.2 10 ③ 35 5 0.1 10 0.1 5 ④ 35 5 0.2 5 0.2 10 [问题1]　通过哪组实验可以说明浓度、温度对反应速率的影响？ [提示]　实验①②和③④可以说明浓度对反应速率的影响；实验①③和②④可以说明温度对反应速率的影响。 [问题2]　化学反应速率最快的是哪个实验？理由是什么？ [提示]　实验④反应速率最快；因为实验④中的温度最高，c(Na2S2O3)最大。 　实验Ⅱ.外界条件对实验室用Zn和稀硫酸反应制取H2时反应速率的影响。 实验装置 实验操作 (1)在锥形瓶内放入2 g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol·L-1 H2SO4溶液，测量并记录收集所用的时间 (2)用4 mol·L-1 H2SO4溶液代替1 mol·L-1 H2SO4溶液重复上述实验 [问题3]　该实验方案主要探究哪些外界条件对化学反应速率的影响？ [提示]　浓度对反应速率的影响。 [问题4]　该实验方案中哪一方面最难做到？ [提示]　锌粒的表面积相同。 [问题5]　除了测定、收集10 mL H2所用时间外，还可以测定什么？ [提示]　还可以测定一定时间内(如60 s)收集H2的体积。 [问题6]　用上述装置测定化学反应速率时，操作、药品无误，结果测定速率偏大，请从装置缺陷的角度分析可能的原因，并帮助设计改进措施。 [提示]　原因：忽视加入稀硫酸排出气体的体积。 　外界条件对化学反应速率的影响 (1)改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。 (2)浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时，正、逆反应速率均增大或减小，如升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均增大。 (3)反应体系条件改变对反应速率的影响 ①恒温时：气体体积缩小压强增大浓度增大反应速率增大。 ②恒温恒容时： a．充入气体反应物总压强增大浓度增大反应速率增大。 b．充入“隋性气体”总压强增大，但各气体分压不变―→各物质的浓度不变―→反应速率不变。 ③恒温恒压时：充入“隋性气体”体积增大各反应物浓度减小反应速率减小。 总之，压强改变对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化，从而对反应速率产生影响。 碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小组用0.20 mol·L-1KI溶液、0.4%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8溶液、0.010 mol·L-1 Na2S2O3溶液等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。 已知：＋I2(慢) (快) (1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的Na2S2O3耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色与初始的物质的量需满足的关系为n()：n()________。 (2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液，可能存在的不足是_____________________ _______________________________________________。 (3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 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 26.8 ② 5 10 5 4 1 54.0 ③ 2.5 10 V1 4 1 108.2 ④ 10 5 5 4 1 53.8 ⑤ 5 7.5 7.5 4 V2 t1 表中V1＝________mL，理由是______________________________；V2＝________mL，理由是__________________________________________________。 显色时间t1大约是________。 (4)根据表中数据可以得出的结论是____________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(1)由已知可得，向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，先发生反应＋I2(慢)，后发生反应(快)，当溶液中的Na2S2O3耗尽后，碘才能与淀粉作用使溶液颜色由无色变为蓝色，根据离子方程式＋I2可知，生成1 mol I2需，根据可知，I2与的物质的量的关系为1∶2，即1 mol I2需，恰好反应时)＝1∶2，为确保能观察到蓝色，碘需有剩余，则应少量，所以)＞1∶2。 (2)如果实验中不使用Na2S2O3溶液，可能存在的不足是显色时间太短，不易测量。 (3)该实验探究反应物浓度对化学反应速率的影响，实验①与实验②对照，溶液体积均是25 mL，为确保溶液体积不变，所以V1＝7.5 mL，理由是保证每次实验溶液总体积相等。V2＝1 mL，理由是保证淀粉溶液的用量相同。对比几组实验数据，显色时间t1大约是72.0 s。 (4)根据表中数据可以得出的结论是反应速率与反应物浓度成正比关系，即反应物浓度越大，反应速率越大。 [答案]　(1)＞1∶2　(2)显色时间太短，不易测量 (3)7.5　保证每次实验溶液总体积相等　1　保证淀粉溶液的用量相同　72.0 s(54.0～72.0 s)　(4)反应速率与反应物浓度成正比关系(或反应物浓度越大，反应速率越大) “控制变量法”分析外界条件对反应速率影响 1．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是(　　) A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g)，反应速率加快 B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快 C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快 D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，再次平衡时反应速率一定加快 A　[B项，恒容通入“惰性气体”N2，反应物浓度没有变，反应速率不变，错误；C项，恒压通入“惰性气体”N2，反应物浓度变小，反应速率减小，错误；D项，恒压下，平衡后浓度不变，反应速率不变，错误。] 2．某小组设计如图所示实验(夹持仪器已省略)，探究影响H2O2分解速率的因素。下列分析错误的是(　　) A．该实验探究的是温度对反应速率的影响 B．该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同 C．实验中，H2O2溶液的浓度不宜过大 D．温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，反应速率相同 D　[两个装置的温度不同，其他条件相同，所以该实验探究的是温度对反应速率的影响，A项正确；由于二氧化锰是催化剂，且探究的是温度对反应速率的影响，所以该实验要控制MnO2的质量、颗粒大小相同，B项正确；H2O2溶液的浓度过大，反应速率过快，不易控制，所以实验中H2O2溶液的浓度不宜过大，C项正确；温度相同时，若用FeCl3代替MnO2，则反应速率不同，D项错误。] 有效碰撞与活化能 　Ⅰ.以下是HI气体分解反应中分子碰撞示意图： A中分子能量较低，B碰撞时的取向不合适，C为有效碰撞。 [问题1]　(1)图A中分子的能量较低，HI分子之间的碰撞为什么不能发生化学反应？ (2)图B中HI的分子为活化分子，它们之间碰撞后能否使HI发生分解反应？其原因是什么？ (3)图C中HI分子间的碰撞使HI发生分解反应，其原因是什么？ [提示]　(1)图A中分子具有的能量较低，这种分子不是活化分子，它们之间的碰撞为无效碰撞，不能使HI发生化学反应。 (2)不能；因为活化分子碰撞时还要有合适的取向，而图B中的碰撞取向不合适；这种碰撞是无效碰撞，不能使HI发生分解反应。 (3)活化分子碰撞时有合适的取向，这样碰撞能使HI分子内的共价键断裂形成自由基(I·)，然后自由基结合生成分子，从而发生化学反应。 Ⅱ.应用过渡状态理论讨论化学反应时，可将反应过程中体系的势能变化情况表示在反应历程—势能图上。甲烷在光照条件下发生的氯代反应历程如图所示。 ①Cl—Cl―→2Cl· ②Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl ③CH3·＋Cl—Cl―→CH3—Cl＋Cl· [问题2]　(1)反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl　ΔH＝________kJ·mol-1。 (2)反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl的活化能Ea＝________kJ·mol-1。 (3)反应②和反应③哪个反应更容易进行？ (4)CH4(g)＋Cl2(g)===CH3Cl(g)＋HCl(g) ΔH＝________kJ·mol-1。 [提示]　(1)＋7.5　[由图可知：Cl·＋CH3—H的能量比CH3·＋H—Cl的能量低7.5 kJ，因此反应Cl·＋CH3—H―→CH3·＋H—Cl的ΔH＝＋7.5 kJ·mol-1。] (2)＋16.7 (3)反应③　[反应②的活化能为16.7 kJ·mol-1，反应③的活化能为8.3 kJ·mol-1，反应③更容易进行。] (4)－105.4 1．外界因素影响化学反应速率的原因 　　影响 外因　　 单位体积内 化学反应速率 分子 总数 活化 分子数 活化分子 百分数 有效碰 撞次数 增大反应 物浓度 增加 增加 不变 增加 增大 增大压强 增加 增加 不变 增加 增大 升高温度 不变 增加 增大 增加 增大 催化剂 不变 增加 增大 增加 增大 2.能量—反应历程的分析 反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成生成物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能(如图E1、E2)，而该复合反应的活化能只是由实验测算的表观值，没有实际物理意义。 1．对于反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，关于反应速率的说法正确的是(　　) A．6 mol·L-1·s-1的反应速率一定比3.5 mol·L-1·s-1的反应速率大 B．反应速率越大，可逆反应进行的越完全 C．恒温恒容下，充入N2，压强增大但正、逆反应速率都不变 D．升温或加压都能增大反应物活化分子百分数，从而增大速率 C　[不同物质代表的速率不能直接比较数据，应该转化为同种物质表示的速率，再比较数据大小， A错误；反应速率越大，反应达到平衡时用的时间越短，可逆反应进行的程度与反应速率无关， B错误；恒温恒容下，充入N2，压强增大，但反应物的浓度不变，正、逆反应速率都不变， C正确；增大压强，反应物的浓度增大，单位体积内活化分子数目增大，但是活化分子百分数不变， D错误。] 2．一氧化碳甲烷化反应为CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH。如图是使用某种催化剂时转化过程中的能量变化(部分物质省略)。下列说法不正确的是(　　) A．步骤①只有非极性键断裂 B．该反应的ΔH＞0 C．过渡态Ⅱ能量最高，因此其对应的步骤③反应速率最慢 D．该方法可以清除剧毒气体CO，从而保护环境 C　[由题图可知步骤①是H2断键，CO未断键，因此只有非极性键断裂，故A正确；由题中图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＞0，故B正确；根据题图中信息，过渡态Ⅰ的能量差最高，则活化能最大，其对应的步骤①反应速率最慢，故C错误；根据反应的历程可知，有毒气体一氧化碳与氢气反应最终转化为无毒的甲烷和水蒸气，该方法可以清除剧毒气体CO，从而保护环境，故D正确。] 1．反应物的组成、结构与性质决定反应速率。 2．增大反应速率的外界条件是增大反应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度和使用催化剂、增大反应物表面积等。 3．恒温恒容通入“惰性气体”，反应速率不变；恒温恒压通入“惰性气体”反应速率减小。 1．下列有关化学反应速率的说法正确的是(　　) A．100 mL 2 mol·L-1盐酸与锌反应时，加入100 mL氯化钠溶液，生成氢气的速率不变 B．对于可逆反应：2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)，使用合适的催化剂，CO的生成速率和消耗速率都加快 C．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，升高温度，正、逆反应速率都减小 D．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快氢气的产生 B　[A项，加入100 mL NaCl溶液时，相当于稀释盐酸，H＋浓度减小，生成H2的速率减小，不正确；C项，升高温度时，无论正反应速率还是逆反应速率都增大，不正确；D项，铁片和浓硫酸在温度低时发生钝化，若二者反应也不会生成H2，而是生成SO2气体，不正确。] 2．(2023·福州高二期中)设C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0，反应速率为v1； 2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH＜0，反应速率为v2。对于上述反应，当温度降低时，v1和v2的变化情况为(　　) A．同时减小 B．同时增大 C．v1增大，v2减小 D．v1减小，v2增大 A　[无论是吸热反应还是放热反应，降低温度，化学反应速率均减小，故选A。] 3．(2023·大连高二检测)有关碰撞理论，下列说法不正确的是(　　) A．具有足够能量的分子(活化分子)相互碰撞就一定能发生化学反应 B．增大反应物的浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞的次数增加，反应速率增大 C．升高温度，活化分子百分数增加，有效碰撞的次数增加，反应速率增大 D．催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，有效碰撞的次数增加，反应速率增大 AB　[有效碰撞必须具备两大条件：足够高的能量即活化分子，另一点是取向合适，A错误；增大反应物的浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内活化分子数增多，B错误。] 4．(情境素材)碳单质在生产生活中用途广泛。炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速氧化SO2，从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．活性炭可去除水中的悬浮杂质 B．生成活化氧的ΔH＞0 C．活化过程中有水时的活化能降低 D．氧化SO2的过程中，炭黑起催化作用 B　[活性炭具有吸附性，可去除水中的悬浮杂质，A正确；根据图像，生成活化氧时，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，ΔH＜0，B错误；化学反应过程中存在多步反应的活化能，根据能量变化图分析，整个反应的活化能为活化能较大者，则没有水加入的反应活化能为E＝0.75 eV，有水加入的反应的活化能E＝0.57 eV，所以有水时可使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV－0.57 eV＝0.18 eV，C正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑可以活化氧分子产生活化氧，所以炭黑是SO2转化为SO3的催化剂，故D正确。] 5．(实验素材)盐酸与碳酸钙反应生成CO2，运用下图，可测定该反应的速率。 请根据要求填空： (1)连接好仪器后，需要检查____________________________________________， 再加入药品进行实验。 (2)在锥形瓶中加入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L-1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积，并以mL·s-1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。数据处理的结果见下面的表格： 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) 0.4 1.0 1.1 ？ 0.9 0.8 表格中的“？”处应填的数据是________。 (3)从反应速率随时间变化的数据可知，本实验中反应速率与____________和____________有关。 [解析]　(1)反应测气体体积，故连接好仪器后，需要检查装置气密性。 (2)每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积，30 s～40 s之间反应速率为＝1.3 mL·s-1。 (3)根据速率的数据可知，反应速率开始慢，然后变大，最后又变小，因为开始时，虽然盐酸浓度大，但温度较低，反应速率较小，随着反应的进行，反应放热，温度升高，速率增大，随着反应的进行，盐酸的浓度明显降低，反应速率减小。 [答案]　(1)装置气密性　(2)1.3　(3)溶液温度　H＋的浓度 新知探究课固基练(五)　影响化学反应速率的因素　活化能 1．(2023·长春月考)化学反应速率在工农业生产和日常生活中都有重要作用。下列说法正确的是(　　) A．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 B．在化学工业中，选用催化剂一定能提高反应物的转化率 C．夏天面粉的发酵速率与冬天面粉的发酵速率相差不大 D．茶叶等包装中加入还原性铁粉，能显著延长茶叶的储存时间 D　[将肉类食品进行低温冷藏，只能减慢腐败变质的速率，故A错误；在化学工业中，选用合适的催化剂能加快反应速率，但不能提高转化率，故B错误；夏天温度高，面粉的发酵速率比冬天的发酵速率快，故C错误；还原性铁粉能与茶叶包装中的氧气反应，降低氧气的浓度，延长茶叶的储存时间，故D正确。] 2．(2023·南昌月考)在容器中发生反应C(s)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)，可使其化学反应速率增大的措施有(　　) ①缩小体积　②升高温度　③恒容条件下通入CO2　④增加碳的量　⑤增大体积 A．①②③④ B．②③④⑤ C．①②③ D．②③④ C　[有气体参与的反应，缩小体积，气态物质的浓度增大，化学反应速率增大，故①符合题意；升高温度，化学反应速率增大，故②符合题意；恒容条件下通入CO2，CO2浓度增大，化学反应速率增大，故③符合题意；增加碳的量，碳是固体，浓度不变，化学反应速率不变，故④不符合题意；增大体积，气态物质的浓度减小，化学反应速率减小，故⑤不符合题意。] 3．“活化分子”是衡量化学反应速率快慢的重要依据，下列对“活化分子”的说法中不正确的是(　　) A．催化剂能降低反应的活化能，使活化分子百分数大大增加 B．增大反应物的浓度，可使单位体积内活化分子增多，反应速率加快 C．对于有气体参加的反应通过压缩容器增大压强，可使单位体积内活化分子增多，反应速率加快 D．活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞 D　[升高温度、加入催化剂能提高活化分子百分数；增加反应物浓度，增大体系压强只增大单位体积活化分子的数目，百分数不变；能发生化学反应的碰撞是有效碰撞，活化分子之间的碰撞不一定能发生化学反应，所以不一定是有效碰撞； D错误。] 4．参照反应Br＋H2―→HBr＋H的能量与反应过程的示意图(图甲)进行判断。下列叙述中不正确的是(　　) A．正反应吸热 B．加入催化剂，该化学反应的反应热不变 C．加入催化剂后，该反应的能量与反应过程的示意图可用图乙表示 D．加入催化剂可增大正反应速率，降低逆反应速率 D　[加入催化剂，v正和v逆均同倍数增大，D错误。] 5．已知分解1 mol H2O2放出能量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2＋I－===H2O＋IO－(慢)、H2O2＋IO－===H2O＋O2↑＋I－(快)。下列有关该反应的说法不正确的是 (　　) A．总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1 B．H2O2的分解速率与I－的浓度有关 C．该反应的催化剂是I－，而不是IO－ D．由于催化剂的加入降低了反应的活化能，使该反应活化能低于98 kJ·mol-1 D　[总反应为2H2O22H2O＋O2↑，化学反应速率之比等于化学计量数之比，则总反应中v(H2O2)∶v(O2)＝2∶1，A正确；I－为催化剂，则H2O2的分解速率与I－的浓度有关，B正确；IO－为中间产物，该反应的催化剂是I－，而不是IO－，C正确；催化剂可降低反应的活化能，但其活化能大小从题中不能确定，D错误。] 6．碳酸钙与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论错误的是 (　　) A．反应开始2 min内平均反应速率最大 B．反应速率先增大后减小 C．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 D．反应在2～4 min内以CO2的物质的量变化表示的反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·mim-1 A　[题图中的曲线表明，在0～2 min内产生了0.1 mol CO2，以CO2的物质的量变化表示的反应速率v1＝0.05 mol·min-1；2～4 min内产生了0.2 mol CO2，v2＝0.1 mol·min-1；4～6 min内产生了0.05 mol CO2，v3＝0.025 mol·min-1，产生CO2的速率先快后慢，故2～4 min的平均反应速率最大，4～6 min的平均反应速率最小，A项错误，D项正确；反应速率先增大后减小，B项正确；反应速率先增大是由于反应放热，使溶液温度升高，导致反应速率增大，4 min后反应速率减小则是由浓度减小引起的，C项正确。] 7．在化学反应中，能引发化学反应的分子间碰撞称之为有效碰撞，这些分子称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低能量叫活化能，其单位用表示。请认真观察下图，然后回答问题。 (1)图中反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，该反应________(填“需要”或“不需要”)环境先提供能量，该反应的ΔH＝________kJ·mol-1(用含E1、E2的代数式表示)。 (2)已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol-1，该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1，则其逆反应的活化能为________________。 (3)对于同一反应，图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比，活化能________(填“升高”“降低”或“不变”)，对反应热是否有影响？________，原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(2)ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能，故逆反应活化能＝正反应活化能－ΔH＝167.2 kJ·mol-1－(－241.8 kJ·mol-1)＝409.0 kJ·mol-1。 [答案]　(1)放热　需要　E2－E1　(2)409.0 kJ·mol-1　(3)降低　无影响　催化剂只降低反应的活化能，不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差，即反应热不改变[或因为催化剂只降低反应的活化能，同等程度的降低E1、E2的值，则E2－E1的差(即反应热)不改变] 8．研究表明CO与N2O在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)；＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是(　　) A．反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应 B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定 C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物 D．若转移1 mol电子，则消耗11.2 L N2O C　[反应②铁、碳元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A项错误；总反应的化学反应速率由慢反应决定，即由反应①决定，故B项错误；Fe＋作催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物，故C项正确；气体存在的条件未知，则不能确定气体的物质的量，故D项错误。] 9．向5 mL 1 mol·L-1的H2O2溶液中加入少量FeCl3粉末，发生反应①2Fe3+＋H2O2===O2↑＋2Fe2+＋2H＋；＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3+。下列有关说法正确的是 (　　) A．向溶液中再加入少量NaCl粉末，Cl－的浓度增大，反应速率加快 B．Fe2+是H2O2分解反应的催化剂 C．升高温度能加快H2O2的分解速率 D．改用10 mL 1 mol·L-1的H2O2溶液发生上述反应，则H2O2的分解速率增至原来的2倍 C　[该反应的反应速率与Cl－的浓度无关，A项错误；由题给反应可知，Fe2+为H2O2分解反应的中间产物，Fe3+是H2O2分解反应的催化剂，B项错误；升高温度能加快化学反应速率，C项正确；H2O2溶液的体积增大，但c(H2O2)不变，故H2O2的分解速率不变，D项错误。] 10．某探究小组利用丙酮的溴代反应：CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr。研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定，在一定温度下，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 0 290 ② 1.60 x 0.001 0 145 ③ y 0.40 0.001 0 145 ④ 0.80 0.20 0.002 0 580 ⑤ 0.80 0.20 0.004 0 t1 (1)表格中x＝________，y＝________。 (2)已知该反应速率方程：v＝k·ca(CH3COCH3)·cb(HCl)·cd(Br2)，其中k为仅与温度有关的速率常数。由上表数据可推测出a＝_________________________， b＝________，d＝__________。 (3)t1＝________。已知反应物分子一步直接转化为产物的反应称为基元反应，则该反应(填“是”或“不是”)________基元反应。 [解析]　(1)实验①和②CH3COCH3初始浓度不同，则HCl浓度相同，因此x＝0.20；实验①和③HCl初始浓度不相同，则CH3COCH3浓度相同，因此y＝0.80。(2)实验②中CH3COCH3初始浓度是实验①的2倍，溴颜色消失时间实验②是实验①的一半，则CH3COCH3初始浓度与反应速率成正比例关系，a＝1；实验③中HCl初始浓度是实验①的2倍，溴颜色消失时间实验③是实验①的一半，则HCl初始浓度与反应速率成正比例关系，b＝1；实验④中Br2初始浓度是实验①的2倍，溴颜色消失时间实验④是实验①的2倍，则Br2初始浓度与反应速率成反比例关系，d＝－1。(3)对比实验①和④可知溴初始浓度增大1倍，溴颜色消失时间扩大1倍，即t1＝580×2＝1 160；由表中实验数据可知HCl浓度不一样，反应速率不一样，因此HCl实质上参与了反应，故CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr不是基元反应。 [答案]　(1)0.20　0.80　(2)1　1　－1　(3)1 160　不是 18/19 学科网（北京）股份有限公司 $$