2025届高三高考化学一轮复习 假期作业41　反应历程与化学反应速率

2025届高三高考化学一轮复习 假期作业41　反应历程与化学反应速率 一、单项选择题 1.对于反应2N2O5（g）―→4NO2（g）＋O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程： 第一步N2O5⇌NO2＋NO3　快速平衡 第二步NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反应 第三步NO＋NO3―→2NO2　快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡。下列表述正确的是（　　） A．v（第一步的逆反应）<v（第二步反应） B．反应的中间产物只有NO3 C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D．第三步反应活化能较高 2.科学家结合实验与计算机模拟结果，研究出了均相催化的思维模型。总反应：A＋B―→AB（K为催化剂），①A＋K―→AK　Ea1，②AK＋B―→AB＋K　Ea2。下列说法错误的是（　　） A．第①步为决速步骤 B．升高温度，该反应的速率加快 C．该反应的ΔH＝－Ea kJ·mol－1 D．催化剂降低了活化能，加快了反应速率 3.[2024·辽宁实验中学模拟]均相芬顿反应原理是高级氧化技术的经典工艺之一，如图所示（k1和k2为速率常数）。下列说法错误的是（　　） A．相同条件下，基元反应Ⅰ比Ⅱ的活化能低 B．基元反应Ⅰ中氧元素的化合价没有发生变化 C．基元反应Ⅱ的化学方程式为 H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋ D．芬顿反应进行的过程中，整个体系的pH会发生变化（忽略体积变化） 4.[2024·安徽淮北联考]ICl与H2能发生的总反应为H2（g）＋2ICl（g）===I2（g）＋2HCl（g）　ΔH<0。 已知：①该反应分两步完成，第一步为 H2（g）＋ICl（g）===HI（g）＋HCl（g） ②两步反应的活化能分别为Ea1、Ea2，且Ea1>Ea2 下列判断正确的是（　　） A．总反应中I2为氧化产物 B．第一步的化学反应速率大于第二步的化学反应速率 C．已知键能：H—H>I—I，可推知键能H—Cl<I—Cl D．第二步的化学方程式可能为 HI（g）＋ICl（g）===HCl（g）＋I2（g） 5.[2024·济南历城统考]二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的“清洁能源”，科学家研究在酸性条件下，用甲醇可合成二甲醚，反应历程中相对能量变化如图所示。 下列叙述错误的是（　　） A．循环过程中，催化剂参与了中间反应 B．该历程中最小的能垒（基元反应活化能）为1.31 kJ·mol－1 C．制约总反应速率关键步骤的基元反应方程式为 D．总反应方程式为 2CH3OHCH3OCH3＋H2O 6.烯烃与氢气混合在常温常压时不反应，高温时反应很慢，但在适当的催化剂存在时可与氢气反应生成烷烃，一般认为加氢反应是在催化剂表面上进行。反应过程的示意图如图： 下列说法正确的是（　　） A．乙烯和氢气生成乙烷反应的ΔH＞0 B．有催化剂时的活化能E2比无催化剂时的活化能E1低，能减小反应的ΔH C．催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体 D．催化加氢过程中催化剂将较难发生的反应分成了多个容易发生的反应，可提高反应物的转化率 7.如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法正确的是（　　） A．加入合适的催化剂待反应完成时可增大过渡金属化合物的产率 B．Zr＋CH4―→CH3—Zr…H的活化能为99.20 kJ·mol－1 C．整个反应的快慢由状态1前→CH3—Zr…H的反应快慢决定 D.Zr＋CH4―→CH—Zr…H3ΔH＝－39.54 kJ·mol－1 8.反应S2O＋3I－===2SO＋I的反应机理为①S2O＋I－===S2O8I3－，②……，③I2＋I－===I（快反应），改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示： c（S2O）/（mol·L－1） c（I－）/（mol·L－1） v/（mol·L－1·min－1） 0.038 0.060 1.4×10－5 0.076 0.060 2.8×10－5 0.076 0.030 1.4×10－5 下列说法正确的是（　　） A．该反应的速率方程为 v＝k·c（S2O）·c3（I－） B．该反应的速率常数k的值为6.14×10－3 C．第②步的反应方程式为 S2O8I3－＋I2===2SO＋3I－ D．3步反应中反应③的活化能最大 二、不定项选择题 9.[2024·武汉六校联考]某温度下，X2Y在金（Au）表面发生分解反应：2X2Y（g）===2X2（g）＋Y2（g），该反应的速率方程式为v＝kca（X2Y）（k为速率常数，k只与温度、催化剂、接触面积等有关，与浓度无关，a为反应级数），实验测得剩余X2Y的物质的量浓度与时间的关系如表所示： 时间/min 0 20 40 60 80 c（X2Y）/（mol·L－1） 0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 下列说法正确的是（　　） A．a＝1 B．反应过程中c（X2Y）与t的关系如图所示 C．速率常数k＝1.0×10－3 mol·L－1·min－1 D．其他条件不变，仅增大c（X2Y），反应速率增大 10. CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。 下列说法不正确的是（　　） A．反应①为CaO＋CO2===CaCO3；反应②为CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2 B.t1～t3，n（H2）比n（CO）多，且生成H2速率不变，可能有副反应CH4C＋2H2 C.t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率 D．t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生 11.[2023·山东卷改编]一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下： 已知反应初始E的浓度为0.10 mol· L－1，TFAA的浓度为0.08 mol· L－1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法错误的是（　　） A.t1时刻，体系中有E存在 B．t2时刻，体系中有F存在 C．E和TFAA反应生成F的活化能很小 D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08 mol· L－1 三、非选择题 12.N2O4与NO2之间存在反应N2O4（g）⇌2NO2（g）。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v（N2O4）＝k1·p（N2O4），v（NO2）＝k2·p2（NO2），其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝　　　　。 13.H2还原NO的化学方程式为2NO（g）＋2H2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH<0。 （1）研究表明上述反应历程分两步： Ⅰ.2NO（g）＋H2（g）⇌N2（g）＋H2O2（l）（慢反应） Ⅱ.H2O2（l）＋H2（g）⇌2H2O（g）（快反应） 该总反应的速率由反应　　　　（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）决定，反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的活化能　　　　（填“高”或“低”）。 （2）该反应常伴有副产物N2O和NH3。以Pt作催化剂，用H2还原某废气中的NO（其他气体不反应），270 ℃时H2的体积分数对H2­NO反应的影响如图所示。随着H2体积分数的增大，N2的体积分数呈下降趋势，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）在一定温度下，副产物N2O分解反应的化学方程式为2N2O（g）===2N2（g）＋O2（g），测得在恒容容器中N2O分解的部分实验数据如下表。 反应时间/min 0 20 40 60 80 100 c（N2O）/ （mol·L－1） 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0～20 min，反应速率v（N2O）为　　　　 mol·L－1·min－1。 参考答案 1．解析：第一步反应快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的反应速率，A错误；反应的中间产物除NO3外还有NO，B错误；有效碰撞才能发生化学反应，第二步反应慢，说明仅部分碰撞有效，C正确；第三步反应快，说明反应活化能较低，D错误。 答案：C 2．解析：第①步的正反应活化能Ea1>第②步正反应活化能Ea2，所以反应速率：①<②，而总反应速率取决于慢的反应，故决速步骤为①，A正确；温度升高，反应速率加快，B正确；Ea是该反应正反应的活化能，C错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，D正确。 答案：C 3．解析：由题干信息可知，k1＞k2，说明相同条件下，基元反应Ⅰ比Ⅱ的反应速率更快，活化能越低反应速率越快，即基元反应Ⅰ比Ⅱ的活化能低，A正确；由题图可知，基元反应Ⅰ为H＋＋H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋·OH＋H2O，故基元反应Ⅰ中氧元素的化合价发生变化，B错误；由题图可知，基元反应Ⅱ的化学方程式为H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋，C正确。 答案：B 4．解析：ICl中I为＋1价，故I2为还原产物，A错误；Ea1>Ea2，活化能大的化学反应速率慢，故第一步的化学反应速率小于第二步的化学反应速率，B错误；H—Cl的键长小于I—Cl的键长，键长越短，键能越大，故键能：H—Cl>I—Cl，C错误；总反应方程式减去第一步反应方程式可得第二步的化学方程式，D正确。 答案：D 5．解析：整个过程中H＋是催化剂，先参与第一步反应，在最后一步反应生成，故A正确；由图可知该历程中最小的能垒(基元反应活化能)为131 kJ·mol－1，故B错误；决定总反应速率的是活化能或能垒最高的基元反应，由图可知，该基元反应为，故C正确；整个过程消耗甲醇，生成二甲醚和水，故总反应为2CH3OHCH3OCH3＋H2O，故D正确。 答案：B 6．解析：由题图可知乙烯和氢气生成乙烷的反应为放热反应，则ΔH＜0，故A错误；由题图可知加入催化剂，反应物与生成物的总能量差不变，则反应热不变，所以有催化剂时的活化能E2比无催化剂时的活化能E1低，但不能减小反应的ΔH，故B错误；由题图可知，催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体，故C正确；催化剂不影响平衡移动，不能改变转化率，故D错误。 答案：C 7．解析：催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但化学平衡不移动，过渡金属化合物的产率不变，故A错误；由图可知，反应Zr＋CH4―→CH3—Zr…H的活化能为99.20 kJ·mol－1，故B正确；由图可知， ―→状态2的活化能最大，反应速率最慢，决定整个反应的快慢，故C错误；由图可知，反应Zr＋CH4―→CH—Zr…H3　ΔH＝＋39.54 kJ·mol－1，故D错误。 答案：B 8．解析：由1、2两组数据，c(S2O)增大1倍，速率增大1倍，由2、3两组数据，c(I－)增大1倍，速率增大1倍，该反应的速率方程为v＝k·c(S2O)·c(I－)，故A错误；将1组的数据代入v＝k·c(S2O)·c(I－)，1.4×10－5＝k×0.038×0.060，k≈6.14×10－3，故B正确；总反应－①－③可得第②步反应的化学方程式：S2O8I3－＋I－===2SO＋I2，故C错误；反应③为快反应，活化能最小，故D错误。 答案：B 9．解析：由表中数据可知，在0～20 min、20～40 min、40～60 min，X2Y的浓度均减少了0.02 mol·L－1，即该反应速率与起始浓度无关，为匀速反应，故a＝0，v＝k，A、D错误，B正确；0～20 min内，v＝k＝＝＝1.0×10－3 mol·L－1·min－1，C正确。 答案：BC 10．解析：由题中图1所示信息可知，反应①为CaO＋CO2===CaCO3，反应②为CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2，A正确；由题中图2信息可知，t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2的速率不变，且反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳，故可能发生副反应：CH4C＋2H2，B正确；由反应②的化学方程式可知，H2和CO的反应速率相等，而t2时，H2的反应速率未变，仍然为2 mmol·min－1，而CO的反应速率为1～2 mmol·min－1，故能够说明副反应生成H2的速率小于反应②生成H2速率，C错误；由图2可知，t3之后，CO的速率为0，CH4的速率逐渐增大至1 mmol·min－1，说明反应②不再发生，而后副反应逐渐停止，D正确。 答案：C 11．解析：共发生三个反应：①E＋TFAA―→F　②F―→G　③G⇌H＋TFAA。t1时刻，H的浓度小于0.02 mol· L－1，此时反应③生成TFAA的浓度小于0.02 mol· L－1，参加反应①的E的浓度小于0.1 mol· L－1，所以体系中有E存在，A正确；由题给反应路径和物料守恒知，体系中TFAA、G、F的总浓度应为0.08 mol·L－1，由题图知，t2时刻TFAA和G的浓度之和小于0.08 mol·L－1，则体系中一定存在F，B正确；由图可知，反应刚开始TFAA的浓度就迅速减小为0，则E和TFAA的反应速率非常快，该反应的活化能很小，C正确；反应G⇌H为可逆反应，反应达平衡后，TFAA会有一部分存在于G中，则达平衡后TFAA的浓度小于0.08 mol·L－1，D错误。 答案：D 12．解析：Kp＝，平衡时NO2、N2O4的消耗速率比＝v(NO2)∶v(N2O4)＝k2·p2(NO2)∶[k1·p(N2O4)]＝2∶1，则k1＝Kp·k2。 答案：Kp·k2 13．解析：(1)化学反应速率取决于反应慢的一步，由题意可知反应Ⅰ为慢反应，则总反应速率取决于反应Ⅰ；反应的活化能越大，反应速率越慢，反应Ⅰ的反应速率比反应Ⅱ的反应速率慢，则反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的活化能高。(2)由图可知，当一氧化氮完全反应后，氮气的体积分数随氢气体积分数的增大而减小，说明在铂催化下，氮气和氢气反应生成氨气，导致氮气的体积分数随氢气体积分数的增大而减小。(3)由题给数据可知，0～20 min，反应速率为v(N2O)＝＝0.001 mol·L－1·min－1。 答案：(1)Ⅰ　高　(2)随着H2体积分数的增加，NO反应完后，在Pt催化下，N2和H2反应生成NH3，所以N2的体积分数呈下降趋势　(3)0.001 学科网（北京）股份有限公司 $$