内容正文:
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第二周 化学反应速率与化学平衡状态的理解
(时间:45分钟 满分:100分)
周推好题 第11题。该题主要以 HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能
量的关系图,考察学生的理解和应用能力,要求较高,值得推荐。
一、选择题(本题包括14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
【考点·一应俱全】
考点一 化学反应速率
1.化学反应速率可以通过实验测定。下列说法错误的是 ( )
A.酸性KMnO4 溶液和 H2C2O4 溶液反应,可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率
B.锌与稀硫酸反应,可以通过测量一定时间内产生的 H2 体积来计算反应速率
C.可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能力等来测定反应速率
D.恒温恒容条件下发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),可以通过测量单位时间内压强的变化来
测定反应速率
2.下列测量化学反应速率的依据不可行的是 ( )
选项 化学反应 测量依据(单位时间内)
A 2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g) 温度、压强一定时,气体体积变化
B Na2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl 沉淀质量变化
C CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g) 温度、体积一定时,体系压强变化
D H2O2+2HI2H2O+I2 溶液体积一定时,I-的浓度变化
考点二 化学反应速率大小的比较
3.高温条件下甲醇(CH3OH)分解生成燃料气(CO、H2),反应原理为CH3OH(g)CO(g)+
2H2(g)。下列表示该反应速率最快的是 ( )
A.v(CH3OH)=1mol·L-1·s-1 B.v(CO)=1.5mol·L-1·s-1
C.v(H2)=2mol·L-1·s-1 D.v(CO)=1.5mol·L-1·min-1
4.对于可逆反应2M(g)+2N(s) 3P(g)+Q(g),在不同条件下测得的化学反应速率如下,下列
反应速率大小关系正确的是 ( )
①v(M)=4mol·L-1·min-1 ②v(M)=0.1mol·L-1·s-1 ③v(P)=0.2mol·L-1·s-1
④v(Q)=3mol·L-1·min-1
A.①>④>③>② B.②>③=①>④
C.③>②=④>① D.④>③>①>②
考点三 内因对反应速率的影响
5.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是 ( )
A.Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2 与O2 在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Fe与浓盐酸反应快,与稀盐酸反应慢
6.下列四支试管中,分别盛有等质量的锌、等体积的酸溶液,其中生成H2 的反应速率最快的是( )
试管 酸及浓度 温度 锌的状态
A 2mol·L-1H2SO4 溶液 20℃ 粉末状
B 4mol·L-1HNO3 溶液 40℃ 粉末状
C 2mol·L-1H2SO4 溶液 20℃ 块状
D 3mol·L-1HCl溶液 20℃ 粉末状
考点四 定性分析外因对化学反应速率的影响
7.下列说法正确的是 ( )
A.对于反应A(s)+B(g) C(g)+D(g),加入A,反应速率加快
B.2NO2 N2O4(正反应放热),升高温度,反应速率减慢
C.一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)
高温、高压
催化剂 2NH3(g)在密闭容器中进行,恒压时充入 He,不
改变反应速率
D.100mL2mol·L-1稀盐酸与锌反应时,加入少量硫酸铜固体,生成氢气的速率加快
8.煤炭燃烧过程中产生的CO会与CaSO4 发生化学反应,相关反应的热化学方程式如下:
CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH1=+218.4kJ·mol-1(Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) ΔH2=-175.6kJ·mol-1(Ⅱ)
下列措施能使反应Ⅰ、Ⅱ 速率均加快的是 ( )
A.再加入少量的CaSO4(s) B.缩小容器的容积
C.降低温度 D.抽出CO2
考点五 多因素影响化学反应速率
9.下列有关化学反应速率的说法正确的是 ( )
A.C(s)与CO2 反应生成CO时,增加C的量能使反应速率增大
B.等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应,反应速率相等
C.SO2 的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,化学反应速率减小
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2 和CO2,使用催化剂可以增大该化学反应速率
10.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生 H2 的速率如图所示。在下列因素
中,影响反应速率的因素是 ( )
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④Cl-的浓度
A.①④ B.③④ C.①②③ D.②③
考点六 基元反应与反应历程
11.HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图所示:
下列说法错误的是 ( )
A.在历程Ⅰ~Ⅴ中,涉及O—H、C—H、C—O的断裂
B.在历程Ⅰ~Ⅴ中,生成Ⅴ的反应决定了 HCOOH脱氢反应的速率
C.若用DCOOH或 HCOOD代替 HCOOH,得到的产物都有 HD和CO2
D.在Pd催化剂表面 HCOOH脱氢反应的ΔH<0
12.对于反应2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g),科学家根据光谱研究提出如下反应历程:
第一步:2NO(g) N2O2(g) 快反应
第二步:N2O2(g)+H2(g) →N2O(g)+H2O(g) 慢反应
— 5 —
— 8 —
第三步:N2O(g)+H2(g) →N2(g)+H2O(g) 快反应
上述反应中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡。下列叙述不正确的是 ( )
A.总反应的速率由第二步反应决定
B.N2O2 是反应的中间产物
C.第二步反应的活化能最大
D.若第一步反应的ΔH<0,则升高温度,第一步反应的正反应速率减少,逆反应速率增大
考点七 有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的微观解释
13.升高温度反应速率加快的主要原因是 ( )
A.分子运动速率加快 B.活化能增加
C.体系能量增加 D.活化分子的百分数增大
14.下列说法不正确的是 ( )
A.增大反应物浓度,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多
B.增大压强,单位体积内气体的活化分子数增多,有效碰撞次数增多
C.增加固体反应物的表面积,能增加单位时间内有效碰撞的次数
D.催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子百分数,有效碰撞次数增多
二、非选择题(本题包括3小题,共44分)
【探究·一举突破】
探究主题
(14分)化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量。某同学利用如图所示装置测定化学反
应速率。(已知:S2O2-3 +2H+H2O+S↓+SO2↑)
探究问题:
(1)为保证实验的准确性、可靠性,利用该装置进行实验前应先进行的步骤是
;除如图所示装置的实验用品、仪器外,还需要的一种实验仪器是 。
(2)若在2min时收集到224mL(已折算成标准状况)气体,可计算出这2min内H+的反应速率,
但该测定值比实际值偏小,其原因是
。
(3)试简述测定该反应的反应速率的其他方法:
(写一种即可)。
【综合·一练到底】
(15分)Ⅰ.为比较Fe3+和Cu2+对 H2O2 分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如
图甲、乙所示的实验。回答相关问题:
(1)定性分析:如图甲可通过观察 的快慢,定性比较得出结论。有同学提出将0.1mol·
L-1FeCl3 溶液改为 mol·L-1Fe2(SO4)3 溶液更为合理,其理由是
。
(2)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽
略。实验中需要测量的数据是 。
(3)查阅资料得知:将作为催化剂的Fe2(SO4)3 溶液加入 H2O2 溶液后,溶液中会发生两个氧化还
原反应,且两个反应中 H2O2 均参加了反应,试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的离子
方程式分别是2Fe3++H2O22Fe2++O2↑+2H+和 。
Ⅱ.欲用如图所示实验来证明 MnO2 是 H2O2 分解反应的催化剂。
该实验不能达到目的,若想证明 MnO2 是催化剂还需要确认 。
【选做·一飞冲天】
(15分)2024年3月4日,全球首套1000吨/年二氧化碳加氢制汽油中试装置,在山东邹城工业
园区开车成功,生产出符合国Ⅵ标准的清洁汽油产品。CO2 转化过程如图1:
(1)写出反应①的化学方程式: 。
(2)一定温度下,向2L的密闭容器中加入一定量的H2、CO2 气体发生反应①,产物均为气态。反
应过程中CO2 气体和CO气体的物质的量与时间的关系如图2所示。回答下列问题:
①t1min时,正、逆反应速率的大小关系为v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
②4min内,CO2 的平均反应速率为 。
③能加快反应速率的措施有
(任写两条)。
【错题重做】
错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因
题号
题号
题号
— 7 —
— 66 —
参考答案
高中同步周测卷
第一周 反应热的理解与计算
【考点·一应俱全】
1.C [向盐酸中加入氢氧化钠溶液时缓慢倒入,会使热量
散失,测定结果误差大,故 A错误;揭开杯盖,使混合溶
液的温度偏低,测定结果数值偏小,故B错误;铜丝搅拌
器是热的良导体,热量损失大,不能用环形铜丝搅拌器
代替环形玻璃搅拌器,故C正确;一水合氨是弱电解质,
电离过程吸热,改用等浓度的氨水代替氢氧化钠溶液实
验时,测得中和反应反应热数值偏小,故D错误。]
2.D [温度计只能用于测量溶液的温度,A项错误;强酸
与强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时,放出的热量
不一定等于57.3kJ,如浓硫酸与 NaOH 溶液反应生成
1molH2O(l)时,放出的热量大于57.3kJ,B项错误,D
项正确;应读取混合溶液的最高温度,C项错误。]
3.C [图1中反应物的总能量高于生成物的总能量,为放
热反应,有些放热反应不加热不能发生,如铝热反应,故
A错误;图2中反应物的总能量低于生成物的总能量,
为吸热反应,但少数分解反应为放热反应,如 NH4NO3
炸药分解,释放能量,故B错误;化学反应的实质是反应
物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成,过程中一
定伴随能量变化,所以任何化学反应都有反应热,故C
正确;浓硫酸溶于水,是物理变化,不是放热反应,故D
错误。]
4.B [H2(g)和 O2(g)反应生成 H2O(g)放出热量,则
H2O(g)分解为 H2(g)和O2(g)时吸收热量,A错误;由
图可知,甲中物质变成乙中物质吸收685kJ能量,乙中
物质生成丙中物质释放930kJ能量,故物质具有的总能
量:乙>甲>丙,B正确;H2(g)与O2(g)生成 H2O(g)放
出热量,则反应物具有的总能量比生成物具有的总能量
高,但不能比较H2(g)和 H2O(g)具有的能量高低,C错
误;等量的 H2O(g)具有的能量高于 H2O(l),故乙→丙
的过程 中 若 生 成 液 态 水,放 出 的 能 量 大 于930kJ,D
错误。]
5.C [在恒压条件下反应物的内能与生成物的内能差等
于焓变,A错误;等质量的气态水和液态水所具有的内
能一定不相同,但题干未说明水的质量是否相同,因此
不能比较二者内能的大小,B错误;内能除了与物质的种
类、数量以及聚集状态有关外,还与体系的温度、压强有
关,D错误。]
6.A [内能是体系内物质的各种能量的总和,焓是一个与
内能有关的物理量,A项错误。]
7.A [如果没有注明温度和压强,则指的是25℃、101kPa,
A错误。]
8.C [由热化学方程式可知该反应为放热反应,反应物的
总能量比生成物的高,故A错误;浓硫酸溶于水放热,则
用浓硫酸与NaOH溶液反应生成1mol水,放出的热量
大于57.3kJ,故B错误;2mol碳单质完全燃烧时放出
的热量更多,a>b,故C正确;石墨转化为金刚石吸热,
说明石墨的能量低于金刚石,而物质能量越低越稳定,
故D错误。]
9.C [1kgBe的物质的量为 1000g9g·mol-1
=10009 mol
,又
因为1kgBe完全燃烧放出的热量为62700kJ,则1mol
Be完全燃烧放出的热量为627001000
9
kJ=564.3kJ,Be与O2
反应生成BeO固体,则其热化学方程式为Be(s)+12O2
(g)
BeO(s) ΔH=-564.3kJ·mol-1。]
10.B
11.D [燃烧热是指25℃、101kPa下,1mol纯物质完全燃烧
生成指定产物时所放出的热量,则1mol油酸甘油酯的燃
烧热为3.8×10
4kJ
1000g ×884g
·mol-1≈3.4×104kJ·mol-1。]
12.A [甲 烷、乙 烷、丁 烷 的 化 学 式 分 别 为 CH4、C2H6、
C4H10,设三种物质均为1g,完全燃烧后放出的热量分别
为890.3kJ·mol
-1
16g·mol-1
≈55.64kJ·g-1、1559.8kJ
·mol-1
30g·mol-1
≈
51.99kJ·g-1、2878.0kJ
·mol-1
58g·mol-1
≈49.62kJ·g-1,
由规律可知,四种烷烃中热值最高的是甲烷。]
13.A [题述过程中甲为始态,乙为中间态,丙为终态,由
盖斯定律可知,甲→丙的ΔH=ΔH1+ΔH2,D项正确;
在题述过程中ΔH1 与ΔH2 的相对大小无法判断,A项
错误;由|ΔH3|=|ΔH1|+|ΔH2|知,|ΔH1|<
|ΔH3|,B项正确;从能量守恒的角度可知,ΔH1+ΔH2
+ΔH3=0,C项正确。]
14.C [形成化学键时释放能量,焓变小于0,则2H(g)+
2X(g)2HX(g) ΔH3<0,A项正确;反应热与反
应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故ΔH1=
ΔH2+ΔH3,B项正确。]
【探究·一举突破】
探究路径 (3)②50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL
0.50mol·L-1氨水的总质量为100mL×1g·mL-1=
100g,c=4.18J·g-1·℃-1,则生成0.025mol水放出
的热 量 为 4.18J·g-1 ·℃-1×100g×3.1 ℃ =
1295.8J,所以生成1mol水放出的热量为1.29580.025 kJ
≈51.8kJ,则 反 应 HCl(aq)+NH3·H2O(aq)
NH4Cl(aq)+H2O(l)的ΔH=-51.8kJ·mol-1。③测
完盐酸的温度直接测 NaOH 溶液的温度,导致 NaOH
溶液的初始温度偏高,从而使温度差偏小,使测得的ΔH
偏大,A项符合题意;做该实验时室温较高,不会影响实
验结果,B项不符合题意;杯盖未盖严会导致热量损失,
使测得的ΔH 偏大,C项符合题意;NaOH 溶液一次性
迅速倒入可以减少实验误差,减少热量损失,D项不符合
题意。
参考答案 (1)玻璃搅拌器 不能 金属材料易导热,
会使实验误差增大 (2)减少实验过程中的热量损失
(3)①NH3·H2O为弱碱,电离时吸热,导致放热较少
②-51.8kJ·mol-1 ③AC
【综合·一练到底】
(1)C+H2O(g)
高温
CO+H2
(2)2220.0 kJ· mol-1 -282.57 kJ· mol-1
2220.0∶282.57
(3)571.64 ∶
2220.0
44
(4)单位质量产生的热量多,产物无污染
【选做·一飞冲天】
解析 (1)5gCH3OH液体在氧气中充分燃烧生成CO2
气体和液态水时放出113.5kJ热量,故32g即1mol
CH3OH液体在氧气中充分燃烧生成CO2 气体和液态
水时放出32
5×113.5kJ=726.4kJ
热量,则表示甲醇燃
烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+
3
2O2
(g)CO2
(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4kJ·mol-1。(2)将两个
热化学方程式进行比较,由于H2O由气态变成液态放出
热量,故ΔH1>ΔH2,则a>b。(3)N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的ΔH=945kJ·mol-1+436kJ·mol-1×3-
391kJ·mol-1×6=-93kJ·mol-1,故a=-93。
答案 (1)CH3OH(l)+
3
2O2
(g)CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-726.4kJ·mol-1
(2)> (3)-93
第二周 化学反应速率与化学平衡状态的理解
【考点·一应俱全】
1.D [D项中恒温恒容条件下,反应前后气体的压强始终
不变,不能通过测量单位时间内压强的变化来测定反应
速率。]
2.C [该反应是反应前后气体体积不变的反应,所以温
度、体积一定时反应过程中混合气体的压强始终保持不
变,测量依据不可行,C符合题意。]
3.B [A项,v(CH3OH)=1mol·L-1·s-1;B项,v(CH3OH)
=v(CO)=1.5mol·L-1·s-1;C项,v(CH3OH)=
v(H2)
2 =
1mol·L-1·s-1;D项,v(CH3OH)=v(CO)=1.5mol·L-1·
min-1=1.560mol
·L-1·s-1,选项B表示的反应速率最快。]
4.C [比较化学反应速率大小时,先统一单位,再转化成同一物质
M表示的反应速率。单位均转化为 mol·L-1·min-1,
②v(M)=6mol·L-1·min-1,③v(P)=12mol·L-1·min-1,
即v(M)=23v
(P)=8mol·L-1·min-1,④v(M)=2v(Q)=
6mol·L-1·min-1,故化学反应速率:③>②=④>
①,C正确。]
5.A [浓硝酸具有强氧化性,能与Cu反应,因为Cu在金
属活动性顺序中排在氢之后,故Cu与浓盐酸不反应,A
项符合题意;B、D两项说明浓度对反应速率的影响;C
项说明反应条件对反应速率的影响。]
6.A [HNO3 具有强氧化性,B中 HNO3 溶液与Zn反应
不生成H2;其他3支试管所处温度相同,A、D中锌均为
粉末 状,与 酸 溶 液 接 触 面 积 大,且 A 中 酸 电 离 出 的
c(H+)较大,反应速率最快。]
7.D [A为固体,加入A,A的浓度不变,反应速率不变,
故A错误;升高温度,反应速率加快,故B错误;恒压时
充入He,容器的体积增大,反应物和生成物的浓度减
小,反应速率减慢,故C错误;100mL2mol·L-1稀盐
酸与锌反应时,加入少量硫酸铜固体,锌与硫酸铜发生
置换反应析出铜,形成原电池,生成氢气的速率加快,故
D正确。]
8.B [CaSO4 为固体,增加固体的量,浓度不变,不影响反
应速率,故 A错误;缩小容器的容积,气态物质浓度增
大,反应速率增大,故B正确;降低温度,反应速率减小,
故C错误;抽出CO2,生成物浓度减小,反应速率减小,
故D错误。]
9.D [C是固体,增加C的量不影响化学反应速率,A不
正确;锌粉的表面积大,化学反应速率大,B不正确;升高
温度,吸热反应、放热反应的反应速率均增大,C不正确;
催化剂可以增大化学反应速率,D正确。]
10.C [Mg+2H+H2↑+Mg2+,实质是镁与H+的反
应,与Cl-无关,在镁条的表面有一层氧化膜,当将镁条
投入盐酸中时,随着氧化膜的不断溶解,镁与盐酸接触
的面积不断增大,产生 H2 的速率会加快;溶液的温度
对该反应也有影响,反应放出热量,使温度升高,则反
应速率会逐渐加快。]
11.A [据图分析,在历程Ⅰ~Ⅴ中没有C—O的断裂,故
A错误;在历程Ⅰ~Ⅴ中,Ⅳ→Ⅴ的活化能最大,则生
成Ⅴ的反应速率最慢,决定了 HCOOH 脱氢反应的速
率,故B正确;根据 HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的
反应机 理 图 可 得 化 学 反 应 为 HCOOHCO2+H2,即
HCOOH中的两个 H 原子被解离出来形成 H2,则用
DCOOH或 HCOOD代替 HCOOH,得到的产物都有
HD和CO2,故C正确;由反应历程图可知,在Pd催化
剂表面HCOOH的脱氢反应,反应物的总能量高于最
终产物的总能量,则 HCOOH 脱氢反应为放热反应,
ΔH<0,故D正确。]
12.D [总反应的速率由慢反应决定,第二步反应是慢反
应,故总反应的速率由第二步反应决定,A正确;由总
反应可 知,NO、H2 是 反 应 物,N2 和 H2O是 生 成 物,
N2O和N2O2 都是反应的中间产物,B正确;化学反应
速率越慢,对应的反应活化能越大,故第二步反应的活
化能最大,C正确;升高温度,第一步反应的正、逆反应
速率都增大,D错误。]
13.D [升高温度增大活化分子百分数,活化分子数目增
多,分子之间的有效碰撞次数增加,化学反应速率加
快,D正确。]
14.A [增大反应物浓度,单位时间、单位体积内活化分子
数目增多,但活化分子百分数不变。]
【探究·一举突破】
探究路径 (1)该反应中需要测量生成气体的体积,所
以进行实验前应先检查装置的气密性;本实验需要测定
反应速率,根据速率计算公式v=ΔcΔt
可知,该实验中需要
计时,所以还需要的仪器为秒表。(2)根据收集的SO2
的体积计算速率,但部分SO2 溶于水,使得体积偏小,所
以测定值比实际值偏小。
参考答案 (1)检查装置的气密性 秒表
(2)部分SO2 溶于水,使得气体体积偏小
(3)测定一定时间内生成硫单质的质量(或测定一段时
间内溶液中H+浓度的变化,其他合理答案均可)
【综合·一练到底】
Ⅰ.(1)产生气泡 0.05 排除阴离子的干扰 (2)产生
40mL气体需要的时间 (3)2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O
Ⅱ.MnO2 的质量和化学性质是否改变
【选做·一飞冲天】
解析 (1)通过图示可知,反应①为二氧化碳与氢气反
应生成一氧化碳和水,化学方程式为CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)。(2)①t1min时,反应正向进行,则
v正>v逆。②4min内,v(CO2)=-
Δc
Δt=-
(0.2-0.6)mol
2L×4min =
0.05mol·L-1·min-1。
答案 (1)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
(2)①> ②0.05mol·L-1·min-1 ③升高温度、增
大压强、增大反应物浓度(任写两条,其他合理答案也给
分)
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