内容正文:
课时提升训练(1) 化学反应速率及影响因素
1.(2024·浙江十校联盟返校考)下列措施能明显增大原反应的化学反应速率的是( )
A.Na与水反应时,增加水的质量
B.在H2SO4与NaOH两溶液反应时,增大压强
C.实验室制氢气时,将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应
D.在工业合成氨反应中,温度一定、容器容积一定时,增加氮气的量
D 解析:水为纯液体,增大水的用量,浓度不变,反应速率不变,A错误;反应在溶液中进行,没有气体生成,增大压强,反应速率基本不变,B错误;将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应生成二氧化硫气体,不生成氢气,C错误;恒温恒容条件下,在工业合成氨反应中,增加氮气的量,反应物浓度增大,则反应速率增大,D正确。
2.乙醛在少量I2存在下发生的分解反应为CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g)。某温度下,测得CH3CHO的浓度变化情况如下表:
t/s
42
105
242
384
665
1 070
c(CH3CHO)/(mol/L)
6.68
5.85
4.64
3.83
2.81
2.01
下列说法不正确的是( )
A.42~242 s,消耗CH3CHO的平均反应速率为1.02×10-2 mol/(L·s)
B.第384 s时的瞬时速率大于第665 s时的瞬时速率是受c(CH3CHO)的影响
C.105 s时,测得混合气体的体积为168.224 L(标准状况)
D.I2为催化剂,降低了反应的活化能,使活化分子百分数增加,有效碰撞次数增多
答案:C
3.在恒温恒容条件下,发生反应A(g)===2P(g),c(A)随时间的变化如图中曲线所示,其中cA0表示A的初始浓度。下列说法不正确的是( )
A.a点的瞬时速率大于b点的瞬时速率
B.对应的时间为4t0
C.由a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
D.在不同时刻都存在关系:2v(A)=v(P)
B 解析:随着反应进行,物质浓度减小,反应速率减慢,则a点的瞬时速率大于b点的瞬时速率,A正确;由a,b两点数据可知,每间隔时间t0,浓度下降为原来的一半,所以当下降为时,经过时间为3t0,B错误;根据v=可知,由a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔该化学反应的平均速率,C正确;反应速率之比等于反应的化学方程式中化学计量数之比,故在不同时刻都存在关系:2v(A)=v(P),D正确。
4.(2024·浙江名校协作体联考)反应A(g)⇌4B(g)+C(g),在100 ℃和T ℃时,A的物质的量浓度(单位: mol/L)随时间变化的有关实验数据见下表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
100/℃
0.80
0.55
0.35
0.20
0.15
0.15
T/℃
1.00
0.65
0.35
0.18
0.18
0.18
下列有关该反应的描述正确的是( )
A.在100 ℃时,2 min内用B表示的化学反应速率为0.112 5 mol/(L·min)
B.T ℃下,3 min时反应刚好达到平衡状态
C.根据上表内A浓度变化,可知浓度越大,反应速率越大
D.从表中可以看出T<100
答案:C
5.在一定温度下,在刚性密闭容器中充入一定量M发生反应:M(g)⇌Q(g)+E(s),测得M、Q的浓度与时间的关系如图所示。已知:生成Q的净反应速率v=v正-v逆=k正·c(M)-k逆·c(Q)。下列说法正确的是( )
A.净反应速率:a>b>c
B.0~10 min内E的平均反应速率为0.075 mol/(L·min)
C.M的平衡转化率约为16.7%
D.在上述温度下,该反应的=0.2
A 解析:由于投料只有M,故反应达平衡前,c(M)逐渐减小,c(Q)逐渐增大,因此,图中下降的曲线代表c(M)变化,上升的曲线代表c(Q)变化。由净反应速率v=v正-v逆=k正·c(M)-k逆·c(Q)及k正、k逆只受温度影响知,c(M)越大,c(Q)越小,v越大,由题图知c(M)大小关系为a>b>c,c(Q)大小关系为a<b<c,则净反应速率大小关系为a>b>c,A正确;E是固体,不能用E的浓度变化表示反应速率,B错误;10 min时,达到平衡且|Δc(M)|=Δc(Q)=0.75 mol/L,M的平衡转化率:α(M)=×100%≈83.3%,C错误;平衡时,c(Q)=0.75 mol/L,c(M)=0.90 mol/L-0.75 mol/L=0.15 mol/L,又平衡时,净反应速率v=0,故k正×0.15 mol/L=k逆×0.75 mol/L,则==5,D错误。
6.一定条件下,E和TFAA合成H的反应路径如图所示。已知反应初始,c(E)=0.10 mol/L,c(TFAA)=0.08 mol/L。部分物质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。
下列说法正确的是( )
A.合适催化剂能同时改变反应①②③的焓变
B.0~t1段E的平均反应速率: mol/(L·s)
C.由0~t1段的变化可推断活化能大小:反应①<反应②<反应③
D.TFAA是E合成H的催化剂,平衡后c(TFAA)=0.08 mol/L
C 解析:催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应的焓变,A错误;E的反应速率等于TFAA的反应速率,0~t1段内TFAA先快速反应下降至0,之后在反应③中生成并在反应①中消耗,在图上显示一直为0,并不是一直没有参加反应,所以B项速率不是 mol/(L·s),B错误;图像显示初始时刻TFAA的浓度由0.08 mol/L瞬间变为0,说明反应①非常迅速,瞬间完成,0~t1段内H的浓度增加量小于G,所以反应速率①>②>③,即活化能大小:反应①<反应②<反应③,C正确;从合成路径可以看出:TFAA既是最初的反应物又在最终的生成物中,说明TFAA确实作了催化剂,初始时c(TFAA)=0.08 mol/L,所以如果所有反应都能完全进行,最终c(TFAA)=0.08 mol/L,但是G+CF3COOHH+TFAA是可逆反应,所以平衡后c(TFAA)<0.08 mol/L,D错误。
7.反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如图所示。下列有关四种不同反应进程的说法不正确的是( )
A.进程 Ⅰ 是放热反应
B.增大X的量,S的平衡转化率不变
C.从S→P整个过程看,单位时间单位体积内,反应物分子发生有效碰撞次数: Ⅱ > Ⅲ
D.X、Y、Z均起到催化效果,但催化效果不一样
D 解析:进程 Ⅰ 中反应物S的总能量大于生成物P的总能量,则进程 Ⅰ 是放热反应,A正确; 进程 Ⅱ 中使用了催化剂X,催化剂不改变化学平衡状态,即S的平衡转化率不变,B正确;进程 Ⅲ 中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程 Ⅱ 中有S·X转化为P+X的活化能,活化能越大,反应速率越慢,因而从S→P整个过程看,单位时间单位体积内,反应物分子发生有效碰撞次数: Ⅱ > Ⅲ ,C正确; 进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z,然后S·Z转化为P·Z,但P·Z没有转化为P+Z,则进程Ⅳ中,Z没有体现催化效果,D错误。
8.我国科学家在“催化剂表面H2还原NO反应”的研究取得重大突破,这对消除NO的污染有重要意义。为测定c(H2)、c(NO)与反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的关系,兴趣小组同学在T ℃,容积为1 L的恒容密闭容器中进行实验,获得如下实验数据:
实验编号
起始浓度c/(mol/L)
生成N2的起始反应速率v/[mol/(L·s)]
NO
H2
a
6.00×10-3
1.00×10-3
3.18×10-3
b
6.00×10-3
2.00×10-3
6.36×10-3
c
1.00×10-3
6.00×10-3
0.53×10-3
d
3.00×10-3
6.00×10-3
4.77×10-3
(1)该反应的速率方程为____________________________(速率常数用k表示,不必求出k值)。
(2)实验d测得体系的总压强p随时间t的变化如下表所示:
t/min
0
10
20
30
40
p/kPa
36
33.8
32
30.4
30.4
t=20 min时,体系中p(H2)=________kPa,v=________mol/(L·s)(速率常数k=8.83×104 L2/(mol2·s),计算结果保留2位小数)。
答案:(1)v=k·c(H2)·c2(NO)
(2)16 3.53×10-4
解析:(1)对比a、b两组实验可知,反应速率与c(H2)成正比,对比c、d两组实验可知,反应速率与c2(NO)成正比,故该反应速率方程为v=k·c(H2)·c2(NO)。
(2)设20 min时,生成N2的浓度为x mol·L-1,根据所给信息列三段式如下:
2NO(g) + 2H2(g) N2(g)+2H2O(g)
3×10-3 6×10-3 0 0
2x 2x x 2x
3×10-3-2x 6×10-3-2x x 2x
由此得20 min时气体总物质的量=(9×10-3-x)mol/L×1 L=(9×10-3-x)mol;由于恒温恒容,故压强与物质的量成正比,所以===,解得x=1×10-3,故20 min时,n(H2)=(6×10-3-2x) mol=4×10-3 mol,气体总物质的量=(9×10-3-x) mol=8×10-3 mol,故p(H2)=p(总)·=32 kPa×=16 kPa;20 min时,c(H2)=4×10-3 mol/L,c(NO)=(3×10-3-2x) mol/L=1×10-3 mol/L,故反应速率v=k·c(H2)·c2(NO)=8.83×104×4×10-3×(1×10-3)2 mol/(L·s)≈3.53×10-4mol/(L·s)。
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