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专题2 化学反应速率与化学平衡
第一单元 单元提升练
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.已知反应:2H2O2===2H2O+O2↑,下列措施不能加快该反应的速率的是( )
A.升高温度
B.加入少量MnO2固体
C.加水稀释
D.加入几滴FeCl3溶液
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3.10 mL浓度为1 mol·L-1的盐酸与过量的铁粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )
A.NaOH B.CH3COONa
C.CuSO4 D.Na2CO3
解析:盐酸与铁反应的离子方程式为2H++Fe===Fe2++H2↑。加入NaOH溶液,NaOH与盐酸反应,H+的浓度及物质的量均减小,反应速率减慢,氢气的生成量减小;加入CH3COONa溶液,CH3COONa与HCl反应生成CH3COOH和NaCl,H+的浓度减小,反应速率减慢,但CH3COOH也能与Fe反应,故溶液中提供的H+的物质的量不变,不影响H2的生成量;加入CuSO4溶液,Fe置换出Cu,构成CuFe原电池,反应速率加快;加入Na2CO3溶液,Na2CO3与HCl反应,H+的浓度及物质的量均减小,反应速率减慢,氢气的生成量减小。
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4.在四氯化碳中,N2O5发生如下分解:
2N2O5(aq)===4NO2(aq)+O2(g)。取2 L N2O5的CCl4溶液,测得一定温度下c(N2O5)随t的变化如表所示:
根据表中数据,下列说法不正确的是( )
A.其他条件不变时,化学反应速率随反应物浓度的减小而减小
B.若用单位时间内物质的质量变化表示平均反应速率,则0~2 min内,v(NO2)=23 g·min-1
C.4 min时,O2的物质的量为0.75 mol
D.其他条件不变,若升高温度,则1 min时测得c(N2O5)<0.71 mol·L-1
t/min 0 1 2 3 4
c(N2O5)/ (mol·L-1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25
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7.在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如表所示。下列判断不正确的是( )
A . a=6.00 B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变
C.b<318.2 D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
c/(mol·L-1) v/(mol·L-1·min-1)
T/K 0.600 0.500 0.400 0.300
318.2 3.60 3.00 2.40 1.80
328.2 9.00 7.50 a 4.50
b 2.16 1.80 1.44 1.08
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解析:根据题中数据分析,温度不变时,反应的瞬时速率与浓度成正比,则可求出a=6.00,A正确;温度为b K、浓度为0.500 mol·L-1和温度为318.2 K、浓度为0.300 mol·L-1对应的瞬时速率相等,B正确;浓度不变时,温度由318.2 K变为b K时,反应速率减小,则b<318.2,C正确;不同温度时,反应速率不同,蔗糖浓度减少一半所需的时间不同,D错误。
c/(mol·L-1)
v/(mol·L-1·min-1)
T/K 0.600 0.500 0.400 0.300
318.2 3.60 3.00 2.40 1.80
328.2 9.00 7.50 a 4.50
b 2.16 1.80 1.44 1.08
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解析:FeCl3和MnO2均可作H2O2分解的催化剂加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解催化效果不相同,故反应速率的改变不同,A错误;稀硫酸与锌制取氢气的反应中,加少量铜形成原电池,能增大H2的生成速率,但不能减小生成H2的物质的量,因为锌过量,B错误;活泼金属与酸反应放热,故生成氢气的速率一般先增大后减小,D错误。
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下列说法正确的是( )
A.0~50 min,生成B的平均速率为1 kPa·min-1
B.第80 min的瞬时速率小于第120 min的瞬时速率
C.推测上表中的x为287.5
D.反应时2v(A)=v(C)
t/min 0 50 100 150 200
p总/kPa 200 250 275 x 293.75
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10.从下列实验事实所得出的相应结论错误的是( )
解析:一般来说,在催化反应过程中,催化剂会先参与化学反应,然后通过化学反应再生成,故B错误。
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14.某课外兴趣小组对H2O2的分解速率做了如下实验探究。
(1)下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据:用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的时间。
浓度
时间/s
反应条件 30%H2O2 15%H2O2 10%H2O2 5%H2O2
(Ⅰ)无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应
(Ⅱ)无催化剂、加热 360 480 540 720
(Ⅲ)MnO2催化剂、加热 10 25 60 120
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①该小组在设计方案时,考虑了浓度、a:_____、b:________等因素对过氧化氢分解速率的影响。
②从上述影响H2O2分解速率的因素a和b中任选一个,说明该因素对该反应速率的影响:_____________________________________________________________
_____________________________________。
温度
催化剂
其他条件不变,升高反应温度,H2O2分解速率增大(或其他条件不变,使用合适的催化剂,H2O2分解速率增大)
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(2)将质量相同但颗粒大小不同的MnO2分别加入到5 mL 5%的双氧水中,并用带火星的木条测试。测定结果如下:
①写出H2O2发生反应的化学方程式:______________________。
②实验结果说明催化剂作用的大小与__________________________________
有关。
催化剂(MnO2) 操作情况 观察结果 反应完成所需的时间
粉末状 混合不振荡 剧烈反应,带火星的木条复燃 3.5 min
块状 反应较慢,火星红亮但木条未复燃 30 min
催化剂的颗粒大小(或催化剂的表面积)
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R
2.将4 mol A(g)和2 mol B(g)在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s)
若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则下列说法中正确的是( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1 ②用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1 ③2 s时,物质A的转化率为30% ④用A、B、C来表示反应速率,其速率之比为2∶1∶3
A.①③④
B.①②③④ C.①②③
D.③④
解析:①经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则有v(C)=eq \f(0.9 mol·L-1,2 s)=0.45 mol·L-1·s-1,根据物质的反应速率之比等于化学计量数之比可得v(A)=
eq \f(2,3)v(C)=eq \f(2,3)×0.45 mol·L-1·s-1=0.3 mol·L-1·s-1,正确;②D为固体,不能用其浓度变化来表示反应速率,错误;③2 s时,消耗A的物质的量为0.3 mol·L-1
·s-1×2 s×2 L=1.2 mol,故物质A的转化率为eq \f(1.2 mol,4 mol)×100%=30%,正确;④用A、B、C来表示反应速率,反应速率之比等于其化学计量数之比,即A、B、C的反应速率之比为2∶1∶3,正确。
解析:由表中数据可知,随着反应的进行,N2O5的分解速率越来越小,则其他条件不变时,化学反应速率随反应物浓度的减小而减小,A正确;0~2 min内,消耗的N2O5的物质的量为(1.00-0.50) mol·L-1×2 L=1.00 mol,则生成的NO2的质量为1.00×2×46 g=92 g,故v(NO2)=46 g·min-1,B错误;0~4 min内,反应消耗N2O5的物质的量为(1.00-0.25) mol·L-1×2 L=1.50 mol,4 min时生成的O2的物质的量为1.50 mol×eq \f(1,2)=0.75 mol,C正确;升高温度,反应速率加快,0~1 min内消耗的N2O5的浓度增加,故1 min时测得c(N2O5)<0.71 mol·L-1,D正确。
5.一定温度下,恒容密闭容器中,物质Z发生反应Z(g) X(g)+2Y(g) ΔH>0,一段时间后开始计时,测得各物质的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ代表物质X,曲线Ⅲ代表物质Z
B.图中t1时刻的正反应速率大于t2时刻
C.若升高温度,正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.0~40 min,用物质Y表示的平均反应速率为0.3 mmol·L-1·min-1
解析:结合反应方程式以及图中物质的浓度变化,减少的为反
应物,增加的为生成物,生成物的浓度增加量之比等于化学计量数
之比,可知曲线Ⅲ代表物质Z,曲线Ⅰ代表物质Y,曲线Ⅱ代表物
质X,A错误;t1时刻反应物的浓度大于t2时刻,浓度越大反应速
率越快,则t1时刻的正反应速率大于t2时刻,B正确;升高温度,
正、逆反应速率都加快,C错误;0~40 min,用物质Z表示的平均反应速率为v(Z)=eq \f((27-15) mmol·L-1,40 min)=0.3 mmol·L-1·min-1,根据速率之比等于化学计量数之比可知,用物质Y表示的平均反应速率为v(Y)=2v(Z)=0.6 mmol·L-1·min-1,D错误。
6.一定条件下,H2O(g)在某催化剂表面上发生分解反应生成H2和O2,测得的实验结果如图所示。下列叙述正确的是( )
已知:化学上,将反应物消耗一半所用的时间称为
半衰期(Teq \s\do7(\f(1,2)))。
A.H2O(g)在该催化剂表面的分解反应是可逆反应
B.H2O(g)的半衰期与起始浓度成反比
C.在该催化剂表面H2O(g)分解反应先快后慢
D.ab段O2(g)的平均生成速率为5.0×10-4 mol·L-1·min-1
解析:H2O(g)最终浓度为0,说明该反应不是
可逆反应,A错误;两条线的斜率相同,H2O(g)的
起始浓度为c(H2O)=10×10-2 mol·L-1,半衰期为
50 min,H2O(g)的起始浓度为c(H2O)=5×10-2 mol
·L-1,半衰期为25 min,H2O(g)的半衰期与起始浓
度成正比,B错误;由题图可知,H2O的分解速率在各时间段内相等,即H2O(g)分解反应速率不随时间改变而改变,C错误;ab段H2O(g)的消耗速率v(H2O)=eq \f(Δc,Δt)=eq \f(3×10-2 mol·L-1,30 min)=1.0×10-3 mol·L-1·min-1,则v(O2)=eq \f(1,2)v(H2O)=5.0×
10-4 mol·L-1·min-1,D正确。
8.下列叙述正确的是( )
A.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
B.其他条件不变,向稀H2SO4与过量Zn的混合物中加少量铜片,既能增大H2的生成速率,又能减小生成H2的物质的量
C.其他条件不变,加热或加压(缩小容器容积)都能使H2(g)+I2(g) 2HI(g)的v(正)和v(逆)同时增大
D.在实验室中,将一块除去氧化膜的铝片放入一定浓度和体积的稀盐酸中,反应过程中v(H2)一直逐渐减小
9.在密闭容器中发生反应2A(g) 2B(g)+C(g),其速率可表示为vp=eq \f(Δp,Δt)。在500 ℃,实验测得体系总压强数据如下表:
解析:等温等容条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,由表格数据可知,0~50 min,Δp=50 kPa,结合反应2A(g) 2B(g)+C(g),ΔpB=2Δp=100 kPa,则生成B的平均速率为eq \f(ΔpB,Δt)=eq \f(100 kPa,50 min)=2 kPa·min-1,故A错误;由数据可知,0~50 min,Δp=50 kPa,50~100 min,Δp=25 kPa,而100~200 min,Δp=18.75 kPa,速率越来越慢,第80 min的瞬时速率大于第120 min的瞬时速率,故B错误;第一个50 min,Δp=50 kPa,第二个50 min,Δp=25 kPa,如果第三个50 min,Δp=12.5 kPa,此时x为275+12.5=287.5,第四个50 min,Δp=6.25 kPa,200 min时287.5+6.25=293.75,假设合理,则推测出x为287.5,故C正确;用不同物质表示同一反应速率,速率之比等于化学计量数之比,则反应时v(A)=2v(C),故D错误。
选项
实验事实
结论
A
Na2S2O3溶液与稀硫酸反应,其他条件相同时,Na2S2O3溶液浓度越大,析出硫沉淀所需时间越短
当其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率加快
B
在化学反应前后,催化剂的质量和化学性质都没有发生变化
催化剂一定不参与化学反应
C
等体积且H+浓度相同的盐酸和H2SO4溶液分别与足量等质量的形状相同的锌反应
二者产生氢气的质量相同
D
在容积可变的密闭容器中发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),把容积缩小一半
正、逆反应速率均加快
11.研究表明,纳米0价金属能去除地下水中的NOeq \o\al(-,3),
不同初始pH和不同金属组成对NOeq \o\al(-,3)的去除效果如图所示。
图1初始pH=5.5,图2初始pH=2, NOeq \o\al(-,3)初始质量浓度均
为50 mg·L-1,纳米级金属添加量均为2 g·L-1。
下列说法正确的是( )
A.纳米铁的去除效果优于纳米镍
B.当加入金属为Fe0/Ni0时,纳米铁含量越高,短时间
内NOeq \o\al(-,3)的去除效果越好
C.图1纳米镍反应0~50 min内,v(NOeq \o\al(-,3))=
1×10-5 mol·L-1·min-1,则NOeq \o\al(-,3)的去除率为62%
D.其他条件相同时,pH越低去除效果越好
解析:由图1、图2信息可知,纳米镍存在时,
NOeq \o\al(-,3)质量浓度降低幅度大,则纳米铁的去除效果不
如纳米镍,A错误;由图1可知,10 min内,增加
纳米铁含量,NOeq \o\al(-,3)去除效果无明显变化,B错误;
图1纳米镍为催化剂,0~50 min内,去除的
c(NOeq \o\al(-,3))=1×10-5 mol·L-1·min-1×50 min=
5×10-4 mol·L-1,即5×10-4 mol·L-1×62×103 mg
·mol-1=31 mg·L-1,故NOeq \o\al(-,3)的去除率为31 mg·L-1÷50 mg·L-1×100%=62%,C正确;pH太低时,溶液相当于浓硝酸,对铁起到钝化作用,去除效果变差,D错误。
12.已知1,3丁二烯与HBr加成的能量-反应进程图
如图所示(图中ΔH1、ΔH2、ΔH3表示各步正向反应的焓变)。
下列说法错误的是( )
A.反应时间越长,1,3丁二烯与HBr反应得到1溴2
丁烯的比例越大
B.0 ℃、短时间t min内,a mol·L-1的1,3丁二烯与
HBr完全反应得到两种产物的比例为7∶3(设反应前后体积不变),则生成3溴1丁烯的平均速率为eq \f(0.7a,t) mol·L-1·min-1
C.1,3丁二烯与HBr反应,生成3溴1丁烯的反应热为ΔH1-ΔH2,生成1溴2丁烯的反应热为ΔH1-ΔH3
D.H+与烯烃结合的一步为决速步骤,Br-进攻时活化能小的反应得到3溴1丁烯
解析:根据图示可知,1溴2丁烯的能量低,更
稳定,因此反应时间越长,得到1溴2丁烯的比例越
大,A正确;根据图示可知,生成3溴1丁烯的第二
步反应的活化能低,因此短时间内,生成3溴1丁烯
的比例大,故生成3溴1丁烯的平均速率为eq \f(0.7a,t) mol
·L-1·min-1,B正确;根据盖斯定律可知,生成3溴1丁烯的反应热为ΔH1+ΔH2,生成1溴2丁烯的反应热为ΔH1+ΔH3,C错误;根据图示可知,第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,故第一步即H+与烯烃结合的一步为决速步,第二步反应中生成3溴1丁烯的活化能小,即Br-进攻时活化能小的反应得到3溴1丁烯,D正确。
二、非选择题
13.在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:A(g)+2B(g) 3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol;5 min时测得C为3 mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L-1·min-1。
试回答下列问题:
(1)5 min时A的物质的量浓度为____________。
(2)5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为__________________。
(3)化学方程式中n为___。
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率如下:
①v(A)=5 mol·L-1·min-1
②v(B)=6 mol·L-1·min-1
③v(C)=4.5 mol·L-1·min-1
④v(D)=8 mol·L-1·min-1
其中反应速率最快的是____(填序号)。
2H2O2eq \o(=====,\s\up17(MnO2))2H2O+O2↑
$$