内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第2课时 影响化学反应速率的因素
基础过关练
题组一 外界条件对化学反应速率的影响
1.[2026辽宁点石联考]东北这片土地上孕育出许多民间智慧,下列生活中的措施主要目的是加快反应速率的是 ( )
A.用菜窖储存大白菜
B.哈尔滨红肠中按国家标准添加适量亚硝酸钠
C.腊月制作东北大酱时在温热的环境下发酵
D.东北大铁锅洗干净后擦干水分
2.(易错题)[2026湖北武汉第六中学月考]下列关于化学反应速率的说法正确的是 ( )
A.恒温时,体系压强增大,化学反应速率一定加快
B.其他条件不变,升高温度,吸热反应速率加快,放热反应速率减慢
C.3 mol·L-1·s-1的反应速率一定比1 mol·L-1·s-1的反应速率大
D.恒温恒容容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),充入Ar,压强增大,反应速率不变
题组二 结合图像分析化学反应速率的影响因素
3.[2026四川成都石室中学月考]晶态和非晶态TiO2固体表面均可以吸附CO2,最终将CO2催化还原为CH4。在密闭容器中,CO2吸附量与时间、催化剂种类及质量的关系如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.其他条件相同时,增大催化剂质量,反应速率不变
B.晶态TiO2的催化性能优于非晶态TiO2
C.升高温度,有利于TiO2固体表面吸附CO2
D.0~10 min内,③中CO2的平均吸附速率v=6.0×10-7 mol·min-1
4.[2026黑龙江哈尔滨三中月考]已知:N(aq)+N(aq) N2(g)+2H2O(l),某小组研究了3种酸对该反应的催化作用。在相同条件下,向反应体系中滴加等物质的量的少量酸,测得体系的温度(T)随时间(t)的变化如图。据图可知,在该过程中正确的是 ( )
A.催化剂酸性增强,可增大反应焓变
B.催化剂能提高产率
C.催化剂分子中含H越多,越有利于加快反应速率
D.反应速率并不始终随着反应物浓度下降而减小
5.[2026江苏苏州木渎高级中学调研]为研究降解有机污染物p-CP速率的影响因素,分别利用三份p-CP溶液在不同温度和pH下进行催化降解实验,c(p-CP)随时间(t)变化如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.实验①,在0~100 s内,p-CP的分解平均速率为1.4×10-2 mol/(L·s)
B.实验③,说明在该实验条件下,催化剂可能失活,有机物p-CP不能降解
C.对比实验①和②,反应至600 s时,p-CP的分解百分率相等
D.对比实验①和②,在0~50 s内,p-CP的分解平均速率随温度升高而增大
能力提升练
题组一 化学反应速率影响因素的分析
1.(甄选真题)[2024江苏高考改编]下列说法正确的是 ( )
A.豆科植物固氮过程中,固氮酶能提高该反应的活化能
B.合成氨时增大压强(减小容器容积)能减慢化学反应速率
C.H2O2制O2反应中,MnO2能加快化学反应速率
D.SO2与O2反应中,V2O5能减小该反应的焓变
创新题型
创新点 乙醇的超临界水氧化反应中温度与反应速率的关系
2.[2026浙江杭州期中]研究表明,水在超临界状态下呈现许多特殊的性质。一定实验条件下,测得乙醇的超临界水氧化结果如图甲、乙所示,其中x为以碳元素计的物质的量分数,t为反应时间。下列说法错误的是 ( )
图甲
图乙
A.乙醇的超临界水氧化过程中,CO是中间产物,CO2是最终产物
B.乙醇的超临界水氧化过程中经历两步反应,第一步反应速率较慢,第二步反应速率较快
C.随温度升高,xCO峰值出现的时间提前且峰值更高,说明乙醇的氧化速率比CO氧化速率的增长幅度更大
D.在550 ℃条件下,反应时间大于11 s时,乙醇的氧化已趋于完全
题组二 化学反应速率影响因素的实验探究
3.[2026山东栖霞第一中学检测]控制变量法是化学实验的一种常用方法。下表是某学习小组研究等物质的量浓度的硫酸和锌反应的实验数据,下列有关叙述正确的是 ( )
序
号
V(H2SO4)/
mL
m(Zn)/
g
锌
状态
温度/
℃
完全溶
于酸的
时间/s
生成
m(ZnSO4)/
g
1
50.0
2.0
颗粒
25
70
m1
2
50.0
2.0
颗粒
35
35
m2
3
50.0
2.0
粉末
25
t1
5.0
4
50.0
6.0
粉末
25
t2
14.8
5
50.0
8.0
粉末
25
t3
19.3
6
50.0
10.0
粉末
25
t4
m3
A.t1>70
B.m3=19.3
C.实验1、实验2与实验3探究的只是温度对化学反应速率的影响
D.无法计算出硫酸的物质的量浓度
4.[2026河南南阳方城第一高级中学期中]某小组学生设计了如下探究影响化学反应速率因素的实验。可选试剂:5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液。
请按要求回答下列问题:
(1)小组确定实验探究的反应原理及比较反应速率大小的依据(填充空白)。
实验原理
化学方程式
判断依据
原理ⅰ
产生气
泡快慢
原理ⅱ
Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
(2)学生甲选择原理ⅰ,探究催化剂对该反应速率的影响,必选试剂除5% H2O2溶液、蒸馏水外,还应选 。
(3)学生乙选择原理ⅱ,设计如图所示的对照实验,探究H2SO4溶液浓度对该反应速率的影响。
试剂X及其用量: 。
(4)学生丙选择原理ⅱ设计实验,探究影响该反应速率的因素,数据如表所示:
实验
编号
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
蒸馏水
温度/
℃
浓度/
(mol/L)
体积/
mL
浓度/
(mol/L)
体积/
mL
体积/
mL
Ⅰ
0.1
1
0.5
1
V
30
Ⅱ
0.1
2
0.5
1
7
30
Ⅲ
0.1
2
0.5
1
7
40
①对比实验Ⅰ、Ⅱ,为探究 对该反应速率的影响。
②V= (忽略溶液混合时的体积变化),加入V mL水的目的是 。
③对比上述实验数据,推测反应速率最快的是 (填实验编号)。
5.[2026安徽田家炳实验中学检测]研究表明:高铁酸盐具有极强的氧化性和优良的絮凝功能,是一种新型的绿色净水剂,净水原理是Fe被还原生成的Fe3+可产生Fe(OH)3胶体,胶体可吸附水中悬浮物,但Fe(OH)3对Fe转化为Fe有催化作用。某化学实验小组为研究使Fe稳定的方法,分别做了以下4个实验,装置如图1。
试管
试剂X
现象
a
2滴0.01 mol·L-1 KI溶液
紫色迅速褪去
b
2滴蒸馏水
分别用紫外可见分光光度计测三支试管内溶液的吸光度,试管内溶液的吸光度随时间的变化如图2所示
c
2滴0.01 mol·L-1 NaF溶液
d
2滴0.01 mol·L-1 Na2C2O4溶液
图1 图2
已知:①反应Fe3+(aq)+3F-(aq) FeF3(aq)比Fe3+(aq)+3C2(aq) Fe(C2O4(aq)进行的程度小。
②吸光度与溶液中的c(Fe)成正比。
(1)碱性环境下,久置的含Fe溶液中会产生红褐色的Fe(OH)3和Fe(在溶液中显绿色),Fe与水反应生成Fe(OH)3的离子方程式为 。
(2)①甲同学预测试管d内的实验现象应与试管a相似,预测依据是 。
②吸光度结果图显示甲同学的预测并不正确,原因可能是试管d中加入的C2与Fe3+发生反应的速率 (填“快”或“慢”)且进行程度高,导致催化剂Fe(OH)3的量减少,Fe的分解速率变慢。
(3)图2中“”曲线为 (填“试管c”或“试管d”)的实验结果。
(4)综合以上分析可知,能稳定Fe的方法是
(任写一种)。
答案与分层梯度式解析
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第2课时 影响化学反应速率的因素
基础过关练
1.C 用菜窖储存大白菜、红肠中添加适量亚硝酸钠、铁锅洗干净后擦干水分的目的都是减慢反应速率;制作东北大酱时在温热的环境下发酵,是为了加快反应速率,故选C。
2.D 恒温增大压强,对没有气体参加的反应,化学反应速率不变(易错点),A错误;其他条件不变,升高温度吸热反应和放热反应速率都加快(易错点),B错误;没有指明是否是同一种物质表示的反应速率,无法比较速率大小(易错点),C错误;恒温恒容容器中,充入Ar,参加反应的各物质的浓度不变,反应速率不变,D正确。
3.D 根据题图中曲线②、③可知,其他条件相同时,增大催化剂质量,反应速率增大,A错误;对比题图中曲线①、②可知,在晶态TiO2催化作用下,10 min内CO2吸附量为1.5×10-6 mol,在非晶态TiO2催化作用下,10 min内CO2吸附量为(5.0-1.5)×10-6 mol=3.5×10-6 mol,则非晶态TiO2的催化性能优于晶态TiO2,B错误;升高温度,气体热运动加快,不利于TiO2固体表面吸附CO2,C错误;0~10 min内③中CO2的平均吸附速率v==6.0×10-7 mol·min-1,D正确。
4.D 催化剂不能改变反应焓变,也不能提高产率,A、B错误;三种酸中乙酸分子中含H最多,但催化效果最差,C错误;反应放热使体系的温度升高,反应刚开始一段时间内,温度升高对反应速率的影响超过反应物浓度下降对反应速率的影响,导致反应速率加快(破题关键),故反应速率并不始终随反应物浓度下降而减小,D正确。
5.A 由题图可知,实验①在0~100 s内,p-CP的分解平均速率为=1.4×10-5 mol/(L·s),A错误;实验③中p-CP的浓度始终为2.0×10-3 mol/L,没有发生降解,可能是因为pH=10条件下催化剂失活,B正确;由题图可知,实验①和②中p-CP的初始浓度相同,600 s时两者浓度都接近0,分解百分率均为100%,C正确;实验①和②仅温度不同,由题图可知,0~50 s内实验②中p-CP的浓度下降更快,说明p-CP的分解平均速率随温度升高而增大,D正确。
能力提升练
1.C
考查知识点
解析
催化剂对活化能的影响
固氮酶是豆科植物固氮过程的催化剂,能降低该反应的活化能,A错误
压强对化学反应速率的影响
增大压强(减小容器容积)能加快该反应的化学反应速率,B错误
催化剂对化学反应速率的影响
MnO2是H2O2制O2反应的催化剂,能加快化学反应速率,C正确
催化剂对焓变的影响
V2O5是SO2与O2反应的催化剂,能加快反应速率,但不能改变反应的焓变,D错误
易错分析 化学反应中的催化剂能降低反应的活化能,能加快反应速率,但不能改变反应的焓变。
2.B 题图乙中xCO先增大后减小,一直在增大,说明CO为中间产物,CO2为最终产物,A正确;乙醇的超临界水氧化过程经历两步反应,即乙醇先发生氧化反应生成CO,CO再发生氧化反应生成CO2(破题关键),由题图甲可知,不同温度下,xCO均先增大后减小,则第一步生成CO的反应速率较快,第二步CO转化为CO2的反应速率较慢,B错误;题图甲中随着温度升高,xCO峰值提前出现且峰值更高,说明乙醇被氧化为CO的速率加快且大于CO被氧化为CO2的速率,C正确;由题图乙可知,在550 ℃条件下,反应时间大于11 s时,接近0,乙醇的氧化已趋于完全,D正确。
3.B 实验1、3对比,粉末状的锌与硫酸的接触面积比颗粒状的锌大,实验3的反应速率更快,则t1<70,A错误;根据反应方程式Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑进行计算,实验5中8.0 g Zn与H2SO4完全反应,理论上应生成19.8 g ZnSO4,而实际生成了19.3 g ZnSO4,说明实验5中H2SO4已完全反应,再增加Zn的质量,生成ZnSO4的质量不变,即m3=19.3,B正确;实验1、2的温度不同,探究的是温度对化学反应速率的影响,而实验1、3的反应物接触面积不同,探究的是反应物的接触面积对化学反应速率的影响,C错误;实验5中H2SO4完全反应,n(H2SO4)=n(ZnSO4)=≈0.12 mol,c(H2SO4)==2.4 mol/L,D错误。
4.答案 (1)2H2O2 2H2O+O2↑ 溶液变浑浊快慢
(2)1 mol/L FeCl3溶液
(3)2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液
(4)①Na2S2O3溶液的浓度 ②8 控制H2SO4溶液的起始浓度相同 ③Ⅲ
解析 (1)原理ⅰ判断依据为产生气泡快慢,结合所给的试剂,选择的反应为2H2O2 2H2O+O2↑。原理ⅱ选择的反应为Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,生成淡黄色沉淀硫,故判断依据为溶液变浑浊快慢。
(2)FeCl3溶液对反应2H2O2 2H2O+O2↑具有催化作用,故选择原理ⅰ,探究催化剂对该反应速率的影响,必选试剂除5% H2O2溶液、蒸馏水外,还应选1 mol/L FeCl3溶液。
(3)若要探究H2SO4溶液浓度对原理ⅱ反应速率的影响,题图所示实验中H2SO4溶液的浓度应不同,Na2S2O3溶液的浓度应相同,所加H2SO4溶液的体积应相同,故试剂X及其用量为2 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液。
(4)①对比实验Ⅰ、Ⅱ,所加Na2S2O3溶液的体积不同,即Na2S2O3的物质的量不同,所加H2SO4溶液的体积、浓度均相同,实验温度相同,则实验Ⅰ、Ⅱ为探究Na2S2O3溶液的浓度对该反应速率的影响。②实验Ⅰ、Ⅱ所加H2SO4溶液的体积、浓度均相同,为保证溶液混合后H2SO4的浓度相同,则要加入蒸馏水,由实验可知,溶液混合后总体积为10 mL,则V=8。③实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中H2SO4溶液浓度均相等,实验Ⅲ中温度最高,实验Ⅱ、Ⅲ中Na2S2O3溶液的浓度相等且大于实验Ⅰ,故推测反应速率最快的是Ⅲ。
5.答案 (1)4Fe+10H2O 4Fe(OH)3↓+3O2↑+8OH-
(2)①I-与C2都有还原性 ②快
(3)试管c
(4)加入适量NaF或Na2C2O4的碱性溶液
解析 (1)Fe与水反应生成Fe(OH)3、O2和OH-,离子方程式为4Fe+10H2O 4Fe(OH)3↓+3O2↑+8OH-。
(2)①I-与C2都有还原性,可将Fe还原,故现象可能相似。②根据已知信息①、②可知,试管d中加入的C2与Fe3+发生反应的速率快且进行程度大,导致催化剂Fe(OH)3的量减少,Fe的分解速率减慢。
(3)C2与Fe3+反应进行的程度比F-大,导致催化剂Fe(OH)3的量减少得更多,则Fe的分解速率会更慢,相同时间内,剩余c(Fe)更大,吸光度更大,则“”曲线为试管c的实验结果。
(4)Fe在碱性条件下稳定,在有F-或C2存在时,Fe的自催化分解速率明显降低,故保存高铁酸盐溶液时,可加入适量NaF或Na2C2O4的碱性溶液。
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