鲁科版 (2019)选择性必修1第2章 化学反应的方向、 限度与速率第3节 化学反应的速率优秀课时练习

第3节综合拔高练

五年选考练

考点1　化学反应速率及其影响因素

1.(2017江苏单科,10,2分,)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快

B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快

C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快

D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大

2.(2016浙江10月选考,21,2分,)为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。

下列说法不正确的是(　　)

A.25 ℃时,在10~30 min内,R的分解平均速率为 0.030 mol·L-1·min-1

B.对比30 ℃和10 ℃曲线,在50 min时,R的分解百分率相等

C.对比30 ℃和25 ℃曲线,在0~50 min内,能说明R的分解平均速率随温度升高而增大

D.对比30 ℃和10 ℃曲线,在同一时刻,能说明R的分解速率随温度升高而增大

3.(2018北京理综,27节选,)ⅰ.SO2+4I-+4H+ S↓+2I2+2H2O

ⅱ.I2+2H2O+SO2 S+4H++2I-

探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)

①B是A的对比实验,则a=　　　　。 

②比较A、B、C,可得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:　　　。 

考点2　速率图像、平衡图像的综合应用

4.(2019课标Ⅰ,28,14分,)水煤气变换[CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:

(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。

根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO　　　　H2(填“大于”或“小于”)。 

(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为　　　　(填标号)。 

A.<0.25　B.0.25　C.0.25~0.50　D.0.50　E.>0.50

(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH　　　　0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=　　　　eV,写出该步骤的化学方程式　　　　　　　　。 

(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和pCO相等、和相等。

计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=　　　　kPa·min-1。467 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是　　　　、　　　　。489 ℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是　　　　、　　　　。 

5.(2018北京理综,27节选,)对反应:3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)　ΔH=-254 kJ·mol-1,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2　　　　p1(填“>”或“<”),得出该结论的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

6.(1)(2016江苏单科,20节选,)相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中N的速率有较大差异(如图),产生该差异的可能原因是  　　　　　　　。 

(2)(2015江苏单科,16节选,)以磷石膏(主要成分CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。

匀速向浆料中通入CO2,能提高其转化速率的措施有　　　　(填序号)。 

A.搅拌浆料

B.加热浆料至100 ℃

C.增大氨水浓度

D.减小CO2通入速率

(3)(2017天津理综,10节选,)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列问题。

Ⅰ.H2S的除去

方法1:生物脱H2S的原理为:

H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4

4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O

①硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为　　　　　　　　。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

三年模拟练

应用实践

1.(2020湖南株洲高二上第三次月考,)化学反应4A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),经2 min,B的浓度减小了0.6 mol/L,下列对该反应的反应速率的表示正确的是(　　)

A.用A表示的反应速率是0.4 mol/(L·min)

B.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小

C.2 min末的反应速率用B表示为0.3 mol/(L·min)

D.B、C的反应速率:3v(C)=2v(B)

2.(2020河北石家庄二中高二上期中,)对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度随时间变化的有关实验数据见下表。

下列说法不正确的是(深度解析)

A.在0~20 min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015 mol·L-1·min-1

B.水样酸性越强,M的分解速率越快

C.在0~20 min内,Ⅲ中M的分解率比Ⅱ大

D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快

3.(2020安徽宣城七校高二上期中联考,)在2 L恒容密闭容器中,发生反应A(g)+B(g) 2C(g)+D(s)　ΔH=-a kJ/mol,有关实验内容和结果分别如表和如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.实验Ⅰ中,10 min内平均速率v(B)=0.06 mol/(L·min)

B.600 ℃时,上述热化学方程式中a=160

C.600 ℃时,该反应的平衡常数K=0.45

D.向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5 mol A和1.5 mol B,A的平衡转化率增大

4.(2020北京朝阳高三上期中,)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料,在催化剂作用下可发生反应:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)　ΔH,在50 ℃和70 ℃时SiHCl3的平衡转化率随时间变化的结果如图所示。

下列叙述不正确的是(　　)

A.该反应为吸热反应

B.反应速率大小:va>vb

C.70 ℃时,平衡常数K=

D.压缩容器体积使压强增大,可以提高SiHCl3的平衡转化率,缩短达平衡的时间

迁移创新

5.(双选)(2020山东枣庄高三期末,)研究表明,纳米0价金属能去除地下水中的N,不同初始pH和不同金属组成对N的去除效果如图所示。图1的初始pH=5.5,图2的初始pH=2,N的初始浓度均为50 mg·L-1,纳米级金属的添加量均为2 mg·L-1。下列说法正确的是(　　)

图1

图2

A.纳米铁的去除效果优于纳米镍

B.当加入的金属是Fe0/Ni05/1,在不同的初始pH下,经过60 min后,pH=2时N的去除率比pH=5.5时的大

C.图2中纳米铁反应60 min时N的去除率为67.2%,则60 min内v(N)=0.56 mol·L-1·min-1

D.其他条件相同时,若pH过低,可能会导致N去除率下降

答案全解全析

五年选考练

1.D　A项,从图甲看出,相同时间内,起始c(H2O2)越大,H2O2的浓度变化量越大,即分解速率越快,错误;B项,从图乙看出,NaOH溶液浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;C项,从图丙看出,0.1 mol·L-1 NaOH与1.0 mol·L-1 NaOH所示曲线相比,0.1 mol·L-1 NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快,错误;D项正确。

2.D　A项,25 ℃时,在10~30 min内R的浓度由1.4 mol·L-1减小为0.8 mol·L-1,则R的分解平均速率为=0.030 mol·L-1·min-1,正确;B项,对比30 ℃和10 ℃的曲线,在50 min时,c(R)均为0,即R都已完全分解,分解率都为100%,正确;C项,对比30 ℃和25 ℃曲线的变化趋势,可知R的平均分解速率随温度升高而增大,正确;D项,对比30 ℃和10 ℃曲线,无法说明R的分解速率随温度升高而增大,错误。

3.答案　①0.4

②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率

③反应ⅱ比ⅰ快;D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快

解析　①B是A的对比实验,B中加入0.2 mol·L-1的H2SO4,A中不加H2SO4,所以KI的浓度应该与A相同,即a=0.4。

②比较A、B、C可知,有H2SO4和KI时,SO2歧化反应速率较只有KI时快;只有H2SO4,无KI时不发生歧化反应,所以可得出的结论为酸性增强,I-催化SO2歧化反应速率提高。

4.答案　(1)大于　(2)C　(3)小于　2.02　COOH*+H*+H2O* COOH*+2H*+OH*(或H2O* H*+OH*)　(4)0.004 7　b　c　a　d

解析　(1)相同温度下,分别用H2、CO还原CoO(s),平衡时H2的物质的量分数(0.025 0)大于CO的物质的量分数(0.019 2),说明转化率:H2<CO,故还原CoO(s)为Co(s)的倾向:CO>H2。

(2)利用“三段式”解答。721 ℃时,设气体反应物开始浓度均为1 mol·L-1,则

　　　　　　　　H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2O(g)

起始(mol·L-1) 1 0

转化(mol·L-1) x x

平衡(mol·L-1) 1-x x

则有=0.025 0,解得x=0.975,故K1===39;

　　　　　　　　CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g)

起始(mol·L-1) 1 0

转化(mol·L-1) y y

平衡(mol·L-1) 1-y y

则有=0.019 2,解得y=0.980 8,故K2===≈51;

　　　　　　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始(mol·L-1) 1 1 0 0

转化(mol·L-1) z z z z

平衡(mol·L-1) 1-z 1-z z z

则有K3===,解得z=0.532 7。

H2的物质的量分数为=0.266 4,故选C。

(3)观察计算机模拟结果,据ΔH=生成物总能量-反应物总能量,可知ΔH=-0.72-0<0;该历程中最大能垒(活化能)E正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,该步骤的化学方程式为COOH*+H*+H2O*COOH*+2H*+OH*或H2O*H*+OH*。

(4)(a)=≈0.004 7 kPa·min-1;据“先拐先平数值大”原则,结合图像可知,虚线(a、d)表示489 ℃时气体分压变化曲线,实线(b、c)表示467 ℃时气体分压变化曲线;当温度由467 ℃升至489 ℃时,平衡逆向移动,则减小,pCO增大,由图像可知,b→a气体分压减小,故曲线b表示467 ℃时变化曲线,曲线a表示489 ℃时变化曲线;c→d气体分压增大,则曲线c表示467 ℃时pCO变化曲线,曲线d表示489 ℃时pCO变化曲线。

5.答案　>　反应3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s)是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应正向进行,H2SO4的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2SO4的物质的量分数增大

解析　反应3SO2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l)+S(s)是气体物质的量减小的反应,加压时平衡正向移动,H2SO4的物质的量分数会升高,所以p2>p1。

6.答案　(1)Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除N的反应(或形成的Fe-Cu原电池增大纳米铁粉去除N的反应速率)　(2)AC　(3)①降低反应活化能(或作催化剂)　②30 ℃、pH=2.0　蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)

解析　(1)Ⅰ、Ⅱ两种水样的不同之处是Ⅱ中含有一定量的Cu2+而Ⅰ中没有,因此去除N的速率产生差异的可能原因是Cu2+(或Fe与之反应生成的Cu)起到了催化作用,也可能是Fe与Cu2+反应生成Cu进而形成Fe-Cu原电池,加快了反应速率。

(2)要提高转化速率,可通过搅拌浆料,以增大反应物的接触面积,或增大反应物氨水的浓度来实现,故选AC,若加热浆料至100 ℃,会造成NH3·H2O的大量分解及NH3的逸出,不仅不能提高转化速率,还会降低产品产率,故B项不正确,而D项显然是不合理的。

(3)①催化剂可降低反应的活化能,大大加快反应速率。

②由题图可得使用硫杆菌的最佳条件为30 ℃、pH=2;温度过高易使蛋白质变性而失去活性。

三年模拟练

1.D　物质A是固体,不能用A表示该反应的反应速率,A项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,B项错误;0.3 mol/(L·min)是2 min内用B表示的平均速率,而2 min末的反应速率为瞬时速率,C项错误;化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(B)∶v(C)=3∶2,即3v(C)=2v(B),D项正确。

2.D　0~20 min内,M的浓度变化量为0.40 mol·L-1-0.10 mol·L-1=0.30 mol·L-1,则v==0.015 mol·L-1·min-1,A项正确;对比Ⅰ、Ⅱ两组的数据,可知酸性越强,M的分解速率越快,B项正确;Ⅱ组0~20 min内M的浓度变化量为0.40 mol·L-1-0.18 mol·L-1=0.22 mol·L-1,分解率为×100%=55%,Ⅲ组0~20 min内,M的浓度变化量为0.20 mol·L-1-0.07 mol·L-1=0.13 mol·L-1,分解率为×100%=65%,Ⅲ中M的分解率比Ⅱ大,C项正确;Ⅳ组0~20 min内,M的分解速率为=0.009 5 mol-1·L-1·min-1,Ⅰ组0~20 min内,M的分解速率为=0.015 mol-1·L-1·min-1,Ⅰ中M的分解速率快于Ⅳ,D项错误。

解题策略

3.B　0~10 min内生成物C的浓度的变化量为=0.6 mol/L,v(C)==0.06 mol/(L·min),则v(B)=v(C)=0.03 mol/(L·min),A项错误;实验Ⅰ中,生成1.2 mol C放出热量96 kJ,那么生成2 mol C放出的热量为 kJ=160 kJ,B项正确;列“三段式”表示600 ℃时反应Ⅰ达到平衡时各物质的浓度:

　　　　　　A(g)+B(g) 2C(g)+D(s)

始(mol/L) 0.5 1.5 0

转(mol/L) 0.3 0.3 0.6

平(mol/L) 0.2 1.2 0.6

平衡常数K==1.5,C项错误;向实验Ⅱ的平衡体系中再充入0.5 mol A和1.5 mol B,达到的平衡状态与原平衡等效,A的平衡转化率不变,D项错误。

4.D　升高温度,SiHCl3的平衡转化率增大,所以该反应为吸热反应,A项正确;a、b两点的浓度相同,a点对应温度大于b点对应温度,所以反应速率:va>vb,B项正确;70 ℃时,达到平衡时SiHCl3的平衡转化率为22%,设初始加入SiHCl3(g)的物质的量为n mol,列“三段式”:

　　　　　2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)

始(mol) n 0 0

转(mol) 0.22n 0.11n 0.11n

平(mol) 0.78n 0.11n 0.11n

平衡常数K=,C项正确;压缩容器体积增大压强,平衡不移动,SiHCl3的平衡转化率不变,D项错误。

5.BD　根据图像中N浓度的变化可知纳米镍的去除效果优于纳米铁,A项错误;当加入的金属是Fe0/Ni05/1,初始pH=5.5时,60 min后N有剩余,初始pH=2时,N完全去除,因此pH=2时N的去除率比pH=5.5时的大,B项正确;图2中纳米铁反应60 min时,N的去除率为67.2%,则60 min内v(N)==9.03×10-6 mol·L-1·min-1,C项错误;如果pH过低,H+可与金属反应,则可能导致N去除率下降,D项正确。