化学反应速率及影响因素
突破训练（七）
1. 已知反应:
2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0)。其反应机理如下:
①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快
②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢
下列有关该反应的说法正确的是 ( )
A.该反应的速率主要取决于①的快慢
B.NOBr2是该反应的催化剂
C.正反应的活化能比逆反应的活化能小 a kJ·mol-1
D.增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数, 加快反应速率
【解析】反应速率主要取决于慢的一步,所以反应速率主要取决于②的快慢,A错误; NOBr2是反应过程中的中间物质,不是该反应的催化剂,B错误;由于该反应为放热反应,说明反应物总能量高于生成物总能量,所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1,C正确;增大Br2(g)浓度活化分子百分数不变,但单位体积内的活化分子数目增多了,所以能加快反应速率,D错误。
2．已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：
H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应速率与I－浓度有关
B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1
D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
【解析】选A H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的，I－浓度越大，反应速率越快，A项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I－，而IO－
为中间产物，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，D项错误。
3.反应2AB+3C,在20 ℃进行时其v(A)=5 mol·L-1·s-1。已知温度每升高10 ℃,此反应速率增大到原来的2倍,则当其他条件不变时,温度升高至50 ℃时,此反应中v(C)是 ( )
A.20 mol·L-1·s-1 B.40 mol·L-1·s-1
C.60 mol·L-1·s-1 D.15 mol·L-1·s-1
【解析】温度每升高10 ℃,化学反应速率增大到原来的2倍,初始温度为20 ℃,温度升高到50 ℃,温度变化为30 ℃,反应速率应是10 ℃的23=8倍,因此v(A)=8×5 mol/(L·s)=40 mol/(L·s),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,因此v(C)=v(A)=60 mol/(L·s),故选项C正确。
4．一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图。下列说法正确的是( )
A．t1 min时正、逆反应速率相等
B．X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系
C．0～8 min，H2的平均反应速率
v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率
v(N2)＝0.25 mol·L－1·min－1
【解析】选B t1时刻没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，A项错误；根据图像，X的物质的量增加，属于生成物，因此X为NH3的曲线，B项正确；0～8 min时，v(NH3)＝＝0.007 5 mol·L－1·min－1
，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比得v(H2)＝＝0.011 25 mol·L－1·min－1，C项错误；10～12 min，v(NH3)＝＝0.005 mol·L－1·min－1，则v(N2)＝＝0.002 5 mol·L－1·min－1，D项错误。
5.为探究Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,某同学分别设计了图K25-1(a)、图K25-1(b)所示的实验。下列叙述中不正确的是 ( )
图K25-1
A.图(b)中的A为分液漏斗
B.图(b)实验可通过测定相同状况下产生的气体体积与反应时间来比较反应速率
C.图(a)实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率
D.若图(a)实验中反应速率为①>②,则Fe3+对H2O2分解的催化效果一定比Cu2+好
【解析】图(b)中的A为分液漏斗,A正确;图(b)实验可通过测定相同状况下产生的气体体积与反应时间来比较反应速率,B正确;图(a)实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率,C正确;因为氯化铁、硫酸铜阴离子不同,若图(a)实验中反应速率为①>②,不能说明Fe3+对H2O2分解的催化效果一定比Cu2+好, D错误。
6.已知反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，向某体积恒定的密闭容器中按体积比2∶1充入SO2和O2，在一定条件下发生反应。如图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图(图中T表示温度)，Y可以是( )
A．O2的体积分数 B．混合气体的密度
C．密闭容器内的压强 D．SO2的转化率
【解析】选D 由题图可知，温度T2
达到平衡所用时间短，反应速率较快，所以温度T2＞T1，温度升高，Y表示的物理量降低，该反应正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，氧气的体积分数增大，A错误；升温平衡向逆反应方向移动，但混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度不变，B错误；升温平衡向逆反应方向移动，混合气体的总的物质的量增大，容器的体积不变，容器的压强增大，C错误；升温平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，D正确。
7.在密闭容器中进行反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，下列有关图像的说法不正确的是( )
A．依据图a可判断正反应为放热反应
B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂时的变化情况
C．若ΔHv(b)>v(c) B．v(b)>v(c)>v(a)
C．v(c)>v(a)>v(b) D．v(b)>v(a)>v(c)
【解析】选B 合成氨的反应方程式为3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)。可换成同一物质来表示，才能比较反应速率大小，都换成N2的反应速率比较，容器a中v(N2)＝1 mol·L－1·min－1，容器b中，v(N2)＝3 mol·L－1·min－1，容器c中v(N2)＝2 mol·L－1·min－1，可知B正确。
9．如图所示为800 ℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是( )
A．发生的反应可表示为：2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
【解析】根据图象，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A项说法正确。前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B项说法正确。开始时加入的物质为A和B，没有C，C项说法错误。根据图象，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，因此D项说法正确。
10．10 mL浓度为1 mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，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．K2O B．CH3COONa
C．CuSO4 D．Na2CO3
【解析】选B Zn与稀盐酸发生反应：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，若加入物质使反应速率降低，则c(H＋)减小，但是不影响产生氢气的物质的量，说明最终电离产生的n(H＋)不变。A.K2O与水反应生成KOH，与盐酸反应消耗H＋，速率降低，产生氢气的物质的量减小，不符合题意；B.CH3COONa溶液与HCl发生反应：CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，使溶液中c(H＋)减小，反应速率降低，当反应进行到一定程度，会发生反应：2CH3COOH＋Zn===(CH3COO)2Zn＋H2↑，因此最终不会影响产生氢气的物质的量，符合题意；C.加入CuSO4溶液会与Zn发生置换反应：CuSO4＋Zn===Cu＋ZnSO4，产生的Cu与Zn和盐酸构成原电池，会加快反应速率，不符合题意；D.若加入Na2CO3溶液，会与盐酸发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，使溶液中的c(H＋)减小，但由于逸出了CO2气体，因此使n(H＋)也减小，产生氢气的物质的量减小，不符合题意。
11．有一化学反应：A＋3B2C，根据影响化学反应速率的因素可得v(C)＝kcm(A)cn(B)，其中k是与温度有关的速率常数，为测k、m、n的值，在298 K时，将A、B溶液按不同浓度混合，得到下列实验数据：
编号
A的初始浓
度/(mol·L－1)
B的初始浓
度/(mol·L－1)
生成C的初始速
率/(mol·L－1·s－1)
1
1.0
1.0
1.2×10－2
2
2.0
1.0
2.4×10－2
3
1.0
2.0
4.8×10－2
(1)根据上表可求得：m＝_________，n＝_________，k＝________。
(2)当c(A)＝c(B)＝2.0 mol·L－1时，以B表示的初始反应速率为________。
【解析】(1)分别将第1组、第2组、第3组的数据代入v(C)＝kcm(A)cn(B)，三式联立，可求得m＝1，n＝2，k＝1.2×10－2 L2·mol－2·s－1。(2)v(C)＝1.2×10－2 L2·mol－2·s－1×(2.0 mol·L－1)×(2.0 mol·L－1)2＝9.6×10－2 mol·L－1·s－1。由方程式知v(B)＝v(C)＝×9.6×10－2 mol·L－1·s－1＝0.144 mol·L－1·s－1。
答案：(1)1 2 1.2×10－2 L2·mol－2·s－1
(2)0.144 mol·L－1·s－1
12．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”，进行了如下实验：
实验
编号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6mol/L
H2C2O4溶液
H2O
0.2 mol/L
KMnO4溶液
3 mol/L
稀硫酸
1
3.0
4.0
1.0
2.0
6.4
2
3.0
3.0
2.0
2.0
5.2
3
3.0
2.0
3.0
2.0
4.0
请回答：
(1)已知KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应有CO2生成，用化学方程式表示该实验的实验原理___________________________________________。
(2)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是__________________________________________________________________。
(3)利用实验3中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)＝________。
(4)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。
该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
图1 图2
①该小组同学提出的假设是_______________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
实
验
编
号
室温下，试管中所加试剂及其用量/mL
再向试管中加入少量固体
室温下溶液颜色褪至无色所
需时间/min
0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
0.2 mol/L
KMnO4溶液
3 mol/L
稀硫酸
4
3.0
2.0
3.0
2.0
t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是
______________________________________________________________。
【解析】(2)分析题目所给信息，可知其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。(3)利用实验3中数据计算，v(KMnO4)＝(0.2 mol/L×3/10)/4 min＝1.5×10－2 mol/(L·min)。(4)①分析题图2可知，生成物中的MnSO4为该反应的催化剂。②需要加入MnSO4，探究其对反应速率的影响。③若该小组同学提出的假设成立，与实验3相比，溶液褪色所需时间短。
答案：(1)2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
(2)其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大
(3)1.5×10－2 mol/(L·min)
(4)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用) ②MnSO4 ③与实验3比较，溶液褪色所需时间短或所用时间(t)小于4 min(或其他合理答案)
13．某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：
(1)该反应的化学方程式为_____________________________________。
(2)反应开始至2 min，气体Z的平均反应速率为____________________。
(3)若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：
①压强是开始时的________倍；
②若此时将容器的体积缩小为原来的倍，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为____________反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)若上述反应在2 min后的t1～t6内反应速率与反应时间图象如下，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则__________。
A．在t1时增大了压强
B．在t3时加入了催化剂
C．在t4时降低了温度
D. t2～t3时X的转化率最高
【解析】(1)由图象可知X、Y为反应物，Z为生成物，X、Y、Z的化学计量数之比等于它们的物质的量变化之比为0.3∶0.1∶0.2＝3∶1∶2，所以方程式为3X＋Y2Z。
(2)v(Z)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
(3)①＝⇒p后＝p前＝p前＝0.9p前。
②根据方程式，减小体积，平衡正向移动，故该反应为放热反应。
(4)根据图象，t1时增大了生成物的浓度，平衡逆向移动；t3时加入了催化剂，平衡不移动；t4时应为减小压强，平衡逆向移动，故B选项正确。
答案：(1)3X＋Y2Z
(2)0.05 mol·L－1·min－1
(3)①0.9 ②放热
(4)B
14.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是( )
A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝ mol·L－1·min－1
C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
【解析】：选C 根据图示可知，T1＞T2，温度越高平衡时c(X)越高，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，M点X的转化量小于W点X的转化量，M点放出的热量小于W点放出的热量，A项错误；T2下，Δt＝t1，Δc(Y)＝ mol·L－1，v(Y)＝ mol·L－1·min－1，B项错误；M点温度比W点温度高，所以M点的正反应速率大于W点的逆反应速率，而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率，则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，C项正确；由于在恒容密闭容器中反应，再加入一定量X，相当于增加压强，平衡向正反应方向移动，再次平衡时X的转化率增大，D项错误。
15.已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO2的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．平衡状态a与c相比，平衡状态a的c(CO)较小
B．在T2时，d点的反应速率：v(逆)＞v(正)
C．反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＞0
D．若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2
【解析】选A 平衡状态a与c相比，c点温度高，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO浓度减小，所以a点CO浓度较大，故A错误；T2时反应进行到d点，c(CO2)高于平衡浓度，故反应向逆反应方向进行，则一定有v(逆)＞v(正)，故B正确；由题图可知，温度越高平衡时c(CO2)越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即ΔH＞0，故C正确；该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，则K1
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