1、课时分层训练(二十四) 化学反应的速率 化学反应条件的优化工业合成氨(建议用时：45 分钟)A 级 基础达标1(2014全国卷)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：H2O2I H 2OIO 慢H2O2IO H 2OO 2I 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BIO 也是该反应的催化剂C反应活化能等于 98 kJmol1D v(H2O2) v(H2O) v(O2)A A.将题给两个反应合并可得总反应为 2H2O2=2H2OO 2，该反应中 I 作催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率；B.该反应中 IO
2、 是中间产物，不是该反应的催化剂；C.反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解 1 mol H2O2放出 98 kJ 热量，不能据此判断该反应的活化能；D.由于水是纯液体，不能用来表示反应速率，同一化学反应中，速率之比等于化学系数之比，即 v(H2O2) v(H2O)2 v(O2)。2对恒温恒容密闭容器中的可逆反应：A(g)3B(g)2C(g) H0，若015 s 内 c(HI)由 0.1 molL1 降到 0.07 molL1 ，则下列说法正确的是 ( ) 95160223】A015 s 内用 I2表示的平均反应速率为 v(I2)0.001 molL 1 s1B c(HI)由
3、0.07 molL1 降到 0.05 molL1 所需的反应时间小于 10 sC升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢D减小反应体系的体积，化学反应速率加快D I 2为固态，故不能用它表示化学反应速率，A 错误； v(HI)0.002 molL1 s1 ，若反应仍以该速率进行，则0.1 molL 1 0.07 molL 115 st 10 s，但随着反应的进行，反应物浓度降低，反应0.07 molL 1 0.05 molL 10.002 molL 1s 1速率减慢，所用时间应大于 10 s，B 错误；升高温度，正、逆反应速率均加快，C 错误；减小反应体系的体积，从而增大了压强，化学反应速率将加
4、快，D 正确。4在一定温度下，向一个 2 L 的真空密闭容器中(预先装入催化剂 )通入 1 mol N2和 3 mol H2，发生反应：N 2(g)3H 2(g)2NH 3(g)。经过一段时间后，测得容器内压强是起始的 0.9 倍，在此时间内，用 H2表示的平均反应速率为 0.1 mol/(Lmin)，则所经过的时间为( )95160224】A2 min B3 minC4 min D5 minB 设参加反应的 N2的物质的量为 x，根据化学方程式：N 2(g) 3H 2(g)=2NH3(g)起始物质的量/(mol) 1 3 0反应的物质的量/(mol) x 3x 2x测定时物质的量/(mol)
5、 1 x 33 x 2x根据阿伏加德罗定律的推论：物质的量之比等于压强之比，列式可得： 4 mol4 mol 2x，解得： x0.2 mol。参加反应的 H2的物质的量： n(H2)3 x0.6 mol，可得 H2的浓10.9度变化为 0.3 mol/L，由 v(H2) 0.1 mol/(Lmin)，故可得反应时间为 3 min。 c t5一定温度下，在 2 L 密闭容器中加入纳米级 Cu2O 并通入 0.1 mol H2O(g)，发生反应：2H 2O(g) 2H2(g)O 2(g) H484 kJmol1 ，不同时间产生 O2的物质的 Cu2O 光 照量见下表：时间/min 20 40 60
6、 80n(O2)/mol 0.001 0 0.001 6 0.002 0 0.002 0下列说法不正确的是 ( )A前 20 min 内的反应速率 v(H2O)5.010 5 molL1 min1B达到平衡时，至少需要从外界吸收能量 0.968 kJC增大 c(H2O)，可以提高水的分解率D催化效果与 Cu2O 颗粒的大小有关C A 项，由题意知， v(H2O)2 v(O2)2 5.010 5 0.001 0 mol2 L20 minmolL1 min1 ，正确；B 项，热化学方程式表示的含义是 2 mol H2O(g)完全分解生成 2 mol H2(g)和 1 mol O2(g)，吸收 48
7、4 kJ 的能量，所以生成 O2 0.002 0 mol 时，吸收的能量为 0.002 0 mol484 kJmol1 0.968 kJ，正确；C 项，由于反应物只有 1 种，增大c(H2O)，相当于压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，所以水的分解率降低，错误；D 项，若 Cu2O 颗粒小，则接触面积大，反应速率快，催化效果好，正确。6已知：CO 2(g)3H 2(g)CH 3OH(g)H 2O(g) H49.0 kJmol1 。一定条件下，向体积为 1 L 的恒容密闭容器中充入 1 mol CO2和 3 mol H2，测得 CO2和 CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述
8、中正确的是 ( ) 95160225】A3 min 时，用 CO2的浓度表示的正反应速率等于用 CH3OH 的浓度表示的逆反应速率B从反应开始到平衡，用 H2表示的平均反应速率 v(H2)0.225 molL 1 min1C13 min 时，向容器中充入 2 mol 氦气，该反应的化学反应速率增加D13 min 时，向容器中充入 2 mol 氦气，CO 2的转化率增加B A 项，3 min 时反应还没有平衡，错误；B 项， v(H2)3 v(CO2)0.225 molL 1 min1 ，正确；C 项，由于容器的体积没有变化，30.75 molL 110 min所以各成分的浓度没有变化，化学反应
9、速率不变，错误；同理，平衡没有移动，D 错误。7为了探究温度、硫酸铜对锌与稀硫酸反应速率的影响，某同学设计了如下方案：编号纯锌粉质量0.2 molL1稀硫酸体积温度硫酸铜固体质量 2.0 g 10.0 mL 25 0 2.0 g 10.0 mL t 0 2.0 g 10.0 mL 35 0.2 g 2.0 g 10.0 mL 35 4.0 g下列推断合理的是( )A选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，必须控制 t25B待测物理量是收集等体积(相同条件)的气体所需要的时间，时间越长，反应越快C根据该方案，还可以探究硫酸浓度对反应速率的影响D根据该实验方案得出反应速率的大小可能是D A 项，根据
10、控制变量法，若选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，的温度必须控制在 35 ，错误；B 项，收集相同条件下等体积的气体所需的时间越长，则反应速率越慢，错误；C 项，题中各组实验中稀硫酸的浓度均相同，故无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响，错误；D 项，本题影响反应速率大小的主要因素是温度和硫酸铜固体的质量，由 A 项分析可知实验的温度应为 35 ，则反应速率，实验中锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使的反应速率比的快，实验中 CuSO4用量过多，置换出的铜可能覆盖在锌表面而阻止反应的进行，从而使反应速率大大减小，故四个反应的反应速率的大小关系可能为，正确。8.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条
11、件下进行反应，测得在不同时间( t)内产生气体体积( V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是( ) 95160226】组别对应曲线c(HCl)/ (molL1 )反应温度/ 铁的状态1 a 30 粉末状2 b 30 粉末状3 c 2.5 块状4 d 2.5 30 块状A第 4 组实验的反应速率最慢B第 1 组实验中盐酸的浓度大于 2.5 molL1C第 2 组实验中盐酸的浓度等于 2.5 molL1D第 3 组实验的反应温度低于 30 D 由图像可知，1、2、3、4 组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第 4 组实验，反应所用的时间最长，故反应速率最慢，
12、A 正确；第 1 组实验，反应所用的时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法“定多变一”的原则知盐酸的浓度应大于2.5 molL1 ，B 正确；第 2 组实验，铁是粉末状，与 3、4 组中的块状铁相区别，根据控制变量法的原则知盐酸的浓度应等于 2.5 molL1 ，C 正确；由 3、4 组实验并结合图像知第 3 组实验中反应温度应高于 30 ，D 错误。9(2018松原模拟)反应 3Fe(s)4H 2O(g)Fe 3O4(s)4H 2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )A保持容积不变，增加 H2O(g)的物质的量B将容器的容积缩小一半C保持容积不变
13、，充入 Ar 使压强增大D保持压强不变，充入 Ar 使容积增大C A 项，增加 H2O(g)的量，反应物浓度增大，化学反应速率增大，错误；B 项，将容器的容积缩小一半，反应物的浓度增大，化学反应速率增大，错误；C 项，保持容积不变，充入 Ar，Ar 不参与反应，反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，正确；D 项，保持压强不变，充入 Ar，容器的容积变大，反应物的浓度减小，反应速率减小，错误。10(2018济南模拟).下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素关系最为密切？95160227】(1)夏天的食品易变霉，在冬天不易发生该现象_；(2)同浓度不同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块，产
14、生气体有快有慢_；(3)MnO2加入双氧水中放出气泡更快_。.在一定温度下，4 L 密闭容器内某一反应中气体 M、气体 N 的物质的量随时间变化的曲线如图：(1)比较 t2时刻，正逆反应速率大小 v 正 _v 逆 (填“” “”或“v 逆 。(2)v 0.25 molL 1 min1 。 c t 4 mol 2 mol4 L2 min(3)t3时刻化学反应达到平衡，剩余 2 mol N，则转化 6 mol N，转化率为100%75%。 8 2 mol8 mol(4)升高温度，反应速率增大。【答案】 .(1)温度 (2)反应物本身的性质 (3)催化剂 .(1) (2)0.25 molL1 min
15、1 (3)75% (4)增大(2018成都模拟)工业上采取下列方法消除 NO2污染：CH 4(g)2NO 2(g)N 2(g)CO 2(g)2H 2O(g) H867 kJ/mol，下列说法正确的是( )A冷却使水液化可提高 NO2的平衡转化率 B提高反应温度，平衡常数增大C缩小容器的体积，逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度小D加入合适的催化剂可提高 NO2的平衡转化率A 选项 A，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，NO 2的平衡转化率增大，正确；选项 B，升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；选项 C，缩小容器体积相当于加压，平衡向逆反应方向移动，逆反应速率增大的程度更大
16、，错误；选项 D，使用催化剂对平衡的移动无影响，错误。B 级 专项突破11利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达 99.9%的高纯镍。反应一：Ni(粗，s)4CO(g) Ni(CO)4(g) H0 50 80 反应二：Ni(CO)4(g) Ni(纯，s)4CO(g) H0 180 200 下列说法错误的是( ) 95160228】A对于反应一，适当增大压强，有利于 Ni(CO)4的生成B提纯过程中，CO 气体可循环使用C升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大D对于反应二，在 180200 ，温度越高，Ni(CO) 4(g)的转化率越高C 反应一的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，
17、平衡右移，有利于 Ni(CO)4的生成，A 正确；反应一以 CO 为原料，反应二产生 CO，故其可以循环使用，B 正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C 不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180200 ，温度越高，反应进行程度越大，Ni(CO) 4(g)的转化率越高，D 正确。12当温度高于 500 K 时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。(1)该反应的化学方程式为_。(2)在一定压强下，测得由 CO2制取 CH3CH2OH 的实验数据中，起始投料比、温度与 CO2的转化率的关系如图。根据图中数据分析：降低温度，平衡向_方向移动。
18、在 700 K、起始投料比 1.5 时，H 2的转化率为_。n H2n CO2在 500 K、起始投料比 2 时，达到平衡后 H2的浓度为 a molL1 ，则达n H2n CO2到平衡时 CH3CH2OH 的浓度为_。【解析】 (2)由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO 2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。700 K 时，当氢气与二氧化碳的起始投料比 1.5 时，由图像可知二氧化碳n H2n CO2的转化率为 20%，由化学方程式：2CO 26H 2 C2H5OH3H 2O，可计算出氢气的转化率 500 K 为 40%。
19、设起始时 c(CO2) x molL1 ，则起始时 c(H2)2 x molL1 ，有2CO 2(g)6H 2(g) C2H5OH(g)3H 2O(g) 500 K 起始/(molL1 ): x 2x 0 0转化/(molL1 ): 0.6 x 1.8x 0.3 x 0.9 x平衡/(molL1 ): 0.4 x 0.2x 0.3 x 0.9 x02 x a molL1 ，则 0.3x1.5 a molL1 。【答案】 (1)2CO 26H 2 C2H5OH3H 2O 500 K (2)正反应(或右) 40% 1.5 a molL113(2018绵阳二模)合成氨工业涉及固体燃料的气化，需要研究
20、 CO2与 CO 之间的转化。为了弄清其规律，让一定量的 CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)CO 2(g)2CO(g) H，测得压强、温度对 CO 的平衡组成的影响如图所示：回答下列问题： 95160229】(1)p1、 p2、 p3的大小关系是_，欲提高 C 与 CO2反应中 CO2的平衡转化率，应采取的措施为_。图中 a、b、c 三点对应的平衡常数大小关系是_。(2)900 、1.013 MPa 时，1 mol CO2与足量碳反应达到平衡后容器的体积为 V，CO 2的转化率为_，该反应的平衡常数 K_。(3)将(2)中平衡体系温度降至 640 ，压强降至 0.101 3 M
21、Pa，重新达到平衡后 CO2的体积分数为 50%。条件改变时，正反应和逆反应速率如何变化？_，二者之间有何关系？ _。【解析】 (1)该反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，增大压强，平衡向逆反应方向移动，CO 的体积分数减小，故 p1” “”或“”)。实际生产条件控制在 250 、1.310 4 kPa 左右，选择此压强的理由是_。图 2【解析】 (1)由题意可知，未提纯的 TaS2粉末变成纯净 TaS2晶体，要经过两步转化：TaS 22I 2=TaI4S 2，TaI 4S 2=TaS22I 2，即反应 ()先在温度 T2端正向进行，后在温度 T1端逆向进行，反应()的 H 大于 0，因此
22、温度 T1小于 T2，该过程中循环使用的物质是 I2。(2)从图 2 来看，随着温度的升高，CO 的转化率变小，故 H0，综合温度、压强对 CO 转化率的影响来看，在题给压强下，CO 的转化率已经很大，不必再增大压强。【答案】 (1) I 2(2) 在 1.3104 kPa 下， CO 的转化率已较高，再增大压强 CO 转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失(1)制氢气原理如下：CH 4(g)H 2O(g)CO(g) 3H 2(g) H206.4 kJmol 1CO(g)H 2O(g)CO 2(g)H 2(g) H41.2 kJmol 1对于反应，一定可以提高平衡体系中 H2百分含量，又能
23、加快反应速率的措施是_。a升高温度 b增大水蒸气浓度c加入催化剂 d降低压强(2)利用(1)中产生的 H2进行合成氨的反应。图 1 表示 500 、60.0 MPa 条件下，原料气投料比与平衡时 NH3体积分数的关系。根据图中 a 点数据计算 N2的平衡体积分数：_。(3)依据温度对合成氨反应的影响，在图 2 坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH 3物质的量变化的曲线示意图。图 1 图 2【解析】 (1)反应为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减小，d 错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变 H2百分含量，c 错；增大水蒸气浓度虽
24、可使反应速率增大且使平衡右移，但平衡体系中 H2的百分含量却减小了，b 错；升高温度可使反应速率增大，且平衡右移，H 2百分含量增大，a 对。(2)由图 1 可以看出，当 N2与 H2物质的量之比为 13 时，NH 3的平衡体积分数最大，为 42%。设平衡时转化的 N2的物质的量为 x mol，由三段式：N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g)n(起始)/(mol): 1 3 0n(转化)/(mol): x 3x 2xn(平衡)/(mol): 1 x 33 x 2x100%42%，解得 x0.59，则平衡时 N2的体积分数为2x 1 x 3 3x 2x100%14.5%。(3)作图时要注意开
25、始时 NH3物质的量不断增多，1 x 1 x 3 3x 2x是因为反应正向进行(反应未达平衡)，当反应达到平衡后，此时再升高温度，平衡逆向移动，NH 3的物质的量减小。【答案】 (1)a (2)14.5%(3)如图C 级 能力提升15(2018广州模拟)在一个容积固定为 2 L 的密闭容器中，发生反应： aA(g) bB(g) pC(g) H？反应情况记录如下表： 95160231】时间 c(A)/molL1 c(B)/molL1 c(C)/molL10 min 1 3 0第 2 min 0.8 2.6 0.4第 4 min 0.4 1.8 1.2第 6 min 0.4 1.8 1.2第 8
26、min 0.1 2.0 1.8第 9 min 0.05 1.9 0.3请仔细分析，根据表中数据，回答下列问题：(1)第 2 min 到第 4 min 内用 A 表示的平均反应速率 v(A)_molL 1 min1 。(2)由表中数据可知反应在第 4 min 到第 6 min 时处于平衡状态，若在第 2 min、第 6 min、第 8 min 时分别改变了某一反应条件，则改变的条件分别可能是：第 2 min_或_；第 6 min_；第 8 min_。(3)若从开始到第 4 min 建立平衡时反应放出的热量为 235.92 kJ，则该反应的 H_。【解析】 (1) v(A) 0.2 molL 1
27、min1 。0.8 molL 1 0.4 molL 12 min(2)从 24 min 来看，A、B、C 的浓度变化量比前 2 min 大，说明反应速率加快了，故 2 min 时改变的条件可能为使用催化剂或升高温度。第 6 min 改变条件后，达到第 8 min 时，作为反应物，A 的浓度减少而 B 的浓度增加，可知改变的条件为增加 B 的浓度。从 02 min 来看，A、B、C 的浓度变化量分别为 0.2 molL1 、0.4 molL1 、0.4 molL1 可知 a、 b、 p 分别为 1、2、2，从第 9 min 的数据来看，C 的浓度大幅度减小，而 A、B 浓度也减小，且减小量与化学
28、方程式中系数成正比，可知第 8 min 改变的条件为减小 C 的浓度。(3)前 2 min 变化量之比为 c(A) c(B) c(C)0.20.40.4122，故方程式为 A(g)2B(g)2C(g) H；从开始到第 4 min 消耗 A 1.2 mol，共放出热量235.92 kJ，故每消耗 1 mol A 放出热量： 196.6 kJ/mol，所以 H196.6 235.92 kJ1.2 molkJmol1 。【答案】 (1)0.2 (2)使用催化剂 升高温度 增大 B 的浓度 减小 C 的浓度 (3)196.6 kJmol 1(2018南昌模拟)反应 4A(s)3B(g)2C(g) D(
29、g)，经 2 min 后，B 的浓度减少了0.6 molL1 。对此反应速率的正确表示是( )A用 A 表示的反应速率是 0.8 molL1 s1B分别用 B、C、D 表示的反应速率，其比值是 321C在 2 min 末时的反应速率，用反应物 B 来表示是 0.3 molL1 min1D在这 2 min 内用 B 和 C 表示的反应速率的值都是相同的B A 项，A 物质是固体，浓度视为常数，不能用来表示反应速率，错误；B 项，化学反应速率之比等于相应物质的系数之比，其比值为 321，正确；C 项， v(B) 0.62molL1 min1 0.3 molL1 min1 ，但化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，错误；D 项，化学反应速率之比等于系数之比，错误。
