高考化学一轮复习课时分层训练24化学反应的速率化学反应条件鲁科版.docx

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高考化学一轮复习课时分层训练24化学反应的速率化学反应条件鲁科版

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Ⅰ卷）已知分解1molH2O2放出热量98kJ，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98kJ·mol－1

D．v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）

A　[A.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，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－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1molH2O2放出98kJ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）＝2v（O2）。

]

2．对恒温恒容密闭容器中的可逆反应：

A（g）＋3B（g）2C（g）　ΔH<0，下列叙述错误的是（　　）

A．升高温度，v（正）、v（逆）都增大，但v（逆）增加的程度更大

B．增大压强，v（正）、v（逆）都增大，但v（正）增加的程度更大

C．增大A的浓度，v（正）会增大，但v（逆）会减小

D．使用催化剂，一般v（正）、v（逆）同时增大，而且增大的倍数相同

C　[根据方程式可知，正反应是放热反应，所以升高温度，正、逆反应速率都是增大的，但逆反应速率增加的程度更大，A正确；正反应是气体分子数减小的反应，所以增大压强，正、逆反应速率都是增大的，但正反应速率增加的程度更大，平衡向正反应方向移动，B正确；增大反应物的浓度，正反应速率突然增大，而逆反应速率瞬间不变，后逐渐增大，平衡向正反应方向移动，C不正确；催化剂可同等程度改变正、逆反应速率，D正确。

]

3．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：

2HI（g）H2（g）＋I2（s）　ΔH>0，若0～15s内c（HI）由0.1mol·L－1降到0.07mol·L－1，则下列说法正确的是（　　）【导学号：

95160223】

A．0～15s内用I2表示的平均反应速率为v（I2）＝0.001mol·L－1·s－1

B．c（HI）由0.07mol·L－1降到0.05mol·L－1所需的反应时间小于10s

C．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　[I2为固态，故不能用它表示化学反应速率，A错误；v（HI）＝

＝0.002mol·L－1·s－1，若反应仍以该速率进行，则t＝

＝10s，但随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢，所用时间应大于10s，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，化学反应速率将加快，D正确。

]

4．在一定温度下，向一个2L的真空密闭容器中（预先装入催化剂）通入1molN2和3molH2，发生反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（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0.1mol/（L·min），则所经过的时间为（　　）

【导学号：

95160224】

A．2min　　　　　　　B．3min

C．4minD．5min

B　[设参加反应的N2的物质的量为x，根据化学方程式：

　　　　　　　　N2（g）＋　3H2（g）===2NH3（g）

起始物质的量/（mol）130

反应的物质的量/（mol）x3x2x

测定时物质的量/（mol）1－x3－3x2x

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：

＝

，解得：

x＝0.2mol。

参加反应的H2的物质的量：

n（H2）＝3x＝0.6mol，可得H2的浓度变化为0.3mol/L，由v（H2）＝

＝0.1mol/（L·min），故可得反应时间为3min。

]

5．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.1molH2O（g），发生反应：

2H2O（g）

2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋484kJ·mol－1，不同时间产生O2的物质的量见下表：

时间/min

20

40

60

80

n（O2）/mol

0.0010

0.0016

0.0020

0.0020

下列说法不正确的是（　　）

A．前20min内的反应速率v（H2O）＝5.0×10－5mol·L－1·min－1

B．达到平衡时，至少需要从外界吸收能量0.968kJ

C．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）＝2v（O2）＝2×

＝5.0×10－5mol·L－1·min－1，正确；B项，热化学方程式表示的含义是2molH2O（g）完全分解生成2molH2（g）和1molO2（g），吸收484kJ的能量，所以生成O20.0020mol时，吸收的能量为0.0020mol×484kJ·mol－1＝0.968kJ，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：

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－49.0kJ·mol－1。

一定条件下，向体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化曲线如图所示。

下列叙述中正确的是（　　）

【导学号：

95160225】

A．3min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）＝0.225mol·L－1·min－1

C．13min时，向容器中充入2mol氦气，该反应的化学反应速率增加

D．13min时，向容器中充入2mol氦气，CO2的转化率增加

B　[A项，3min时反应还没有平衡，错误；B项，v（H2）＝3v（CO2）＝

＝0.225mol·L－1·min－1，正确；C项，由于容器的体积没有变化，所以各成分的浓度没有变化，化学反应速率不变，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

0.2mol·L－1

稀硫酸体积

温度

硫酸铜固

体质量

Ⅰ

2.0g

10.0mL

25℃

0

Ⅱ

2.0g

10.0mL

t℃

0

Ⅲ

2.0g

10.0mL

35℃

0.2g

Ⅳ

2.0g

10.0mL

35℃

4.0g

下列推断合理的是（　　）

A．选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响，必须控制t＝25

B．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Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ

D　[A项，根据控制变量法，若选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响，Ⅱ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Ⅱ的温度应为35℃，则反应速率Ⅱ>Ⅰ，实验Ⅲ中锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使Ⅲ的反应速率比Ⅱ的快，实验Ⅳ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Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ，正确。

]

8.

等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，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（　　）

【导学号：

95160226】

组别

对应

曲线

c（HCl）/（mol·L－1）

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2.5mol·L－1

C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1

D．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，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2.5mol·L－1，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2.5mol·L－1，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）＋4H2O（g）Fe3O4（s）＋4H2（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，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）Ⅰ.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？

【导学号：

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，产生气体有快有慢________；

（3）MnO2加入双氧水中放出气泡更快________。

Ⅱ.在一定温度下，4L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“<”）。

（2）若t2＝2min，计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为________。

（3）t3时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为________。

（4）如果升高温度，则v逆________（填“增大”“减小”或“不变”）。

【解析】　Ⅰ.

（1）夏天温度较高，反应速率较大，而冬天温度较低，反应速率较低。

（2）反应物本身性质是影响化学反应速率的主要因素，镁比锌活泼，与盐酸反应较剧烈。

（3）MnO2是H2O2分解反应的催化剂，可加快反应速率。

Ⅱ.

（1）t2时刻，反应物逐渐减小，生成物逐渐增多，反应未达平衡且正向进行，v正>v逆。

（2）v＝

＝

＝0.25mol·L－1·min－1。

（3）t3时刻化学反应达到平衡，剩余2molN，则转化6molN，转化率为

×100%＝75%。

（4）升高温度，反应速率增大。

【答案】　Ⅰ.

（1）温度　

（2）反应物本身的性质　（3）催化剂　Ⅱ.

（1）>　

（2）0.25mol·L－1·min－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：

CH4（g）＋2NO2（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－867kJ/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，NO2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，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）　ΔH＜0

反应二：

Ni（CO）4（g）

Ni（纯，s）＋4CO（g）　ΔH＞0

下列说法错误的是（　　）

【导学号：

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180～200℃，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，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180～200℃，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500K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：

①降低温度，平衡向________方向移动。

②在700K、起始投料比

＝1.5时，H2的转化率为________。

③在500K、起始投料比

＝2时，达到平衡后H2的浓度为amol·L－1，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为________。

【解析】　

（2）①由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2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。

②700K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的转化率为20%，由化学方程式：

2CO2＋6H2

C2H5OH＋3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。

③设起始时c（CO2）＝xmol·L－1，则起始时c（H2）＝2xmol·L－1，有

　　　　　　2CO2（g）＋6H2（g）

C2H5OH（g）＋3H2O（g）

起始/

（mol·L－1）:

　x2x　0　0

转化/

（mol·L－1）:

　0.6x1.8x　0.3x　0.9x

平衡/

（mol·L－1）:

　0.4x0.2x　0.3x　0.9x

0．2x＝amol·L－1，则0.3x＝1.5amol·L－1。

【答案】　

（1）2CO2＋6H2

C2H5OH＋3H2O

（2）①正反应（或右）　②40%　③1.5amol·L－1

13．（2018·绵阳二模）合成氨工业涉及固体燃料的气化，需要研究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）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH，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：

【导学号：

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℃、1.013MPa时，1molCO2与足量碳反应达到平衡后容器的体积为V，CO2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0.1013MPa，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

欲提高CO2的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动。

由题图知，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动；该反应为气体分子数增大的反应，降低压强，平衡向正反应方向移动。

平衡常数只与温度有关，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，故Ka＝Kb＜Kc。

（2）根据题图，900℃、1.013MPa时，CO的体积分数为80%。

设达到平衡时CO2转化了xmol，则平衡时CO2为（1－x）mol，CO为2xmol，

×100%＝80%，解得x＝

，故CO2的转化率为

mol÷1mol×100%≈66.7%。

该反应的平衡常数K＝

＝

＝

。

（3）降低温度并降低压强，则正、逆反应速率均减小，重新达到平衡时，相比

（2）中平衡体系，CO2的体积分数增大，说明平衡向逆反应方向移动，则v（正）＜v（逆）。

【答案】　

（1）p1＜p2＜p3　升高温度、降低压强　Ka＝Kb＜Kc

（2）66.7%　

（或3.2416MPa）

（3）正反应和逆反应速率均减小　v（正）＜v（逆）

14．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：

【导学号：

95160230】

TaS2（s）＋2I2（g）TaI4（g）＋S2（g）　ΔH＞0　（Ⅰ）

如图1所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________T2（填“>”“<”或“＝”）。

上述反应体系中循环使用的物质是______。

图1

（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。

CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示。

该反应ΔH________0（填“>”或“<”）。

实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa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：

①TaS2＋2I2===TaI4＋S2，②TaI4＋S2===TaS2＋2I2，即反应（Ⅰ）先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应（Ⅰ）的ΔH大于0，因此温度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ΔH＜0，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）<　I2

（2）＜　在1.3×104kPa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：

①CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）

ΔH＝＋206.4kJ·mol－1

②CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

ΔH＝－41.2kJ·mol－1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能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℃、60.0MPa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，NH3物质的量变化的曲线示意图。

　　　　　　　　　图1　　　　　　　　　　　图2

【解析】　

（1）反应①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，H2百分含量增大，a对。

（2）由图1可以看出，当N2与H2物质的量之比为1∶3时，NH3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xmol，由三段式：

　　　　　N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）

n（起始）/（mol）:

130

n（转化）/（mol）:

x3x2x

n（平衡）/（mol）:

1－x3－3x2x

×100%＝42%，解得x≈0.59，则平衡时N2的体积分数为

×100%≈14.5%。

（3）作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多，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，NH3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2L的密闭容器中，发生反应：

aA（g）＋bB（g）pC（g）　ΔH＝？

反应情况记录如下表：

【导学号：

95160231】

时间

c（A）/mol·L－1

c（B）/mol·L－1

c（C）/mol·L－1

0min

1

3

0

第2min

0.8

2.6

0.4

第4min

0.4

1.8

1.2

第6min

0.4

1.8

1.2

第8min

0.1

2.0

1.8

第9min

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2min到第4min内用A表示的平均反应速率v（A）＝________mol·L－1·min－1。

（2）由表中数据可知反应在第4min到第6min时处于平衡状态，若在第2min、第6min、第8min时分别改变了某一反应条件，则改变的条件分别可能是：

①第2min________或________；

②第6min________；

③第8min________。

（3）若从开始到第4min建立平衡时反应放出的热量为235.92kJ，则该反应的ΔH＝________。

【解析】　

（1）v（A）＝

＝0.2mol·L－1·min－1。

（2）①从2～4min来看，A、B、C的浓度变化量比前2