-新教材高中化学课时检测5影响化学反应速率的因素活化能含解析新人教版选择性必修

PAGEPAGE7影响化学反应速率的因素活化能1．有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数都增大的方法是()①增大反应物浓度②增大压强③升高温度④加入催化剂A．①②③ B．②③④C．①③④ D．③④解析：选D①增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增加，活化分子百分数不变；②增大压强，单位体积内活化分子数目增加，活化分子百分数不变；③升高温度，分子吸收能量，原来不是活化分子的变为活化分子，活化分子数目增加，活化分子百分数增大；④加入催化剂，降低反应所需活化能，原来不是活化分子的变为活化分子，活化分子数目增加，活化分子百分数增大；因此③④正确。2．对于反应：N2(g)＋O2(g)2NO(g)，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()A．增大容积使压强减小B．容积不变充入N2使压强增大C．容积不变充入氦气使压强增大D．使总压强不变，充入氖气解析：选B增大容积使压强减小，参加反应的气体的浓度减小，则反应速率减小，故A错误；容积不变充入N2使压强增大，氮气的浓度增大，反应速率加快，故B正确；容积不变充入氦气使压强增大，但参加反应的气体的浓度不变，则反应速率不变，故C错误；保持总压强不变，充入氖气，容积增大，参加反应的气体的浓度减小，反应速率减小，故D错误。3．在一氧化碳变换反应CO＋H2Oeq\o(,\s\up7(一定条件))CO2＋H2中，有关反应条件改变使反应速率增大的原因分析不正确的是()A．使用催化剂，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加B．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加C．增大压强，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞概率增加D．增大c(CO)，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加解析：选D催化剂能降低反应的活化能，提高活化分子百分数，则增大反应速率，所以使用催化剂，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增加，故A正确；温度升高，活化分子的百分数增大，有效碰撞概率增加，反应的速率越快，故B正确；增大压强，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞概率增加，故C正确；浓度变大，活化分子百分数不变，但单位体积活化分子数增多，有效碰撞概率增加，反应速率加快，故D错误。4．已知：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中，反应速率最快的是()组号反应温度/℃Na2S2O3H2SO4H2O体积/mL浓度/(mol·L－1)体积/mL浓度/(mol·L－1)体积/mLA1050.2100.15B1050.150.210C3050.2100.15D3050.150.210解析：选C温度对化学反应速率的影响比浓度对化学反应速率的影响更大。根据表格数据可知，选项C、D的反应温度30℃比选项A、B的10℃高，因此选项C、D的反应速率比选项A、B的快。当温度都是30℃时，选项C中反应物的浓度比选项D的更大。由于反应物的浓度越大，反应速率越快，因此反应速率最快的是选项C。5．碳单质在生产生活中用途广泛。炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速氧化SO2，从而消除雾霾。其活化过程中的能量变化如图所示，下列说法错误的是()A．活性炭可去除水中的悬浮杂质B．生成活化氧的ΔH>0C．活化过程中有水时的活化能降低D．氧化SO2的过程中，炭黑起催化作用解析：选B活性炭具有吸附性，可去除水中的悬浮杂质，A正确；根据图像，生成活化氧时，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，ΔH<0，B错误；化学反应过程中存在多步反应的活化能，根据能量变化图分析，整个反应的活化能为活化能较大者，则没有水加入的反应活化能为E＝0.75eV，有水加入的反应的活化能E＝0.57eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低0.75eV－0.57eV＝0.18eV，C正确；活化氧可以快速氧化SO2，而炭黑颗粒可以活化氧分子产生活化氧，所以炭黑颗粒是大气中SO2转化为SO3的催化剂，故D正确。6．下列说法正确的是()A．增加反应物的浓度，可以增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多B．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大C．升高温度使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应所需的活化能D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而增大反应速率解析：选D增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数目增多，活化分子百分数不变，则使有效碰撞次数增大，反应速率加快，A错误；有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，单位体积内活化分子数目增多，从而使反应速率增大，但活化分子百分数不变，B错误；升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是提供分子需要的能量，活化分子的百分数增大，从而使有效碰撞次数增大，反应速率加快，C错误；催化剂能降低反应的活化能，增大单位体积内活化分子的百分数，从而增大反应速率，D正确。7．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)ΔH＝－akJ·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②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大akJ·mol－1D．增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率解析：选A反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A正确；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故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akJ·mol－1，故C错误；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，所以能加快反应速率，故D错误。8．不同条件下，用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是()A．一定时间内，Fe2＋的氧化率随时间延长而逐渐增大B．由①和②可知，pH越大，Fe2＋氧化速率越快C．由①和③可知，温度越高，Fe2＋氧化速率越快D．氧化过程的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O解析：选B由图像可知，Fe2＋的氧化率随时间延长而逐渐增大，故A正确；由图像可知，①和②的反应温度和溶液的pH均不相同，无法判断溶液的pH与Fe2＋氧化速率的关系，故B错误；由图像可知，①和③的溶液的pH相同，温度越高，Fe2＋氧化速率越快，故C正确；氧化过程发生的反应为酸性条件下，亚铁离子与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，故D正确。9．HCOOH在Pd催化剂表面脱氢的反应机理、反应历程与能量的关系如图所示：下列说法正确的是()A．在Pd催化剂表面HCOOH脱氢反应的ΔH＞0B．在Pd催化剂表面解离O—H比C—H的活化能低C．用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和CO2D．在历程Ⅰ～Ⅴ中，生成Ⅴ的反应速率最快解析：选C由图示知，甲酸在Pd催化剂表面脱氢反应，反应物的总能量高于最终产第Ⅲ步解离C—H，活化能为36.7kJ·mol－1－8.9kJ·mol－1＝27.8kJ·mol－1，B错误；由图可知，HCOOH在Pd催化剂下，C—H、O—H均发生断裂，最终生成H2和CO2，因此用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的产物都有HD和CO2，C正确；由图可知，生成Ⅴ的过程活化能最高，则反应速率最慢，D错误。10．(1)Zn粒和稀盐酸反应一段时间后，反应速率会减慢，当加热或加入浓盐酸后，反应速率明显加快。由此判断，影响化学反应速率的因素有________和________。(2)锌与盐酸的反应速率可以通过观察____________进行判断，也可通过实验测定。通过实验测定锌与盐酸反应速率，除测量反应时间外，还需要测量的物理量是____________或____________。(3)为探究锌与盐酸反应过程的速率变化，某同学的实验测定方法：在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(氢气体积已换算为标准状况下)：时间/min12345体积/mL50120232290310①反应速率最快的时间段是__________(填“0～1min”“1～2min”“2～3min”“3～4min”或“4～5min”)。②2～3min时间段，以盐酸的浓度变化来表示的反应速率(假设溶液体积不变)为____________________。③试分析1～3min时间段里，反应速率变快的主要原因是________________________________________________________________________。解析：(1)当加热或加入浓盐酸后，反应速率明显加快，说明温度和反应物的浓度对反应速率产生影响。(2)锌与盐酸的反应速率可以通过观察反应放出H2的快慢进行判断。锌与盐酸的反应速率，可以用单位时间内c(Zn2＋)的增加量来表示，也可以用单位时间内产生氢气的体积来表示，故通过实验测定锌与盐酸的反应速率，除测量反应时间外，还需要测量的物理量是锌的质量变化或生成氢气的体积。(3)①由表中数据可知，在2～3min内反应生成H2的量最多，故这段时间的反应速率最快。②2～3min，n(H2)＝eq\f(232－120×10－3L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，Δn(HCl)＝2n(H2)＝0.01mol，v(HCl)＝eq\f(0.01mol,0.1L×1min)＝0.1mol·L－1·min－1。③1～3min时间段内，随着反应的进行，盐酸浓度逐渐降低，但该反应是放热反应，温度逐渐升高，而温度的升高使反应速率加快的程度超过了反应物浓度的降低使反应速率减慢的程度，故此时间段内反应速率变快。答案：(1)温度浓度(2)反应放出H2的快慢锌的质量变化生成氢气的体积(3)①2～3min②0.1mol·L－1·min－1③反应放热成为影响反应速率的主要因素11．目前，汽车厂商常利用催化技术将汽车尾气中的CO和NO转化成CO2和N2，反应方程式为2NO＋2COeq\o(,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2。为研究如何提高该转化过程的反应速率，降低NO、CO的污染，某课题组进行了以下实验探究。[资料查阅]①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。[实验设计]该课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。(1)完成下列实验设计表。实验编号实验目的T/℃NO初始浓度/(mol·L－1)CO初始浓度/(mol·L－1)同种催化剂的比表面积/(m2/g)Ⅰ为以下实验作参照2806.50×10－34.00×10－380Ⅱ①______②____③________④________120Ⅲ探究温度对尾气转化速率的影响360⑤________⑥________80[图像分析与结论]利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线，如图所示。(2)由曲线Ⅲ可知，0～eq\f(2,3)min内，用NO表示的反应速率为________。(3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂的比表面积，汽车尾气转化速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)由表中数据可知，实验Ⅱ探究的是催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响，所以温度应与实验Ⅰ相同，为280℃，NO和CO的初始浓度也与实验Ⅰ相同，分别为6.50×10－3mol·L－1、4.00×10－3mol·L－1。(2)mol·L－1，所以Δc(CO)＝2.00×10－3mol·L－1，由于CO与NO以1∶1反应，所以Δc(NO)＝2.00×10－3mol·L－1，则用NO表示的反应速率为eq\f(2.00×10－3mol·L－1,\f(2,3)min)＝3.00×10－3mol·L－1·min－1。(3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂的比表面积，汽车尾气转化速率增大。答案：(1)①研究催化剂的比表面积对尾气转化速率的影响②280③6.50×10－3④4.00×10－3⑤6.50×10－3⑥4.00×10－3(2)3.00×10－3mol·L－1·min－1(3)增大12．研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：①2NO(g)N2O2(g)(快)v1正＝k1正c2(NO)v1逆＝k1逆c(N2O2)ΔH1＜0②N2O2(g)＋O2(g)