课时跟踪检测（十九） 化学反应速率

PAGE第7页共8页课时跟踪检测（十九）化学反应速率1．N2分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示。下列叙述正确的是()A.在反应过程中作催化剂B．催化剂a表面发生了分解反应和化合反应C．催化剂a、b增大了该历程中的最大能垒(活化能)D．催化剂b表面发生的反应为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂b))4NO＋6H2O解析：选D由题图可知，在催化剂a表面氮气和氢气发生化合反应生成氨气，氨气做生成物，在催化剂b表面氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，氨气做反应物，则氨气在反应过程中做中间产物，A错误；在催化剂a表面氮气和氢气发生化合反应生成氨气，没有发生分解反应，B错误；催化剂a、b，降低了反应的活化能，从而提高反应速率，C错误；在催化剂b表面氨气和氧气反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂b))4NO＋6H2O，D正确。2．我国科研人员研究了在Cu­ZnO­ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇过程中水的作用机理，其主反应历程如图所示(H2→*H＋*H，带*标记的物质是该反应历程中的中间产物或过渡态)。下列说法错误的是()A．第①步中CO2和H2分子中都有化学键断裂B．水在整个历程中可以循环使用，整个过程不消耗水也不产生水C．第③步的反应式为*H3CO＋H2O→CH3OH＋*HOD．第④步反应是一个放热过程解析：选B第①步反应中CO2和H2反应产生*H和*HCOO，可见两种分子中都有化学键断裂，A正确；根据图示可知：在第③步反应中有水参加反应，第④步反应中有水生成，所以水在整个历程中可以循环使用，整个过程中总反应为CO2＋3H2→CH3OH＋H2O，整个过程中产生水，B错误；在反应历程中，第③步中需要水，*H3CO、H2O反应生成CH3OH、*HO，反应方程式为*H3CO＋H2O→CH3OH＋*HO，C正确；第④步反应是*H＋*HO=H2O，生成化学键释放能量，可见第④步反应是一个放热过程，D正确。3.一定温度下，向容积恒为VL的密闭容器中充入NO，NO转化为两种氧化物X和Y，平衡时，体系中各物质的物质的量相等。容器内NO的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是()A．反应的化学方程式为3NONO2＋N2OB．1～3min时，v(生成物)＝eq\f(1,4V)mol·L－1·min－1C．平衡时NO的转化率为25%D．充入He，反应速率增大解析：选AA项，根据题图可知，3min时反应达到平衡状态，NO的物质的量的变化量为3mol，平衡时NO和X、Y的物质的量相等，均为1mol，参与反应的各物质的物质的量的变化量之比等于各物质的化学计量数之比，则反应的化学方程式为3NOX＋Y，根据原子守恒，可知反应的化学方程式为3NONO2＋N2O，正确；B选项，根据题图可知，1～3min时，每个生成物的物质的量的变化量均为eq\f(1,3)mol，故v(生成物)＝eq\f(\f(1,3)mol,VL×2min)＝eq\f(1,6V)mol·L－1·min－1，错误；C选项，Δn(NO)＝3mol，α(NO)＝eq\f(3,4)×100%＝75%，错误；D选项，恒温恒容，充入He，浓度不变，反应速率不变，错误。4．(2021年1月新高考8省联考·湖北卷)最新文献报道，有机小分子可催化多氟芳烃的取代反应，机理如下图所示。下列说法错误的是()A．2是催化剂B．4和7都是反应中间体C．2向4的转化过程中有非极性键与极性键的断裂与形成D．5为时，1是解析：选C分析图可知反应历程为2＋3→4,4＋5→6＋7,7→1＋2，总反应为3＋5→7,2是催化剂，4和7是反应中间体，故A、B正确；由图可知，2向4的转化过程中有碳氟键断裂，有碳氮键形成，即有极性键的断裂和形成，无非极性键的断裂与形成，故C错误；5到1的总变化为4中—NO2对位的C上的原子团被X取代，若5为，则X为，则1是，故D正确。5．某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程如图所示(图中只画出了HAP的部分结构，用18O标记羟基磷灰石中的羟基氧原子)。下列说法正确的是()A．反应物的键能之和大于生成物的键能之和B．HAP改变了该反应的历程和焓变，加快了反应速率C．经过该催化氧化过程后18O仍然在HAP中D．HAP降低了反应的活化能，提高活化分子百分数解析：选D根据甲醛的燃烧反应可知甲醛与氧气生成CO2和H2O的反应为放热反应，则反应物的键能之和小于生成物的键能之和，A项错误；催化剂能够改变反应的历程，但是不能改变反应的焓变，B项错误；从题图可知，反应结束后18O在H2O中，C项错误。6．(2019·浙江选考)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H＋)或弱碱的c(OH－)，油脂在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比，下列说法不正确的是()A．高温高压液态水中，体系温度升高，油脂水解反应速率加快B．高温高压液态水中，油脂与水的互溶能力增强，油脂水解反应速率加快C．高温高压液态水中，c(H＋)增大，可催化油脂水解反应，且产生的酸进一步催化水解D．高温高压液态水中的油脂水解，相当于常温下在体系中加入了相同c(H＋)的酸或相同c(OH－)的碱的水解解析：选D温度升高，油脂的反应速率加快，A项正确；温度升高，压强增大，导致油脂与水的互溶能力增强，接触面积增大，油脂水解反应速率加快，B项正确；温度升高，水的离子积常数增大，c(H＋)增大，可催化油脂水解反应，且产生的酸进一步催化水解，C项正确；除了c(H＋)或c(OH－)的影响之外，还有温度的影响，D项错误。7．一定温度下，反应①C(s)＋CO2(g)=2CO(g)ΔH>0，反应②2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)ΔH<0。下列有关以上两个反应的说法正确的是()A．降低温度反应①的速率减小，反应②的速率增大B．增大压强反应①的速率不变，反应②的速率增大C．增大压强反应①的速率增大，反应②的速率增大D．升高温度反应①的速率增大，反应②的速率减小解析：选C降低温度反应速率减小，升高温度反应速率增大，A、D错误；对于有气体参加的可逆反应，增大压强反应速率增大，减小压强反应速率减小，B错误，C正确。8.(2021·衡水中学月考)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)经amin后SO3的浓度变化情况如图所示，在0～amin内用O2表示的平均反应速率为0.04mol·L－1·min－1，则a等于()A．0.1 B．2.5C．5 D．10解析：选C由题图可知，0～amin内Δc(SO3)＝0.4mol·L－1，则有v(SO3)＝eq\f(0.4,a)mol·L－1·min－1。根据反应速率与化学计量数的关系可得，v(O2)＝eq\f(1,2)v(SO3)＝eq\f(0.2,a)mol·L－1·min－1，又知“0～amin内用O2表示的平均反应速率为0.04mol·L－1·min－1”，则有eq\f(0.2,a)mol·L－1·min－1＝0.04mol·L－1·min－1，解得a＝5，C项正确。9．(2021·邢台一模)某恒容密闭容器中进行反应：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH＝akJ·mol－1；某科研小组通过实验测出SO2的转化率(SO2、NO起始量一定)随条件P的变化情况如图所示，下列说法正确的是()A．10～15min内反应速率小于15～20min的反应速率，P为升高温度B．10～20min内反应速率小于20～40min的反应速率，P为减小SO3的浓度C．10～15min内反应速率大于40～50min的反应速率，P为减小压强D．该反应中，随着反应物浓度的减小，反应速率一直减小解析：选A在相同时间内，转化率变化值越大，表明反应中消耗的反应物越多，反应速率越大。由表中数据知，10～15min、15～20min内，反应物转化率变化值分别为3.7%、4.5%，故后一个时间段内反应速率较快，随着反应的进行，反应物浓度减小，又因容器容积不变，故改变的条件只能是升温，A正确，C、D错误；10～20min、20～40min两个时间段内，转化率分别改变了8.2%、10.3%(注：时间间隔不同)，故10～20min反应速率快，B错误。10．[双选](2021·株州二中月考)某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)，12s时生成C的物质的量为0.8mol(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是()A．2s时，A的反应速率为0.15mol·L－1·s－1B．图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率C．化学计量数之比b∶c＝1∶2D．12s内反应放出0.4QkJ热量解析：选CD由题图可知0～2s内A的浓度变化为0.8mol·L－1－0.5mol·L－1＝0.3mol·L－1，反应速率v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.3mol·L－1,2s)＝0.15mol·L－1·s－1，所求为0～2s的平均速率，不是2s时的速率，A错误；图中交点时没有达到平衡状态，A的消耗速率大于A的生成速率，B错误；12s时达到平衡状态，B、C转化量之比等于化学计量数之比，所以b∶c＝(0.5mol·L－1－0.3mol·L－1)×2L∶0.8mol＝1∶2，C正确；由题意可知，3molA与1molB完全反应生成2molC时放出QkJ的热量，12s内，A的物质的量减少(0.8mol·L－1－0.2mol·L－1)×2L＝1.2mol，则放出的热量为0.4QkJ，D正确。11．一氧化二氮(N2O)气体具有轻微的麻醉作用，被广泛应用于医学中。(1)在恒容容器、不同温度(T)下，反应2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)ΔH＝－163kJ·mol－1中N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(半衰期指任一浓度的N2O消耗一半时所需的时间)，则T1________(填“＞”“＜”或“＝”)T2。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1min时，体系压强p＝________(用p0表示)。(2)碘蒸气能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程：第一步I2(g)=2I(g)(快反应)第二步I(g)＋N2O(g)→N2(g)＋IO(g)(慢反应)第三步IO(g)＋N2O(g)→N2(g)＋O2(g)＋I(g)(快反应)实验表明，N2O的分解速率方程为v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)(k为速率常数)。下列表述正确的是________(填字母)。A．温度升高，k增大B．第一步反应对总反应速率起决定作用C．第二步反应的活化能比第三步反应的大D．N2O的分解速率与I2浓度无关解析：(1)其他条件相同时，随着温度升高，化学反应速率增大，N2O分解半衰期减小，故T1＞T2。当温度为T1、起始压强为p0时，半衰期为t1min，设起始时N2O的物质的量为1mol，则t1min时N2O的物质的量为0.5mol，用“三段式”法进行计算：2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)起始/mol100转化/mol0.50.50.25t1min/mol0.50.50.25t1min时总物质的量为(0.5＋0.5＋0.25)mol＝1.25mol，根据阿伏加德罗定律的推论可知，同温同体积时，气体的压强之比等于其物质的量之比，则eq\f(p,p0)＝eq\f(1.25,1)，p＝1.25p0。(2)温度升高，化学反应速率v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)增大，则k增大，A正确；化学反应速率由慢反应的反应速率决定，则第二步反应对总反应速率起决定作用，B错误；活化能小的反应更容易发生，为快反应，故第二步反应的活化能比第三步反应的大，C正确；v＝k·c(N2O)·c0.5(I2)，所以N2O分解速率与I2浓度有关，D错误。答案：(1)＞1.25p0(2)AC12．I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。①SO2＋4I－＋4H＋=S↓＋2I2＋2H2O②I2＋2H2O＋SO2=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2I－为探究①、②反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18mLSO2饱和溶液加入2mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)编号试剂组成实验现象A0.4mol·L－1KI溶液变黄，一段时间后出现浑浊Bamol·L－1KI0.2mol·L－1H2SO4溶液变黄，出现浑浊较A快C0.2mol·L－1H2SO4无明显现象D0.2mol·L－1KI0.0002molI2溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快(1)B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①、②反应速率解释原因：____________________________________________________________________________。解析：(1)由于B是A的对比实验，所以两组实验中KI的浓度必须相同，即a＝0.4。(2)A说明I－能催化二氧化硫发生歧化反应。C中无明显现象，说明H＋单独存在时不具有催化作用，不能使二氧化硫歧化反应速率增大。B中溶液变黄，出现浑浊较A快，结合C可知，增强溶液的酸性，可增强I－的催化效果。(3)由于I－催化二氧化硫的歧化反应是①与②两个过程分步进行的，所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D中直接加入I2，故反应②可立即发生，而由反应②产生的H＋可使反应①速率增大，所以D的反应速率比A的大。答案：(1)0.4(2)I－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②比①快；D中由反应②产生的H＋使反应①加快13．汽车排气管装有的三元催化装置，可以消除CO、NO等的污染，反应机理如下Ⅰ：NO＋Pt(s)=NO(*)[Pt(s)表示催化剂，NO(*)表示吸附态NO，下同]Ⅱ：CO＋Pt(s)=CO(*)Ⅲ：NO(*)=N(*)＋O(*)Ⅳ：CO(*)＋O(*)=CO2＋2Pt(s)Ⅴ：N(*)＋N(*)=N2＋2Pt(s)Ⅵ：NO(*)＋N(*)=N2O＋2Pt(s)尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如图。(1)330℃______________________________________________________________________。(2)反应Ⅴ的活化能________(填“＜”“＞”或“＝”)反应Ⅵ的活化能，理由是______________________________________________________________________________。解析：(1)由图可知330℃以下的低温区中CO2、N2O含量较高，故发生的主要反应的化学方程式是CO