2018-2019学年高中一轮复习化学跟踪检测（二十六）化学反应速率化学反应条件的优化工业合成氨

跟踪检测（二十六）化学反应速率化学反应条件的优化——工业合成氨1．改变外界条件可以影响化学反应速率，针对H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其中能使活化分子百分数增加的是()①增大反应物浓度 ②增大气体的压强③升高体系的温度 ④使用催化剂A．①② B．②③C．①④ D．③④解析：选D增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增加，即活化分子的浓度增大，反应速率加快，但活化分子百分数不变，①错误；增大气体的压强，容器的体积缩小，相当于增大浓度，单位体积内活化分子数目增加，但活化分子百分数不变，②错误；升高体系的温度，部分普通分子变成活化分子，单位体积内活化分子的数目及百分数均增加，③正确；使用催化剂，降低了活化能，单位体积内活化分子的数目及百分数均增加，④正确。2．反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示该反应的反应速率最快的是()A．v(A)＝0.15mol·L－1·min－1B．v(B)＝0.01mol·L－1·s－1C．v(C)＝0.40mol·L－1·min－1D．v(D)＝0.45mol·L－1·min－1解析：选D如果都用物质B表示该反应的反应速率，则根据反应速率之比等于系数之比可知选项A～D分别是0.45mol·L－1·min－1、0.60mol·L－1·min－1、0.60mol·L－1·min－1、0.675mol·L－1·min－1，即选项D表示的该反应的反应速率最快。3．(2018·佛山一中月考)一定温度下，在某密闭容器中发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)ΔH>0，若在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()A．0～15s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002mol·L－1·s－1B．c(HI)由0.07mol·L－1降到0.05mol·L－1所需的反应时间小于10sC．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，化学反应速率加快解析：选D0～15s内，v(I2)＝eq\f(1,2)v(HI)＝eq\f(1,2)×eq\f(0.1－0.07mol·L－1,15s)＝0.001mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应进行，c(HI)减小，v(HI)减小，故c(HI)由0.07mol·L－1降到0.05mol·L－1，所需时间大于10s，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项正确。4.对可逆反应：A(g)＋B(s)C(s)＋D(g)ΔH>0。如图所示为正、逆反应速率(v)与时间(t)关系的示意图，如果在t1时刻改变条件：①加入A；②加入催化剂；③加压；④升温；⑤减少C，符合图示条件的是()A．②③ B．①②C．③④ D．④⑤解析：选A加入A，因为A为气体，因此加入A平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，故①错误；催化剂对化学平衡无影响，只加快反应速率，故②正确；反应前后气体系数相等，因此加压平衡不移动，化学反应速率增大，故③正确；升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，故④错误；C为固体，浓度视为常数，对化学平衡移动无影响，对化学反应速率无影响，故⑤错误。5．已知4NH3＋5O2=4NO＋6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(mol·L－1·min－1)表示，则正确的关系是()A.eq\f(4,5)v(NH3)＝v(O2)B.eq\f(5,6)v(O2)＝v(H2O)C.eq\f(2,3)v(NH3)＝v(H2O)D.eq\f(4,5)v(O2)＝v(NO)解析：选D由已知可得eq\f(1,4)v(NH3)＝eq\f(1,5)v(O2)＝eq\f(1,4)v(NO)＝eq\f(1,6)v(H2O)，据此可知，A项应为eq\f(5,4)v(NH3)＝v(O2)；B项应为eq\f(6,5)v(O2)＝v(H2O)；C项应为eq\f(3,2)v(NH3)＝v(H2O)。6.(2018·宁波十校模拟)某温度下，在容积为2L的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时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A．前12s内，A的平均反应速率为0.025mol·L－1·s－1B．12s后，A的消耗速率等于B的生成速率C．系数之比b∶c＝1∶2D．12s内，A和B反应放出的热量为0.2QkJ解析：选C分析图像可知12s内A的浓度变化为(0.8－0.2)mol·L－1＝0.6mol·L－1，反应速率v(A)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.6mol·L－1,12s)＝0.05mol·L－1·s－1，A项错误；分析图像，12s内B的浓度变化为(0.5－0.3)mol·L－1＝0.2mol·L－1，v(B)＝eq\f(0.2mol·L－1,12s)＝eq\f(1,60)mol·L－1·s－1，速率之比等于系数之比，3∶b＝0.05∶eq\f(1,60)，b＝1，3∶c＝0.05∶eq\f(\f(0.8,2),12)，c＝2，A、B的系数不同，12s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B项错误，C项正确；消耗3molA放热QkJ,12s内消耗A的物质的量为0.6mol·L－1×2L＝1.2mol，消耗1.2molA放出的热量为0.4QkJ，D项错误。7．对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度(mol·L－1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。时间水样0510152025Ⅰ(pH＝2)0.400.280.190.130.100.09Ⅱ(pH＝4)0.400.310.240.200.180.16Ⅲ(pH＝4)0.200.150.120.090.070.05Ⅳ(pH＝4，含Cu2＋)0.200.090.050.030.010下列说法不正确的是()A．在0～20min内，Ⅰ中M的分解速率为0．015mol·L－1·min－1B．水样酸性越强，M的分解速率越快C．在0～25min内，Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大D．由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快解析：选D由表中数据分析可知，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ慢，D错误。8．少量铁片与100mL0.01mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的()①加H2O②加KNO3溶液③滴入几滴浓盐酸④加入少量铁粉⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)⑧改用10mL0.1mol·L－1盐酸A．①⑥⑦ B．②③⑤⑧C．③⑦⑧ D．③④⑥⑦⑧解析：选C铁片与稀盐酸反应的实质是Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。加水稀释，c(H＋)减小，反应速率减慢，①错误；加KNO3溶液，溶液中含有NOeq\o\al(－,3)、H＋，与Fe发生反应生成NO，得不到H2，②错误；滴加浓盐酸后，c(H＋)增大，反应速率加快，由于铁片不足量，产生H2的量不变，③正确；加入少量铁粉，c(H＋)不变，反应速率不变，Fe的质量增加，则生成H2的量增加，④错误；加NaCl溶液，相当于加水稀释，c(H＋)减小，反应速率减慢，⑤错误；滴加CuSO4溶液，Fe与CuSO4发生置换反应析出Cu，形成原电池，反应速率加快，但由于置换Cu时消耗一部分Fe粉，生成H2的量减少，⑥错误；升高温度，反应速率加快，n(HCl)不变，则生成H2的量不变，⑦正确；改用10mL0.1mol·L－1盐酸，c(H＋)增大，n(H＋)不变，反应速率加快，n(Fe)不变，则生成H2的量不变，⑧正确；故可使用的方法有③⑦⑧。9．其他条件相同时，不同pH条件下，用浓度传感器测得反应2A＋B=3C＋D中产物D的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是()A．pH＝8.8时，升高温度，反应速率不变B．保持外界条件不变，反应一段时间后，pH越小，D的浓度越大C．为了实验取样，可以采用调节pH的方法迅速停止反应D．减小外界压强，反应速率一定减小解析：选CpH＝8.8时，升高温度，活化分子之间的有效碰撞概率增大，反应速率一定增大，A错误；保持外界条件不变，反应初期，pH＝7.5和pH＝8.2时D的浓度相同，B错误；pH＝8.8时，反应速率接近于0，可认为反应停止，所以调节pH可迅速停止反应，C正确；对于没有气体参加的反应，减小压强，反应速率几乎不变，不知道参与此反应的物质的状态，故该反应速率不一定减小，D错误。10．一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，反应过程如图所示，下列说法正确的是()A．t1min时，正、逆反应速率相等B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系C．0～8min内，H2的平均反应速率v(H2)＝0.075mol·L－1·min－1D．10～12min，升高温度，反应速率减慢解析：选Bt1min后，X、Y的物质的量继续发生变化，则t1min时该反应未达到平衡状态，故t1min时，正、逆反应速率不相等，A错误。由题图可知，7～10min处于平衡状态，0～7min内，X、Y的物质的量变化分别为0.6mol、0.9mol，二者的比值为0.6mol∶0.9mol＝2∶3，结合反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)推知，X曲线表示NH3，Y曲线表示H2，B正确。0～8min内，n(H2)由1.2mol减少到0.3mol，则v(H2)＝eq\f(1.2mol－0.3mol,10L×8min)＝0.01125mol·L－1·min－1，C错误。该反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，n(X)减小，n(Y)增大，与题图不符，D错误。11．回答下列问题：(1)将等物质的量的A和B，混合于2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，5min后测得c(D)＝0.5mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的反应速率是0.1mol·L－1·min－1。①A在5min末的浓度是________________。②v(B)＝________________。③x＝______________。(2)在25℃时，向100mL含氯化氢14.6g的盐酸中，放入5.6g纯铁粉，反应进行到2min末收集到氢气1.12L(标准状况)，在此后又经过4min，铁粉完全溶解。若不考虑溶液体积的变化，则：①前2min内用FeCl2表示的平均反应速率是________。②后4min内用HCl表示的平均反应速率是________。③前2min与后4min相比，反应速率________较快，其原因是________________。解析：(1)D的反应速率v(D)＝eq\f(0.5mol·L－1,5min)＝0.1mol·L－1·min－1，又因C的平均反应速率为0.1mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于相应的系数之比可知，x＝2，v(B)＝eq\f(1,2)v(C)＝0.05mol·L－1·min－1。3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)起始浓度(mol·L－1)aa00转化浓度(mol·L－1)0.750.250.50.55min后浓度(mol·L－1)a－0.75a－0.250.50.5由于c(A)∶c(B)＝3∶5，所以(a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5，得a＝1.5，则5min末A的浓度为1.5mol·L－1－0.75mol·L－1＝0.75mol·L－1。(2)①反应开始至2min末，收集到1.12L(标准状况)氢气，则氢气的物质的量是0.05mol。根据方程式2HCl＋Fe=FeCl2＋H2↑，生成氯化亚铁0.05mol，其浓度是0.5mol·L－1，所以用氯化亚铁表示的反应速率是0.5mol·L－1÷2min＝0.25mol·L－1·min－1。②氯化氢的物质的量是0.4mol，而铁是0.1mol，所以在后4min内消耗氯化氢的物质的量是(0.1mol－0.05mol)×2＝0.1mol，所以用氯化氢表示的反应速率是1.0mol·L－1÷4min＝0.25mol·L－1·min－1。③根据①②可知，前2min与后4min相比，反应速率较快的是前2min。这是由于随着反应的进行，反应物氢离子的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢。答案：(1)①0.75mol·L－1②0.05mol·L－1·min－1③2(2)①0.25mol·L－1·min－1②0.25mol·L－1·min－1③前2min在其他条件不变时，随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，因而反应速率随之减小12．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液的酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验编号反应物催化剂①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液(1)实验①和②的目的是_____________________________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是___________________________________________________________________________________________________。(2)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。分析图示能够得出的实验结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)对比实验①、②的实验条件，其他条件相同，仅H2O2溶液的浓度不同，故其目的是探究反应物浓度对化学反应速率的影响。“通常条件下H2O2稳定，不易分解”，欲使H2O2分解产生O2，可向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中，从而加快反应速率，易于观察。(2)实验④为酸性溶液，实验⑤为碱性溶液，图中实验③、④、⑤生成氧气的体积相同，但反应的时间不同，反应速率不同，分析可知：溶液的酸性越强，H2O2的分解速率越慢；溶液的碱性越强，H2O2的分解速率越快。答案：(1)探究反应物浓度对化学反应速率的影响向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)(2)碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率13．(2018·临沂期中)用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化)，实验装置如图甲所示：实验序号A溶液B溶液①20mL0.1mol·L－1H2C2O4溶液30mL0.01mol·L－1KMnO4溶液②20mL0.2mol·L－1H2C2O4溶液30mL0.01mol·L－1KMnO4溶液(1)该实验探究的是____________因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是________>________(填实验序号)。(2)若实验①在2min末收集了4.48mLCO2(标准状况下)，则在2min末，c(MnOeq\o\al(－,4))＝________mol·L－1(假设混合溶液的体积为50mL)。(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定________________________________________________________________________来比较化学反应速率。(4)小组同学发现反应速率变化如图乙，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①产物Mn2＋是反应的催化剂，②_________________________________________。解析：(1)对比①②实验中A溶液、B溶液的数据可知，除c(H2C2O4)不同外，其余各量均相同，显然该实验是探究浓度对化学反应速率的影响。实验②中A溶液的c(H2C2O4)比实验①中大，则实验②的化学反应速率快，所得CO2的体积大。(2)收集到CO2的物质的量为n(CO2)＝eq\f(4.48×10－3L,22.4L·mol－1)＝2×10－4mol，则有2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O210n(MnOeq\o\al(－,4))2×10－4mol列式：eq\f(2,10)＝eq\f(nMnO\o\al(－,4),2×10－4mol)，解得n(MnOeq\o\al(－,4))＝4×10－5mol。在2min末，n(MnOeq\o\al(－,4))＝30×10－3L×0.01mol·L－1－4×10－5mol＝2.6×10－4mol，从而可得c(MnOeq\o\al(－,4))＝eq\f(2.6×10－4mol,0.05L)＝0.0052mol·L－1。答案：(1)浓度②①(2)0.0052(3)KMnO4溶液完全退色所需时间(或产生相同体积气体所需时间)(4)反应放热14．(2018·洛阳质检)已知：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的反应为放热反应，在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n0(NO2)∶n0(SO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。(1)当容器内________(填标号)不再随时间的变化而改变时，可以判断反应达到了化学平衡状态。a．气体的压强b．气体的平均摩尔质量c．气体的密度d．NO2的体积分数(2)如果要将图中C点的平衡