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：H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I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 kJmol1Dv(H2O2)v(H2O)v(O2)AA.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2=2H2OO2，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
2、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)2v(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 () 【导学号：95160223】A015 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)0.001 molL1s1Bc(HI)由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
3、，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DI2为固态，故不能用它表示化学反应速率，A错误；v(HI)0.002 molL1s1，若反应仍以该速率进行，则t10 s，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：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
4、.1 mol/(Lmin)，则所经过的时间为() 【导学号：95160224】A2 minB3 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：N2(g)3H2(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) 1x 33x 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：，解得：x0.2 mol。参加反应的H2的物质的量：n(H2)3x0.6 mol，可得H2的浓度变化为0.3 mol/L，由v(H2)0.1 mol/(Lmin)，故可得反应时间为3 min。5一定
5、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：2H2O(g)2H2(g)O2(g)H484 kJmol1，不同时间产生O2的物质的量见下表：时间/min20406080n(O2)/mol0.001 00.001 60.002 00.002 0下列说法不正确的是 ()A前20 min内的反应速率v(H2O)5.0105 molL1min1B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CA项，由题意知，v(H2O)2v(O2)25.0105 molL1min1，正确；B项，热化
6、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484 kJ的能量，所以生成O2 0.002 0 mol时，吸收的能量为0.002 0 mol484 kJmol10.968 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：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(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，
7、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】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 molL1min1C13 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，CO2的转化率增加BA项，3 min时反应还没有平衡，错误；B项，v(H2)3v(CO2)0.225 molL1min1，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
8、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 g10.0 mL25 02.0 g10.0 mLt 02.0 g10.0 mL35 0.2 g2.0 g10.0 mL35 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DA项，根据控制变量法，若选择和实验探究硫酸铜对反应速率的
9、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
10、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)/ (molL1)反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530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，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 mo
11、lL1，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)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CA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
12、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？ 【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_。.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
13、大小v正_v逆(填“”“”或“v逆。(2)v0.25 molL1min1。(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%。(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 molL1min1(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)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
14、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)H0反应二：Ni(CO)4(g)Ni(纯，s)4CO(g)H0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
15、)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，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
16、。(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。在700 K、起始投料比1.5时，H2的转化率为_。在500 K、起始投料比2时，达到平衡后H2的浓度为a molL1，则达到平衡时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，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。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的转化率为20%，由化学
17、方程式：2CO26H2C2H5OH3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。设起始时c(CO2)x molL1，则起始时c(H2)2x molL1，有2CO2(g)6H2(g) C2H5OH(g)3H2O(g)起始/(molL1): x 2x 0 0转化/(molL1): 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x平衡/(molL1): 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x02xa molL1，则0.3x1.5a molL1。【答案】(1)2CO26H2C2H5OH3H2O(2)正反应(或右)40%1.5a molL113(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
18、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)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： 【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 、1.013 MPa时，1 mol CO2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0.101 3 MPa，重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改
19、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p1p2”“”或“”)。实际生产条件控制在250 、1.3104 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：TaS22I2=TaI4S2，TaI4S2=TaS22I2，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
20、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)I2(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：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H206.4 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H41.2 kJmol1对于反应，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 、60.0 MPa
21、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13时，NH
22、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： N2(g)3H2(g)2NH3(g)n(起始)/(mol): 1 3 0n(转化)/(mol): x 3x 2xn(平衡)/(mol): 1x 33x 2x100%42%，解得x0.59，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2 L 的密闭容器中，发生反应：a
23、A(g)bB(g)pC(g)H？反应情况记录如下表： 【导学号：95160231】时间c(A)/molL1c(B)/molL1c(C)/molL10 min130第2 min0.82.60.4第4 min0.41.81.2第6 min0.41.81.2第8 min0.12.01.8第9 min0.051.90.3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)_molL1min1。(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
24、：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 molL1min1。(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
25、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 kJmol1。【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 kJmol1(2018南昌模拟)反应4A(s)3B(g)2C(g)D(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 molL1s1B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 molL1min1D在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的BA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) molL1min10.3 molL1min1，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。13
