PAGE7-課時評價20化學反應速率化學反應條件的優化(建議用時：40分鐘)一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1．在恒溫恒容的容器中進行反應：A(g)2B(g)＋C(g)，20秒時，若反應物A的濃度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1，則下列敘述不正確的是()A．20秒內，v(A)＝0.002mol·L－1·s－1B．20秒內，v(A)∶v(B)∶v(C)＝1∶2∶1C．20秒時，n(A)∶n(B)∶n(C)＝1∶2∶1D．再經20秒，c(A)＞0.02mol·L－1C解析：在恒溫恒容的容器中進行反應：A(g)2B(g)＋C(g)，20秒時，若反應物A的濃度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1則A的反應速率v＝eq\f(0.1mol·L－1－0.06mol·L－1,20s)＝0.002mol·L－1·s－1，故A正確；速率之比等于系數之比，20秒內，v(A)∶v(B)∶v(C)＝1∶2∶1，故B正確；反應到20s時c(A)＝0.06mol·L－1，依據濃度變更之比等于系數之比，則c(B)＝(0.1mol·L－1－0.06mol·L－1)×2＝0.08mol·L－1，c(C)＝0.1mol·L－1－0.06mol·L－1＝0.04mol·L－1，n(A)∶n(B)∶n(C)＝3∶4∶2，故C錯誤；再經20秒，若依據前20秒反應，則A變更的物質的量濃度＝0.002mol·L－1·s－1×20s＝0.04mol·L－1，剩余0.06mol·L－1－0.04mol·L－1＝0.02mol·L－1，但速率小于前20s，則c(A)＞0.02mol·L－1，故D正確。2．下列說法中，正確的是()A．0.1mol·L－1HCl和0.1mol·L－1H2SO4與2mol·L－1NaOH溶液反應，其反應速率相同B．大理石塊與大理石粉末分別同0.1mol·L－1鹽酸反應，其反應速率相同C．Mg、Al在相同條件下分別與0.1mol·L－1鹽酸反應，其反應速率相同D．0.1mol·L－1HCl和0.1mol·L－1HNO3與相同形態和大小的大理石反應，其反應速率相同D解析：0.1mol·L－1HCl和0.1mol·L－1H2SO4中，硫酸中氫離子濃度大，與2mol·L－1NaOH溶液反應速率快，故A錯誤；固體的表面積越大，化學反應速率越快，所以大理石粉末同0.1mol·L－1鹽酸反應速率快，故B錯誤；金屬本身的性質是確定化學反應速率的確定性因素，金屬鎂的活潑性強于金屬鋁，所以Mg與0.1mol·L－1鹽酸反應速率快，故C錯誤；0.1mol·L－1HCl和0.1mol·L－1HNO3氫離子濃度大小相等，所以與相同形態和大小的大理石反應，反應速率相同，故D正確。3．(2024·濰坊模擬)“接觸法制硫酸”的主要反應是2SO2＋O22SO3，在催化劑表面的反應歷程如下：下列說法正確的是()A．運用催化劑只能加快正反應速率B．反應②的活化能比反應①大C．該反應的催化劑是V2O4D．過程中既有V—O的斷裂，又有V—O的形成D解析：A項，催化劑能同時且同等程度地變更(加快或減慢)正反應速率和逆反應速率，不正確；B項，反應②的速率比反應①的速率快，說明反應②的活化能更小，不正確；C項，催化劑的質量和化學性質在反應前后不會發生變更，故該反應的催化劑是V2O5，不正確；D項，反應①中有V—O的斷裂，反應②中有V—O的形成，正確。4．已知2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)在催化劑作用下分解速率加快，其能量隨反應進程的變更如圖所示。下列說法不正確的是()A．加入催化劑，活化分子百分數增加，反應速率變大B．加入催化劑，增加了正反應速率，逆反應速率不變C．降低溫度，對逆反應速率影響大D．增大壓強，正反應速率幾乎不變，逆反應速率增大B解析：A項，加入催化劑，降低了反應的活化能，活化分子百分數增加，有效碰撞次數增加，反應速率變大，正確；B項，加入催化劑，會同等程度地變更正反應速率和逆反應速率，錯誤；C項，降低溫度，正反應速率和逆反應速率均減小，但是降低溫度對吸熱反應方向即逆反應速率影響大，正確；D項，正反應的反應物無氣體，增大壓強，濃度幾乎不變，速率不變；逆反應的反應物中有氣體氧氣，增大壓強，濃度增大，逆反應速率加快，正確。5．某溫度下，在容積肯定的密閉容器中進行如下反應：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)ΔH>0，下列敘述正確的是()A．在容器中加入氬氣，反應速率不變B．加入少量W，逆反應速率增大C．上升溫度，正反應速率增大，逆反應速率減小D．將容器的容積壓縮，可增大單位體積內活化分子的百分數，有效碰撞次數增大A解析：在容器中加入氬氣，各反應組分的濃度不變，反應速率不變，A項正確；W為固態，加入少量W，反應速率不變，B項錯誤；上升溫度，正、逆反應速率均增大，C項錯誤；將容器的容積壓縮，可增大單位體積內活化分子數和有效碰撞次數，但活化分子百分數不變，D項錯誤。6．在不同濃度(c)、溫度(T)條件下，蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列推斷不正確的是()A．a＝6.00B．同時變更反應溫度和蔗糖的濃度，v可能不變C．b＜318.2D．不同溫度時，蔗糖濃度削減一半所需的時間相同D解析：A項，依據表中的數據可知：328.2K時，蔗糖溶液的濃度越大，水解的速率越快。依據濃度與速率的變更關系可知，蔗糖的濃度每減小0.100mol·L－1，速率減小1.50mmol·L－1·min－1，所以在濃度為0.400mol·L－1時，蔗糖水解的速率a＝6.00mmol·L－1·min－1，正確；B項，依據表中的數據可知：溫度上升，水解速率越快，濃度越高，水解速率也越快，同時變更反應物的濃度和反應的溫度，若二者對反應速率的影響趨勢相反，并能相互抵消，反應速率也可能不變，正確；C項，在物質的濃度不變時，溫度上升，水解速率加快，溫度降低，水解速率減慢，在物質的濃度為0.600mol·L－1時，當318.2K時水解速率是3.60mmol·L－1·min－1，bK時該反應的速率為2.16mmol·L－1·min－1，小于3.60mmol·L－1·min－1，所以反應溫度低于318.2K，即b＜318.2，正確；D項，由于溫度不同時，在相同濃度時的反應速率不同，所以不同溫度下，蔗糖濃度減小一半所需的時間不同，錯誤。二、不定項選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)7．反應2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2，放出166kJ的熱量，該反應的速率表達式為v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待測)，其反應包含下列兩步：①2NO＋H2=N2＋H2O2(慢)②H2O2＋H2=2H2O(快)T℃時測得有關試驗數據如下：序號c(NO)/(mol·L－1)c(H2)/(mol·L－1)速率/(mol·L－1·min－1)Ⅰ0.00600.00101.8×10－4Ⅱ0.00600.00203.6×10－4Ⅲ0.00100.00603.0×10－5Ⅳ0.00200.00601.2×10－4下列說法錯誤的是()A．整個反應速率由第②步反應確定B．正反應的活化能肯定是①<②C．該反應速率表達式：v＝5000·c2(NO)·c(H2)D．該反應的熱化學方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1AB解析：由①、②兩反應知，反應過程中慢反應確定反應速率，整個反應速率由第①步反應確定，A錯誤；反應①慢，說明反應①的活化能高，正反應的活化能肯定是①>②，B錯誤；比較試驗Ⅰ、Ⅱ數據可知，NO濃度不變，氫氣濃度增大一倍，反應速率增大一倍，比較試驗Ⅲ、Ⅳ數據可知，H2濃度不變，NO濃度增大一倍，反應速率增大四倍，據此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依據試驗Ⅰ中數據計算k＝5000，則速率表達式為v＝5000·c2(NO)·c(H2)，C正確；反應2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ的熱量，生成28gN2放熱664kJ，熱化學方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1，D正確。8．為探討某溶液中溶質R的分解速率的影響因素，分別用三份不同初始濃度的R溶液在不同溫度下進行試驗，c(R)隨時間變更如圖。下列說法不正確的是()A．25℃時，在10～30min內，溶質R的平均分解速率為0.02mol·L－1·min－1B．對比30℃和10℃曲線，在50min時，R的分解百分率相等C．對比30℃和25℃曲線，在0～50min內，能說明R的平均分解速率隨溫度上升而增大D．對比30℃和10℃曲線，在同一時刻，能說明R的分解速率隨溫度上升而增大AD解析：由題圖分析知，25℃時，在10～30min內，溶質R的平均分解速率v(R)＝eq\f(1.4mol·L－1－0.8mol·L－1,20min)＝0.03mol·L－1·min－1，A項錯誤；由30℃和10℃對應曲線可知，反應進行到50min時，R均完全分解，分解百分率均為100%，B項正確；0～50min內，25℃時，Δc(R)＝(1.8－0.5)mol·L－1＝1.3mol·L－1，30℃時，Δc(R)＝(1.6－0)mol·L－1＝1.6mol·L－1，說明溫度上升，分解速率加快，C項正確；10℃曲線所代表的起始濃度比30℃曲線所代表的起始濃度小，分解反應速率較小不肯定是由溫度這一因素所造成的，還會受濃度影響，D項錯誤。三、非選擇題9．1799年英國化學家漢弗萊·戴維發覺一氧化二氮(N2O)氣體具有稍微的麻醉作用，而且對心臟、肺等器官無損害，后來被廣泛應用于醫學手術中。在肯定溫度下的恒容容器中，反應2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)的部分試驗數據如下：反應時間/min0102030405060708090100c(N2O)/mol·L－10.100.090.080.070.060.050.040.030.020.010.00(1)在0～20min時段，反應速率v(N2O)為________mol·L－1·min－1。(2)若N2O起始濃度c0為0.150mol·L－1，則反應至30min時N2O的轉化率α＝________。(3)不同溫度(T)下，N2O分解半衰期隨起始壓強的變更關系如圖所示(圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應時間)，則T1________(填“>”“＝”或“<”)T2。當溫度為T1、起始壓強為p0，反應至t1min時，體系壓強p＝________(用p0表示)。解析：(1)依據表格數據，在0～20min時段，反應速率v(N2O)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.10－0.08mol·L－1,20min)＝1.0×10－3mol·L－1·min－1。(2)由表可知，每隔10min，c(N2O)的變更量相等，故單位時間內c(N2O)的變更與N2O的起始濃度無關，每10min均減小0.01mol·L－1，若N2O起始濃度c0為0.150mol·L－1，則反應至30min時轉化的N2O的濃度為0.01mol·L－1×3＝0.03mol·L－1，則N2O的轉化率α＝eq\f(0.03mol·L－1,0.150mol·L－1)×100%＝20.0%。(3)其他條件相同時，溫度上升化學反應速率加快，N2O分解半衰期減小，由圖可知，壓強相同時，半衰期T2>T1，則溫度T1>T2；當溫度為T1、起始壓強為p0，設起始時的物質的量為1mol，則2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)起始量/mol100t1min時/mol0.50.50.25t1min時總物質的量為(0.5＋0.5＋0.25)mol＝1.25mol，依據等溫等容條件下，壓強之比等于物質的量之比，體系壓強p＝eq\f(1.25,1)p0＝1.25p0。答案：(1)1.0×10－3(2)20.0%(3)>1.25p010．(2024·全國卷Ⅰ)硫酸是一種重要的基本化工產品。接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(→,\s\up10(釩催化劑))SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1?；卮鹣铝袉栴}：(1)釩催化劑參加反應的能量變更如圖(a)所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為_______________。(2)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質的量分數分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，SO2平衡轉化率α隨溫度的變更如圖(b)所示。反應在5.0MPa、550℃時的α＝________，推斷的依據是________________________________________________。影響α的因素有_____________________________________________________________。(3)將組成(物質的量分數)為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應器，在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO2轉化率為α，則SO3壓強為________，平衡常數Kp＝________________________(以分壓表示，分壓＝總壓×物質的量分數)。(4)探討表明，SO2催化氧化的反應速率方程為v＝k(eq\f(α,α′)－1)0.8(1－nα′)式中：k為反應速率常數，隨溫度t上升而增大；α為SO2平衡轉化率，α′為某時刻SO2轉化率，n為常數。在α′＝0.90時，將一系列溫度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲線，如圖(c)所示。曲線上v最大值所對應溫度稱為該α′下反應的最相宜溫度tm。t<tm時，v漸漸提高；t>tm后，v漸漸下降。緣由是______________________________。解析：(1)據圖(a)寫出熱化學方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)=2VOSO4(s)ΔH1＝－399kJ·mol－1；②V2O4(s)＋SO3(g)=V2O5(s)＋SO2(g)ΔH2＝－24kJ·mol－1，由①－②×2可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)=2VOSO4(s)＋V2O4(s)，依據蓋斯定律，該反應的ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399kJ·mol－1)－(－24kJ·mol－1)×2＝－351kJ·mol－1。(2)反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的正反應是氣體總分子數削減的放熱反應，其他條件相同時，增大壓強，平衡正向移動，SO2平衡轉化率增大，則圖中p1＝5.0MPa，p3＝0.5MPa。由圖可知，反應在5.0MPa、550℃時SO2的平衡轉化率α＝0.975。溫度、壓強和反應物的起始濃度(組成)都會影響SO2的平衡轉化率α，溫度肯定時，壓強越大，α越大；壓強肯定時，溫度越高，α越小。(3)假設原氣體的物質的量為100mol，則SO2，O2和N2的物質的量分別為2mmol、mmol和qmol，q＝100－3m，SO2的平衡轉化率為α，則有下列關系：平衡時混合氣體的總物質的量為n(總)＝2m(1－α)mol＋m(1－α)mol＋2mαmol＋qmol，則SO3的物質的量分數為eq\f(nSO3,n總)×100%＝eq\f(2mαmol,2m1－αmol＋m1－αmol＋2mαmol＋qmol)×100%＝eq\f(2mα,