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专题六　化学反应速率　化学平衡
第23讲　化学反应速率(一)
1. (2021·盐城三模)对于反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH ＝－904 kJ/mol，下列有关说法正确的是(　　)
A. ΔS<0
B. 该反应的正反应的活化能小于逆反应的活化能
C. 4 mol NH3和5 mol O2充分反应放出的热量为904 kJ
D. 达到平衡时，增大容器的体积，v正增加、v逆减小
2. (2021·南师附中)甲醇与水蒸气重整可获得清洁能源，在催化剂作用下发生如下两步反应：
反应①：CH3OH(g)===CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
反应②：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2。根据能量变化示意图，下列说法不正确的是(　　)
A. 总反应的热化学方程式：CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2
B. 1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总键能大于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)的总键能
C. 甲醇与水蒸气催化重整的总反应速率取决于反应①的速率
D. 催化剂在反应中改变了活化能，加快了反应速率
3. 在2 L的恒容容器中，充入1 mol A和3 mol B，并在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，经3 s后达到平衡，测得C气体的浓度为0.6 mol/L，下列说法中不正确的是(　　)
A. 用B表示反应速率为0.3 mol/(L·s)
B. 平衡后，向容器中充入无关气体(如Ne)，反应速率增大
C. 3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
D. 平衡后，v正(A)＝v逆(A)
4. 根据下列图示所得出的结论正确的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 图甲取规格、质量相等的铝片，分别放入5%、20%的足量稀盐酸中，生成氢气的质量与反应时间的关系曲线
B. 图乙是镁条与盐酸反应的化学反应速率随反应时间变化的曲线，说明t1时刻溶液的温度最高
C. 图丙表示Cu与过量浓硝酸反应生成的NO2气体体积随时间的变化关系，说明该反应在b→c时间段内反应速率最快
D. 图丁是Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)　ΔH<0的反应速率随反应时间变化的曲线，说明t0时刻改变的条件是减小压强
5. 一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是(　　)
A. 在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等
B. 溶液酸性越强，R的降解速率越小
C. R的起始浓度越小，降解速率越大
D. 在20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol/(L·min)
6. 实验测得某反应在不同pH下产物A的浓度随时间变化的关系如图(其他条件相同)。则下列有关说法正确的是(　　)
A. 若增大压强，该反应的反应速率一定增大
B. pH＝6.8时，随着反应的进行反应速率逐渐增大
C. 一定pH范围内，溶液中H＋浓度越小，反应速率越快
D. 可采用调节pH的方法使反应停止
7. 为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是(　　)
A. pH越小氧化率越小
B. 温度越高氧化率越小
C. Fe2＋的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关，还受其他因素影响
D. 实验说明增大pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率
8. 335 ℃时，在恒容密闭反应器中1.00 mol C10H18(l)催化脱氢的反应过程如下：
反应1：C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1
反应2：C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2
测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程能量变化如下图所示。下列说法错误的是(　　)
　
A. 催化剂能改变反应历程
B. 更换催化剂后，ΔH1、ΔH2也会随之改变
C. 8 h时，反应2未处于平衡状态
D. x1显著低于x2，是因为反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8
9. (2021·广东卷)反应X===2Z经历两步：①X → Y；②Y → 2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A. a为c(X)随t的变化曲线
B. t1时，c(X) ＝ c(Y)＝ c(Z)
C. t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D. t3后，c(Z) ＝ 2c0－c(Y)
10. 反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应速率v可表示为v＝kcm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定。下列说法正确的是(　　)
实验序号 c(H2)/(mol/L) c(Cl2)/(mol/L) v/[ mol/(L·s)]
① 1.0 1.0 1.0k
② 2.0 1.0 2.0k
③ 2.0 4.0 4.0k
A. 在上述反应中，H2、HCl、Cl2的反应速率之比为1∶1∶2
B. 加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率减小
C. 上述化学反应速率表达式中m＝1、n＝
D. 相同条件下，H2的浓度对反应速率的影响小于Cl2
11. (1) 用20% H2SO4浸取软锰矿(主要成分为MnO2、SiO2等)制备高纯MnO2，酸浸时，通常加入FeSO4作催化剂加快反应速率。为提高酸浸速率，还可以采取的措施有________________(写一种)。
(2) 工业上用稀硫酸浸取碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等杂质)生产锰酸锂(LiMn2O4)，为了提高碳酸锰矿浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：
①适当升高温度；②搅拌；③________________等。
(3) 用NaOH熔盐高钛渣(主要成分为Ti3O5，含少量SiO2、FeO、Fe2O3)制备白色颜料TiO2，为加快反应速率，在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可采取的措施是________________________。
12. H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答问题。
方法1：生物脱H2S的原理：
H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O
(1) 硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是________________。
(2) 由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为________________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是________________________。
图1　　 图2
方法2：在一定条件下，用H2O2氧化H2S
(3) 随着参加反应的变化，氧化产物不同。当＝4时，氧化产物的分子式为________。
13. (2021·如东期末调研) CH4是合成一系列化工原料和燃料的重要基础物质。
(1) CH4－CO2催化重整得到工业合成气(CO和H2)、乙酸等。生成合成气的反应有：
主反应：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ/mol
积碳反应：CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH2＝＋75 kJ/mol
消碳反应：CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH3
①ΔH3＝________ kJ/mol。
②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应 消碳反应
活化能/(kJ/mol) 催化剂1 43 72
催化剂2 33 91
图1
在图1中分别画出主反应在无催化剂、有催化剂1、有催化剂2三种情况下“反应过程－能量”示意图。
图2 图3
③催化剂3可将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂3的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图2。乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是__________。
(2) CH4－H2O(g)催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是________________________。
②用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图3所示。从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率________(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，请解释原因：
______________________________________________________________。
第23讲　化学反应速率(一)
1. B　【解析】 正反应是气体分子数增加的反应，ΔS＞0，A错误；反应是放热反应，正反应的活化能小于逆反应的活化能，B正确；反应为可逆反应，4 mol NH3和5 mol O2在容器中不能完全反应，放出的热量小于904 kJ，C错误；增大容器的体积，各组分的浓度都减小，正、逆反应速率都减小，D错误。
2. B　【解析】 将给定的两个热化学方程式相加可得到A项中的热化学方程式，A正确；由图示看出，CO和H2O的反应为放热反应，1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总键能小于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)的总键能，B错误；反应①的活化能大，反应速率慢，C正确；催化剂的加入能降低反应的活化能，加快反应速率，D正确。
3. B　【解析】 3 s后达到平衡时，C气体的浓度为0.6 mol/L，v(C)＝0.6 mol/L÷3 s＝0.2 mol/(L·s)，根据反应速率与化学计量数的关系可知，v(B)＝v(C)＝0.3 mol/(L·s)，A正确；恒容时充入Ne等气体，反应物的浓度不变，反应速率不变，B错误；3 s时C气体的浓度为0.6 mol/L，n(C)＝0.6 mol/L×2 L＝1.2 mol，C正确；达到平衡时，A的正、逆反应速率相等，D正确。
4. A　【解析】 反应物种类相同时反应物浓度高反应速率快，20%的盐酸比5%的盐酸反应速率快，A正确；镁条与盐酸反应是放热反应，反应结束前溶液温度在升高，t1时速率最大，是因为温度升高使速率加快因素大于盐酸浓度减小使速率减小因素，B错误；由图丙可知，a→b段斜率最大，反应速率最快，C错误；t0时刻若减小压强，反应速率减小，D错误。
5. A　【解析】 0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时，R的降解百分率都是100%，A正确；pH＝2时曲线下降最快，说明酸性越强降解速率越大，B错误；比较图中相同时间段不同pH的斜率可知C错误；20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04×10－4 mol/(L·min)，D错误。
6. D　【解析】 不知是否有气体参加反应，A错误；图像中表示反应速率的是曲线的斜率，B错误；pH越小，H＋浓度越大，反应速率越快，C错误；pH＝8.8时，反应速率接近于0，D正确。
7. C　【解析】 由②③可知，温度相同时pH越小，氧化率越大，A错误；由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大，B错误；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等，C正确；降低pH，升高温度，Fe2＋的氧化率增大，D错误。
8. B　【解析】 使用催化剂，产生多种中间产物，改变反应历程，A正确；焓变(ΔH)取决于反应物具有的总能量和生成物具有的总能量，更换催化剂后，反应历程改变，但ΔH1、ΔH2不变，B错误；图中8 h后，C10H8的产率x2逐渐增大，故反应2未处于平衡状态，C正确；由图可知，反应1的活化能大于反应2的活化能，则反应1的速率比反应2的速率慢，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2，D正确。
9. D　【解析】 X===2Z经历两步：①X → Y；②Y → 2Z。图中a为X、浓度不断增加的线为Z、先增加后减小的线为Y，A正确；t1时三种物质浓度相等，B正确；t2后，Y的浓度仍在不断减小，说明反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率，C正确；t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则c(Y)＝ c0，由于Y → 2Z的发生，t3时刻Y浓度的变化量为c0－c(Y)，所以Z的浓度的变化量为2[c0－c(Y)]，D错误。
10. C　【解析】 H2、HCl、Cl2的反应速率之比应为1∶2∶1，A错误；加入催化剂，正、逆反应速率都增大，B错误；由①和②两组数据可得m＝1，由②和③两组数据可得n＝，C正确；v＝k·c(H2)·，H2的浓度对反应速率的影响程度大于Cl2，D错误。
11. (1) 提高酸浸温度(或将矿石粉碎)　(2) 增大硫酸的浓度(或将碳酸锰矿研成粉末等)　(3) 搅拌
12. (1) 降低反应活化能(或作催化剂)　(2) 30 ℃、pH＝2.0　蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)　(3) H2SO4
【解析】 (1) 使用硫杆菌，反应速率加快，说明硫杆菌作催化剂，能够降低反应的活化能，加快反应速率。(2) 30 ℃、pH＝2.0时，Fe2＋被氧化的速率最大。反应温度过高，反应速率下降，可能是因为催化剂的催化活性降低，即硫杆菌中蛋白质发生变性。(3) 当＝4时，设氧化产物中S的化合价为x。根据得失电子守恒得[－1－(－2)]×2×4＝[x－(－2)]×1，解得x＝6，故H2S对应的氧化产物的分子式为H2SO4。
13. (1) ①＋172　②答案见图　③300～400 ℃
(2) ①CH4＋2H2O4H2＋CO2　②降低　CaO与CO2反应生成CaCO3，CaCO3会覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积，从而失效
【解析】 (1) ①将主反应减去积碳反应可得消碳反应，ΔH3＝＋247 kJ/mol－(＋75 kJ/mol)＝＋172 kJ/mol；②没有催化剂时，反应的活化能最大(即图像的最高点最高)，使用催化剂时，能明显降低反应的活化能，图像在没有催化剂图像的下方，并且出现两个峰值，通过表格可知，催化剂1在曲线的最下方；③300 ℃之前，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率一致，故乙酸的生成速率主要取决于催化剂；300～400 ℃，催化剂的催化效率降低，但乙酸的生成速率增加，说明影响生成速率的主要因素是温度。(2) ①根据产物中H2和CO2的物质的量之比，结合原子守恒可知反应的CH4和H2O物质的量之比为1∶2，由此可写出方程式；②根据CaO消耗速率的曲线可知，在t1时刻后，曲线的斜率(单位时间CaO消耗率)逐渐减小；由于CaO与CO2能反应生成CaCO3，生成的CaCO3覆盖在CaO的表面，减少了CO2与CaO的接触面积，从而失效。

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