大單元六化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡第20講化學(xué)反應(yīng)速率練習(xí)1化學(xué)反應(yīng)速率及其理論1.(2023·連云港中學(xué))反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一密閉容器中進行，下列條件的改變能加快反應(yīng)速率是(B)A.增加C的量B.將容器的容積縮小一半C.保持容器容積不變，充入N2D.保持壓強不變，充入He【解析】C是固體，增加固體C的量，反應(yīng)速率不變，A錯誤；將容器容積縮小一半，相當(dāng)于增大壓強，反應(yīng)速率加快，B正確；保持容器容積不變，充入N2，各組分濃度不變，反應(yīng)速率不變，C錯誤；保持壓強不變，充入He，等效于減壓，反應(yīng)速率減慢，D錯誤。2.(2023·無錫太湖中學(xué))少量鐵粉與100mL0.01mol/L的稀鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)速率太慢，為了加快此反應(yīng)速率而不改變H2的量，可以使用如下方法中的(D)①加H2O②加NaOH固體③滴入幾滴濃鹽酸④加CH3COONa固體⑤加NaCl溶液⑥滴入幾滴硫酸銅溶液⑦升高溫度(不考慮鹽酸揮發(fā))⑧改用10mL0.1mol/L鹽酸A.⑤⑦⑧ B.③⑤⑧C.①⑥⑦ D.③⑦⑧【解析】加水，c(H＋)減小，反應(yīng)速率減慢，①不符合題意；加NaOH固體，c(H＋)減小，反應(yīng)速率減慢，②不符合題意；滴入幾滴濃鹽酸，c(H＋)增大，反應(yīng)速率加快，③符合題意；加CH3COONa固體，生成醋酸，c(H＋)減小，反應(yīng)速率減慢，④不符合題意；加NaCl溶液，c(H＋)減小，反應(yīng)速率減慢，⑤不符合題意；滴入幾滴CuSO4溶液，F(xiàn)e置換出Cu，構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率加快，但Fe的量減少，導(dǎo)致生成H2的量減少，⑥不符合題意；升高溫度(不考慮鹽酸揮發(fā))，反應(yīng)速率加快，⑦符合題意；改用10mL0.1mol/L鹽酸，c(H＋)增大，反應(yīng)速率加快，⑧符合題意。故選D。3.(2023·徐州調(diào)研)含有少量I－的溶液中，H2O2的分解機理如下：①H2O2＋I－=H2O＋IO－(慢)，②H2O2＋IO－=H2O＋O2＋I－(快)。對于含有少量I－的溶液中發(fā)生的反應(yīng)2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝－98kJ/mol。下列說法正確的是(A)A.增大溶液中c(I－)，可提高H2O2的分解速率B.IO－也是該反應(yīng)的催化劑C.反應(yīng)①和反應(yīng)②的活化能之和等于98kJ/molD.升高溫度和使用催化劑均能提高H2O2分解的平衡轉(zhuǎn)化率【解析】增大溶液中c(I－)，反應(yīng)①的速率加快，反應(yīng)①的速率決定總反應(yīng)速率，故可提高H2O2的分解速率，A正確；I－是該反應(yīng)的催化劑，IO－是中間產(chǎn)物，B錯誤；反應(yīng)①和反應(yīng)②的活化能之和不等于98kJ/mol，C錯誤；催化劑不能使平衡發(fā)生移動，使用催化劑不能提高H2O2分解的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯誤。4.(2023·木瀆中學(xué))已知合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol。下列說法不正確的是(A)A.合成氨反應(yīng)的ΔS＝－200J/(K·mol)，在較低溫度下不能自發(fā)進行B.氮氣和氫氣的反應(yīng)活化能很大，需要外界提供能量才可能發(fā)生反應(yīng)C.恒溫恒容密閉容器中充入1molN2和3molH2，充分反應(yīng)后放出熱量小于92.4kJD.溫度升高，反應(yīng)物的活化分子百分?jǐn)?shù)增大，有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率增大【解析】N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0、ΔS<0，ΔH－TΔS<0時，反應(yīng)能夠自發(fā)進行，則該反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行，A錯誤；N2和H2的反應(yīng)活化能很大，需要外界提供能量才可能發(fā)生反應(yīng)，B正確；合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1molN2和3molH2充分反應(yīng)后放出熱量小于92.4kJ，C正確；升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率加快，D正確。5.(2024·揚州中學(xué))一種合金催化劑M催化BH3NH3水解釋氫的反應(yīng)機理如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是(B)A.總反應(yīng)ΔS>0B.加入NaOH可制得更純的H2C.若反應(yīng)中生成2gH2，轉(zhuǎn)移電子2molD.若將H2O換成D2O則可釋放出HD【解析】由圖可知總反應(yīng)為BH3NH3＋2H2O=NHeq\o\al(＋,4)＋BOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，ΔS>0，A正確；NaOH和NHeq\o\al(＋,4)生成氨氣，制得的H2中混有氨氣，B錯誤；由總反應(yīng)可知，6e－～3H2，故生成2g(即1mol)H2，轉(zhuǎn)移2mol電子，C正確；據(jù)圖可知，參加反應(yīng)的2個水分子中只有一個氫原子轉(zhuǎn)化為NHeq\o\al(＋,4)，其余3個氫原子和BH3中的3個氫原子結(jié)合生成3個H2，若將水換成D2O，則可釋放出HD，D正確。6.(2024·南通三模)NaOH活化過的Pt/TiO2催化劑對甲醛氧化為CO2具有較好的催化效果，有學(xué)者提出該催化反應(yīng)的機理如圖所示。下列說法不正確的是(D)A.步驟Ⅰ中存在非極性鍵的斷裂B.步驟Ⅰ可理解為HCHO中帶部分負(fù)電荷的O與催化劑表面的—OH發(fā)生作用C.步驟Ⅱ中發(fā)生的反應(yīng)可表示為HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO＋H2OD.該催化劑對苯的催化氧化效果優(yōu)于對HCHO的催化氧化效果【解析】在步驟Ⅰ中O2中化學(xué)鍵斷裂，故存在非極性鍵的斷裂，A正確；HCHO中帶部分負(fù)電荷的O與催化劑表面的—OH發(fā)生作用(類似于氫鍵)，B正確；步驟Ⅱ相當(dāng)于HCOOH失去H2O轉(zhuǎn)變?yōu)镃O，故發(fā)生的反應(yīng)可表示為HCOOHeq\o(=,\s\up7(催化劑))CO＋H2O，C正確；苯與該催化劑表面的—OH不能發(fā)生類似的作用，故對苯的催化氧化效果比對HCHO的催化氧化效果差，D錯誤。7.(2023·連云港一調(diào))光催化還原法實現(xiàn)CO2甲烷化可能的反應(yīng)機理如圖所示，該過程可描述為光照條件下，催化劑TiO2的價帶(VB)中的電子激發(fā)至導(dǎo)帶(CB)中，價帶中形成電子空穴(h＋)，H＋作用下CO2在導(dǎo)帶上得到電子生成CH4，H2O在價帶上失去電子生成O2和H＋。8.一種還原酸性廢水中Cr(Ⅵ)的方法是加入鐵屑。實驗發(fā)現(xiàn)，在不改變鐵屑總量的情況下，加入一定量的煙道灰(一種細(xì)小的炭粒)，鉻(Ⅵ)還原速率加快。加入煙道灰后鉻(Ⅵ)還原速率加快的原因是在酸性廢水中，鐵屑和煙道灰形成原電池，加快反應(yīng)速率。9.(2023·如東期中)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物為催化中心，可將NH2OH與NH3轉(zhuǎn)化為肼，其反應(yīng)歷程如圖所示。(1)上圖所示的反應(yīng)步驟Ⅱ、Ⅳ中Fe元素化合價的變化可分別描述為步驟Ⅱ中Fe由＋2價變成＋3價，步驟Ⅳ中Fe由＋3價變成＋2價。(2)將NH2OH替換為ND2OD，反應(yīng)所得產(chǎn)物的化學(xué)式為ND2NH2、HDO?！窘馕觥?2)由反應(yīng)歷程可知，生成的H2N—NH2有2個氫原子來源于NH3，另外2個氫原子來自NH2OH，生成的H2O中有一個氫原子來源于NH3，另外一個氫原子來自NH2OH，將NH2OH替換為ND2OD，所得產(chǎn)物的化學(xué)式為ND2NH2、HDO。10.(2023·蘇州期初)金屬錳分解水原位還原CO2產(chǎn)生甲酸是CO2有機資源轉(zhuǎn)化新途徑。錳與水反應(yīng)生成MnO與活性氫原子，MnO結(jié)合活性氫原子形成中間體Q；HCOeq\o\al(－,3)吸附到具有催化活性中間體Q后被活化產(chǎn)生甲酸的部分機理如圖所示。(1)從電負(fù)性角度描述中間體Q與HCOeq\o\al(－,3)生成HCOO－的過程：中間體Q中與Mn相連的H帶負(fù)電，該H與HCOeq\o\al(－,3)中帶正電的碳原子結(jié)合形成C—H，HCOeq\o\al(－,3)中C—O單鍵斷裂生成HCOO－。(2)實驗中將錳粉、碳酸氫鈉和去離子水添加到反應(yīng)器中，反應(yīng)一段時間后產(chǎn)生甲酸的速率迅速上升的原因可能是錳與水反應(yīng)生成MnO是CO2生成甲酸反應(yīng)的催化劑?！窘馕觥?1)電負(fù)性：O＞C＞H，HCOeq\o\al(－,3)中—OH帶負(fù)電，而Q中與Mn相連的H帶負(fù)電，該H與HCOeq\o\al(－,3)中帶正電的碳原子結(jié)合。(2)錳與水反應(yīng)生成MnO與活性氫原子，MnO結(jié)合活性氫原子形成催化活性中間體Q。11.(2023·前黃中學(xué))硼氫化鈉(NaBH4)是一種高效儲氫材料，25℃時NaBH4在摻雜了MoO3的納米Co2圖1Co2B催化劑催化NaBH4水解的機理(1)寫出NaBH4與水反應(yīng)生成NaBO2和H2的離子方程式：BHeq\o\al(－,4)＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(Co2B))BOeq\o\al(－,2)＋4H2↑；并分析摻雜MoO3能提高制H2效率的原因吸附水分子，并促進水分子電離生成H＋。(2)已知25℃時NaBO2和NaBH4在水中的溶解度分別為28g和55g，NaBH4濃度對制H2速率影響如圖2所示，NaBH4制H2的最佳濃度為10%，試分析濃度過低或過高反應(yīng)速率變慢的原因：NaBH4含量較低時，催化劑表面活性位點未被充分利用，催化劑性能未充分發(fā)揮；NaBH4含量較高時，水解反應(yīng)產(chǎn)物NaBO2易吸附于催化劑表面，從而阻礙BHeq\o\al(－,4)與催化劑活性位點的接觸。圖2NaBH4含量對催化劑性能的影響(2512.(2023·前黃中學(xué))(1)鐵粉可用于處理水中污染物。鐵粉的氧化物層可以導(dǎo)電。利用納米級的鐵粉可以有效處理廢水中的Cu2＋和Zn2＋，去除機理如圖甲所示。納米級的鐵粉去除污水中Cu2＋和Zn2＋機理不同，請解釋原因并簡述兩者的區(qū)別：Fe的金屬活動性小于Zn而大于Cu，Cu(Ⅱ)吸附后被Fe還原為Cu而除去；Zn(Ⅱ)吸附后水解生成Zn(OH)2而沉降；由圖乙可知，當(dāng)pH<3時，隨pH減小，Cu2＋和Zn2＋去除率減小的原因是c(H＋)增大，抑制Zn2＋水解，Zn(OH)2生成量減小，去除率降低；H＋在納米級鐵粉表面得電子增多，被還原的Cu2＋減少，Cu2＋去除率降低。甲乙(2)“納米零價鐵-H2O2”體系可將煙氣中難溶的NO氧化為可溶的NOeq\o\al(－,3)：在一定溫度下，將H2O2溶液和HCl溶液霧化后與煙氣按一定比例混合，以一定流速通過裝有納米零價鐵的反應(yīng)裝置，可將煙氣中的NO氧化。丙丁①Fe2＋催化H2O2分解產(chǎn)生HO·，HO·將NO氧化為NOeq\o\al(－,3)的機理如圖丙所示，Y的化學(xué)式為Fe3＋或FeCl3。②NO與H2O2反應(yīng)生成HNO3的化學(xué)方程式為2NO＋3H2O2=2HNO3＋2H2O。③納米零價鐵的作用是與HCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生Fe2＋。④NO脫除率隨溫度的變化如圖丁所示。溫度高于120℃時，NO脫除率隨溫度升高呈現(xiàn)下降趨勢的主要原因是H2O2的分解速率隨溫度升高而加快，H2O2濃度減小，NO脫除率降低【解析】(2)①由圖可知，H2O2＋Y→HO2·＋X＋H＋，反應(yīng)中O元素化合價升高，則Y中鐵元素化合價降低，Y的化學(xué)式為FeCl3或Fe3＋。③鐵與HCl溶液產(chǎn)生催化劑Fe2＋。練習(xí)2化學(xué)反應(yīng)速率與能量圖1.(2023·常州調(diào)研)我國科研人員研究發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)歷程有多種，其中有一種反應(yīng)歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*表示)。下列說法正確的是(D)A.N2生成NH3是通過多步氧化反應(yīng)生成的B.過程Ⅰ和Ⅲ中能量的變化相同C.對于N2(g)→*N2(g)，適當(dāng)提高N2分壓，可以加快反應(yīng)速率，提高N2(g)轉(zhuǎn)化率D.若有大量氨分子吸附在催化劑表面，將降低化學(xué)反應(yīng)速率【解析】由圖可知，N2生成NH3的過程：N2→N=NH→HN=NH→HNNH2→H2NNH2→NH3，氮元素化合價逐漸降低，是發(fā)生多步還原反應(yīng)生成的，A錯誤；過程Ⅰ是斷裂氮氮三鍵中的一個鍵，而過程Ⅲ是斷裂氮氮雙鍵中的一個鍵，所需能量不同，B錯誤；N2(g)→*N2(g)，提高N2分壓可以加快反應(yīng)速率，但不能提高N2(g)轉(zhuǎn)化率，C錯誤；NH3及時脫附可留下催化活性位，D正確。2.(2023·無錫期末)反應(yīng)物(X)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(Y)時的能量變化與反應(yīng)進程的關(guān)系如圖曲線①所示，在反應(yīng)中僅改變一種外界條件，可得到如圖曲線②。下列說法正確的是(D)A.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B.X·M為反應(yīng)所加的催化劑C.改變該條件后，降低了反應(yīng)的焓變D.該條件的改變增大了單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)【解析】X的能量高于Y，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯誤；M為反應(yīng)所加的催化劑，X·M為中間產(chǎn)物，B錯誤；改變條件后，降低了反應(yīng)的活化能，ΔH不變，C錯誤；使用催化劑能增大單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)，D正確。3.(2023·南通期末)我國最新報道的氨催化合成反應(yīng)的機理如圖所示(*代表微粒吸附在催化劑表面)。下列說法正確的是(A)A.整個歷程中，反應(yīng)速率最慢的反應(yīng)的化學(xué)方程式為eq\f(1,2)Neq\o\al(*,2)＋eq\f(3,2)Heq\o\al(*,2)=N*＋3H*B.催化劑吸附N2(g)和H2(g)會吸收能量C.在轉(zhuǎn)化過程中有非極性鍵的斷裂和形成D.使用該催化劑，降低了合成氨反應(yīng)的活化能，提高了合成氨的平衡轉(zhuǎn)化率【解析】由圖可知，eq\f(1,2)Neq\o\al(*,2)＋eq\f(3,2)Heq\o\al(*,2)=N*＋3H*的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，A正確；由圖可知，催化劑吸附N2(g)和H2(g)后能量降低，放出熱量，B錯誤；N2和H2轉(zhuǎn)化成NH3，該過程中有非極性鍵的斷裂，沒有非極性鍵的形成，C錯誤；使用催化劑不能提高合成氨的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯誤。4.(2023·無錫一中)二維銻片(Sb)是一種新型的CO2電化學(xué)還原催化劑。酸性條件下，人工固碳裝置中的CO2氣體在二維銻片表面發(fā)生三種催化競爭反應(yīng)，其反應(yīng)歷程如下圖所示(*表示吸附態(tài)中間體)。下列說法不正確的是(B)A.三種催化競爭的總反應(yīng)中，生成HCOOH吸收的能量最多B.在二維銻片表面生成CO的反應(yīng)可表示為*CO2＋*H＋＋2e－=CO＋H2OC.使用二維銻片可以改變反應(yīng)的路徑D.生成各種不同的產(chǎn)物時，有極性鍵和非極性鍵形成【解析】三種催化競爭的總反應(yīng)中，HCOOH的能量最高，生成HCOOH吸收的能量最多，A正確；反應(yīng)在酸性條件下進行，在二維銻片表面生成CO的反應(yīng)為*CO2＋2*H＋＋2e－=CO＋H2O，B錯誤；從圖中可知，催化劑Sb改變了反應(yīng)的路徑，C正確；生成的產(chǎn)物有H2、HCOOH、CO、H2O，有極性鍵和非極性鍵形成，D正確。5.(2024·常熟中學(xué))Ni可活化C2H6制得CH4，其反應(yīng)歷程如圖所示：下列關(guān)于活化歷程的說法正確的是(B)A.總反應(yīng)的ΔH＞0B.Ni不是該反應(yīng)的催化劑C.“中間體1→中間體2”的活化能大于“中間體2→中間體3D.總反應(yīng)速率由“中間體1→中間體2”【解析】由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，ΔH<0，A錯誤；最終生成NiCH2(s)，故Ni是反應(yīng)物，不是該反應(yīng)的催化劑，B正確；由圖可知，“中間體1→中間體2”的活化能為－28.89kJ/mol＋56.21kJ/mol＝27.32kJ/mol，“中間體2→中間體3”的活化能為49.50kJ/mol＋154.82kJ/mol＝204.32kJ/mol，“中間體1→中間體2”的活化能小于“中間體2→中間體3”的活化能，C錯誤；總反應(yīng)速率由速率最慢的反應(yīng)決定，活化能越大，反應(yīng)速率越慢，故總反應(yīng)的速率由“中間體26.(2024·靖江中學(xué))自由基是化學(xué)鍵斷裂時產(chǎn)生的含未成對電子的中間體，HNO·自由基與O2反應(yīng)進程的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(C)A.產(chǎn)物P1的穩(wěn)定性比產(chǎn)物P2的強B.該歷程中各元素的化合價均未發(fā)生變化C.中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)>v(P2)D.HNO·與O2鍵能總和大于產(chǎn)物P1的鍵能總和【解析】產(chǎn)物P2的能量更低，穩(wěn)定性更強，A錯誤；反應(yīng)有O2參加，并且產(chǎn)生了含氧化合物，氧元素化合價必定發(fā)生變化，B錯誤；Z轉(zhuǎn)化成P2能壘更高，中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：v(P1)>v(P2)，C正確；結(jié)合圖像可知，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故反應(yīng)物總鍵能小于生成物總鍵能，D錯誤。7.(2024·南京江寧期初)電噴霧電離等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)與O3反應(yīng)可得MO＋。MO＋與CH4反應(yīng)能高選擇性的生成甲醇。MO＋分別與CH4、CD