化学 化学反应的速率与限度的专项 培优练习题含答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．某实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下：
分析表中数据回答下列问题： MnO2 时间 H2O2 0.1g 0.3g 0.8g 10mL1.5% 10mL3.0% 10mL4.5% 223s 308s 395s 67s 109s 149s 56s 98s 116s （1）相同浓度的过氧化氢的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________。
（2）从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入________g的二氧化锰为较佳选择。
（3）该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确________，理由是__________________________________。
（4）为加快过氧化氢的分解速率，除了使用MnO2作催化剂和改变过氧化氢的质量分数之外，还可以采取的加快反应速率的措施有_____。（回答任意两个合理的措施） 【答案】加快 0.3 不正确 H2O2的浓度扩大二倍(从1.5%→3.0%)，但反应所需时间比其二倍小的多 升高温度；粉碎二氧化锰，增大其表面积。 【解析】 【分析】
由题可知，该实验研究浓度和催化剂对反应速率的影响，通过表中数据可分析得出浓度和催化剂对反应速率的影响规律，因为该实验不是直接测出反应速率，而是测出反应停止的时间，要考虑反应物增多对反应时间的影响。 【详解】
(1)由表格中的数据可知：相同浓度的H2O2，加入的MnO2越多，反应所用的时间越短，即分解速率越快。
(2)用0.1 g催化剂的反应速率明显小于用0.3 g和0.8 g催化剂的反应速率；用0.8 g催化剂
和用0.3 g催化剂的反应速率及反应时间相差不多，但用0.3 g催化剂节约药品。 (3)从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快，由此得出上述结论不正确；
(4)加快反应速率的措施常见的有：增加反应物浓度、适当升高温度、增加反应物表面积（接触面积）、使用催化剂等。
2．化学反应速率与限度与生产、生活密切相关
（1）A学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在200mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）： 时间（min） 氢气体积（mL）（标准状况） 1 100 2 240 3 688 4 810 5 860 ①反应速率最大的时间段是____________（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5）min，原因是____________。
②在2～3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率为____________。（设溶液体积不变）
（2）B学生也做同样的实验，但由于反应太快，测不准氢气体积，故想办法降低反应速率，请你帮他选择在盐酸中加入下列____________以减慢反应速率。（填写代号） A．冰块B．HNO3溶液C．CuSO4溶液
（3）C同学为了探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，设计了如图所示的实验。可通过观察___________________________现象，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是__________________________，
【答案】2～3 因该反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快 0.2mol·L-1
·min-1 A 反应产生气泡的快慢 控制阴离子相同，排除阴离子的干扰
【解析】 【分析】
（1）单位时间内生成氢气的体积越大反应速率越快；锌与盐酸反应放热； ②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是消耗盐酸的物质的量0.4mol； （2）根据影响反应速率的因素分析；
（3）双氧水分解有气泡产生；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离
0.448L?0.02mol，
22.4L/mol子相同； 【详解】
（1）根据表格数据，2 min～3min收集的氢气最多，反应速率最大的时间段是2～3min；锌与盐酸反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快； ②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是消耗盐酸的物质的量0.04mol，v?0.448L?0.02mol，
22.4L/mol0.04mol?0.2L=0.2mol·L-1·min-1；
1min（2）A．加入冰块，温度降低，反应速率减慢，故选A； B．加入HNO3溶液，硝酸与锌反应不能生成氢气，故不选B；
C．加入CuSO4溶液，锌置换出铜，构成原电池，反应速率加快，故不选C；
（3）双氧水分解有气泡产生，可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较催化效果；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，所以FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理。 【点睛】
本题主要考查化学反应速率的影响因素，明确影响反应速率的因素是解题关键，注意控制变量法在探究影响化学反应速率因素实验中的应用，理解原电池原理对化学反应速率的影响。
3．某温度时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z(均为气体)三种物质的量随时间的变化曲线如图所示：
(1)由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为__________。
(2)若上述反应中X、Y、Z分别为H2、N2、NH3，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入2.0mol N2和2.0mol H2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如表所示： t/s n(NH3) 0 0 50 0.24 150 0.36 250 0.40 350 0.40 0~50s内的平均反应速率v(N2)=_________。
(3)已知：键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。N?N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1mol NH3过程中___(填“吸收”或“放出”)的能量为____，反应达到(2)中的平衡状态时，对应的能量变化的数值为____kJ。
(4)为加快反应速率，可以采取的措施是_______ a.降低温度 b.增大压强 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气 e.及时分离NH3
s) 放出 46kJ 18.4 b 【答案】3X+Y?2Z 1.2×10?3mol/(L·【解析】 【分析】
（1）根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物，根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式； （2）根据=
?c计算； ?t（3）形成化学键放出能量，断裂化合价吸收能量； (4)根据影响反应速率的因素分析； 【详解】
（1）由图象可以看出，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=0.1mol：0.3mol：0.2mol=1：3：2，则反应的化学方程式为3X+Y?2Z；
（2）0～50s内，NH3物质的量变化为0.24mol，根据方程式可知，N2物质的量变化为0.12mol，(Z)=
?c0.12mol=1.2×10?3mol/(L·s)； =
?t2L?50s（3）断裂1molN?N吸收946kJ的能量，断裂1mol H-H键吸能量436kJ，形成1mo N-H键放出能量391kJ，根据方程式3H2+N2?2NH3，生成2mol氨气，断键吸收的能量是946kJ+ 436kJ×3=2254 kJ，成键放出的能量是391kJ×6=2346 kJ，则生成1mol NH3过程中放出的
2346 kJ-2254 kJ=46kJ；反应达到(2)中的平衡状态时生成0.4mol氨气，所以放
2出的能量是46kJ×0.4=18.4kJ；
(4) a.降低温度，反应速率减慢，故不选a；
b.增大压强，体积减小浓度增大，反应速率加快，故选b； c.恒容时充入He气，反应物浓度不变，反应速率不变，故不选c；
d.恒压时充入He气，容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，故不选d； e.及时分离NH3，浓度减小，反应速率减慢，故不选e。 【点睛】
能量为
本题考查化学平衡图象分析，根据键能计算反应热，影响化学反应速率的因素，注意压强对反应速率的影响是通过改变浓度实现的，若改变了压强而浓度不变，则反应速率不变。
4．（1）已知3H2(g)+N2(g)
2NH3(g)，某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入
2.0molN2和2.0molH2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示：
t/s 0 50 0.24 150 0.36 250 0.40 350 0.40 n(NH3)/mol 0
0~50s内的平均反应速率v(N2)=__。
（2）已知：键能指在标准状况下，将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ/mol。N?N的键能为946kJ/mol，H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，则生成1molNH3过程中__（填“吸收”或“放出”）的能量为__。
（3）为加快反应速率，可以采取的措施是__。
a.降低温度 b.增大压强 c.恒容时充入He气 d.恒压时充入He气 e.及时分离NH3 （4）CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”（CO、H2）。科学家提出制备“合成气”反应历程分两步： 反应①：CH4(g)
C(ads)+2H2(g)(慢反应)
2CO(g)(快反应)
反应②：C(ads)+CO2(g)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：
CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为___。能量变化图中：E5+E1___E4+E2（填“＞”、“＜”或“=”）。
【答案】1.2?10?3mol?L?1?s?1 放出 46kJ b
CH4?g?+CO2?g??2CO?g?+2H2?g?ΔH=+?E3-E1?kJ/mol <
【解析】 【分析】 【详解】
（1）根据化学反应速率之比等于物质对应计量数之比可知，0~50s内的平均反应速率
0.24mol11；
v?N2??v?NH3???2L?1.2?10?3mol?L?1?s?12250s（2）该反应中反应物总键能为(3×436+946)kJ/mol=2254 kJ/mol，生成物的总键能为6×391 kJ/mol=2346 kJ/mol，反应物总键能小于生成物总键能，由此可知，生成2molNH3时，放出
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