高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率优秀随堂练习题

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第3课时　温度、催化剂对化学反应速率的影响
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课程标准
课标解读
了解温度、催化剂和其他因素对化学反应速率的影响。
1．从宏观上认识温度、催化剂等外界因素影响化学反应速率的规律及原因。(宏观辨识与微观探析)
2．形成化学变化是有条件的观念，认识反应条件对化学反应速率的影响，能运用化学反应原理分析影响化学反应速率的因素，初步学会运用变量控制的方法研究化学反应。(变化观念与平衡思想)

知识精讲

知识点01 温度、其他因素对化学反应速率的影响
1．温度变化对化学反应速率的影响
（1）实验探究：
已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O。根据下列实验回答问题：
取三支试管向其中分别加入2 mL 0.001 mol·L－1的酸性KMnO4溶液，再向试管中分别加入2 mL 0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液。
实验现象：三支试管内溶液颜色均变浅。
将一支试管放入冰水中，一支试管放入约80 ℃的热水中，另一支试管置于室温下。
实验现象：放入热水中的试管紫色最先褪去，其次是置于室温下的试管褪色，置于冷水中的试管最后褪色。
实验结论：温度越高，化学反应速率越快。
（2）温度变化对化学反应速率的影响
其他条件相同时，升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。
（3）用活化能理论解释：
在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增大，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的百分数，使单位体积内活化分子数目增多，因而使反应速率增大。
此外，由于温度升高，会使分子的运动速率加快，这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应地加快。但前者是反应加快的主要原因。
（4）适用对象：
温度对反应速率的影响，对放热反应和吸热反应都适用，且不受反应物状态的限制。
温度每升高10K，反应速率通常增大到原来的2~4倍。
2．其他因素对化学反应速率的影响
（1）增大反应物之间的接触面积，反应速率增大。如硫酸工业中，硫铁矿在焚烧前先用粉碎机粉碎，以增大矿石与氧气的接触面积，加快燃烧；三氧化硫吸收阶段，吸收塔填装瓷环，增大气液接触面积。
（2）光、电磁波、超声波等因素，也会对化学反应速率产生影响。
【即学即练1】设C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH>0，反应速率为v1，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔHEa2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。
【典例3】反应A+B=AB的活化能是Ea，加入催化剂K后，反应历程发生变化，A+K=AK，活化能为E1， AK+B=AB+K，活化能为E2，(Ea>E2>E1)则加入催化剂后，反应的活化能为（ ）
A．E1 B．E2 C．E1 +E2 D．E1 - E2
答案：B
解析：由于Ea>E2>E1，加入催化剂后，第二步反应速率小于第一步反应速率，所以第二步反应是决速步骤，因此第二步反应的活化能（E2）就是催化条件下的总反应的活化能。故选B。

考法04 化学反应速率的图像分析
1．解答图像题的方法
（1）看图：弄清横坐标和纵坐标的含义。
（2）看线：弄清线的走向、变化趋势。
（3）看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、线与线的交点、线的折点、最高点和最低点等。
2．实例分析
对于化学反应2H2S(g)＋SO2(g)=3S(s)＋2H2O(g)

（1）其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大。如图A。
（2）其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小，如图B。
（3）温度、气体容器的容积都一定，随着时间的增加，SO2、H2S物质的量浓度逐渐减小，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图C。
（4）分别在较低温度T1和较高温度T2下反应，气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)的，反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大，如图D。
【典例4】把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如下图所示，在下列因素中，影响反应速率的因素是(　　)

①盐酸的浓度　②镁条的表面积　③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④ B．③④ C．①②③ D．②③
答案：C
解析：开始产生氢气的速率为0，是因为镁条表面有一层氧化膜，盐酸与镁条表面的MgO反应；一段时间后反应速率逐渐增大，主要因素是反应放热，溶液温度升高，反应速率加快，另外氧化膜被反应掉，盐酸与镁条的接触面积增大；产生氢气的速率后来减小，是因为盐酸浓度降低；镁与盐酸本质是H+与Mg反应，与Cl-无关，故选C。

分层提分

题组A 基础过关练
1．下列说法正确的是(　　)
A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多
B．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大
C．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数
D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，从而成千上万倍地增大反应速率
答案：D
解析：浓度和压强的变化是改变单位体积内活化分子的数目，但活化分子的百分数不变；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变。
2．NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体：2NO＋2CO===N2＋2CO2。对此反应，下列叙述正确的是(　　)
A．使用催化剂能加快反应速率
B．压强增大不影响化学反应速率
C．冬天气温低，反应速率降低，对人体危害减小
D．无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响
答案：A
解析：使用(正)催化剂能加快反应速率，A正确；增大压强反应速率增大，B错误；冬天气温低，反应速率降低，因为NO、CO都有毒，对人类危害增大，C错；改变温度、压强等外界条件，化学反应速率会改变，D错。
3．对于反应：N2＋O22NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是(　　)
A．缩小体积使压强增大
B．降低温度
C．体积不变充入He使气体压强增大
D．使总压强不变，充入He
答案：A
解析：缩小体积使压强增大反应物浓度增大→反应速率加快→A正确；降低温度反应速率减慢→活化分子数减小→B错误；体积不变充入He→反应物浓度不变→反应速率不变→C错误；压强不变充入He→反应物浓度减小→反应速率减小→D错误。
4．对于可逆反应2SO2＋O22SO3(正反应为放热反应)，决定反应速率的主要因素是(　　)
A．温度　 　　B．压强 C．SO2和O2的性质 D．催化剂
答案：C
5．下列关于催化剂的说法，正确的是(　　)
A．催化剂能使不起反应的物质发生反应
B．催化剂在化学反应前后化学性质和质量都不变
C．催化剂不能改变化学反应速率
D．任何化学反应都需要催化剂
答案：B
解析：催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的，另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。
6．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成N2和CO2。对此反应的下列叙述中正确的是(　　)
A．使用催化剂能加快反应的速率
B．使一种反应物过量能提高反应的速率
C．改变压强对反应速率没有影响
D．降低温度能加快反应速率
答案：A
解析：本题中B不正确，因为一种反应物过量并不一定是反应物浓度增加，一种反应物过量只能使另一种反应物转化率提高，不涉及反应的速率问题；C也不正确，对气体来说，改变压强必然影响速率；D也不正确，降低温度只能降低反应速率。
7．某化学兴趣小组用铝片与稀硫酸反应制取氢气，以下能够加快该反应速率的是( )
①用98%的浓硫酸代替稀硫酸 ②加热 ③改用铝粉 ④增大稀硫酸的体积 ⑤加水 ⑥加入少量硫酸铜
A．全部 B．②③⑥ C．①②③⑥ D．②③④⑥
答案：B
解析：①浓硫酸使铝钝化，反应停止；②加热，反应速率一定加快；③固体颗粒减小，增大了反应物的接触面积，反应速率加快；④硫酸的浓度不变，反应速率不变；⑤加水，反应物浓度减小，反应速率减小；⑥加入硫酸铜，Al与硫酸铜发生置换反应生成Cu，形成Al-Cu原电池，反应速率加快。故选B。
8．四个试管中都装有5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液，分别在不同温度下加入0.1 mol·L－1硫酸和一定量水，最先出现浑浊的是(　　)
A．20 ℃，10 mL硫酸 B．20 ℃，5 mL硫酸和5 mL水
C．30 ℃，10 mL硫酸 D．30 ℃，5 mL硫酸和5 mL水
答案：C
解析：溶液混合后总体积相同，从温度角度分析，C、D中温度高，速率快；从浓度角度分析，A、C中浓度大，反应速率快。综合两个角度，反应速率最快的是C。
9．其他条件不变时只改变下列条件，一定能使反应速率加快的是(　　)
①增加反应物的物质的量　②升高温度　③缩小反应容器的体积　④加入生成物　⑤加入MnO2
A．全部 B．①②⑤ C．② D．②③
答案：C
解析：①增加反应物的物质的量，浓度不一定增加，对于固体或纯液体，增加反应物的物质的量，浓度不变，反应速率不变。②升高温度，反应速率一定加快。③对于有气体参加的反应，缩小反应容器的体积，浓度增大，反应速率加快。④加入生成物，反应速率不一定改变。⑤不是任何反应的催化剂都是MnO2，故加入MnO2反应速率不一定加快。故选C。
10．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是(　　)
A．对该反应体系加热
B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C．向H2SO4中通入HCl气体
D．不用铁片，改用铁粉
答案：B
解析：加热、增大固体反应物的有效表面积，都能加快反应速率，排除A、D；浓硫酸能使铁发生钝化，阻止了进一步的反应，并且浓H2SO4与Fe反应也不生成H2；而选项C中，增大了H＋浓度，加快了化学反应速率。
11．某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。
请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号
T/K
大理石
规格
HNO3浓度
/mol·L－1
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；
(Ⅱ)实验①和________探究温度对该反应速率的影响；
(Ⅲ)实验①和________探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响
②



③



④




答案： ②298 粗颗粒 1.00 ③308 粗颗粒 2.00 ④298 细颗粒 2.00 ③ ④
或②298 粗颗粒 1.00 ③298 细颗粒 2.00 ④308 粗颗粒 2.00 ④ ③

题组B 能力提升练
1．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由大到小顺序排列正确的是(　　)
甲．在500 ℃时，SO2和O2各10 mol
乙．在500 ℃时，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和10 mol O2
丙．在450 ℃时，8 mol SO2和5 mol O2
丁．在500 ℃时，8 mol SO2和5 mol O2
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
答案：C
解析：甲、乙相比较，乙使用催化剂，反应速率乙>甲。丙、丁相比较，丁温度高，反应速率丁>丙。甲与丁相比较，甲反应物浓度大，反应速率甲>丁，故选C。
2．已知：①2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH=-196kJ•mol-1 (慢)
研究表明，在含有少量NO的情况下，上述反应的机理为：
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) (快)
③2NO2 (g)+2SO2 (g)2NO(g)+2SO3(g) (快)
下列有关说法正确的是( )
A．NO2是反应①的催化剂
B．反应①的活化能为196kJ•mol-1
C．反应速率与NO的浓度无关
D．NO能加快反应①速率，但不能改变ΔH
答案：D
解析：A选项，NO是反应①的催化剂，NO2是反应的中间产物，错误；B选项，该反应的ΔH=-196kJ•mol-1，而ΔH=Ea-Ea'，故反应的活化能Ea一定大于196kJ•mol-1，错误；C选项，根据反应机理，NO参与了反应②，反应速率与反应物的浓度有关，错误；D选项，NO是反应①的催化剂，能加快反应速率，但ΔH不变，正确。故选D。
3．某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是：2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
实验序号
0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL
0.01 mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL
水的体积/mL
实验温度/℃
出现蓝色的时间/s
①
5
5
V1
5
t1
②
5
5
40
25
t2
③
5
V2
35
25
t3
下列判断不正确的是(　　)
A．最先出现蓝色的一组是实验③
B．实验①③中V1＝40，V2＝10
C．探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①②
D．出现蓝色的时间：t3>t2>t1
答案：D
解析：①②浓度相同，②温度高，②的反应速率比①快，③反应温度与②相同，但浓度比②大，因此最先出现蓝色的一组是实验③，A正确；根据混合后溶液体积一样，实验①③中V1＝40，V2＝10，B正确；①②浓度相同，温度不同，因此探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①②，C正确；出现蓝色的时间：t1>t2>t3，D错误。
4．某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且将A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收集满500 mL氧气为准(其他可能影响实验的因素均已忽略)。
表1　用MnO2作催化剂
实验序号
KClO3质量(g)
MnO2质量(g)
反应温度(℃)
待测数据
1
8.00
2.00
500

2
8.00
2.00
500

表2　用A作催化剂
实验序号
KClO3质量(g)
A质量(g)
反应温度(℃)
待测数据
1
8.00
2.00
500

2
8.00
2.00
500

请回答：
上述实验中的待测数据应是____________________。完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告的题目：_____________________________________。
答案：收集500mLO2的时间　催化效果的对照研究(或MnO2与金属氧化物A催化效果的对照研究)

题组C 培优拔尖练
1．不同条件下，用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是（ ）

A．Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大
B．由②和③可知，pH越大，Fe2+氧化速率越快
C．由①和③可知，温度越高，Fe2+氧化速率越快
D．氧化过程的离子方程式为：4Fe2+ + O2 + 4H+ == 4Fe3+ + 2H2O
答案：B
解析：在酸性条件下，Fe2+和氧气、氢离子反应生成Fe3+和H2O，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，由图象可知，当pH相同温度不同时，温度越高Fe2+的氧化率越大；当温度相同pH不同时，pH越大，Fe2+的氧化率越小。A项、由图象可知，Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大，故A正确；B项、由②和③可知，当温度相同pH不同时，pH越大，Fe2+的氧化速率越小，故B错误；C项、由①和③可知，当pH相同温度不同时，温度越高Fe2+的氧化速率越大，故C正确；D项、在酸性条件下，Fe2+和氧气、氢离子反应生成Fe3+和H2O，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，故D正确；
故选B。
2．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是(　　)
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v＝
答案：D
解析：A项，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，A项错误；B项，在恒容的条件下，通入惰性气体，压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变，故B项错误；C项，降低温度，反应速率也降低，反应达到平衡的时间会延长，故C项错误；根据反应速率的计算公式可知D项正确。
3．某同学进行了硫代硫酸钠与硫酸反应的有关实验，实验过程的数据记录如下(见表格)，请结合表中信息，回答有关问题：
实验序号
反应温度/℃
参加反应的物质
Na2S2O3
H2SO4
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
A
20
10
0.1
10
0.1
0
B
20
5
0.1
10
0.1
5
C
20
10
0.1
5
0.1
5
D
40
5
0.1
10
0.1
5
(1)根据你所掌握的知识判断，在上述实验中，反应速率最快的可能是______________(填实验序号)。
(2)在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件，其中：
①能说明温度对该反应速率影响的组合是__________(填实验序号，下同)；
②A和B、A和C的组合比较，所研究的问题是_______________________________；
③B和C的组合比较，所研究的问题是_________________________________________。
(3)通常利用出现黄色沉淀的快慢来比较反应速率的快慢，请你分析为何不采用排水法测量单位时间内气体体积的大小进行比较：____________________________________________。
答案：(1)D
(2)①B和D　②相同温度条件下浓度对该反应速率的影响　③相同温度条件下，该反应速率更大程度上取决于哪种反应物的浓度
(3)SO2可溶于水，测定不精确(或：实验装置较复杂，不易控制)
解析：(1)温度对反应速率的影响显著。
(2)要采取控制变量法，在研究一个条件的影响时，其余的条件要做到相同。
(3)SO2可溶于水，测量气体体积时会带来误差，且设计较复杂。
4．KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。现有以下实验记录：
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
回答下列问题：
(1)该反应的离子方程式为________________________。
(2)该实验的目的是______________________________。
(3)实验试剂除了1 mol·L－1KI溶液、0.1 mol·L－1 H2SO4溶液外，还需要的试剂是____________，实验现象为________________________________。
(4)实验操作中除了需要上述条件外，还必须控制______(填字母)不变。
A．温度 B．试剂的用量(体积) C．试剂添加的顺序
(5)由上述实验记录可得出的结论是________________________________。
(6)若要进行溶液酸性强弱对反应速率影响的探究实验，你会采取的措施是
________________________________________________________________________。
答案：(1)4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O
(2)探究温度对反应速率的影响
(3)淀粉溶液　无色溶液变蓝
(4)BC
(5)温度每升高10 ℃，反应速率约增大2倍
(6)保证其他实验条件不变，采用不同浓度的H2SO4溶液进行对比实验
解析：(1)根据得失电子数目相等、电荷守恒和原子守恒，可得该反应的离子方程式为4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O。(2)表中数据只有温度和显色时间，故该实验的目的是探究温度对反应速率的影响。(3)为测定显色时间，产物中有碘单质生成，还需要的试剂是淀粉溶液，实验现象为无色溶液变为蓝色。(4)设计实验必须保证其他条件不变，只改变一个条件，才能得到准确的结论，故还必须控制试剂的用量(体积)和试剂添加的顺序不变。(5)分析实验数据，温度每升高10 ℃，显色时间缩短到原来的一半，故可得出结论是温度每升高10 ℃，反应速率约增大2倍。(6)若要进行溶液酸性强弱对反应速率影响的探究实验，需保证其他实验条件不变，采用不同浓度的H2SO4溶液进行对比实验。