【正文】 備戰(zhàn)高考化學壓軸題專題化學反應的速率與限度的經(jīng)典推斷題綜合題及答案一、化學反應的速率與限度練習題（含詳細答案解析）1．某實驗小組為確定過氧化氫分解的最佳催化條件，用如圖實驗裝置進行實驗，反應物用量和反應停止的時間數(shù)據(jù)如下：分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題： MnO2時間 H2O2%223s67s56s%308s109s98s%395s149s116s（1）相同濃度的過氧化氫的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而________。（2）從實驗效果和“綠色化學”的角度考慮，雙氧水的濃度相同時，加入________g的二氧化錳為較佳選擇。（3）該小組的某同學分析上述數(shù)據(jù)后認為：“當用相同質量的二氧化錳時，雙氧水的濃度越小，所需要的時間就越少，亦即其反應速率越快”的結論，你認為是否正確________，理由是__________________________________。（4）為加快過氧化氫的分解速率，除了使用MnO2作催化劑和改變過氧化氫的質量分數(shù)之外，還可以采取的加快反應速率的措施有_____。（回答任意兩個合理的措施）【答案】加快 不正確 H2O2的濃度擴大二倍(%→%)，但反應所需時間比其二倍小的多 升高溫度；粉碎二氧化錳，增大其表面積。 【解析】【分析】由題可知，該實驗研究濃度和催化劑對反應速率的影響，通過表中數(shù)據(jù)可分析得出濃度和催化劑對反應速率的影響規(guī)律，因為該實驗不是直接測出反應速率，而是測出反應停止的時間，要考慮反應物增多對反應時間的影響?！驹斀狻?1)由表格中的數(shù)據(jù)可知：相同濃度的H2O2，加入的MnO2越多，反應所用的時間越短，即分解速率越快。(2) g催化劑的反應速率； g催化劑的反應速率及反應時間相差不多， g催化劑節(jié)約藥品。(3)從表中數(shù)據(jù)可知，%%的雙氧水中溶質含量的二倍，但反應的時間卻比其反應時間的二倍小得多，由反應速率計算公式可得出，此實驗條件下雙氧水的濃度越大分解速率越快，由此得出上述結論不正確；(4)加快反應速率的措施常見的有：增加反應物濃度、適當升高溫度、增加反應物表面積（接觸面積）、使用催化劑等。2．化學反應速率與限度與生產(chǎn)、生活密切相關（1）A學生為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變化，他在200mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應放出的氫氣，實驗記錄如下（累計值）：時間（min）12345氫氣體積（mL）（標準狀況）100240688810860①反應速率最大的時間段是____________（填0～1～2～3～4～5）min，原因是____________。②在2～3min時間段以鹽酸的濃度變化來表示的反應速率為____________。（設溶液體積不變）（2）B學生也做同樣的實驗，但由于反應太快，測不準氫氣體積，故想辦法降低反應速率，請你幫他選擇在鹽酸中加入下列____________以減慢反應速率。（填寫代號）A．冰塊B．HNO3溶液C．CuSO4溶液（3）C同學為了探究Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果，設計了如圖所示的實驗。可通過觀察___________________________現(xiàn)象，定性比較得出結論。有同學提出將FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理，其理由是__________________________，【答案】2～3 因該反應放熱，隨著反應，溶液溫度升高，故反應速率加快 L1min1 A 反應產(chǎn)生氣泡的快慢 控制陰離子相同，排除陰離子的干擾 【解析】【分析】（1）單位時間內(nèi)生成氫氣的體積越大反應速率越快；鋅與鹽酸反應放熱；②2～3min生成氫氣的體積是448mL（標準狀況），物質的量是，；（2）根據(jù)影響反應速率的因素分析；（3）雙氧水分解有氣泡產(chǎn)生；根據(jù)控制變量法，探究Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解，控制陰離子相同；【詳解】（1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，2 min～3min收集的氫氣最多，反應速率最大的時間段是2～3min；鋅與鹽酸反應放熱，隨著反應，溶液溫度升高，故反應速率加快；②2～3min生成氫氣的體積是448mL（標準狀況），物質的量是，=L1min1；（2）A．加入冰塊，溫度降低，反應速率減慢，故選A；B．加入HNO3溶液，硝酸與鋅反應不能生成氫氣，故不選B；C．加入CuSO4溶液，鋅置換出銅，構成原電池，反應速率加快，故不選C；（3）雙氧水分解有氣泡產(chǎn)生，可通過觀察反應產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較催化效果；根據(jù)控制變量法，探究Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解，控制陰離子相同，排除陰離子的干擾，所以FeCl3改為Fe2(SO4)3更為合理?！军c睛】本題主要考查化學反應速率的影響因素，明確影響反應速率的因素是解題關鍵，注意控制變量法在探究影響化學反應速率因素實驗中的應用，理解原電池原理對化學反應速率的影響。3．現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展導致CO2的大量排放，對環(huán)境造成的影響日益嚴重，通過各國科技工作者的努力，已經(jīng)開發(fā)出許多將CO2回收利用的技術，其中催化轉化法最具應用價值?；卮鹣铝袉栴}：（1）在催化轉化法回收利用CO2的過程中，可能涉及以下化學反應：①CO2(g)+2H2O(1)CH3OH(1)+O2(g) △H=+727kJmol1 △G=+703kJmol1②CO2(g)+2H2O(1)CH4(g)+2O2(g) △H=+890kJmol1 △G=+818kJmol1③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(1)+H2O(1) △H=131kJmol1 △G=mol1④CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(1) △H=253kJmol1 △G=130kJmol1從化學平衡的角度來看，上述化學反應中反應進行程度最小的是____，反應進行程度最大的是_____。（2）反應CO2(g)+4H2(g)=CH4(g) +2H2O(g)稱為Sabatier反應，可用于載人航空航天工業(yè)。我國化學工作者對該反應的催化劑及催化效率進行了深入的研究。①在載人航天器中利用Sabatier反應實現(xiàn)回收CO2再生O2，其反應過程如圖所示，這種方法再生O2的最大缺點是需要不斷補充_________（填化學式）。② MPa，氣體流速為20 mLminl時研究溫度對催化劑催化性能的影響，得到CO2的轉化率(%)如下：分析上表數(shù)據(jù)可知：_____（填化學式）的催化性能更好。③調(diào)整氣體流速，研究其對某一催化劑催化效率的影響，得到CO2的轉化率(%)如下：分析上表數(shù)據(jù)可知：相同溫度時，隨著氣體流速增加，CO2的轉化率____（填“增大”或“減小”），其可能的原因是_________________________________。④在上述實驗條件中，Sabatier反應最可能達到化學平衡狀態(tài)的溫度是____，已知初始反應氣體中V(H2):V(CO2) =4:l，估算該溫度下的平衡常數(shù)為 ___________（列出計算表達式）。（3）通過改變催化劑可以改變CO2與H2反應催化轉化的產(chǎn)物，如利用Co／C作為催化劑，反應后可以得到含有少量甲酸的甲醇。為了研究催化劑的穩(wěn)定性，將Co/C催化劑循環(huán)使用，相同條件下，隨著循環(huán)使用次數(shù)的增加，甲醇的產(chǎn)量如圖所示，試推測甲醇產(chǎn)量變化的原因_________________________________。（已知Co的性質與Fe相似）【答案】② ④ H2 Co4N/Al2O3 減小 氣流流速加快，導致反應物與催化劑接觸時間不夠 360℃ 反應產(chǎn)生的甲酸腐蝕催化劑，使催化劑活性降低 【解析】【分析】（1）在溫度、壓強一定的條件下，反應總是向△G＜0的方向進行，由此判斷。（2）①分析反應過程圖，COOH2O屬于循環(huán)過程中始終在循環(huán)過程中的，而H2屬于循環(huán)過程中加入的，由此可知正確答案；②分析表中數(shù)據(jù)，在相同溫度下，對比不同催化劑時CO2的轉化率可選擇出催化性能更好的催化劑；③分析表中數(shù)據(jù)，在溫度不變的情況下，氣流速度增大，CO2的轉化率逐漸降低，據(jù)此分析原因；④分析表中數(shù)據(jù)，大部分數(shù)據(jù)顯示，在氣流速度不變的情況下，CO2的轉化率隨著溫度的增大而逐漸增大，但增大的幅度在逐漸減小，故在上述實驗條件中，Sabatier反應最可能達到化學平衡狀態(tài)的溫度是360℃，根據(jù)此時CO2的轉化率，計算該溫度下的平衡常數(shù)；（3）由圖可知，隨著Co/C催化劑循環(huán)次數(shù)的增多，甲醇的產(chǎn)量逐漸降低，說明該催化劑在循環(huán)過程中受到一定程度的影響，結合產(chǎn)物的性質進行分析；【詳解】（1）分析四個反應，根據(jù)在溫度、壓強一定的條件下，反應總是向△G＜0的方向進行，反應的△G越小反應進行程度越大，反之反應進行的程度就越小，故上述化學反應中反應進行程度最小的是②，反應進行程度最大的是④。答案為：②；④；（2）①分析循環(huán)圖，只有H2需不斷補充，答案為：H2；②對比表中的數(shù)據(jù)，在相同溫度下，催化劑為Co4N/Al2O3時，CO2的轉化率更大，答案為：Co4N/Al2O3；③分析表中數(shù)據(jù)，溫度不變時，隨著氣體流速的逐漸增大，CO2的轉化率逐漸減小，可能是氣體流速過快，來不及和催化劑充分接觸，導致CO2的轉化率減小。答案為：減??；氣流流速加快，導致反應物與催化劑接觸時間不夠；④分析表中數(shù)據(jù)，大部分數(shù)據(jù)表明，在320℃至360℃時，氣體流速不變的情況下，CO2的轉化率的增大幅度在逐漸減小，由此可知Sabatier反應最可能達到化學平衡狀態(tài)的溫度是360℃，結合題中所給信息，選擇氣體流速為10mLmin1時CO2的轉化率進行計算。已知初始反應氣體中V(H2):V(CO2) =4:l，根據(jù)在密閉容器里，全部由氣體參與的反應中，壓強、溫度不變時，氣體的體積比等于物質的量之比，可知V(H2):V(CO2) = n(H2):n(CO2)=4:l，設初始氣體中H2的物質的量為