【正文】 備戰(zhàn)高考化學(xué)壓軸題專題化學(xué)反應(yīng)的速率與限度的經(jīng)典推斷題綜合題及答案一、化學(xué)反應(yīng)的速率與限度練習(xí)題（含詳細(xì)答案解析）1．某實(shí)驗(yàn)小組為確定過氧化氫分解的最佳催化條件，用如圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)物用量和反應(yīng)停止的時(shí)間數(shù)據(jù)如下：分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題： MnO2時(shí)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(shí)驗(yàn)效果和“綠色化學(xué)”的角度考慮，雙氧水的濃度相同時(shí)，加入________g的二氧化錳為較佳選擇。（3）該小組的某同學(xué)分析上述數(shù)據(jù)后認(rèn)為：“當(dāng)用相同質(zhì)量的二氧化錳時(shí)，雙氧水的濃度越小，所需要的時(shí)間就越少，亦即其反應(yīng)速率越快”的結(jié)論，你認(rèn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)之外，還可以采取的加快反應(yīng)速率的措施有_____。（回答任意兩個(gè)合理的措施）【答案】加快 不正確 H2O2的濃度擴(kuò)大二倍(%→%)，但反應(yīng)所需時(shí)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(shí)驗(yàn)研究濃度和催化劑對(duì)反應(yīng)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(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)不是直接測出反應(yīng)速率，而是測出反應(yīng)停止的時(shí)間，要考慮反應(yīng)物增多對(duì)反應(yīng)時(shí)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(yīng)所用的時(shí)間越短，即分解速率越快。(2) g催化劑的反應(yīng)速率； g催化劑的反應(yīng)速率及反應(yīng)時(shí)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(zhì)含量的二倍，但反應(yīng)的時(shí)間卻比其反應(yīng)時(shí)間的二倍小得多，由反應(yīng)速率計(jì)算公式可得出，此實(shí)驗(yàn)條件下雙氧水的濃度越大分解速率越快，由此得出上述結(jié)論不正確；(4)加快反應(yīng)速率的措施常見的有：增加反應(yīng)物濃度、適當(dāng)升高溫度、增加反應(yīng)物表面積（接觸面積）、使用催化劑等。2．化學(xué)反應(yīng)速率與限度與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)（1）A學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)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(yīng)放出的氫氣，實(shí)驗(yàn)記錄如下（累計(jì)值）：時(shí)間（min）12345氫氣體積（mL）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）100240688810860①反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是____________（填0～1～2～3～4～5）min，原因是____________。②在2～3min時(shí)間段以鹽酸的濃度變化來表示的反應(yīng)速率為____________。（設(shè)溶液體積不變）（2）B學(xué)生也做同樣的實(shí)驗(yàn)，但由于反應(yīng)太快，測不準(zhǔn)氫氣體積，故想辦法降低反應(yīng)速率，請(qǐng)你幫他選擇在鹽酸中加入下列____________以減慢反應(yīng)速率。（填寫代號(hào)）A．冰塊B．HNO3溶液C．CuSO4溶液（3）C同學(xué)為了探究Fe3＋和Cu2＋對(duì)H2O2分解的催化效果，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)?？赏ㄟ^觀察___________________________現(xiàn)象，定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)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(yīng)放熱，隨著反應(yīng)，溶液溫度升高，故反應(yīng)速率加快 L1min1 A 反應(yīng)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(shí)間內(nèi)生成氫氣的體積越大反應(yīng)速率越快；鋅與鹽酸反應(yīng)放熱；②2～3min生成氫氣的體積是448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），物質(zhì)的量是，；（2）根據(jù)影響反應(yīng)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(duì)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(yīng)速率最大的時(shí)間段是2～3min；鋅與鹽酸反應(yīng)放熱，隨著反應(yīng)，溶液溫度升高，故反應(yīng)速率加快；②2～3min生成氫氣的體積是448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），物質(zhì)的量是，=L1min1；（2）A．加入冰塊，溫度降低，反應(yīng)速率減慢，故選A；B．加入HNO3溶液，硝酸與鋅反應(yīng)不能生成氫氣，故不選B；C．加入CuSO4溶液，鋅置換出銅，構(gòu)成原電池，反應(yīng)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(yīng)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(duì)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(diǎn)睛】本題主要考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，明確影響反應(yīng)速率的因素是解題關(guān)鍵，注意控制變量法在探究影響化學(xué)反應(yīng)速率因素實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，理解原電池原理對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。3．現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致CO2的大量排放，對(duì)環(huán)境造成的影響日益嚴(yán)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(shù)，其中催化轉(zhuǎn)化法最具應(yīng)用價(jià)值?；卮鹣铝袉栴}：（1）在催化轉(zhuǎn)化法回收利用CO2的過程中，可能涉及以下化學(xué)反應(yīng)：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(xué)平衡的角度來看，上述化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)進(jìn)行程度最小的是____，反應(yīng)進(jìn)行程度最大的是_____。（2）反應(yīng)CO2(g)+4H2(g)=CH4(g) +2H2O(g)稱為Sabatier反應(yīng)，可用于載人航空航天工業(yè)。我國化學(xué)工作者對(duì)該反應(yīng)的催化劑及催化效率進(jìn)行了深入的研究。①在載人航天器中利用Sabatier反應(yīng)實(shí)現(xiàn)回收CO2再生O2，其反應(yīng)過程如圖所示，這種方法再生O2的最大缺點(diǎn)是需要不斷補(bǔ)充_________（填化學(xué)式）。② MPa，氣體流速為20 mLminl時(shí)研究溫度對(duì)催化劑催化性能的影響，得到CO2的轉(zhuǎn)化率(%)如下：分析上表數(shù)據(jù)可知：_____（填化學(xué)式）的催化性能更好。③調(diào)整氣體流速，研究其對(duì)某一催化劑催化效率的影響，得到CO2的轉(zhuǎn)化率(%)如下：分析上表數(shù)據(jù)可知：相同溫度時(shí)，隨著氣體流速增加，CO2的轉(zhuǎn)化率____（填“增大”或“減小”），其可能的原因是_________________________________。④在上述實(shí)驗(yàn)條件中，Sabatier反應(yīng)最可能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的溫度是____，已知初始反應(yīng)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(jì)算表達(dá)式）。（3）通過改變催化劑可以改變CO2與H2反應(yīng)催化轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，如利用Co／C作為催化劑，反應(yīng)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(zhì)與Fe相似）【答案】② ④ H2 Co4N/Al2O3 減小 氣流流速加快，導(dǎo)致反應(yīng)物與催化劑接觸時(shí)間不夠 360℃ 反應(yīng)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(qiáng)一定的條件下，反應(yīng)總是向△G＜0的方向進(jìn)行，由此判斷。（2）①分析反應(yīng)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(duì)比不同催化劑時(shí)CO2的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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?jǐn)?shù)據(jù)顯示，在氣流速度不變的情況下，CO2的轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)條件中，Sabatier反應(yīng)最可能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的溫度是360℃，根據(jù)此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率，計(jì)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(jié)合產(chǎn)物的性質(zhì)進(jìn)行分析；【詳解】（1）分析四個(gè)反應(yīng)，根據(jù)在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，反應(yīng)總是向△G＜0的方向進(jìn)行，反應(yīng)的△G越小反應(yīng)進(jìn)行程度越大，反之反應(yīng)進(jìn)行的程度就越小，故上述化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)進(jìn)行程度最小的是②，反應(yīng)進(jìn)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(bǔ)充，答案為：H2；②對(duì)比表中的數(shù)據(jù)，在相同溫度下，催化劑為Co4N/Al2O3時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率更大，答案為：Co4N/Al2O3；③分析表中數(shù)據(jù)，溫度不變時(shí)，隨著氣體流速的逐漸增大，CO2的轉(zhuǎn)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(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率減小。答案為：減??；氣流流速加快，導(dǎo)致反應(yīng)物與催化劑接觸時(shí)間不夠；④分析表中數(shù)據(jù)，大部分?jǐn)?shù)據(jù)表明，在320℃至360℃時(shí)，氣體流速不變的情況下，CO2的轉(zhuǎn)化率的增大幅度在逐漸減小，由此可知Sabatier反應(yīng)最可能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的溫度是360℃，結(jié)合題中所給信息，選擇氣體流速為10mLmin1時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行計(jì)算。已知初始反應(yīng)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(yīng)中，壓強(qiáng)、溫度不變時(shí)，氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，可知V(H2):V(CO2) = n(H2):n(CO2)=4:l，設(shè)初始?xì)怏w中H2的物質(zhì)的量為