2020届高考化学二轮复习专题十五化学能与热能含解析

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文档介绍

2020届高考化学二轮复习专题十五化学能与热能含解析

专题十五 化学能与热能 ‎1、在研究物质变化时,人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化所引起的化学键及能量的变化,据此判断以下叙述错误的是( )‎ A.化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键生成 B.物质的燃烧过程可看成“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来的过程 C.在化学反应中,破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时,该反应是吸热反应 D.需要在高温条件下才能发生的反应一定是吸收能量的反应 ‎2、2016年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系,当体系受到外在刺激(如pH 变化、吸收光子、电子得失等)时,分子组分间原有作用被破坏,各组分间发生类似于机械运动的某种热运动。下列说法不正确的是( )‎ A.驱动分子机器时,需要对体系输入一定的能量 B.分子状态的改变会伴随能量变化,属于化学变化 C.氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一 D.光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动 ‎3、化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法不正确的是(   )‎ A.T-碳是一种新型三维碳结构晶体,与C60互为同素异形体 B.推广利用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料符合低碳经济理念 C.将金属钛、铝混合后在空气中熔化可制得强度较大的钛合金材料 D.为汽车安装尾气催化转化装置,可将尾气中的部分CO和NO转化为无毒气体 ‎4、下列说法正确的是(   )‎ A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的 B.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小 C.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行, 则该反应的ΔΗ>0 D.反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔΗ>0‎ ‎5、H2与ICl的反应分①、②两步进行,其能量曲线如下图所示,下列有关说法不正确的是( )‎ 15‎ A.反应② 比① 要容易发生是因为反应② 活化能大 B.反应① 和② 均为放热反应 C.H2(g)+2ICl(g)= I2(g)+2HCl(g) ∆H= -218 kJ·molˉ1‎ D.反应① 和② 均为氧化还原反应 ‎6、甲烷与氯气光照条件下取代反应的部分反应历程和能量变化如下:‎ 第一步:Cl2(g) 2C1•(g) △H1 = +242.7 kJ • mol-1‎ 第二步:CH4(g) + Cl • (g) CH3 • (g) + HCl(g) △H2 = + 7.4 kJ • mol-1‎ 第三步:CH3 • (g)+Cl2(g) CH3Cl(g)+Cl • (g) △H3 = -112. 9 kJ • mol-1‎ ‎……中(其中Cl •表示氯原子,CH3 •表示甲基)‎ 下列说法不正确的是( )‎ A.由题可知,甲烷和氯气在室温暗处较难反应 B. CH4(g)+Cl2(g)CH3Cl(g) + HCl(g) △H=–105.4 kJ • mol-1‎ C.形成1 mol CH3Cl中C—Cl键放出的能量比拆开1 mol Cl2中化学键吸收的能量多 D.若是甲烷与Br2发生取代反应,则第二步反应△H < + 7.4 kJ • mol-1‎ ‎7、已知:① S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1;‎ ‎② S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2;‎ ‎③ 2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) ΔH3;‎ ‎④ 2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) ΔH4;‎ ‎⑤ SO2(g)+2H2S(g)=3S(s)+2H2O(l) ΔH5‎ 下列关于上述反应焓变的判断不正确的是()‎ A.ΔH1<ΔH2 B.ΔH3<ΔH4 C.ΔH5=ΔH3-ΔH2 D.2ΔH5=3ΔH3-ΔH4‎ ‎8、中国研究人员研制一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,主要过程如下图所示 15‎ 下列说法不正确的是( )‎ A.整个过程实现了光能向化学能的转化 B.过程Ⅱ放出能量并生成了O-O键 C.总反应2H2O2H2+O2‎ D.过程Ⅲ属于分解反应也是吸热反应 ‎9、已知化学反应的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是(和的结构式分别为A-A、B-B)( )‎ A.每生成2分子AB吸收b kJ热量 B.该反应的反应热 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1mol A—A键和1mol B—B键,放出a kJ能量 ‎10、研究表明CO与N2O在Fe作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步反应分別为: ①②N2O+Fe+=N2+FeO+(慢):②FeO+ +CO=CO2+Fe+(快)。下列说法正确的是( )‎ A.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应 B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定 15‎ C.Fe使反应的活化能减小,FeO+是中间产物 D.若转移1 mol电子,则消耗11. 2 L N2O ‎11、如图为氟利昂(如)破坏臭氧层的反应过程示意图,下列说法不正确的是( )‎ A.过程I中断裂极性键C-C1键 B.过程II可表示为 C.过程III中是吸热过程 D.图示过程说明氟利昂中氯原子是破坏的催化剂 ‎12、如图为氟利昂(如)破坏臭氧层的反应过程示意图,下列说法不正确的是( )‎ A.过程I中断裂极性键C-C1键 B.过程II可表示为 C.过程III中是吸热过程 D.图示过程说明氟利昂中氯原子是破坏的催化剂 ‎13、炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示,活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是(   )‎ 15‎ A.氧分子的活化包括O-O键的断裂与C-O键的生成 B.每活化一个氧分子放出0. 29eV的能量 C.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42eV D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂 ‎14、对于Zn(s)+H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)+H2(g) ΔH<0 的化学反应,下列叙述不正确的是( )‎ A.反应过程中能量关系可用上图表示 B.ΔH的值与反应方程式的计量系数有关 ‎ C.若将该反应设计成原电池,锌为负极 D.若将其设计为原电池,当有32.5g锌溶解时,正极放出气体一定为11.2L ‎15、下列图示与对应的叙述相符的是(  )‎ A. 由图甲可知,‎ B. 图乙表示与反应时溶液中含铝微粒浓度变化曲线,a点溶液中存在 ‎ C. 图丙表示温度在和T2时水溶液中和的关系,则阴影部分M 15‎ 内任意一点均满足 D. 图丁表示反应平衡时体积分数随起始变化的曲线,则转化率:‎ ‎16、关于下列各图的叙述,正确的是( )‎ A.根据图甲(S表示溶解度)表示A、B两物质的溶解度随温度变化情况,将A、B饱和溶液分别由t1℃升温至t2℃时,溶质的质量分数A=B B.图乙表示25℃时,用0.1mol ·L-1盐酸滴定20mL 0.1mol ·L-1 NaOH溶液的pH随加入酸体积的变化 C.根据图丙表示Al3+与OH-反应时含铝微粒浓度变化曲线,图中a点溶液中大量存在Al3+‎ D.根据图丁可判断可逆反应“A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)”的ΔH>0‎ ‎17、对于:2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) ΔH= - 5800kJ·mol-1的叙述错误的是( )‎ A.该反应的反应热为ΔH= - 5 800kJ·mol-1,是放热反应 B.该反应为丁烷燃烧的热化学方程式,由此可知丁烷的燃烧热为5 800kJ·mol-1‎ C.该式的含义为:25℃、101kPa下 , 2mol C4H10气体完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量5800kJ D.该反应的ΔH与各物质的状态有关,与化学计量数也有关 ‎18、下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )‎ A.已知C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,则金刚石比石墨稳定 B.已知2(g)+(g)===2(l) ΔH=-571.6 kJ/mol,则氢气的燃烧热为ΔH=-285.8kJ/mol C.含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为:NaOH(aq)+(aq)===(aq)+(l) ΔH=-57.4 kJ/mol 15‎ D.已知2C(s)+2(g)===2(g) Δ;2C(s)+(g)===2CO(g) Δ,则Δ>Δ ‎19、为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应焓变,并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。‎ ‎1.实验测得:1g甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出22.7kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:__________。 2.由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,破坏旧化学键需要吸收能量,形成新化学键又会释放能量。‎ 化学键 H—H N—H N≡N 键能(kJ·mol-1)‎ ‎436‎ ‎391‎ ‎945‎ 已知反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=a kJ·mol-1。试根据表中所列键能数据计算a 的数值,列出简单的计算式:__________。‎ ‎3.依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。‎ 已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol ‎2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2=-571.6 kJ/mol ‎2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599 kJ/mol 写出298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的热化学方程式__________。‎ ‎20、人类研究氢能源从未间断过,而热化学循环分解水制 H2是在水反应体系中加入一种中间物,经历不同的反应阶段,最终将水分解为H2和O2,这是一种节约能源、节省反应物料的技术。下图是热化学循环制氢气的流程:‎ ‎(1) 实验测得1g H2(g)燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则表示氢气燃烧热(燃烧热即为在101kPa下1mol物质完全燃烧的反应热)的热化学方程式为______________________。‎ 15‎ ‎(2) 整个流程参与循环的物质是________和___________(填化学式),最难进行的反应是_________(填序号)。 ‎ ‎(3) 汞虽然有毒,但用途广泛。用汞和溴化钙作催化剂,可以在较低温度下经过下列反应使水分解制氢气和氧气:‎ ‎① CaBr2+2H2O=Ca(OH)2 +2HBr↑; ②?‎ ‎③ HgBr2+Ca(OH)2=CaBr2+HgO+H2O;④ 2HgO=2Hg+O2↑,‎ 反应②的化学方程式为__________________。 ‎ ‎(4) 合成氨用的H2可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为_________________________。‎ ‎21、研究氮氧化合物的治理是环保的一项重要工作,合理应用和处理氮的化合物,在生产生活中有着重要的意义。‎ ‎1.已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181.5 kJ·mol-1某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用、、和分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如下图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是___________(填字母序号)。‎ ‎2.为减少汽车尾气中NOx的排放,常采用CxHy(烃)催化还原NOx消除氮氧化物的污染。‎ 例如:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574 kJ/mol ‎②CH4(g)+4NO(g)=2N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1 160 kJ/mol ‎③CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H3‎ 则△H3=___________。‎ ‎3.亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用试剂,已知:2NO(g)+Cl2(g)2 ClNO(g)‎ 15‎ ‎①一定温度下,将2 mol NO与2 mol Cl2置于2 L密闭容器中发生反应,若该反应4 min后达平衡,此时压强是初始的0.8倍,则平均反应速率v(Cl2)=___________mol·L-1·min-1。下列可判断反应达平衡状态的是___________(项序号字母)。‎ A.混合气体的平均相对分子质量不变 B.混合气体密度保持不变 C.NO和Cl2的物质的量之比保持不变 D.每消耗1 moI NO同时生成1 mol ClNO ‎②为了加快化学反应速率,同时提高NO的转化率,其他条件不变时,可采取的措施有___________(填选项序号字母)。‎ A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入Cl2气体 D.使用合适的催化剂 ‎③一定条件下在恒温恒容的密闭容器中,按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化图像如图(b)所示,当n(NO)/n(Cl2)=2.5时,达到平衡状态,ClNO的体积分数可能是图中D、E、F三点中的___________点。‎ ‎4.已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:‎ ‎① 2NO(g)N2O2(g)(快),v1正=k1正c2(NO),v1逆 =k1逆c (N2O2)‎ ‎②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢),v2正=k2正c(N2O2)•c(O2),v2逆=k2逆c2(NO2)‎ 比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小:E1___________E2(填“>”、"<”或“=”):2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数K与上述反应速率常数k1正、k1逆、k2正、k2逆的关系式为___________。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析:‎ 答案:D 15‎ 解析:化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,故A项正确;物质燃烧放出热量,化学能转化为热能,故B项正确;若反应时形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量,则该反应为放热反应,反之,为吸热反应,故C项正确;合成氨反应需要在高温条件下进行,但该反应却是释放能量的反应,故D项错误。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析:‎ 答案:B 解析:A.需要对体系输入一定的能量,才能驱动分子机器,故A正确;B.分子状态的改变是物态变化,属于物理变化,故B错误;C.电子的得失是氧化还原反应的本质,则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系,故C正确;D.光照可使光能转化为机械能,即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动,故D正确。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析:‎ 答案:C 解析:‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析:‎ 答案:C 解析:反应的自发性是由熵变、焓变和温度共同决定的,即时,反应一定能自发进行。若, , 则反应一定能自发进行,若,,则反应一定不能自发进行,若,或,,则反应在一定温度下可以自发进行,选项A、B错误;C项中反应的,若, 则一定自发,现常温下不自发,说明,正确;D项中反应的,能自发,说明,错误。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析:‎ 答案:A 解析:‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析:‎ 答案:D 解析:A.光照下发生取代反应,常温下暗处不能反应,故A正确;B.由第二步与第三步相加得到CH4(g) + Cl2(g)CH3Cl(g) + HCl(g) △H=–105.4 kJ • mol-1,故B 正确;C.由第三步反应可知,形成C—Cl键,拆开Cl2‎ 15‎ 中化学键,且为放热反应,则形成1 mol CH3Cl中C—Cl键放出的能量比拆开 1 mol Cl2中化学键吸收的能量多,故C正确;D.若是甲烷与Br2发生取代反应,Cl比Br的能量高,则第二步反应△H> + 7.4 kJ • mol-1,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析:‎ 答案:B 解析:‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析:‎ 答案:D 解析:A.由图可知,利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气,光能转化为化学能,故A正确;B.过程II生成了O—O键,释放能量,故B正确;C.该过程的总反应是水分解为氢气和氧气,故C正确;D.由图可知,过程Ⅲ有既有O—H键断裂,也有H—H键形成,故D错误。‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析:‎ 答案:B 解析:观察题给图象可以得到,题述反应的反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,其反应热。化学反应过程中,化学键的断裂为吸热过程,化学键的形成为放热过程。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析:‎ 答案:C 解析:A.反应①、②均有元素化合价的升降,因此 都是氧化还原反应,A错误;B.由图可知,Fe++N2O=FeO+ + N2、FeO+ + CO =Fe+ + CO2 两步中均为反应物总能量大于生成物总能量.所以两个反应都 是放热反应,总反应的化学反应速率由速率慢的反应 ①决定,B错误;C.Fe+作催化剂,使反应的活化能减 小,FeO+是反应过程中产生的物质,因此是中间产 物,C正确;D.由于没有指明外界条件,所以不能确定 气体的体积,D错误。‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析:‎ 答案:C 15‎ 解析:A项,过程I中转化为和氯原子,断裂极性键C-Cl键,正确;B项,根据图中信息可知,过程II可表示为,正确;C项,形成新键会放出热量,错误;D项,由图示过程可知氟利昂中氯原子是破坏的催化剂,正确。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析:‎ 答案:C 解析:A项,过程I中转化为和氯原子,断裂极性键C-Cl键,正确;B项,根据图中信息可知,过程II可表示为,正确;C项,形成新键会放出热量,错误;D项,由图示过程可知氟利昂中氯原子是破坏的催化剂,正确。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析:‎ 答案:C 解析:由图可知,氧分子的活化进O—O键的断裂与C—O键的生成过程,故A正确;由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此每活化一个氧分子放出0.29eV的能量,故B正确;由图可知,第一步反应为反应速率的控制步骤,无水时相对活化能为0.75eV,有水时相对活化能为0.57eV,水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV,故C错误;活化氧可以快速氧化二氧化硫,而炭黑颗粒可以活化氧分子,因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,故D正确。‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析:‎ 答案:D 解析:‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析:‎ 答案:C 解析:A.图甲表示的是三氧化硫分解的能量变化, 为吸热反应,焓变为正值,,故 A 错误;B. a 点所示pH接近12, 显强碱性,碱性环境中铝离子会先生成氢氧化铝沉淀,后转化为偏铝酸根,故a点溶液中 存在的含铝微粒为偏铝酸根,故B错误;C. XY连线 上有,在X、Y连线的上方区域有,在 X、Y 连线的 下方有 15‎ ‎,所以阴影部分M内任意一点均满足,故C正确;D.氮气的浓度越大, 越有利于平衡正向移动,氢气的转化率越大,则转化 率:,故 D 错误。‎ ‎ ‎ ‎16答案及解析:‎ 答案:A 解析:‎ ‎ ‎ ‎17答案及解析:‎ 答案:B 解析:‎ ‎ ‎ ‎18答案及解析:‎ 答案:B 解析:‎ ‎ ‎ ‎19答案及解析:‎ 答案:1.CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.4 kJ·mol-1‎ 或2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1452.8 kJ·mol-1 2.a=3×436+945-6×391=-93 3.2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) ΔH=+226.7 kJ· mol-1‎ 解析:‎ ‎ ‎ ‎20答案及解析:‎ 答案:(1) H2(g)+O2(g)=H2O(l)  ΔH=-285.8kJ·molˉ1‎ ‎(2) SO2 ; I2;②‎ ‎(3) Hg+2HBr=HgBr2+H2↑‎ ‎(4) CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)    ΔH=+161.1kJ·molˉ1‎ 解析: ‎ ‎ ‎ ‎21答案及解析:‎ 答案:1.C ‎2.-867 kJ/mol 15‎ ‎3.①0.1、AC;②BC;③F ‎4.< ;K=(k1正×k2正)/ (k1逆×k2逆)‎ 解析:1.从过程图可知,A状态时NO被吸附到化剂表面,B状态为NO变成N原子和O原子,这个过程需要吸收能量,C状态为N原子和N原子结合变成N2,O原子和O原子结合变成O2,这个过程为成键过程,需要放出能量,则从整个反应过程来看,反应是2NON2+O2 △H=-181.5 kJ·mol-1即△H<0,所以生成的N2、O2被吸附时体系熵变最小、能量最低,即能量状态最低的是C;‎ ‎2.由盖斯定律(①+②)×1/2得到反应CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的焓变 △H3=1/2×[(-574 kJ/mol)+(-1 160 kJ/mol)]=-867 kJ/mol;‎ ‎3.①反应的三段式为:‎ ‎2NO(g)+Cl2(g)2CINO(g)‎ 起始量(mol) 2 2 0‎ 变化量(mol) 2x x 2x 平衡量(mol) 2-2x 2-x 2x 恒温恒容条件下,气体的物质的量之比等于压强之比,即(2-2x+2-x+2x)︰(2+2)=0.8︰1,x=0.8 mol,v(Cl2)==0.1 mol/(L•min);‎ A.反应2NO(g)+Cl2(g)2CINO(g)是体积变化的反应,反应正向进行则气体总物质的量n减小,逆向进行则气体总物质的量n增大,体系中物质总质量m不变,结合=m/n可知,不变则各物质的物质的量不变,反应达到平衡状态,故A正确;B.反应体系是恒容,各物质均为气态,所以气体的总质量不变,根据ρ=m/V得可知,体系中混合气体密度始终不变,即混合气体密度不变不能判定反应是否达到平衡,故B错误;C.NO与Cl2的物质的量之比保持不变时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故C正确;D.v(CINO)正=v(NO)正时,均为v正,不能确定是否达到平衡状态,故D错误;②A.升高温度,反应速率加快,反应会移动,但不知道反应的热效应,故A不确定;B.缩小容器体积,相当加压,反应正向进行、反应速率加快,故B选;C.充入Cl2气体,反应速率加快、反应正向进行,NO的转化率提高,故C选,D.使用合适的催化剂,能加快反应速率,但不影响反应移动方向,即NO的转化率不变,故D不选;③当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时生成物的含量最大,当n(NO)/n(Cl2)=2.5时CINO的体积分数减小,所以应该是F点;‎ 15‎ ‎4.反应的活化能越低,反应速率越大,反应①的反应速率大,则E1小、E2大,即E1
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