2019届二轮复习化学反应速率学案（全国通用）

2019届二轮复习化学反应速率学案（全国通用）

专题十　化学反应速率 ‎[查漏补缺·对接高考]　　　　　　　　　　　　排查核心知识　挖掘命题规律 授课提示：对应学生用书第34页 ‎[储知识·要点回扣]‎ ‎■思维深化——做一做 ‎1.在‎2 L的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)该反应的反应方程式为 ‎________________________________________________。‎ ‎(2)0～10 s的平均反应速率v(H2)＝____________；v(HI)＝____________。‎ 答案：(1)H2(g)＋I2(g)??2HI(g)‎ ‎(2)0.0395 mol·L－1·s－1　0.079 mol·L－1·s－1‎ ‎2．按要求填空。‎ ‎(1)形状大小相同的铁块、铝块分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁________铝。‎ ‎(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”或“不变”)‎ ‎①升高温度：________；‎ ‎②增大盐酸浓度：________；‎ ‎③增大铁的质量：________；‎ ‎④增大盐酸体积：________；‎ ‎⑤把铁片改成铁粉：________；‎ ‎⑥滴入几滴CuSO4溶液：________；‎ ‎⑦加入NaCl固体：________。‎ ‎(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”________(填“能”或“不能”)产生H2，原因是__________________________________________________________。‎ 答案：(1)小于　(2)①增大　②增大　③不变 ‎④不变　⑤增大　⑥增大　⑦不变 ‎(3)不能　稀硝酸和浓硫酸具有强氧化性，Fe与稀硝酸反应生成NO；常温下，Fe在浓硫酸中“钝化”‎ ‎[探高考·真题鉴赏]‎ ‎1．(2018·全国高考卷Ⅰ节选)(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了‎25℃‎时N2O5(g)分解反应：‎ 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：‎ t/min ‎0‎ ‎40‎ ‎80‎ ‎160‎ ‎260‎ ‎1 300‎ ‎1 700‎ ‎∞‎ p/kPa ‎35.8‎ ‎40.3‎ ‎42.5‎ ‎45.9‎ ‎49.2‎ ‎61.2‎ ‎62.3‎ ‎63.1‎ 研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中pO2＝2.9 kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。‎ ‎(2)对于反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：‎ 第一步　N2O5??NO2＋NO3快速平衡　‎ 第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2慢反应　　‎ 第三步　NO＋NO3―→2NO2快反应　　‎ 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是________(填标号)。‎ A．v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)‎ B．反应的中间产物只有NO3‎ C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D．第三步反应活化能较高 解析：(1)由方程式2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)可知，62 min时，pO2＝2.9 kPa，则减小的N2O5为5.8 kPa，此时pN2O5＝35.8 kPa－5.8 kPa＝30.0 kPa，则v(N2O5)＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。‎ ‎(2)第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A正确。第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C正确。由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B错误。反应快，说明反应的活化能较低，D错误。‎ 答案：(1)30.0　6.0×10－2　(2)AC ‎2．(2018·全国高考卷Ⅱ节选)CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：‎ 反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：‎ 积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)‎ 消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)‎ ΔH/(kJ·mol－1)‎ ‎75‎ ‎172‎ 活化能/‎ ‎(kJ·mol－1)‎ 催化剂X ‎33‎ ‎91‎ 催化剂Y ‎43‎ ‎72‎ ‎①由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是________________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。‎ A．K积、K消均增加 B．v积减小、v消增加 C．K积减小、K消增加 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大 ‎②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________________________________。‎ 解析：①积碳反应中，由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小，所以催化剂X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X的活化能大于催化剂Y，所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。‎ ‎②由速率方程表达式v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5可知，v与p(CO2)成反比例关系，p(CO2)越大，反应速率越小，所以pc(CO2)＞pb(CO2)＞pa(CO2)。‎ 答案：①劣于　相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大　AD ‎②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)‎ ‎3．(2018·全国高考卷Ⅲ节选)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。‎ ‎(1)在343 K下，要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。‎ ‎(2)比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正·x2SiHCl3－k逆· xSiH2Cl2·xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留1位小数)。‎ 解析：温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线a达到平衡的时间短，则曲线a代表343 K时SiHCl3的转化率变化，曲线b代表323 K时SiHCl3的转化率变化。‎ ‎(1)在343 K时，要提高SiHCl3‎ 转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动，要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。‎ ‎(2)温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：va＞vb。反应速率v＝v正－v逆＝k正·x2SiHCl3－k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4，则有v正＝k正·x2SiHCl3，v逆＝k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4，343 K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正·x2SiHCl3＝k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4，此时SiHCl3的平衡转化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.782＝k逆×0.112，k正/k逆＝0.112/0.782≈0.02。a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有v正/v逆＝(k正·x2SiHCl3)/(k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4)＝k正/k逆·x2SiHCl3/(xSiH2Cl2·xSiCl4)＝0.02×0.82/0.12≈1.3。‎ ‎ 答案：(1)改进催化剂　提高反应物压强(浓度) (2)大于　1.3‎ ‎[研考纲·聚焦素养]‎ 最新考纲 ‎1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。‎ ‎2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。‎ ‎3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，认识其一般规律。‎ 核心素养 ‎1．变化观念与平衡思想：认识化学反应是有快慢的，并能知道影响化学反应速率的因素。‎ ‎2．证据推理与模型认知：能运用有效碰撞理论和活化分子等知识解释外界条件对化学反应速率的影响。‎ ‎3．科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的影响化学反应速率的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。‎ ‎4．科学精神与社会责任：应具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与速率有关的社会热点问题做出正确的价值判断。‎ ‎[题型突破·通法悟道]　　　　　　　　　　　　摆题型示例　巧取应考宝典 授课提示：对应学生用书第36页 题型一　化学反应速率及其影响因素 ‎1．已知：反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)，某温度下，在‎2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。‎ ‎(1)经测定前4 s内v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为_________________。‎ ‎(2)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。‎ ‎(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为 甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；‎ 乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1；‎ 丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1，‎ 则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)3A(g)＋B(g)??2C(g)‎ ‎(2)‎ ‎(3)乙＞甲＞丙 ‎2．密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)??‎2C(g)　ΔH＜0。根据下面速率—时间图像，回答下列问题。‎ ‎(1)下列时刻所改变的外界条件：‎ t1____________；t3____________；t4____________。‎ ‎(2)反应速率最快的时间段是________。‎ 答案：(1)升高温度　加入催化剂　减小压强 ‎(2)t3～t4段 ‎3．某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在100 mL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(气体体积已折合成标准状况)，实验记录如表(‎ 累计值)：‎ 时间/min ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 氢气体积/mL ‎50‎ ‎120‎ ‎224‎ ‎392‎ ‎472‎ ‎502‎ ‎(1)哪一时间段反应速率最大________(填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5、5～6 min，下同)，原因是___________________________________________________。‎ ‎(2)哪一时间段的反应速率最小________，原因是____________________________。‎ ‎(3)第3～4 min时间段以盐酸的浓度表示的该反应速率(设溶液体积不变)是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)如果反应太激烈，为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，他在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，你认为可行的是________(填字母)。‎ A．蒸馏水　　　　　 B．NaNO3溶液 C．KCl溶液 D．Na2CO3溶液 答案：(1)3～4 min　因该反应是放热反应，此时温度最高，温度对反应速率的影响占主导作用 ‎(2)5～6 min　此时H＋浓度最小，浓度对反应速率的影响占主导作用 ‎(3)v(HCl)＝0.15 mol·L－1·min－1‎ ‎(4)AC ‎[题型建模]‎ 计算化学反应速率的基本模式 ‎　对于反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行至t1时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下：‎ mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)‎ 起始/(mol·L－1)　　 a　 　b　　　　0　　　0‎ 转化/(mol·L－1) x t1/(mol·L－1) a－x b－ 则：v(A)＝mol·L－1·s－1，‎ v(B)＝ mol·L－1·s－1，‎ v(C)＝ mol·L－1·s－1，‎ v(D)＝ mol·L－1·s－1。‎ 题型二　控制变量探究反应速率的影响因素 ‎1．H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得‎70 ℃‎时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 解析：A项，从图甲看，其他条件相同时，起始时H2O2的浓度越小，对应曲线的斜率越小，则反应速率越慢，错误；B项，从图乙看，其他条件相同时，溶液中OH－的浓度越大，pH越大，对应曲线的斜率越大，则H2O2分解得越快，错误；C项，从图丙看，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下，H2O2分解速率最快，0 mol·L－1 NaOH的条件下，H2O2分解速率最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH的条件下，H2O2分解速率处于二者之间，错误。‎ 答案：D ‎2．实验测得某反应在不同pH下产物A的浓度随时间变化的关系如图所示(其他条件相同)。则下列说法正确的是(　　)‎ A．若增大压强，该反应的反应速率一定增大 B．pH＝6.8时，随着反应的进行反应速率逐渐增大 C．一定pH范围内，溶液中H＋浓度越小，反应速率越快 D．可采取调节pH的方法使反应停止 解析：若为没有气体参加的反应，增大压强对反应速率几乎没有影响，A错误；图像中表示反应速率的是曲线的斜率，B错误；pH越小，H＋浓度越大，反应越快，C错误；pH＝8.8时，反应速率接近于0，D正确。‎ 答案：D ‎3．某小组利用H‎2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”，进行了如下实验：‎ 实验 编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜 色褪至无色 所需时间/min ‎0.6 mol·L－1‎ H‎2C2O4溶液 H2O ‎0.2 mol·L－1‎ KMnO4溶液 ‎0.3 mol·L－1‎ 稀硫酸 ‎1‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎6.4‎ ‎2‎ ‎3.0‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎2.0‎ ‎5.2‎ ‎3‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎4.0‎ 请回答：‎ ‎(1)已知酸性KMnO4溶液与H‎2C2O4溶液反应有CO2生成，用化学方程式表示该实验的实验原理________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是______________________________。‎ ‎(3)利用实验3中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)＝________。‎ ‎(4)该小组同学根据实验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。‎ 该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。‎ ‎①该小组同学提出的假设是_____________________________________________。‎ ‎②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。‎ 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 再向试管 中加入少 量固体 室温下溶液 颜色褪至无 色所需时间 ‎/min ‎0.6 mol·L－1‎ H‎2C2O4溶液 H2O ‎0.2 mol·L－1‎ KMnO4溶液 ‎3 mol·L－1‎ 稀硫酸 ‎4‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎2.0‎ t ‎③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎　‎ 解析：(2)分析题目所给信息，可知其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。(3)利用实验3中数据计算，v(KMnO4)＝＝1.5×10－2 mol·L－1·min－1。(4)①分析题图2可知，生成物中的MnSO4为该反应的催化剂。②需要加入MnSO4，探究其对反应速率的影响。③若该小组同学提出的假设成立，与实验3相比，溶液褪色所需时间短。‎ 答案：(1)2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O ‎(2)其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大 ‎(3)1.5×10－2 mol·L－1·min－1‎ ‎(4)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2＋对该反应有催化作用)‎ ‎②MnSO4　③与实验3比较，溶液褪色所需时间短或所用时间(t)小于4 min(或其他合理答案)‎ ‎[题型建模]　利用“控制变量法”的解题策略 借助题链例析与催化剂相关的六个考点 授课提示：对应学生用书第38页 在基于真实情境考查学生综合运用知识的能力的考试理念引导下，与化工生产关系密切的催化剂备受青睐，成了热门考点。从考查的知识看，主要从反应历程、活化能、速率、平衡移动等角度考查催化剂对反应的影响。从试题形式上看，常常融合图像、表格等信息呈现形式，考查学生吸收和整合陌生信息的能力。‎ 一、催化剂与反应历程 催化剂如何影响化学反应？有一个熟悉的例子：Cu催化乙醇的氧化反应。‎ ‎2Cu＋O22CuO CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O 催化剂Cu先参与反应后又重新生成，它经历了Cu→CuO→Cu的变化历程。‎ ‎[例1]　用NaClO3、H2O2和稀硫酸制备ClO2。反应开始时加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高(Cl－对反应有催化作用)。该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：‎ ‎①______________________________________(用离子方程式表示)；‎ ‎②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。‎ 解析：第②步中Cl2生成Cl－，可知催化剂Cl－的变化历程是Cl－→Cl2→Cl－，即Cl－在第①步中变成Cl2。由题给信息及氧化还原知识可知，氧化剂是ClO，且ClO反应后生成ClO2。离子方程式：2ClO＋2Cl－＋4H＋===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O。‎ 答案：2ClO＋2Cl－＋4H＋===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O 二、催化剂与活化能、焓变 催化剂通过降低反应的活化能而加快反应速率。而且催化剂的性能越好，反应的活化能越低。‎ ‎[例2]　在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应：‎ CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　Ⅰ CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　Ⅱ 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，在相同压强下，经过相同时间测得实验数据如下表所示。在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图。‎ T(K)‎ 催化剂 CO2转化率(%)‎ 甲醇选择性(%)‎ ‎543‎ Cat.1‎ ‎12.3‎ ‎42.3‎ ‎543‎ Cat.2‎ ‎10.9‎ ‎72.7‎ ‎553‎ Cat.1‎ ‎15.3‎ ‎39.1‎ ‎553‎ Cat.2‎ ‎12.0‎ ‎71.6‎ ‎【备注】　甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比。‎ 解析：据表中的数据可以算出生成CH3OH的CO2占全部CO2的百分比。543 K，Cat.1作用下是12.3%×42.3%≈5.20%，Cat.2作用下是10.9%×72.7%＝7.92%。所以Cat.2的催化选择性要好于Cat.1，即在Cat.2的作用下反应的活化能低。‎ 答案：‎ ‎[归纳小结]　作图时还要注意，催化剂不能改变反应物、生成物的总能量，所以曲线的起点、终点应相同。也正是这个原因，所以催化剂不能改变反应的焓变。‎ 三、催化剂与反应速率、平衡移动 催化剂能加快反应速率，缩短到达平衡所需时间。催化剂的活性越好，所需时间越短。但催化剂不能使化学平衡发生移动。‎ ‎[例3]　密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0。研究表明：在使用等质量同种催化剂时，增大催化剂比表面积可提高反应速率。某同学设计了下表所示的三组实验。请在图中画出三个实验中c(NO)随时间变化的趋势曲线，并标明实验编号。‎ 实验 编号 T/℃‎ 初始c(NO)‎ ‎/(mol·L－1)‎ 初始c(CO)‎ ‎/(mol·L－1)‎ 比表面积 ‎/(m2·g－1)‎ Ⅰ ‎280‎ ‎1.20×10－3‎ ‎5.80×10－3‎ ‎82‎ Ⅱ ‎280‎ ‎1.20×10－3‎ ‎5.80×10－3‎ ‎124‎ Ⅲ ‎350‎ ‎1.20×10－3‎ ‎5.80×10－3‎ ‎124‎ 解析：先比较实验Ⅰ、Ⅱ：实验Ⅱ的催化剂比表面积大，故实验Ⅱ的反应速率大；因催化剂不影响平衡移动，故达到平衡后，实验Ⅰ、Ⅱ的c(NO)相同。再比较Ⅱ、Ⅲ：实验Ⅲ的温度高，故实验Ⅲ的反应速率大；因温度升高，平衡左移，故平衡时c(NO)较大。‎ 答案：‎ 四、温度与催化剂活性 催化剂具有一定范围的活化温度，过高或过低，都会导致催化剂的活性降低。如生物催化剂酶，对温度就非常敏感。‎ ‎[例4]　(2017·天津高考卷节选)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放……生物脱H2S的原理为 H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4‎ ‎4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O 硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是____________________________________。‎ 解析：因为硫杆菌能显著加快反应速率，故它是反应的催化剂。当反应温度过高时，硫杆菌会因蛋白质变性而失去了催化性能，反应速率明显下降。‎ 答案：催化剂　硫杆菌因蛋白质变性而失去了催化性能 五、催化剂的来源问题 化学中有一类特殊反应，叫自催化反应，该类反应中的生成物对反应有催化作用。它的特点之一是开始反应速率很小，随着起催化作用的产物的积累速率迅速增大。‎ ‎[例5]　向三颈烧瓶中加入一定量的MnO2和水，搅拌，通入SO2和N2混合气体，恒温下发生反应：MnO2＋H2SO3===MnSO4＋H2O。若将N2换成空气，测得c(Mn2＋)、c(SO)随时间t的变化如图所示。导致c(Mn2＋)、c(SO)变化产生明显差异的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：由图可知，“N2换成空气”发生了副反应：O2＋2H2SO3===2H2SO4。表示c(SO)的曲线斜率逐渐增大，说明SO的生成速率逐渐增大。因反应物浓度、压强、温度、接触面积等维持不变，所以导致SO的生成速率加快的因素应是催化剂，而且催化剂是某种生成物，应是Mn2＋。‎ 答案：Mn2＋对O2和H2SO3的反应有催化作用 ‎[归纳小结]　判断一个化学反应是否是自催化反应，先要排除温度、浓度、压强、接触面积等的影响，然后再分析是何种生成物具有催化作用。‎ 六、催化剂、温度对平衡的综合影响 ‎[例6]　NH3催化还原氮氧化物技术是目前应用最广泛的烟气脱氮技术：4NH3(g)＋6NO(g)??5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0。密闭容器中，在相同时间内，在催化剂A作用下脱氮率随温度变化如图所示。现改用催化能力稍弱的催化剂B进行实验，请在图中画出在催化剂B作用下的脱氮率随温度变化的曲线(不考虑温度对催化剂活性的影响)。‎ 解析：先分析催化剂A作用下的脱氮率为什么会先增大后减小。低于300 ℃时，温度越高，反应速率越快，相同时间内消耗的NO越多，所以脱氮率增大。高于300 ℃时，因为温度升高，平衡逆向移动，消耗的NO减小，所以脱氮率下降。‎ 改用催化剂B，就涉及催化剂和温度两个变量，在解题时要分别考虑。①B催化下，随着温度的升高，脱氮率也应先增大后减小。②达到曲线最高点之前，B的催化能力弱，相同温度时的脱氮率要小于A。即所画曲线应在A的下方。③B催化下在相同时间内达到平衡，则曲线最高点应出现在高于300 ℃。④当A、B均达到平衡后，平衡脱氮率只与温度有关，所以两条曲线重合。‎ 答案：‎ ‎[概括整合]　催化剂通过参与化学反应，改变反应历程，从而降低活化能，加快反应速率，到达平衡所需时间减少。但催化剂不能改变焓变，也不能使平衡移动。催化剂的催化性能也会受外界条件的影响，如温度、表面积等。‎ ‎[限时规范训练]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　单独成册 对应学生用书第131页 ‎1．(2018·武汉模拟)下列说法中正确的是(　　)‎ A．增大反应物浓度，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大 B．使用合适的催化剂，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大 C．对于任何反应，增大压强都可加快反应速率 D．升高温度，只能增大吸热反应的反应速率 解析：增大浓度和增大气体反应的压强(缩小体积)，不能增大活化分子百分数，只能增大活化分子数；升温和使用催化剂才能增大活化分子百分数；增大压强只能增大有气体参加的反应的反应速率。‎ 答案：B ‎2．已知某化学实验的结果如下表：‎ 实验序号 反应物 在相同温度下测得的化学反应速率v/(mol·L－1·min－1)‎ 大小相同 的金属片 酸溶液 ‎1‎ 镁条 ‎1 mol·L－1盐酸 v1‎ ‎2‎ 铁片 ‎1 mol·L－1盐酸 v2‎ ‎3‎ 铁片 ‎0.1 mol·L－1盐酸 v3‎ 下列结论正确的是(　　)‎ A．v1＞v2＞v3　　　　　 B．v3＞v2＞v1‎ C．v1＞v3＞v2 D．v2＞v3＞v1‎ 解析：影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，由于镁的活动性比铁强，所以与相同浓度的盐酸反应时，镁条放出氢气的速率大；反应物浓度也影响反应速率，在一定范围内，速率与浓度成正比，故v2>v3。‎ 答案：A ‎3．某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定反应速率v(Br2)。在一定温度下，获得如下实验数据：‎ 实验 序号 初始浓度c/(mol·L－1)‎ 溴颜色消失 所需时间/s CH3COCH3‎ HCl Br2‎ ‎①‎ ‎0.80‎ ‎0.20‎ ‎0.001 0‎ ‎290‎ ‎②‎ ‎1.60‎ ‎0.20‎ ‎0.001 0‎ ‎145‎ ‎③‎ ‎0.80‎ ‎0.40‎ ‎0.001 0‎ ‎145‎ ‎④‎ ‎0.80‎ ‎0.20‎ ‎0.002 0‎ ‎580‎ 下列分析实验数据所得出的结论不正确的是(　　)‎ A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大 B．实验②和③的v(Br2)相等 C．增大c(HCl)，v(Br2)增大 D．增大c(Br2)，v(Br2)增大 解析：A项，比较实验①、②的数据知，增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大，正确；B项，比较实验②和③的数据知，c(Br2)相等，溴颜色消失所需时间也相等，则溴的反应速率相等，正确；C项，比较实验①、③的数据知，增大c(HCl)，v(Br2)增大，正确；D项，比较实验①、④的数据可知，增大c(Br2)，v(Br2)不变，错误。‎ 答案：D ‎4.已知一定质量的锌粒与稀盐酸反应(放热反应)，生成H2的浓度与反应时间的关系如图所示，下列结论不正确的是(　　)‎ A．若将锌粒改为锌粉，可以加快产生H2的反应速率 B．反应前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 C．反应前4 min内生成H2的平均速率v(H2)＝0.09 mol·L－1·min－1‎ D．反应开始2 min内平均反应速率最大 解析：一定质量的锌粒与稀盐酸反应，若将锌粒改为锌粉，由于固体的接触面积增大，所以可以加快产生H2的反应速率，A正确；Zn与盐酸的反应是放热反应，随着反应的进行，反应物的浓度不断减小，反应放出的热量逐渐增多，使溶液的温度逐渐升高，反应速率在反应开始的前几分钟内逐渐升高，当反应进行到一定程度后，溶液很稀，这时溶液的浓度对速率的影响占优势，由于溶液浓度减小，所以反应速率逐渐降低，反应前4 min内反应速率不断增加，则说明前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，B正确；反应前4 min内生成H2的平均速率v(H2)＝＝＝0.09 mol·L－1·min－1，C正确；反应开始2 min内H2的物质的量浓度变化最小，所以平均反应速率最小；D错误。‎ 答案：D ‎5．一定温度下，在‎2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.1 mol H2O(g)，发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol－1，不同时间产生O2的物质的量见下表：‎ 时间/min ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ n(O2)/mol ‎0.001 0‎ ‎0.001 6‎ ‎0.002 0‎ ‎0.002 0‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．前20 min内的反应速率v(H2O)＝5.0×10－5 mol·L－1·min－1‎ B．达到平衡时，至少需要从外界吸收能量0.968 kJ C．增大c(H2O)，可以提高水的分解率 D．催化效果与Cu2O颗粒的大小有关 解析：由题意知，v(H2O)＝2v(O2)＝2×＝5.0×10－5 mol·L－1·min－1，A正确；热化学方程式表示的含义是2 mol H2O(g)完全分解生成2 mol H2(g)和1 mol O2(g)，吸收484 kJ的能量，所以生成O2 0.002 0 mol时，吸收的能量为0.002 0 mol×484 kJ·mol－1＝0.968 kJ，B正确；C项，由于反应物只有1种，增大c(H2O)，相当于压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，所以水的分解率降低，错误；D项，若Cu2O颗粒小，则接触面积大，反应速率快，催化效果好，正确。‎ 答案：C ‎6．(2018·泰安模拟)科学研究发现，在一定条件下可用H2还原NO，生成无污染物质。该反应速率v正＝k正·cn(NO)·cm(H2)(k正是该化学反应的正反应速率常数)。在某温度下，测得正反应速率与反应物浓度的关系如下表所示：‎ c(NO)/‎ ‎(mol·L－1)‎ c(H2)/‎ ‎(mol·L－1)‎ v正/(mol·L－1·‎ min－1)‎ 实验1‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.004‎ 实验2‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎0.016‎ 实验3‎ ‎0.1‎ ‎0.4‎ ‎0.008‎ 下列推断正确的是(　　)‎ A．在该反应中，NO、H2的化学反应速率之比为2∶1‎ B．上述表达式中，n＝2，m＝2‎ C．上述表达式中，k正＝2.0 mol－2·L2·min－1‎ D．其他条件不变，加入催化剂或改变温度，k正不变 解析：反应的化学方程式为2NO＋2H2N2＋2H2O。NO、H2的反应速率之比等于化学计量数之比，A项错误。代入数据计算可得，n＝2，m＝1，B项错误。代入数据计算可得，k正＝2.0 mol－2·L2·min－1，C项正确。其他条件不变时，加入催化剂或升温，反应速率增大，则k正增大；降温，反应速率减小，则k正减小，D项错误。‎ 答案：C ‎7.‎ 现甲、乙两化学小组安装两套如图所示的相同装置，用以探究影响H2O2分解速率的因素。‎ ‎(1)仪器a的名称____________。‎ ‎(2)MnO2催化下H2O2分解的化学方程式是____________________________________。‎ ‎(3)甲小组有如下实验设计方案，请帮助他们完成(所有空均需填满)。‎ 实验 编号 实验目的 T/K 催化剂 浓度 甲组 实验Ⅰ 作实验 参照 ‎298‎ ‎3滴FeCl3‎ 溶液 ‎10 mL 2%‎ H2O2‎ 甲组 实验Ⅱ ‎298‎ ‎10 mL 5%‎ H2O2‎ ‎(4)甲、乙两小组得出如图数据。‎ ‎①由甲组实验得出的数据可知：浓度越大，H2O2的分解速率________。‎ ‎②由乙组研究的酸、碱对H2O2分解影响因素的数据分析：相同条件下，Na2O2和K2O2溶于水放出气体速率较快的是__________；乙组提出可以用BaO2固体与H2SO4溶液反应制H2O2，其化学反应方程式为______________________________________；‎ 支持这一方案的理由是____________________________________________。‎ 解析：(3)对比实验Ⅰ和Ⅱ中的H2O2的浓度不同，故表格中的Ⅱ的实验目的是探究浓度对反应速率的影响，催化剂要和实验Ⅰ一致，为3滴FeCl3溶液。(4)①由甲组实验Ⅱ得出的数据可知：浓度越大，H2O2的分解速率越快；②相同条件下，Na2O2和K2O2溶于水放出气体速率较快的是K2O2；BaO2与H2SO4溶液反应制H2O2的化学反应方程式为BaO2＋H2SO4===BaSO4＋H2O2，因为制备H2O2的环境为酸性环境，H2O2的分解速率较慢。‎ 答案：(1)锥形瓶 ‎(2)2H2O22H2O＋O2↑‎ ‎(3)‎ 探究反应物浓度对反应速率的影响 ‎3滴FeCl3溶液 ‎(4)①越快　②K2O2　BaO2＋H2SO4===BaSO4＋H2O2　制备H2O2的环境为酸性环境，H2O2的分解速率较慢