活化能及其对化学反应速率的影响知识点题库

某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A . 反应过程a有催化剂参与 B . 该反应为放热反应，热效应等于△H C . 改变催化剂，不能改变该反应的活化能 D . 有催化剂条件下，反应的活化能等于E₁+E₂

下列说法正确的是（）

A . 对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B . 催化剂能增大单位体积内活化分子百分数，从而增大反应速率 C . 放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 D . 化学反应速率通常是指一定时间内反应物的物质的量减少或生成物的物质的量增加

催化还原CO₂是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO₂和H₂可发生两个平行反应，分别生成CH₃OH和CO。反应的热化学方程式如下：

CO₂（g）+3H₂（g） $\text{[math]}$ CH₃OH（g）+H₂O（g） ΔH₁=-53.7kJ·mol^-1 I

CO₂（g）+H₂（g） $\text{[math]}$ CO（g）+H₂O（g） ΔH₂ 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，经过相同反应时间测得如下实验数据：

（备注）Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO₂中生成甲醇的百分比

已知：①CO和H₂的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol^-1和-285.8kJ·mol^-1

②H₂O（l）=H₂O（g）ΔH₃=44.0kJ·mol^-1

请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：

（1）反应I的平衡常数表达式K=；
（2）有利于提高CO₂转化为CH₃OH平衡转化率的措施有___。

A . 使用催化剂Cat.1 B . 使用催化剂Cat.2 C . 降低反应温度 D . 投料比不变，增加反应物的浓度 E . 增大CO₂和H₂的初始投料比
（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO₂转化成CH₃OH的选择性有显著的影响，其原因是。
（4）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。

“活化分子”是衡量化学反应速率快慢的重要依据，下列说法中不正确的是( )

A . 活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞 B . 增大反应物的浓度，可使单位体积内的活化分子增多，反应速率加快 C . 对于有气体参加的反应，通过压缩容器增大压强，可使单位体积内的活化分子增多，反应速率加快 D . 催化剂能降低反应的活化能，使单位体积内的活化分子百分数增加

下列说法错误的是（）

A . MnO₂能加速H₂O₂的分解，是因为MnO₂可以降低反应所需的活化能 B . 向橙色的K₂Cr₂O₇溶液中滴加NaOH溶液，溶液颜色变黄，说明化学平衡发生了移动 C . 将盛有NO₂气体的密闭容器浸泡在热水中，容器内气体颜色变深，这一事实可以用勒夏特列原理解释 D . FeCl₃溶液和Fe₂(SO₄)₃溶液加热蒸干、灼烧都得到Fe₂O₃

近年来，用CO₂氧化乙苯(EB) 制取苯乙烯(ST) 引起了研究者的重视，当前研究者在开发合适催化剂以提高苯乙烯的选择性、抑制积碳对催化剂活性的影响。CO₂氧化乙苯脱氢存在两种途径：一步反应( I )和两步反应( II +Ⅲ)，两种途径同时存在。涉及的反应如下：

反应I ：C₆H₅CH₂CH₃(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ C₆H₅CH=CH₂(g)+CO(g)+H₂O(g) ΔH₁=158.8 kJ/mol

反应II ：C₆H₅CH₂CH₃(g) $\text{[math]}$ C₆H₅CH=CH₂(g)+H₂(g) ΔH₂

反应III ：CO₂(g)+H₂(g)＝CO(g)+H₂O(g) ΔH₃=41.2 kJ/mol

请回答：

（1）反应II能够自发进行的条件（填“低温”、“高温”或“任何温度”）。
（2）相同条件下，此工艺较乙苯直接分解制苯乙烯（反应II）的优势在于。
（3）下列说法正确的是___________。

A . 减压条件下有利于提高乙苯的平衡转化率 B . 可通过监测反应体系中CO(g)与H₂O(g)浓度之比以判断是否达到平衡 C . 研发高效催化剂可提高苯乙烯的选择性，提高乙苯的平衡转化率 D . 利用过量O₂替代CO₂制取苯乙烯具有明显优势
（4）常压下，乙苯分别在N₂ （惰性介质）、CO₂气氛中的平衡转化率与温度的关系如图所示。

①常压、温度为725 K条件下，往容器中充入1 mol 乙苯、10 mol CO₂ ，达到平衡时容器中有H₂ 0.08 mol。研究表明，45%的苯乙烯通过一步反应生成、55%的苯乙烯通过两步反应生成，反应Ⅲ的平衡常数K= （保留两位有效数字）。

②常压、温度为725 K条件下，若N₂或CO₂与乙苯的物质的量之比为n:1，请分别画出乙苯的平衡转化率在N₂或CO₂气氛中随n变化的示意图。

甲醇是常见的有机溶剂和化工原料。以CO₂和H₂为原料合成甲醇的反应方程式如下：CO₂(g)＋3H₂(g) ⇌CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH=a kJ·mol^-1。在压强一定，CO₂和H₂起始物质的量之比为1∶3的条件下，测得反应时间相同，不同催化剂作用下CO₂的转化率随温度的变化曲线如图所示。

下列说法正确的是（）

A . a＞0 B . 250 K时，催化剂活性：A＜B C . 在使用催化剂A的条件下，延长反应时间，可以使CO₂的转化率由X点变为Y点 D . 在使用催化剂B的条件下，250 K时，增大压强，可以使CO₂的转化率达到Z点

NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢的发生反应，反应的化学方程式为2CO(g)+2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+2CO₂(g)，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是（）

A . 该反应的ΔH＜0 B . E₁和E₂分别表示无、有催化剂时反应的活化能 C . 增大压强可减小反应的活化能 D . 适当升高温度可加快反应速率

已知温度不同，NO₂和CO之间发生反应的机理不同。

①673K时，NO₂和CO发生基元反应(即一步完成)：NO₂+CO = NO+CO₂ ，其反应过程如图所示：

②473K时，则经过两步反应，反应机理是：NO₂+NO₂→NO+ NO₃(慢)，CO+ NO₃→NO₂+CO₂(快)。下列有关说法错误的是（）

A . 相同条件下，活化分子的能量比对应反应物分子的能量高 B . 473K时，总反应速率由第一步决定 C . 使用催化剂可增加活化分子百分数，提高NO₂的平衡转化率 D . 温度不同反应机理不同，但都经历氮氧键断裂和碳氧键生成的过程

活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。 $\text{[math]}$ 自由基与 $\text{[math]}$ 反应过程的能量变化如图所示：

下列说法正确的是( )

A . 该反应为吸热反应 B . 产物的稳定性： $\text{[math]}$ C . 该历程中最大正反应的活化能 $\text{[math]}$ D . 相同条件下，由中间产物z转化为产物的速率： $\text{[math]}$

消除天然气中H₂S是能源领域的热点，利用CuFe₂O₄表面吸附H₂S时，华中科技大学李钰等研究表明有两种机理途径，如图所示。

下列说法错误的是（）

A . 该吸附过程释放能量 B . 途径1历程中最大活化能为204.5kJ·mol^-1 C . H₂S*=HS*+H*的速率：途径1＞途径2 D . CuFe₂O₄在吸附过程中提供了O原子

碳和氮的氢化物是广泛的化工原料，回答下列问题：

（1）工业上合成氨的反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，反应过程中能量变化如图所示。

①反应 $\text{[math]}$ 的活化能为kJ/mol，有利于该反应自发进行的条件是。

②合成氨时加入铁粉可以加快生成 $\text{[math]}$ 的速率，在上图中画出加入铁粉后的能量变化曲线。

（2） $\text{[math]}$ 催化重整不仅可以得到合成气(CO和 $\text{[math]}$ )，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

① $\text{[math]}$ 催化重整反应为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。某温度下，在体积为2L的容器中加入2mol $\text{[math]}$ 、1mol $\text{[math]}$ 以及催化剂进行重整反应，5min达到平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率是50%。0-5min平均反应速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

②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。相关数据如表：

		积碳反应	消碳反应
$\text{[math]}$		75	172
活化能/( $\text{[math]}$ )	催化剂X	33	91
活化能/( $\text{[math]}$ )	催化剂Y	43	72

由上表判断，催化剂XY(填“优于”或“劣于”)，理由是。

碘单质与氢气在一定条件下反应的热化学方程式如下：

①I₂（g）＋H₂（g） $\text{[math]}$ 2HI（g） △H＝－9.48kJ·mol^－¹

②I₂（s）＋H₂（g） $\text{[math]}$ 2HI（g） △H＝＋26.48kJ·mol^－¹

下列说法正确的是（）

A . 该条件下，1mol H₂（g）和1mol I₂（g）充分反应，放出热量9.48kJ B . 该条件下，碘升华的热化学方程式为I₂（s）＝I₂（g） △H＝＋35.96kJ·mol^－¹ C . 相同条件下，Cl₂（g）＋H₂（g）＝2HCl（g）的△H >－9.48 kJ·mol^－¹ D . 反应①是放热反应，所以反应①的活化能大于反应②的活化能

亚硝酰氯在有机合成中有重要应用。 $\text{[math]}$ 的反应历程如图所示。下列说法错误的是（）

A . 催化剂能提高反应物的相对能量 B . 相对曲线Ⅱ，曲线Ⅰ表示加入催化剂 C . 曲线Ⅱ的正反应活化能为 $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

一定温度、压强下：反应 $\text{[math]}$ 的相关信息如下表：

$\text{[math]}$	活化能E_a	H-H键能	I-I键能
-11 $\text{[math]}$	173.1 $\text{[math]}$	436 $\text{[math]}$	151 $\text{[math]}$

键能：气态分子中1 $\text{[math]}$ 化学键解离成气态原子所吸收的能量。

（1）反应 $\text{[math]}$ 的焓变= $\text{[math]}$ ，活化能= $\text{[math]}$ 。
（2）关于反应 $\text{[math]}$ ，下列描述正确的是____A． $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的总能量为587 $\text{[math]}$

A . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的总能量大于 $\text{[math]}$ 的能量 B . 加入催化剂，若正反应活化能减小100 $\text{[math]}$ ，则逆反应活化能也减小100 $\text{[math]}$ C . 恒温恒容，向已平衡体系中再加入 $\text{[math]}$ ，正反应活化能减小，逆反应活化能不变
（3）研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。 $\text{[math]}$ 实际上是经过下列两步基元反应完成的：
基元反应i： $\text{[math]}$ (快反应) $\text{[math]}$ 活化能： $\text{[math]}$
基元反应ii： $\text{[math]}$ (慢反应) $\text{[math]}$ 活化能： $\text{[math]}$
①决定 $\text{[math]}$ 反应速率的步骤是(填“i”或“ii”)， $\text{[math]}$ 0(填“＞”、“＜”、“=”)
②将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 通入1L容器中，达到化学平衡后将温度升高10℃，达到新平衡后， $\text{[math]}$ 较原平衡(填“增大”、“减小”或“不变”)，请依据升高温度时基元反应i、ii的平衡移动情况，综合考虑浓度与温度对反应i平衡移动的影响，分析 $\text{[math]}$ 变化的原因：。

丙烯(C₃H₆)是石油化工行业重要的有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、二氯丙烷、异丙醇等产品。回答下列问题：

（1）丙烷脱氢制备丙烯。由图可得C₃H₈(g)=C₃H₆(g)＋H₂(g) ΔH=kJ·mol^-1。
（2）将一定浓度的CO₂与固定浓度的C₃H₈通过含催化剂的恒容反应器发生脱氢反应。经相同时间，流出的C₃H₆、CO和H₂浓度随初始CO₂浓度的变化关系如下图所示。c(H₂)和c(C₃H₆)变化差异的原因为(用化学方程式表示)。
（3）已知Arrhenius 经验公式为Rlnk=RlnA- $\text{[math]}$ (E_a为活化能，k为速率常数，R、A为常数)。丙烷脱氢制备丙烯反应在某条件下的Arrhenius 经验公式的实验数据如图中曲线a所示，其活化能为J·mol^-1 ，当其实验数据发生变化如图中b线所示，则可能的原因是。

（4）工业上用丙烯加成法制备1，2-二氯丙烷(CH₂ClCHClCH₃)，副产物为3-氯丙烯(CH₂=CHCH₂Cl)，反应原理为：

①CH₂=CHCH₃(g)+Cl₂(g)→CH₂ClCHClCH₃ (g)

②CH₂=CHCH₃(g)+Cl₂(g)→CH₂=CHCH₂Cl(g)+HCl(g)

一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH₂=CHCH₃和Cl₂发生反应，容器内气体的压强随时间的变化如下表所示。

时间/min	0	60	120	180	240	300	360
压强/kPa	80	74.2	69.2	65.2	61.6	58	58

该温度下，若平衡时HCl的体积分数为10％。此时CH₂=CHCH₃的转化率为。反应①的压力平衡常数Kp=kPa^-1(保留小数点后2位)。

（5）一定条件下，CH₃CH=CH₂与HCl发生反应有①、②两种可能，反应进程中的能量变化如图所示。

保持其他条件不变，若要提高产物中CH₃CH₂CH₂Cl(g)的比例，可采用的措施是____。

A . 适当提高反应温度 B . 改变催化剂 C . 适当降低反应温度 D . 改变反应物浓度

在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应 $\text{[math]}$ 的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则（）

A . 无催化剂时，反应不能进行 B . 与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低 C . a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化 D . 使用催化剂Ⅰ时， $\text{[math]}$ 内， $\text{[math]}$

汽车尾气中含有氨氧化合物、 $\text{[math]}$ 和CO等，减少它们在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。

（1）一定条件，反应 $\text{[math]}$ 的反应历程如图所示，该历程分步进行，其中第步是决速步骤。
（2）在恒温恒容密闭容器中进行上述反应，原料组成 $\text{[math]}$ ，体系达到平衡时 $\text{[math]}$ 的体积分数为25%，则CO的平衡转化率=。
（3）氮的氧化物脱除可用电化学原理处理，如下图装置可同时吸收 $\text{[math]}$ 和NO。已知： $\text{[math]}$ 是一种弱酸。直流电源的正极为(填“a”或“b”)，阴极的电极反应式。该电解装置选择(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
中国提出要实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”的目标，二氧化碳的资源化利用对实现碳中和目标具有促进作用。
（4）在一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1mol $\text{[math]}$ 和3mol $\text{[math]}$ ，发生反应 $\text{[math]}$ ，测得 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 随时间变化如图所示。
①M点时， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。(填“＞”、“<”或“=”)
②下列叙述中一定能说明该反应达到平衡状态的是。
A．化学反应速率关系： $\text{[math]}$
B．容器内混合气体的密度不再改变
C．单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O-H键
D．容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变

甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制备及用途在工业上有重要的意义。

（1）一种重要的工业制备甲醇的反应为CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) △H。
已知：①CO(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+H₂(g) △H₁=－40.9kJ·mol^－1

②CO(g)+2H₂O(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) △H₂=－90.4kJ·mol^－1

试计算制备反应的△H=。
（2）对于反应CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)，v_正=k_正p(CO₂)·p³(H₂)，v_逆=k_逆·p(CH₃OH)
·p(H₂O)。其中k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压（分压=物质的量分数×总压）。

在540K下，按初始投料比n(CO₂)：n(H₂)=3：l、n(CO₂)：n(H₂)=1：1、n(CO₂)：n(H₂)=1：3，得到不同压强条件下H₂的平衡转化率关系图：

①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为（用字母表示）。

②点N在线b上，计算540K的压强平衡常数K_p=（用平衡分压代替平衡浓度计算）。

③540K条件下，某容器测得某时刻p(CO₂)=0.2MPa，p(CH₃OH)=p(H₂O)=0.1MPa，

p(H₂)=0.4MPa，此时v_正：v_逆=。
（3）甲醇催化可制取丙烯，反应为：
3CH₃OH(g) $\text{[math]}$ C₃H₆(g)+3H₂O(g)，反应的Arrhenius经验公式的实验数据如下图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式为R lnk= $\text{[math]}$ (E_a为活化能，k为速率常数，R和C为常数)

①该反应的活化能E_a=kJ·mol^－1。

②当使用更高效催化剂时，在图中画出R lnk与 $\text{[math]}$ 关系的示意图。
（4）在饱和KHCO₃电解液中，电解活化的CO₂也可以制备CH₃OH，其原理如下图所示，则
阴极的电极反应式为。

反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应 $\text{[math]}$ 包含下列两步：① $\text{[math]}$ (慢)、② $\text{[math]}$ (快)，第一步反应的速率表达式为 $\text{[math]}$ ，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定。T℃时测得有关实验数据如下：

序号	c(NO)/(mol/L)	c(H₂)/(mol/L)	速率/(mol/(L·min))
I	0.0060	0.0010	$\text{[math]}$
II	0.0060	0.0020	$\text{[math]}$
III	0.0010	0.0060	$\text{[math]}$
IV	0.0020	0.0060	$\text{[math]}$

下列说法正确的是（）

A . 整个反应速率由第②步反应决定 B . 分步反应的活化能大小：①<② C . 反应①速率表达式： $\text{[math]}$ D . 相同条件下，浓度对反应速率的影响： $\text{[math]}$

活化能及其对化学反应速率的影响 知识点题库

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