第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率 影响化学反应速率的因素
基础巩固
1.下列说法中正确的是( )。
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时,其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C.对任何化学反应,反应速率越大,反应现象越明显
D.无论用反应物还是用生成物表示的化学反应速率可能为正值,也可能为负值 答案:B
解析:A项,化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示,而非质量变化;C项,有些反应如H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O,反应进行很快,但现象不明显;D项,化学反应速率均为正值,没有负值。
2.在一个密闭容器中盛有N2和H2,其起始浓度分别是1.8 mol·L-1和5.4 mol·L-1,在一定条件下发生反应生成NH3,10 min后测得N2的浓度是0.8 mol·L-1,则在这10 min内NH3的平均反应速率是( )。 A.0.16 mol·L-1·min-1 B.0.2 mol·L-1·min-1 C.0.1 mol·L-1·min-1 D.1.6 mol·L-1·min-1 答案:B 解析:v(N2)=-0.8mol·L-1-1.8 mol·L-1
10min
=0.1 mol·L-1·min-1,v(NH3)=2v(N2)=0.2 mol·L-1·min-1。
3.20 ℃时,将0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.1 mol·L-1 H2SO4溶液等体积混合,2 min后溶液出现明
显浑浊(发生的反应为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O)。已知温度每升高10 ℃,该反应的化学反应速率增大到原来的3倍,那么50 ℃时,同样的反应要明显地出现浑浊,所需时间是( )。 A.24 s B.4.44 s C.13.33 s D.40 s 答案:B 解析:由题意知,
𝑣(50 ℃)𝑣(20 ℃)
=3
(50-20)10=27,出现浑浊所需时间与速率成反比,所以50 ℃时,同样的反应
120 s27
要明显地出现浑浊,所需时间是=4.44 s。
1
4.在四个不同的容器中,在不同条件下进行合成氨反应,在不同时间段内测得下列化学反应速率,其中最大的是( )。 A.v(H2)=0.2 mol·L-1·min-1 B.v(N2)=0.2 mol·L-1·min-1 C.v(N2)=0.02 mol·L-1·s-1 D.v(H2)=0.04 mol·L-1·s-1 答案:C
解析:都用一种物质表示,且采用相同单位。A项v(H2)=0.2 mol·L-1·min-1;B项v(H2)=3v(N2)=0.2 mol·L-1·min-1×3=0.6 mol·L-1·min-1;C项v(H2)=3v(N2)=0.02 mol·L-1·s-1×3=0.02×3×60 mol·L-1·min-1
=3.6 mol·L-1·min-1;D项v(H2)=0.04×60 mol·L-1·min-1=2.4 mol·L-1·min-1。可见C项反应速率最大。
5.用3 g块状大理石与30 mL 3 mol·L-1盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,不可采取的措施是( )。
A.再加入30 mL 3 mol·L-1盐酸 B.改用30 mL 6 mol·L-1盐酸 C.改用3 g粉末状大理石 D.适当升高温度 答案:A
解析:增大盐酸的浓度、增大大理石的表面积以及适当升高温度,都可增大大理石和盐酸的反应速率。A项只增加了盐酸的量但其浓度不变,对反应速率几乎无影响。
6.为了说明影响化学反应快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下实验,其中不合理的是( )。
A.将大小形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时,两者速率一样大
B.在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉末与相同浓度的盐酸反应,大理石粉末反应快 C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,发现光照可以加快浓硝酸的分解
D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,加入少量二氧化锰的试管中产生氧气快 答案:A
解析:A项中反应物不同,相同条件下反应速率不同,金属性较强的镁与同浓度盐酸反应的速率较大。
7.下列反应中产生气泡最快的是( )。 选项 A B C D 答案:B
温度/℃ 25 35 25 25 浓度 2 mL 5% H2O2溶液 2 mL 8% H2O2溶液 2 mL 5% H2O2溶液 2 mL 8% H2O2溶液 催化剂 无 MnO2粉末 MnO2粉末 无 2
解析:比较反应速率时采用“变量控制法”。先只分析催化剂,MnO2粉末能增大H2O2分解速率;再比较温度,温度较高的反应速率较大;再比较浓度,H2O2浓度较大的反应速率较大。综合分析,B项中H2O2分解速率最大,产生气泡最快。
8.现欲用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体,请回答下列问题:
(1)实验过程如图所示,分析判断: 段化学反应速率最大, 段收集的二氧化碳最多。
A.OE B.EF C.FG
(2)为了减小上述化学反应的反应速率,欲向溶液中加入下列物质,你认为可行的是 。 A.蒸馏水 B.NaCl固体 C.NaCl溶液 D.浓盐酸
(3)除了上述方法外,你认为还可以采取哪些措施来减小化学反应速率?(写出两条) 答案:(1)B B (2)AC (3)降低反应温度、减小固体的表面积。
解析:(1)EF段对应的CO2体积最大,表示该段内收集到的CO2最多;并且EF段对应的时间段最小,所以EF段化学反应速率最大。
(2)加入蒸馏水和氯化钠溶液都能使盐酸的浓度降低,化学反应速率减小。加入氯化钠固体不能改变盐酸的浓度,不能改变化学反应速率;加入浓盐酸增加了H+的浓度,化学反应速率增大。 (3)降低反应温度、减小固体的表面积等,可使化学反应速率减小。 9.在某化学反应中,反应混合物A、B、C的物质的量浓度(mol·L-1)与时间t(s)的关系如表所示。
t/s c(A)/(mol·L-1) c(B)/(mol·L-1) c(C)/(mol·L-1) 200 1.45 0.38 0.095 400 1.28 0.72 0.18 800 1.00 1.28 0.32 (1)该反应的化学方程式为 。 (2)用A的浓度变化表示200~800 s内反应的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。 (3)用C的浓度变化表示400~800 s内反应的平均反应速率为 mol·L-1·s-1。 答案:(1)2A4B+C (2)0.045 (3)3.5×10-4
解析:(1)反应中A的浓度减小,B、C浓度增大,所以A为反应物,B、C为生成物。在200~800 s内,Δc(A)=-0.45 mol·L-1,Δc(B)=0.9 mol·L-1,Δc(C)=0.225 mol·L-1,则v(A)∶v(B)∶v(C)=2∶4∶1,因此反应的化学方程式为2A4B+C。 (2)200~800 s内,Δc(A)=1.00 mol·L-1-1.45 mol·L-1=-0.45 mol·L-1,Δt=600 s=10 min, v(A)=-Δ𝑐(A)Δ𝑡
=
0.45mol·L-1
10min
=0.045 mol·L-1·min-1。
(3)400~800 s内,Δc(C)=0.32 mol·L-1-0.18 mol·L-1=0.14 mol·L-1,Δt=400 s,
3
v(C)=
Δ𝑐(C)Δ𝑡
=
0.14mol·L-1
400 s
=3.5×10-4 mol·L-1·s-1。
能力提升
1.(双选)在一定温度下,100 mL 6 mol·L-1的硫酸与过量锌粉反应,为了减小反应速率,但又不影响
生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的( )。 A.硫酸钠固体 B.水 C.硫酸钾溶液 D.硝酸钾溶液 答案:BC
解析:加入水或硫酸钾溶液都可减小溶液中H+的浓度,但不影响H+的物质的量,所以能减小反应
-速率,且不影响生成氢气的总量。加入硝酸钾溶液,引入NO-3,酸性条件下NO3与锌反应不生成氢气。加入硫酸钠固体对反应速率无影响。
2.把下列4种X的溶液分别加入4个盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到50 mL,此时X与盐酸缓慢地进行反应。其中反应速率最大的是( )。 A.20 mL 3 mol·L-1的X溶液 B.20 mL 2 mol·L-1的X溶液 C.10 mL 4 mol·L-1的X溶液 D.10 mL 2 mol·L-1的X溶液 答案:A
解析:最后均加水稀释到50 mL,所以要比较加入的X的物质的量。将四个选项中X溶液的体积与浓度相乘,求出X的物质的量,经过比较,可知A项中X的物质的量最大,加水稀释到50 mL时其浓度最大,反应速率最大。
3.(双选)在一定温度下,10 mL 0.40 mol·L-1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表: t/min V(O2)/mL 0 0.0 2 9.9 4 17.2 6 22.4 8 26.5 10 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )。 A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1 B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)>3.3×10-2 mol·L-1·min-1 C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol·L-1 D.反应至6 min时,H2O2分解了50%
答案:BC
解析:10 mL溶液中含有H2O2的物质的量为0.01 L×0.4 mol·L-1=0.004 mol,6 min时,氧气的物质的量为22.4 L·mol-1=0.001 mol,根据2H2O20.2 mol·L-1,v(H2O2)=-Δ𝑐(H2O2)
Δ𝑡
0.022 4 L
2H2O+O2↑可知,0~6 min内, Δc(H2O2)=-
0.002mol0.01 L
=-
=
0.2mol·L-1
6min
≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1,A项正确。随着反应的进
行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率也逐渐减小,所以6~10 min的平均反应速率小于前6 min的
4
平均速率,即小于3.3×10-2 mol·L-1·min-1,B项错误。6 min时,c(H2O2)=0.4 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.2 mol·L-1,H2O2分解率为50%,C项错误、D项正确。
----4.“碘钟”实验中,3I-+S2O2I3+2SO24的反应速率可以用I3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来8
度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃条件下进行实验,得到的数据如下表: 实验编号 c(I-)/(mol·L-1) -c(S2O2L-1) 8)/(mol·t/s ① 0.040 0.040 88.0 ② 0.080 0.040 44.0 ③ 0.080 0.080 22.0 ④ 0.160 0.020 44.0 ⑤ 0.120 0.040 t1 回答下列问题:
(1)该实验的目的是 。 (2)显色时间t1= 。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40 ℃时进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为 。 A.<22.0 s B.22.0~44.0 s C.>44.0 s D.数据不足,无法判断
(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是 。
-答案:(1)研究反应物I-与S2O28的浓度对反应速率的影响 (2)29.3 s (3)A
(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
-解析:(2)分析所给数据,可以得出显色时间与c(I-)·c(S2O28)数值成反比,利用①⑤两组数据,可知
--两组实验中c(S2O28)相同,而c(I)⑤是①的3倍,因此⑤所用显色时间是①的3,即
1
88.0 s3
=29.3 s。
(3)在反应物起始浓度相同的条件下,温度越高,反应速率越大,则显色时间越短。 5.有一化学反应:aA+bBC,根据影响化学反应速率的因素可得v(C)=k·cm(A)·cn(B),其中k是与温度有关的常数,为测k、m、n的值,在25 ℃时,将A、B溶液按不同浓度混合,得到下列实验数据: 编号 1 2 3 4 5 1.0 2.0 4.0 1.0 1.0 A的初始浓度 (mol·L-1)1.0 1.0 1.0 2.0 4.0 B的初始浓度 (mol·L-1)生成C的初始速率 (mol·L-1·s-1)1.2×10-2 2.4×10-2 4.8×10-2 4.8×10-2 1.92×10-1 (1)根据上表可求得:m= ,n= ,k= ,k的单位是 。
(2)若a=m,b=n,当c(A)=c(B)=2.0 mol·L-1时,求以B表示的初始反应速率。 答案:(1)1 2 1.2×10-2 L2·mol-2·s-1 (2)v(B)=0.192 mol·L-1·s-1
5
解析:(1)用B的初始浓度数据相同,A的初始浓度数据成倍数关系的两组,如选编号为1、2的两组,即可求出m=1。同样方法,如选编号为1、4的两组,求出n=2。将m=1、n=2代入其中一组数据(如选编号为1的组)即可求出k=1.2×10-2 L2·mol-2·s-1。 (2)以C表示的初始反应速率v(C)=1.2×10-2 L2·mol-2·s-1×2.0 mol·L-1×(2.0 mol·L-1)2 =9.6×10-2 mol·L-1·s-1,v(B)=2v(C)=2×9.6×10-2 mol·L-1·s-1=0.192 mol·L-1·s-1。
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