内容正文:
第20课 化学反应速率
普查讲20Ⅰ 化学反应速率
1.化学反应速率概念的理解与运用
(1)(经典题,6分)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )
A.抗氧化剂 B.调味剂
C.着色剂 D.增稠剂
答案:A
解析:抗氧化剂可减少食品与氧气的接触,延缓氧化的反应速率,故A项符合题意。调味剂是为了增加食品的味道,与反应速率无关,故B项不符合题意。着色剂是为了给食品添加某种颜色,与反应速率无关,故C项不符合题意。增稠剂主要用于改善和增加食品的黏稠度,与反应速率无关,故D项不符合题意。
(2)(多选)(2019.04浙江选考,2分)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2 ℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶,由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下,测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示,其中x为以碳元素计的物质的量分数,t为反应时间。
下列说法合理的是( )
A.乙醇的超临界水氧化过程中,一氧化碳是中间产物,二氧化碳是最终产物
B.在550 ℃条件下,反应时间大于15 s时,乙醇氧化为二氧化碳已趋于完全
C.乙醇的超临界水氧化过程中,乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率,而且两者数值相等
D.随温度升高,xCO峰值出现的时间提前,且峰值更高,说明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大
答案:ABD
解析:观察x-t图像可知,CO先从0增加后减少至0,CO2一直在增加,所以CO为中间产物,CO2为最终产物,故A项正确。观察xCO-t图像,550 ℃时,CO在15 s减为0,说明乙醇氧化为CO2趋于完全,故B项正确。乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率,但由于1分子乙醇能生成2分子CO2,化学计量数之比为1∶2,两者数值不相等,故C项错误。随着温度的升高,乙醇的氧化速率和一氧化碳的氧化速率均增大,但CO是中间产物,为乙醇不完全氧化的结果,CO峰值出现的时间提前,且峰值更高,说明乙醇氧化为CO的速率必须比CO氧化为CO2的速率增加得更多,才能使CO累积得更快、更多,故D项正确。
2.化学反应速率的计算
a.利用化学反应速率表达式计算
(3)(2021.06浙江选考,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O54NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s
0
600
1200
1710
2220
2820
x
c(N2O5)/ (mol·L-1)
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是( )
A.600~1200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3930
答案:D
解析:600~1200 s,N2O5的浓度变化量为(0.96-0.66) mol·L-1=0.3 mol·L-1,在此时间段内NO2的浓度变化量为其2倍,即0.6 mol·L-1,因此,生成NO2的平均速率为=1.0×10-3 mol·L-1·s-1,故A项错误。由表中数据可知,反应2220 s时,N2O5浓度的变化量为(1.40-0.35) mol·L-1=1.05 mol·L-1,其物质的量的变化量为1.05 mol·L-1×0.1 L=0.105 mol,O2的变化量是其一半,即0.0525 mol,因此,放出的O2在标准状况下的体积为0.0525 mol×22.4 L·mol-1=1.176 L,故B项错误。反应达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率,用不同物质表示该反应的速率时,其数值之比等于化学计量数之比,2v正(N2O5)=v逆(NO2),故C项错误。分析表中数据可知,该反应每经过1110 s(600~1710 s,1710~2820 s)后N2O5的浓度会变为原来的,因此,N2O5的浓度由0.24 mol·L-1变为0.12 mol·L-1时,可以推测上表中的x为(2820+1110)=3930,故D项正确。
b.根据题给陌生化学反应速率方程计算
(4)(2020全国Ⅱ,4分)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为r=k×,其中k为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为α时的反应速率为r2,则r2=________r1。
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是________(填字母)。
A.增加