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专题整合
一、化学反应速率的计算与比较
(1)根据已知数据,找出某一时间段内指定物质的浓度的改变值,然后根据Δc和Δt的比值计算得出反应速率。
(2)已知具体反应方程式和某一物质的反应速率,根据“化学计量数之比等于对应物质的化学反应速率之比,也等于对应物质的变化量之比”求解其他物质的反应速率。
(3)用不同物质表示的反应速率来判断反应进行的快慢时,不能认为其反应速率数值大,反应速率就快,一定要先转化为同一物质的反应速率再进行比较。
(4)在进行化学反应速率的计算与比较时要注意时间单位的转化。
[典例1] (2014·北京卷)一定温度下,10 mL 0.40 mol/L 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
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
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·min)
B.6~10 min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2 mol/(L·min)
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol/L
D.反应至6 min时,H2O2分解了50%
解析:根据题目信息可知,0~6 min,生成 22.4 mL(标准状况)氧气,消耗0.002 mol H2O2,则v(H2O2)≈3.3×10-2 mol/(L·min),A项正确;随反应物浓度的减小,反应速率逐渐降低,B项正确;反应至6 min时,剩余 0.002 mol H2O2,此时c(H2O2)=0.20 mol/L,C项错误;反应至 6 min时,消耗0.002 mol H2O2,转化率为50%,D项正确。
答案:C
[跟踪训练1] (1)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,若以N2表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1,则以H2表示此反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。
(2)在5 L的恒容密闭容器中,充入0.1 mol N2和0.4 mol H2,在一定条件下发生反应,2 s后测得N2的物质的量为0.09 mol,则以NH3的浓度变化表示的化学反应速率为 mol·L-1·s-1。
(3)将0.2 mol NH3充入容积为10 L的恒容密闭容器中,某温度下发生反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g),在0~2 s内,消耗NH3的平均速率为0.002 mol·L-1·s-1,则在2 s时,容器中生成 mol H2,此时NH3的物质的量浓度为 mol·L-1。
解析:(1)化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(H2)=3v(N2)=3×0.2 mol·L-1·min-1=0.6 mol·L-1·min-1。
(2)2 s后测得N2的物质的量为0.09 mol,在2 s内N2反应了
0.1 mol-0.09 mol=0.01 mol,v(N2)==0.001 mol·L-1·s-1,则以NH3表示的化学反应速率为v(NH3)=2v(N2)=2×0.001 mol·L-1·s-1=
0.002 mol·L-1·s-1。
(3)2 s内NH3转化的物质的量为n(NH3)=0.002 mol·L-1·s-1×2 s×
10 L=0.04 mol,则在2 s时,容器中生成的H2的物质的量为n(H2)=
1.5n(NH3)=1.5×0.04 mol=0.06 mol,此时NH3的物质的量浓度为c(NH3)==0.016 mol·L-1。
答案:(1)0.6
(2)0.002
(3)0.06 0.016
二、控制变量法探究影响化学反应速率的因素
(1)确定变量:解答这类题目时首先要认真审题,找出影响实验探究结果的因素。
(2)定多变一:在探究时,应先控制其他的因素不变,只改变一种因素,探究这种因素与题给问题的关系,然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系。
(3)数据有效:解答时注意选择的数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法做出正确判断。
[典例2] 碘在科研与生活中有重要作用。某兴趣小组用0.50 mol·L-1 KI溶液、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8溶液、0.10 mol·L-1 Na2S2O3溶液等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2+2I-2S+I2(慢) I2+2S22I-+S4(快)
为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
实验
序号
体积V/mL
K2S2O8
溶液/