内容正文:
0
专题2 化学反应速率与化学平衡
第一单元 化学反应速率
第2课时 影响化学反应速率
的因素
能力作业
02
目录
CONTENTS
基础作业
01
基础作业
(建议用时:10分钟)
考点一 碰撞理论
1.有效碰撞是指( )
A.反应物分子间的碰撞
B.反应物活化分子间的碰撞
C.能发生化学反应的碰撞
D.反应物分子间有合适取向的碰撞
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
4
2.某反应的ΔH=100 kJ·mol-1,下列有关该反应的叙述正确的是( )
A.正反应的活化能小于100 kJ·mol-1
B.逆反应的活化能一定小于100 kJ·mol-1
C.正反应的活化能大于100 kJ·mol-1
D.正反应的活化能比逆反应的活化能小100 kJ·mol-1
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
5
3.下列说法正确的是( )
A.活化分子的碰撞就是有效碰撞
B.反应物分子(或离子)间的碰撞是反应的先决条件
C.增大压强,可增大活化分子的百分数,所以反应速率加快
D.增大反应物浓度,可增大活化分子的百分数,所以反应速率加快
解析:活化分子之间只有在取向合适时发生的碰撞才为有效碰撞,A错误;反应物分子(或离子)间的碰撞是反应的先决条件,活化分子的有效碰撞是发生化学反应的充要条件,B正确;对于有气体参加的反应,缩小容器容积,增大压强,可增大单位体积内活化分子的数目,但活化分子百分数不变,C错误;增大反应物浓度,单位体积内活化分子的数目增多,从而加快反应速率,但活化分子百分数不变,D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
6
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
7
解析:一般能加快化学反应速率的措施有升高温度、增大反应物的浓度、使用催化剂、增大反应物的接触面积等。而在恒容的容器中充入“惰性气体”并没有增大参加反应的各物质的浓度,对反应速率没有影响。
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
8
5.把下列四种碳酸氢钠溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中,此时碳酸氢钠与盐酸发生反应,其中反应开始时速率最大的是( )
A.10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的碳酸氢钠溶液
B.20 ℃ 20 mL 2 mol·L-1的碳酸氢钠溶液
C.20 ℃ 20 mL 4 mol·L-1的碳酸氢钠溶液
D.10 ℃ 20 mL 2 mol·L-1的碳酸氢钠溶液
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
9
6.已知反应:CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑,下列措施中可使生成CO2的速率加快的是(不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响)( )
A.加大CaCO3的量 B.加大盐酸的浓度
C.加大盐酸的量 D.减少CaCl2的浓度
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
10
考点三 过渡态理论与催化机理
7.某反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.催化剂能改变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
11
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
12
解析:反应速率主要取决于慢的一步,所以该反应的速率主要取决于②的快慢,A错误;NOBr2是反应过程中的中间产物,不是该反应的催化剂,B错误;由于该反应为放热反应,说明反应物总能量高于生成物总能量,所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1,C正确;增大Br2 (g)的浓度,活化分子百分数不变,但单位体积内的活化分子数目增多,所以能加快反应速率,D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
基础作业
13
能力作业
(建议用时:40分钟)
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A.Cu能与浓硝酸反应,但不能与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Fe与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快
解析:B、D项为酸的浓度不同所致;C项为反应条件不同所致;只有A项为浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
15
2.下列说法不正确的是( )
A.增加反应物浓度可增大单位体积内活化分子数,活化分子百分数保持不变
B.升高温度可以增大活化分子百分数,从而加快化学反应速率
C.压缩容器的体积,增大压强,活化分子百分数增大,从而加快任一反应的化学反应速率
D.催化剂可以降低反应所需的活化能,活化分子百分数增大
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
16
解析:对于有气体参加的反应,增大压强(压缩容器体积),可增大单位体积内活化分子数,但活化分子百分数不变,若参加反应的物质中没有气体物质,则增大压强,浓度不变,反应速率不变,C错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
17
[归纳总结] 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
项目
条件改变 活化能 分子总数 单位体积内活化分子数 活化分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率
增大浓度 不变 增加 增加 不变 增加 加快
增大压强
(压缩体积) 不变 不变 增加 不变 增加 加快
升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 加快
加催化剂 降低 不变 增加 增加 增加 加快
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
18
解析:由图乙可知HI分子碰撞后没有发生化学反应,此碰撞不是有效碰撞,故B错误。
3.下列说法不正确的是( )
A.图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能
B.图乙中HI分子发生了有效碰撞
C.盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零
D.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞几率增加
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
19
解析:增大体积引起浓度减小,反应速率减小,A错误;体积不变,充入N2,N2的浓度增大,反应速率增大,B正确;体积不变,充入氦气,各物质的浓度并没有改变,反应速率不变,C错误;保持压强不变,充入氖气,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小,D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
22
解析: ①该反应为有气体参加的反应,增大压强,反应速率加快;②增加固体物质的量不影响化学反应速率;③恒容下通入CO2,反应物浓度增大,反应速率加快;④恒容下充入N2,各物质的浓度不变,反应速率不变;⑤恒压下充入N2,反应体系体积增大,各气体物质的浓度减小,反应速率减小。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
23
[易错警示]
(1)对于固体和纯液体物质,可认为其浓度是一个常数,改变它们的用量不会影响化学反应速率,但是改变固体的表面积能改变化学反应速率。
(2)压强只对有气体参与的化学反应的速率有影响。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
24
6.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为H2O2+I-===H2O+IO-(慢)、H2O2+IO-===H2O+O2+I-(快)。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A.总反应中v(H2O2)∶v(O2)=2∶1
B.H2O2的分解速率与I-的浓度有关
C.该反应的催化剂是I-,而不是IO-
D.由于催化剂的加入降低了反应的活化能,使该反应的活化能低于98 kJ·mol-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
25
解析:总反应为2H2O2===2H2O+O2↑,速率之比等于化学计量数之比,则总反应中v(H2O2)∶v(O2)=2∶1,A正确;IO-为中间产物,该反应的催化剂是I-,C正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
26
7.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与过量的锌片反应时,为减慢反应速率,又不影响生成氢气的总量,可采用的方法是( )
A.加入等体积等浓度的硝酸钾溶液
B.加入适量的醋酸钠固体
C.加入适量的NaOH固体
D.加入几滴氯化铜溶液
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
27
解析:加入等体积等浓度的硝酸钾溶液,由于硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,反应生成NO气体,消耗H+,导致生成H2的总量减少,A错误;加入适量的醋酸钠固体,生成醋酸,因醋酸为弱酸,氢离子浓度减小,反应速率减慢,但酸的物质的量不变,生成氢气的总量不变,B正确;加入适量的NaOH固体,NaOH与盐酸反应,溶液中氢离子的物质的量减少,生成氢气的总量减少,C错误;加入几滴氯化铜溶液,锌置换出铜,形成铜锌原电池,反应速率加快,D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
28
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
29
解析:反应②比反应①的活化能低,反应②更容易发生,A正确;Fe3+在反应①中被消耗生成中间产物Fe2+,在反应②中Fe2+被消耗又生成了Fe3+,Fe3+是该反应的催化剂,B正确;增大Fe3+的浓度,能够加快反应①的速率,反应①的速率决定整个反应的快慢,C正确;无论是否加Fe3+,该反应均为放热反应,正反应的活化能比逆反应的活化能小,故D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
30
选项 实验方案 实验目的
A 向不同体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和FeCl3溶液,观察气体产生的速率 比较Fe3+和Cu2+的催化效果
B 两支试管,都加入2 mL 1 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,再同时向两支试管中分别加入2 mL 0.1 mol·L-1的H2C2O4溶液和2 mL 0.05 mol·L-1的H2C2O4溶液,观察高锰酸钾溶液褪色所需时间 探究草酸浓度对反应速率的影响
9.下列有关化学反应速率的实验探究方案设计合理的是( )
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
31
C 探究硫酸浓度对反应速率的影响
D 探究温度对反应速率的影响
在两个锥形瓶内各盛有2 g锌粒(颗粒大小基本相同),然后通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol·L-1和40 mL 18 mol·L-1的硫酸。用如图装置比较两者收集10 mL氢气所用的时间
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
32
解析:对比实验中,H2O2溶液体积不同,且阴离子种类不同,无法比较Cu2+和Fe3+的催化效果,故A不合理;两组实验中草酸均不足量,高锰酸钾溶液均无法褪色,无法探究草酸浓度对反应速率的影响,故B不合理;18 mol·L-1的硫酸为浓硫酸,浓硫酸与锌粒反应生成物为SO2,无H2产生,无法比较产生H2的速率,故C不合理;反应物浓度和压强均相同,只有温度不同,可以用来探究温度对反应速率的影响,故D合理。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
33
B.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越小
C.条件②,反应进行时间内以降冰片烯表示的反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件①,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为125 min
10.某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法正确的是( )
A.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
34
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
35
11.为探究影响NaHSO3溶液与KMnO4溶液在酸性条件下反应速率的因素,设计下表实验方案。
实验 1 2 3 4
V(NaHSO3)/mL(c=0.2 mol/L) 3.0 3.0 4.0 3.0
V(KMnO4)/mL(c=0.1 mol/L) 2.0 2.0 2.0 2.0
V(H2SO4)/mL(c=0.6 mol/L) 1.0 2.0 2.0 1.0
V(MnSO4)/mL(c=0.1 mol/L) 0.0 0.0 0.0 0.5
V(H2O)/mL 2.0 a 0.0 b
褪色时间t/min 8 6 4 3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
36
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
37
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
38
实验序号 A溶液 B溶液
① 20 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液 30 mL 0.1 mol·L-1 KMnO4溶液
② 20 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液 30 mL 0.1 mol·L-1 KMnO4溶液
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
39
浓度
(1)该实验探究的是________因素对化学反应速率的影响。如图甲,相同时间内针筒中所得的CO2体积大小关系是①_____②。
<
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
40
0.0596
生成相同体积的CO2所需时间或相同时间内KMnO4溶液颜色变化的程度
该反应放热
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
41
解析:(1)实验①和②中,KMnO4溶液的浓度和体积均相同,但H2C2O4溶液的体积相同、浓度不同,所以该实验探究的是浓度对化学反应速率的影响。因为实验②中草酸溶液的浓度大于实验①中草酸溶液的浓度,反应速率较快,所以相同时间内针筒中所得的CO2体积:实验②大于实验①。
实验序号 A溶液 B溶液
① 20 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液 30 mL 0.1 mol·L-1 KMnO4溶液
② 20 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液 30 mL 0.1 mol·L-1 KMnO4溶液
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
42
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
43
13.某同学在稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中发现加入少量硫酸铜溶液可加快该反应中氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)上述实验中发生的反应有_________________________________________
____________ (用化学方程式表示)。
(2)要加快氢气的生成速率,还可采取的措施有_________________________
_________________________________________(回答两种)。
Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4===
升高反应温度、适当增大硫
ZnSO4+H2↑
酸的浓度、增大锌粒的表面积(回答两种即可)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
44
(3)为了进一步研究所加硫酸铜的量对生成氢气速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应容器中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。
混合溶液组成 A B C D E F
4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
45
①请完成此实验设计,其中V1=_____,V6=_____,V9=_____。
②该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因:_________________________________________
_____________________________________________________。
30
10
17.5
当加入的CuSO4溶液超过一定量后,生成的单质Cu会覆盖在Zn的表面,减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积
混合溶液组成 A B C D E F
4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
46
解析:(3)若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,则实验中除CuSO4的量不同之外,其他物质的量均应相同,则V1=V2=V3=V4=V5=30,最终混合溶液总体积也应相同,由实验F可知,混合溶液的总体积为50 mL,则V6=10,V7=20,V8=19.5,V9=17.5,V10=15。
混合溶液组成 A B C D E F
4 mol·L-1 H2SO4溶液/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
能力作业
47
R
考点二 外界条件对化学反应速率的影响
4.在恒容的容器中发生反应A(s)+B(g)2C(g)。则下列措施肯定能使反应速率加快的是( )
①升高温度 ②增大B的浓度 ③将A粉碎研细 ④充入“惰性气体”
A.①②③
B.①②④
C.①③④
D.②③④
8.已知反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0),其反应机理如下:
①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快
②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应的速率主要取决于①的快慢
B.NOBr2是该反应的催化剂
C.正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1
D.增大Br2 (g)的浓度能增大活化分子百分数,加快反应速率
4.反应N2 (g)+O2(g)2NO(g)在一密闭容器中进行,下列条件能加快反应速率的是( )
A.增大体积使压强减小
B.保持体积不变,充入N2使压强增大
C.保持体积不变,充入氦气使压强增大
D.保持压强不变,充入氖气
[方法技巧] 压强对速率的影响有以下几种情况
(1)恒温时:体积缩小eq \o(――→,\s\up17(引起))压强增大eq \o(――→,\s\up17(引起))浓度增大eq \o(――→,\s\up17(引起))反应速率加快。
(2)恒容时:
①充入气体反应物eq \o(――→,\s\up17(引起))浓度增大eq \o(――→,\s\up17(引起))反应速率加快。
②充入惰性气体eq \o(――→,\s\up17(引起))总压增大,但各气体物质的量浓度不变,反应速率不变。
(3)恒压时:充入惰性气体eq \o(――→,\s\up17(引起))体积增大eq \o(――→,\s\up17(引起))各物质浓度减小eq \o(――→,\s\up17(引起))反应速率减慢。
5.在C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应中,现采取下列措施:
①缩小体积,增大压强 ②增加碳的量 ③恒容下通入CO2 ④恒容下充入N2 ⑤恒压下充入N2
其中能够使反应速率增大的措施是( )
A.①④
B.②③⑤
C.①③
D.①②④
8.已知反应S2Oeq \o\al(2-,8)(aq)+2I-(aq)2SOeq \o\al(2-,4)(aq)+I2(aq),若向该溶液中加入含Fe3+的某溶液,反应机理如图所示。
①2Fe3+(aq)+2I-(aq)I2(aq)+2Fe2+(aq)
②2Fe2+(aq)+S2Oeq \o\al(2-,8)(aq)===2Fe3+(aq)+2SOeq \o\al(2-,4)(aq)
下列有关该反应的说法错误的是( )
A.反应①和反应②相比,反应②更容易发生
B.Fe3+是该反应的催化剂
C.增大Fe3+的浓度,能够加快反应速率
D.若不加Fe3+,正反应的活化能比逆反应的活化能大
解析:由曲线①③知,其他条件相同时,①的降冰片烯的浓度是③的2倍,反应完所需时间也是③的2倍,不能得出“其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大”的结论,A错误;由曲线①②知,其他条件相同,②的催化剂浓度为①的2倍,②的降冰片烯反应完所需时间为①的eq \f(1,2),则其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大,B错误;②的降冰片烯初始浓度为3 mol·L-1,125 min时降冰片烯浓度降为0,该时间段内以降冰片烯表示该反应的反应速率为eq \f(3 mol·L-1,125 min)=0.024 mol·L-1·min-1,C错误;条件①降冰片烯起始浓度为3 mol·L-1,降为1.5 mol·L-1,用时125 min,D正确。
下列说法不正确的是( )
A.a=1.0,b=1.5
B.溶液的酸碱性会影响该反应的化学反应速率
C.第3组实验中用KMnO4表示的反应速率为v(KMnO4)=eq \f(1,160) mol/(L·min)
D.实验时需先将NaHSO3、KMnO4、MnSO4、H2O混合后,再与H2SO4溶液混合并计时
解析:探究实验方案两两之间应保持单一变量,则四组实验的溶液总体积相等,利用混合溶液褪色时间判断变量对反应速率的影响。根据题意可知,4组实验溶液总体积应相同,则a=1.0,b=1.5,A正确;由实验1、2可知,变量是混合后硫酸的浓度不一致,导致褪色时间不一致,即反应速率不一致,酸的浓度(溶液的酸性)会影响该反应的化学反应速率,B正确;根据离子反应:5HSOeq \o\al(-,3)+2MnOeq \o\al(-,4)+H+===2Mn2++5SOeq \o\al(2-,4)+3H2O可知,KMnO4不足完全消耗,实验3中KMnO4的起始浓度:eq \f(0.1 mol/L×2×10-3 L,8×10-3 L)=0.025 mol/L,则v(KMnO4)=eq \f(0.025 mol/L,4 min)=
eq \f(1,160) mol/(L·min),C正确;实验时需先将H2SO4、KMnO4、MnSO4、H2O混合后,再与NaHSO3溶液混合并计时,D错误。
二、非选择题
12.用酸性KMnO4溶液和H2C2O4(草酸)溶液反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为2MnOeq \o\al(-,4)+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化):
(2)若实验①在2 min时收集了2.24 mL CO2(标准状况),则在2 min时,c(MnOeq \o\al(-,4))=________ mol·L-1(假设混合液体积为50 mL)。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定_________________________________________________________________来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率总是如图乙所示,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是①产物Mn2+是该反应的催化剂、②_____________。
(2)若实验①在2 min时收集了标准状况下2.24 mL CO2(即1×10-4 mol),根据化学方程式,消耗的MnOeq \o\al(-,4)为2×10-5 mol,原有MnOeq \o\al(-,4)的物质的量为30×10-3 L×0.1 mol·L-1=0.003 mol,则在2 min时,剩余的MnOeq \o\al(-,4)的物质的量为2.98×10-3 mol,c(MnOeq \o\al(-,4))=eq \f(2.98×10-3 mol,50×10-3 L)=0.0596 mol·L-1。
(4)反应开始后反应物浓度减小,但反应速率仍增大,可能原因除了产物Mn2+是该反应的催化剂外,还可能是反应放热,温度升高,使反应速率增大。
$$