内容正文:
第六章化学反应与能量
第二节化学反应的速率与限度
一、化学反应的速率
(一)化学反应的快慢
1.下列反应最快的是
A.TNT爆炸
B.铁架生锈
C.牛奶变质
D.溶洞形成
2.有些化学越快越好,下列反应应加快化学反应速率的是
A.食物变质
B.塑料的老化
C.金属的锈蚀
D.工业上合成氨
(二)化学反应速率
1.反应A(g)+3B(g)= C(g)+2D(g),经2min,B的浓度减少0.6 mol/L。对该反应速率的表示,下列说法正确的是
A.用A表示的反应速率是0.6mol·L-1·min-1
B.用B、C、D表示的反应速率之比为3∶2∶1
C.在2min末,用B表示的反应速率是0.3mol·L-1·min-1
D.用A、C表示该反应的反应速率大小相同
2. 下列表示可逆反应4A(g)+3B(g)= 2C(g)+D(g)的化学反应速率,其中最快的是
A. v(A)=0.5mol·L-1·s1 B. v(B)=0.4 mol·L-1·s1
C. v(C)=0.6 mol·L-1·s1 D. v(D)=0.2 mol·L-1·s1
3. 在密闭容器中X与Y反应生成Z,其反应速率分别用v(X)、v(Y)、v(Z)表示。已知它们之间有以下关系2 v(Y)=3 v(X),v(X)= v(Z)。则此反应可表示为()
A.3X+Y=2Z B.X+3Y=Z C.2X+3Y=2Z D.X+Y=Z
4.在四个体积不同的容器中进行相同的反应:A(g)+2B(g)=3 C(g)+4D(g),经过相同的时间5min,测得各种物质的物质的量变化如下表所示:
体积为2L的甲容器
体积为3L的乙容器
体积为5L的丙容器
体积为7L的丁容器
物质的量的变化量
Δn(A)=3mol
Δn(B)=8.4mol
Δn(C)=18mol
Δn(D)=21mol
则化学反应速率最快的容器是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
(三)影响化学反应速率的因素
1. 决定化学反应速率的主要因素是()
A.温度和压强 B.反应物的浓度
C.催化剂 D.参加反应的各物质的性质
2. 实验用石灰石与盐酸制二氧化碳,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,其他条件一定时,下列措施不能增大反应速率的是
A.快状CaCO3改为粉末状 B.适当增大HCl浓度
C.适当加热 D.把盐酸换成稀硫酸
3. 某学习小组在做氢气的制备实验时,采用钢珠和稀硫酸为反应物,结果发现反应速率很慢。下列措施不能加快生成氢气速率的是
A.把钢珠换成细铁丝 B.向反应液中加入适量的碳粉
C.给反应的试管适当加热 D.将稀硫酸换成质量分数为98.3%的浓硫酸
4.下列措施,不能加快工业合成氨N2+3H2≒2NH3的反应速率的是
A. 其它条件相同时,适当增大N2的浓度
B.压缩,适当增大体系的压强
C.加入铁触媒,催化反应
D.充入He,增大压强
5.下列说法中不正确的是
A.用煤粉代替煤块,炉火更旺,是因为增大了煤与空气的接触面积
B.把食品放在冰箱里,可以延长食品保质期,是因为降低了温度
C.铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同,是因为氧气的浓度不同
D.高纯度的锌与稀硫酸反应很慢,加入CuSO溶液作催化剂加快反应
6. 向四个体积相同的密闭容器(甲、乙、丙、丁)中分别充入一定量的SO3,开始反应时,按反应速率由大到小排列顺序正确的是
甲:在5000C时,10molSO3
乙:在5000C时,用V2O5作催化剂,10molSO3
丙:在4500C时,8molSO3
丁:在5000C时,8molSO3
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙
C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
(四)、实验探究影响化学反应速率的因素
1. 探究H2O2的分解反应,实验方案如下图所示。下列说法不正确的是
A.本实验中H2O2分解反应方程式为:
B.向①中伸入余烬未见复燃,说明H2O2未分解
C.由③④对比可得出结论:温度升高使得化学反应速率加快
D.实验②与③④对比,即②是参照的空白对照实验
2. 下列有关碳酸钙和盐酸反应制备CO2的实验中,下列说法中不正确的是
组别
碳酸钙状态
盐酸浓度
实验温度/℃
①
粉末
0.1 mol·L-1
20
②
粉末
0.1 mol·L-1
30
③
块状
0.1 mol·L-1
20
④
粉末
1 mol·L-1
30
A.实验①②探究温度对化学反应速率的影响
B.实验①③探究接触面积对化学反应速率的影响
C.实验②④探究温度浓度两个因素对化学反应速率的影响
D.通过比较,化学反应速率最大的是第④组实验
3. 室温条件下研究催化剂Ⅰ为MnO2、Ⅱ为FeCl3,对反应H2O2分解的影响,生成O2的体积随反应时间t的部分变化曲线如图,则下列相关说法中正确的是( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B. FeCl3的催化能力比MnO2要强
C.由图示可知,反应的速率表示可以用单位时间内生成的氧气来表示为v(O2)=xmL/min
D.由此可见催化剂对反应有选择性,使用催化剂可增大反应速率,提高生产效率
4. 在2L密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50molCH4和1.2molNO2,发生反应CH4(g)+ 2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是
组别
温度
时间/min
0
10
20
40
50
①
T1
n(CH4)mol
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n(CH4)mol
0.50
0.30
0.18
x
0.15
A.由实验数据可知,实验控制的温度:T1<T2
B.组别①中,10min到20min内,CH4的反应速率为0.005mol/(L•min)
C.x=0.15
D.平衡时CH4的转化率①<②
5. 在密闭容器中进行C(s)+CO2(g) ⇌2CO(g)反应,下列措施不能加快化学反应速率增大的是
A. 增加碳的质量 B. 缩小容器的体积
C.体积不变时,通入CO D.适当升高容器的温度
(五)变量控制
1.用10% H2O2溶液和1mol/LFeCl3溶液探究催化剂和浓度对化学反应速率的影响。
实验编号
H2O2溶液的体积/mL
H2O的体积/mL
FeCl3溶液/滴
①
2
0
0
②
2
0
2
③
1
x
2
下列分析不正确的是
A.通过观察产生气泡的快慢,比较反应速率的大小
B.对比①和②,可研究催化剂FeCl3对H2O2分解速率的影响
C.若研究c(H2O2)对H2O2分解速率的影响,则③中加入水的体积x=1
D.实验②实验③探究浓度对反应速率的影响,则实验③加入试剂的顺序是H2O2溶液、FeCl3溶液、水
2. 取两支试管,加入下列试剂,探究浓度对反应速率的影响,对比实验如下:
实验编号
加入0.1mol/LNa2S2O3溶液的体积(mL)
加入水的体积(mL)
加入0.1mol/L H2SO4溶液的体积(mL)
1
2
0
2
2
1
1
2
已和:试管中发生的反应为Na2S2O3 +H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O下列分析不正确的是
A.实验需要记录溶液出现浑浊的时间
B.加入试剂的顺序是Na2S2O3溶液和水,再同时加入H2SO4溶液
C.上述反应中Na2S2O3既体现氧化性又体现还原性
D.加入水的目的是减小c(Na2S2O3),并使初始c(H2SO4)与实验1相同
3. 某课外兴趣小组利用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸反应探究影响化学反应速率的因素,设计了如下表所示系列实验。
实验序号
反应温度/(℃)
硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液
稀硫酸
H2O
V(mL)
c(mol/L)
V(mL)
c(mol/L)
V(mL)
1
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
2
40
V1
0.10
10.0
0.50
V2
3
20
V3
0.10
4.0
0.50
V4
下列说法错误的是
A.设计该实验的基本方法为控制变量法
B.若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响,则V3=10.0,V4=6.0
C.若用实验1和2探究温度对该反应速率的影响,则V1=10.0,V2=0
D.可用热的NaOH浓溶液或CS2洗掉反应后仪器中的黄色固体,且原理相同
4. 已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):
编号
0.01mol/L酸性KMnO4溶液体积/mL
0.1mol/L H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应时间/min
①
2
2
0
20
2.1
②
V1
2
1
20
5.5
③
V2
2
0
50
0.5
下列说法不正确的是
A.设计实验①、②的目的是探究浓度对反应速率的影响,V1=1
B.设计实验①、③的目的是探究温度对反应速率的影响,V2=2
C.实验计时是从溶液混合开始,溶液紫红色褪去时结束
D.实验③用KMnO4溶液浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.02mol·L-1·min-1
5. 研究反应2X(g) Y(g)+Z(s)的速率影响因素,在不同条件下进行4组实验,开始时只加入物质X,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。每组实验只改变一个条件。下列说法不正确的是( )
A. 实验①②研究其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率加快
B. 比较实验②③得出:实验③有可能使用了催化剂,催化剂能加快反应速率
C. 比较实验②④得出:其他条件相同时,升高温度,X的转化率减小
D. 比较实验①②③④得出:实验②最晚达到平衡
(五)以上知识的综合应用
1. 反应A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g)+4E(g)在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应速率最快的是()
A.v(B)=0.001mol/(L·s) B.v(C)=0.01mol/(L·min)
C.v(D)=0.025mol/(L·min) D.v(E)=0.07mol/(L·min)
2. 在高温下的密闭容器中发生反应C(s)+H2O(g) ⇌CO(g)+H2(g),下列条件的改变能使正、逆反应速率都减小的是()
A. 增加C(s)的质量量
B. 充入He使容器体积变大
C.容器的容积不变时充入CO
D. 容器的容积不变时,加入NH4HCO3(s)固体
3. 已知Na2S2O3与硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O。某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下,请回答下列问题。
实验
序号
反应
温度
加入0.1mol/L
Na2S2O3溶液的体积
加入0.1mol/L
H2SO4溶液的体积
加入水的
体积
出现浑浊的
时间
℃
mL
mL
mL
s
①
20
10
10
0
t1
②
40
10
V1
0
t2
③
20
5
10
V2
t3
(1)实验①②研究的是_______对化学反应速率的影响,V1= ______。
(2)实验①③研究的是_______对化学反应速率的影响,V2=_______。
4. 已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O,乙同学通过室温下溶液颜色褪至无色所需时间,研究外界条件对化学反应速率的影响(实验内容及记录如下表)。
实验编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6mol/L
H2C2O4溶液
H2O
3mol/L稀硫酸
0.05mol/LKMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
3.0
2.0
V1
2.7
3
1.0
V2
2.0
3.0
3.9
(1)表中V1= ___,V2=_____ _ 。
(2)实验1中v(KMnO4)= 。
(3)在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显增大。针对上述现象,某同学认为某粒子的存在可能对反应有催化作用。若用实验证明你的猜想,除反应物外,可以在反应一开始时加入___________(填字母)。
A.K2SO4 B.MnSO4 C.MnCl2 D.Mn(NO3)2
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第六章化学反应与能量
第二节化学反应的速率与限度
一、化学反应的速率
(一)化学反应的快慢
1.下列反应最快的是
A.TNT爆炸
B.铁架生锈
C.牛奶变质
D.溶洞形成
【答案】A
【详解】
A.TNT爆炸,瞬间完成,A最快;
B.铁架生锈,一般要几个到几年;
C.牛奶变质,一般为几天时间;
D.溶洞形成,成百上千年,最慢。
所以答案为A。
2.有些化学越快越好,下列反应应加快化学反应速率的是
A.食物变质
B.塑料的老化
C.金属的锈蚀
D.工业上合成氨
【答案】D
【详解】
对我们有害的反应应减慢速率,对我们有用的反应应加快反应的速率,答案为D。
(二)化学反应速率
1.反应A(g)+3B(g)= C(g)+2D(g),经2min,B的浓度减少0.6 mol/L。对该反应速率的表示,下列说法正确的是
A.用A表示的反应速率是0.6mol·L-1·min-1
B.用B、C、D表示的反应速率之比为3∶2∶1
C.在2min末,用B表示的反应速率是0.3mol·L-1·min-1
D.用A、C表示该反应的反应速率大小相同
【答案】D
【分析】化学反应的系数之比是反应的物质的量之比,是反应的浓度之比,也是反应的速度之比,由解答:v(B)=0.6mol/L/2min=0.3mol·L-1·min-1
A(g)+ 3B(g) = C(g)+ 2D(g)
系数 1 3 1 2
(0.3mol·L-1·min-1 /3)0.3mol·L-1·min-1 0.3mol·L-1·min-1/3×2
【详解】
A.用A表示的反应速率是0.1mol·L-1·min-1,A错误;
B.同一反应中,用各物质表示的反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比,用B、C、D表示的反应速率之比为3∶1∶2,B错误;
C.前2min内v(B)=0.6mol/L/2min=0.3mol·L-1·min-1,该速率是2min内的平均速率,v(B)在2min末时,小于0.3mol·L-1·min-1,C错误;
D.A、C的系数相同,用各物质表示的反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比,速率相同,D正确;
故答案选D。
2. 下列表示可逆反应4A(g)+3B(g)= 2C(g)+D(g)的化学反应速率,其中最快的是
A. v(A)=0.5mol·L-1·s1 B. v(B)=0.4 mol·L-1·s1
C. v(C)=0.6 mol·L-1·s1 D. v(D)=0.2 mol·L-1·s1
【答案】C
【分析】化学反应的速率之比是方程式前的系数之比,D的系数为1,化成v(D)表示的速率方便简单。
【详解】
换算如下(单位相同,略去):
A. v(A)=0.5
B. v(B)=0.4
C. v(C)=0.6
D. v(D)=0.2
v(D)= v(A)/4=0.125
v(D)= v(B)/3≈0.133
v(D)= v(C)/2=0.3
v(D)=0.2
由上面的分析可知,最快的是C,所以答案为C。
故答案选C。
3. 在密闭容器中X与Y反应生成Z,其反应速率分别用v(X)、v(Y)、v(Z)表示。已知它们之间有以下关系2 v(Y)=3 v(X),v(X)= v(Z)。则此反应可表示为()
A.3X+Y=2Z B.X+3Y=Z C.2X+3Y=2Z D.X+Y=Z
【答案】C
【详解】已知2 v(Y)=3 v(X),v(X)= v(Z),则v(X):v(Y):v(Z)=2:3:2,由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知反应为2X+3Y=2Z,故C正确。
故选:C。
4.在四个体积不同的容器中进行相同的反应:A(g)+2B(g)=3 C(g)+4D(g),经过相同的时间5min,测得各种物质的物质的量变化如下表所示:
体积为2L的甲容器
体积为3L的乙容器
体积为5L的丙容器
体积为7L的丁容器
物质的量的变化量
Δn(A)=3mol
Δn(B)=8.4mol
Δn(C)=18mol
Δn(D)=21mol
则化学反应速率最快的容器是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【分析】化学反应的系数之比是反应的物质的量之比,是反应的浓度之比,也是反应的速度之比,只要计算相同时间内化学反应的速率,再化成系数为1的A的速率。由于经过的时间相同,只需要比较相同时间内浓度的变化量。
【详解】
体积为2L的甲容器
体积为3L的乙容器
体积为5L的丙容器
体积为7L的丁容器
物质的量的变化量
Δn(A)=3mol
Δn(B)=8.4mol
Δn(C)=18mol
Δn(D)=21mol
甲:Δc(A)=3mol/2L=1.5mol/L
乙:Δc(A)=Δc(B)/2=8.4mol/3L/2=1.4mol/L
丙:Δc(A)=Δc(C)/3=18mol/5L/3=1.2mol/L
丁:Δc(A)=Δc(D)/4=21mol/7L/4=0.75mol/L
所以答案为A。
(三)影响化学反应速率的因素
1. 决定化学反应速率的主要因素是()
A.温度和压强 B.反应物的浓度
C.催化剂 D.参加反应的各物质的性质
【答案】D
【详解】影响化学反应速率的因素中,反应物的结构与性质是决定性的因素,即最主要因素,而温度、浓度、压强、催化剂等为次要因素。故选:D。
2. 实验用石灰石与盐酸制二氧化碳,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,其他条件一定时,下列措施不能增大反应速率的是
A.快状CaCO3改为粉末状 B.适当增大HCl浓度
C.适当加热 D.把盐酸换成稀硫酸
【答案】D
【详解】
A.快状CaCO3改为粉末状,增大了接触面积,反应速率增大,A不符合题意;
B.增大HCl浓度是增大了反应物浓度,反应速率增大,B不符合题意;
C.适当加热,升高体系温度,反应速率增大,C不符合题意;
D.CaSO4为微溶物,会覆盖在CaCO3表面上阻止反应的进行,反应速率减慢,D符合题意;
故选D。
3. 某学习小组在做氢气的制备实验时,采用钢珠和稀硫酸为反应物,结果发现反应速率很慢。下列措施不能加快生成氢气速率的是
A.把钢珠换成细铁丝 B.向反应液中加入适量的碳粉
C.给反应的试管适当加热 D.将稀硫酸换成质量分数为98.3%的浓硫酸
【答案】D
【详解】
A.把钢珠换成细铁丝,增大固体与酸的接触面积,改变Fe的纯度,反应速率增大,A不符合题意
B.向反应液中加入适量的碳粉,铁、碳与稀硫酸形成原电池,能加快锌的反应速率,B不符合题意;
C.给反应的试管适当加热,反应温度升高,反应速率增大,C不符合题意;
D.将稀硫酸改为98.3%浓硫酸,铁在浓硫酸中钝化,阻碍了反应的进行,不产生H2,D符合题意;
故选D。
4.下列措施,不能加快工业合成氨N2+3H2≒2NH3的反应速率的是
A. 其它条件相同时,适当增大N2的浓度
B.压缩,适当增大体系的压强
C.加入铁触媒,催化反应
D.充入He,增大压强
【答案】D
【详解】
A. 其它条件相同时,适当增大N2的浓度,增大反应浓度,速率增大;
B.压缩,适当增大体系的压强,增大了反应速率;
C.加入铁触媒,催化反应,加快了反应速率
D.充入He,增大压强,不能改变反应物的浓度,速率不变。
所以为D。
5.下列说法中不正确的是
A.用煤粉代替煤块,炉火更旺,是因为增大了煤与空气的接触面积
B.把食品放在冰箱里,可以延长食品保质期,是因为降低了温度
C.铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同,是因为氧气的浓度不同
D.高纯度的锌与稀硫酸反应很慢,加入CuSO溶液作催化剂加快反应
【答案】D
【详解】
A.用煤粉代替煤块,炉火更旺,是因为增大了煤与空气的接触面积,A正确;
B.把食品放在冰箱里,可以延长食品保质期,是因为降低了温度,B正确;
C.铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同,是因为氧气的浓度不同 ,C正确;
D.高纯度的锌与稀硫酸反应很慢,加入CuSO溶液生成Cu,构成Zn-Cu-H2SO4原电池,速率加快,CuSO4不是反应的催化剂,所以D错误。
故选D。
6. 向四个体积相同的密闭容器(甲、乙、丙、丁)中分别充入一定量的SO3,开始反应时,按反应速率由大到小排列顺序正确的是
甲:在5000C时,10molSO3
乙:在5000C时,用V2O5作催化剂,10molSO3
丙:在4500C时,8molSO3
丁:在5000C时,8molSO3
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙
C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
【答案】B
【详解】乙使用催化剂且温度与甲相同,浓度相同,反应速率乙>甲;甲与丁温度相同但甲浓度更高,故甲>丁;丁温度高于丙,浓度相同,故丁>丙,故反应速率由大到小排列顺序是乙>甲>丁>丙;
答案选B。
(四)、实验探究影响化学反应速率的因素
1. 探究H2O2的分解反应,实验方案如下图所示。下列说法不正确的是
A.本实验中H2O2分解反应方程式为:
B.向①中伸入余烬未见复燃,说明H2O2未分解
C.由③④对比可得出结论:温度升高使得化学反应速率加快
D.实验②与③④对比,即②是参照的空白对照实验
【答案】B
【分析】本实验目的是探究H2O2的分解反应,根据实验①②对比可探究催化剂对H2O2分解速率的影响,通过②③④对比可探究温度对H2O2分解速率的影响。
【详解】A.本实验中H2O2分解反应方程式为:,A正确;
B.氧气浓度较大时,才可以使余烬复燃,故该操作不能说明H2O2未分解,B错误;
C.根据对比实验的单一变量原则,对比②④可得出结论:温度升高使得化学反应速率加快,C正确;
D.②实验与③④对比,即②是参照的空白对照实验,D正确;
故选B。
2. 下列有关碳酸钙和盐酸反应制备CO2的实验中,下列说法中不正确的是
组别
碳酸钙状态
盐酸浓度
实验温度/℃
①
粉末
0.1 mol·L-1
20
②
粉末
0.1 mol·L-1
30
③
块状
0.1 mol·L-1
20
④
粉末
1 mol·L-1
30
A.实验①②探究温度对化学反应速率的影响
B.实验①③探究接触面积对化学反应速率的影响
C.实验②④探究温度浓度两个因素对化学反应速率的影响
D.通过比较,化学反应速率最大的是第④组实验
【答案】C
【解析】
A. .实验①②的其它条件相同,不同是温度,实验①②探究温度对化学反应速率的影响,A正确;
B. 实验①③的其它条件相同,不同的是碳酸钙的状态,探究接触面积对化学反应速率的影响,B正确;
C. 实验②④的其它条件相同,不同的是盐酸的浓度,探究浓度对化学反应速率的影响,C错误。
D.反应物接触面积越大、反应物浓度越大、温度越高,反应速率越快,所以盐酸浓度要大,温度要高,速率才最快,D正确。
3. 室温条件下研究催化剂Ⅰ为MnO2、Ⅱ为FeCl3,对反应H2O2分解的影响,生成O2的体积随反应时间t的部分变化曲线如图,则下列相关说法中正确的是( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B. FeCl3的催化能力比MnO2要强
C.由图示可知,反应的速率表示可以用单位时间内生成的氧气来表示为v(O2)=xmL/min
D.由此可见催化剂对反应有选择性,使用催化剂可增大反应速率,提高生产效率
【答案】B
【详解】
A.无催化剂时,反应不能进行,A正确;
B. MnO2的催化能力比FeCl3要强,所以B错误;
C.由图示可知,反应的速率表示可以用单位时间内生成的氧气来表示为v(O2)=xmL/min,C正确;
D.由此可见催化剂对反应有选择性,使用催化剂可增大反应速率,提高生产效率,D正确。
4. 在2L密闭容器中,控制不同温度,分别加入0.50molCH4和1.2molNO2,发生反应CH4(g)+ 2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是
组别
温度
时间/min
0
10
20
40
50
①
T1
n(CH4)mol
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n(CH4)mol
0.50
0.30
0.18
x
0.15
A.由实验数据可知,实验控制的温度:T1<T2
B.组别①中,10min到20min内,CH4的反应速率为0.005mol/(L•min)
C.x=0.15
D.平衡时CH4的转化率①<②
【答案】D
【详解】A.相同时间内实验②中CH4的消耗量比①中大,说明实验②中反应速率更快,温度更高,因此T1<T2,A正确;
B.组别①中,10~20min内,CH4的物质的量变化为0.35mol-0.25mol=0.10mol,则CH4的反应速率为v(CH4)==0.005 mol·L-1·min-1,B正确;
C.②温度高于①,②反应速率大于①,①在40 min 到达平衡,则②到达平衡的时间少于40 min ,所以x=0.15,C正确;
D.①平衡时平衡时CH4的转化了0.50 mol -0.10 mol=0.40mol,②平衡时平衡时CH4的转化了0.50 mol -0.15 mol=0.35mol,平衡转化率①>②,D错误;
故选D。
5. 在密闭容器中进行C(s)+CO2(g) ⇌2CO(g)反应,下列措施不能加快化学反应速率增大的是
A. 增加碳的质量 B. 缩小容器的体积
C.体积不变时,通入CO D.适当升高容器的温度
【答案】A
【解析】
A. C是固体,增加C的量,不影响反应速率,A不正确,符合题意;
B . 缩小容器的体积,压强增大,浓度增大,速率加快,A正确,不符合题意;
C. 体积不变时,通入CO,CO的浓度增大,反应速率加快,C正确,不符合题意;
D. 适当升高容器的温度,温度升高,反应速率加快,D正确,不符合题意;
故答案为:A。
(五)变量控制
1.用10% H2O2溶液和1mol/LFeCl3溶液探究催化剂和浓度对化学反应速率的影响。
实验编号
H2O2溶液的体积/mL
H2O的体积/mL
FeCl3溶液/滴
①
2
0
0
②
2
0
2
③
1
x
2
下列分析不正确的是
A.通过观察产生气泡的快慢,比较反应速率的大小
B.对比①和②,可研究催化剂FeCl3对H2O2分解速率的影响
C.若研究c(H2O2)对H2O2分解速率的影响,则③中加入水的体积x=1
D.实验②实验③探究浓度对反应速率的影响,则实验③加入试剂的顺序是H2O2溶液、FeCl3溶液、水
【答案】D
【详解】A.通过观察气泡产生的快慢可以比较反应速率,此方法合理,A正确;
B.实验①和②仅催化剂存在与否不同,其他条件一致,可研究催化剂的影响,B正确;
C.实验③需保持总液体体积与②一致(2mL H2O2溶液+0水→1mL H2O2溶液+1mL水),使H2O2浓度减半,x=1正确,C正确;
D.实验②实验③比较浓度对反应速率的影响,则实验③的正确顺序应为H2O2溶液、水、FeCl3溶液,以确保催化剂最后加入,避免反应提前开始,D错误;
故选D。
2. 取两支试管,加入下列试剂,探究浓度对反应速率的影响,对比实验如下:
实验编号
加入0.1mol/LNa2S2O3溶液的体积(mL)
加入水的体积(mL)
加入0.1mol/L H2SO4溶液的体积(mL)
1
2
0
2
2
1
1
2
已和:试管中发生的反应为Na2S2O3 +H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O下列分析不正确的是
A.实验需要记录溶液出现浑浊的时间
B.加入试剂的顺序是Na2S2O3溶液和水,再同时加入H2SO4溶液
C.上述反应中Na2S2O3既体现氧化性又体现还原性
D.加入水的目的是减小c(Na2S2O3),并使初始c(H2SO4)与实验1相同
【答案】C
【详解】A.反应生成硫沉淀,记录浑浊时间可比较反应速率,A正确;
B.Na2S2O3溶液与H2SO4溶液一接触就反应了,为保证反应时初始Na2S2O3浓度不同而初始H2SO4浓度相同,应先加Na2S2O3溶液和水,最后加H2SO4溶液以准确计时,B正确;
C.[]2-,S 元素的化合价为0价和+4价,反应后,S的化合价0价,SO2中硫的化合价为+4价,所以反应不是氧化还原反应,C错误;
D.本题探究Na2S2O3浓度对反应速率的影响,加水可稀释Na2S2O3,并可以使溶液总体积相同而确保初始c(H2SO4)与实验1一致,D正确;
故选C。
3. 某课外兴趣小组利用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸反应探究影响化学反应速率的因素,设计了如下表所示系列实验。
实验序号
反应温度/(℃)
硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液
稀硫酸
H2O
V(mL)
c(mol/L)
V(mL)
c(mol/L)
V(mL)
1
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
2
40
V1
0.10
10.0
0.50
V2
3
20
V3
0.10
4.0
0.50
V4
下列说法错误的是
A.设计该实验的基本方法为控制变量法
B.若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响,则V3=10.0,V4=6.0
C.若用实验1和2探究温度对该反应速率的影响,则V1=10.0,V2=0
D.可用热的NaOH浓溶液或CS2洗掉反应后仪器中的黄色固体,且原理相同
【答案】D
【详解】
A.实验设计通过改变单一变量来探究影响因素,属于控制变量法,A正确;
B.实验1和3需保持硫代硫酸钠浓度和体积一致,稀硫酸体积减少需通过加水补足总体积,故V3=10.0,V4=6.0,B正确;
C.若用实验1和2探究温度对该反应速率的影响,则V1=10.0,V2=0,C正确;
D.热的NaOH通过化学反应溶解S,而CS2通过物理溶解,原理不同,D错误;;
故选D。
4. 已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):
编号
0.01mol/L酸性KMnO4溶液体积/mL
0.1mol/L H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应时间/min
①
2
2
0
20
2.1
②
V1
2
1
20
5.5
③
V2
2
0
50
0.5
下列说法不正确的是
A.设计实验①、②的目的是探究浓度对反应速率的影响,V1=1
B.设计实验①、③的目的是探究温度对反应速率的影响,V2=2
C.实验计时是从溶液混合开始,溶液紫红色褪去时结束
D.实验③用KMnO4溶液浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.02mol·L-1·min-1
【答案】D
【详解】A.根据单一变量原则,实验①是对照实验,溶液总体积为4mL,则V1=4-2-1=1,V2=4-2=2,实验①和②的温度相同但其浓度不同,则设计实验①、②的目的是探究浓度对反应速率的影响,故A正确;
B.设计实验①、③的目的是探究温度对反应速率的影响,V2=2,故B正确;
C.该定性实验是根据酸性KMnO4溶液褪色时间来判断反应快慢的,所以实验计时是从溶液混合开始,溶液紫红色褪去时结束,故C正确;
D.实验Ⅲ中草酸过量,两种溶液混合瞬间c(KMnO4)=0.01mol/L×=0.005mol/L,反应完全时△c=0.005mol/L,v(KMnO4)= =0.01 mol·L-1·min-1,故D错误;
答案为D。
5. 研究反应2X(g) Y(g)+Z(s)的速率影响因素,在不同条件下进行4组实验,开始时只加入物质X,反应物X的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。每组实验只改变一个条件。下列说法不正确的是( )
A. 实验①②研究其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率加快
B. 比较实验②③得出:实验③有可能使用了催化剂,催化剂能加快反应速率
C. 比较实验②④得出:其他条件相同时,升高温度,X的转化率减小
D. 比较实验①②③④得出:实验②最晚达到平衡
【答案】C
【详解】
A. 实验①的反应物X初始浓度大于实验②,其他条件都相同,①到达平衡的时间明显少于②,也可以观察曲线的斜率,①的曲线斜率大于曲线②,即可得出:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率加快,A正确;
B. 实验②③的温度、反应物X初始浓度和平衡状态均相同,实验③先平衡,因此实验③反应速率大于实验②,则实验③可能使用了催化剂,催化剂能同时增大正、逆反应速率,C正确;
C.达到平衡时,②的X为0.5mol/L,变化量为1.0mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L,④的X为0.2mol/L,变化量为1.0mol/L-0.2mol/L=0.8mol/L, ④达到平衡时X的含量减小,X的转化率增大,C错误;
D. 由题图可知,实验②最晚达到平衡,D正确
(五)以上知识的综合应用
1. 反应A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g)+4E(g)在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应速率最快的是()
A.v(B)=0.001mol/(L·s) B.v(C)=0.01mol/(L·min)
C.v(D)=0.025mol/(L·min) D.v(E)=0.07mol/(L·min)
【答案】C
【分析】根据化学反应速率之比就是计量系数的比值。化成同一物质的表示的速率再作比较。化的时候找到系数最小的物质,化时才简单快速。D的系数为1,化成v(D)
【详解】
A.v(B)=0.001mol/(L·s)则v(D)= v(B)/3=0.001mol/(L·s)×60s/min/3=0.02mol/(L·min)
B.v(C)=0.01mol/(L·min) 则v(D)= v(C)/2=0.01mol/(L·min)/2=0.005 mol/(L·min)
C.v(D)=0.025mol/(L·min) 则v(D)= 0.025mol/(L·min)
D.v(E)=0.07mol/(L·min) 则v(D)= v(E)/4=0.07mol/(L·min)/4=0.0175 mol/(L·min)
所以最快的是C。
2. 在高温下的密闭容器中发生反应C(s)+H2O(g) ⇌CO(g)+H2(g),下列条件的改变能使正、逆反应速率都减小的是()
A. 增加C(s)的质量量
B. 充入He使容器体积变大
C.容器的容积不变时充入CO
D. 容器的容积不变时,加入NH4HCO3(s)固体
【答案】B
【解析】
A. 增加C(s)的质量,C是固体,对浓度无影响,不能改变使正、逆反应速率,A不符合题意;
B. 充入He使容器体积变大,则浓度变小,速率变小,B符合题意;
C. 容器的容积不变时充入CO,CO的浓度增大,反应速率加快,C不符合题意;
D.加入NH4HCO3(s)固体时,NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑,H2O(g)浓度增大,速率加快,D不符合题意。
3. 已知Na2S2O3与硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O。某研究小组为研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下,请回答下列问题。
实验
序号
反应
温度
加入0.1mol/L
Na2S2O3溶液的体积
加入0.1mol/L
H2SO4溶液的体积
加入水的
体积
出现浑浊的
时间
℃
mL
mL
mL
s
①
20
10
10
0
t1
②
40
10
V1
0
t2
③
20
5
10
V2
t3
(1)实验①②研究的是_______对化学反应速率的影响,V1= ______。
(2)实验①③研究的是_______对化学反应速率的影响,V2=_______。
【答案】
(1) 温度 10
(2) 浓度 5
【解析】
(1)表中数据是研究外界条件对化学反应速率的影响,应用控制变量法;实验①②的反应温度不同,研究的是温度对反应速率的影响,其他条件应相同,则V1=10;
(2)实验①③的温度相同,研究的是浓度对反应速率的影响,混合液的体积应相同,Na2S2O3的浓度不同,所以V2=5;
4. 已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O,乙同学通过室温下溶液颜色褪至无色所需时间,研究外界条件对化学反应速率的影响(实验内容及记录如下表)。
实验编号
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL
室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6mol/L
H2C2O4溶液
H2O
3mol/L稀硫酸
0.05mol/LKMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
3.0
2.0
V1
2.7
3
1.0
V2
2.0
3.0
3.9
(1)表中V1= ___,V2=_____ _ 。
(2)实验1中v(KMnO4)= 。
(3)在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显增大。针对上述现象,某同学认为某粒子的存在可能对反应有催化作用。若用实验证明你的猜想,除反应物外,可以在反应一开始时加入___________(填字母)。
A.K2SO4 B.MnSO4 C.MnCl2 D.Mn(NO3)2
【答案】
(1)3.0 4.0
(2)
(3)B
【分析】探究外界条件对化学反应速率的影响,采用控制变量法,要让此条件成为唯一变量,其他条件完全相同。
【详解】
(1)由实验1可知总体积为(3.0+2.0+2.0+3.0)mL=10.0mL,则实验2、3中总体积为10.0mL,所以表中V1=10.0-7.0=3.0,V2=10.0-6.0=4.0;
(2)由实验1中数据可知,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为;
(3)该反应在溶液中进行,所以温度升高、浓度变大、加入催化剂会使反应速率增大,反应过程中反应物的浓度是不断减小的,所以一定不是浓度的影响,题目给是催化剂,而开始时反应速率小,不久后增大,说明催化剂是反应过程中生成的,所以速率增大的原因可能是Mn2+的催化作用,因为猜想是Mn2+的催化作用,且不能再引入新的离子,所以可以在反应一开始时加入硫酸锰,所以选B。
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