内容正文:
第一单元 化学反应速率与反应限度
第1课时 化学反应速率
一、必备知识基础
1.下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
B.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
2.反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),在容积为5 L的密闭容器中进行,半分钟后,NO的物质的量增加了0.3 mol,则此反应的平均速率为( )
A.v(O2)=0.01 mol·L-1·s-1
B.v(NO)=0.008 mol·L-1·s-1
C.v(H2O)=0.003 mol·L-1·s-1
D.v(NH3)=0.004 mol·L-1·s-1
3.在一密闭容器中充入一定量的N2和H2,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),经测定反应开始后的2 s内氢气的平均速率:v(H2)=0.45 mol·L-1·s-1,则2 s末NH3的浓度为( )
A.0.50 mol·L-1 B.0.60 mol·L-1
C.0.45 mol·L-1 D.0.55 mol·L-1
4.对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol·L-1·min-1
B.v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
C.v(D)=0.4 mol·L-1·min-1
D.v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
5.在mA+nBpC的反应中,m、n、p为各物质的化学计量数。现测得C每分钟增加a mol·L-1,B每分钟减少1.5a mol·L-1,A每分钟减少0.5a mol·L-1,则m∶n∶p为( )
A.2∶3∶2 B.2∶3∶3
C.1∶3∶2 D.3∶1∶2
6.在2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g),若最初加入的A和B都是4 mol,10 s后,测得v(A)=0.12 mol·L-1·s-1,则此时容器中B的物质的量是( )
A.1.6 mol B.2.8 mol
C.3.2 mol D.3.6 mol
7.下列措施对增大反应速率明显有效的是( )
A.Na与水反应时增大水的用量
B.Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸
C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强
D.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al片改成Al粉
8.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),能增大正反应速率的措施是( )
A.通入大量O2 B.增大容器容积
C.移去部分SO3 D.降低体系温度
9.在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应:A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol;5 min末时测得C的物质的量为3 mol,用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L-1·min-1。
(1)5 min末A的物质的量浓度为 。
(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为 。
(3)反应中n值为 。
10.将5.0 g在空气中久置的铝片投入盛有500 mL 0.5 mol·L-1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图曲线来表示。
(1)曲线O→a段不产生氢气的原因是 。
(2)曲线b→c段,产生氢气的速率增加较快的主要原因是 。
(3)曲线c点以后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是 。
二、能力素养提升
11.在恒温恒容的容器中进行反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),若反应物A的浓度由0.1 mol·L-1降到0.06 mol·L-1需20 s,那么由0.06 mol·L-1降到0.036 mol·L-1所需反应时间应为( )
A.10 s B.12 s
C.大于12 s D.小于12 s
12.在一定温度下,向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),经过一段时间后,测得容器内压强是起始时的0.9倍。在此时间内H2的平均反应速率为0.1 mol·L-1·min-1,则经过时间为( )
A.2 min B.3 min
C.4 min D.5 min
13.在容积固定的4 L密闭容器中,进行可逆反应:X(g)+2Y(g)2Z(g)并达到平衡,在此过程中,以Y的浓度改变表示的反应速率v正、v逆与时间t的关系如图。则图中阴影部分的面积表示( )
A.X的浓度的减少
B.Y的物质的量的减少
C.Z的浓度的增加
D.X的物质的量的减少
14.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按正反应速率由大到小顺序排列正确的是( )
甲:在500 ℃时,10 mol SO2和5 mol O2反应
乙:在500 ℃时,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2反应
丙:在450 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2反应
丁:在500 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2反应
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙
C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
15.在C(s)+CO2(g)2CO(g)反应中,可使反应速率增大的措施是( )
①增大压强 ②增加炭的量 ③通入CO2 ④恒压下充入N2 ⑤恒容下充入N2 ⑥通入CO
A.①③④ B.②④⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥
16.某实验小组用酸性KMnO4溶液和H2C2O4(草酸)溶液反应研究影响反应速率的因素,反应的离子方程式为5H2C2O4+2Mn+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O。他们通过测定单位时间内生成CO2的体积,探究某种影响化学反应速率的因素,设计方案如下(KMnO4溶液已酸化)。
实验序号
A溶液
B溶液
①
20 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1 KMnO4溶液
②
20 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1 KMnO4溶液
(1)酸性KMnO4溶液中所加的酸应是 (填字母)。
A.硫酸 B.盐酸 C.以上两种酸都可
(2)该实验探究的是 对化学反应速率的影响。
(3)实验停止前,相同时间内针筒中所得CO2体积较大是 (填实验序号)。
(4)若实验①在2 min末注射器的活塞从最左端(刻度为20 mL)向右移动到了V mL的位置,则这段时间内的平均反应速率可表示为v(CO2)= mL·min-1。
(5)若实验②在t min末收集了2.24 mL CO2(标准状况),则t min末Mn的物质的量浓度为 mol·L-1。
(6)该小组同学发现该反应的反应速率随时间的变化如图所示,其中t1~t2时间段内反应速率变大的主要原因可能是① ,② 。
参考答案
1.C 解析 固体或纯液体的浓度视为常数,不能用其浓度变化表示化学反应速率,A错误;化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s内某物质的浓度变化量为0.8 mol·L-1,不是1 s时的浓度,B错误;化学反应速率可衡量化学反应进行的快慢,C正确;反应速率大小与反应现象是否明显没有必然联系,如盐酸与NaOH溶液的中和反应,反应速率快,但无明显现象,D错误。
2.C 解析 根据题意,v(NO)==0.002 mol·L-1·s-1;同一反应不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(O2)=v(NO)=0.002 5 mol·L-1·s-1,v(H2O)=v(NO)=0.003 mol·L-1·s-1,v(NH3)=v(NO)=0.002 mol·L-1·s-1。
3.B 解析 根据反应可知,v(NH3)=v(H2)=×0.45 mol·L-1·s-1=0.30 mol·L-1·s-1,则2 s末NH3的浓度为0.3 mol·L-1·s-1×2 s=0.60 mol·L-1,B正确。
4.D 解析 B是固体,不能用其表示反应速率。将A、C、D转化为同一物质A表示的反应速率。A项,v(A)=0.5 mol·L-1·min-1;C项,v(A)=v(D)=×0.4 mol·L-1·min-1=0.2 mol·L-1·min-1;D项,v(A)=v(C)=×6 mol·L-1·min-1=3 mol·L-1·min-1。可知D项表示的反应速率最快。
5.C 解析 物质的量浓度的变化量之比等于化学计量数之比,故m∶n∶p=0.5a mol·L-1∶1.5a mol·L-1∶a mol·L-1=1∶3∶2。
6.C 解析 10 s内,Δn(A)=0.12 mol·L-1·s-1×10 s×2 L=2.4 mol。根据物质的量变化之比等于化学计量数之比,Δn(B)=Δn(A)=×2.4 mol=0.8 mol,则此时容器中B的物质的量为4 mol-0.8 mol=3.2 mol。
7.D 解析 水为纯液体,增大水的用量,反应速率不变,A错误;Fe与浓硫酸在常温下发生钝化,不生成氢气,B错误;K2SO4与BaCl2两溶液反应,没有气体参与,增大压强,反应速率不变,C错误;将Al片改成Al粉,增大了反应物的接触面积,反应速率增大,D正确。
8.A 解析 通入大量O2,反应物浓度增大,正反应速率增大,A正确;增大容器容积,反应物浓度减小,正反应速率减小,B错误;移去部分SO3,生成物浓度减小,正反应速率瞬间不变,随后减小,C错误;降低体系温度,正反应速率减小,D错误。
9.答案 (1)1.5 mol·L-1
(2)0.2 mol·L-1·min-1
(3)2
解析 (1)5 min末C的物质的量为3 mol,根据反应A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g),Δn(A)=Δn(C)=×3 mol=1 mol,5 min末n(A)=4 mol-1 mol=3 mol,c(A)==1.5 mol·L-1。(2)Δn(B)=Δn(C)=×3 mol=2 mol,v(B)==0.2 mol·L-1·min-1。(3)v(D)=0.2 mol·L-1·min-1,v(D)∶v(B)=0.2 mol·L-1·min-1∶0.2 mol·L-1·min-1=n∶2,解得n=2。
10.答案 (1)铝片表面有一层氧化铝,硫酸首先与氧化铝反应,不产生氢气
(2)该反应为放热反应,随着反应进行,溶液温度升高,反应速率加快
(3)随着反应进行,硫酸的浓度逐渐减小,反应速率逐渐下降
解析 (1)在空气中久置的铝片表面有一层氧化铝,将其投入硫酸溶液中,硫酸首先与氧化铝反应,不产生氢气,所以曲线O→a段不产生氢气。(2)铝与硫酸的反应为放热反应,曲线b→c段,随着反应进行,溶液温度升高,温度升高对反应速率的影响大于浓度减小对反应速率的影响,反应速率加快。(3)曲线c点以后,随着反应进行,硫酸的浓度逐渐减小,浓度对反应速率的影响占主导,反应速率逐渐下降。
11.C 解析 前20 s内,v(A)==0.002 mol·L-1·s-1。随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减慢。若按照前20 s的反应速率计算,A的浓度由0.06 mol·L-1降到0.036 mol·L-1所需时间t==12 s,但实际反应速率变慢,所以所需时间大于12 s。
12.B 解析 设反应的N2物质的量为x mol。
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 1 3 0
变化/mol x 3x 2x
平衡/mol 1-x 3-3x 2x
根据压强之比等于物质的量之比,1-x+3-3x+2x=0.9×(1+3),解得x=0.2,则反应时间t==3 min。
13.C 解析 在速率-时间图像中,图像与时间轴所围成的面积表示物质的浓度变化。v正与v逆图像和时间轴围成的阴影部分面积表示v正与v逆在相应时间段内浓度变化量的差值,即反应中Y实际的浓度减少量。根据化学计量数关系,Y与Z化学计量数相同,所以Y实际的浓度减少量等于Z的浓度增加量。
14.B 解析 其他条件相同时,温度越高,反应速率越快;使用催化剂能加快反应速率;其他条件相同时,浓度越大,反应速率越快。乙使用了催化剂,所以乙的反应速率最快;甲和丁温度相同,但甲中SO2的物质的量比丁多,即甲中反应物浓度更大,所以甲的反应速率大于丁;丙的温度最低,所以丙的反应速率最慢。因此,正反应速率由大到小的顺序为乙、甲、丁、丙。
15.C 解析 ①增大压强,反应速率增大;②炭是固体,增加炭的量,对反应速率无影响;③通入CO2,反应物浓度增大,反应速率增大;④恒压下充入N2,容器容积增大,反应物浓度减小,反应速率减小;⑤恒容下充入N2,反应物浓度不变,反应速率不变;⑥通入CO,反应物浓度增大,反应速率增大。
16.答案 (1)A (2)浓度 (3)①
(4) (5)5.6×10-3
(6)反应放热 反应生成的Mn2+起催化作用
解析 (1)酸性KMnO4溶液中所加的酸应是硫酸,因为盐酸有还原性,会被KMnO4氧化,故A符合题意。
(2)对比实验①②可知,该实验探究的是浓度对化学反应速率的影响。
(3)①中A溶液的浓度比②中大,化学反应速率大,①、②中酸性高锰酸钾溶液均过量,所得CO2的体积较大的是①。
(4)若实验①在2 min末注射器的活塞从最左端(刻度为20 mL)向右移动到了V mL的位置,则产生的CO2的体积为(V-20)mL,则这段时间内的平均反应速率可表示为v(CO2)= mL·min-1。
(5)若实验②在t min末收集了2.24 mL CO2(标准状况),n(CO2)= mol=0.000 1 mol,根据离子方程式5H2C2O4+2Mn+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O可知,反应掉的n(KMnO4)=0.000 1 mol×=2×10-5 mol,t min末n(KMnO4)=30 mL×10-3 L·mL-1×0.01 mol·L-1-2×10-5 mol=0.000 28 mol,c(Mn)==5.6×10-3 mol·L-1。
(6)影响反应速率的因素主要有浓度、压强、温度和催化剂,该反应为液、液进行的非密闭反应,压强变化不影响反应速率;t1~t2时间段内,反应物浓度减少,反应速率应该减小,但反应速率却变快,故可能是温度和催化剂的影响所致,则可能原因为该反应放热,反应生成的Mn2+起催化作用。
8
学科网(北京)股份有限公司
$