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考点1 化学反应速率的表示方法
1.化学反应速率
化学反应速率的抽象说明、定性描述和定量表示。
①抽象说明:笼统地说化学反应速率的快慢,通常是对整个化学反应而言,如酸碱中和反应很快,酯化反应较慢,爆炸反应很快等。
②定性描述:通常是通过反程度、气体产生的快曼、沉淀出现的快慢或颜色变化的快慢等明显的现象来说明该反应较快或较慢。如钠与水反应比钠与乙醇反应快。
③定量表示:体系为气太或溶液时,可用气态物质或溶液中溶质的浓度的变化来表示化学反应速率。
化学反应速律也可以用单位时间内反应物或生成物的物质的量、气体的体积或分压等物理量的变化来表示。相应地,反应速律单位是mol/min、mI/min、kPa/min (时间单位也可以是s)等。
固体或纯液体物质:化学反应速率不用固体或纯液体物质的“浓度变化”来表示。因为在一定温度下,固体或纯液体物质单位体积的物质的量保持不变,即物质的量浓度为一个定值,因而浓度变化无意义。
1.由v=计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值( )
2.单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率( )
3.对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率( )
4.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1( )
5.同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
一、化学反应速率的计算
1.(2021·浙江6月选考,20改编)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5??4NO2+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 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
(1)计算600~1 200 s,生成NO2的平均速率。
(2)计算反应2 220 s时,放出标准状况下的O2体积。
(3)分析上表的变化规律,推测表中x值。
答案 (1)600~1 200 s内平均速率v(N2O5)==5.0×10-4 mol·L-1·s-1,则生成NO2的平均速率v(NO2)=2v(N2O5)=2×5.0×10-4 mol·L-1·s-1=1.0×10-3 mol·L-1·s-1。
(2)0~2 220 s内N2O5的浓度变化为1.40 mol·L-1-0.35 mol·L-1=1.05 mol·L-1,
Δn(N2O5)=1.05 mol·L-1×0.1 L=0.105 mol,
由反应方程式计量数关系得:
Δn(O2)=Δn(N2O5)=0.052 5 mol,则标准状况下的V(O2)=0.052 5 mol×22.4 L·mol-1=1.176 L。
(3)3 930
解析 (3)分析表中数据可知,该反应经过1 110 s(600~1 710,1 710~2 820)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2 820+1 110=3 930。
2.在新型RuO2催化剂作用下,使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)+O2(g)??H2O(g)+Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:
t/min 0 2 4 6 8
n(Cl2)/10-3 mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2
计算2~6 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min-1为单位,写出计算过程)。
答案 解法一 2~6 min内,Δn(Cl2)=5.4×10-3 mol-1.8×10-3 mol=3.6×10-3 mol,
v(Cl2)==9.0×10-4 mol·min-1,
所以v(HCl)=2v(Cl2)=2×9.0×10-4 mol·min-1=1.8×10-3 mol·min-1。
解法二 HCl转化的物质的量为n,则
2HCl(g)+O2(g)??H2O(g)+Cl2(g)
2 1
n (5.4-1.8)×10-3 mol
解得n=7.2×10-3 mol,所以v(HCl)==1.8×10-3 mol·min-1。
3.工业制硫酸的过程中,SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步,550 ℃时,在1 L的恒温容器中,反应过程中部分数据见下表:
反应时间/min SO2(g) /mol O2(g) /mol SO3(g) /mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始时总压为p0 kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数,则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)=__________ kPa·min-1。
答案
解析 列出“三段式”
2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
转化/mol 2 1 2
10 min时/mol 2 1 2
气体总压之比等于气体物质的量之比,所以10 min时体系总压p10 min满足=,即p10 min=p0 kPa,p初始(SO2)=p0 kPa,p10 min(SO2)=p0 kPa×=p0 kPa,故v(SO2)==p0 kPa·min-1。
4.(2021·浙江1月选考)取50 mL过氧化氢水溶反应车液,在有少量I-的存在下分解:
2H2O =2H2O+O ↑。在一定应比钠与温度下,测得O 的放出量,转换成H2O 浓度(c)如下表:
下列说法不正确的是( )
反应20 min时,测得O 的体积为224 mL(标准状况)
20~40 min,消耗H2O 的平均速率为0.010 mol/(L·min)
C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率
D. H2O 分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O 分解
答案:C
解析:A.反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4mol/L,说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)=(0.80-0.40)mol/L×0.05L=0.02mol,过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)=0.01mol,标况下的体积V=n·Vm=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL,A正确;
B.20~40min,消耗过氧化氢的浓度为(0.40-0.20)mol/L=0.20mol/L,则这段时间内的平均速率v===0.010mol/(L·min),B正确;
C.随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率,C错误;
D.I-在反应中起到催化的作用,故也可以利用过氧化氢分解酶或Fe2O3代替,D正确;
故答案选C。
5. 反应2SO +O2 2SO 经过一段时间后,SO 的浓度增加了0.4 mol/L,在这段时间内用O 表示的反应速0.04 mol/(L·s),则这段时间为( )
A. 0.1 s B. 5 s C. 5 s D. 10 s
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考点1 化学反应速率的表示方法
1.化学反应速率
化学反应速率的抽象说明、定性描述和定量表示。
①抽象说明:笼统地说化学反应速率的快慢,通常是对整个化学反应而言,如酸碱中和反应很快,酯化反应较慢,爆炸反应很快等。
②定性描述:通常是通过反程度、气体产生的快曼、沉淀出现的快慢或颜色变化的快慢等明显的现象来说明该反应较快或较慢。如钠与水反应比钠与乙醇反应快。
③定量表示:体系为气太或溶液时,可用气态物质或溶液中溶质的浓度的变化来表示化学反应速率。
化学反应速律也可以用单位时间内反应物或生成物的物质的量、气体的体积或分压等物理量的变化来表示。相应地,反应速律单位是mol/min、mI/min、kPa/min (时间单位也可以是s)等。
固体或纯液体物质:化学反应速率不用固体或纯液体物质的“浓度变化”来表示。因为在一定温度下,固体或纯液体物质单位体积的物质的量保持不变,即物质的量浓度为一个定值,因而浓度变化无意义。
1.由v=计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值( )
2.单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率( )
3.对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率( )
4.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1( )
5.同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快( )
一、化学反应速率的计算
1.(2021·浙江6月选考,20改编)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5??4NO2+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 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
(1)计算600~1 200 s,生成NO2的平均速率。
(2)计算反应2 220 s时,放出标准状况下的O2体积。
(3)分析上表的变化规律,推测表中x值。
2.在新型RuO2催化剂作用下,使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)+O2(g)??H2O(g)+Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:
t/min 0 2 4 6 8
n(Cl2)/10-3 mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2
计算2~6 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min-1为单位,写出计算过程)。
3.工业制硫酸的过程中,SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步,550 ℃时,在1 L的恒温容器中,反应过程中部分数据见下表:
反应时间/min SO2(g) /mol O2(g) /mol SO3(g) /mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始时总压为p0 kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数,则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)=__________ kPa·min-1。
4.(2021·浙江1月选考)取50 mL过氧化氢水溶反应车液,在有少量I-的存在下分解:
2H2O =2H2O+O ↑。在一定应比钠与温度下,测得O 的放出量,转换成H2O 浓度(c)如下表:
下列说法不正确的是( )
反应20 min时,测得O 的体积为224 mL(标准状况)
20~40 min,消耗H2O 的平均速率为0.010 mol/(L·min)
C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率
D. H2O 分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O 分解
5. 反应2SO +O2 2SO 经过一段时间后,SO 的浓度增加了0.4 mol/L,在这段时间内用O 表示的反应速0.04 mol/(L·s),则这段时间为( )
A. 0.1 s B. 5 s C. 5 s D. 10 s
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