化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
第3节 化学反应的速率
1．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)??2C(g)，若经2 s后测得C浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1
其中正确的是( )
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
解析：解决本题的关键是抓住有关化学反应速率的计算公式及转化率的含义，即可速解。具体分析如下：
首先，解题时先利用所给条件列出反应式：
2A(g)＋B(g) ? 2C(g)
起始浓度/mol·L－1 ＝2 ＝1 0
2 s时浓度/mol·L－1 2－0.6＝1.4 1－＝0.7 0.6
其次，利用算出的数据，对问题进行分析：
①依据化学反应速率的定义可知：
v(A)＝＝0.3 mol·L－1·s－1；
②同理可知：
v(B)＝＝0.15 mol·L－1·s－1；
③依据转化率的定义可知：
A的转化率＝
×100%＝30%；
④2 s时B的浓度为0.7 mol·L－1。
检查题目中的4种说法，只有①④正确，故B项正确。
答案：B
2．(双选题)反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A．增加C的量
B．将容器的体积减小一半
C．保持体积不变，充入氮气使体系的压强增大
D．保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大
解析：C为固态物质，增加其用量对反应速率几乎无影响；容器的体积减小，则体系的压强增大，反应速率增大；充入氮气使体系的压强增大，但体积不变，反应混合物的浓度不变，化学反应速率不变；保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大，反应混合物的浓度减小，反应变慢。
答案：AC
3．(双选题)在一定条件下，当单独改变可逆反应N2＋3H2??2NH3(放热反应)的下列条件后，有关的叙述中错误的是( )
A．加入催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．增大压强，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降低温度，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数大于v逆减小的倍数
D．加入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
解析：催化剂能同等倍数地改变正、逆反应速率；增大压强，v正、v逆都增大，且气体系数之和较大的一侧增大的倍数大于气体系数之和较小的一侧增大的倍数；降低温度，v正、v逆都减小，且吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数，如本题中应是v逆减小的倍数大于v正减小的倍数；加入氩气，若是恒温恒容，则v正、v逆均不变，若是恒温恒压，相当于减小原体系的压强，v正、v逆均减小。
答案：CD
4．(双选题)在一定条件下，向2 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，2 min时测得剩余N2为1 mol，此时表示化学反应速率的下列选项中不正确的是( )
A．v(N2)＝0.25 mol·L－1·min－1
B．v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1
C．v(NH3)＝1 mol·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.25 mol·L－1·min－1
解析：解法一(模式法)：求化学反应速率，需先求物质的量浓度的变化量和反应时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量
N2(g)＋3H2(g) ?? 2NH3(g)
起始量/mol 2 10 0
2 min末量/mol 1 (10－3) 2
变化量/mol (2－1) 3 2
则v(N2)＝(2－1)mol/(2 L×2 min)＝
0．25 mol·L－1·min－1，
v(H2)＝3 mol/(2 L×2 min)＝0.75 mol·L－1·min－1，
v(NH3)＝2 mol/(2 L×2 min)＝0.5 mol·L－1·min－1。
解法二(规律法)：
v(N2)＝＝0.25 mol·L－1·min－1，
由于v(H2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，故v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.5 mol·L－1·min－1。
答案：CD
5．某温度时在2 L容器中X、Y、Z三种气态物质的变化曲线如图所示：
由图中数据分析该反应的化学方程式______________________________。反应开始至2 min末Z的平均反应速率________________。
解析：反应开始时，X、Y的物质的量均为1.0 mol，Z为0；反应进行至2 min时，X为0.9 mol、Y为0.7 mol，Z为0.2 mol，且各物质的物质的量不再改变。则相同时间内X、Y、Z物质的量的变化比为1∶3∶2，故化学方程式为X＋3Y?? 2Z。Z的平均反应速率为(Z)＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
答案：X＋3Y??2Z 0.05 mol·L－1·min－1
6．在相同条件下进行Mg与HCl、CH3COOH反应的对照实验，相关数据如下：
Mg的
质量
酸及酸的用量
开始时
反应速率
产生H2
总量
Ⅰ
0.24 g
HCl
0．2 mol·L－1 100 mL
v1
n1
Ⅱ
0.24 g
CH3COOH
0．2 mol·L－1 100 mL
v2
n2
请填空：
(1)试比较有关量的大小：v1________v2，n1________n2(选填“＞”、“＝”或“＜”)。
(2)现欲改变条件，使实验Ⅰ中的v1降低，但不改变n1的值，试写出两种可行的方法。
方法
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
方法
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：该题考查影响化学反应速率的主要因素——反应物的性质。相同浓度、相同体积的盐酸和醋酸分别与Mg反应，显然盐酸的反应速率快；降低v1，但不改变n1的值，则要求降低盐酸中c(H＋)，但不能改变n(H＋)，因此可采用的方法有：加水稀释、将Mg粉改为Mg块或降低温度等。
答案：(1)＞ ＝
(2)①降低温度 ②加水(其他答案合理也可)
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”所表示的意思是：时间为1 s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得快慢
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
解析：化学反应速率是指单位时间内反应物物质的量浓度的减少或生成物浓度的增加，是正值，是反应的平均速率，故A、B两项错误。对于无明显现象的化学反应来说，无法通过现象体现反应速率的大小，故D项也错误。
答案：C
2．反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L－1。对此反应速率的表示正确的是( )
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
D．在2 min内的反应速率，用C表示是0.3 mol·L－1·min－1
解析：反应速率不能用纯固体或纯液体的物质的量变化来表示，故A项不正确；化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，故C项错误；同一反应用不同的物质表示反应速率，速率之比等于系数之比，故B项正确；利用v＝计算可知D项错误。
答案：B
3．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，而不与浓盐酸反应
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与浓盐酸反应快，与稀盐酸反应慢
解析：该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素，如浓度、压强，温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，只有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
答案：A
4．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：
2HI(g)??H2 (g)＋I2 (g)。若c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1时，需要15 s，那么c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1时，所需反应的时间为( )
A．等于5 s B．等于10 s
C．大于10 s D．小于10 s
解析：前15 s内，c(HI)由0.1 mol·L－1降至0.07 mol·L－1，则v(HI)＝＝0.002 mol·L－1·s－1，若再降低0.02 mol·L－1，反应速率不变，所需时间t＝＝10 s，但是随着c(HI)的降低，反应速率越来越慢，故所需时间大于10 s。
答案：C
5．下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B．100 mL 2 mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C．SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率减慢
D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢
解析：A项中，Fe与98%的浓硫酸发生钝化，不能产生气体，就是加热时反应也不会生成H2；B项中，向盐酸中加NaCl溶液会将盐酸稀释，降低反应速率；C项中，升温一般会使反应速率加快，不论是放热反应还是吸热反应；D项中，增大压强，提高气体的浓度，会加快反应速率，反之减小压强，降低了气体的浓度，会减慢反应速率。
答案：D
6．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应，下列叙述正确的是( )
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，生成SO3(g)的平均速率为v＝
解析：A项中催化剂改变正、逆反应速率，但对平衡移动无影响；该反应有气体参加和生成，增大压强反应速率不一定增大，如体积不变，充入稀有气体，虽然体系压强增大，但反应速率不变；不论反应是吸热还是放热，升高温度，反应速率均会加快；D项中v＝，故选D。
答案：D
7．在2 L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.4 kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4 mol,10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1 mol。下列有关反应速率的说法中正确的是( )
A．反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为0.1 mol·(L·s)－1
B．达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大
C．达到平衡后，反应速率的关系有：v正(CO)＝2v逆(N2)
D．保持容器体积不变，往容器中充入1 mol O2，正、逆反应速率都不改变
解析：10 s内，由化学反应方程式知，参加反应的NO为2 mol，则v(NO)＝＝0.1 mol·(L·s)－1，所以5 s内的速率不是0.1 mol·(L·s)－1，故A项错；升高温度，正、逆反应速率均加快，故B项错；由方程式知，v正(CO)＝2v正(N2)，结合C项中的关系，可说明v正(N2)＝v逆(N2)，即为平衡状态，故C项正确；充入O2可以与NO反应，则正反应速率减小，逆反应速率瞬时不变，随后减小，故D项错。
答案：C
8．为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H2，再将它们转化为甲醇，某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H2和CO，发生反应：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下：
t/s
0
500 s
1 000 s
c(H2)/(mol·L－1)
5.00
3.52
2.48
c(CO)/(mol·L－1)
2.50
(1)在500 s内用H2表示的化学反应速率为________mol·L－1·s－1。
解析：在500 s内，
v(H2)＝
＝2.96×10－3 mol·L－1·s－1。
答案：2.96×10－3
(2)在1 000 s内用CO表示的化学反应速率为________mol·L－1·s－1,1 000 s时H2的转化率是________。
解析：在1 000 s时反应了的H2的浓度是Δc(H2)＝5.00 mol·L－1－2.48 mol·L－1＝2.52 mol·L－1，则反应了的CO的浓度是：Δs(CO)＝Δc(H2)＝1.26 mol·L－1，用CO表示此段时间内的平均速率为：v(CO)＝＝1.26×10－3 mol·L－1·s－1，H2的转化率为×100%＝50.4%。
答案：1.26×10－3 50.4%
(3)在500 s时生成的甲醇的浓度是________mol·L－1。
解析：在500 s时反应了的H2的浓度为：c(H2)＝1.48 mol·L－1，则生成的CH3OH的浓度为：c(CH3OH)＝c(H2)＝0.74 mol·L－1。
答案：0.74
9．把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1盐酸溶液的烧杯中该铝片与盐酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的坐标曲线来表示，回答下列问题：
(1)曲线由0→a段不产生氢气的原因，用化学方程式为______________________________________；
解析：因铝的表面有一层致密的Al2O3能与HCl反应得到盐和水，无氢气放出。
答案：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
(2)曲线由b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因________________________________________；
解析：在反应过程中，浓度减小，反应速率减小，但反应放热，溶液温度升高，反应速率加快，且后者为主要因素。
答案：反应放热，溶液温度升高，反应速率加快
(3)向溶液中加入下列物质，能加快上述化学反应速率的是__________。
A．蒸馏水 B．改用铝粉
C．饱和氯化钠溶液 D．浓盐酸
E．少量硫酸铜溶液
解析：加入蒸馏水，酸的浓度减少，反应速率减慢，故A项错误；改用铝粉，固体的表面增大，反应速率加快，故B项正确；加入饱和氯化钠溶液，酸的浓度减少，反应速率减慢，故C项错误；加入浓盐酸，酸的浓度增大，反应速率加快，故D项正确；铝为活泼金属，加入硫酸铜，发生2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，置换出铜，与Al形成原电池反应，化学反应速率加快，故E项正确。
答案：BDE
10．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－1K2S2O8、0.10 mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)
I2＋2S2O ===2I－＋S4O(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为：n(S2O)∶n(S2O)____________。
解析：当Na2S2O3足量时，已知S2O＋2I－===2SO＋I2的反应速率慢，I2＋2S2O===2I－＋S4O的反应速率快，则I2的生成速率小于消耗速率，即溶液中只有I－而无I2，淀粉溶液遇I－不变色；当Na2S2O3耗尽时，S2O与I－反应生成I2，淀粉溶液遇生成的I2变蓝；设Na2S2O3为2 mol，则S2O的初始物质的量为2 mol，由I2＋2S2O===2I－＋S4O可知，I2大于1 mol时才能耗尽2 mol S2O，过量的I2才能使淀粉溶液变为蓝色，由S2O＋2I－===2SO＋I2可知，S2O的初始物质的量必须大于1 mol，才能使生成的I2大于1 mol，因此初始时S2O与S2O的物质的量之比一定小于2∶1。
答案：S2O (其他合理写法也可) ＜2
(2)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：
体积
V/mL
实验序号
K2S2O8
溶液
水
KI
溶液
Na2S2O3
溶液
淀粉
溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
表中Vx＝________mL，理由是
________________________________________________________________________。
解析：只有其他条件相同时，才能实验探究反应物浓度对化学反应速率的影响规律，因此实验①②③的溶液总体积一定相同，则8.0＋Vx＝9.0＋1.0＝10.0＋0.0，所以Vx＝2.0，仅使反应物中S2O的浓度改变，而其他物质浓度不变，控制变量探究才能得出合理的实验结论。
答案：2.0 保持溶液总体积相同，仅改变S2O的浓度而其他物质浓度不变
(3)已知某条件下，浓度c(S2O2－8)～反应时间t的变化曲线如图，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O2－8)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。
解析：降低反应温度，反应速率减小，单位时间内消耗的S2O减少，相同时间内减小的c(S2O)变小，则反应停止之前的图像应画在已知曲线的右边；当S2O过量时，反应停止，c(S2O)不随时间增加而改变，与已知曲线重叠在一起。加入催化剂，反应速率明显增大，单位时间内消耗的S2O明显增大，相同时间内减小的c(S2O)变大，则反应停止之前的图像应画在已知曲线的左边；当S2O过量时，反应停止，c(S2O)不随时间增加而改变，也与已知曲线重叠在一起。
答案：
