2024人教版新教材高中化学选择性必修1同步练习--第1课时　化学反应速率（含解析）

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2024人教版新教材高中化学选择性必修1
第二章　化学反应速率与化学平衡
第一节　化学反应速率
第1课时　化学反应速率
基础过关练
题组一　化学反应速率的概念
1.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是(　　)
A.化学反应速率是指某一时刻,某种反应物的瞬时反应速率
B.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指反应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的快慢
D.化学反应速率可用反应体系中任何一种物质浓度的变化来表示
2.对于反应:CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑,下列说法正确的是(　　)
A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率,但可用水来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.用CaCl2浓度的减小表示其反应速率
3.(2022北京大兴期中)已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[单位为mol/(L·min)]表示,则正确的关系式是(　　)
A.v(NH3)=v(O2)
B.v(O2)=v(H2O)
C.v(NH3)=v(H2O)
D.v(O2)=v(NO)
题组二　化学反应速率的计算与大小比较
4.将气体A、B置于容积为2 L的恒容密闭容器中,发生反应:4A(g)+B(g) 2C(g),反应进行到4 s末,测得A为0.5 mol,B为0.4 mol,C为
0.2 mol,用反应物A浓度的减少来表示该反应的反应速率为(　　)
A.0.025 mol·L-1·s-1
B.0.012 5 mol·L-1·s-1
C.0.05 mol·L-1·s-1
D.0.1 mol·L-1·s-1
5.(2021湖北宜昌示范高中期中)把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中使它们发生如下反应:3X(g)+Y(g) nZ(g)+2W(g),
5 min末生成0.2 mol W,若测知以Z浓度变化来表示的反应速率为0.01 mol/(L·min),则上述反应中n的值是(　　)
A.1　　　B.2　　　
C.3　　　D.4
6.(2021黑龙江哈尔滨六中期中)用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2,实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列叙述不正确的是(　　)
A.EF段表示的平均反应速率最大
B.EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1(忽略溶液体积变化)
C.OE、EF、FG三段,用CO2表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D.E、F、G三点中,G点收集的CO2的量最多
7.(2021四川成都外国语学校月考)已知反应4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下:
①v(CO)=1.5 mol·L-1·min-1
②v(NO2)=0.7 mol·L-1·min-1
③v(N2)=0.4 mol·L-1·min-1
④v(CO2)=1.1 mol·L-1·min-1
⑤v(NO2)=0.01 mol·L-1·s-1
则上述5种情况的反应速率由大到小的顺序为　　　　　　　　(用序号表示)。
题组三　化学反应速率的测定
8.对于锌粒与稀硫酸的反应,下列说法中不正确的是(　　)
A.可选用颗粒大小基本相同的锌粒与等体积不同浓度的稀硫酸反应,比较二者收集10 mL H2所用的时间,从而比较反应快慢并说明浓度对反应速率的影响
B.可选用等质量的锌片和锌粒与过量相同浓度的稀硫酸反应,记录锌完全反应的时间,从而比较反应快慢并说明固体表面积对反应速率的影响
C.可记录溶液中c(H+)随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测定反应速率
D.可记录溶液的温度变化(用温度计测量温度)来测定反应速率
9.下列化学反应速率的测量中,测量依据不可行的是(　　)
选项 化学反应 测量依据(单位时间内)
A 2NO2(g)N2O4(g) 恒容密闭容器中,体系颜色深浅
B Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ H2体积变化
C CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 恒温恒容密闭容器中,压强变化
D Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaOH 沉淀质量变化
10.(2021四川阆中中学期中)某校化学活动社团为测定1 mol/L的H2SO4溶液与锌粒和锌粉反应的速率,设计如图1装置。
(1)图1中盛有H2SO4溶液的仪器名称是　　　　　　。
(2)按照图1装置实验时,限定了两次实验时间均为10 min,还需要测定的另一个数据是　　　　　　　　。
(3)若将图1装置中的气体收集装置改为图2装置,实验完毕待冷却后,该学生准备读取量气管上液面所在处的刻度,发现量气管中液面高于干燥管中液面,应首先采取的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能力提升练
题组一　借助图像考查化学反应速率的分析与计算
1.在一定条件下,密闭容器内某一反应中A、B两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.化学方程式为A 2B
B.t1时,A的反应速率是B的2倍
C.t2时,A、B的反应速率相等
D.t2时,用A浓度变化表示的反应速率为 mol·L-1·min-1
2.(2021辽宁协作体考试)锡、铅均为第ⅣA族元素,在含Pb2+的溶液中投入Sn会发生置换反应生成Sn2+,反应过程中金属离子(R2+)的物质的量浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.0~10 s内,v(Sn2+)=0.044 mol·L-1·s-1
B.反应的离子方程式为Pb2++Sn Pb+Sn2+
C.5 s时,正、逆反应速率相等
D.12 s时,5c(Sn2+)=11c(Pb2+)
3.某温度下,在2 L密闭容器中投入一定量的A、B发生反应:3A(g)+bB(g)cC(g)　ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0)。12 s时反应达到平衡,生成C的物质的量为0.8 mol,反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.前12 s内,A的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1
B.12 s时,A的消耗速率等于B的生成速率
C.化学计量数之比b∶c=1∶2
D.12 s内,A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
4.(2020北京师大二附中期中)为了研究在MnO2存在下H2O2的分解速率,某学生将少许MnO2粉末加入50 mL密度为1.1 g/cm3的过氧化氢溶液中,通过实验测定,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。请据图回答下列问题:
(1)放出一半气体所需要的时间为　　　。
(2)A、B、C、D各点反应速率大小的顺序是　　　　。
(3)过氧化氢溶液的初始物质的量浓度为　　　　。
5.(2021江西赣州十五校期中联考)固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2生产甲醇的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某科学实验小组将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,保持温度不变,测得H2的物质的量随时间变化如图曲线Ⅱ所示(a、b、c、d、e括号内数据表示坐标)。回答下列问题:
(1)a~b、b~c、c~d三段中,平均反应速率最大的是　　　　段,该时间段内H2的平均反应速率是　　　　　　。
(2)H2的物质的量不再改变时,CO2的转化率是　　　　;反应前后容器内的压强之比是　　　　。
题组二　测定化学反应速率的实验设计
6.(2021黑龙江哈尔滨师大附中月考)为探究Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,甲、乙两组同学分别设计了如图1、图2所示的实验。下列叙述不正确的是(　　)
图1
图2
A.图1所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B.用图2装置比较反应速率大小,可通过测定在相同状况下反应产生一定体积气体所需时间的多少
C.若图1所示的实验中反应速率为①>②,则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解反应的催化效果好
D.为检查图2装置的气密性,可关闭A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离后松开,观察注射器活塞是否回到原位
7.(2020浙江温州十五校期中联考)盐酸与碳酸钙反应生成CO2,运用下图所示装置,可测定该反应的反应速率。请根据要求填空:
(1)连接好仪器后,需要检查　　　　　　,再加入药品进行实验。
(2)在锥形瓶中加入5 g碳酸钙,加入20 mL 1 mol·L-1盐酸。每隔10 s观测注射器中气体的体积,并以mL·s-1为反应速率的单位,计算每10 s内的反应速率。数据处理的结果见下表:
时间/s 10 20 30 40 50 60
气体体积/mL 4 14 25 38 47 55
反应速率/mL·s-1 0.4 1.0 1.1 0.9 0.8
表格中的“ ”处应填的数据是　　　　。
(3)从反应速率随时间变化的数据可知,本实验中反应速率与　　　　　　　和　　　　　　　有关。
答案全解全析
基础过关练
1.C　化学反应速率指的是一段时间内化学反应的平均速率,A、B错误;固体或纯液体的浓度被视为常数,一般不用固体或纯液体表示化学反应速率,D错误。
2.A　CaCO3是固体,H2O为纯液体,它们的浓度为定值,不能用固体或纯液体来表示化学反应速率;CaCl2为生成物,应用其浓度的增加表示反应速率,故B、C、D项错误。在同一反应中,选用不同的物质表示反应速率,反应速率数值之比等于化学方程式中化学计量数之比,数值可能相同,也可能不同,但意义相同,故A项正确。
3.D　在同一个化学反应中,用不同物质表示化学反应速率时,速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比,故A、B、C错误,D正确。
4.C　根据v=计算v(C),再利用同一化学反应中物质的反应速率之比等于相应的化学计量数之比计算v(A)。v(C)==0.025 mol·L-1·s-1,v(A)=2v(C)=0.05 mol·L-1·s-1。
5.A　反应中生成n(Z)=5 min×0.01 mol/(L·min)×2 L=0.1 mol,由物质的量变化量之比等于化学计量数之比,可知n∶2=0.1 mol∶0.2 mol,即n=1。
6.C　OE、EF、FG三段对应所用时间相同,生成的二氧化碳体积分别为224 mL、
(672-224) mL=448 mL、(784-672) mL=112 mL,故EF段表示的平均反应速率最大,A正确;EF段,生成的n(CO2)==0.02 mol,根据关系式CaCO3~2HCl~CO2,则消耗的n(HCl)=2n(CO2)=0.04 mol,用盐酸表示该反应的平均反应速率为=0.4 mol·L-1·min-1,B正确;OE、EF、FG三段,反应时间相同,生成的CO2的体积之比等于反应速率之比,则用CO2表示的平均反应速率之比为224 mL∶448 mL∶112 mL=2∶4∶1,C错误;由题图可知,E、F、G三点中,G点收集的CO2的量最多,D正确。
7.答案　③>①>②>⑤>④
解析　将②③④⑤均转化为用CO表示的化学反应速率,则②v(CO)=2v(NO2)=
1.4 mol·L-1·min-1;③v(CO)=4v(N2)=1.6 mol·L-1·min-1;④v(CO)=v(CO2)=1.1 mol·L-1·min-1;⑤v(CO)=2v(NO2)=0.02 mol·L-1·s-1=1.2 mol·L-1·min-1,故反应速率由大到小的顺序为③>①>②>⑤>④。
易错警示　　化学反应速率大小比较的常见误区
(1)只看数值。用同一物质的化学反应速率比较反应的快慢时,必须要保证在速率单位统一的前提下再比较数值的大小;注意物质不能是固体或纯液体。
(2)转化错误。同一化学反应中不同物质的反应速率相互转化时出现错误,应按速率之比等于对应物质的化学计量数之比进行转化。
8.D　利用反应体系中物质的性质可以测定反应速率,如收集一定体积的H2所用的时间长短,一定质量的Zn反应完全所用时间长短以及c(H+)随时间的变化,A、B、C正确;溶液的温度变化不能定量反映Zn与稀H2SO4的反应速率,D错误。
9.C　化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2NO2(g) N2O4(g),NO2是红棕色气体,N2O4是无色气体,恒容密闭容器中,可以用单位时间内气体颜色的变化来衡量反应的快慢,故A项正确;Zn与稀H2SO4反应生成H2,可以用单位时间内H2体积的变化来衡量反应的快慢,故B项正确;C项的反应是气体体积不变的反应,恒温恒容条件下,体系压强不变,故C项错误;单位时间内产生的沉淀的质量越大,反应速率越快,故D项正确。
10.答案　(1)分液漏斗　(2)收集到气体的体积　(3)调节量气管的高度使得两侧液面相平
解析　(1)题图1中盛放H2SO4溶液的仪器是分液漏斗。(2)按照题图1装置实验时,限定了两次实验时间均为10 min,还需要测定的另一个数据是反应产生H2的体积。
能力提升练
1.B　
图像 识图
①看趋势,定位置:观察图像,n(或c)随时间逐渐减小的物质为反应物,n(或c)随时间逐渐增大的物质为生成物。 ②看变化量,定化学计量数:由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量,从而确定各物质的化学计量数。 ③看是否共存,定符号:根据图像观察各物质是否最终共存(或是否有物质反应完),从而判断该反应是否为可逆反应,确定在方程式中用“ ”还是“”
A项,t2时,A的物质的量减少了4 mol,B的物质的量增加了2 mol,因此A为反应物,B为生成物,化学方程式为2A B,错误;B项,t1时,A的物质的量减少了2 mol,B的物质的量增加了
1 mol,因此A的反应速率是B的2倍,正确;C项,t2时,A的物质的量减少了4 mol,B的物质的量增加了2 mol,因此两者的反应速率不相等,错误;D项,容器体积未知,因此无法计算用A浓度变化表示的反应速率,错误。
2.C　0~10 s内Sn2+的浓度从0变为0.44 mol·L-1,所以v(Sn2+)=0.044 mol·L-1·s-1,A正确;在含Pb2+的溶液中投入Sn会发生置换反应生成Sn2+,由题图可知该反应为可逆反应,反应的离子方程式为Pb2++Sn Pb+Sn2+,B正确;由题图可知5 s时Pb2+和Sn2+的浓度相等,反应还在向正反应方向进行,正、逆反应速率不相等,C错误;由题图可知12 s时,c(Sn2+)=
0.44 mol·L-1,c(Pb2+)=0.2 mol·L-1,c(Sn2+)∶c(Pb2+)=0.44 mol·L-1∶0.2 mol·L-1=11∶5,即5c(Sn2+)=11c(Pb2+),D正确。
3.C　由题图分析可知,前12 s内A的浓度变化Δc(A)=0.8 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.6 mol·L-1,v(A)==0.05 mol·L-1·s-1,A错误;前12 s内B的浓度变化Δc(B)=
0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1,v(B)= mol·L-1·s-1,依据题意,前12 s内v(C)= mol·L-1·s-1,同一反应中,不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比,则3∶b∶c=0.05∶∶,b=1,c=2,b∶c=1∶2,C正确;由上述分析可知,该反应的化学方程式为3A(g)+B(g) 2C(g),其中A、B的化学计量数不同,12 s时处于平衡状态,A的消耗速率不等于B的生成速率,B错误;3 mol A与1 mol B完全反应放热Q kJ,12 s内A反应的物质的量为(0.8 mol·L-1-0.2 mol·L-1)×2 L=1.2 mol,则1.2 mol A反应放出热量0.4Q kJ,D错误。
4.答案　(1)1 min　(2)D>C>B>A　(3)0.11 mol/L
解析　(1)由题图可知,放出一半气体所需要的时间为1 min。
(2)随着反应的进行,过氧化氢溶液的浓度逐渐减小,反应速率也逐渐减小。
(3)该反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑,在5 min后,收集到的气体体积不再增加,说明过氧化氢完全分解,由题图可知,生成氧气的体积为60 mL(标准状况),则:
2H2O2 2H2O+O2↑
2 mol　　　　　 22.4 L
n(H2O2)　 0.06 L
n(H2O2)=≈0.005 36 mol,所以c(H2O2)=≈0.11 mol/L。
5.答案　(1)a~b　1 mol·L-1·min-1　(2)33.3%　7∶5
解析　(1)a~b段氢气的平均反应速率为=1 mol·L-1·min-1,b~c段氢气的平均反应速率为=0.75 mol·L-1·min-1,c~d段氢气的平均反应速率为=0.1 mol·L-1·min-1,所以平均反应速率最大的是a~b段。
(2)由题图可知,平衡时氢气的物质的量为2 mol,列三段式:
　　　　　 3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始量/mol 　8 　 6 　 0 　 0
变化量/mol 　6 　 2 　 2 　 2
平衡量/mol 　2 　 4 　 2 　 2
所以平衡时CO2的转化率为×100%≈33.3%;恒温、恒容时,气体压强之比等于气体的物质的量之比,所以反应前后容器内的压强之比是(6+8)∶(4+2+2+2)=7∶5。
6.C　反应速率的大小可以通过观察产生气泡的快慢来判断,A正确;反应速率的大小可以根据产生相同体积的气体所用时间的多少来判断,B正确;若题图1所示实验中反应速率①>②,则能够说明FeCl3比CuSO4对H2O2分解反应的催化效果好,Cl-和S对H2O2分解也可能有影响,C错误;关闭A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离,若装置气密性不好,注射器活塞不能回到原位,D正确。
7.答案　(1)装置气密性　(2)1.3　
(3)溶液温度　H+的浓度
解析　(1)最终需要测定收集的气体的体积,故连接好仪器后,需要检查装置气密性。
(2)每隔10 s观测注射器中气体的体积,30~40 s之间反应速率为=1.3 mL·s-1。
(3)根据题给表格中反应速率的数据可知,反应速率开始较小,然后变大,最后又变小。因为开始时,虽然H+的浓度大,但温度较低,反应速率较小,反应放热,随着反应的进行,温度升高,反应速率增大,反应进行到后期,H+的浓度明显降低,反应速率减小。
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