年级 高二 学科 化学 版本 人教新课标版
课程标题 选修4 第二章 第一节 化学反应速率
编稿老师 佘平平 一校 黄楠 二校 林卉 审核 王慧姝
一、考点突破:
了解化学反应速率的概念和表示方法。通过有 ( http: / / www.21cnjy.com )关化学反应速率概念的计算,掌握计算化学反应速率的方法,提高有关化学概念的计算能力。提高根据化学方程式判断、比较和计算化学反应速率的能力,掌握比较化学反应快慢的方法。通过实验测定某些化学反应速率。初步了解有效碰撞、活化分子和活化能的概念模型。
二、重难点提示:
重点:化学反应速率的表示方法和相关计算。
难点:有效碰撞模型、化学反应速率的测量。
微课程1:化学反应速率
【考点精讲】
1. 概念:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
2. 表示方法:通常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。
公式:v=△c/△t(△c表示物质的物质的量浓度的变化,△t表示时间的变化)
单位:mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1等
3. 化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应mA(g)+nB(g)=pC( ( http: / / www.21cnjy.com )g)+qD(g),其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= m∶n∶p∶q。
4. 化学反应速率的简单计算方法
(1)根据定义式v=计算。
(2)对某一具体反应,知道其中一种物质的反应速率,其余物质的反应速率可根据化学方程式中的化学计量数之比求算。
(3)对于较为复杂的题目,采用以下步骤和模式计算:
①写出有关反应的化学方程式;
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;
③根据已知条件列方程式计算。
例如:反应 mA + nB=pC
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x
某时刻浓度(mol·L-1) a-x b- c+
5. 注意事项:同一反应中,用不同物质来表 ( http: / / www.21cnjy.com )示反应速率时,其数值可能不同,但其表达的意义是相同的,都表示在同一段时间内的平均反应速率而不是瞬时速率。因此表示化学反应速率时,必须指明用反应物或生成物中哪种物质作标准,且一般不能用固体物质作标准。
【典例精析】
例题1 A与B反应生成C ( http: / / www.21cnjy.com ),假定反应由A、B开始,它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度为0.8 mol/L,B的浓度为0.6 mol/L,C的浓度为0.6 mol/L。
(1)2min内反应的平均速率为:
v(A)= ,v(B)= ,v(C)= 。
(2)三者数值之间的关系是:v(A)= v(B)= v(C)=___________。
(3)该反应的化学方程式为:
思路导航:(1)反应进行2min后A的 ( http: / / www.21cnjy.com )浓度为0.8 mol/L,B的浓度为0.6 mol/L,则A和B的浓度变化量分别是0.2mol/L和0.4mol/L,所以A的反应速率是0.2mol/L÷2min=0.1 mol/(L·min),B的反应速率是0.4mol/L÷2min=0.2 mol/(L·min),C的反应速率是0.6mol/L÷2min=0.3 mol/(L·min)。
(2)根据(1)中反应速率的数据可知,v(A)=v(B)=v(C)。
(3)由于变化量之比是相应的化学计量数之比,所以该反应的化学方程式是A + 2B = 3C。
答案:(1)0.1 mol/(L·min) 0.2 mol/(L·min) 0.3 mol/(L·min)
(2)1/2 1/3 (3)A + 2B = 3C
例题2 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1.0 mol/L降低到0.7 mol/L时,需要15 s,那么c(HI)由0.7 mol/L降到 0.5 mol/L时,所需反应的时间范围是___________。
思路导航:由题意可知,第一个阶段其 ( http: / / www.21cnjy.com )反应速率v(HI)==0.02 mol/(L·s),若速率不变,c(HI)由0.7 mol/L降到0.5 mol/L所需时间为:
t==10 s。
事实上,由于c(HI)减小,v(HI)的值小于0.02 mol/(L·s),故所需时间大于10 s。
答案:大于10 s
例题3 在2L的密闭容器中放入4mol N2O5,发生如下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。
反应5min后,测得N2O5转化了20%,求:
(1)5min内,υ(NO2)、υ(O2)分别为多少?
(2)5min时,N2O5占混合气体总体积的百分比是多少?
思路导航: 2N2O5(g)4NO2(g)+ O2(g)
起始浓度(mol/L) 2 0 0
转化浓度(mol/L) 2×0.2 0.8 0.2
5min后浓度(mol/L) 1.6 0.8 0.2
所以5min内υ(NO2)=0.8mol/L÷5min=0.16 mol/(L·min)
υ(O2)=0.2mol/L÷5min=0.04 mol/(L·min)
5min时,N2O5占混合气体总体积的百分比是
答案:(1)υ(NO2)=0.16 mol/(L·min)υ(O2)=0.O4 mol/(L·min) (2)61.5%
【总结提升】
化学反应速率大小的比较
(1)归一法
将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率,再进行比较。如:对于反应2SO2+O22SO3,如果①v(SO2)=2 mol·L-1·min-1,②v(O2)=3 mol·L-1·min-1,③v(SO3)=4 mol·L-1·min-1,比较反应速率的大小,可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出:①v(O2)=1 mol·L-1·min-1,③v(O2)=2 mol·L-1·min-1,则反应速率的大小关系为:②>③>①。
(2)比值法
用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数,然后再对求出的数值进行大小排序,数值大的反应速率快。如:反应mA+nB=pC+qD,若则反应速率A>B。
例题 反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1
该反应进行快慢的顺序为( )
A. ④>③=②>① B. ④<③=②<①
C. ①>②>③>④ D. ④>③>②>①
思路导航:本题考查化学反应速率大小 ( http: / / www.21cnjy.com )的比较,难度较小。若将各反应速率均化为以B表示的反应速率,且以mol/(L·s)为单位,①、②、③、④表示的速率分别是0.022 5 mol/(L·s)、0.6 mol/(L·s)、0.6 mol/(L·s)、0.675 mol/(L·s),故A正确。
答案:A
【注意】(1)比较同一反应中不同物质的化学反应速率时,要注意单位是否相同,如果单位不同,要化成相同的单位再进行比较。
(2)单位时间内反应物或生成物的物质的量变化大,反应速率不一定快,因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示的。
微课程2:化学反应速率的微观解释
【考点精讲】
分子都在不停地运动,反应物分子能够发生碰撞是 ( http: / / www.21cnjy.com )反应发生的先决条件,如果每次碰撞都是有效的话,任何反应都会在瞬间完成,而事实不是这样,所以并不是所有的碰撞都是有效的。有效碰撞和投篮的比拟图如下所示:
( http: / / www.21cnjy.com )
( http: / / www.21cnjy.com )
简化的有效碰撞模型:
化学反应速率表示单位体积内活化分子之间发生有效碰撞的频率。
①有效碰撞:具有较高能量及一定的相对取向的分子之间的碰撞,可认为是发生化学反应的充要条件;
②活化分子:能够发生有效碰撞的分子;
③活化能:活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量之差。
【典例精析】
例题1 下列说法中正确的是( )
A. 活化分子间的碰撞一定能发生化学反应
B. 普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应
C. 活化分子比普通分子具有较高的能量
D. 化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞
思路导航:本题主要考查的内 ( http: / / www.21cnjy.com )容是活化分子、有效碰撞、化学反应的实质及其某些关系。A观点错误,因为活化分子在有合适取向时的碰撞,才能发生化学反应;B观点错误,因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞,因而不会发生化学反应;C观点指代不明确,即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高,因而是错误的。
答案:D
例题2 在其他条件具备时,若一反应较难进行,则其主要原因可能是( )
①参加反应的分子的能量普遍较低
②参加反应的分子的能量普遍较高
③单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较少
④单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较多
⑤反应物分子中活化分子的百分数较小
⑥反应物分子中活化分子的百分数较大
A. ①③⑤ B. ②④⑥ C. ①④⑥ D. ②③⑤
思路导航:化学反应发生的 ( http: / / www.21cnjy.com )先决条件是:反应物分子间必须发生碰撞,能发生化学反应的碰撞为有效碰撞,能发生有效碰撞的分子叫活化分子。对于一个反应,若分子的能量普遍较低,则单位时间内活化分子有效碰撞次数少,活化分子百分数少,则反应较难进行。
答案:A
【总结提升】
例题 将化学知识系统化,有助于对化学问题的进一步认识和理解。
资料1:化学反应的碰撞理论:反应物分子 ( http: / / www.21cnjy.com )间的相互碰撞是反应进行的必要条件,但并不是每次碰撞都能引起反应,只有少数碰撞才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。
资料2:化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。
资料3:在热力学标准态(298K、1.01×105Pa)下,由稳定的单质发生反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。
根据以上资料回答下列问题:
(1)图Ⅰ是HI分解反应中HI分子之间 ( http: / / www.21cnjy.com )的几种碰撞示意图,其中属于有效碰撞的是__________________(选填“A”、“B”或“C”);
(2)图Ⅱ是1molNO2和CO反 ( http: / / www.21cnjy.com )应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:___________________________________________;
(3)图Ⅲ为氧族元素的氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。
( http: / / www.21cnjy.com )
请你归纳:非金属元素的氢化物的稳定性与氢 ( http: / / www.21cnjy.com )化物的生成热(ΔH)之间的关系:_____________________________________。
思路导航:(1)C中有产物氢气及碘蒸 ( http: / / www.21cnjy.com )气的生成;(2)由图可知 △H=-234kJ·mol-1;(3)由图可知,非金属元素的氢化物越稳定,△H越小。
答案:(1)C
(2)NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g);△H=-234 kJ/mol
(3)非金属元素的氢化物越稳定,△H越小,反之亦然
微课程3:化学反应速率的测量
【考点精讲】
定量测量锌跟硫酸反应的化学反应速率
实验原理:利用产生10 mL H2所需要的时间确定化学反应速率。
实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol/L的硫酸、4 mol/L的硫酸。
实验装置:
实验步骤:(1)取一套装置,加入40 mL 1mol/L的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
(2)取另一套装置,加入40 mL 4mol/L的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
实验现象:锌跟硫酸反应产生气泡,收集10 mL气体。②所用的时间比①所用的时间短。
实验结果:
加入试剂 反应时间(min) 反应速率mol/(L·min)
1mol/L H2SO4 长 小
4mol/L H2SO4 短 大
实验结论:4mol/L的硫酸与锌粒反应的速率比1mol/L的硫酸与锌粒反应的速率快。
注意事项:1. 锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同。
2. 40mL的硫酸溶液要迅速加入。
3. 装置气密性要好,且计时要迅速准确。
思考与交流:锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑,还可以采用什么方法测量该反应的速率?
可用的方法:可利用相同质量的锌完全溶解 ( http: / / www.21cnjy.com )所用时间的不同、稀硫酸浓度的变化、单位时间内产生气体的体积或产生相同体积气体所需要的时间等方法来测量化学反应速率。
【典例精析】
例题1 影响化学反应速率的因 ( http: / / www.21cnjy.com )素很多,某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。他们利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L),设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。
A:甲同学研究的实验报告如下表:
实验步骤 现象 结论
①分别取等体积的2mol/L的硫酸于试管中② 反应速率:镁>铁,铜不反应 金属的性质越活泼,反应速率越快
(1)甲同学表中实验步骤②为 。
(2)甲同学的实验目的是 ;要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是 。B:乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响,利用下图所示装置进行实验
( http: / / www.21cnjy.com )
(3)乙同学在实验中应该测定的数据是 。
(4)乙同学完成该实验应选用的实验药品是 ( http: / / www.21cnjy.com ) 。该实验中不选用某浓度的硫酸,理由是 。
思路导航:(1)要比较不同的金属与硫酸反应的快慢时,三种金属的大小、形状应该是相同的,即答案应该是分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁。
(2)由于三种金属是不同的, ( http: / / www.21cnjy.com )所以实验目的是研究金属本身的性质与反应速率的关系。比较不同的金属与硫酸反应的快慢时,除控制硫酸的浓度、固体的表面积相同以外,溶液的温度也应该是相同的。
(3)要比较浓度不同的硫酸与同一种金属反应的反应速率的快慢,可以通过测量一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)。
(4)由于是比较不同浓度的硫酸与金属反 ( http: / / www.21cnjy.com )应的快慢,所以选择的金属和试剂应该是镁(或铁)和0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4。由于常温下,镁与18.4mol/L H2SO4反应产生SO2,可使对比实验的反应原理不同,而18.4mol/L H2SO4可使铁钝化,所以不能选择浓硫酸。
答案:(1)分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁
(2)研究金属本身的性质与反应速率的关系 温度相同
(3)一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)
(4)镁(或铁)和0.5mol ( http: / / www.21cnjy.com )/L H2SO4、2mol/L H2SO4 常温下,镁与18.4mol/L H2SO4反应产生SO2,18.4mol/L H2SO4可使铁钝化,使对比实验的反应原理不同。
例题2 碘在科研与生活中有重要的应用。 ( http: / / www.21cnjy.com )某兴趣小组用0.50mol·L-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1 K2S2O8、0.10mol·L-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。已知S2O82-+2I-=2SO42-+I2(慢)、I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中 (写离子符号)耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色,为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为n(S2O32-)︰n(S2O82-) 。
(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:
实验序号 体积/mL
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 。
思路导航:(1)溶液颜色将由无色变为 ( http: / / www.21cnjy.com )蓝色,说明溶液中有单质碘生成。所以根据反应S2O82-+2I-=2SO42-+I2(慢)和I2 +2S2O32-=2I-+S4O62-(快)可知,此时S2O32- 已经消耗完毕。根据方程式可知,恰好完全反应时n(S2O32-)︰n(S2O82-)=2︰1,所以要能观察到蓝色,则n(S2O32-)要不足,即n(S2O32-)︰n(S2O82-)<2︰1。
(2)要探究浓度对反应速率的影响,则溶 ( http: / / www.21cnjy.com )液的体积必须相同。根据①②可知,溶液的体积都是20mL,唯一不同的是S2O82-的物质的量,所以VX=2.0mL。
答案:(1)S2O32-、<2:1
(2)2.0、保持溶液总体积不变,仅改变S2O82-的浓度而其他物质的浓度不变
【总结提升】
1. 测定化学反应速率的基本思路
测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔 ( http: / / www.21cnjy.com )内反应体系中某物质浓度的变化。由于物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度之间存在函数关系,因此人们常用物理方法准确而快速地测定反应物或生成物浓度的变化来确定化学反应速率。
2. 可能用到的基本性质
(1)直接可观察的性质,如释放气体的体积。
(2)在溶液中,当反应物或产物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
(3)可以依靠科学仪器来测量某些性质,如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等。
例题 某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
[实验原理]2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O
[实验内容及记录]
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
0.6 mol/LH2C2O4溶液 H2O 0.2mol/L KMnO4溶液 3 mol/L稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2
3 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4
请回答:
(1)根据上表中的实验数据,可以得到的结论是 。
(2)利用实验1中数据计算,该反应的反应速率为:υ(KMnO4)= 。
思路导航:(1)根据反应中改变的条件及褪色时间长短,可以得出的结论是其他条件相同时,增大KMnO4浓度(或反应物浓度),反应速率增大。
(2)高锰酸钾溶液的浓度变化量是0 ( http: / / www.21cnjy.com ).2mol/L×3/10=0.06mol/L,所以其反应速率是0.06mol/L÷4min=1.5×10-2mol/(L·min)。
答案:(1)其他条件相同时,增大KMnO4浓度(或反应物浓度),反应速率增大。
(2)1.5×10-2mol/(L·min)
选修4 第二章 第二节 影响化学反应速率的因素
一、预习新知
1. 内因(主要因素):由反应物本身的性质(分子结构或原子结构)所决定的。
2. 外因(次要因素)
(1)浓度:当其他条件不变时,增大反 ( http: / / www.21cnjy.com )应物的浓度,υ正急剧增大,υ逆也逐渐增大。若减小反应物浓度,υ逆急剧减小,υ正逐渐减小。(固体或纯液体的浓度可视为常数,故反应速率与其加入量多少无关)。
(2)温度:当其他条件不变,升温时,υ正、υ逆都加快;降温时,υ正、υ逆都减小。
(3)压强:其他条件不变时,对于有气体 ( http: / / www.21cnjy.com )参加的反应,通过缩小反应容器,增大压强,υ正、υ逆都增大;通过扩大反应容器,压强减小,浓度变小,v正、υ逆均减小。
(4)催化剂:使用催化剂,能成百上千地同等倍数地增加正、逆反应速率。
二、问题思考
怎样从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响?
影响因素 单位体积分子数目 活化分子百分数 单位体积活化分子数目 单位体积有效碰撞次数 化学反应速率
反应物浓度c↑ ↑ - ↑ ↑ ↑
压强p↑ ↑ - ↑ ↑ ↑
温度T↑ - ↑ ↑ ↑ ↑
使用催化剂 - ↑ ↑ ↑ ↑
(答题时间:60分钟)
化学反应速率
1. 下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是( )
A. 化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B. 在容积不变的反应容器中,化学反应速率通常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
C. 对于化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
D. 化学反应速率是可以通过实验测定的
2. 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物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加
B. 化学反应速率为0.8 mol·(L·s)-1是指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. 对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
3. 下列关于化学反应速率的说法,错误的是( )
A. 化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示
B. 化学反应速率的数值无负值,均为正值
C. 不能用固体或纯液体的浓度变化量表示化学反应速率
D. 化学反应速率的单位是mol/L
4. 下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是( )
A. 化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B. 化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示
C. 在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于化学方程式中的计量数之比
D. 化学反应速率的常用单位有mol/(L·s)和mol/(L·min)
5. 在铝与稀硫酸的反应中, ( http: / / www.21cnjy.com )已知10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/L,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是( )
A. 0.02 mol/(L min) B. 1.8mol/(L min)
C. 1.2 mol/(L min) D. 0.18 mol/(L min)
6 在反应m A + n Bp C中,m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加a mol/L,B每分钟减少1.5a mol/L,A每分钟减少0.5a mol/L,则m:n:p为( )
A. 2:3:2 B. 2:3:3 C. 1:3:2 D. 3:1:2
7. 把0.3 mol X ( http: / / www.21cnjy.com )气体和0.3 mol Y气体混合于1 L密闭容器中,使它们发生如下反应:2 X(g)+ Y(g)=2 W(g)。2 min末已生成0.1 mol W,计算:
(1)前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率;
(2)2 min末时Y的浓度。
8. 在容积为2L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· min)。
计算:(1)5 min末A的物质的量 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )浓度为 。
(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为 。
(3)化学方程式中n值为 。
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为:
①v(A)=5 mol/(L·min) ②v(B)=6 mol/(L·min)
③v(C)=4.5 mol/(L·min) ④v(D)=8 mol/(L·min)
其中反应速率最快的是 (填编号)。
9. 把0.6 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中,它们发生如下反应:
2X(g)+Y(g)=nZ(g)+2W(g ( http: / / www.21cnjy.com ))。2 min末已生成0.2 mol W,若以Z的浓度变化表示的反应速率为0.1 mol·L-1·min-1,计算:
(1)化学反应方程式中n的值是多少?
(2)2 min末时Y的浓度 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网 )
10. 在一个容积为500mL的密闭容器中,充入5molH2和2molCO。在一定条件下发生如下反应:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g),经过5min后达到平衡状态。若此时测得甲醇蒸汽的浓度为2mol/L,求:
(1)以H2的浓度减少量来表示的反应速率。
(2)达到平衡时CO的转化率。
化学反应速率的微观解释
1. 下列说法正确的是( )
A. 能够发生化学反应的碰撞是有效碰撞
B. 反应物分子的每次碰撞都能发生化学反应
C. 活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞
D. 增大反应物浓度时,活化分子百分数增大
2. 下列说法正确的是( )
A. 一定条件下,增大反应物的量会加快化学反应速率
B. 增大压强,肯定会加快化学反应速率
C. 活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞
D. 能够发生有效碰撞的分子叫活化分子
3. 下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A. 凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞
B. 增大反应物浓度能加快正反应的反应速率,降低逆反应的反应速率
C. 温度升高使化学反应速率加快的主要原因是增加了反应物分子之间的碰撞次数
D. 决定化学反应速率的根本因素是参加反应的各物质的性质
4. 反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+ 4H2(g),在一可变容积的密闭容器中进行,下来条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 ( )
A. 增加铁的量
B. 将容器的体积缩小一半
C. 保持体积不变,充入N2使体系压强增大
D. 压强不变,充入N2使容器体积增大
5. 下列说法正确的是 ( )
A. 增大压强,活化分子数增加,化学反应速率一定增大
B. 升高温度,活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大
C. 活化分子间所发生的分子间的碰撞为有效碰撞
D. 加入反应物,使活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大
化学反应速率的测量
1. 反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方 ( http: / / www.21cnjy.com )法测定的,化学反应H2+Cl2=2HCl的反应速率v可表示为v=k[c(H2)]m[c(Cl2)]n,式中k为常数,m、n的值可用下表中数据确定。
1.0 1.0 1.0k
2.0 1.0 2.0k
2.0 4.0 4.0k
由此可推得m、n的值正确的是( )
A. m=1,n=1 B. m=,n=
C. m=,n=1? D. m=1,n=
2. 20℃时,将0.10 mol/LNa2 ( http: / / www.21cnjy.com )S2O3溶液10mL和0.10 mol/LH2SO410mL混合,2min后溶液中明显出现浑浊。已知温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2倍,那么50℃时,同样的反应要明显地出现浑浊,所需的时间是 ( )
A. 40s B. 15s C. 48s D. 20s
3. 反应速率v和反应物浓度 ( http: / / www.21cnjy.com )的关系是用实验方法测定的,化学反应H2+Cl2=2HCl的反应速率v可表示为v=k[c(H2)]m[c(Cl2)]n,式中k为常数,m、n值可用下表中数据确定。
1.0 1.0 1.0k
2.0 1.0 2.0k
2.0 4.0 4.0k
由此可推得m、n值正确的是( )
A. m=1,n=1 B. m=,n=
C. m=,n=1? D. m=1,n=
4. 某化学反应2A=B+D在四 ( http: / / www.21cnjy.com )种不同条件下进行。B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况如下表:
实验序号 0 10 20 30 40 50 60
1 800℃ 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2 800℃ 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
3 800℃ 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
4 820℃ 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1中,反应在10至20分钟时间内平均速率为 mol·(L·min)-1。
(2)在实验2中,A的初始浓度c2=___ ( http: / / www.21cnjy.com )_______mol·L-1,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是__________。
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1 ( http: / / www.21cnjy.com )的反应速率为v1,则v3__________v1(填“>”“=”或“<”),且c3__________1.0 mol·L-1(填“<”“=”或“>”)。
(4)比较实验4和实验1,可推测该 ( http: / / www.21cnjy.com )反应是__________反应(填“吸热”或“放热”)。理由是 。
5. 某研究小组拟用定量的方法测量Al和Fe分别与酸反应的快慢,设计了如图所示的装置。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)检查如图所示装置气密性的方法是______________________________________。
(2)若要比较产生气体的快慢,可 ( http: / / www.21cnjy.com )以测量相同时间内产生气体的体积,也可以测量________________________________________________________________________。
(3)实验测得铝丝产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如图所示,
( http: / / www.21cnjy.com )
则t1~t2时间段内反应速率逐渐加快的主要原因是________________________。
化学反应速率
1. C
解析:考查化学反应速率的概念及其有关判断。化学反应速率的快慢与反应的现象是否明显无关系,所以选项C不正确,其余都是正确的,答案选C。
2. C
解析:化学反应速率是指一定时间内任何一 ( http: / / www.21cnjy.com )种反应物物质的量浓度的减少或任何一种生成物物质的量浓度的增加,A不正确;反应速率指的是一段时间内的平均值,而不是瞬时反应速率,B不正确;反应速率的快慢与反应的实验现象是否明显无关,选项D不正确,反应现象与反应速率无关,答案选C。
3. D
解析:化学反应速率的单位是mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h),答案选D。
4. B
解析:化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量表示,所以选项B不正确,其余都是正确的,答案选B。
5. C
解析:10s末硫酸的浓度减少了0. ( http: / / www.21cnjy.com )6 mol/L,则硫酸的反应速率是0.6 mol/L÷10s=0.06 mol/(L s)=3.6 mol/(L min)。由于反应速率之比是相应的化学计量数之比,所以根据反应的方程式2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑可知,硫酸铝的平均反应速率是3.6 mol/(L min)÷3=1.2mol/(L min),答案选C。
6. C
解析:由于在化学反应中物质的反应速率 ( http: / / www.21cnjy.com )之比是其相应的化学计量数之比,所以根据C每分钟增加a mol/L,B每分钟减少1.5a mol/L,A每分钟减少0.5a mol/L可知,m︰n︰p=1︰3︰2,答案选C。
7. (1)Vx=0.05mol/(l min)(2)cy=0.25mol/L
解析:2X(g) + Y(g) = 2W(g)
起始 0.3 mol/L 0.3 mol/L 0
变化 0.1 mol/L 0.05 mol/L 0.1 mol/L
2min 0.2 mol/L 0.25 mol/L 0.1 mol/L
8. (1)1.5 mol/L (2)0.2 mol/(L·min) (3)2 (4)①
解析:A(g)+ 2B(g)3C(g)+nD(g)
起始 4 mol 6 mol 0 0
变化 1 mol 2 mol 3 mol n mol
5min 3 mol 4 mol 3 mol
c(A)=3/2=1.5 mol/L
用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数,然后再对求出的数值进行大小排序,数值大的反应速率快,故①最快
9. (1)4 (2)0.25mol/L
解析:2X(g) + Y(g) = nZ(g) + 2W(g)
起始 0.3 mol/L 0.3 mol/L 0 0
变化 0.1 mol/L 0.05 mol/L 0.1×2=0.2 mol/L 0.1 mol/L
2min 0.2 mol/L ( http: / / www.21cnjy.com ) 0.25 mol/L 0.2 mol/L 0.1 mol/L
10. (1)0.8mol/(L·min) (2)50%
解析:考查化学反应速率和化学平衡的有关计算,一般采用三段式。
达到平衡时甲醇的物质的量是2mol/L×0.5L=1mol,则
2H2(g)+ CO(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 5 2 0
转化量(mol) 2 1 1
平衡量(mol) 3 1 1
所以(1)以H2的浓度减少量来表示的反应速率是
(2)达到平衡时CO的转化率是
化学反应速率的微观解释
1. A
解析:在相同温度下,分子 ( http: / / www.21cnjy.com )的能量并不完全相同,有些分子的能量高于分子的平均能量,称为活化分子。能够发生有效碰撞的一定是活化分子,但是活化分子不一定发生有效碰撞。不是反应物分子之间的任何一次直接作用都能发生反应,只有那些能量相当高的分子之间的直接作用才能发生反应。增大反应物浓度只是增加了单位体积内活化分子的个数,但百分数没有提高。
2. D
解析:A不正确,应该是增大反应物的 ( http: / / www.21cnjy.com )浓度;B不正确,压强只能适用于有气体参与的反应;能够发生反应的碰撞是有效碰撞,所以活化分子间所发生的碰撞不一定都是有效碰撞,C不正确;因此正确的答案是D。
3. D
解析:A. 还必须有合适 ( http: / / www.21cnjy.com )的取向;B. 逆反应速率不变;C. 温度升高,使更多的分子变成活化分子,提高了有效碰撞的几率,加快化学反应速率;D. 化学反应速率的决定因素是内因,即物质本身的性质。
4. A、C
解析:A中Fe为固体,而固体的浓度我们通常将其看为定值;增多其用量对反应速率无影响;
B中将容器体积缩小,压强增大,水蒸气和氢气的浓度增大,反应分子碰撞的几率增加,反应速率加快;
C中恒容充入N2,N2不参与反应,H2和水蒸气的浓度不变,反应分子碰撞的几率不变,因此对反应速率无影响;
D中压强不变,充入N2,体积增大,N2和水蒸气的浓度减小,反应分子碰撞的几率减小,故反应速率减慢。
5. B
解析:增大压强和加入反应物,只能增 ( http: / / www.21cnjy.com )大单位体积内活化分子数,并不一定能够增加活化分子的有效碰撞几率(如加压使同时分子运动速率降低),故A、D错;有效碰撞是能够发生化学反应的碰撞,故C也错。
化学反应速率的测量
1. D
解析:本题属信息迁移题。意在考查学生接受新信息、处理所给数据的能力。按题给数据代入v=k[c(H2)]m[c(Cl2)]n即可。第一组数据无法计算,代入第二组数据:2.0k=k(2.0)m(1.0)n,则m=1;代入第三组数据:4.0k=k(2.0)m(4.0)n,结合m=1,则n=。故选D。
2. B
解析:设原来的反应速率为 ( http: / / www.21cnjy.com )v,温度从20℃升高到50℃,共升高了3个10℃,所以50℃的反应速率为23v。因反应速率越大,反应出现浑浊的时间越短。所以50℃时,此反应出现浑浊所需的时间为:2min×v/(8v)=0.25min=15s。所以选B。
3. D
解析:本题属信息迁移题。意在考查学生接受新信息、处理所给数据的能力。按题给数据代入v=k[c(H2)]m[c(Cl2)]n即可。第一组数据无法计算,代入第二组数据:2.0k=k(2.0)m(1.0)n,则m=1;代入第三组数据:4.0k=k(2.0)m(4.0)n,结合m=1,则n=。故选D。
4. (1)0.013 (2)1.0 催化剂 (3)> > (4)吸热 温度升高时,平衡向右移动
解析:(1)vA==0.013 mol·(L·min)-1
(2)对比实验1与实验2可知,反应 ( http: / / www.21cnjy.com )温度相同,达到平衡时A的浓度相同,说明是同一平衡状态,即c2=1.0 mol·L-1,又因实际反应的速率快,达到平衡所需时间短,说明反应中使用了催化剂。
(3)对比实验3与实验1可 ( http: / / www.21cnjy.com )知,从10 min到20 min,实验1中A的浓度变化值为0.13 mol·L-1,而实验3中A的浓度变化值为0.17 mol·L-1,这就说明了v3>v1。又知从0 min到10 min A的浓度的变化值应大于0.17 mol·L-1,即c3>(0.92+0.17)mol·L-1=1.09 mol·L-1。
(4)对比实验4与实验1可知, ( http: / / www.21cnjy.com )两实验的起始浓度相同,反应温度不同,达到平衡时实验4中A的浓度小,说明了实验4中A参与反应进行的程度大,即温度越高,A的转化率越大,说明正反应为吸热反应。
5. (1)用手捂住锥形瓶,观察乙中长导管内液面是否上升
(2)产生相同体积的气体所需时间
(3)反应放热,溶液温度升高使反应速率加快
解析:(2)要比较浓度相同的酸与不同种金属反应的反应速率快慢,可以通过测量一定时间内产生气体的体积(或产生一定体积的气体所需的时间)。
(3)因为反应是放热反应,随温度的升高,反应速率逐渐加快。但随着反应的进行,氢离子的浓度会逐渐降低,因此反应速率会再慢慢的降低。
B
A
C
图I
图Ⅱ