2025人教版高中化学选择性必修1同步--分层作业5　化学反应速率（含解析）

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2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业5　化学反应速率
A级 必备知识基础练
题组1.化学反应速率及测定
1.(2024·辽宁沈阳模拟)对于反应:CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑,下列说法正确的是(　　)
A.单位一致时,用HCl和CaCl2的浓度变化表示的反应速率数据不同,但所表示的意义相同
B.可以用CaCO3的浓度变化来表示该反应的化学反应速率
C.用H2O和CO2的浓度变化表示的化学反应速率相同
D.可用CaCl2浓度的减少表示其反应速率
2.用如图所示装置进行锌与稀硫酸反应速率的测定,下列说法错误的是(　　)
A.将甲装置中分液漏斗的旋塞打开,分液漏斗里的液体顺利流下,并不能说明整套装置气密性不好
B.需要测量单位时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体需要的时间
C.甲装置因为逐滴加入硫酸,硫酸的体积和浓度的变化会造成误差,用乙装置可以减小该误差(乙装置中燃烧匙可以上下移动)
D.只需要将甲装置中锌粒改为铜片,稀硫酸改为浓硫酸,就可以用此装置测定铜与浓硫酸的反应速率
3.(2024·陕西咸阳三校联考)化学反应速率是通过实验测定的,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 CO(g)+H2O(g) ===CO2(g)+H2(g) 压强变化
B Zn(s)+H2SO4(aq) ===ZnSO4(aq)+H2(g) 氢气体积
C 2NO2(g)N2O4(g) 颜色深浅
D Ca(OH)2(aq)+Na2CO3(aq) ===CaCO3(s)+2NaOH(aq) 沉淀质量
题组2.化学反应速率的计算及比较
4.已知在一定条件下CO2可转化为高附加值的燃料CH4,反应原理为CO2(g)+4H2(g) ===CH4(g)+2H2O(g)。实验测得在四种不同条件下的反应速率分别为①v(CO2)=2 mol·L-1·min-1;②v(H2)=12 mol·L-1·min-1;③v(CH4)=0.2 mol·L-1·s-1;④v(H2O)=0.3 mol·L-1·s-1,则四种条件下的反应速率关系为(　　)
A.②>①>④>③ B.④>③>②>①
C.③>④>②>① D.④=③>②>①
5.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:mol·L-1·min-1)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)
6.(2024·广东清远名校调研)已知反应2A(g) ===3B(g)+C(g)在10 ℃时,v(B)=3 mol·L-1·s-1。若温度每升高10 ℃,此反应的速率增大到原来的2倍,则当其他条件不变时,温度由10 ℃升高至40 ℃时,此反应中v(C)为(　　)
A.2 mol·L-1·s-1 B.6 mol·L-1·s-1
C.24 mol·L-1·s-1 D.8 mol·L-1·s-1
7.(2024·浙江台州八校联考)将N2和H2通入容积为2 L的恒温恒容密闭容器中,5 min后达到化学平衡时测得NH3的浓度为0.2 mol·L-1,这段时间内用N2、H2、NH3的浓度变化表示的化学反应速率为(　　)
A.v(N2)=0.04 mol·L-1·min-1
B.v(H2)=0.02 mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=0.03 mol·L-1·min-1
D.v(NH3)=0.04 mol·L-1·min-1
8.(2024·湖北宜昌示范校联考)将0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于容积为2 L的容器中使其发生如下反应:3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),5 min末已生成0.2 mol W,若测知以Z浓度变化来表示反应的平均速率为0.01 mol·L-1·min-1,则上述反应中,化学计量数n的值是(　　)
A.1 B.2
C.3 D.4
B级 关键能力提升练
9.(2024·辽宁抚顺六校联考)一定温度下,10 mL 0.40 mol·L-1 H2O2溶液发生催化分解,不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表:
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
下列叙述不正确的是(忽视溶液体积的变化)(　　)
A.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1
B.6~10 min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2 mol·L-1·min-1
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol·L-1
D.反应至6 min时,H2O2的分解率为50%
10.反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)经a min后SO3的浓度的变化情况如图所示,在0~a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 mol·L-1·min-1,则a等于(　　)
A.0.1 B.2.5 C.5 D.10
11.某温度下,在2 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B,发生反应:3A(g)+bB(g)cC(g)+2D(s),12 s时生成C的物质的量为0.8 mol(反应过程如图所示)。下列说法中正确的是(　　)
A.12 s时,B的转化率为40%
B.0~2 s内,D的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1
C.化学计量数之比b∶c=1∶2,且v(B)=2v(C)
D.图中两曲线相交时,A的消耗速率等于A的生成速率
12.一定温度下,在2 L密闭容器内进行某一反应,反应体系中A、B、C三种气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.该反应的化学方程式是3A(g)+2B(g)3C(g)
B.3 min时,a点A和C的物质的量相等表示反应达到平衡
C.4 min内C的反应速率为0.75 mol·L-1·min-1
D.A和B之间的速率关系:2v(A)=3v(B)
13.在2 L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),其中m、n、p、q为该反应的各物质化学计量数。在0~3 min内,各物质的物质的量的变化如表所示:
物质 X Y Z Q
起始量/mol 0.7 1
2 min末量/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min末量/mol 0.8
已知2 min内v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,v(Z)∶v(Y)=1∶2。
(1)试确定:起始时n(Y)=　　　　　　,n(Q)=　　　　　　。
(2)方程式中m=　　　　　,n=　　　　　,p=　　　　　　,q=　　　　　。
(3)用Z表示2 min内的平均反应速率为　　　　　　　　　　　　　　。
C级 学科素养拔高练
14.某温度时,在一个容积为10 L的恒容密闭容器中,X、Y、Z均为气体,三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
试回答下列问题:
(1)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为　　　　　 mol·L-1·min-1。
(3)平衡时容器内混合气体密度比起始时　　　　(填“变大”“变小”或“不变”,下同),混合气体的平均相对分子质量比起始时　　　　　。
(4)使a mol X与b mol Y的混合气体发生上述反应,反应到某时刻各物质的量恰好满足:n(X)=n(Y)=2n(Z),则原混合气体中a∶b=　。
分层作业5　化学反应速率
1.A　解析 同一反应中,用各物质表示的反应速率之比等于同一时间内各物质的浓度变化之比,用HCl和CaCl2表示的反应速率数据不同,但表示的意义相同,A正确;CaCO3是固体,不能用其浓度变化来表示化学反应速率,B错误;H2O为纯液体,不能用其浓度变化来表示化学反应速率,C错误;化学反应速率可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,则可用单位时间内CaCl2浓度的增加表示其反应速率,D错误。
2.D　解析 注射器中活塞可以移动,整套装置是容积可变的容器,甲装置中分液漏斗里的液体顺利流下,并不能说明整套装置气密性不好,A正确;测定锌与稀硫酸反应的速率,可测量单位时间内产生气体的体积或产生一定体积的气体需要的时间,B正确;甲装置中硫酸不断滴加,会使锥形瓶中空间变小,使体系压强增大,注射器的活塞向右移动,会产生误差,装置乙通过移动燃烧匙使硫酸与锌粒接触并发生反应,可以减小因溶液体积的变化而产生的误差,C正确;铜与浓硫酸的反应需要加热,甲装置缺少加热仪器,不能进行铜与浓硫酸的反应,D错误。
3.A　解析 CO(g)+H2O(g) ===CO2(g)+H2(g)是气体分子数保持不变的反应,反应过程中气体的压强始终保持不变,测量依据不可行,A错误;若单位时间内氢气的体积变多,则证明反应速率增大,反之,则反应速率减小,测量依据可行,B正确;二氧化氮是红棕色气体,四氧化二氮为无色气体,则单位时间内颜色的深浅与c(NO2)有关,符合反应速率的测量依据,C正确;单位时间内产生沉淀的质量越多,则反应速率大,反之则速率小,测量依据可行,D正确。
4.C　解析 将反应速率的单位统一为mol·L-1·min-1,利用“比值法”比较:①=2 mol·L-1·min-1,②=3 mol·L-1·min-1,③=12 mol·L-1·min-1,④=9 mol·L-1·min-1,故四种条件下的反应速率关系:③>④>②>①。
5.D　解析 根据化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比,根据方程式可得:v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6,则有v(NH3)=v(O2)、v(O2)=v(H2O)、v(NH3)=v(H2O)、v(O2)=v(NO)。
6.D　解析 根据题意可知,温度每升高10 ℃,此反应的速率增大到原来的2倍,当其他条件不变时,温度由10 ℃升高至40 ℃时,反应速率应增大到10 ℃时的23倍,10 ℃时v(B)=3 mol·L-1·s-1,则40 ℃时v(B)=23×3 mol·L-1·s-1=24 mol·L-1·s-1,v(C)=v(B)=×24 mol·L-1·s-1=8 mol·L-1·s-1。
7.D　解析 N2和H2合成NH3的化学方程式为N2+3H22NH3,5 min后达到化学平衡时测得NH3的浓度为0.2 mol·L-1,则这段时间内v(NH3)==0.04 mol·L-1·min-1;根据反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=v(NH3)=×0.04 mol·L-1·min-1=0.02 mol·L-1·min-1,v(H2)=3v(N2)=3×0.02 mol·L-1·min-1=0.06 mol·L-1·min-1。
8.A　解析 5 min内生成0.2 mol W,该过程中v(Z)=0.01 mol·L-1·min-1,则生成Z的物质的量为0.01 mol·L-1·min-1×2 L×5 min=0.1 mol,根据方程式可知,则有n=1。
9.C　解析 H2O2溶液发生催化分解反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑,根据生成O2的体积确定n(H2O2),0~6 min生成标准状况下22.4 mL O2,其物质的量为1×10-3 mol,则消耗H2O2为2×10-3 mol,故有v(H2O2)=≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1,A正确。随着反应的进行,c(H2O2)逐渐减小,反应速率减小,故6~10 min时v(H2O2)<3.3×10-2 mol·L-1·min-1,B正确。开始时n(H2O2)=4×10-3 mol,6 min时消耗了2×10-3 mol H2O2,则反应至6 min时,c(H2O2)=0.20 mol·L-1,C错误。开始时n(H2O2)=4×10-3 mol,6 min时消耗了2×10-3 mol H2O2,故反应至6 min时H2O2的分解率为50%,D正确。
10.C　解析 由图可知,0~a min内Δc(SO3)=0.4 mol·L-1,则有v(SO3)= mol·L-1·min-1。根据反应速率与化学计量数的关系可得,v(O2)=v(SO3)= mol·L-1·min-1,又知“0~a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 mol·L-1·min-1”,则有 mol·L-1·min-1=0.04 mol·L-1·min-1,解得a=5。
11.A　解析 12 s时,Δc(B)=0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1,则B的转化率为×100%=40%,A正确;D的状态是固体,通常不用物质的量浓度变化表示反应速率,B错误;12 s时生成C的浓度为=0.4 mol·L-1,二者的化学计量数之比等于其物质的量浓度变化之比,则有b∶c=0.2 mol·L-1∶0.4 mol·L-1=1∶2,故2v(B)=v(C),C错误;图中两曲线相交之后,A、B的浓度继续变化,此时反应继续正向进行,未达到平衡,故A的消耗速率与A的生成速率不相等,D错误。
12.B　解析 由图可知,该反应是可逆反应,0~4 min时,A、B、C的物质的量变化值分别为6 mol、4 mol和6 mol,其比值为3∶2∶3,故化学方程式为3A(g)+2B(g)3C(g),A正确;各组分含量不再变化时才达到平衡态,图中4 min时可逆反应达到平衡状态,B错误;4 min内生成6 mol C,则有v(C)==0.75 mol·L-1·min-1,C正确;由化学方程式可得,2v(A)=3v(B),D正确。
13.答案 (1)2.3 mol　3 mol
(2)1　4　2　3
(3)0.05 mol·L-1·min-1
解析 2 min内v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,则Δn(Q)=0.075 mol·L-1·min-1×2 min×2 L=0.3 mol,根据表中数据可知,2 min内X的物质的量变化为Δn(X)=0.8 mol-0.7 mol=0.1 mol,Z的物质的量变化为Δn(Z)=1 mol-0.8 mol=0.2 mol,根据v(Z)∶v(Y)=1∶2可知,Y的物质的量的变化为Δn(Y)=2Δn(Z)=0.4 mol,反应中各物质的Δn之比等于其在化学方程式中的化学计量数之比,则m∶n∶p∶q=0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol=1∶4∶2∶3,所以m=1、n=4、p=2、q=3,反应方程式是X(g)+4Y(g)2Z(g)+3Q(g)。
(1)2 min内生成0.1 mol X,根据X(g)+4Y(g)2Z(g)+3Q(g)可知,生成Y的物质的量是0.4 mol,则起始时Y的物质的量为2.7 mol-0.4 mol=2.3 mol;Q在2 min内减少了0.3 mol,所以Q的起始物质的量是2.7 mol+0.3 mol=3 mol。
(2)根据以上分析可知,m=1、n=4、p=2、q=3。
(3)2 min内消耗的Z的物质的量是0.2 mol,则用Z表示2 min内的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。
14.答案 (1)3X+Y2Z　(2)0.01
(3)不变　变大　(4)7∶5
解析 (1)根据图示可知,X和Y是反应物,Z是生成物,0~2 min时间内,X、Y、Z的物质的量变化值之比为0.3 mol∶0.1 mol∶0.2 mol=3∶1∶2,该反应为可逆反应,化学方程式为3X+Y2Z。
(2)反应开始至2 min,以气体Z表示的平均反应速率为v(Z)==0.01 mol·L-1·min-1。
(3)混合气体密度ρ=,从开始到平衡,质量是守恒的,气体的体积不变,所以密度始终不变;气体的质量不变,但混合气体的物质的量减小,则平均相对分子质量变大。
(4)设消耗Y的物质的量为x mol,列出“三段式”:
　　3X　+　Y2Z
初始量/mol a b 0
变化量/mol 3x x 2x
某时刻/mol a-3x b-x 2x
当n(X)=n(Y)=2n(Z)时,a-3x=b-x=4x,则a=7x,b=5x,故原混合气体中a∶b=7∶5。
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