第二节 化学反应的速率与限度
课时1 化学反应的速率
(一)基础巩固
1.(2023·广东学业水平考试)将0.5 mol PCl5充入容积为1 L 的密闭容器中发生反应:PCl5PCl3+Cl2,达到平衡后测得PCl5的浓度为0.3 mol·L-1,而且这段时间内的平均反应速率 v(PCl5)=0.4 mol·L-1·min-1,则这段时间为 ( )
A.1.5 min B.2.5 min
C.30 s D.15 s
解析:起始时,c(PCl5)==0.5 mol·L-1,Δc(PCl5)=(0.5-0.3) mol·L-1=
0.2 mol·L-1,Δt===0.5 min=30 s。
答案:C
2.(2023·广东学业水平考试)下列措施对增大反应速率明显有效的是 ( )
A.Na与水反应时,增大水的用量
B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,将稀硫酸改用浓硫酸
C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强
D.N2与H2合成氨时,增大体系的压强
解析: 不能用固体或纯液体表示化学反应速率,Na与H2O的反应速率大小与水的用量无关,故A项错误;浓硫酸中硫酸主要以H2SO4分子形式存在,导致c(H+)减小,而且在室温下Fe与浓硫酸会发生钝化而不能进一步发生反应,因此不能用浓硫酸与Fe混合制取H2,故B项错误;K2SO4与BaCl2两溶液混合会发生离子反应产生BaSO4白色沉淀,反应为溶液中的离子反应,无气体参加或生成,因此增大压强,对化学反应速率无影响,故C项错误;N2与H2反应产生NH3,反应的化学方程式为N2+3H22NH3,该反应的反应物与生成物均为气体,增大压强,反应速率增大,故D项正确。
答案:D
3.(2022·广东佛山)某反应2A(g)3B(g)的各物质的浓度随时间变化如图所示,则有关反应速率表示正确的是( )
A.v(A)=0.1 mol·L-1·min-1
B.v(B)=0.2 mol·L-1·min-1
C.v(A)=v(B) =0.5 mol·L-1·min-1
D.v(A)=v(B) =0.3 mol·L-1·min-1
解析:根据图像可知,反应进行到2 min时,物质A、B的浓度都是0.3 mol·L-1,所以A的反应速率可表示为v(A)==0.1 mol·L-1·min-1,B的反应速率可表示为v(B)==0.15 mol·L-1·min-1,故选A项。
答案:A
4.(2022·广东珠海)下列各组反应(表中物质均为反应物)刚开始时,放出H2的速率最大的是 ( )
选项 金属 (粉末状) 酸的浓度 体积 反应 温度
A 0.1 mol Mg 6 mol·L-1硝酸 10 mL 60 ℃
B 0.1 mol Mg 3 mol·L-1盐酸 10 mL 60 ℃
C 0.1 mol Fe 3 mol·L-1盐酸 10 mL 60 ℃
D 0.1 mol Mg 3 mol·L-1硫酸 10 mL 60 ℃
解析:硝酸与镁反应不生成H2,故A项不符合题意;Mg比Fe活泼,与酸反应较剧烈,故C项不符合题意;B项和D项相比较,D项中氢离子浓度较大,反应速率较大,故D项符合题意。
答案:D
5.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中,影响该反应速率的是 ( )
①盐酸的浓度 ②溶液的温度 ③Cl-的浓度
A.①③ B.②③ C.①② D.①②③
解析:镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H+Mg2++H2↑,与H+有关,与Cl-无关。在镁与盐酸的反应中,刚开始时H+的浓度最大,反应速率应最大,但由于此反应为放热反应,温度升高,化学反应速率还会增大,随着化学反应的进行,H+浓度逐渐减小,化学反应速率又逐渐减小。
答案:C
6.(2024·广东广州高一期中)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一个密闭容器中进行,下列条件的改变对反应速率几乎没有影响的是 ( )
A.保持容器的容积不变,充入氮气使体系的压强增大
B.升温
C.将容器的容积缩小一半
D.保持容器的容积不变,增加H2O(g)的量
解析:保持容器的容积不变,充入氮气后体系中各物质的浓度不变,反应速率不变,A项符合题意;温度越高反应速率越大,所以升温反应速率增大,B项不符合题意;将容器的容积缩小一半,反应体系中物质的浓度增大,则反应速率增大,C项不符合题意;因浓度越大,反应速率越大,所以增加H2O(g)的量,反应速率增大,D项不符合题意。
答案:A
7.(2024·广东广州三校联考)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)。下列分析正确的是 ( )
A.OE段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
0.2 mol·L-1·min-1
C.OE、EF、FG三段中,该反应用CO2表示的平均反应速率之比为
2∶4∶1
D.F点收集到的CO2的量最多
解析:斜率表示反应速率,斜率越大,反应速率越大,由题图可知,EF段斜率最大,所以EF段反应速率最大,A项错误;由题图可知,EF段生成的CO2的体积为672 mL-224 mL=448 mL,所以CO2的物质的量为=
0.02 mol,根据CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O可知,参加反应的HCl的物质的量为0.04 mol,所以盐酸的浓度变化量为=0.4 mol·L-1,所以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,B项错误;OE、EF、FG三段生成的CO2的体积分别为224 mL、448 mL、112 mL,OE、EF、FG三段中,所用时间都是1 min,则该反应用CO2表示的平均反应速率之比为224 mL∶448 mL∶112 mL=2∶4∶1,C项正确;由题图可知,G点收集784 mL气体,反应结束,则G点表示收集的CO2的量最多,D项错误。
答案:C
(二)拓展提高
8.(1)在容积为2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和 3 mol H2,在一定条件下发生反应,3 s后测得N2为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。
(2)将10 mol A和5 mol B放入容积为 10 L 的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g),在最初 2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则在 2 s末时,容器中有 mol A,此时C的物质的量浓度为 。
解析: (1)在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和 3 mol H2,在一定条件下发生反应,3 s后测得N2为1.9 mol,N2变化的物质的量为2 mol-1.9 mol=
0.1 mol,反应的H2物质的量为3×0.1 mol=0.3 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为=0.05 mol·L-1·s-1。(2)在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则消耗A的物质的量为0.06 mol·L-1·s-1×2 s×10 L=
1.2 mol,则容器中有A物质: 10 mol-1.2 mol=8.8 mol 。根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,可得最初2 s内,v(C)= 0.04 mol·L-1·s-1,c(C)=
0.04 mol·L-1·s-1×2 s=0.08 mol·L-1。
答案: (1)0.05 mol·L-1·s-1
(2)8.8 0.08 mol·L-1
9.(2024·广东揭阳阶段练习)某小组以KMnO4和草酸(H2C2O4)的实验,研究化学反应速率的影响因素,反应原理为:
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O
Ⅰ.甲小组设计如下实验方案探究反应物浓度和溶液酸性对速率的影响。
【限选试剂和仪器】0.5 mol·L-1 H2C2O4溶液、
0.05 mol·L-1 KMnO4溶液(未酸化)、5 mol·L-1 H2SO4溶液、试管、胶头滴管、秒表。
序号
i 2.0 1.0 1.0 1.0
ii 1.0 2.0 a 1.0
iii 2.0 b 1.0 2.0
(1)表中a= ,b= 。
(2)为定量比较反应速率的大小,本实验应测量 。
(3)对比实验 和 (填序号)可探究溶液酸性对反应速率的影响。
Ⅱ.乙小组利用色度传感器(检测溶液颜色的变化)探究草酸浓度对反应速率的影响,测得实验①③的溶液透光率—时间曲线如图所示。
注:溶液透光率可表征溶液颜色的深浅。颜色越浅,透光率越大。
(4)实验①~③所用草酸的浓度由大到小的顺序为 (填序号)。
(5)a点和b点的速率大小关系:va (填“>”“<”或“=”)vb。
(6)根据曲线,该小组推测Mn2+能作该反应的催化剂,并设计了如下实验:取与实验①浓度和体积均相同的反应物,再加入 ,测量该条件下溶液透光率的变化情况,根据在更短的时间内溶液透光率达到最大,说明Mn2+能作该反应的催化剂。
解析: (1)比较实验i、ii可知,为探究草酸浓度对反应速率的影响,则其他物质浓度要相同,故表中a=1.0;比较实验i、iii可知,为探究稀硫酸浓度对反应速率的影响,则其他物质浓度要相同,故表中b=0。(2)由表格数据和物质浓度并结合化学方程式可知,高锰酸钾完全反应,其溶液由紫红色变为无色,故为定量比较反应速率的大小,本实验应测量溶液褪色的时间。(3)实验i、iii的变量为稀硫酸的浓度,故可探究溶液酸性对反应速率的影响。(4)高锰酸钾溶液为紫红色,完全反应后为无色,结合题图可知,褪色时间越短则反应速率越大,对应物质的浓度越大,故实验①~③所用草酸的浓度由大到小的顺序为①>②>③。(5)由题图可知,b点曲线的斜率更大,则反应速率更大,故a点和b点的速率大小关系:va答案: (1)1.0 0 (2)溶液褪色的时间 (3)i iii
(4)①>②>③ (5)< (6)硫酸锰(或MnSO4)
(三)挑战创新
10.(2023·广东佛山高二统考期末,改编)某学习小组进行Zn与稀硫酸反应的实验,探究温度、氯化钠浓度对反应速率的影响。
实验用品:相同规格的锌片,0.5 mol·L-1稀硫酸100 mL(忽略NaCl固体对溶液体积的影响)。
实验序号 1 2 3 4 5
温度/℃ 25 25 25 35 35
NaCl质量/g 0 0.5 1.0 0.5 0
收集15 mL H2所需时间/s 63 32 20 21 59
H2产生速率/(mL·s-1) v1 v2 v3 v4 v5
回答下列问题。
(1)v1= mL·s-1(结果保留两位小数)。
(2)由实验 与 或 与 (填实验序号)得出升高温度,化学反应速率增大。
(3)欲探究升高温度时氯化钠对反应速率的影响,某同学分析数据发现,<,说明 。
(4)为验证氯化钠对反应速率的影响为氯离子,可采用等物质的量
的 (写化学式)重复上述实验。
解析: (1)由表格数据可知,收集15 mL H2所需时间为63 s,则v1=≈
0.24 mL·s-1。(2)按照控制单一变量的原则,除了温度不同,其他条件相同,则由实验1和实验5或实验2和实验4可得出,升高温度,收集15 mL H2所需时间缩短,化学反应速率增大的结论。(3)<,说明升高温度,加入氯化钠的化学反应速率增大幅度大于没加氯化钠的化学反应速率的增大幅度,说明氯化钠对化学反应速率的影响增强。(4)若要验证氯化钠对反应速率的影响为氯离子,与阳离子无关,则可选择加入等物质的量的含氯离子的可溶性+1价盐,如KCl 、LiCl等,重复上述实验即可。
答案: (1)0.24 (2)1 5 2 4
(3)升高温度,氯化钠对化学反应速率的影响增强
(4)KCl(含氯离子的可溶性+1价盐,如LiCl等均可)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共47张PPT)
第六章 化学反应与能量
2
2门世2有
3厚
课堂建构
温度
含义
化学
浓度
表达式
反应
影响
因素
压强
速率
计算和比较
催化剂
其他
