第一课时 化学反应速率
学习目标 1.了解化学反应速率的概念和表示方法,并能运用公式进行简单计算。2.认识影响化学反应速率的因素,通过实验探究影响化学反应速率的因素。3.认识化学变化是有条件的,学会运用控制变量的方法研究影响化学反应速率的因素。
一、化学反应速率
1.概念和表示方法
(1)概念:化学反应快慢通常用化学反应速率来定量表示。
(2)表示方法:可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示。
(3)计算公式:
v=
2.化学反应速率和化学计量数的关系
同一化学反应,用不同反应物、生成物(固体、纯液体除外)表示的速率数值之比等于化学计量数之比,表示反应快慢相同。如:
在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),经过5 s后,测得SO3的物质的量为0.8 mol。
反应物或生成物 SO2 O2 SO3
物质的量浓度变化 (mol·L-1)
化学反应速率 (mol·L-1·s-1)
化学反应速率之比
3.化学反应速率的计算
(1)公式法:v=。
(2)比例关系法:化学反应速率之比等于化学计量数之比,如mA(g)+nB(g)pC(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)=m∶n∶p。
(3)“三段式”法
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。
④实例反应
4.化学反应速率大小的比较
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看数值的大小。
(1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若为不同物质表示的反应速率,则要换算成同一物质来表示反应速率,再比较数值的大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比较,若,则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
1.一定条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行,测得2 min内N2的物质的量由20 mol减小到8 mol,则2 min内N2的反应速率为 ( )
A.1.2 mol·L-1·min-1
B.6 mol·L-1·min-1
C.0.6 mol·L-1·min-1
D.0.4 mol·L-1·min-1
2.某温度下,浓度都是1 mol·L-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经过2 min后,测得各物质的浓度分别为c(X2)=0.4 mol·L-1,c(Y2)=0.8 mol·L-1、c(Z)=0.4 mol·L-1,则该反应的化学方程式可表示为 ( )
A.X2+2Y22XY2 B.2X2+Y22X2Y
C.3X2+Y22X3Y D.X2+3Y22XY3
3.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)=0.01 mol·L-1·s-1
③v(N2)=0.4 mol·L-1·min-1
④v(CO2)=1.1 mol·L-1·min-1
请比较上述4种情况反应的快慢: (由大到小的顺序)。
二、影响化学反应速率的因素
(一)知识梳理
1.内因
化学反应速率会受到反应物自身性质的影响。
2.外界条件对化学反应速率的影响
条件变化 实验操作 实验现象 实验结论
加催化剂 ①产生少量气泡 ②产生大量气泡 MnO2可以使H2O2分解的速率
加热 ③产生气泡速率较慢 ④产生气泡速率较快 温度升高,H2O2的分解速率
增大浓度 ⑥中先产生气泡 增大反应物浓度能使H2O2分解速率
增大固体 表面积 ⑦产生气泡较慢 ⑧产生气泡较快 其他条件相同时,固体反应物表面积越大,反应速率
3.其他因素
除催化剂、温度和反应物的浓度外,增加反应物的接触面积,能增大反应速率,此外,对于有气体参加的反应,反应体系的压强越大,反应速率 。 等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。
(二)互动探究
在周朝的时候,古人就发明了一种东西——冰鉴,专门用来保存“冰”。最开始的时候,冰鉴只是用来保存冰,让皇帝解暑用的,而到了后面,有个御膳房的厨师发现:在北方,冬天下雪的时候,寒气可以让食物“更长久”的保鲜,而冰也是一种寒气,所以就发明了用“冰鉴”进行保鲜。
【问题讨论】
1.古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么
2.生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风,可以使炉火更旺,原理是什么
3.对于恒温恒容密闭容器中有气体参加的化学反应,若充入Ar气,化学反应速率如何变化
4.对于恒温恒压密闭容器中有气体参加的化学反应,若充入Ar气,化学反应速率如何变化
【探究归纳】
外界条件对化学反应速率的影响规律及原因分析
1.增大(减小)反应物(或生成物)的浓度,反应速率加快(减慢)。固体和纯液体的浓度可认为是常数,因此改变固体或纯液体的量不影响反应速率。
2.有气体参加的反应,增大(减小)压强,反应速率加快(减慢)。压强的改变实际上是容器容积的改变引起浓度的改变,从而对化学反应速率产生影响,如果压强的改变不能引起浓度的改变,则不会对化学反应速率产生影响。
(1)恒温时
增大压强(减少容器容积)气体反应物浓度增大反应速率增大。
(2)恒温恒容时
①充入气体反应物气体反应物浓度增大,总压强增大反应速率增大;
②充入惰性气体总压强增大反应中各气体物质的浓度不变反应速率不变。
(3)恒温恒压时
充入惰性气体容器容积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
3.升高(或降低)反应温度,反应速率加快(或减慢)。通常每升高10 ℃,反应速率增大到原来的2~4倍。升高温度,反应物微粒(分子)运动速度加快,相互接触机会增多,相当于增大固体接触面积。
1.在反应C(s)+CO2(g)2CO(g)中可使反应速率增大的措施是 ( )
①压缩体积,增大压强 ②增加碳的量 ③通入CO2 ④恒压下充入N2 ⑤恒容下充入N2
⑥通入CO
A.①③⑤ B.②④⑥
C.①③⑥ D.③⑤⑥
2.在恒容密闭容器中发生反应:3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),下列说法不正确的是 ( )
A.增加块状Fe2O3的量,反应速率增大
B.升高温度,反应速率增大
C.使用催化剂,反应速率增大
D.充入N2使压强增大,反应速率不变
3.下列有关反应速率的说法正确的是 ( )
A.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的硫酸可以增大反应速率
B.100 mL 2 mol·L-1盐酸与锌片反应,加入适量NaCl溶液,反应速率不变
C.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,增加C(s)的量,反应速率增大
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小反应体系的压强,反应速率减小
微专题1 控制变量法
1.控制变量法探究影响化学反应速率的因素
(1)确定变量
在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响化学反应速率的因素有反应物浓度、温度、压强、催化剂、反应物固体表面积等,故每次先确定探究某个因素的影响,然后控制其他因素相同或不变,再进行实验。
(2)定多变一
探究时,先确定其他因素不变,只变化设定探究的一种因素,看这种因素与探究的问题和事物发展存在怎样的关系,这样确定一种结果以后,再确定另一种因素的影响结果,通过分析每种因素与所探究问题和事物发展之间的关系,得出所有影响因素与影响规律的结论。
2.方法应用
1.H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5%H2O2溶液在常温下分解速率很慢,为了加快H2O2分解,改变某一条件,下列装置与改变的条件相对应的是 ( )
A.甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂
B.甲—浓度、乙—催化剂、丙—温度
C.甲—催化剂、乙—温度、丙—浓度
D.甲—温度、乙—催化剂、丙—浓度
2.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:实验原理为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O,实验内容及记录如下:
实验编号 1 2 3
室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 0.6 mol·L-1 H2C2O4溶液 3.0 2.0 1.0
H2O 2.0 a 4.0
3 mol·L-1H2SO4溶液 2.0 2.0 2.0
0.05 mol·L-1 KMnO4溶液 3.0 3.0 b
溶液紫色褪去所需时间/min 1.5 2.7 3.9
下列说法错误的是 ( )
A.a=3.0,b=3.0
B.根据上表中的实验数据可知,其他条件不变时,H2C2O4浓度越大,反应速率越快
C.忽略混合前后溶液体积的微小变化,实验1这段时间内平均反应速率v(H2C2O4)=0.15 mol·L-1·min-1
D.为验证Mn2+是否有催化作用,可加入硫酸锰固体,实验1~3均可做对照实验
1.下列措施中,不能加快化学反应速率的是 ( )
A.煤作燃料燃烧时,将煤块碾磨成煤粉
B.铝片与稀盐酸反应时,加入少量的蒸馏水
C.H2O2分解制取氧气时,加入适量的MnO2
D.合成氨厂制备氨气时,适当升高温度
2.下列说法正确的是 ( )
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.化学反应速率的单位通常由时间单位和物质的量单位决定
C.用不同物质在同一段时间内的浓度变化表示同一化学反应的速率时,其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比
D.在化学反应过程中,反应物的浓度逐渐减小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
3.已知4NH3+5O24NO+6H2O,反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,正确的是 ( )
A.v(O2)=v(NO) B.v(O2)=v(H2O)
C.v(NH3)= v(H2O) D.v(NH3)= v(O2)
4.一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),2 s时测得N2的物质的量为0.6 mol,下列化学反应速率表示不正确的是 ( )
A.v(N2)=0.1 mol·L-1·s-1
B.v(H2)=0.3 mol·L-1·s-1
C.v(NH3)=0.4 mol·L-1·s-1
D.v(NH3)=0.2 mol·L-1·s-1
5.下列说法中正确的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 H2SO4与2 mol·L-1 NaOH溶液反应,其速率相同
B.0.1 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 HNO3与相同形状和大小的大理石反应,其速率相同
C.Mg、Al在相同条件下分别与0.1 mol·L-1盐酸反应,其反应速率相同
D.大理石块与大理石粉末分别同0.1 mol·L-1盐酸反应,速率相同
6.向200 mL 6 mol·L-1盐酸中加入一定量的纯净CaCO3,产生气体的体积随时间的变化曲线如图所示(气体体积均在标准状况下测定)。请回答下列问题:
(1)设OE段的反应速率为v1,EF段的反应速率为v2,FG段的反应速率为v3,则v1、v2、v3从大到小的顺序为 。
(2)为了减缓上述反应的速率,欲向该溶液中加入下列物质,你认为可行的是 (填字母序号)。
A.蒸馏水 B.氯化钾固体
C.氯化钠溶液 D.浓盐酸
(3)加入CaCO3的质量为 。
(4)若反应过程中溶液体积的变化忽略不计,则EF段用盐酸表示的化学反应速率v(HCl)= 。
第一课时 化学反应速率
一、
2.0.4 0.2 0.4 0.08 0.04 0.08 2∶1∶2
对点训练
1.C [2 min内,N2的物质的量由20 mol减小到8 mol,则Δc==1.2 mol·L-1,2 min内N2的反应速率为v==0.6 mol·L-1·min-1,故选C。]
2.C [用X2表示的反应速率为v(X2)==0.3 mol·L-1·min-1。用Y2表示的反应速率为v(Y2)==0.1 mol·L-1·min-1。用Z表示的反应速率为v(Z)==0.2 mol·L-1·min-1。根据X2、Y2和Z反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比,则v(X2)∶v(Y2)∶v(Z)=0.3 mol·L-1·min-1∶0.1 mol·L-1·min-1∶0.2 mol·L-1·min-1=3∶1∶2。根据原子守恒,可确定Z的化学式为X3Y,故可得出反应的化学方程式为3X2+Y22X3Y,C正确。]
3.③①②④
解析 ②经转化可表示为v(CO)=2v(NO2)=0.02 mol·L-1·s-1=1.2 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。
二、
2.加快 加快 加快 越大 3.越大 光照
问题讨论
1.通过降低温度,降低化学反应速率,延长食品保存时间。
2.增大煤与空气接触面积,加快反应速率。
3.若通入Ar气,容器内反应物浓度不变,化学反应速率不变。
4.若充入Ar气,导致容器体积增大,容器内反应物浓度减小,化学反应速率减小。
对点训练
1.C [①反应中有气体参加,压缩体积,增大压强,反应速率增大;②碳是固体,其浓度可看作常数,增加碳的量,其反应速率不变;③通入CO2,CO2浓度增大,可使反应速率增大;④恒压下充入N2,容器体积增大,气体浓度减小,反应速率减小;⑤恒容下充入N2,气体浓度不变,反应速率不变;⑥通入CO,CO浓度增大,可使反应速率增大。]
2.A [Fe2O3为固体,则增加块状Fe2O3的量,反应速率基本不变,A错误;升高温度,反应速率增大,B正确;使用催化剂,反应速率增大,C正确;在恒容条件下,充入N2使压强增大,气体反应物和生成物的浓度不变,反应速率不变,D正确。]
3.D [常温下,铁片遇浓硫酸发生钝化,所以改用浓硫酸不能增大反应速率,A项错误;加入NaCl溶液,溶液体积增大,H+的浓度减小,则反应速率减小,B项错误;增加固体的量,反应速率不变,C项错误;减小反应体系的压强,反应速率减小,D项正确。](共78张PPT)
第一单元
化学反应速率与反应限度
专题 化学反应与能量变化
第一课时 化学反应速率
6
1.了解化学反应速率的概念和表示方法,并能运用公式进行简单计算。2.认识影响化学反应速率的因素,通过实验探究影响化学反应速率的因素。3.认识化学变化是有条件的,学会运用控制变量的方法研究影响化学反应速率的因素。
学习目标
一、化学反应速率
二、影响化学反应速率的因素
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、化学反应速率
对点训练
1.概念和表示方法
(1)概念:化学反应快慢通常用化学反应速率来定量表示。
(2)表示方法:可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示。
(3)计算公式:
2.化学反应速率和化学计量数的关系
0.4
0.2
0.4
0.08
0.04
0.08
2∶1∶2
3.化学反应速率的计算
④实例反应
4.化学反应速率大小的比较
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看数值的大小。
(1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若为不同物质表示的反应速率,则要换算成同一物质来表示反应速率,再比较数值的大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比较,若,则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
1.一定条件下反应N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行,测得2 min内N2的物质的量由20 mol减小到8 mol,则2 min内N2的反应速率为( )
A.1.2 mol·L-1·min-1 B.6 mol·L-1·min-1
C.0.6 mol·L-1·min-1 D.0.4 mol·L-1·min-1
解析 2 min内,N2的物质的量由20 mol减小到8 mol,则Δc==1.2 mol·L-1,2 min内N2的反应速率为v==0.6 mol·L-1·min-1,故选C。
C
2.某温度下,浓度都是1 mol·L-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经过2 min后,测得各物质的浓度分别为c(X2)=0.4 mol·L-1,c(Y2)=0.8 mol·L-1、c(Z)=0.4 mol·L-1,则该反应的化学方程式可表示为( )
A.X2+2Y2===2XY2 B.2X2+Y2===2X2Y
C.3X2+Y2===2X3Y D.X2+3Y2===2XY3
C
解析 用X2表示的反应速率为v(X2)==0.3 mol·L-1·min-1。用Y2表示的反应速率为v(Y2)==0.1 mol·L-1·min-1。用Z表示的反应速率为v(Z)==0.2 mol·L-1·min-1。根据X2、Y2和Z反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比,则v(X2)∶v(Y2)∶v(Z)=0.3 mol·L-1·min-1∶0.1 mol·L-1·min-1∶0.2 mol·L-1·min-1=3∶1∶2。根据原子守恒,可确定Z的化学式为X3Y,故可得出反应的化学方程式为3X2+Y2===2X3Y,C正确。
①v(CO)=1.5 mol·L-1·min-1 ②v(NO2)=0.01 mol·L-1·s-1
③v(N2)=0.4 mol·L-1·min-1 ④v(CO2)=1.1 mol·L-1·min-1
请比较上述4种情况反应的快慢: (由大到小的顺序)。
解析 ②经转化可表示为v(CO)=2v(NO2)=0.02 mol·L-1·s-1=1.2 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。
③①②④
二、影响化学反应速率的因素
对点训练
(一)知识梳理
1.内因
化学反应速率会受到反应物自身性质的影响。
2.外界条件对化学反应速率的影响
条件变化 实验操作 实验现象 实验结论
加催化剂 ①产生少量气泡 ②产生大量气泡 MnO2可以使H2O2分解的速率
加快
条件变化 实验操作 实验现象 实验结论
加热 ③产生气泡速率较慢 ④产生气泡速率较快 温度升高,H2O2的分解速率
增大浓度 ⑥中先产生气泡 增大反应物浓度能使H2O2分解速率
增大固体 表面积 ⑦产生气泡较慢 ⑧产生气泡较快 其他条件相同时,固体反应物表面积越大,反应速率
加快
加快
越大
3.其他因素
除催化剂、温度和反应物的浓度外,增加反应物的接触面积,能增大反应速率,此外,对于有气体参加的反应,反应体系的压强越大,反应速率 。 等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。
越大
光照
(二)互动探究
在周朝的时候,古人就发明了一种东西——冰鉴,专门用来保存“冰”。最开始的时候,冰鉴只是用来保存冰,让皇帝解暑用的,而到了后面,有个御膳房的厨师发现:在北方,冬天下雪的时候,寒气可以让食物“更长久”的保鲜,而冰也是一种寒气,所以就发明了用“冰鉴”进行保鲜。
【问题讨论】
1.古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么
提示 通过降低温度,降低化学反应速率,延长食品保存时间。
2.生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风,可以使炉火更旺,原理是什么
提示 增大煤与空气接触面积,加快反应速率。
3.对于恒温恒容密闭容器中有气体参加的化学反应,若充入Ar气,化学反应速率如何变化
提示 若通入Ar气,容器内反应物浓度不变,化学反应速率不变。
4.对于恒温恒压密闭容器中有气体参加的化学反应,若充入Ar气,化学反应速率如何变化
提示 若充入Ar气,导致容器体积增大,容器内反应物浓度减小,化学反应速率减小。
【探究归纳】
外界条件对化学反应速率的影响规律及原因分析
1.增大(减小)反应物(或生成物)的浓度,反应速率加快(减慢)。固体和纯液体的浓度可认为是常数,因此改变固体或纯液体的量不影响反应速率。
2.有气体参加的反应,增大(减小)压强,反应速率加快(减慢)。压强的改变实际上是容器容积的改变引起浓度的改变,从而对化学反应速率产生影响,如果压强的改变不能引起浓度的改变,则不会对化学反应速率产生影响。
3.升高(或降低)反应温度,反应速率加快(或减慢)。通常每升高10 ℃,反应速率增大到原来的2~4倍。升高温度,反应物微粒(分子)运动速度加快,相互接触机会增多,相当于增大固体接触面积。
1.在反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)中可使反应速率增大的措施是( )
①压缩体积,增大压强 ②增加碳的量
③通入CO2 ④恒压下充入N2 ⑤恒容下充入N2 ⑥通入CO
A.①③⑤ B.②④⑥ C.①③⑥ D.③⑤⑥
解析 ①反应中有气体参加,压缩体积,增大压强,反应速率增大;②碳是固体,其浓度可看作常数,增加碳的量,其反应速率不变;③通入CO2,CO2浓度增大,可使反应速率增大;④恒压下充入N2,容器体积增大,气体浓度减小,反应速率减小;⑤恒容下充入N2,气体浓度不变,反应速率不变;⑥通入CO,CO浓度增大,可使反应速率增大。
C
A.增加块状Fe2O3的量,反应速率增大
B.升高温度,反应速率增大
C.使用催化剂,反应速率增大
D.充入N2使压强增大,反应速率不变
解析 Fe2O3为固体,则增加块状Fe2O3的量,反应速率基本不变,A错误;升高温度,反应速率增大,B正确;使用催化剂,反应速率增大,C正确;在恒容条件下,充入N2使压强增大,气体反应物和生成物的浓度不变,反应速率不变,D正确。
A
3.下列有关反应速率的说法正确的是( )
A.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的硫酸可以增大反应速率
B.100 mL 2 mol·L-1盐酸与锌片反应,加入适量NaCl溶液,反应速率不变
C.反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,增加C(s)的量,反应速率增大
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小反应体系的压强,反应速率减小
D
解析 常温下,铁片遇浓硫酸发生钝化,所以改用浓硫酸不能增大反应速率,A项错误;加入NaCl溶液,溶液体积增大,H+的浓度减小,则反应速率减小,B项错误;增加固体的量,反应速率不变,C项错误;减小反应体系的压强,反应速率减小,D项正确。
课堂达标训练
1.下列措施中,不能加快化学反应速率的是( )
A.煤作燃料燃烧时,将煤块碾磨成煤粉
B.铝片与稀盐酸反应时,加入少量的蒸馏水
C.H2O2分解制取氧气时,加入适量的MnO2
D.合成氨厂制备氨气时,适当升高温度
解析 煤作燃料燃烧时,将煤块碾磨成煤粉,可以增大接触面积,加快化学反应速率,A项不选;铝片与稀盐酸反应时,加入少量的蒸馏水,稀盐酸浓度降低,反应速率减慢,B项选;H2O2分解制取氧气时,加入适量的MnO2,MnO2是催化剂,能加快化学反应速率,C项不选;合成氨厂制备氨气时,适当升高温度,能加快化学反应速率,D项不选。
B
2.下列说法正确的是( )
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.化学反应速率的单位通常由时间单位和物质的量单位决定
C.用不同物质在同一段时间内的浓度变化表示同一化学反应的速率时,其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比
D.在化学反应过程中,反应物的浓度逐渐减小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
C
解析 通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示,A项错误;化学反应速率常用单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1,由物质的量浓度单位与时间单位决定,B项错误;同一化学反应中,用各物质表示的同一段时间内的化学反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,C项正确;化学反应速率都是正值,D项错误。
3.已知4NH3+5O2===4NO+6H2O,反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,正确的是( )
A.v(O2)=v(NO) B.v(O2)=v(H2O)
C.v(NH3)= v(H2O) D.v(NH3)= v(O2)
A
解析 根据化学反应方程式可知,,则v(O2)=v(NO);,则v(O2)=v(H2O);,则v(NH3)=v(H2O);,则v(NH3)= v(O2),综上所述,A正确。
A.v(N2)=0.1 mol·L-1·s-1 B.v(H2)=0.3 mol·L-1·s-1
C.v(NH3)=0.4 mol·L-1·s-1 D.v(NH3)=0.2 mol·L-1·s-1
C
解析 v(N2)==0.1 mol·L-1·s-1。同一化学反应中,用各物质表示的同一段时间内的化学反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,故v(H2)=3v(N2)=0.3 mol·L-1·s-1,v(NH3)=2v(N2)=0.2 mol·L-1·s-1。
5.下列说法中正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 H2SO4与2 mol·L-1 NaOH溶液反应,其速率相同
B.0.1 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 HNO3与相同形状和大小的大理石反应,其速率相同
C.Mg、Al在相同条件下分别与0.1 mol·L-1盐酸反应,其反应速率相同
D.大理石块与大理石粉末分别同0.1 mol·L-1盐酸反应,速率相同
B
解析 A错,硫酸是二元酸,氢离子浓度不同,则反应速率不同。B对,0.1 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 HNO3中氢离子浓度相等,所以与相同形状和大小的大理石反应,其速率相同。C错,金属本身的性质是化学反应速率的决定性因素,金属镁的活泼性强于金属铝,所以Mg与0.1 mol·L-1盐酸反应速率快。D错,固体的表面积越大,化学反应速率越快,所以大理石粉末与0.1 mol·L-1盐酸反应速率较快。
6.向200 mL 6 mol·L-1盐酸中加入一定量的纯净CaCO3,产生气体的体积随时间的变化曲线如图所示(气体体积均在标准状况下测定)。请回答下列问题:
(1)设OE段的反应速率为v1,EF段的反应速率为v2,
FG段的反应速率为v3,则v1、v2、v3从大到小的顺
序为 。
(2)为了减缓上述反应的速率,欲向该溶液中加入
下列物质,你认为可行的是 (填字母序号)。
A.蒸馏水 B.氯化钾固体 C.氯化钠溶液 D.浓盐酸
(3)加入CaCO3的质量为 。
(4)若反应过程中溶液体积的变化忽略不计,则EF段用盐酸表示的化学反应速率v(HCl)= 。
v2>v1>v3
AC
25 g
1.5 mol·L-1·min-1
解析 (1)根据题图中数值计算速率大小为v2>v1>v3。(2)加蒸馏水、氯化钠溶液,相当于减小反应物的浓度,反应速率减慢。(3)最终生成标准状况下5.6 L CO2,n(CaCO3)=n(CO2)==0.25 mol,加入CaCO3的质量为0.25 mol×100 g·mol-1=25 g。(4)EF段生成标准状况下n(CO2)==0.15 mol,参加反应的n(HCl)=0.30 mol,v(HCl)==1.5 mol·L-1·min-1。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求
1. (2024·江苏高一月考)下列现象或做法与化学反应速率无关的是( )
A.“冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂
B.谷物酿酒时加入酒曲酶
C.馒头制作过程中用酵头发酵
D.病毒可能通过气溶胶加速传播
D
解析 “冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂,减慢材料的氧化速率,故不选A;谷物酿酒时加入酒曲酶,加快淀粉转化为乙醇的速率,故不选B;馒头制作过程中用酵头发酵,能加快面团的发酵速率,故不选C;病毒通过气溶胶加速传播,与化学反应无关,故选D。
A.0.4 mol·L-1·min-1 B.0.3 mol·L-1·min-1
C.0.2 mol·L-1·min-1 D.0.1 mol·L-1·min-1
B
A.v(A)=0.5 mol·L-1·min-1 B.v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
C.v(D)=0.4 mol·L-1·min-1 D.v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
解析 B物质是固体,不能表示反应速率;C项中对应的v(A)=0.2 mol·L-1·min-1;D项中对应的v(A)=3 mol·L-1·min-1。
D
A.2 s B.2 min C.3 s D.3 min
解析 NH3的浓度增加了0.6 mol·L-1,则消耗的氢气浓度为0.9 mol·L-1,
v(H2)==0.45 mol·L-1·s-1,则Δt==2 s。
A
5.下列各组反应(表中物质均为反应物)中,反应刚开始时放出H2的速率最大的是( )
D
选项 金属(粉末状)/mol 体积/mL 酸浓度/(mol·L-1) 酸 反应温度/℃
A Mg 0.1 10 6 HNO3 60
B Mg 0.1 10 3 HCl 60
C Fe 0.1 10 3 HCl 60
D Mg 0.1 10 3 H2SO4 60
解析 硝酸与镁反应不生成氢气,Mg比Fe活泼,与酸反应较剧烈;B和D相比较,D中氢离子浓度较大,反应速率较大。
6.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小的排列顺序正确的是( )
甲:500 ℃,10 mol SO2和5 mol O2反应
乙:500 ℃,V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2反应
丙:450 ℃,8 mol SO2和5 mol O2反应
丁:500 ℃,8 mol SO2和5 mol O2反应
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、丙、乙、甲
C
解析 容器恒容,甲与乙的温度相同,反应物的物质的量相同,即反应物浓度相同,但乙加催化剂,所以乙的反应速率比甲的快;甲与丁的温度相同,但丁的反应物的物质的量小,即丁的浓度小,所以甲的反应速率比丁快;丙与丁的物质的量相同,即浓度相同,但丙的温度低,所以丁的反应速率比丙快;综上所述,按反应速率由大到小的排列顺序正确的是乙、甲、丁、丙。
7.恒温、恒容的密闭容器中进行反应A(g)===B(g)+C(g),若反应物的浓度由2 mol·L-1降到0.8 mol·L-1需要20 s,那么反应物浓度再由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1所需要的时间为( )
A.10 s B.大于10 s
C.小于10 s D.无法判断
B
解析 反应物的浓度由2 mol·L-1降到0.8 mol·L-1时的平均反应速率v==0.06 mol·L-1·s-1,假设以0.06 mol·L-1·s-1的反应速率计算反应物A的浓度由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1所需反应时间Δt==10 s,实际上A物质的化学反应速率是随着物质浓度的减小而减小,所以反应物的浓度由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1时的平均反应速率小于0.06 mol·L-1·s-1,所用时间应大于10 s,B项正确。
A.用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是6∶3∶2
C.在2 min末用B表示的反应速率小于0.3 mol·L-1·min-1
D.在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小,用C表示的速率的值逐渐增大
C
解析 反应物A为固体物质,浓度视为常数,不能利用固体的浓度变化计算反应速率,故A错误;同一反应、同一时间段内不同物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3∶2∶1,故B错误;用B表示的2 min内平均速率v(B)= mol·L-1·min-1=0.3 mol·L-1·min-1,2 min末的反应速率为即时速率,随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,在2 min末用B表示的反应速率小于0.3 mol·L-1·min-1,故C正确;随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,生成物的浓度变化量逐渐减小,则在这2 min内用B表示的速率的值和用C表示的速率的值都逐渐减小,故D错误。
9.(2023·河北保定高一期中)某同学用相同质量的镁粉分别与1 mol·L-1硫酸及相同体积未知浓度的稀硫酸反应,记录相关数据,并画出两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化图(如图所示,不考虑温度的影响),下列说法正确的是( )
A.曲线a中所用硫酸的物质的量浓度可能大于1 mol·L-1
B.由曲线b可知,该反应中硫酸一定过量
C.由曲线a和b可知,生成氢气的速率仅与酸和镁粉的接触面积有关
D.在上述反应进行时,适当升高温度,可增大氢气的产量
A
解析 a曲线H2的体积先达到最大值,说明a的速率快,则曲线a中所用硫酸的物质的量浓度可能大于1 mol·L-1,故A正确;相同质量的镁粉,最后生成气体的体积相同,可能硫酸全部消耗完,因此硫酸不一定过量,故B错误;还与浓度、温度有关,故C错误;金属镁消耗完,产生气体的物质的量不会增多,故D错误。
10.在5 mL 1 mol·L-1H2O2溶液中,加入少量FeCl3粉末,发生反应①2Fe3++H2O2===O2↑+2Fe2++2H+;②2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+,下列有关说法正确的是( )
A.向溶液中再加入少量NaCl粉末,增加了Cl-浓度,反应速率加快
B.Fe2+是H2O2分解的催化剂
C.升高温度,能加快H2O2的分解速率
D.将1 mol·L-1H2O2溶液的体积增至10 mL,则H2O2的分解速率增至原来的2倍
解析 反应速率与Cl-浓度无关,A错误;Fe3+是H2O2分解的催化剂,B错误;升高温度加快化学反应速率,C正确;溶液体积增大,c(H2O2)不变,速率不变,D错误。
C
11.硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸发生如下反应:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4 +S↓+SO2↑+H2O,析出硫的快慢可说明该反应反应速率的快慢。请判断下列几种情况下,最先看到硫析出的是( )
D
温度 Na2S2O3溶液的体 积和物质的量浓度 H2SO4溶液的体积 和物质的量浓度 水的体积
A 20 ℃ 5 mL 0.2 mol·L-1 5 mL 0.2 mol·L-1 20 mL
B 20 ℃ 10 mL 0.1 mol·L-1 10 mL 0.1 mol·L-1 10 mL
C 40 ℃ 5 mL 0.3 mol·L-1 5 mL 0.2 mol·L-1 20 mL
D 40 ℃ 20 mL 0.1 mol·L-1 10 mL 0.2 mol·L-1 0
解析 温度越高,Na2S2O3和H2SO4浓度越大,生成硫的速率越快,现象则越明显,由选项分析,D项中温度高,反应物Na2S2O3和H2SO4浓度最大,故反应速率最快。
12.在体积为2 L的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A(g)+2B(g)=== 3C(g)。经2 min后,A的浓度从开始时的1.0 mol·L-1降到0.8 mol·L-1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L-1。则:
(1)2 min末B的浓度为 ,C的物质的量为 。
(2)2 min内,用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率,即v(A)=
。
(3)2 min末,B的转化率是 。
0.8 mol·L-1
1.2 mol
0.1 mol·L-1·min-1
33.3%
解析
(1)2 min末B的浓度为0.8 mol·L-1,C的物质的量为0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol。
(2)2 min内,用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率,即v(A)==
0.1 mol·L-1·min-1。(3)2 min末,B的转化率是×100%≈33.3%。
13.某兴趣小组设计了如下实验,探究不同条件对KI溶液(硫酸酸化)被空气中O2氧化反应速率的影响:
(1)请完成下表(硫酸、KI溶液体积均为5 mL,淀粉溶液用量相同):
实验编号 T/K c(KI)/mol·L-1 c(H2SO4)/mol·L-1 实验目的
Ⅰ 298 1 0.1 实验Ⅰ和Ⅱ探究温度对该反应速率的影响;实验Ⅰ和Ⅲ探究反应物浓度对该反应速率的影响
Ⅱ 308 1 c Ⅲ T 1 0.2 c= ,T= 。
0.1
298
(2)该实验中应该观察记录 ,
为此,该实验中三种溶液混合的顺序不合理的是 。
a.先将KI溶液与淀粉溶液混合,然后再加入硫酸溶液
b.先将KI溶液与硫酸溶液混合,然后再加入淀粉溶液
c.先将硫酸溶液与淀粉溶液混合,然后再加入KI溶液
解析 (1)实验Ⅰ和Ⅱ探究温度对该反应速率的影响,则除温度外的其他条件不变,故c=0.1;实验Ⅰ和Ⅲ探究反应物浓度对该反应速率的影响,则除反应物浓度外的其他条件不变,则T=298;(2)I-被空气中的O2氧化生成I2,I2遇淀粉变蓝,则该实验中应该记录溶液出现蓝色所需的时间;应在反应未开始时加入淀粉溶液,否则会有误差。
溶液出现蓝色所需的时间
b
A.比较实验②、④得出:升高温度,化学反应速率加快
B.比较实验①、②得出:增大反应物浓度,化学反应速
率加快
C.若实验②、③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂
D.在0~10 min之间,实验③的平均速率v(Y)=0.04 mol·L-1·min-1
D
解析 实验②④的起始物质的量浓度相等,实验②的温度为800 ℃,实验④的温度为820 ℃,实验④的反应速率明显较快,说明温度升高,化学反应速率加快,故A正确; 从图像可以看出,实验①②的温度相同,实验①的X的物质的量浓度大,反应速率明显快,所以增大反应物浓度,化学反应速率加快,故B正确; 实验②③中X的起始物质的量浓度相等,温度相同,但是实验③反应速率较快,说明实验③使用了催化剂,故C正确; 从图像可以直接求得0~10 min内实验③的平均速率v(X)= =0.04 mol·L-1·min-1,根据化学方程式的计量数关系可知v(Y)=v(X)=×0.04 mol·L-1·min-1=0.02 mol·L-1·min-1,故D错误。
15.一定温度下,10 L 0.40 mol·L-1的H2O2溶液发生催化分解,测得不同时刻生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示:
下列说法错误的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~4 min内的平均反应速率v(H2O2)=0.038 4 mol·L-1·min-1
B.6~10 min内的平均反应速率v(H2O2)<0.038 4 mol·L-1·min-1
C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.20 mol·L-1
D.反应至6 min时,H2O2分解了40%
D
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/L 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
16.(2023·广东佛山一中高一质检)某同学在实验室用稀硫酸与锌制取氢气,并对该实验进行了更深入研究。
(1)把久置在空气中的锌片投入稀硫酸中,产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示:
①b→c段,速率增加较快的主要原因是
。
②t>c时,速率降低的主要原因是
。
锌与稀硫酸反应放热
随着反应进行,溶液中c(H+)降低
解析 (1)①在反应过程中,稀硫酸浓度减小,会导致反应速率减小,但由于反应放热会使溶液温度升高,从而导致反应速率加快,所以b→c段反应速率加快的主要原因是锌与稀硫酸反应放热;②随着反应进行,体系内温度会升高,H+浓度会下降,因此t>c时速率降低的原因是随着反应进行,溶液中c(H+)降低;
(2)该同学发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率,进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,设计了如下一系列的实验,将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的氢气。
实验 混合溶液 A B C D E F
4 mol·L-1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计,其中:V5= ,V9= 。
②反应一段时间后,实验E中的金属呈 色。
③若通过实验数据即可直接比较6组实验的反应速率快慢,则实验过程需要测量
。
30
17.5
暗红色
获得相同体积的气体所需的时间或一定时间内产生的气体体积
解析 (2)①要对比实验效果,那么除了反应的物质的量不一样以外,要保证其他条件相同,而且是探究硫酸铜量的影响,那么每组硫酸的量要保持相同,六组反应的总体积也应该相同。A组中硫酸为30 mL,那么其他组硫酸量也都为30 mL。而硫酸铜溶液和水的总量应相同,F组中硫酸铜20 mL,水为0,那么总量为20 mL。所以V9=17.5 mL,V5=30 mL;②在实验E中,锌与铜离子反应生成的铜单质附着在锌粒的表面,铜为红色金属,因此锌粒表面呈暗红色;③可以通过测量单位时间内产生气体的量的来比较各组实验的快慢,故实验过程需要测量获得相同体积的气体所需的时间或一定时间内产生的气体体积。
17.某化学研究小组的同学为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)定性分析:如图甲可通过观察
,定性比较得出结论。甲同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是 。
受甲同学的启发乙同学提出了另一种方案,你猜想乙同学的方案是
。
(2)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略,实验中需要测量的数据是 。
反应产生气泡快慢(或反应完成的先后或
试管壁的冷热程度)
控制阴离子相同,排除阴离子不同造成的干扰
通过活塞的移动,观察相同时间内产生气体量的多少
收集40 mL气体所需要的时间
解析 (1)定性分析:该反应中产生气体,所以可根据生成气泡的快慢判断。由于阴离子也可能会对反应速率产生影响,所以将FeCl3改为Fe2(SO4)3可以控制阴离子相同,排除阴离子不同造成的干扰。同时,如果利用图乙装置,通过测量相同时间内产生气体的量也可判断不同催化剂对H2O2分解的催化效果。(2)定量分析:该反应是通过分析生成气体的反应速率判断的,所以根据化学反应速率的计算公式可知,需要测量的数据是产生40 mL气体所需要的时间。
18.(2024·四川青羊高一入学测评)如图为实验室常用仪器和装置的示意图,根据题意回答问题。
(1)写出标号①的仪器名称
。
(2)实验室用氯酸钾和二氧化
锰制取氧气的化学方程式为 ,
可选用的发生装置为 (填序号),若要收集较纯净的氧气,需要选择收集装置为 (填序号)。
分液漏斗
A
E
(3)若要用过氧化氢溶液制取并收集干燥的氧气,所选择的装置和连接顺序为_______
(填字母),检验氧气已经集满的方法是 。
(4)双氧水分解存在多种催化剂,小组同学针对硫酸铜催化双氧水分解做了如下4次实验。4次实验均向该装置试管中加入100 mL 30%的过氧化氢溶液,实验1、2、3均向试管内加入1 mL CuSO4溶液和1 mL水,实验4仅加入1 mL水,实验数据见下表。
实验 序号 水浴 温度/℃ 生成氧气的平均速率/(mL·min-1) 第3 min 第6 min 第9 min 第12 min
1 20 2.4 2.7 2.8 2.8
2 30 9 10 10 10
3 40 90 63 28 23
4 40 1.0 1.2 1.3 1.3
BFD
用带火星的木条放在集气瓶口,若复燃则已满
解析 (3)若要用过氧化氢溶液制取并收集干燥的氧气,该反应为固液常温型,发生装置可选择B,浓硫酸具有吸水性,且不与氧气发生反应,所以要用浓硫酸干燥,氧气密度比空气大,氧气不易溶于水,可选择向上排空气法收集或排水法收集,而排空气法收集的氧气较排水法干燥,故所选择的装置和连接顺序为 BFD;氧气可以支持燃烧,检验氧气已经集满的方法是用带火星的木条放在集气瓶口,若复燃则已满;
①图中细口瓶应选择 (填
“甲”或“乙”)。
②实验需要测量的数据有:反应时
间和 。
③由实验 (填实验序号)可知硫酸铜可以加快双氧水分解速率。
④下列有关该实验的说法正确的是 (填序号)。
A.不可振荡反应液,确保反应液平稳释放O2
B.由表中数据可知,实验1中到第9 min反应结束
C.细口瓶中不装满水对氧气速率的测定没有影响
D.上述实验过程中,双氧水的分解速率均在不断增大
乙
排入量筒中液体的体积
3和4
AC
解析 (4)①排出水的体积等于产生的气体的体积,所以细口瓶应选择乙;②实验需要测量的数据有:反应时间和排入量筒中液体的体积;③根据控制变量唯一的原则,由实验3、4可知硫酸铜可以加快双氧水分解速率,是因为除去是否加入硫酸铜外其他条件相同;④不可振荡反应液,确保反应液平稳释放O2,A正确;由表中数据可知,实验1中到第9 min反应平稳,测量的是生成气体的速率而不是体积,B不正确;细口瓶中不装满水对氧气速率的测定没有影响,C正确;上述实验3中,双氧水的分解速率不断减小,D不正确。作业1 化学反应速率
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求(1~11题,每题4分)
1. (2024·江苏高一月考)下列现象或做法与化学反应速率无关的是 ( )
“冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂
谷物酿酒时加入酒曲酶
馒头制作过程中用酵头发酵
病毒可能通过气溶胶加速传播
2.(2023·广东合格考模拟)在一体积不变的密闭容器中发生反应A(g)+3B(g)2C(g)。开始反应时,A的浓度为2 mol·L-1。反应进行2 min时,测得容器中A的浓度为1.8 mol·L-1,则该2 min内B的平均反应速率是 ( )
0.4 mol·L-1·min-1 0.3 mol·L-1·min-1
0.2 mol·L-1·min-1 0.1 mol·L-1·min-1
3.对于反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是 ( )
v(A)=0.5 mol·L-1·min-1 v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
v(D)=0.4 mol·L-1·min-1 v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
4.在N2+3H22NH3的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6 mol·L-1,在该段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L-1·s-1。则反应所经过的时间是 ( )
2 s 2 min
3 s 3 min
5.下列各组反应(表中物质均为反应物)中,反应刚开始时放出H2的速率最大的是( )
选项 金属(粉末状)/mol 体积/mL 酸浓度/(mol·L-1) 酸 反应温度/℃
Mg 0.1 10 6 HNO3 60
Mg 0.1 10 3 HCl 60
Fe 0.1 10 3 HCl 60
Mg 0.1 10 3 H2SO4 60
6.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小的排列顺序正确的是 ( )
甲:500 ℃,10 mol SO2和5 mol O2反应
乙:500 ℃,V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2反应
丙:450 ℃,8 mol SO2和5 mol O2反应
丁:500 ℃,8 mol SO2和5 mol O2反应
甲、乙、丙、丁 乙、甲、丙、丁
乙、甲、丁、丙 丁、丙、乙、甲
7.恒温、恒容的密闭容器中进行反应A(g)B(g)+C(g),若反应物的浓度由2 mol·L-1降到0.8 mol·L-1需要20 s,那么反应物浓度再由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1所需要的时间为 ( )
10 s 大于10 s
小于10 s 无法判断
8.在1 L的密闭容器中,发生反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L-1。对此反应速率的正确表示是 ( )
用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是6∶3∶2
在2 min末用B表示的反应速率小于
0.3 mol·L-1·min-1
在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小,用C表示的速率的值逐渐增大
9.(2023·河北保定高一期中)某同学用相同质量的镁粉分别与1 mol·L-1硫酸及相同体积未知浓度的稀硫酸反应,记录相关数据,并画出两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化图(如图所示,不考虑温度的影响),下列说法正确的是 ( )
曲线a中所用硫酸的物质的量浓度可能大于1 mol·L-1
由曲线b可知,该反应中硫酸一定过量
由曲线a和b可知,生成氢气的速率仅与酸和镁粉的接触面积有关
在上述反应进行时,适当升高温度,可增大氢气的产量
10.在5 mL 1 mol·L-1H2O2溶液中,加入少量FeCl3粉末,发生反应①2Fe3++H2O2O2↑+2Fe2++2H+;②2Fe2++H2O2+2H+2H2O+2Fe3+,下列有关说法正确的是 ( )
向溶液中再加入少量NaCl粉末,增加了Cl-浓度,反应速率加快
Fe2+是H2O2分解的催化剂
升高温度,能加快H2O2的分解速率
将1 mol·L-1H2O2溶液的体积增至10 mL,则H2O2的分解速率增至原来的2倍
11.硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸发生如下反应:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,析出硫的快慢可说明该反应反应速率的快慢。请判断下列几种情况下,最先看到硫析出的是 ( )
温度 Na2S2O3溶液的体积和物质的量浓度 H2SO4溶液的体积和物质的量浓度 水的 体积
20 ℃ 5 mL 0.2 mol·L-1 5 mL 0.2 mol·L-1 20 mL
20 ℃ 10 mL 0.1 mol·L-1 10 mL 0.1 mol·L-1 10 mL
40 ℃ 5 mL 0.3 mol·L-1 5 mL 0.2 mol·L-1 20 mL
40 ℃ 20 mL 0.1 mol·L-1 10 mL 0.2 mol·L-1 0
12.(8分)在体积为2 L的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A(g)+2B(g)3C(g)。经2 min后,A的浓度从开始时的1.0 mol·L-1降到0.8 mol·L-1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L-1。则:
(1)(4分)2 min末B的浓度为 , C的物质的量为 。
(2)(2分)2 min内,用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率,即v(A)= 。
(3)(2分)2 min末,B的转化率是 。
13.(6分)某兴趣小组设计了如下实验,探究不同条件对KI溶液(硫酸酸化)被空气中O2氧化反应速率的影响:
(1)(2分)请完成下表(硫酸、KI溶液体积均为5 mL,淀粉溶液用量相同):
实验 编号 T/K c(KI) /mol·L-1 c(H2SO4) /mol·L-1 实验目的
Ⅰ 298 1 0.1 实验Ⅰ和Ⅱ探究温度对该反应速率的影响;实验Ⅰ和Ⅲ探究反应物浓度对该反应速率的影响
Ⅱ 308 1 c
Ⅲ T 1 0.2
c= ,T= 。
(2)(4分)该实验中应该观察记录
,
为此,该实验中三种溶液混合的顺序不合理的是 。
a.先将KI溶液与淀粉溶液混合,然后再加入硫酸溶液
b.先将KI溶液与硫酸溶液混合,然后再加入淀粉溶液
c.先将硫酸溶液与淀粉溶液混合,然后再加入KI溶液
B级 素养培优练
(14~15题,每题4分)
14.研究反应2X(g)Y(g)+Z(g)的速率影响因素,在不同条件下进行4组实验,Y、Z起始浓度为0,反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是 ( )
比较实验②、④得出:升高温度,化学反应速率加快
比较实验①、②得出:增大反应物浓度,化学反应速率加快
若实验②、③只有一个条件不同,则实验③使用了催化剂
在0~10 min之间,实验③的平均速率v(Y)=0.04 mol·L-1·min-1
15.一定温度下,10 L 0.40 mol·L-1的H2O2溶液发生催化分解,测得不同时刻生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示:
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/L 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
下列说法错误的是(溶液体积变化忽略不计) ( )
0~4 min内的平均反应速率v(H2O2)=0.038 4 mol·L-1·min-1
6~10 min内的平均反应速率v(H2O2)<0.038 4 mol·L-1·min-1
反应至6 min时,c(H2O2)=0.20 mol·L-1
反应至6 min时,H2O2分解了40%
16.(8分)(2023·广东佛山一中高一质检)某同学在实验室用稀硫酸与锌制取氢气,并对该实验进行了更深入研究。
(1)(4分)把久置在空气中的锌片投入稀硫酸中,产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示:
①b→c段,速率增加较快的主要原因是
。
②t>c时,速率降低的主要原因是 。
(2)(4分)该同学发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率,进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,设计了如下一系列的实验,将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的氢气。
实验 混合溶液
A B C D E F
4 mol·L-1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计,其中:V5= ,V9= 。
②反应一段时间后,实验E中的金属呈 色。
③若通过实验数据即可直接比较6组实验的反应速率快慢,则实验过程需要测量 。
17.(5分)某化学研究小组的同学为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)(3分)定性分析:如图甲可通过观察
,
定性比较得出结论。甲同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是
。
受甲同学的启发乙同学提出了另一种方案,你猜想乙同学的方案是
。
(2)(2分)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略,实验中需要测量的数据是
。
18.(11分)(2024·四川青羊高一入学测评)如图为实验室常用仪器和装置的示意图,根据题意回答问题。
(1)(1分)写出标号①的仪器名称 。
(2)(4分)实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的化学方程式为
(2分),
可选用的发生装置为 (1分)(填序号),若要收集较纯净的氧气,需要选择收集装置为 (1分)(填序号)。
(3)(2分)若要用过氧化氢溶液制取并收集干燥的氧气,所选择的装置和连接顺序为 (填字母),检验氧气已经集满的方法是 。
(4)(4分)双氧水分解存在多种催化剂,小组同学针对硫酸铜催化双氧水分解做了如下4次实验。4次实验均向该装置试管中加入100 mL 30%的过氧化氢溶液,实验1、2、3均向试管内加入1 mL CuSO4溶液和1 mL水,实验4仅加入1 mL水,实验数据见下表。
实验 序号 水浴 温度/℃ 生成氧气的平均速率/(mL·min-1)
第3 min 第6 min 第9 min 第12 min
1 20 2.4 2.7 2.8 2.8
2 30 9 10 10 10
3 40 90 63 28 23
4 40 1.0 1.2 1.3 1.3
①图中细口瓶应选择 (填“甲”或“乙”)。
②实验需要测量的数据有:反应时间和
。
③由实验 (填实验序号)可知硫酸铜可以加快双氧水分解速率。
④下列有关该实验的说法正确的是 (填序号)。
A.不可振荡反应液,确保反应液平稳释放O2
B.由表中数据可知,实验1中到第9 min反应结束
C.细口瓶中不装满水对氧气速率的测定没有影响
D.上述实验过程中,双氧水的分解速率均在不断增大
作业1 化学反应速率
1.D [“冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂,减慢材料的氧化速率,故不选A;谷物酿酒时加入酒曲酶,加快淀粉转化为乙醇的速率,故不选B;馒头制作过程中用酵头发酵,能加快面团的发酵速率,故不选C;病毒通过气溶胶加速传播,与化学反应无关,故选D。]
2.B [在一体积不变的密闭容器中发生反应A(g)+3B(g) 2C(g)。开始反应时,A的浓度为2 mol·L-1,反应进行2 min时,测得容器中A的浓度为1.8 mol·L-1,则Δc(A)=0.2 mol·L-1,则2 min内A的速率为v(A)= =0.1 mol·L-1·min-1,根据速率之比和物质的化学计量系数成正比可知,2 min内B的平均反应速率v(B)=3v(A)=0.3 mol·L-1·min-1。]
3.D [B物质是固体,不能表示反应速率;C项中对应的v(A)=0.2 mol·L-1·min-1;D项中对应的v(A)=3 mol·L-1·min-1。]
4.A [NH3的浓度增加了0.6 mol·L-1,则消耗的氢气浓度为0.9 mol·L-1,v(H2)==0.45 mol·L-1·s-1,则Δt==2 s。]
5.D [硝酸与镁反应不生成氢气,Mg比Fe活泼,与酸反应较剧烈;B和D相比较,D中氢离子浓度较大,反应速率较大。]
6.C [容器恒容,甲与乙的温度相同,反应物的物质的量相同,即反应物浓度相同,但乙加催化剂,所以乙的反应速率比甲的快;甲与丁的温度相同,但丁的反应物的物质的量小,即丁的浓度小,所以甲的反应速率比丁快;丙与丁的物质的量相同,即浓度相同,但丙的温度低,所以丁的反应速率比丙快;综上所述,按反应速率由大到小的排列顺序正确的是乙、甲、丁、丙。]
7.B [反应物的浓度由2 mol·L-1降到0.8 mol·L-1时的平均反应速率v==0.06 mol·L-1·s-1,假设以0.06 mol·L-1·s-1的反应速率计算反应物A的浓度由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1所需反应时间Δt==10 s,实际上A物质的化学反应速率是随着物质浓度的减小而减小,所以反应物的浓度由0.8 mol·L-1降到0.2 mol·L-1时的平均反应速率小于0.06 mol·L-1·s-1,所用时间应大于10 s,B项正确。]
8.C [反应物A为固体物质,浓度视为常数,不能利用固体的浓度变化计算反应速率,故A错误;同一反应、同一时间段内不同物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3∶2∶1,故B错误;用B表示的2 min内平均速率v(B)= mol·L-1·min-1=0.3 mol·L-1·min-1,2 min末的反应速率为即时速率,随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,在2 min末用B表示的反应速率小于0.3 mol·L-1·min-1,故C正确;随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢,生成物的浓度变化量逐渐减小,则在这2 min内用B表示的速率的值和用C表示的速率的值都逐渐减小,故D错误。]
9.A [a曲线H2的体积先达到最大值,说明a的速率快,则曲线a中所用硫酸的物质的量浓度可能大于1 mol·L-1,故A正确;相同质量的镁粉,最后生成气体的体积相同,可能硫酸全部消耗完,因此硫酸不一定过量,故B错误;还与浓度、温度有关,故C错误;金属镁消耗完,产生气体的物质的量不会增多,故D错误。]
10.C [反应速率与Cl-浓度无关,A错误;Fe3+是H2O2分解的催化剂,B错误;升高温度加快化学反应速率,C正确;溶液体积增大,c(H2O2)不变,速率不变,D错误。]
11.D [温度越高,Na2S2O3和H2SO4浓度越大,生成硫的速率越快,现象则越明显,由选项分析,D项中温度高,反应物Na2S2O3和H2SO4浓度最大,故反应速率最快。]
12.(1)0.8 mol·L-1 1.2 mol (2)0.1 mol·L-1·min-1
(3)33.3%
解析
(1)2 min末B的浓度为0.8 mol·L-1,C的物质的量为0.6 mol·L-1×2 L=1.2 mol。(2)2 min内,用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率,即v(A)==0.1 mol·L-1·min-1。(3)2 min末,B的转化率是×100%≈33.3%。
13.(1)0.1 298 (2)溶液出现蓝色所需的时间 b
解析 (1)实验Ⅰ和Ⅱ探究温度对该反应速率的影响,则除温度外的其他条件不变,故c=0.1;实验Ⅰ和Ⅲ探究反应物浓度对该反应速率的影响,则除反应物浓度外的其他条件不变,则T=298;(2)I-被空气中的O2氧化生成I2,I2遇淀粉变蓝,则该实验中应该记录溶液出现蓝色所需的时间;应在反应未开始时加入淀粉溶液,否则会有误差。
14.D [实验②④的起始物质的量浓度相等,实验②的温度为800 ℃,实验④的温度为820 ℃,实验④的反应速率明显较快,说明温度升高,化学反应速率加快,故A正确; 从图像可以看出,实验①②的温度相同,实验①的X的物质的量浓度大,反应速率明显快,所以增大反应物浓度,化学反应速率加快,故B正确; 实验②③中X的起始物质的量浓度相等,温度相同,但是实验③反应速率较快,说明实验③使用了催化剂,故C正确; 从图像可以直接求得0~10 min内实验③的平均速率v(X)= =0.04 mol·L-1·min-1,根据化学方程式的计量数关系可知v(Y)=v(X)=×0.04 mol·L-1·min-1=0.02 mol·L-1·min-1,故D错误。]
15.D [H2O2分解的化学方程式为2H2O2O2↑+2H2O,0~4 min内反应生成17.2 L(0.768 mol)氧气,消耗H2O2的物质的量为1.536 mol,平均反应速率v(H2O2)==0.038 4 mol·L-1·min-1,A项正确;由表格中数据可知,6~10 min内反应生成的O2的体积小于0~4 min内的,故6~10 min内的平均反应速率v(H2O2)<0.038 4 mol·L-1·min-1,B项正确;反应至6 min时,生成1 mol氧气,消耗2 mol H2O2,c(H2O2)==0.20 mol·L-1,C项正确;反应至6 min时,H2O2分解了×100%=50%,D项错误。]
16.(1)①锌与稀硫酸反应放热 ②随着反应进行,溶液中c(H+)降低 (2)①30 17.5 ②暗红色 ③获得相同体积的气体所需的时间或一定时间内产生的气体体积
解析 (1)①在反应过程中,稀硫酸浓度减小,会导致反应速率减小,但由于反应放热会使溶液温度升高,从而导致反应速率加快,所以b→c段反应速率加快的主要原因是锌与稀硫酸反应放热;②随着反应进行,体系内温度会升高,H+浓度会下降,因此t>c时速率降低的原因是随着反应进行,溶液中c(H+)降低;(2)①要对比实验效果,那么除了反应的物质的量不一样以外,要保证其他条件相同,而且是探究硫酸铜量的影响,那么每组硫酸的量要保持相同,六组反应的总体积也应该相同。A组中硫酸为30 mL,那么其他组硫酸量也都为30 mL。而硫酸铜溶液和水的总量应相同,F组中硫酸铜20 mL,水为0,那么总量为20 mL。所以V9=17.5 mL,V5=30 mL;②在实验E中,锌与铜离子反应生成的铜单质附着在锌粒的表面,铜为红色金属,因此锌粒表面呈暗红色;③可以通过测量单位时间内产生气体的量的来比较各组实验的快慢,故实验过程需要测量获得相同体积的气体所需的时间或一定时间内产生的气体体积。
17.(1)反应产生气泡快慢(或反应完成的先后或试管壁的冷热程度) 控制阴离子相同,排除阴离子不同造成的干扰 通过活塞的移动,观察相同时间内产生气体量的多少
(2)收集40 mL气体所需要的时间
解析 (1)定性分析:该反应中产生气体,所以可根据生成气泡的快慢判断。由于阴离子也可能会对反应速率产生影响,所以将FeCl3改为Fe2(SO4)3可以控制阴离子相同,排除阴离子不同造成的干扰。同时,如果利用图乙装置,通过测量相同时间内产生气体的量也可判断不同催化剂对H2O2分解的催化效果。(2)定量分析:该反应是通过分析生成气体的反应速率判断的,所以根据化学反应速率的计算公式可知,需要测量的数据是产生40 mL气体所需要的时间。
18.(1)分液漏斗 (2)2KClO32KCl+3O2↑ A E
(3)BFD 用带火星的木条放在集气瓶口,若复燃则已满
(4)①乙 ②排入量筒中液体的体积 ③3和4 ④AC
解析 (1)标号①的仪器名称为分液漏斗;(2)实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气,氯酸钾在二氧化锰的催化下加热分解生成氯化钾和氧气,该反应的化学方程式为2KClO32KCl+3O2↑;该反应为固体加热型,可选用A作为发生装置;氧气密度比空气大,氧气不易溶于水,可选择向上排空气法收集或排水法收集,而排水法收集的氧气较排空气法纯净,若要收集较纯净的氧气,需要选择收集装置E;(3)若要用过氧化氢溶液制取并收集干燥的氧气,该反应为固液常温型,发生装置可选择B,浓硫酸具有吸水性,且不与氧气发生反应,所以要用浓硫酸干燥,氧气密度比空气大,氧气不易溶于水,可选择向上排空气法收集或排水法收集,而排空气法收集的氧气较排水法干燥,故所选择的装置和连接顺序为 BFD;氧气可以支持燃烧,检验氧气已经集满的方法是用带火星的木条放在集气瓶口,若复燃则已满;(4)①排出水的体积等于产生的气体的体积,所以细口瓶应选择乙;②实验需要测量的数据有:反应时间和排入量筒中液体的体积;③根据控制变量唯一的原则,由实验3、4可知硫酸铜可以加快双氧水分解速率,是因为除去是否加入硫酸铜外其他条件相同;④不可振荡反应液,确保反应液平稳释放O2,A正确;由表中数据可知,实验1中到第9 min反应平稳,测量的是生成气体的速率而不是体积,B不正确;细口瓶中不装满水对氧气速率的测定没有影响,C正确;上述实验3中,双氧水的分解速率不断减小,D不正确。
