第2课时 影响化学反应速率的因素
基础过关练
题组一 影响化学反应速率的因素
1.合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列反应条件的改变对反应的影响正确的是( )
A.减小H2的浓度能加快反应速率
B.添加催化剂对反应速率无影响
C.升高温度能加快反应速率
D.增大N2的浓度可以使H2完全转化为NH3
2.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是( )
①反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行,1 min后,NH3减少了0.12 mol,则1 min末的化学反应速率为v(NO)=0.06 mol·L-1·min-1
②H2(g)+S(s) H2S(g)恒压条件下充入He,化学反应速率不变
③恒容条件下充入气体,增大压强,一定能加快化学反应速率
④一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,为减缓反应速率,可向其中加入CH3COONa溶液
⑤煅烧黄铁矿时将矿石磨成粉末可以加快反应速率
⑥用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
⑦光是影响某些化学反应速率的外界条件之一
A.①②⑦ B.①②⑤
C.④⑤⑦ D.③④⑥
3.对于反应4A(s)+2B(g) 3C(g),下列说法正确的是 ( )
A.体积不变充入惰性气体,反应速率减慢
B.其他条件不变,降低温度,反应速率减慢
C.其他条件不变,增大压强,活化分子百分数增大,化学反应速率加快
D.若增加或减少A的物质的量,反应速率一定会发生明显的变化
4.足量的Zn粉与50 mL 0.1 mol·L-1的稀硫酸充分反应。为了减小此反应的速率而不改变H2的产量,可以采用如下方法中的( )
①加Na2SO4溶液
②改用50 mL 0.1 mol·L-1的稀盐酸
③减压
④改用50 mL 0.1 mol·L-1的硝酸
⑤冰水浴
⑥加Na2CO3溶液
A.①②③④ B.①⑤ C.①⑤⑥ D.②⑤⑥
5.下列实验操作不能达到实验目的的是( )
选项 实验目的 实验操作
A 探究催化剂对反应速率的影响 2支各盛有2 mL 0.1 mol/L过氧化氢溶液的试管,向其中一支试管中滴加FeCl3溶液,观察实验现象
B 探究浓度对反应速率的影响 在锥形瓶内各盛有2 g锌粒(颗粒大小基本相同),然后通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L和40 mL 2 mol/L的硫酸,比较两者收集10 mL氢气所用的时间
C 探究浓度对反应速率的影响 向2支各盛有2 mL 0.01 mol/L酸性KMnO4溶液的试管中,分别加入2 mL 0.1 mol/L H2C2O4溶液和2 mL 0.2 mol/L H2C2O4溶液,记录溶液褪色所需的时间
D 探究固体表面积对反应速率的影响 称取相同质量的块状大理石和粉末状纯碱,加入盛有浓度、体积均相同的盐酸的小烧杯中,观察实验现象
6.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2 CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验 序号 初始浓度c/mol·L-1 溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.0010 290
② 1.60 0.20 0.0010 145
③ 0.80 0.40 0.0010 145
④ 0.80 0.20 0.0020 580
分析实验数据所得出的结论中,不正确的是( )
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大
B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大
D.增大c(Br2),v(Br2)增大
题组二 碰撞理论、活化能、基元反应
7.下列有关有效碰撞理论和活化能的认识,不正确的是( )
A.选用适当的催化剂,降低活化能,活化分子百分数增加,有效碰撞频率增加,故反应速率增大
B.温度升高,分子动能增加,活化分子百分数增加,有效碰撞频率增加,故反应速率增大
C.增大压强(对于气体反应),活化分子百分数增加,故反应速率增大
D.H+和OH-的反应活化能接近于零,反应几乎在瞬间完成
8.已知CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1,下列叙述正确的是( )
A.恒温恒压条件下充入惰性气体,活化分子数不变,反应速率不变
B.恒温恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率加快
C.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增加,反应速率加快
D.加入合适的催化剂,可降低反应的活化能和焓变,活化分子百分数增大,反应速率加快
9.一定条件下,向某密闭容器中充入HI,发生反应:2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH>0,达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反应完成:
①2HI(g) H2(g)+2I·(g) ΔH1
②2I·(g) I2(g) ΔH2
下列分析不正确的是( )
A.ΔH1<0、ΔH2>0
B.反应物的分子必须发生有效碰撞才能发生基元反应
C.其他条件不变,缩小容器容积,①的反应速率增大
D.加入催化剂,能降低该反应的活化能
10.已知反应2NO(g)+2H2(g) N2(g)+2H2O(g)的速率方程为v=kc2(NO)·c(H2)(k为速率常数),其反应历程如下:
①2NO+H2 N2+H2O2 慢
②H2O2+H2 2H2O 快
下列说法不正确的是( )
A.增大c(NO)、c(H2),均可加快总反应的反应速率
B.c(NO)、c(H2)增大相同的倍数,对总反应的反应速率的影响程度 相同
C.该反应的快慢主要取决于反应①
D.升高温度,可加快反应①、②的速率
能力提升练
题组一 化学反应速率的影响因素
1.为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。下列说法错误的是( )
A.25 ℃时,10~30 min内,R分解的平均速率为0.030 mol·L-1·min-1
B.对比30 ℃和10 ℃曲线,可以得出结论:R的分解速率随温度升高而增大
C.对比30 ℃和25 ℃曲线,在0~50 min内,能说明R分解的平均速率随温度升高而增大
D.对比30 ℃和10 ℃曲线,在50 min时,R的分解率相等
2.甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中可发生异构化反应:CH3NC(g) CH3CN(g),反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T表示温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数,a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是( )
A.bf段用甲异腈表示的反应速率为1.0×10-4 mol/(L·min)
B.a点反应物的活化分子数多于d点
C.T1>T2
D.3v(d)=2v(e)
向恒温恒容密闭容器中充入气体A,发生反应:xA(g) yB(g)+ zC(g),各物质的浓度随时间的变化如表所示。下列叙述正确的是( )
时间/s c(A)/ (mol·L-1) c(B)/ (mol·L-1) c(C)/ (mol·L-1)
0 0.540 0 0
5 0.530 0.015 0.020
15 0.514 0.039 0.052
30 0.496 0.066 0.088
A.0~30 s内B的平均生成速率为2.2×10-3 mol·L-1·s-1
B.x+y=3
C.若起始时在容器中通入氦气,使容器内压强增大,各物质反应速率均加快
D.随着反应的进行,A的反应速率不断减慢,是因为该反应是吸热反应
4.室温下进行下图所示实验。(已知:H2C2O4为二元弱酸)
试管a、b、c中溶液褪色分别耗时690 s、677 s、600 s。下列说法正确的是( )
A.反应的离子方程式为2Mn+16H++5C2 2Mn2++10CO2↑+8H2O
B.试管c反应至300 s时,溶液中剩余的c(KMnO4)=0.002 5 mol/L
C.对比试管a、b,得到的结论是H2C2O4溶液浓度增大,反应速率加快
D.对比试管c、d,可验证H+浓度对反应速率的影响
题组二 基元反应、活化能对化学反应速率的影响
5.催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g) P(g)。反应历程(如图)中,M为中间产物。其他条件相同时,下列说法错误的是( )
A.使用催化剂Ⅰ和Ⅱ,均有4个基元反应
B.使用催化剂Ⅰ时,第三个基元反应是决速反应
C.使用催化剂Ⅱ时,反应体系更快达到平衡
D.使用催化剂Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
6.Ni可活化C2H6制得CH4,其反应历程如图所示:
下列说法正确的是( )
A.总反应的ΔH>0
B.Ni不是该反应的催化剂
C.“中间体1→中间体2”的活化能大于“中间体2→中间体3”的活化能
D.总反应的快慢由“中间体1→中间体2”决定
7.已知反应S2(aq)+2I-(aq) 2S(aq)+I2(aq),若往该溶液中加入含Fe3+的某溶液,反应机理:①2Fe3+(aq)+2I-(aq) I2(aq)+ 2Fe2+(aq);②2Fe2+(aq)+S2(aq) 2Fe3+(aq)+2S(aq)。下列说法不正确的是( )
A.增大S2浓度、I-浓度,反应①、反应②的反应速率均加快
B.Fe3+是该反应的催化剂
C.因为正反应的活化能比逆反应的活化能小,所以该反应是放热反应
D.往该溶液中滴加淀粉溶液,溶液不变蓝
8.研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示,下列说法错误的是( )
A.反应总过程ΔH<0
B.Fe+使反应的活化能降低
C.总反应若在2 L的密闭容器中进行,温度越高反应速率一定越快
D.Fe++N2O FeO++N2、FeO++CO Fe++CO2两步反应均为放热反应
题组三 控制变量法的应用
9.某学习小组利用过氧化氢的分解反应探究影响反应速率的外界因素。实验设计如下:
实验 编号 H2O2溶液 温度/℃ 收集50 mL O2 所需时间/s
Ⅰ 5 mL 12%的H2O2溶液 20 t1
Ⅱ 5 mL 12%的H2O2溶液 50 t2
Ⅲ 5 mL 4%的H2O2溶液 20 t3
Ⅳ 5 mL 4%的H2O2溶液(少量MnO2粉末) 20 t4
下列说法错误的是( )
A.设计实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究温度对反应速率的影响
B.设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究浓度对反应速率的影响
C.t4D.无法比较t1、t2、t3的大小
10.某课题组利用催化技术将汽车尾气中的NO和CO转化为对空气无污染的气体,通过控制变量法设计三组实验测得温度或催化剂的比表面积影响汽车尾气的转化速率的数据如表所示,三组实验中CO浓度随时间变化的曲线如图。已知:使用相同的催化剂,当催化剂质量相等时,催化剂的比表面积对催化效率有影响。
编号 t/℃ c(NO)/ (mol·L-1) c(CO)/ (mol·L-1) 催化剂的比 表面积/(m2/g)
Ⅰ 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0
Ⅱ a 6.50×10-3 b 120.0
Ⅲ c 6.50×10-3 d 80.0
下列说法错误的是( )
A.汽车尾气处理的化学方程式为2NO+2CO 2CO2+N2
B.a=280,c>280
C.b=d=4.00×10-3
D.其他条件相同时,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将 减小
11.某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法正确的是( )
A.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越小
C.条件②,反应进行时间内以降冰片烯表示的反应速率为 0.012 mol·L-1·min-1
D.条件①,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为125 min
12.某同学做浓度对化学反应速率的影响的实验时,将3支试管分别编号为①②③,实验结束后记录的数据如下表所示:
试管 编号 加3%Na2S2O3 溶液 加H2O 加H2SO4 溶液 出现浑浊 的时间
① 3 mL 3 mL 5滴 33 s
② a mL 2 mL 5滴 28 s
③ 5 mL b mL 5滴 16 s
下列叙述不正确的是( )
A.反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
B.Na2S2O3的浓度越大,反应速率越快
C.a=4
D.b=2
答案与分层梯度式解析
第2课时 影响化学反应速率的因素
基础过关练
1.C 升高温度能加快反应速率,C项正确。
2.C 1 min内v(NO)=0.06 mol·L-1·min-1,不是1 min末的瞬时速率,①错误;恒压条件下充入He,体系中反应物浓度减小破题关键,反应速率也减小,②错误;没有气体参加的反应,在恒容条件下充入气体,增大压强,不能加快化学反应速率,③错误;加入CH3COONa溶液,c(H+)减小,反应速率减慢,④正确;煅烧黄铁矿时将矿石磨成粉末,增大了固体的表面积,可以加快反应速率,⑤正确;铁遇浓硫酸钝化,不生成氢气,⑥错误;如H2与Cl2的混合气体在光照条件下能爆炸,⑦正确;选C。
3.B 体积不变充入惰性气体,反应体系中各物质的浓度不变,所以反应速率不变,A错误;其他条件不变,降低温度,反应速率减慢,B正确;增大压强,单位体积内活化分子数增大,化学反应速率加快,C错误;A为固体,增加或减少A的物质的量,反应速率均不变,D错误。
4.B ①Na2SO4溶液中的水稀释硫酸使溶液中c(H+)减小,反应速率减小,但生成氢气的量不变,正确;②改用同体积同浓度的稀盐酸,c(H+)降低,反应速率减小,生成氢气的量减小,错误;③反应在溶液中进行,减压对反应速率基本无影响,错误;④硝酸具有强氧化性,与Zn发生反应不生成氢气,而是生成NO气体易错点,错误;⑤冰水浴使反应温度降低,反应速率减小,由于H+的物质的量不变,所以最终产生的氢气的总量不变,正确;⑥Na2CO3与硫酸反应产生CO2气体,反应消耗硫酸,导致生成氢气的总量减小,错误。
5.D 2支各盛有2 mL 0.1 mol/L过氧化氢溶液的试管,向其中一支试管中滴加FeCl3溶液,观察产生气泡的速率,可以探究催化剂对反应速率的影响,A能达到实验目的;相同的锌粒和不同浓度的硫酸反应,收集相同体积的气体所需要的时间不同,反应速率不同,可以探究浓度对反应速率的影响,B能达到实验目的;相同浓度的酸性KMnO4溶液(少量)与不同浓度的H2C2O4溶液反应,溶液褪色所需的时间不同,可以探究浓度对反应速率的影响,C能达到实验目的;大理石和纯碱性质不同,与盐酸反应速率不同,无法探究固体表面积对反应速率的影响,D不能达到实验目的。
6.D 实验①和②进行比较,②相当于将①中c(CH3COCH3)增大为原来的二倍,反应时间变为原来的一半,则表明v(Br2)增大,A项正确;从题表中数据可以看出,实验②和③中反应所需的时间相同,Br2初始浓度相等,则v(Br2)相等,B项正确;实验①和③进行比较,③相当于将①中c(HCl)增大为原来的二倍,反应时间变为原来的一半,则表明v(Br2)增大,C项正确;实验①和④进行比较,④相当于将①中c(Br2)增大为原来的二倍,反应时间也变为原来的二倍,则表明v(Br2)不变,D项错误。
7.C 选用适当的催化剂,降低反应的活化能,使更多分子成为活化分子,活化分子的数目和百分数增加,有效碰撞频率增加,反应速率增大,故A正确;升高温度,更多分子吸收能量成为活化分子,分子动能增加,活化分子百分数增加,有效碰撞频率增加,反应速率增大,故B正确;对于气体反应,增大压强,反应物浓度增大,单位体积内活化分子的数目增加,但活化分子百分数不变,故C错误;H+和OH-的反应活化能接近于零,反应速率快,反应能在瞬间完成,故D正确。
8.C 恒温恒压条件下充入惰性气体,虽然活化分子数不变,但是容器容积增大,反应物和生成物浓度均减小,故反应速率减慢,A错误;恒温恒容条件下,加入水蒸气,单位体积内H2O(g)的活化分子数增大,但活化分子百分数不变,B错误;升高温度,活化分子数目增多,分子总数不变,故活化分子百分数增大,有效碰撞频率增加,反应速率加快,C正确;加入合适的催化剂,可降低反应的活化能,活化分子百分数增大,反应速率加快,但催化剂不能改变焓变,D错误。
易错提示 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增大→单位时间内有效碰撞次数增加→反应速率加快;反之,反应速率减慢。(注意:浓度改变引起单位体积内活化分子数目的改变,而活化分子百分数不变。)
9.A 化学键形成过程放热,则ΔH2<0,又因ΔH=ΔH1+ΔH2>0,则ΔH1> 0,A项错误;反应物的分子必须发生有效碰撞,才能发生基元反应,B项正确;其他条件不变,缩小容器容积,HI的浓度增大,①的反应速率增大,C项正确;加入催化剂,能降低该反应的活化能,D项正确。
10.B 速率方程为v=kc2(NO)·c(H2),增大c(NO)、c(H2),均可加快总反应的反应速率,故A正确;根据速率方程,c(NO)、c(H2)增大相同的倍数,对总反应的反应速率影响不同,如若c(NO)、c(H2)分别增大到原来的两倍,反应速率将分别增大4倍、2倍,故B错误;反应速率由最慢的一步决定,该反应的快慢主要取决于反应①,故C正确;升高温度,可以增大活化分子百分数,反应速率加快,故D正确。
能力提升练
1.B 根据v=,代入R在10~30 min内的浓度变化,得v(R)= =0.030 mol·L-1·min-1,A项正确;对比30 ℃和10 ℃曲线,相同时间内有温度和浓度两个变量影响速率,因此不能得出R的分解速率随温度升高而增大,B项错误;对比30 ℃和25 ℃曲线,30 ℃曲线对应的浓度低,但在50 min时R完全分解,能说明R分解的平均速率随温度升高而增大,C项正确;在50 min时,无论10 ℃还是30 ℃均无R剩余,因此分解率均为100%,D项正确。
2.C bf段用甲异腈表示的反应速率为v===1.0× 10-4 mol/(L·min),A正确;a、d两点相比较,a点甲异腈的浓度比d点甲异腈的浓度大,且其他条件相同,故a点反应物的活化分子数多于d点,B正确;设T1时,速率常数为k1,T2时,速率常数为k2,v(a)= v(b),k1×20×10-3 mol/L=k2×10×10-3 mol/L,则=破题关键,由于k2=2k1, v=kc,则浓度相同的时候,v2>v1,温度越高,反应速率越大,故T2>T1,C错误;v(d)=k2×5×10-3 mol/L,v(e)=k1×15×10-3 mol/L,k2=2k1,可得3v(d)=2v(e),D正确。
3.A 由题表可知0~30 s内,B的平均生成速率为=2.2× 10-3 mol·L-1·s-1,A项正确;由题表可知,0~5 s消耗0.010 mol·L-1 A,生成0.015 mol·L-1 B和0.020 mol·L-1 C,所以x∶y∶z=0.010∶ 0.015∶0.020=2∶3∶4,化学方程式为2A(g) 3B(g)+4C(g),x+y= 5,B项错误;恒温恒容条件下,通入氦气,不影响反应物浓度,即不影响反应速率,C项错误;该反应在恒温恒容条件下进行,随着反应进行,A的浓度逐渐降低,A的反应速率不断减慢,D项错误。
4.C 反应的离子方程式为2Mn+6H++5H2C2O4 2Mn2++10CO2↑+ 8H2O,A错误;混合溶液中,c(KMnO4)==0.005 mol/L,试管c中溶液褪色耗时600 s,反应过程中高锰酸钾浓度逐渐减小,反应速率逐渐变慢,试管c反应至300 s时,溶液中剩余的c(KMnO4)< 0.002 5 mol/L,B错误;对比试管a、b,只有H2C2O4浓度不同,得到的结论是H2C2O4溶液浓度增大,反应速率加快,C正确;对比试管c、d,由于试管d中为浓盐酸作溶剂,而浓盐酸中的Cl-也能还原高锰酸钾,所以不能验证H+浓度对反应速率的影响,D错误。
5.C 使用催化剂Ⅰ和Ⅱ,反应过程中均有4个峰,则均有4个基元反应,A正确;使用催化剂Ⅰ时,第三个基元反应的活化能最大,反应速率最慢,所以此步反应是决速反应,B正确;使用催化剂Ⅱ时,第一个反应在所有基元反应中活化能最大,反应速率最慢,所以它决定反应体系更慢达到平衡,C错误;由题图可知,在前两个基元反应中,使用催化剂Ⅰ时,活化能较低,反应速率较快,在后两个基元反应中,使用催化剂Ⅰ时,活化能较高,反应速率较慢,故使用催化剂Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,D正确。
6.B 由题图可知反应物的总能量大于生成物的总能量,故总反应为放热反应,A错误;根据图示,Ni是反应物,不是催化剂,B正确;由题图可知,“中间体1→中间体2”的活化能为-28.89 kJ·mol-1- (-56.21 kJ·mol-1)=27.23 kJ·mol-1,“中间体2→中间体3”的活化能为49.50 kJ·mol-1-(-154.82 kJ·mol-1)=204.32 kJ·mol-1,C错误;总反应的快慢由最慢的反应决定解题技法,中间体2到中间体3的反应速率最慢,总反应的快慢由“中间体2→中间体3”决定,D错误。
7.D 增大S2浓度,反应②速率加快,生成Fe3+浓度增大,导致反应①速率加快,同理增大I-浓度,反应①速率加快,生成Fe2+浓度增大,导致反应②速率加快,A正确;根据总反应方程式可知,Fe3+是该反应的催化剂,B正确;正反应的活化能比逆反应的活化能小,ΔH=正反应活化能-逆反应活化能,该反应是放热反应,C正确;反应体系中存在I2,加入淀粉则溶液变蓝,D错误。
8.C 由题图可知反应物的总能量高于生成物的总能量,即该反应是放热反应,所以反应的ΔH<0,A项正确;Fe+是催化剂,可降低该反应的活化能,B项正确;总反应为N2O+CO N2+CO2,反应过程中使用了催化剂,催化剂的活性与温度有关,因此温度越高,反应速率不一定越 快易错点,C项错误;由题图可知Fe++N2O FeO++N2、FeO++CO Fe++ CO2两步反应中反应物的总能量均高于生成物的总能量,所以这两步反应均为放热反应,D项正确。
9.D 实验Ⅰ、Ⅱ中双氧水的浓度相同,温度不同,因此设计实验Ⅰ、Ⅱ的目的是探究温度对反应速率的影响,A正确;实验Ⅰ、Ⅲ中温度相同,双氧水浓度不同,因此设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究浓度对反应速率的影响,B正确;实验Ⅲ、Ⅳ中双氧水的浓度相同、温度相同,但实验Ⅳ中加入二氧化锰作催化剂,因此反应速率快,则t410.D 在催化剂、加热的条件下,NO和CO反应生成对空气无污染的气体,反应的化学方程式为2NO+2CO 2CO2+N2,A正确;由控制变量法和实验目的可知,实验Ⅰ、Ⅱ催化剂的比表面积不同,实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同,则实验Ⅰ、Ⅱ用于探究催化剂的比表面积对反应速率的影响,实验Ⅰ、Ⅲ用于探究温度对反应速率的影响,其他变量均应该相同,a=280,b=d=4.00×10-3,根据实验Ⅲ反应速率大于实验Ⅰ可以判断c>280,B、C正确;由曲线Ⅰ、Ⅱ可知,实验Ⅱ的反应速率比实验Ⅰ的快,即增大催化剂比表面积,反应速率增大,D错误。
11.D 由曲线①③知,其他条件相同时,①的降冰片烯的浓度是③的2倍,反应完所需时间也是③的2倍,不能得出“其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大”的结论,A错误;由曲线①②知,其他条件相同,②的催化剂浓度为①的2倍,②的降冰片烯反应完所需时间为①的,则其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大,B错误;②的降冰片烯初始浓度为3 mol·L-1,125 min时降冰片烯浓度降为0,该时间段内以降冰片烯表示该反应的反应速率为=0.024 mol·L-1·min-1,C错误;条件①降冰片烯起始浓度为3 mol·L-1,降为1.5 mol·L-1,用时125 min,D正确。
12.D 反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O, A正确;在其他条件不变时,反应物的浓度越大,反应速率越快,B正确;该实验是研究浓度对化学反应速率的影响,根据①可知,3% Na2S2O3溶液与所加水的总体积为6 mL,则a=4,b=1,C正确,D错误。
1专题2 化学反应速率与化学平衡
第一单元 化学反应速率
第1课时 化学反应速率的表示方法
基础过关练
题组一 化学反应速率的概念及简单计算
1.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.用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时,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
C.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
D.在化学反应过程中,反应物的浓度逐渐变小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
2.在密闭容器里,A与B反应生成C,其反应速率分别用vA、vB、vC表示,已知2vB=3vA、3vC=2vB,则此反应可表示为( )
A.A+3B 2C B.2A+3B 2C
C.3A+B 2C D.A+B C
3.在恒温、体积为2 L的密闭容器中进行反应:2A(s) 3B(g)+C(g),若反应物在前20 s由 3 mol降为1.8 mol,则前20 s的平均反应速率为( )
A.v(A)=0.06 mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.045 mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.03 mol·L-1·s-1
D.v(A)=0.03 mol·L-1·s-1
4.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s),经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则下列说法中不正确的是( )
A.0~2 s内,用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
B.0~2 s内,用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
C.2 s时,物质A的转化率为30%
D.用A、B、C表示的反应速率之比为2∶1∶3
5.(经典题)某温度时,在2 L密闭容器中,某一反应中A、B气体(该反应只涉及A、B两种物质)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)在4 min末时,A、B的物质的量浓度c(A) (填“>”“<”或“=”)c(B)。
(2)从反应开始至4 min时,A的平均反应速率为 。
(3)该反应的化学方程式为 。
题组二 化学反应速率的比较
6.在不同条件下进行反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g),下列表示的反应速率最快的是( )
A.v(O2)=3 mol/(L·min)
B.v(SO2)=0.6 mol/(L·s)
C.v(SO3)=0.5 mol/(L·s)
D.v(O2)=0.2 mol/(L·s)
7.(经典题)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)=0.25 mol/(L·s),②v(B)=27 mol/(L·min),③v(C)=0.4 mol/(L·s),④v(D)=36 mol/(L·min)。下列有关反应速率的比较中正确的是( )
A.④>②>③>① B.①>④>②>③
C.①>②>③>④ D.④>①>③>②
8.向体积均为2 L的A、B、C三个密闭容器中分别充入1 mol X气体和3 mol Y气体,发生反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g)。2 min后反应达到最大限度,测得A中剩余0.4 mol X,B中Y的浓度为0.5 mol/L,C中用Z表示的反应速率为v(Z)=0.3 mol/(L·min)。则0~2 min内三个容器中反应速率的大小关系为( )
A.B>A>C B.A>B=C
C.B>A=C D.A>B>C
题组三 化学反应速率的测定
9.取500 mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g)。在常温常压下,测得O2的放出量转换成H2O2的浓度(c)如下表:
t/min 0 20 40 60 80
c/(mol·L-1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.050
下列说法正确的是( )
A.反应20 min时,测得O2的体积为448 mL
B.40~60 min,消耗H2O2的平均速率为0.2 mol·L-1·min-1
C.第30 min的瞬时速率大于第50 min的瞬时速率
D.第100 min时,H2O2分解完全
10.某温度下按如图安装好实验装置,在锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸,将产生的H2收集在一个注射器中,用时10 s时收集到气体的体积为 50 mL(折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL),在该温度下,下列说法不正确的是 ( )
A.可以通过测定锌粒减少质量来测定反应速率
B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+来表示10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+来表示10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
D.以mol·s-1为单位用H2来表示10 s内该反应的速率为 0.000 2 mol·s-1
11.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 化学反应速率的理解与应用
1.飞秒化学对了解反应机理十分重要。C2I2F4光分解反应为C2I2F4(g) F2—F2(g)+2I·(g),经过2×10-15 s C2I2F4的浓度减少6×10-5 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.用I·表示的反应速率是6×1010 mol·L-1·s-1
B.在2×10-15 s时,I·浓度是C2I2F4浓度的2倍
C.2×10-15 s末时C2I2F4的反应速率是3×1010 mol·L-1·s-1
D.F2—F2、I·的化学反应速率关系:v(F2—F2)=2v(I·)
2.已知反应:2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。一定条件下,将2 mol NO和 2 mol Br2通入2 L的恒容密闭容器中。反应进行10 s时,测得生成0.5 mol NOBr。下列说法正确的是( )
A.0~10 s内,v(Br2)=0.025 mol·L-1·s-1
B.第10 s时,v(NOBr)=0.025 mol·L-1·s-1
C.第10 s时,NO的浓度为0.75 mol·L-1
D.0~10 s内,NO(g)与Br2(g)反应放出的热量为a kJ
题组二 结合图像计算化学反应速率
3.一定温度下,在容积为2 L的密闭容器中发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是( )
A.该反应的化学方程式为6A+2D 3B+4C
B.反应进行到1 s时,v(A)=v(B)
C.反应进行到5 s时,各物质的正反应速率相等
D.0~5 s,v(B)=0.06 mol·L-1·s-1
4.在恒温恒容条件下,发生反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),测得c(CO2)与时间的关系如图,下列叙述错误的是( )
A.a~b段CO平均速率v=2.5×10-3 mol·L-1·s-1
B.其他条件不变,相对甲曲线,乙曲线加入了催化剂
C.不同时刻均存在2v逆(CO2)=v逆(CO)
D.b点逆反应速率小于c点正反应速率
5.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 。
答案与分层梯度式解析
专题2 化学反应速率与化学平衡
第一单元 化学反应速率
第1课时 化学反应速率的表示方法
基础过关练
1.B 化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示,故A错误;化学反应速率的单位由时间单位和物质的量浓度单位决定,故C错误;反应过程中,反应物浓度逐渐变小,用反应物或生成物浓度的变化量表示的化学反应速率均为正值,故D错误。
2.B A与B是反应物,C是生成物。由于2vB=3vA、3vC=2vB,若用N代表化学计量数,则N(A)∶N(B)∶N(C)=vA∶vB∶vC=2∶3∶2高频考点,故化学方程式为2A+3B 2C,B正确。
方法点拨 在同一反应中用不同物质表示反应速率时,速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
3.B A是固体,物质的量浓度是定值,不能表示反应速率,故A、D不符合题意;反应物20 s内减少了1.2 mol,则B增加了1.8 mol,B的反应速率为v(B)===0.045 mol·L-1·s-1,故B符合题意; v(C)=v(B)=×0.045 mol·L-1·s-1=0.015 mol·L-1·s-1,故C不符合题意。
4.B 将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s),经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,依据三段式列式计算:
2A(g)+B(g) 3C(g)+4D(s)
起始/mol 4 2 0
转化/mol 1.2 0.6 1.8
2 s时/mol 2.8 1.4 1.8
0~2 s内用物质A表示的平均反应速率===0.3 mol·L-1·s-1,A正确;D为固体,不能用其浓度变化表示反应速率,B错误;2 s时物质A的转化率=×100%=30%,C正确;化学反应速率之比等于化学计量数之比,D正确。
5.答案 (1)=
(2)0.05 mol/(L·min)
(3)2A(g) B(g)
解析 (1)由题图可以看出,在4 min末n(A)=n(B)=0.4 mol,又因体积相等,所以c(A)=c(B)。
(2)v(A)===0.05 mol/(L·min)。
(3)从反应开始至4 min末时,反应物和生成物的化学反应速率之比为v(A)∶v(B)=∶=2∶1,化学计量数之比等于各组分表示的化学反应速率之比,则该反应的化学方程式为2A(g) B(g)。
6.B v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2,对于同一个反应,反应速率的快慢需用同一种物质表示的反应速率比较,若均换算成v(SO3)进行比较,则A项v(SO3)=2v(O2)=2×3 mol/(L·min)=6 mol/(L·min)= 0.1 mol/(L·s),B项v(SO3)=v(SO2)=0.6 mol/(L·s),C项v(SO3)= 0.5 mol/(L·s),D项v(SO3)=2v(O2)=0.4 mol/(L·s),可知表示的反应速率最快的是B项。
7.D ①v(A)=0.25 mol/(L·s)=15 mol/(L·min); ②v(A)=v(B)= ×27 mol/(L·min)=9 mol/(L·min); ③v(A)=v(C)=×0.4 mol/ (L·s)=12 mol/(L·min); ④v(A)=v(D)=×36 mol/(L·min)= 18 mol/(L·min),则反应速率快慢为④>①>③>②。
8.C A中:2 min后反应达到最大限度,测得A中剩余0.4 mol X,消耗X的物质的量为1 mol-0.4 mol=0.6 mol,v(X)==0.15 mol/ (L·min);B中:Y的浓度为0.5 mol/L,消耗Y的浓度=1.5 mol/L-0.5 mol/L=1 mol/L,v(Y)==0.5 mol/(L·min),v(X)=v(Y)≈ 0.167 mol/(L·min);C中:v(Z)=0.3 mol/(L·min),v(X)=v(Z)= 0.15 mol/(L·min),比较可知这段时间内三个容器中反应速率的大小关系为B>A=C。
9.C 常温常压下气体摩尔体积不等于22.4 L/mol,A项错误;40~ 60 min,消耗H2O2的平均速率v===0.005 mol·L-1·min-1,B项错误;随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减小,所以第 30 min的瞬时速率大于第50 min的瞬时速率,C项正确;60~80 min,反应消耗H2O2的物质的量浓度为0.050 mol·L-1,剩余的H2O2的物质的量浓度为0.050 mol·L-1,随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减小,所以在第100 min时,剩余的H2O2不可能分解完全,D项错误。
10.C 可以通过测定单位时间内锌粒减少质量来测定反应速率,A项正确;H2的物质的量为0.002 mol,忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+来表示10 s内该反应的速率为 mol·L-1·s-1=0.01 mol·L-1·s-1,B项正确;生成Zn2+的物质的量等于生成H2的物质的量,为0.002 mol,忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+来表示10 s内该反应的速率为v(Zn2+)=0.005 mol·L-1·s-1,C项错误;用H2来表示10 s内该反应的速率为 mol·s-1=0.000 2 mol·s-1,D项正确。
11.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.A 由化学方程式中物质转化关系可知C2I2F4与I·化学计量数之比是1∶2,经过2×10-15 s C2I2F4的浓度减少6×10-5 mol·L-1,则I·的浓度增加了1.2×10-4 mol·L-1,则用I·表示该时间段的反应速率v(I·)==6×1010 mol·L-1·s-1,A正确;无法确定该时刻I·及C2I2F4的浓度关系,B错误;在0~2×10-15 s时间段内,C2I2F4的平均反应速率v(C2I2F4)==3×1010 mol·L-1·s-1,而不是2×10-15 s末的瞬时速率为3×1010 mol·L-1·s-1,C错误;化学反应速率之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比,则F2—F2、I·的速率关系:2v(F2—F2)=v(I·),D错误。
方法点拨 对于新情境中的陌生反应及陌生物质反应速率的分析,需从反应速率的定义入手,找到某物质的Δc,从而计算反应速率,再结合反应速率之比等于化学计量数之比,计算其他物质的反应速率等。
2.C 利用三段式分析:
2NO(g)+Br2(g) 2NOBr(g)
初始/mol 2 2 0
转化/mol 0.5 0.25 0.5
10 s时/mol 1.5 1.75 0.5
0~10 s内,v(Br2)====0.012 5 mol·L-1·s-1,A项错误;利用公式v(A)=计算的是A物质的平均速率而不是瞬时速率,v(NOBr)=0.025 mol·L-1·s-1表示的是0~10 s内的平均速率,不能表示第10 s时NOBr的瞬时速率,B项错误;第10 s时,c(NO)= ==0.75 mol·L-1,C项正确;该可逆反应的反应热表示 2 mol NO(g)和1 mol Br2(g)完全反应生成2 mol NOBr(g)时,放出的热量为a kJ,0~10 s内,有0.5 mol NOBr生成,放出热量为 0.25a kJ,D项错误。
3.D 根据题图可知,反应进行到5 s时,达平衡状态,该时间段内A的物质的量增加1.0 mol,D的物质的量增加0.4 mol,A、D是反应产物;B的物质的量减少0.6 mol,C的物质的量减少0.8 mol,B、C是反应物。反应中物质的物质的量变化之比等于化学计量数之比,设A、B、C、D的化学计量数分别为a、b、c、d,则a∶b∶c∶d=1.0∶0.6∶0.8∶0.4=5∶3∶4∶2,该反应的化学方程式为3B+4C 5A+2D,A错误;反应进行到1 s时,A和B的物质的量相等,但反应速率不相等
易错点,B错误;反应进行到5 s时,达到平衡状态,各物质的正反应速率不再变化,因为化学计量数不同,所以各物质的反应速率不相等,C错误;0~5 s,v(B)==0.06 mol·L-1·s-1,D正确。
4.A a~b段二氧化碳浓度的变化量为0.50 mol·L-1-0.35 mol·L-1= 0.15 mol·L-1,则一氧化碳的反应速率为×2=2.5× 10-4 mol·L-1·s-1,A错误;乙曲线的反应速率大于甲曲线,平衡时二氧化碳的浓度相等,则其他条件不变,相对甲曲线,乙曲线的改变条件为加入催化剂,B正确;由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,不同时刻均存在2v逆(CO2)=v逆(CO),C正确;反应向正反应方向进行,c点时,反应达到平衡,正、逆反应速率相等,a点到c点的过程中逆反应速率增大,则b点逆反应速率小于c点正反应速率,D正确。
5.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。
2(共33张PPT)
1.常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示化学反应速率。
2.可用不同的物质来表示同一反应的反应速率。如反应mA+nB pY+qZ,用v表示化学反
应速率,Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值),Δt表示一定的时间间隔,则
用不同物质表示的化学反应速率分别为v(A)= ,v(B)= ,v(Y)= ,v(Z)= 。
第一单元 化学反应速率
必备知识 清单破
知识点 1 化学反应速率(详见定点1)
3.测定原理与方法
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某反应的化
学反应速率。
1.分子碰撞与有效碰撞
(1)反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,反应速率的大小与单位时间内反应物分
子间的碰撞次数成正比。
知识点 2 碰撞理论
(2)能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。
(3)有效碰撞必须满足两个条件:①发生碰撞的分子具有足够高的能量,能量越高,有效碰撞的
频率越高,则反应速率越快。②分子在一定的方向上发生碰撞。
2.活化分子和活化能
(1)活化分子:在化学反应中,能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。活化分子百分数是指
活化分子数在总分子数中占的比例。在一定条件下,活化分子所占的百分数固定不变,升高
温度,活化分子的百分数会增大。活化分子的百分数越大,单位时间内有效碰撞的次数越多,
化学反应速率越快。
(2)活化能:活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。活化能越小 活化分子的
百分数越大 单位体积内活化分子数目越多 有效碰撞次数越多 反应速率越
快。活化能与反应的焓变关系:
E1:正反应的活化能。
E2:活化分子变成生成物分子放出的能量,也可认为是逆反应的活化能。
E1-E2:反应热,即ΔH=E1-E2。
3.过渡态理论
反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态,过渡状态的平均能量与反应物分
子的平均能量的差为反应的活化能。图1中Ea为正反应的活化能,Ea'为逆反应的活化能,活化
能越小,反应速率越大。
图1
图2
催化剂可以降低反应的活化能(如图2);催化剂具有选择性,只对某一反应或某类反应起催化作用。
有催化剂参与的反应,活化能(Ea1)较小,则反应速率较大;而没有催化剂参与的反应,活化能(Ea2)
较大,则反应速率较小。
影响化学反应速率的外界因素有浓度、压强、温度、催化剂、反应物间的接触面积、光、
电磁波、超声波等。
知识点 3 影响化学反应速率的外界因素(详见定点2)
知识辨析
1.增大压强可以加快有气体参与的反应的反应速率,是因为活化分子百分数增大。这种说法
对吗
2.锌与硫酸反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速率越快。这种说法对吗
3.催化剂可以降低反应的活化能,也可以改变反应的焓变。这种说法对吗
4.升高温度,反应速率一定加快。这种说法对吗
5.基元反应中的快反应对化学反应速率起决定作用。这种说法对吗
6.对于一个在溶液中进行的反应,增大溶液的用量,化学反应速率一定增大,这种说法对吗
一语破的
1.不对。增大压强不能增大活化分子的百分数,可以增大单位体积内活化分子的数目,使反应
速率加快。
2.不对。对较稀硫酸,增大浓度生成氢气的速率会加快,对浓硫酸,增大硫酸浓度,不生成氢
气。
3.不对。催化剂只能改变活化能,不能改变反应的焓变。
4.不对。若反应需要催化剂,升高温度需考虑催化剂的活性,若升高温度,催化剂活性降低,则
反应速率减慢。
5.不对。基元反应中的慢反应对反应速率起决定作用。
6.不对。改变溶液的用量时,若溶液的浓度不变,则对化学反应速率无影响。
1.化学反应速率表示的注意点
(1)固体或纯液体的浓度在反应中不发生变化,所以一般不用固体或纯液体表示反应速率。
(2)无论是反应物还是生成物,其化学反应速率的值都取正值。
(3)在同一个化学反应里,不同物质所表示的化学反应速率数值不一定相同,但它们的实际意
义完全相同。表示化学反应速率时,应注明是用哪种物质。
(4)根据 求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的平均速率,若时间间隔Δt非常小,则
平均速率接近某一时刻的瞬时(即时)速率。下图是某一反应过程的瞬时反应速率图像。
关键能力 定点破
定点 1 反应速率的表示、计算、比较
2.化学反应速率的计算
(1)利用反应速率的定义式计算反应速率。
(2)化学反应中各物质的化学计量数之比=各物质变化的物质的量之比=化学反应速率之
比。常利用化学反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比求算反应速率。
(3)利用三段式进行计算
a.写出有关反应的化学方程式;
b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;
c.结合已知条件,列方程计算。对于反应:mA+nB pC+qD(A、B、C、D均为气体),t0 s时A
的浓度为a mol/L,B的浓度为b mol/L,反应进行至t1 s时,A的浓度减少了x mol/L,则反应速率可
计算如下:
mA + nB pC + qD
t0 s(mol/L) a b 0 0
转(mol/L) x
t1 s(mol/L) a-x b-
则v(A)= mol/(L·s);v(B)= mol/(L·s);v(C)= mol/(L·s);
v(D)= mol/(L·s);A的转化率= ×100%= ×100%。
3.化学反应速率的大小比较
(1)归一法:先统一单位,再依据化学反应速率之比等于化学计量数之比,将同一反应中的用不
同物质表示的反应速率转化成用同一种物质来表示,再依据数值大小进行比较。
(2)比值法:用各物质表示的反应速率除以对应物质的化学计量数,然后再对求出的数值进行
大小排序,数值大的反应速率快。例如:对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),若v(A)/m>
v(B)/n,则用v(A)表示的反应速率大于用v(B)表示的反应速率。
典例 一定温度下,10 mL 0.40 mol/L 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 ……
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计) ( )
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分解了50%
C
思路点拨：本题依据反应速率定义计算反应速率,其中B项,6~10 min的平均反应速率可以依
据浓度减小反应速率相应减小进行分析。
解析：0~6 min,Δn(O2)=1×10-3 mol,Δn(H2O2)=2×10-3 mol,Δc(H2O2)=0.20 mol·L-1,v(H2O2)=0.20 mol·L-1÷6 min≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1,A正确;随着反应进行,过氧化氢浓度减小,反应速率也在减小,故B正确;开始n(H2O2)=4×10-3 mol,0~6 min消耗了2×10-3 mol,故6 min时,
c(H2O2)=0.20 mol·L-1,C错误;开始n(H2O2)=4×10-3 mol,0~6 min消耗了2×10-3 mol,分解了50%,D正确。
1.浓度
其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大,减小反应物浓度,反应速率减小。
微观探析:①增大反应物浓度 单位体积内活化分子数增多 有效碰撞次数增加
反应速率增大;②减小反应物浓度 单位体积内活化分子数减少 有效碰撞次数减少
反应速率减小。
对于纯固体或纯液体的反应物,一般情况下其浓度是常数,改变它们的量不会改变化学反应
速率。但固体反应物的表面积越大,反应速率越大。
定点 2 外界条件对化学反应速率的影响
微观探析:①增大压强 单位体积内活化分子数增多 有效碰撞次数增加 反应速率
加快;②减小压强 单位体积内活化分子数减少 有效碰撞次数减少 反应速率减小。
恒温恒容时:①充入气体反应物 总压增大(浓度增大 ) 反应速率增大;②充入“惰
气” 总压增大,但各参与反应的气体的分压不变,即其浓度不变,反应速率不变。
恒温恒压时:充入“惰气” 容器体积增大 气体反应物浓度减小 反应速率减小。
对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强物质的浓度变化很小,可忽略改变压强对化学
反应速率的影响。
2.压强
对于有气体参加的反应,在密闭容器中保持温度不变时,减小容器容积,增大压强,相当于增大反应物的浓度,反应速率增大;增大容器容积,减小压强,相当于减小反应物的浓度,反应速率减小。
3.温度
其他条件相同时,温度升高,反应速率增大;温度降低,反应速率减小。升高温度 活化分子
百分数增大 有效碰撞的次数增加 化学反应速率增大。
4.催化剂(使用催化剂一般加快反应速率)
加入合适的催化剂 使发生反应所需的活化能降低 反应体系中含有的活化分
子百分数增大 有效碰撞次数增加 反应速率增大。
5.其他因素
反应物间的接触面积、光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。
典例 某小组探究实验条件对反应速率的影响,设计如下实验,并记录结果如下:
编号 温度 H2SO4溶液 KI溶液 1%淀粉溶液 出现蓝色时间
① 20 ℃ 0.10 mol·L-1 10 mL 0.40 mol·L-1 5 mL 1 mL 40 s
② 20 ℃ 0.10 mol·L-1 10 mL 0.80 mol·L-1 5 mL 1 mL 21 s
③ 50 ℃ 0.10 mol·L-1 10 mL 0.40 mol·L-1 5 mL 1 mL 5 s
④ 80 ℃ 0.10 mol·L-1 10 mL 0.40 mol·L-1 5 mL 1 mL 未见蓝色
下列说法正确的是 ( )
A.由实验①②可知,反应速率v与c(I-)成正相关
B.实验①②③④中,应将H2SO4溶液与淀粉溶液先混合
C.在I-被O2氧化过程中,H+只是降低活化能
D.由实验③④可知,温度越高,反应速率越小
A
思路点拨：考查反应物浓度与化学反应速率的关系。一般其他条件相同的情况下,反应物的
浓度越大,反应速率越大。
解析 ：实验①②中其他条件相同,c(I-):①<②,且反应速率:①<②,所以由实验①②知反应速率
v与c(I-)成正相关,A正确;实验①~④中,应将KI溶液与淀粉溶液先混合,再加入H2SO4溶液,在酸
性条件下O2与I-发生氧化还原反应,测定出现蓝色的时间,B错误;在I-被O2氧化过程中,H+作为
反应物参加了反应,C错误;实验④中温度升高,生成的碘单质能被氧气继续氧化,所以④不变
色,D错误。
1.速率—时间图
(1)Zn与足量盐酸的反应
定点 3 反应速率与图像
AB段:Zn与盐酸的反应是放热反应,使溶液
的温度升高,化学反应速率逐渐增大
BC段:随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减
小,化学反应速率逐渐减小
(2)H2C2O4溶液中加入酸性KMnO4溶液
化学方程式 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+
10CO2↑+8H2O
AB段:反应产生的Mn2+对该反应起催化作用
BC段:随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减
小,化学反应速率逐渐减小
2.速率—温度图
其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大,随着温度的降低而减小。
3.速率—压强图
其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,
减小气态反应物的压强(增大容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小。
情境探究
过氧化氢(H2O2)为无色透明液体,是一种强氧化剂,还原产物为水,不会产生污染,在工业
上被称为绿色氧化剂。其水溶液俗称双氧水,适用于医用伤口消毒、环境消毒和食品消毒。
过氧化氢在常温下可分解成水和氧气,但分解速率慢,改变条件可以加快反应速率,例如升高
温度、加入适当的催化剂(MnO2、某些金属离子如Fe3+、Cu2+等)。
素养 科学探究与创新意识——反应条件对化学反应速率的影响
学科素养 情境破
问题1 如何通过实验验证加热可加快过氧化氢的分解速率
提示 取等体积、等浓度的5%的双氧水于两支试管中,其中一支置于热水中,另一支置于冷
水中,对比反应现象。
问题2 为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,实验小组的同学设计了如图所示的实验装置
进行实验。
上述实验设计是否合理 若不合理请简述理由并提出改进措施。
提示 两盐溶液中所含的阴离子不同,对实验会造成干扰。为消除阴离子不同造成的干扰,
可将0.1 mol·L-1的FeCl3溶液改为0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液,或者将0.1 mol·L-1的CuSO4溶液改为0.1 mol·L-1的CuCl2溶液。
问题3 用Fe2(SO4)3溶液(催化剂)、30%的H2O2溶液和蒸馏水,设计实验探究H2O2溶液的浓度对
过氧化氢分解反应的反应速率的影响。
提示 实验中需控制双氧水浓度不同,催化剂的浓度相同。取用不同体积的双氧水,为保证
反应过程中催化剂浓度相同,所取用蒸馏水的量需保证最终溶液的总体积相等。同时实验记
录收集相同体积氧气所需时间或相同时间内收集氧气的体积。
讲解分析
一般通过对照实验探究外界条件对反应速率的影响,探究时一定要注意变量的控制,即只改
变一个变量,才能说明该变量对反应的影响。
1.探究催化剂对反应速率的影响,需要其他条件都相同,只控制一个催化剂变量,即加催化剂
和不加催化剂或加不同的催化剂,需考虑所加催化剂溶液的体积对浓度可能造成的影响,对
照实验中需加一定量蒸馏水,保证反应物浓度相同。
2.探究浓度对化学反应速率的影响,同样需控制其他条件相同,对照实验中需保证混合后的溶
液总体积相同。浓度对反应速率的影响一般只适用于气体或溶液间的反应。对于固体或纯
液体反应物,改变它们的量不会改变化学反应速率。固体物质的反应速率与接触面积有关,
颗粒越细,表面积越大,反应速率就越快。块状反应物可以通过研细来增大表面积,从而加快
化学反应速率。
3.若探究温度对反应速率的影响,特别注意必是恒容容器中进行的反应,如果容器的体积可
变,随着温度的变化,容器的体积会发生变化,则反应物的浓度也会发生改变。
例题 利用如图装置探究铜粉与下表中所列试剂的反应,在试管中加入一定量铜粉,加入试剂
后,立即塞上橡胶塞,实验现象如下表所示。
资料:Cu2++4NH3 [Cu(NH3)4]2+,[Cu(NH3)4]2+呈绛蓝色。
典例呈现
序号 试剂 现象
① 10 mL浓氨水,3 mL H2O 溶液变为绛蓝色,左侧水柱上升
② 10 mL浓氨水,3 mL H2O2溶液 溶液变为绛蓝色,且比①深
③ 10 mL 20% HNO3溶液,3 mL H2O 溶液快速变蓝,产生无色气体,左侧水柱下降
④ 10 mL 20% HNO3溶液,3 mL H2O2溶液 溶液变蓝比③慢,产生无色气体,左侧水柱下降
A.①中实验现象说明O2参与了反应
B.②中溶液颜色比①深可能是由于H2O2氧化Cu生成Cu2+
C.③中左侧水柱下降可能是反应产生NO气体导致的
D.④比③变蓝慢是由于H2O2分解造成自身消耗
下列推断不正确的是 ( )
D
素养解读：本题为探究实验,可培养学生科学探究与创新意识的核心素养。化学是以实验为
基础的学科,通常是根据实验的现象进行分析,作出对实验结果的合理解释。
信息提取：根据实验过程及实验现象作出合理的推断:将铜氧化需要较强的氧化剂,实验①
中浓氨水不能将铜氧化,因此可推测有其他氧化剂参与反应;实验②中过氧化氢有强氧化性,
可在一定条件下将铜氧化;实验③中硝酸具有强氧化性,常温下能将铜氧化;实验④中硝酸与
过氧化氢两种氧化剂同时使用要考虑相互之间的影响。
解题思路：溶液变为绛蓝色,说明铜被氧化;左侧水柱上升,说明装置内气体减少,由此推测,装
置内的氧气在浓氨水中将铜氧化,A正确;②中溶液颜色比①中的深,说明生成的含铜化合物
浓度更大,对比可知,过氧化氢的存在,增大了铜的溶解量,B正确;根据现象及硝酸的强氧化性
可知,铜被硝酸氧化,硝酸被还原成NO,C正确;根据实验现象可知,过氧化氢的存在干扰了硝
酸与铜的反应,硝酸的还原产物为NO,如果过氧化氢分解产生O2,O2会与NO反应生成红棕色
的NO2,与实验现象不相符,D错误。
思维升华
对照实验遵循对照原则、单一变量原则、科学性原则等。目的在于消除无关变量对实
验结果的影响。对照实验通常是一个对照组,一个或者多个实验组,但是每个实验组和对照
组之间只能有一个因素不同,也就是遵循单一变量原则。
