第二节 化学反应的速率与限度
学习目标 重点难点
1.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。 2.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。 3.知道化学反应平均速率的表示方法,通过实验探究影响化学反应速率的因素。 4.认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 重点 1.化学反应速率的概念及其影响因素。 2.化学反应的限度。
难点 1.化学反应的限度。 2.化学平衡状态的判定。
第1课时 化学反应的速率
新知探究(一)——化学反应速率及其表示方法
1.化学反应速率
(1)化学反应速率:表示化学反应过程进行 的物理量。
(2)表示方法:用单位时间内反应物 或生成物 来表示(取正值)。
(3)表达式:v=
(4)单位:mol/(L·min)或mol/(L·s)。
2.实例分析
(1)某反应物浓度在5 min内由6 mol·L-1变为2 mol·L-1,则5 min内的平均反应速率为0.8 mol·L-1·min-1。
(2)已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其浓度数据如下:
物质 N2 H2 NH3
起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2 s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
v(N2)= mol·L-1·s-1,
v(H2)= mol·L-1·s-1,
v(NH3)= mol·L-1·s-1,
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)= 。
[微点拨] ①在同一化学反应里,用不同的物质表示的反应速率可能不同,但意义相同,故描述反应速率时必须指明具体的物质。
②固体或纯液体的浓度记为常数,Δc=0,因此一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。
③化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
④用不同反应物或生成物表示化学反应速率时:化学反应速率之比=化学计量数之比。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。 ( )
(2)对有固体参加的化学反应,可用单位时间固体浓度的改变量表示化学反应速率。 ( )
(3)化学反应速率的单位通常为mol·s-1或mol·min-1。 ( )
(4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率。 ( )
(5)化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1。 ( )
2.(2024·福州四中月考)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)经一段时间后,SO3的浓度增加0.4 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为 ( )
A.0.1 s B.2.5 s C.10 s D.5 s
3.对于反应3A(g)+B(g)4C(g)+2D(g),测得4种条件下的反应速率分别为①v(A)=0.9 mol·L-1·s-1、②v(B)=24 mol·L-1·min-1、③v(C)=1.6 mol·L-1·s-1、④v(D)=1.8 mol·L-1·min-1。则上述4种条件下的反应速率大小关系正确的是 ( )
A.②>④>③>① B.②>①>④>③
C.②=③>①>④ D.②=③>④=①
4.在2 L密闭容器中进行如下反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qW(g),在2 s内用X表示的平均反应速率是0.3 mol·L-1·s-1,则2 s时W增加的物质的量是 ( )
A.1.2 mol B.1.2 mol
C.0.6 mol D.0.6 mol
|思维建模|化学反应速率大小的比较方法
先看 单位 看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位
再选 方法 归一法 换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小
比值法 比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比较与,若>,由A表示的反应速率比B的大
新知探究(二)——影响化学反应速率的因素
导学设计
探究外界因素对化学反应速率的影响
1.反应温度的影响
实验操作
实验现象
实验结论
2.反应物浓度的影响
实验操作
实验现象
实验结论
3.催化剂的影响
实验 操作
实验 现象 无明显现象 能产生大量气泡 能产生大量气泡
实验 结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率
(1)在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图所示)。
向下压缩活塞,容器内气体压强如何变化 气体浓度如何变化 反应速率如何变化
(2)合成氨的反应中,保持容器的容积不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化 如果保持容器内气体压强不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化
[系统融通知能]
1.内因——决定因素
决定化学反应速率的主要原因是反应物本身的性质。例如:Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时,Mg发生的反应更剧烈,反应更快。
2.外因(其他条件不变时)
浓度 反应物的浓度越大,反应速率越大
压强 对于有气体参加的反应,压强越大,反应速率越大
温度 反应的温度越高,反应速率越大
催化剂 加入催化剂能够显著地增大反应速率
其他 如反应物颗粒越小,接触面积越大,反应速率越大
[微思考] 请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。
3.压强对反应速率影响的原因
对于有气体物质参加的反应,改变反应体系的压强,对化学反应速率的影响常有以下几种情况:
恒温时 增大压强体积减小浓度增大化学反应速率增大
恒温、 恒容时 充入气体反应物总压强增大浓度增大化学反应速率增大
充入惰性气体总压强增大,但各反应物的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变
恒温、 恒压时 充入惰性气体容器容积增大浓度减小化学反应速率减小
[题点多维训练]
1.下列有关化学反应速率的说法正确的是 ( )
A.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
B.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率减慢
C.SO2的催化氧化是一个放热的反应,所以升高温度,反应的速率减慢
D.100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
2.为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是 ( )
3.容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法正确的是 ( )
A.将容器的体积缩小一半,其反应速率增大
B.保持容积不变,充入氩气,其反应速率增大
C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率增大
D.增加WO3的量,反应速率增大
4.在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率
(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸: 。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒: 。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢,加入少量MnO2后很快产生气体: 。
(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块,产生气体的速率有快有慢: 。
(5)同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L-1的盐酸和1 mol·L-1的盐酸中反应,反应速率不同: 。
(6)夏天食品容易变质,冬天就不易发生该现象: 。
命题热点(一)——用“变量控制”思想分析化学反应速率的影响因素
变量控制法探究影响化学反应速率的因素
变量控制法探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应速率的影响。其探究流程为
变量 内容 影响化学反应速率的外界因素主要有:浓度、温度、压强、催化剂、固体物质的表面积
确定 变量 依据实验目的,搞清某个外界因素对化学反应速率的影响,均需控制其他因素不变时再进行实验,从而理清影响实验探究结果的因素,确定出变量和定量
定多 变一 探究时,先确定只变化一种因素,其他因素不变,看这种因素和探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,从而得出相应的实验结论
数据 有效 解答时要注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量要统一,否则无法作出正确判断
[题点多维训练]
1.(2024·北京海淀区高一期中)已知反应:Na2S2O3+H2SO4S↓+SO2↑+H2O+Na2SO4,下列条件下反应速率最快的是 ( )
选项 温度 Na2S2O3溶液的体积和浓度 硫酸的体积和浓度
A 25 ℃ 10 mL、0.2 mol·L-1 10 mL、0.2 mol·L-1
B 25 ℃ 20 mL、0.1 mol·L-1 20 mL、0.1 mol·L-1
C 50 ℃ 50 mL、0.1 mol·L-1 50 mL、0.1 mol·L-1
D 50 ℃ 10 mL、0.5 mol·L-1 10 mL、0.5 mol·L-1
2.已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,乙同学通过室温下溶液颜色褪至无色所需时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。
[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·L-1 H2C2O4溶液 H2O 3 mol·L-1 稀硫酸 0.05 mol·L-1 KMnO4溶液
1 3.0 2.0 2.0 3.0 1.5
2 2.0 3.0 2.0 V1 2.7
3 1.0 V2 2.0 3.0 3.9
请回答:
(1)表中V1= ,V2= 。
(2)利用实验1中数据进行计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)= 。
(3)在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显增大。针对上述现象,某同学认为该反应放热,导致溶液温度上升,反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是 的影响。
(4)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,可以在反应一开始时加入 (填字母)。
A.硫酸钾 B.硫酸锰
C.氯化锰 D.水
命题热点(二)——“三段式”突破化学反应速率的有关计算
[典例] 1 L恒容密闭容器中,充入0.4 mol A气体和0.2 mol B气体,发生如下反应:2A(g)+B(g)nC(g)+D(g),2 min末容器中D的物质的量为0.1 mol,若测得前2 min以C浓度变化来表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1。下列说法错误的是 ( )
A.n=2
B.2 min内v(A)=0.1 mol·L-1·min-1
C.2 min末c(B)为0.1 mol·L-1
D.2 min末D的物质的量分数为20%
听课记录:
|思维建模|“三段式”解答模板
(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(g)+nB(g)pC(g)
t0 s/(mol·L-1) a b 0
转化/(mol·L-1) x
t1 s/(mol·L-1) a-x b-
则①v(B)= mol·L-1·s-1;
v(C)= mol·L-1·s-1。
②转化率α(A)==×100%。
③A的物质的量分数
ω=×100%。
[题点多维训练]
1.在2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g),若最初加入的A和B的物质的量都是4 mol,测得10 s内A的平均反应速率v(A)=0.12 mol·L-1·s-1,则反应进行到10 s时容器中B的物质的量是 ( )
A.1.6 mol B.2.8 mol
C.3.2 mol D.3.6 mol
2.在2 L密闭容器中充入1 mol N2和4 mol H2发生反应(g)2NH3(g),10 min时测得NH3的物质的量分数为10%,则10 min内H2的反应速率为 ,N2的转化率为 。
3.(1)在反应A(g)+3B(g)2C(g)中,若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。
(2)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的物质的量为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。
(3)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 时,容器中有 mol A,此时C的物质的量浓度为 。
第1课时 化学反应的速率
新知探究(一)
1.(1)快慢 (2)浓度的减小 浓度的增大
2.(2)0.2 0.6 0.4 1∶3∶2
[题点多维训练]
1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2.选D 根据SO3的浓度增加0.4 mol·L-1,可知O2的浓度减少0.2 mol·L-1;再结合在这段时间内v(O2)=0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为=5 s,D项正确。
3.选C 将不同物质表示的反应速率均转化为B的反应速率。①v(B)=v(A)=0.9 mol·L-1·s-1×=0.3 mol·L-1·s-1,②v(B)=24 mol·L-1·min-1=0.4 mol·L-1·s-1,③v(B)=v(C)=1.6 mol·L-1·s-1×=0.4 mol·L-1·s-1,④v(B)=v(D)=1.8 mol·L-1·min-1×=0.9 mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·s-1。故反应速率的大小关系为②=③>①>④,C项正确。
4.选A 在2 s内,用X表示的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1,由反应速率之比等于化学计量数比,可以得出用W表示的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1×= mol·L-1·s-1,则2 s内,W物质增加的物质的量是 mol·L-1·s-1×2 L×2 s= mol。
新知探究(二)
[导学设计]
1.冷水中气泡产生较慢,热水中气泡产生较快 温度越高反应速率越大
2.加1 mL水的试管中产生气泡较慢 反应物浓度越大,反应速率越大
3.加快
(1)提示:向下压缩活塞,气体压强增大,浓度增大,化学反应速率加快。
(2)提示:保持容器的容积不变,充入氦气,尽管压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变;保持容器内气体压强不变,充入氦气,尽管压强不变,但容器的体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。
[微思考]
提示:食物腐败是因为发生了化学反应,在其他条件相同时,温度越低,化学反应越慢,人们用电冰箱把食物放置在低温下保存,以减缓食物的腐败。
[题点多维训练]
1.选B 常温下浓硫酸与铁反应发生钝化,如加热,则生成二氧化硫气体,不能增大生成氢气的速率,故A错误;压强越低反应速率越慢,所以减小压强反应速率减慢,故B正确;升高温度,反应速率增大,故C错误;加入氯化钠,氯化钠不参与反应,但溶液体积增大,浓度减小,速率减小,故D错误。
2.选D 没有对比实验,A错误;催化剂不同,温度不同,无法比较,B错误;前者没有催化剂,后者有催化剂,无法比较,C错误;只有温度不同,其他条件都相同,该方案可行,D正确。
3.选A 保持容积不变,充入氩气,参加反应气体的浓度不变,则其反应速率不变,B错误;保持压强不变,充入氖气,则容器容积增大,参加反应气体的浓度减小,H2O(g)的生成速率减小,C错误;WO3为固体,增加固体的量不改变反应速率,D错误。
4.(1)光照 (2)固体表面积 (3)催化剂
(4)反应物本身的性质 (5)浓度 (6)温度
命题热点(一)
1.选D 温度越高、反应物浓度越大反应速率越快,且温度对速率的影响大于浓度对速率的影响,因此C、D的速率大于A、B;C中混合后Na2S2O3和硫酸的浓度均为0.05 mol·L-1,D中混合后Na2S2O3和硫酸的浓度均为0.25 mol·L-1,D的浓度较大,故D的反应速率最快,故D正确。
2.解析:(1)由实验1可知溶液总体积为(3.0+2.0+2.0+3.0)mL=10.0 mL,则实验 2、3中溶液总体积为10.0 mL,所以表中V1=10.0-7.0=3.0,V2=10.0-6.0=4.0。
(2)由实验1中数据可知,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)==
1.0×10-2 mol·L-1·min-1。
(3)该反应在溶液中进行,所以温度升高、浓度变大、加入催化剂会使反应速率加快,反应过程中反应物的浓度是不断减小的,所以一定不是浓度的影响,题目给的猜想是温度的影响,所以也可能是催化剂的影响,开始时反应速率小,不久后加快,说明催化剂是反应过程中生成的,所以速率加快的原因可能是生成的Mn2+起催化作用。
(4)因为猜想是生成的Mn2+的催化作用使反应速率加快,且不能再引入新的离子,所以可以在反应一开始时加入硫酸锰来验证,B项符合题意。
答案:(1)3.0 4.0
(2)1.0×10-2mol·L-1·min-1
(3)Mn2+的催化作用 (4)B
命题热点(二)
[典例] 选A 结合题中信息可知,2 min内生成n(C)=0.05 mol·L-1·min-1×1 L×2 min=0.1 mol,可结合三段式法计算:
2A(g)+B(g)nC(g)+D(g)
起始/mol 0.4 0.2 0 0
反应/mol 0.2 0.1 0.1 0.1
2 min末/mol 0.2 0.1 0.1 0.1
根据生成物中C、D的物质的量相等,可确定n=1,A项错误;2 min内消耗0.2 mol A,则v(A)==0.1 mol·L-1·min-1,B项正确;2 min末n(B)=0.1 mol,则c(B)=0.1 mol·L-1,C项正确;2 min末D的物质的量分数为
×100%=20%,D项正确。
[题点多维训练]
1.选C 10 s内Δn(A)=0.12 mol·L-1·s-1×2 L×10 s=2.4 mol。
3A(g)+B(g)2C(g)
n(始)/mol 4 4 0
Δn/mol 2.4 0.8 1.6
n(10 s)/mol 1.6 3.2 1.6
C正确。
2.解析: N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
n(始)/mol 1 4 0
Δn/mol x 3x 2x
n(10 min)/mol 1-x 4-3x 2x
故×100%=10%,x≈0.23,v(H2)==0.034 5 mol·L-1·min-1,α(N2)=×100%=23%。
答案:0.034 5 mol·L-1·min-1 23%
3.解析:(1)根据化学方程式中的化学计量数关系:=,v(B)=3v(A)=3×0.2 mol·L-1·min-1=0.6 mol·L-1·min-1。
(2)解法一:3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol-1.9 mol=0.1 mol,根据化学方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g),可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol,根据化学反应速率的计算公式,v(H2)==0.05 mol·L-1·s-1。
解法二:先计算出用N2表示的化学反应速率:v(N2)== mol·L-1·s-1,再根据化学方程式的计量数关系,计算出用H2表示的化学反应速率:v(H2)=3v(N2)=0.05 mol·L-1·s-1。
(3) 3A(g) + B(g) 2C(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1.0 0.5 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.06×2=0.12 0.04 0.08
2 s时浓度/(mol·L-1) 1.0-0.12=0.88 0.5-0.04=0.46 0.08
则2 s时,n(A)=0.88 mol·L-1×10 L=8.8 mol,c(C)=0.08 mol·L-1。
答案:(1)0.6 (2)0.05 mol·L-1·s-1
(3)8.8 0.08 mol·L-1(共99张PPT)
第二节
化学反应的速率与限度
学习目标
1.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
2.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
3.知道化学反应平均速率的表示方法,通过实验探究影响化学反应速率的因素。
4.认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
重点难点 重点 1.化学反应速率的概念及其影响因素。
2.化学反应的限度。
难点 1.化学反应的限度。
2.化学平衡状态的判定。
第1课时 化学反应的速率
目录
新知探究(一)——化学反应速率及其表示方法
新知探究(二)——影响化学反应速率的因素
课时跟踪检测
命题热点(一)——用“变量控制”思想分析化学反应
速率的影响因素
命题热点(二)——“三段式”突破化学反应速率的
有关计算
新知探究(一)
化学反应速率及其表示方法
1.化学反应速率
(1)化学反应速率:表示化学反应过程进行 的物理量。
(2)表示方法:用单位时间内反应物 或生成物_____
来表示(取正值)。
(3)表达式:v=
(4)单位:mol/(L·min)或mol/(L·s)。
快慢
浓度的减小
浓度
的增大
2.实例分析
(1)某反应物浓度在5 min内由6 mol·L-1变为2 mol·L-1,则5 min内的平均反应速率为0.8 mol·L-1·min-1。
(2)已知合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),其浓度数据如下:
物质 N2 H2 NH3
起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2 s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
v(N2)= mol·L-1·s-1,
v(H2)= mol·L-1·s-1,
v(NH3)= mol·L-1·s-1,
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)= 。
0.2
0.6
0.4
1∶3∶2
[微点拨] ①在同一化学反应里,用不同的物质表示的反应速率可能不同,但意义相同,故描述反应速率时必须指明具体的物质。
②固体或纯液体的浓度记为常数,Δc=0,因此一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。
③化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
④用不同反应物或生成物表示化学反应速率时:化学反应速率之比=化学计量数之比。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。( )
(2)对有固体参加的化学反应,可用单位时间固体浓度的改变量表示化学反应速率。( )
(3)化学反应速率的单位通常为mol·s-1或mol·min-1。( )
[题点多维训练]
×
×
×
(4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率。 ( )
(5)化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1。( )
×
×
2.(2024·福州四中月考)反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)经一段时间后,SO3的浓度增加0.4 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为( )
A.0.1 s B.2.5 s C.10 s D.5 s
√
解析:根据SO3的浓度增加0.4 mol·L-1,可知O2的浓度减少0.2 mol·L-1;再结合在这段时间内v(O2)=0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为=5 s,D项正确。
3.对于反应3A(g)+B(g) 4C(g)+2D(g),测得4种条件下的反应速率分别为①v(A)=0.9 mol·L-1·s-1、②v(B)=24 mol·L-1·min-1、③v(C)=1.6 mol·L-1·s-1、④v(D)=1.8 mol·L-1·min-1。则上述4种条件下的反应速率大小关系正确的是( )
A.②>④>③>① B.②>①>④>③
C.②=③>①>④ D.②=③>④=①
√
解析:将不同物质表示的反应速率均转化为B的反应速率。①v(B)=v(A)=0.9 mol·L-1·s-1×=0.3 mol·L-1·s-1,②v(B)=24 mol·L-1·min-1=0.4 mol·L-1·s-1,③v(B)=v(C)=1.6 mol·L-1·s-1×=0.4 mol·L-1·s-1,④v(B)=v(D)=1.8 mol·L-1·min-1×=0.9 mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·s-1。故反应速率的大小关系为②=③>①>④,C项正确。
4.在2 L密闭容器中进行如下反应:mX(g)+nY(g) pZ(g)+qW(g),在2 s内用X表示的平均反应速率是0.3 mol·L-1·s-1,则2 s时W增加的物质的量是( )
A.1.2 mol B.1.2 mol
C.0.6 mol D.0.6 mol
√
解析:在2 s内,用X表示的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1,由反应速率之比等于化学计量数比,可以得出用W表示的平均速率为0.3 mol·L-1·
s-1×= mol·L-1·s-1,则2 s内,W物质增加的物质的量是 mol·L-1·
s-1×2 L×2 s= mol。
|思维建模|化学反应速率大小的比较方法
先看单位 看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位 再选方法 归一法 换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小
比值法
新知探究(二)
影响化学反应速率的因素
导学设计 探究外界因素对化学反应速率的影响
1.反应温度的影响
实验 操作
实验现象 ______________________________________ 实验结论 ______________________ 冷水中气泡产生较慢,热水中气泡产生较快
温度越高反应速率越大
2.反应物浓度的影响
实验操作
实验现象 _______________________________ 实验结论 _____________________________ 加1 mL水的试管中产生气泡较慢
反应物浓度越大,反应速率越大
3.催化剂的影响
实验操作
实验现象 无明显现象 能产生大量气泡 能产生大量气泡
实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率_____ 加快
(1)在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:
H2(g)+I2(g) 2HI(g)。该密闭容器有一个
可移动的活塞(如图所示)。
向下压缩活塞,容器内气体压强如何变化 气体浓度如何变化 反应速率如何变化
提示:向下压缩活塞,气体压强增大,浓度增大,化学反应速率加快。
(2)合成氨的反应中,保持容器的容积不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化 如果保持容器内气体压强不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化
提示:保持容器的容积不变,充入氦气,尽管压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变;保持容器内气体压强不变,充入氦气,尽管压强不变,但容器的体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。
1.内因——决定因素
决定化学反应速率的主要原因是反应物本身的性质。例如:Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时,Mg发生的反应更剧烈,反应更快。
[系统融通知能]
2.外因(其他条件不变时)
浓度 反应物的浓度越大,反应速率越大
压强 对于有气体参加的反应,压强越大,反应速率越大
温度 反应的温度越高,反应速率越大
催化剂 加入催化剂能够显著地增大反应速率
其他 如反应物颗粒越小,接触面积越大,反应速率越大
[微思考] 请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。
提示:食物腐败是因为发生了化学反应,在其他条件相同时,温度越低,化学反应越慢,人们用电冰箱把食物放置在低温下保存,以减缓食物的腐败。
3.压强对反应速率影响的原因
对于有气体物质参加的反应,改变反应体系的压强,对化学反应速率的影响常有以下几种情况:
恒温时 增大压强 体积减小 浓度增大 化学反应速率增大
恒温、 恒容时 充入气体反应物 总压强增大 浓度增大 化学反应速率增大
充入惰性气体 总压强增大,但各反应物的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变
恒温、 恒压时 充入惰性气体 容器容积增大 浓度减小 化学反应速率减小
续表
√
1.下列有关化学反应速率的说法正确的是 ( )
A.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
B.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率减慢
C.SO2的催化氧化是一个放热的反应,所以升高温度,反应的速率减慢
D.100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变
[题点多维训练]
解析:常温下浓硫酸与铁反应发生钝化,如加热,则生成二氧化硫气体,不能增大生成氢气的速率,故A错误;压强越低反应速率越慢,所以减小压强反应速率减慢,故B正确;升高温度,反应速率增大,故C错误;加入氯化钠,氯化钠不参与反应,但溶液体积增大,浓度减小,速率减小,故D错误。
2.为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是 ( )
√
解析:没有对比实验,A错误;催化剂不同,温度不同,无法比较,B错误;前者没有催化剂,后者有催化剂,无法比较,C错误;只有温度不同,其他条件都相同,该方案可行,D正确。
3.容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)+3H2(g)
W(s)+3H2O(g),下列说法正确的是( )
A.将容器的体积缩小一半,其反应速率增大
B.保持容积不变,充入氩气,其反应速率增大
C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率增大
D.增加WO3的量,反应速率增大
√
解析:保持容积不变,充入氩气,参加反应气体的浓度不变,则其反应速率不变,B错误;保持压强不变,充入氖气,则容器容积增大,参加反应气体的浓度减小,H2O(g)的生成速率减小,C错误;WO3为固体,增加固体的量不改变反应速率,D错误。
4.在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率
(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸: 。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒: 。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢,加入少量MnO2后很快产生气体: 。
光照
固体表面积
催化剂
(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块,产生气体的速率有快有慢: 。
反应物本身的性质
(5)同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L-1的盐酸和1 mol·L-1的盐酸中反应,反应速率不同: 。
(6)夏天食品容易变质,冬天就不易发生该现象: 。
浓度
温度
命题热点(一)
用“变量控制”思想分析化学反应速率的影响因素
变量控制法探究影响化学反应速率的因素
变量控制法探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应速率的影响。其探究流程为
变量 内容 影响化学反应速率的外界因素主要有:浓度、温度、压强、催化剂、固体物质的表面积
确定 变量 依据实验目的,搞清某个外界因素对化学反应速率的影响,均需控制其他因素不变时再进行实验,从而理清影响实验探究结果的因素,确定出变量和定量
定多 变一 探究时,先确定只变化一种因素,其他因素不变,看这种因素和探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,从而得出相应的实验结论
数据 有效 解答时要注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量要统一,否则无法作出正确判断
续表
1.(2024·北京海淀区高一期中)已知反应:Na2S2O3+H2SO4===
S↓+SO2↑+H2O+Na2SO4,下列条件下反应速率最快的是 ( )
[题点多维训练]
选项 温度 Na2S2O3溶液的体积和浓度 硫酸的体积和浓度
A 25 ℃ 10 mL、0.2 mol·L-1 10 mL、0.2 mol·L-1
B 25 ℃ 20 mL、0.1 mol·L-1 20 mL、0.1 mol·L-1
C 50 ℃ 50 mL、0.1 mol·L-1 50 mL、0.1 mol·L-1
D 50 ℃ 10 mL、0.5 mol·L-1 10 mL、0.5 mol·L-1
√
解析:温度越高、反应物浓度越大反应速率越快,且温度对速率的影响大于浓度对速率的影响,因此C、D的速率大于A、B;C中混合后Na2S2O3和硫酸的浓度均为0.05 mol·L-1,D中混合后Na2S2O3和硫酸的浓度均为0.25 mol·L-1,D的浓度较大,故D的反应速率最快,故D正确。
2.已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,乙同学通过室温下溶液颜色褪至无色所需时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。
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·L-1 H2C2O4溶液 H2O 3 mol·L-1 稀硫酸 0.05 mol·L-1 KMnO4溶液 1 3.0 2.0 2.0 3.0 1.5
2 2.0 3.0 2.0 V1 2.7
3 1.0 V2 2.0 3.0 3.9
[实验内容及记录]
请回答:
(1)表中V1= ,V2= 。
解析:由实验1可知溶液总体积为(3.0+2.0+2.0+3.0)mL=10.0 mL,则实验 2、3中溶液总体积为10.0 mL,所以表中V1=10.0-7.0=3.0,V2=10.0-6.0=4.0。
3.0
4.0
(2)利用实验1中数据进行计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)= 。
解析:由实验1中数据可知,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)==1.0×10-2 mol·L-1·min-1。
1.0×10-2mol·L-1·min-1
(3)在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显增大。针对上述现象,某同学认为该反应放热,导致溶液温度上升,反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是 的影响。
解析:该反应在溶液中进行,所以温度升高、浓度变大、加入催化剂会使反应速率加快,反应过程中反应物的浓度是不断减小的,所以一定不是浓度的影响,题目给的猜想是温度的影响,所以也可能是催化剂的影响,开始时反应速率小,不久后加快,说明催化剂是反应过程中生成的,所以速率加快的原因可能是生成的Mn2+起催化作用。
Mn2+的催化作用
(4)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,可以在反应一开始时加入 (填字母)。
A.硫酸钾 B.硫酸锰
C.氯化锰 D.水
解析:因为猜想是生成的Mn2+的催化作用使反应速率加快,且不能再引入新的离子,所以可以在反应一开始时加入硫酸锰来验证,B项符合题意。
B
命题热点(二)
“三段式”突破化学反应速率的有关计算
[典例] 1 L恒容密闭容器中,充入0.4 mol A气体和0.2 mol B气体,发生如下反应:2A(g)+B(g) nC(g)+D(g),2 min末容器中D的物质的量为0.1 mol,若测得前2 min以C浓度变化来表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1。下列说法错误的是( )
A.n=2
B.2 min内v(A)=0.1 mol·L-1·min-1
C.2 min末c(B)为0.1 mol·L-1
D.2 min末D的物质的量分数为20%
√
[解析] 结合题中信息可知,2 min内生成n(C)=0.05 mol·L-1·min-1×
1 L×2 min=0.1 mol,可结合三段式法计算:
2A(g)+B(g) nC(g)+D(g)
起始/mol 0.4 0.2 0 0
反应/mol 0.2 0.1 0.1 0.1
2 min末/mol 0.2 0.1 0.1 0.1
根据生成物中C、D的物质的量相等,可确定n=1,A项错误;2 min内消耗0.2 mol A,则v(A)==0.1 mol·L-1·min-1,B项正确;2 min末n(B)=0.1 mol,则c(B)=0.1 mol·L-1,C项正确;2 min末D的物质的量分数为×100%=20%,D项正确。
|思维建模|“三段式”解答模板
(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(g)+nB(g) pC(g)
t0 s/(mol·L-1) a b 0
转化/(mol·L-1) x
t1 s/(mol·L-1) a-x b-
则①v(B)= mol·L-1·s-1;
v(C)= mol·L-1·s-1。
②转化率α(A)==×100%。
③A的物质的量分数
ω=×100%。
1.在2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g) 2C(g),若最初加入的A和B的物质的量都是4 mol,测得10 s内A的平均反应速率v(A)=0.12 mol·
L-1·s-1,则反应进行到10 s时容器中B的物质的量是( )
A.1.6 mol B.2.8 mol
C.3.2 mol D.3.6 mol
[题点多维训练]
√
解析:10 s内Δn(A)=0.12 mol·L-1·s-1×2 L×10 s=2.4 mol。
3A(g)+B(g) 2C(g)
n(始)/mol 4 4 0
Δn/mol 2.4 0.8 1.6
n(10 s)/mol 1.6 3.2 1.6
C正确。
2.在2 L密闭容器中充入1 mol N2和4 mol H2发生反应(g) 2NH3(g),10 min时测得NH3的物质的量分数为10%,则10 min内H2的反应速率为 ,N2的转化率为 。
解析: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
n(始)/mol 1 4 0
Δn/mol x 3x 2x
n(10 min)/mol 1-x 4-3x 2x
0.034 5 mol·L-1·min-1
23%
故×100%=10%,x≈0.23,v(H2)==0.034 5 mol·L-1·
min-1,α(N2)=×100%=23%。
3.(1)在反应A(g)+3B(g) 2C(g)中,若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。
解析:根据化学方程式中的化学计量数关系:=,
v(B)=3v(A)=3×0.2 mol·L-1·min-1=0.6 mol·L-1·min-1。
0.6
(2)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的物质的量为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。
解析:解法一:3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol-1.9 mol=0.1 mol,根据化学方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol,根据化学反应速率的计算公式,
v(H2)==0.05 mol·L-1·s-1。
0.05 mol·L-1·s-1
解法二:先计算出用N2表示的化学反应速率:v(N2)== mol·L-1·s-1,再根据化学方程式的计量数关系,计算出用H2表示的化学反应速率:v(H2)=3v(N2)=0.05 mol·L-1·s-1。
(3)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 时,容器中有 mol A,此时C的物质的量浓度为 。
则2 s时,n(A)=0.88 mol·L-1×10 L=8.8 mol,c(C)=0.08 mol·L-1。
解析:
8.8
0.08 mol·L-1
课时跟踪检测
(选择题第1~10小题,每小题3分,第13小题5分,本检测满分70分)
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√
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1.化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是 ( )
A.食品抽真空包装
B.在铁制品表面刷油漆
C.工业矿石冶炼前先将矿石粉碎
D.向门窗合页里注油
解析:向门窗合页里注油,增加润滑度,与反应速率无关。
√
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2.(2024·韶关高一期末)下列有关化学反应速率的叙述正确的是 ( )
A.可逆反应速率表示的是瞬时速率
B.化学反应速率可以用一定时间内反应物浓度的变化来表示
C.用不同物质表示同一反应的化学反应速率时,速率数值可能相同
D.化学反应速率可以是正值,也可以是负值
解析:化学反应速率是一个时间段内的平均速率,化学反应速率都是正值。
√
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3.(2024·宁波海曙区高一期中)在带有活塞的密闭容器中发生如下反应:Fe2O3(s)+3H2(g) 2Fe(s)+3H2O(g),采取下列措施不能改变反应速率的是( )
A.将容器的体积减小一半
B.保持容器容积不变,增加H2通入量
C.保持容器内压强不变,充入N2
D.增加Fe的量
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3
解析:将容器的体积减小一半,氢气的浓度增大一倍,单位体积内活化分子个数增大,化学反应速率加快,故A错误;保持容器容积不变,增加H2通入量,氢气的浓度增大,单位体积内活化分子个数增大,化学反应速率加快,故B错误;保持容器内压强不变,充入N2,容器体积增大,氢气的浓度减小,单位体积内活化分子个数减小,化学反应速率减慢,故C错误;Fe是固体,不影响反应速率,故D正确。
√
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3
4.已知反应3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(g),在不同条件下用不同物质表示的反应速率分别为①v(A)=0.6 mol·L-1·min-1;②v(B)=0.45 mol·
L-1·min-1;③v(C)=0.015 mol·L-1·min-1;④v(D)=0.45 mol·L-1·min-1。其中反应进行最快的是( )
A.① B.② C.③ D.④
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解析:①=0.2 mol·L-1·min-1,②=0.45 mol·L-1·min-1,③=0.007 5 mol·L-1·min-1,④=0.225 mol·L-1·min-1,反应最快的为②,B正确。
√
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3
5.(2024·镇江高一质检)一定温度下,浓度均为1 mol·L-1的A2和B2两种气体在密闭容器中发生可逆反应生成气体C,一段时间后,测得c(A2)=0.58 mol·L-1、c(B2)=0.16 mol·L-1、c(C)=0.84 mol·L-1,则该反应的化学方程式为 ( )
A.2A2+B2 2A2B B.A2+B2 2AB
C.A2+B2 A2B2 D.A2+2B2 2AB2
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解析:由题意得,Δc(A2)=0.42 mol·L-1、Δc(B2)=0.84 mol·L-1、Δc(C)=0.84 mol·L-1,故A2、B2、C的化学计量数之比为0.42∶0.84
∶0.84=1∶2∶2,该反应可表示为A2+2B2 2C,根据原子守恒可知,
C为AB2,即该反应的化学方程式为A2+2B2 2AB2,D项正确。
√
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6.CaCO3与1 L 1 mol·L-1的盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示,下列结论错误的是 ( )
A.反应开始2 min内平均反应速率最大
B.反应速率先增大后减小
C.2~4 min内温度对反应速率的影响较大
D.4 min后反应物浓度是影响反应速率的主要因素
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解析:图中的曲线表明,在第一个2 min内产生了0.1 mol CO2,第二个2 min内产生了0.2 mol CO2,第三个2 min内产生了0.05 mol CO2,第二个2 min内的平均反应速率比第一个2 min内的大,A项错误。
√
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7.下列说法正确的是 ( )
A.在反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)中,温度和容器容积一定时,增加氮气的量,将加快化学反应速率
B.在CaCO3与稀盐酸的反应中,加入NaCl溶液,不会改变化学反应速率
C.在K2SO4溶液与BaCl2溶液的反应中,加入KCl固体,将加快化学反应速率
D.Zn与稀硫酸反应制取H2,若改用98%的浓硫酸,将加快H2的生成速率
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解析:在反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)中,温度和容器容积一定时,增加氮气的量,反应物的浓度增大,化学反应速率加快,A项正确;在CaCO3与稀盐酸的反应中,加入NaCl溶液,相当于加水稀释,溶液中H+的浓度减小,化学反应速率减慢,B项错误;K2SO4溶液与BaCl2溶液反应,实质为Ba2++S===BaSO4↓,加入KCl固体,不影响Ba2+、S的浓度,化学反应速率不变,C项错误;Zn与稀硫酸反应制取H2,若改用98%的浓硫酸,反应开始时将生成SO2气体,不会生成H2,D项错误。
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8.(2024·酒泉高一期中)一定温度下,10 mL 0.8 mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成的O2的体积(已折算为标准状况下)如表。
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
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下列叙述正确的是(溶液体积变化忽略不计) ( )
A.反应到6 min时,c(H2O2)=0.2 mol·L-1
B.第4 min时的瞬时速率小于第6 min时的瞬时速率
C.反应至6 min时,H2O2分解率为50%
D.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1
√
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解析:由化学方程式2H2O2 2H2O+O2↑,计算可知,氧气的物质的量n==0.001 mol,反应至6 min时消耗H2O2的物质的量为0.002 mol,反应到6 min时,c(H2O2)==0.6 mol·L-1,故A错误;随反应进行,浓度减小,反应速率减小,则一定温度下第4 min时的瞬时速率大于第6 min时的瞬时速率,故B错误;由以上分析可知,反应至6 min时消耗H2O2的物质的量为0.002 mol,反应至6 min时,H2O2分解率为
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12
13
14
3
×100%=25%,故C错误;结合A的计算,0~6 min的平均反应速率:
v(H2O2)=≈3.3×10-2mol·L-1·min-1,故D正确。
1
2
4
5
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3
9.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示,根据图示分析实验条件,下列说法一定不正确的是 ( )
组别 对应曲线 c(HCl)/ (mol·L-1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
1
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A.第4组实验的反应速率最慢
B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L-1
C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L-1
D.第3组实验的反应温度低于30 ℃
√
1
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解析:由图像可知,1、2、3、4四组实验产生的氢气一样多,只是反应速率有快慢之分。第4组实验反应所用时间最长,故反应速率最慢,A正确;第1组实验反应所用时间最短,故反应速率最快,根据变量控制法知盐酸浓度应大于2.5 mol·L-1,B正确;第2组实验,铁是粉末状,与3、4组块状铁相区别,根据变量控制法知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L-1,C正确;由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃,D错误。
1
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3
10.臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g),若该反应在恒容密闭容器中进行,反应过程中测得O2(g)的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
A.b点的反应速率比c点慢
B.若向容器内充入一定体积的O3,反应速率减慢
C.0~8 min内NO2的平均反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
D.若向容器内充入一定体积的NO,反应速率不变
√
1
2
4
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3
解析:由题图可知,b点的反应速率比c点快,A项错误;若向容器内充入一定体积的O3,则臭氧的浓度增大,反应速率加快,B项错误;根据反应速率之比等于化学计量数之比可知,NO2的平均反应速率为O2的2倍,故0~8 min内,NO2的平均反应速率v(NO2)=2×(1.6 mol·L-1÷8 min)=0.4 mol·L-1·
min-1,C项正确;若向容器内充入一定体积的NO,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,导致二氧化氮的浓度增大,反应速率加快,D项错误。
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11.(15分)某温度时,在2 L的密闭容器中,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。
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为
。
3X+Y 2Z
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3
解析:X、Y的起始物质的量均为1.0 mol,随着时间的变化,物质的量在减小,为反应物,Z的起始物质的量为0,为生成物,2分钟后,X、Y、Z的物质的量不再发生变化且均不为0,说明该反应为可逆反应,X、Y、Z变化的物质的量分别为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,变化的物质的量之比等于化学计量数之比,则反应的化学方程式为3X+Y 2Z。
1
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3
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)= 。
解析:反应从开始至2 min,容器的体积为2 L,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。
0.05 mol·L-1·min-1
1
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3
(3)2 min时容器内混合气体的总压强与起始时相比 (填“增大”“减小”或“不变”);混合气体密度与起始时相比 (填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:由题图中数据可知,2 min时气体的总物质的量为0.7 mol+0.9 mol+0.2 mol=1.8 mol,在相同情况下,气体的压强之比等于物质的量之比,故2 min时,容器内混合气体的总压强比起始时小;从开始到2 min时,气体的总质量不变,容器体积不变,所以密度始终不变。
减小
不变
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3
(4)下列措施能加快反应速率的是 。
A.恒压时充入He B.恒容时充入He
C.恒容时充入X D.及时分离出Z
E.升高温度 F.选择高效的催化剂
CEF
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3
解析:恒压时充入He,体系分压减小,反应速率减小,A错误;恒容时充入He,不影响X、Y、Z的浓度,反应速率不变,B错误;恒容时充入X,X的浓度增大,反应速率加快,C正确;及时分离出Z,反应速率不会加快,D错误;升高温度,化学反应速率加快,E正确;选择高效的催化剂,反应速率加快,F正确。
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3
12.(10分)沸腾炉内发生反应的化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,试回答下列有关问题:
(1)常选用哪些物质的浓度变化量来表示该反应的反应速率 __________(填化学式)。
解析:因为FeS2、Fe2O3为固体,O2、SO2为气体,故可用O2、SO2的浓度变化量来表示该反应的反应速率。
O2、SO2
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3
(2)4 s内,生成SO2的速率为0.4 mol·L-1·s-1时,O2减少的速率是
。
解析:v(O2)=v(SO2)=×0.4 mol·L-1·s-1=0.55 mol·L-1·s-1。
(3)测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L-1,则开始时O2的浓度为 。
解析:4 s内O2的浓度减少了0.55 mol·L-1·s-1×4 s=2.2 mol·L-1,故开始时O2的浓度为2.8 mol·L-1+2.2 mol·L-1=5.0 mol·L-1。
0.55 mol·L-1·s-1
5.0 mol·L-1
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3
高阶思维训练(选做题)
13.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断错误的是( )
1
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4
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3
A.在0~50 min时,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.R的起始浓度越小,降解速率越小
C.溶液酸性越强,R的降解速率越大
D.20~25 min,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L-1·min-1
√
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3
解析:在前50 min时,pH=2和pH=7时R的浓度为0,降解百分率都是100%,故A正确;反应物浓度越小反应速率越慢,即降解速率越小,故B正确;反应物pH越小,即溶液酸性越强,c(R)变化的斜率越大,降解速率越大,故C正确;20~25 min,pH=10时R的平均降解速率为=4×10-6 mol·L-1·min-1,故D错误。
10
1
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3
14.(10分)某课外兴趣小组实验探究影响化学反应速率的因素。为更精确地研究浓度对反应速率的影响,小组同学利用压强传感器等数字化实验设备,探究镁与不同浓度硫酸的反应速率,两组实验所用试剂如表:
实验序号 镁条的质量/g 硫酸 物质的量浓度/(mol·L-1) 体积/mL
Ⅰ 0.01 1.0 2
Ⅱ 0.01 0.5 2
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4
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3
实验结果如图所示。
(1)实验Ⅰ对应图中曲线 (填字母);
图中曲线上的斜率越大,说明反应速率越_____ (填“快”“慢”或“无法确定”)。
解析:根据表中数据可知,实验Ⅰ中硫酸的浓度比实验Ⅱ中的大,其他条件相同,所以实验Ⅰ反应速率快,产生H2的量大,故实验Ⅰ对应图中曲线a;图中曲线上的斜率越大,说明反应速率越快。
a
快
1
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6
7
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12
13
14
3
(2)分析实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,原因是 ;随着 反应不断进行,化学反应速率减慢,原因是__________________________
。
解析:分析实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,是因为镁与硫酸反应是放热反应,温度升高,化学反应速率加快;随着反应不断进行,硫酸的浓度逐渐降低,所以化学反应速率减慢。
镁与硫酸反应是放热反应,温度升高,化学反应速率加快
硫酸的浓度逐渐降低,化学
反应速率减慢课时跟踪检测(十二) 化学反应的速率
(选择题第1~10小题,每小题3分,第13小题5分,本检测满分70分)
1.化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是 ( )
A.食品抽真空包装
B.在铁制品表面刷油漆
C.工业矿石冶炼前先将矿石粉碎
D.向门窗合页里注油
2.(2024·韶关高一期末)下列有关化学反应速率的叙述正确的是 ( )
A.可逆反应速率表示的是瞬时速率
B.化学反应速率可以用一定时间内反应物浓度的变化来表示
C.用不同物质表示同一反应的化学反应速率时,速率数值可能相同
D.化学反应速率可以是正值,也可以是负值
3.(2024·宁波海曙区高一期中)在带有活塞的密闭容器中发生如下反应:Fe2O3(s)+3H2(g)2Fe(s)+3H2O(g),采取下列措施不能改变反应速率的是 ( )
A.将容器的体积减小一半
B.保持容器容积不变,增加H2通入量
C.保持容器内压强不变,充入N2
D.增加Fe的量
4.已知反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g),在不同条件下用不同物质表示的反应速率分别为①v(A)=0.6 mol·L-1·min-1;②v(B)=0.45 mol·L-1·min-1;③v(C)=0.015 mol·L-1·min-1;④v(D)=0.45 mol·L-1·min-1。其中反应进行最快的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
5.(2024·镇江高一质检)一定温度下,浓度均为1 mol·L-1的A2和B2两种气体在密闭容器中发生可逆反应生成气体C,一段时间后,测得c(A2)=0.58 mol·L-1、c(B2)=0.16 mol·L-1、c(C)=0.84 mol·L-1,则该反应的化学方程式为 ( )
A.2A2+B22A2B B.A2+B22AB
C.A2+B2A2B2 D.A2+2B22AB2
6.CaCO3与1 L 1 mol·L-1的盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示,下列结论错误的是 ( )
A.反应开始2 min内平均反应速率最大
B.反应速率先增大后减小
C.2~4 min内温度对反应速率的影响较大
D.4 min后反应物浓度是影响反应速率的主要因素
7.下列说法正确的是 ( )
A.在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,温度和容器容积一定时,增加氮气的量,将加快化学反应速率
B.在CaCO3与稀盐酸的反应中,加入NaCl溶液,不会改变化学反应速率
C.在K2SO4溶液与BaCl2溶液的反应中,加入KCl固体,将加快化学反应速率
D.Zn与稀硫酸反应制取H2,若改用98%的浓硫酸,将加快H2的生成速率
8.(2024·酒泉高一期中)一定温度下,10 mL 0.8 mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成的O2的体积(已折算为标准状况下)如表。
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
下列叙述正确的是(溶液体积变化忽略不计) ( )
A.反应到6 min时,c(H2O2)=0.2 mol·L-1
B.第4 min时的瞬时速率小于第6 min时的瞬时速率
C.反应至6 min时,H2O2分解率为50%
D.0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2 mol·L-1·min-1
9.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示,根据图示分析实验条件,下列说法一定不正确的是 ( )
组别 对应曲线 c(HCl)/(mol·L-1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A.第4组实验的反应速率最慢
B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L-1
C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L-1
D.第3组实验的反应温度低于30 ℃
10.臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若该反应在恒容密闭容器中进行,反应过程中测得O2(g)的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.b点的反应速率比c点慢
B.若向容器内充入一定体积的O3,反应速率减慢
C.0~8 min内NO2的平均反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
D.若向容器内充入一定体积的NO,反应速率不变
11.(15分)某温度时,在2 L的密闭容器中,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。
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为 。
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)= 。
(3)2 min时容器内混合气体的总压强与起始时相比 (填“增大”“减小”或“不变”);混合气体密度与起始时相比 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)下列措施能加快反应速率的是 。
A.恒压时充入He B.恒容时充入He
C.恒容时充入X D.及时分离出Z
E.升高温度 F.选择高效的催化剂
12. (10分)沸腾炉内发生反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,试回答下列有关问题:
(1)常选用哪些物质的浓度变化量来表示该反应的反应速率 (填化学式)。
(2)4 s内,生成SO2的速率为0.4 mol·L-1·s-1时,O2减少的速率是 。
(3)测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L-1,则开始时O2的浓度为 。
高阶思维训练(选做题)
13.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断错误的是 ( )
A.在0~50 min时,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.R的起始浓度越小,降解速率越小
C.溶液酸性越强,R的降解速率越大
D.20~25 min,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L-1·min-1
14.(10分)某课外兴趣小组实验探究影响化学反应速率的因素。为更精确地研究浓度对反应速率的影响,小组同学利用压强传感器等数字化实验设备,探究镁与不同浓度硫酸的反应速率,两组实验所用试剂如表:
实验 序号 镁条的 质量/g 硫酸
物质的量浓度/ (mol·L-1) 体积/mL
Ⅰ 0.01 1.0 2
Ⅱ 0.01 0.5 2
实验结果如图所示。
(1)实验Ⅰ对应图中曲线 (填字母);图中曲线上的斜率越大,说明反应速率越 (填“快”“慢”或“无法确定”)。
(2)分析实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,原因是 ;随着
反应不断进行,化学反应速率减慢,原因是 。
课时跟踪检测(十二)
1.选D 向门窗合页里注油,增加润滑度,与反应速率无关。
2.选C 化学反应速率是一个时间段内的平均速率,化学反应速率都是正值。
3.选D 将容器的体积减小一半,氢气的浓度增大一倍,单位体积内活化分子个数增大,化学反应速率加快,故A错误;保持容器容积不变,增加H2通入量,氢气的浓度增大,单位体积内活化分子个数增大,化学反应速率加快,故B错误;保持容器内压强不变,充入N2,容器体积增大,氢气的浓度减小,单位体积内活化分子个数减小,化学反应速率减慢,故C错误;Fe是固体,不影响反应速率,故D正确。
4.选B ①=0.2 mol·L-1·min-1,②=0.45 mol·L-1·min-1,③=0.007 5 mol·L-1·min-1,④=0.225 mol·L-1·min-1,反应最快的为②,B正确。
5.选D 由题意得,Δc(A2)=0.42 mol·L-1、Δc(B2)=0.84 mol·L-1、Δc(C)=0.84 mol·L-1,故A2、B2、C的化学计量数之比为0.42∶0.84∶0.84=1∶2∶2,该反应可表示为A2+2B22C,根据原子守恒可知,C为AB2,即该反应的化学方程式为A2+2B22AB2,D项正确。
6.选A 图中的曲线表明,在第一个2 min内产生了0.1 mol CO2,第二个2 min内产生了0.2 mol CO2,第三个2 min内产生了0.05 mol CO2,第二个2 min内的平均反应速率比第一个2 min内的大,A项错误。
7.选A 在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,温度和容器容积一定时,增加氮气的量,反应物的浓度增大,化学反应速率加快,A项正确;在CaCO3与稀盐酸的反应中,加入NaCl溶液,相当于加水稀释,溶液中H+的浓度减小,化学反应速率减慢,B项错误;K2SO4溶液与BaCl2溶液反应,实质为Ba2++SBaSO4↓,加入KCl固体,不影响Ba2+、S的浓度,化学反应速率不变,C项错误;Zn与稀硫酸反应制取H2,若改用98%的浓硫酸,反应开始时将生成SO2气体,不会生成H2,D项错误。
8.选D 由化学方程式2H2O22H2O+O2↑,计算可知,氧气的物质的量n==0.001 mol,反应至6 min时消耗H2O2的物质的量为0.002 mol,反应到6 min时,c(H2O2)==0.6 mol·L-1,故A错误;随反应进行,浓度减小,反应速率减小,则一定温度下第4 min时的瞬时速率大于第6 min时的瞬时速率,故B错误;由以上分析可知,反应至6 min时消耗H2O2的物质的量为0.002 mol,反应至6 min时,H2O2分解率为×100%=25%,故C错误;结合A的计算,0~6 min的平均反应速率:v(H2O2)=≈3.3×10-2mol·L-1·min-1,故D正确。
9.选D 由图像可知,1、2、3、4四组实验产生的氢气一样多,只是反应速率有快慢之分。第4组实验反应所用时间最长,故反应速率最慢,A正确;第1组实验反应所用时间最短,故反应速率最快,根据变量控制法知盐酸浓度应大于2.5 mol·L-1,B正确;第2组实验,铁是粉末状,与3、4组块状铁相区别,根据变量控制法知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L-1,C正确;由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃,D错误。
10.选C 由题图可知,b点的反应速率比c点快,A项错误;若向容器内充入一定体积的O3,则臭氧的浓度增大,反应速率加快,B项错误;根据反应速率之比等于化学计量数之比可知,NO2的平均反应速率为O2的2倍,故0~8 min内,NO2的平均反应速率v(NO2)=2×(1.6 mol·L-1÷8 min)=0.4 mol·L-1·min-1,C项正确;若向容器内充入一定体积的NO,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,导致二氧化氮的浓度增大,反应速率加快,D项错误。
11.解析:(1)X、Y的起始物质的量均为1.0 mol,随着时间的变化,物质的量在减小,为反应物,Z的起始物质的量为0,为生成物,2分钟后,X、Y、Z的物质的量不再发生变化且均不为0,说明该反应为可逆反应,X、Y、Z变化的物质的量分别为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,变化的物质的量之比等于化学计量数之比,则反应的化学方程式为3X+Y2Z。(2)反应从开始至2 min,容器的体积为2 L,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。
(3)由题图中数据可知,2 min时气体的总物质的量为0.7 mol+0.9 mol+0.2 mol=1.8 mol,在相同情况下,气体的压强之比等于物质的量之比,故2 min时,容器内混合气体的总压强比起始时小;从开始到2 min时,气体的总质量不变,容器体积不变,所以密度始终不变。(4)恒压时充入He,体系分压减小,反应速率减小,A错误;恒容时充入He,不影响X、Y、Z的浓度,反应速率不变,B错误;恒容时充入X,X的浓度增大,反应速率加快,C正确;及时分离出Z,反应速率不会加快,D错误;升高温度,化学反应速率加快,E正确;选择高效的催化剂,反应速率加快,F正确。
答案:(1)3X+Y2Z
(2)0.05 mol·L-1·min-1
(3)减小 不变 (4)CEF
12.解析:(1)因为FeS2、Fe2O3为固体,O2、SO2为气体,故可用O2、SO2的浓度变化量来表示该反应的反应速率。
(2)v(O2)=v(SO2)=×0.4 mol·L-1·s-1=0.55 mol·L-1·s-1。(3)4 s内O2的浓度减少了0.55 mol·L-1·s-1×4 s=2.2 mol·L-1,故开始时O2的浓度为2.8 mol·L-1+2.2 mol·L-1=5.0 mol·L-1。
答案:(1)O2、SO2 (2)0.55 mol·L-1·s-1 (3)5.0 mol·L-1
13.选D 在前50 min时,pH=2和pH=7时R的浓度为0,降解百分率都是100%,故A正确;反应物浓度越小反应速率越慢,即降解速率越小,故B正确;反应物pH越小,即溶液酸性越强,c(R)变化的斜率越大,降解速率越大,故C正确;20~25 min,pH=10时R的平均降解速率为=4×10-6 mol·L-1·min-1,故D错误。
14.解析:(1)根据表中数据可知,实验Ⅰ中硫酸的浓度比实验Ⅱ中的大,其他条件相同,所以实验Ⅰ反应速率快,产生H2的量大,故实验Ⅰ对应图中曲线a;图中曲线上的斜率越大,说明反应速率越快。(2)分析实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,是因为镁与硫酸反应是放热反应,温度升高,化学反应速率加快;随着反应不断进行,硫酸的浓度逐渐降低,所以化学反应速率减慢。
答案:(1)a 快 (2)镁与硫酸反应是放热反应,温度升高,化学反应速率加快 硫酸的浓度逐渐降低,化学反应速率减慢
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