(共10张PPT)
课题2 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
一、催化剂的作用
在化工生产中,常常加入催化剂以促进化学反应的进行。例如,硫酸工业中,由二氧化硫制三氧化硫的反应常用五氧化二钒作催化剂;氮气与氢气合成氨的反应,使用的是以铁为主体的多成分催化剂。生物体内的化学反应也与催化剂有着密切的关系,生物体内的各种酶具有催化活性,是生物催化剂。
二、催化剂与反应活化能
分子或离子间的碰撞是发生化学反应的先决条件,但不是每次碰撞都会引发反应。能够引起反应的分子(或离子)间的相互碰撞叫做有效碰撞,能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子具有较高的能量,因此活化分子所占分数的大小决定反应速率的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量的差称为活化能。
催化剂能使反应的活化能降低(如图分别代表有、无催化剂时正反应的活化能),使得具有平均能量的反应物分子只要吸收较少的能量就能变成活化分子,活化分子所占分数增大,可以成千上万倍地加快反应速率。注意,催化剂能增大化学反应速率,但是它不能改变反应进行的方向,也不能使那些不可能发生的化学反应得以发生。
催化剂降低反应活化能的示意图
三、过氧化氢分解的影响因素
过氧化氢(H2O2)溶液,俗称双氧水,不稳定,易分解。溶液的酸碱性对H2O2的稳定性有较大的影响,如在碱性溶液中,H2O2分解较快。另外,H2O2见光、遇热、遇到大多数金属氧化物分解也会加速。在催化剂存在下,H2O2迅速分解:2H2O2
2H2O+O2↑。
通常选用MnO2作催化剂,MnO2的用量以及颗粒直径大小均会影响H2O2分解的速率。除MnO2外,还可用CuO、Fe2O3等作H2O2分解的催化剂。
判断H2O2分解速率的大小,可以通过观察比较H2O2溶液中析出气泡的快慢程度,或测定单位时间内H2O2分解放出的O2的体积。
保存H2O2溶液时要注意什么问题
提示过氧化氢是稳定性较差的试剂,保存过氧化氢时要考虑的因素较多。如从催化分解这个角度考虑,因为很多物质会催化分解过氧化氢,如过氧化氢中不能混入金属氧化物等。另外,从安全角度考虑,易分解产生气体的试剂不宜放在密封的玻璃瓶中,过氧化氢通常盛放在干净的聚乙烯塑料瓶中。
知识点
影响反应速率因素的实验设计
【例题】
某化学兴趣小组研究过氧化氢的分解时,设计了以下三组实验,每一小组取若干支试管分别加入相同体积5%的过氧化氢,在实验室观察只有极少量的气泡产生。
(1)过氧化氢发生分解的化学方程式为 。
(2)根据下表中其他实验操作各实验现象填写实验结论:
知识点
知识点
解析认真对比每组内的两个实验在条件控制上的不同,即可得出结论。
知识点
【针对训练1-1】
对于反应2H2O2
2H2O+O2↑,下列措施不能增大其分解速率的是( )
A.向反应体系中加水
B.升高H2O2溶液的温度
C.向H2O2溶液中加入少量MnO2
D.向H2O2溶液中加入一定浓度FeCl3溶液
答案A
【针对训练1-2】
下列条件一定能使化学反应速率增大的是( )
①增加反应物 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积 ④加入生成物 ⑤加入MnO2
A.①②③④⑤
B.①②⑤
C.②
D.②③
答案C(共14张PPT)
专题4
化学反应条件的控制
课题1 硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
一、实验原理
硫代硫酸钠与硫酸反应的离子方程式:
生成物单质硫在溶液中可形成淡黄色浑浊(也可能是白色浑浊),当硫代硫酸钠溶液和硫酸混合时,可根据溶液中变浑浊的快慢来比较反应速率的快慢。
为了探究温度对上述反应的反应速率的影响规律,可用一定物质的量浓度的硫代硫酸钠溶液、硫酸分别在不同温度条件下进行实验。
同样,为了探究浓度对上述反应的反应速率的影响规律,可在相同温度下,用不同物质的量浓度的硫代硫酸钠溶液、硫酸进行实验。
二、实验用品
1.仪器。
50
mL锥形瓶、烧杯、试管、温度计、白纸、计时器。
2.试剂。
0.1
mol·L-1
Na2S2O3溶液、0.1
mol·L-1
H2SO4溶液、蒸馏水、热水。
三、实验步骤、数据处理与结论
1.浓度对化学反应速率的影响。
(1)先在一张白纸上用黑色记号笔(选笔迹较粗一些的笔)在合适的位置画上粗细、深浅一致的“十”字,衬在锥形瓶(锥形瓶作反应器)底部。
(2)取两个锥形瓶,编号为1、2。向1号锥形瓶中加入10
mL
0.1
mol·L-1
Na2S2O3溶液,向2号锥形瓶中加入5
mL
0.1
mol·L-1
Na2S2O3溶液和5
mL蒸馏水。
(3)另取两支试管,各加入10
mL
0.1
mol·L-1
H2SO4溶液,然后同时将该溶液分别倒入1、2号锥形瓶中,记录反应所需的时间。
以倒入10
mL
0.1
mol·L-1
H2SO4溶液时为计时起点,以产生浑浊将锥形瓶底部的“十”字刚好完全遮盖为计时终点。
观察到的现象:溶液出现淡黄色浑浊,并产生有刺激性气味的气体;1号锥形瓶产生的浑浊将“十”字完全遮盖用时较少。
有关反应的离子方程式:
你的结论:在其他条件相同的情况下,增大反应物的浓度,化学反应速率增大;减小反应物的浓度,化学反应速率减小。
2.温度对化学反应速率的影响。
(1)先在一张白纸上用黑色记号笔(选笔迹较粗一些的笔)在合适的位置画上粗细、深浅一致的“十”字,衬在锥形瓶(锥形瓶作反应器)底部。
(2)取一个相同大小锥形瓶,编号为3,向其中加入10
mL
0.1
mol·L-1
Na2S2O3溶液。另取一支试管,加入10
mL
0.1
mol·L-1
H2SO4溶液,同时将试管和3号锥形瓶一起放入盛有适量热水的烧杯中,片刻后将锥形瓶和试管取出,将试管中硫酸倒入硫代硫酸钠溶液中,记录反应所需的时间(注意烧杯中热水的温度不宜太高,若温度太高,反应过快,不便于观察和比较):
(计时起点和终点与上相同)
观察到的现象:溶液出现淡黄色浑浊,并产生有刺激性气味的气体;3号锥形瓶产生的浑浊将“十”字完全遮盖用时间比1号锥形瓶少。
你的结论:在其他条件相同的情况下,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小。
温度是如何影响化学反应速率的
提示重要结论:当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。
理论解释:在其他条件不变时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子→活化分子百分数增加→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。因此,升高温度可以增大化学反应速率。
知识点
影响化学反应速率的因素
【例题】
已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4
K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,在酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液反应时,发现开始一段时间,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。
(1)针对上述实验现象,丙同学认为KMnO4与H2C2O4反应放热,导致溶液温度升高,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。
(2)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,还需要选择的试剂最合理的是 (填字母)。
A.硫酸钾
B.硫酸锰
C.二氯化锰
D.水
知识点
解析要想通过实验比较法得出正确的结论,必须排除其他因素的变动和干扰,即需要控制好与实验有关的各项反应条件。
(1)影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂等,结合本题的内容分析推测,还可能是催化剂的影响。
(2)因为该反应中无Cl-出现,所以MnSO4为最佳答案。
答案(1)MnSO4(或Mn2+)的催化作用
(2)B
知识点
影响化学反应速率的外界条件及其对化学反应速率影响的规律:
知识点
知识点
A.在整个反应过程中,起催化作用的物质是KI
B.上述两个反应中,反应速率较快的是②
C.时钟反应的快慢由反应②决定
D.“溶液突然变为蓝色,随之又很快消失”这一现象与①②的反应速率有关
知识点
解析由反应①②可以得出KI是KIO3、KHSO3反应的催化剂,反应中生成的I2能使淀粉溶液变蓝色,由题给信息——反应进行到15
min时,溶液变蓝,说明反应①很慢,它决定了时钟反应的快慢。
答案C专题四
化学反应条件的控制
4.2
催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
1.过氧化氢的沸点比水高,但受热容易分解。某试剂厂先制得7%~8%的过氧化氢溶液,再浓缩成30%的溶液时,可采用的适宜方法是( )
A.常压蒸馏
B.减压蒸馏
C.加生石灰常压蒸馏
D.加压蒸馏
解析:液态物质的沸点与压强有关,减小压强,能降低其沸点,这样就能在温度不变的情况下使水蒸发而H2O2又不会分解。
答案:B
2.使用催化剂能加快反应速率的主要原因是( )
A.活化分子能量明显增加
B.降低活化分子的能量
C.增加活化分子百分数
D.增加反应活化能
解析:使用催化剂,降低反应活化能,使部分能量较低的分子转化为活化分子,增加了单位体积内活化分子百分比,使反应速率加快。
答案:C
3.下列关于催化剂的说法,正确的是( )
A.催化剂能使不起反应的物质发生反应
B.催化剂能改变化学反应速率
C.任何化学反应,都需要催化剂
D.电解水时,往水中加少量NaOH,可使电解速率明显加快,所以NaOH是这个反应的催化剂
解析:在电解水时,加少量NaOH,可增大水中离子浓度,增强水的导电性,NaOH并没有改变反应机理,故不是催化剂。另外,有些反应是不需要催化剂的,如中和反应等。
答案:B
4.(双选)冰箱制冷剂氟氯甲烷在高空中受紫外线辐射产生Cl原子,并进行下列反应:Cl+O3ClO+O2,ClO+OCl+O2。下列说法不正确的是( )
A.反应后O3转变为O2
B.Cl原子是总反应的催化剂
C.氟氯甲烷是总反应的催化剂
D.ClO是总反应的催化剂
解析:由反应方程式可知Cl在反应前后质量和化学性质没有变化,故Cl是总反应催化剂。
答案:CD
5.合成氨时采用500
℃左右的温度进行,主要是因为在该温度时( )
A.合成氨的化学反应速率最大
B.N2的转化率最高
C.催化剂的活性最大
D.NH3在平衡混合气体中的体积分数最大
解析:当压强一定、温度升高时,虽然能增大合成氨的反应速率,但由于合成氨反应是放热反应,升高温度会降低平衡混合物中NH3的含量。因此,从反应的理想条件来看,氨的合成反应在较低温度下进行有利,但是温度过低,反应速率很小,需要很长的时间才能达到平衡状态,这在工业生产上是很不经济的。铁触媒在500
℃左右时的活性最大,这是合成氨反应一般选择在500
℃左右进行的重要原因之一。
答案:C
6.酶是蛋白质,因而酶有蛋白质的特性。酶又是生物制造出来的催化剂,能在许多有机反应中发挥作用。下图表示温度T与反应速率v的关系曲线中,有酶参加的是( )
解析:要从两个方面把握酶的催化作用:一是在室温下酶就能对某些有机反应充分发挥催化作用;二是酶作为蛋白质在稍高温度下会发生变性而失去催化作用。D图表示在适宜的温度下反应速率随温度升高而增大,温度过高时反应速率迅速减慢,符合酶的性质。
答案:D
7.(双选)常温下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可发生如下两个反应:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,2Fe3++H2O22Fe2++O2↑+2H+。
下列说法正确的是( )
A.H2O2的氧化性比Fe3+强,其还原性比Fe2+弱
B.在H2O2分解过程中,溶液的pH逐渐下降
C.在H2O2分解过程中,Fe2+和Fe3+的总量保持不变
D.H2O2生产过程中要严格避免混入Fe2+
解析:结合A、B两个方程式,根据氧化性、还原性强弱比较规律得:H2O2的氧化性答案:CD
8.(1)向H2O2溶液中滴加FeCl3溶液,可发生下列反应:
H2O2+2Fe3+2Fe2++O2↑+2H+,
H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
在以上反应中Fe3+实际上起着 作用,总反应式为 。
(2)I2与Fe3+一样也可以发生上述类似反应,类比(1)在下面填入合适的化学方程式:
H2O2+I22HIO, ,
总反应式为 。
解析:催化剂改变化学反应速率是通过改变化学反应的反应历程来实现的。但仅仅是改变始态到终态的途径,不改变反应的结果。即催化剂参与化学反应的特点是“先消后生”。(1)中的Fe2+和(2)中的HIO则是反应的中间产物,特点是“先生后消”。
答案:(1)催化剂(或催化) 2H2O2O2↑+2H2O
(2)2HIO+H2O2I2+O2↑+2H2O 2H2O2O2↑+2H2O
9.学校化学兴趣小组学习了二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂后,想再探究其他一些物质,如氧化铝,是否也可以作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他们的探究过程。
①问题:Al2O3能否作过氧化氢分解的催化剂
②猜想:Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂。
③实验验证
实验步骤
实验现象
实验结论
实验一
木条不复燃
常温下过氧化氢溶液不易分解
实验二
在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量Al2O3,然后将带火星的木条伸入试管中
木条复燃
④结论:Al2O3能加快过氧化氢分解速率,故Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂。
⑤讨论与反思:经过讨论,有的同学认为只有上述两个证据,不能证明Al2O3能作过氧化氢的催化剂,还要补充一个探究实验。
实验三:
实验目的:探究 。
实验步骤:a.准确称量Al2O3(少量)的质量;b.完成实验二;c.待反应结束后,将实验二试管里的物质进行过滤、洗涤、 、称量;d.对比反应前后Al2O3的质量。
分析讨论:如果Al2O3在反应前后质量不变,则说明Al2O3可以作过氧化氢分解的催化剂。
⑥另有一同学认为,要证明猜想,上述三个实验还不够,需要再增加一个探究实验,探究 。
解析:据题意知实验一操作为直接将带火星的木条伸入装有H2O2溶液的试管中,而实验二中加入了催化剂Al2O3,据木条复燃,说明反应生成了O2,从而说明加入Al2O3能加快H2O2的分解。根据催化剂在化学反应前后的质量与化学性质均未发生变化这两点才可以证明Al2O3是H2O2分解的催化剂。
答案:③将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中 加入Al2O3,能加快过氧化氢溶液的分解速率
⑤Al2O3在反应前后质量是否改变 干燥
⑥Al2O3的化学性质在反应前后是否改变
10.臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。
(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是 和 。(填化学式)
(2)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。已知:O3的起始浓度为0.021
6
mol·L-1。
pHt/min T/℃
3.0
4.0
6.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是 。
②在30
℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为
mol·L-1·min-1。
③据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为 。(填字母代号)
A.40
℃、pH=3.0
B.10
℃、pH=4.0
C.30
℃、pH=7.0
解析:(1)臭氧是一种强氧化剂,能氧化I-生成单质碘,化学方程式为O3+2KI+H2OI2+2KOH+O2;
(2)①pH增大,说明碱性增强,因此起催化剂作用的是OH-;
②由表中数据可知,在30
℃、pH=4.0条件下,O3的浓度减少一半所需的时间是108
min,所以其反应速率是=1.00×10-4
mol·L-1·min-1;
③由表中数据知温度越高,pH越大,反应速率越快,所以分解速率依次增大的顺序为B、A、C。
答案:(1)O2 I2 (2)①OH- ②1.00×10-4
③B、A、C化学反应速率及其影响因素
1．反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4
mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04
mol/(L·s)，则这段时间为( )
A．0.1
s
B．2.5
s
C．10
s
D．5
s
2．用纯净的CaCO3与稀HCl反应制取CO2，实验过程记录如图所示。根据分析、判断，正确的是( )
A．OE段表示反应速率最快
B．EF段表示反应速率最快，单位时间内收集的CO2最多
C．FG段表示收集的CO2最多
D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增快
3．反应A(g)＋3B(g)2C
(g)＋2D(g)，在不同情况下测得反应速率，其中反应速率最快的是( )
A．v(D)＝0.4
mol/(L·min)
B．v(C)＝0.5
mol/(L·s)
C．v(B)＝0.6
mol/(L·s)
D．v(A)＝0.15
mol/(L·s)
4．一定温度下，向一个容积为2
L的真空密闭容器中(事先装入催化剂)通入1
mol
N2和3
mol
H2，发生下列反应：N2＋3H22NH3,3
min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.9倍，在此时间内v(H2)是( )
A．0.2
mol/(L·min)
B．0.6
mol/(L·min)
C．0.1
mol/(L·min)
D．0.3
mol/(L·min)
5．其他条件不变，增大反应物的浓度能增大反应速率的原因是( )
A．单位体积内分子数增多
B．单位体积内活化分子数增多
C．活化分子百分数增大
D．单位体积内有效碰撞的次数增多
6．在实验Ⅰ和实验Ⅱ中，用定量、定浓度的盐酸与足量的石灰石反应，并在一定的时间内测量反应放出的CO2的体积。实验Ⅰ用的是块状的石灰石，实验Ⅱ用的是粉末状石灰石，图中所示哪个图像能正确反映两种实验的结果( )
7．对下列化学反应，其他条件一定而增大压强，化学反应速率增大的是( )
A．Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)
B．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)
C．FeCl3(aq)＋3KSCN(aq)??Fe(SCN)3(aq)＋3KCl(aq)
D．2P(s)＋3Cl2(g)2PCl3(g)
8．反应A(s)＋2B(g)2C(g)在一密闭容器中进行，当改变下列条件之一时，一定能增大反应速率的是( )
A．增加A物质的量 B．降低温度
C．压缩反应容器体积
D．消耗掉部分B物质
8．反应A(g)＋B(g)C(g)+D(g)在一恒温恒容的容器中进行，能增大正反应速率的措施是( )
A．增加A或B的物质的量浓度 B．增大D的浓度
C．减小B的浓度
D．减小C或D的浓度
C+CO22CO（正反应为吸热反应），反应速率为V1;N2+3H22NH3(正反映为放热反应），反应速率为V2，对于上述反应，当温度升高时，V1和V2的变化情况为（
）
Ａ.同时增大 B.同时减小
C.V1增大V2减小
D.V1减小V2增大
9．在2
L密闭容器中充有2
mol
SO2和一定量的O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)。当反应进行到4
min时，测得此时SO2为0.4
mol，那么反应进行到2
min时，密闭容器中SO2物质的量是( )
A．1.6
mol
B．1.2
mol
C．大于1.6
mol
D．小于1.2
mol
10．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl)(mol/L)
温度(℃)
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.
5
50
粉末状
4
2.5
30
粉末状
A.4－3－2－1
B．1－2－3－4
C．3－4－2－1
D．1－2－4－3
11．将a
g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。在相同的条件下，将b
g（a＞b）粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线（图中虚线所示）正确的是（
）
11．“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I－)/mol/L
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2O)/mol/L
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题：
(1)该实验的目的是：
_______________________________________________________________________。
(2)显色时间t1＝________。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为__________(填字母)。
A．<22.0
s
B．22.0～44.0
s
C．>44.0
s
D．数据不足，无法判断
(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
催化剂
△
高温、高压
催化剂
催化剂
△专题四
化学反应条件的控制1
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分,每小题有1~2个选项符合题意)
1.把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中,不影响氢气产生速率的因素是( )
A.盐酸的浓度
B.铝条的表面积
C.溶液的温度
D.加少量Na2SO4
解析:反应物的浓度、反应的温度以及反应物的表面积都是影响反应速率的因素。
答案:D
2.在下列平衡2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙红色)+H2O中,溶液介于黄和橙红色之间,今欲增加溶液的橙红色,则要在溶液中加入( )
A.H+
B.OH-
C.K+
D.H2O
解析:要增加溶液的橙红色,也就是使平衡向右移动,增大Cr2的浓度,则要在溶液中加入H+。
答案:A
3.工业合成氨反应中,使用催化剂和施以高压,下列叙述中正确的是( )
A.都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响
B.都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有加压对化学平衡状态有影响
D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用
解析:对合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),催化剂只能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,不能使化学平衡发生移动,高压能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,也能使化学平衡向生成氨的方向移动。
答案:C
4.下列说法中错误的是( )
A.催化剂能加快反应速率,但不影响化学平衡
B.升高温度能使正反应为吸热反应的化学反应速率增大,使正反应为放热反应的化学反应速率减小
C.在合成氨工业中将生成的NH3及时分离出去,符合勒夏特列原理
D.减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动
解析:升高温度正逆反应速率均增大,与是吸热反应还是放热反应无关,只不过吸热反应方向增大的多,放热反应方向增大的少。
答案:B
5.某反应的反应过程中能量变化如下图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.催化剂能改变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析:A项,由图可以看出,反应物的总能量低于生成物的总能量,故该反应为吸热反应,A错;B项,催化剂不能改变反应的焓变,B错;C项,由图像可以看出,催化剂能降低该反应的活化能,正确;D项,由图像可以看出E1>E2,即逆反应的活化能小于正反应的活化能,D错。
答案:C
6.在一定条件下,下列可逆反应达到化学平衡:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH>0,要使混合气体的紫色加深,可以采取的方法是( )
A.降低温度
B.升高温度
C.增大压强(缩小体积)
D.减小压强
解析:混合气体的紫色加深,说明I2的浓度增大。A降低温度平衡向着生成H2、I2的方向移动。C增大压强,平衡虽然不移动,但缩小体积,I2的浓度增大。
答案:AC
7.下列说法正确的是( )
A.催化剂只能加快化学反应速率
B.光是影响某些化学反应速率的外界条件之一
C.决定化学反应速率的主要因素是浓度
D.不管什么反应,增大浓度,或加热,或加压,都可以加快反应速率
解析:催化剂有正负之分,正催化剂能够加快化学反应速率,负催化剂能够减慢化学反应速率,故A错;光能影响某些反应,例如氯水、浓硝酸及硝酸银的分解,故B正确;决定化学反应速率的主要因素是参加反应物质的性质,所以C错;加压只可能加快有气体参加的化学反应的速率,所以D错。
答案:B
8.NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020
mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0
mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0
mL混合,记录10~55
℃间溶液变蓝时间,55
℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是( )
A.40
℃之前与40
℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10-5
mol·L-1·s-1
D.温度高于40
℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析:依据图可知,40
℃之前,溶液变蓝的时间随温度的升高而缩短;40
℃之后溶液变蓝的时间随温度的升高而延长,A项正确;温度升高,反应速率加快,b、c两点对应的温度不同,反应速率不相等,B项不正确;根据反应速率公式,图中a点对应的NaHSO3速率反应v=0.020
mol·L-1×10.0
mL÷(10.0
mL+40.0
mL)÷80
s=5.0×10-5
mol·L-1·s-1,C项正确;
KIO3遇热会分解,温度高于40
℃时,淀粉不宜作该实验的指示剂,D项正确。
答案:B
9.漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温、黑暗处可保存一年。亚氯酸不稳定可分解,反应的离子方程式为5HClO24ClO2↑+H++Cl-+2H2O。向NaClO2溶液中滴加H2SO4,开始时反应缓慢,一会儿后反应突然加快,其原因可能是( )
A.在酸性条件下亚氯酸的氧化性增强
B.溶液中的H+起催化作用
C.ClO2逸出,降低了ClO2的浓度
D.溶液中的Cl-起催化作用
解析:由于反应突然加快,可能是催化作用造成的,若H+是催化剂,滴入稀硫酸后就会加快,所以可确定是Cl-起催化作用。
答案:D
10.对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是( )
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1
B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时,正、逆反应速率相等
解析:A选项中,速率之比等于化学计量数之比,应为1∶2;B选项出现的净速率在中学没出现过,但根据平均速率的求算,为反应物的净减少量,该项正确;C项明显错误,反应过程中,正反应速率是减小的过程,而逆反应速率是增大的过程;D选项从平衡定义中来,正确。
答案:BD
11.比较MnO2和CuO对H2O2分解反应的催化能力大小的实验中,若催化剂的质量均控制在0.1
g,6%的H2O2溶液均取2
mL,可选择的实验装置是( )
解析:A、B两装置中使用的长颈漏斗没有形成液封,无法收集到气体;根据双氧水分解反应的化学方程式进行粗略计算可知,2
mL
6%的H2O2溶液完全分解产生的氧气在标准状况下的体积约为39.5
mL,故答案选D。
答案:D
12.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,观察下面四个“封管实验”(夹持装置未画出),判断下列说法正确的是( )
A.加热时,①上部汇集了固体NH4Cl,说明NH4Cl的热稳定性比较好
B.加热时,②③溶液均变红,冷却后又都变为无色
C.④中,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,浸泡在冰水中的容器内气体颜色变浅
D.四个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
解析:加热时,①上部汇集了固体NH4Cl,是由于下部NH4Cl分解产生的氨气与氯化氢气体在上部遇冷后重新化合生成,不能说明NH4Cl的热稳定性好,A选项错误;加热时,氨自溶液中挥发使②溶液从红色变为无色,冷却后氨又溶解在酚酞溶液中使其变红色,而③溶液加热从无色变红色,冷却后又变为无色,故B选项错误;可逆反应是在一定条件下既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应,如氯化铵分解和氨与氯化氢化合的反应不能称为可逆反应,因为反应的条件不同,故D选项错误。
答案:C
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(12分)K2Cr2O7是橙红色晶体,K2CrO4是黄色晶体,若将K2Cr2O7配成一定浓度的溶液,可以发生反应的离子方程式为Cr2+H2O2Cr+2H+。当达到平衡时,溶液的颜色在橙色和黄色之间。试回答下列问题。
(1)向盛有2
mL的上述K2Cr2O7溶液的试管中滴入10滴2
mol·L-1的氢氧化钠溶液,则试管中的溶液呈 色,原因是
。
(2)由(1)所得的溶液中滴入5滴2
mol·L-1的硫酸,试管中溶液呈 色,理由是
。
(3)另取上述K2Cr2O7溶液2
mL于试管中,小心加热,接近沸腾时,试管中溶液的颜色将变 色,理由是
。
解析:(1)加入氢氧化钠溶液能中和氢离子,平衡向正反应方向移动,溶液显黄色。
(2)加入的H2SO4恰好与NaOH中和,因此,反应处于平衡状态,溶液显原来颜色。
(3)因加热时促进了Cr2的水解程度,故平衡向正反应方向移动,溶液显黄色。
答案:(1)黄 加入OH-,使H+减少,平衡向右移动,Cr的浓度增大 (2)橙红 加入硫酸的物质的量与氢氧化钠恰好中和,使平衡恢复原状态 (3)黄 加热促进与水的反应,使Cr的浓度增大
14.(14分)酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应:
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
请根据要求回答下列问题:
(1)欲提高乙酸的转化率,可采取的措施有 、 等。
(2)若用如图所示装置来制备少量的乙酸乙酯,产率往往偏低,其原因可能为 、 等。
(3)此反应以浓硫酸为催化剂,可能会造成 、 等问题。
(4)目前对该反应的催化剂进行了新的探索,初步表明某些酸可用作此反应的催化剂,且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合):
同一反应时间
反应温度/℃
转化率(%)
选择性(%)
40
77.8
100
60
92.3
100
80
92.6
100
120
94.5
98.7
同一反应温度
反应时间/h
转化率(%)
选择性(%)
2
80.2
100
3
87.8
100
4
92.3
100
6
93.0
100
选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水
①根据表中数据,下列 (填字母)为该反应的最佳条件。
A.120
℃,4
h
B.80
℃,2
h
C.60
℃,4
h
D.40
℃,3
h
②当反应温度达到120
℃时,反应选择性降低的原因可能为 。
解析:(1)增大反应物的浓度,减小生成物的浓度都能促进平衡向正反应方向移动。(2)因为反应物沸点低很易蒸出,温度过高后浓硫酸会脱水使乙醇炭化而发生副反应。(3)浓硫酸有吸水性同时也有脱水性。(4)要注意认真审题,分析表中数据,不难选出答案。
答案:(1)增大乙醇的浓度 移去生成物 (2)原料来不及反应就出去了 温度过高,发生了副反应 冷凝效果不好,部分产物挥发了(任填两种) (3)产生大量的酸性废液(或造成环境污染) 部分原料炭化 催化剂重复使用困难 催化效果不理想(任填两种) (4)①C ②乙醇脱水生成乙醚
15.(12分)某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号
反应物
催化剂
①
10
mL
2%
H2O2溶液
无
②
10
mL
5%
H2O2溶液
无
③
10
mL
5%
H2O2溶液
1
mL
0.1
mol·L-1
FeCl3溶液
④
10
mL
5%
H2O2溶液+少量HCl溶液
1
mL
0.1
mol·L-1
FeCl3溶液
⑤
10
mL
5%
H2O2溶液+少量NaOH溶液
1
mL
0.1
mol·L-1
FeCl3溶液
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是 。
(2)常温下5%
H2O2溶液的pH约为6,H2O2的电离方程式为 。
(3)实验①和②的目的是 。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是 。
(4)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是 。
解析:(1)催化剂能加快化学反应速率在于催化剂能使反应的活化能降低;(2)常温下5%H2O2溶液其pH约为6,说明它能够部分电离,因此H2O2的电离方程式为H2O2H++H;(3)通过比较①和②的实验条件的不同,可知只是双氧水的浓度不同,其实验目的是探究浓度对反应速率的影响。由于通常条件下H2O2稳定,不易分解,实验时观察不到明显现象而无法得出结论。为了达到实验目的,对原实验方案的改进,要通过改变相同的条件同等倍数地加快其分解速率,再观察两者的不同来得出实验结论,因此,可以采用向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中等措施;(4)根据实验③④⑤测得生成氧气的体积随时间变化的关系图可知,曲线⑤的斜率大,反应速率快,可以得出碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率的实验结论。
答案:(1)降低了活化能
(2)H2O2H++H
(3)探究浓度对反应速率的影响
向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)
(4)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率
16.(14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收,相应的化学方程式为 。
利用反应6NO2+8NH37N2+12H2O也可处理NO2。当转移1.2
mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是
L。
(2)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6
kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-113.0
kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=
kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积之比保持不变
d.每消耗1
mol
SO3的同时生成1
mol
NO2
测得上述反应平衡时,NO2与SO2体积之比为1∶6,则平衡常数K= 。
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250
℃、1.3×104
kPa左右,选择此压强的理由是 。
解析:(1)NO2溶于水生成NO和硝酸,反应的方程式是3NO2+H2ONO+2HNO3;在反应6NO2+8NH37N2+12H2O中,NO2作氧化剂,化合价由反应前的+4价降低到反应后0价,因此当反应中转移1.2
mol电子时,消耗NO2的物质的量为=0.3
mol,所以标准状况下的体积是0.3
mol×22.4
L·mol-1=6.72
L。
(2)本题考查盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH1=-196.6
kJ·mol-1,②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2=-113.0
kJ·mol-1。①-②即得出2NO2(g)+2SO2(g)2SO3(g)+2NO(g) ΔH=ΔH1-ΔH2=-196.6
kJ·mol-1+113.0
kJ·mol-1=-83.6
kJ·mol-1。反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的特点是体积不变的、放热的可逆反应,因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关,而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体,所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化,因此b可以说明;SO3和NO是生成物,因此在任何情况下二者的体积之比总是满足1∶1,c不能说明;SO3和NO2一个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗1
mol
SO3的同时必然会生成1
mol
NO2,因此d也不能说明;设NO2的物质的量为1
mol,则SO2的物质的量为2
mol,参加反应的NO2的物质的量为x
mol。
NO2 + SO2 SO3 + NO
起始量/mol
1
2
0
0
转化量/mol
x
x
x
x
平衡时/mol
(1-x)
(2-x)
x
x
由题意得=1∶6。解得x=0.8,所以平衡常数:
K=
(3)由图像可知在相同的压强下,温度越高,CO平衡转化率越低,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率,还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1.3×104
kPa左右时,CO的转化率已经很高,如果继续增加压强,CO的转化率增加不大,但对生产设备和生产成本的要求却增加,所以选择该生产条件。
答案:(1)3NO2+H2ONO+2HNO3 6.72
(2)-41.8 b
(3)< 在1.3×104
kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强,CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失专题四
化学反应条件的控制
课题2
催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
1．下列有关催化剂的说法不正确的是( )
A．催化剂参与化学反应过程
B．催化剂与化学反应速率无关
C．使用催化剂改变化学反应速率
D．催化剂在反应前后的化学性质和质量不发生改变
2．下列叙述正确的是( )
A．只要分子或离子间发生了碰撞，就能发生反应
B．活化分子在取向合适时一定能发生有效碰撞
C．催化剂能降低反应的活化能，也能改变可逆反应的平衡常数
D．任何条件下催化剂的催化活性都很强
3．用铝粉和碘甲烷制取(CH3)3Al时，于100
℃条件下搅拌65
h，产率为0，若用超声波，则室温下反应2.5小时，产率为96%。有关叙述正确的是( )
A．超声波加快反应速率的作用小于搅拌
B．超声波使Al溶于CH3I中乳化成为胶体
C．超声波使化学反应物局部急剧升温
D．超声波使CH3I分解为碘和甲烷的速度加快
4．F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应，在相同条件下，活化分子的物质的量分数最大的是( )
A．H2＋Cl2===2HCl
B．H2＋F2===2HF
C．H2＋I2===2HI
D．H2＋Br2===2HBr
5．A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应过程中的体系总能量变化如下图所示，下列说法不正确的是( )
A．该反应是放热反应
B．当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率减小
C．反应体系中加入催化剂，E1减小、E2不变，反应热减小
D．反应体系中加入催化剂，E1减小、E2减小，反应热不变
6．影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
实验一：他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5
mol·L－1、2
mol·L－1、18.4
mol·L－1)，设计实验方案来研究影响反应速率的因素。
甲同学研究的实验报告如下表：
实 验 步 骤
现 象
结 论
①分别取等体积的2
mol·L－1硫酸于试管中；②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg。
反应快慢：Mg＞Fe＞Cu
反应物的性质越活泼，反应速率越快。
(1)该同学的实验目的是________________________；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是____________________。
(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用下图装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是________________________；应该测定的实验数据是_________。
实验二：已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋10CO2↑，在酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液反应时，发现开始一段时间，反应速率较慢，溶液褪色不明显；但不久后溶液突然褪色，反应速率明显加快。
(1)针对上述实验现象，某同学认为KMnO4与H2C2O4的反应是放热反应，导致溶液温度升高，反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看，你猜想还可能是__________________________的影响。
(2)若用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外，还需要选择的试剂最合理的是________(填字母)。
A．硫酸钾
B．硫酸锰
C．氯化锰
D．水
7．某学生为了研究MnO2催化H2O2的分解设计了如图所示装置，回答下列问题。
(1)分液漏斗中盛有液体，打开分液漏斗的活塞时液体H2O2不能流下，可能的原因有________________________________________________________________________。
(2)该同学发现，小试管中的液体几乎无明显的实验现象，锥形瓶中的溶液产生大量气泡。但反应一段时间后，锥形瓶内溶液产生气体的速率逐渐变慢，原因可能是什么？如何设计实验证明？
假设一：__________________，实验操作________________________________________；
假设二：_________________，实验操作_______________________________________。
(3)现有切成片状的新鲜土豆和煮熟的土豆，证明新鲜土
豆也能催化H2O2分解(已知新鲜土豆中含有过氧化氢酶)的实验方法是________________________________________________________________________。
8．某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的酸性不同的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如下图所示。该实验的主要操作步骤如下：
①配制浓度均为1
mol·L－1盐酸和醋酸溶液；
②用________量取10.00
mL
1
mol·L－1盐酸和醋酸溶液分别加入两个锥形瓶中；
③分别称取除去表面氧化膜的镁带a
g，并系于铜丝末端，a的数值至少为________；
④在广口瓶中装足量的水，按上图所示连接好装置，检查装置的气密性；
⑤将铜丝向下移动，使足量镁带浸入酸中(铜丝不与酸接触)，至反应完全，记录________________________________________________________________________；
⑥反应结束后待温度恢复到室温，若丙中液面高于乙中液面，读取量筒中水的体积前，应______________________，读出量筒中水的体积为V
mL。
请将上述步骤补充完整并回答下列问题：
(1)用文字表述④检查该装置气密性的操作与观察方法：
________________________________________________________________________。
(2)本实验中应选用________(填序号)的量筒。
A．100
mL B．200
mL C．500
mL
(3)若水蒸气的影响忽略不计，在实验室条件下，气体摩尔体积的计算式为：
Vm＝________。
(4)上述速率不等的原因是________，铜丝不与酸接触的原因是________________。
参考答案
1.
答案：B 解析：使用催化剂能改变化学反应速率，催化剂参与化学反应过程，在反应前后的化学性质和质量不发生改变。故A、C、D三项是正确的。
2.
答案：B 解析：能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，B项正确。
3.
答案：B 解析：超声波作用于混合物中使铝粉与碘甲烷的接触面积增大，从而加快了化学反应速率。
4.
答案：B 解析：F2与H2反应的速率最快，活化分子的物质的量分数最大。
5.
答案：C 解析：由图可知，由于该反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应的正反应属于放热反应，故升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应物A的转化率减小，则A、B两项正确。在反应体系中加入催化剂，可降低反应所需要的能量，所以E1、E2均减小，加入催化剂能同等程度的改变正、逆反应速率，因此对化学平衡的移动无影响，即对反应热也无影响，则C项错误，D项正确。
6.
解析：实验一(1)根据实验报告可知，在硫酸的浓度相同时，探究三种金属与硫酸反应的速率，还需要保证三个反应中的反应温度相同；(2)要研究浓度对反应速率的影响时，应该选用同一种金属单质与不同浓度的硫酸反应，因为铜与稀硫酸不反应，所以不选用，浓硫酸的氧化性强，金属与稀硫酸、浓硫酸的反应原理不同，没有可比性，所以最终选用Mg(或Fe)和0.5
mol·L－1硫酸和2
mol·L－1硫酸，通过装置可知，需要测量产生氢气的体积，当然这里要规定好在同一时间内，这样的比较才有意义，即为了定量比较产生氢气的速率；实验二(1)从反应前后溶液中微粒的变化来看，Mn2＋的数目增大明显，很容易猜想到可能是Mn2＋对反应有催化作用，加快了反应速率；验证时要保证条件的一致性，即不能引入其他微粒，以免对实验有干扰，所以从B和C选项的比较来看，C选项中引入了Cl－，对实验结论存在干扰，所以选择B。
答案：实验一：(1)探究反应物本身的性质对反应速率的影响 温度相同
(2)Mg(或Fe)、0.5
mol·L－1硫酸和2
mol·L－1硫酸 测定一定时间内产生气体的体积(或者测定收集一定体积的气体所需的时间)
实验二：(1)催化剂(或硫酸锰或Mn2＋的催化作用)
(2)B
7.
解析：本题考查MnO2催化H2O2分解的问题，实验装置和设问的角度都很新颖。(1)是学生使用分液漏斗经常出现的问题，可能的原因有：分液漏斗上口的塞子没有打开或分液漏斗塞子上的凹槽与分液漏斗口颈部的通气孔未对准。(2)锥形瓶内H2O2的分解速率变小，只能是H2O2或MnO2的原因。可能的原因：一是H2O2的浓度变稀致使产生气泡的速率减小，实验操作是向锥形瓶添加H2O2溶液，若反应速率增大，则假设成立。二是部分MnO2的催化活性降低或丧失，实验操作是向锥形瓶再加入MnO2粉末，若反应速率增大，则假设成立。(3)将片状的新鲜土豆和煮熟的土豆同时放入H2O2溶液中，新鲜土豆片表面产生大量气泡，而熟土豆片表面无明显现象(过氧化氢酶在高温下已变性，失去催化活性)，即可证明。
答案：(1)分液漏斗上口的塞子没有打开或分液漏斗上塞子的凹槽与分液漏斗口颈部的通气孔未对准
(2)H2O2溶液的浓度变稀致使产生气泡变慢 向锥形瓶中添加H2O2溶液，若反应速率增大，则假设成立 部分MnO2的催化活性降低或丧失 向锥形瓶再加入MnO2粉末，若反应速率增大，则假设成立
(3)将片状的新鲜土豆和煮熟的土豆同时放入H2O2溶液中，新鲜土豆片表面产生大量气泡，而熟土豆片表面无明显现象，即可证明。
8.
解析：①要取10.00
mL盐酸和醋酸需用较精确的酸式滴定管。
Mg～2H＋
24
g
2
mol
a
g
0.01
mol
列比例式可计算出a≥0.12
⑤反应过程中要记录反应完成时所需要的时间，从而比较反应速率。⑥可将乙缓缓上移至乙与丙中液体在同一个水平面上。检验装置气密性时微热甲，观察乙中右导管内的液体变化情况；本实验中产生的气体大约是112
mL，所以选择200
mL的量筒。实验室条件下的气体摩尔体积Vm＝＝0.2V
L·mol－1。
答案：②酸式滴定管
③0.12 ⑤反应起始和终了时的时间
⑥将乙缓缓向上平移至乙与丙中液面在同一水平面上
(1)两手掌紧贴锥形瓶外壁一会儿，如观察到广口瓶中右导管内有一段水柱高于液面并保持不变，表明装置不漏气
(2)B
(3)0.2V
L·mol－1
(4)两种酸溶液的氢离子浓度不同 防止形成原电池，干扰实验现象的观察课题2 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
一、H2O2分解实验的注意事项
1．为了便于比较，实验时应在同一地点、使用同一装置完成。
2．实验装置中，分液漏斗可改用恒压分液漏斗，以防在滴加双氧水时，由于反应较快，导致瓶内压强迅速增大而致使液体不能顺利滴下。
3．由于实验中使用H2O2溶液仅为5
mL，催化剂也均称取0.1
g，故锥形瓶最好用容积较小的，如100
mL锥形瓶，以免引起误差过大，也便于催化剂和H2O2充分接触。
4．教材方案是记录单位时间产生的气体的量。可改为记录收集等量气体所需的时间。例如，不使用量筒，改为记录集满一试管气体所需的时间。
【例1】影响化学反应速率的客观因素有许多，如温度、浓度、催化剂、表面积等。因此探究客观条件与化学反应速率关系的实验设计及改进也就有许许多多。某同学设计如下实验证明MnO2在H2O2的分解反应过程中起催化作用。
(1)在粉末状的二氧化锰上滴加适量水制成团状固体。
(2)实验装置如图所示。在烧瓶A中放入少量团状的MnO2，并尽可能靠近瓶侧壁。广口瓶B中加入约容积的水(滴加几滴红墨水以增强实验效果)。
(3)将烧瓶A中装有MnO2的一侧稍垫高一些，然后打开分液漏斗的活塞使H2O2溶液流入烧瓶A中，接着关闭活塞。
(4)将烧瓶A放平，使H2O2溶液与MnO2接触。
请结合所学知识回答下列问题。
①第(4)步操作后，可能会有什么现象？解释其原因。
________________________________________________________________________。
②为什么要将二氧化锰制成团状，且尽可能靠近瓶壁？
________________________________________________________________________。
③第(3)步操作有什么意义？能不能省略？
________________________________________________________________________。
④H2O2溶液用量太多或太少能不能达到实验目的？
________________________________________________________________________。
解析：本题主要利用喷泉实验的原理，使广口瓶内外形成较大的压强差。
答案：①广口瓶B中的水被压出，形成红色的喷泉。MnO2催化了H2O2的分解反应，产生大量O2，使装置内部气体压强增大，B中的水被压出
②避免MnO2与H2O2溶液接触
③起对照实验的作用，证明在H2O2的分解过程中MnO2的催化作用。不能省略
④H2O2用量太多，反应剧烈，产生大量气体，可能会把塞子冲出；H2O2用量太少，产生O2的量过少，装置内气体压强小，不能产生喷泉现象
1－1某同学在做过氧化氢分解的实验时，不小心将过氧化氢溶液滴到地面的红砖上，发现有大量的气泡产生。聪明的她立即想到：红砖粉能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？于是她立即查阅资料，设计实验方案进行探究。
提出问题：红砖粉能不能作过氧化氢分解的催化剂？
猜想：(1)红砖粉能够作过氧化氢分解的催化剂。
(2)红砖粉不能作过氧化氢分解的催化剂。
证明猜想：(1)该同学直接将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中，发现木条不复燃，说明______________________________________________________。
(2)他将装有过氧化氢溶液的试管微微加热，发现有________产生，再将带火星的木条伸入试管，发现木条复燃，说明___________________________________________________。
(3)他在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量的红砖粉，再将带火星的木条伸入试管中，可观察到________，说明__________________________________________________________。
于是该同学得出：红砖粉是过氧化氢分解的催化剂。你认为通过上述实验能否得出以上结论？________，若不能，还需进行的实验是________________________________________。
二、关于催化剂概念的理解
1．对于可逆反应，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。在一定条件下，正反应的优良催化剂必定是逆反应的优良催化剂。
2．使用催化剂只能改变反应途径，不能改变反应的始态和终态，故催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态，不能改变化学平衡常数，不能改变平衡转化率，反应的热效应也和催化剂的存在与否无关。
3．催化剂只能加速热力学上认为可以实现的反应，对于通过热力学计算不能发生的反应，催化剂不能使其发生；任何催化剂都不能改变反应发生的方向。
4．使用催化剂可以改变反应速率。“改变”包括加快和减慢，前者称之为正催化剂，后者称之为负催化剂。通常情况下，正催化剂用得较多，因此，若无特殊说明，都是指正催化剂。
5．催化剂的催化作用具有一定的选择性。某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化作用。没有万能的催化剂，催化剂只能在一定的条件下，催化某个或几个反应。
【例2】某化学实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：
Ⅰ．制取氧化铜
(1)称取2
g
CuSO4·5H2O在________(填仪器)中研细后倒入烧杯，加10
mL蒸馏水溶解。
(2)向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液，立即产生蓝色沉淀，继续滴加，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物转移到__________(填仪器)中，加热至沉淀全部变为黑色，停止加热。
(3)将步骤(2)所得混合物过滤、洗涤、晾干后研细备用。
请回答下列问题。
①完成上面的空白。
②上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是______(填实验序号)。步骤(3)中洗涤沉淀的操作是__________。
Ⅱ．该小组同学从资料中得知氧化铜也能催化分解氯酸钾。他们为了比较氧化铜和二氧化锰的催化效果，设计用下图装置进行实验，实验时均以生成25
mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已控制，相关数据见下表：
实验序号
KClO3质量
其他物质的质量
待测数据
(4)
1.2
g
无其他物质
(5)
1.2
g
CuO
0.5
g
(6)
1.2
g
MnO2
0.5
g
请回答下列问题。
①上述实验中的“待测数据”指________。
②若(5)(6)中待测数据分别为10和7(单位相同)，则________(填写化学式)催化效果好。
③为探究CuO在实验(5)中是否起催化作用，需补做如下实验(无需写出具体操作)：a．______________________，b．验证CuO的化学性质没有改变。
解析：本题是根据实验试题要求，对实验设计方案的考查。
Ⅱ．根据题意，实验要得出结果，必须测定生成25
mL气体所用的时间来确定谁的催化效果好。根据测得的时间可得出MnO2的催化效果好。根据催化剂的特点，质量不变，速率增大，所以a应该是验证CuO的质量是否改变。
答案：Ⅰ．(1)研钵 (2)蒸发皿 (3)②(1)(2)(3) 沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待溶液滤出后，重复该操作1～2次。
(Ⅱ)①生成25
mL气体所用的时间 ②MnO2 ③验证CuO的质量没有改变
2－1大约有85%的化学反应需要用催化剂，催化剂的研究是21世纪化学研究的重要课题之一。
Ⅰ．某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度均在500
℃左右。于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验，实验时均以集满500
mL氧气为准(其他可能影响实验的因素均可忽略)。
用MnO2作催化剂
实验序号
KClO3的质量/g
MnO2的质量/g
反应温度/℃
待测数据
1
8.0
2.0
500
2
8.0
2.0
500
用A作催化剂
实验序号
KClO3的质量/g
A的质量/g
反应温度/℃
待测数据
1
8.0
2.0
500
2
8.0
2.0
500
试回答以下问题：
上述实验中的待测数据应是________________________________________________
________________________________________________________________________；
完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告的题目：________________________________________________________________________。
Ⅱ．已知下列化学反应：5H2O2＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋5O2↑＋2MnSO4＋8H2O。某化学研究性学习小组在做此实验时发现：在敞口容器中，当H2O2与酸化的KMnO4溶液混合时，开始放出氧气的速率很慢，一段时间后产生氧气的速率很快，经过测定发现溶液中温度变化不大，学生百思不得其解，向老师询问，老师认为影响化学反应速率的外界因素有浓度、温度、压强和催化剂，现随着反应的进行，反应物的浓度在逐渐降低，敞口容器的压强不受影响，反应的温度变化不大，则可能的影响因素是催化剂。在老师的提示下学生又做了三个对比实验如下：
(1)空白实验
(2)起始时加入少量K2SO4固体
(3)起始时加入少量MnSO4固体
(4)起始时加入少量水
结果发现(1)(2)起始反应速率差不多，(4)的起始反应速率比(1)(2)慢，(3)的起始反应速率很快。请解释实验(Ⅱ)中反应速率变化的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
2－2飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降，它与空气中SO2、O2接触时，SO2会部分转化为SO3，使空气的酸度增加，飘尘所起的作用可能是( )
①氧化剂 ②还原剂 ③催化剂 ④吸附剂
A．①② B．①
C．①③ D．③④
2－3某温度下，在一容积可变的密闭容器里，反应2A(g)B(g)＋2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4
mol、2
mol、4
mol。在保持温度和压强不变的条件下，下列说法正确的是( )
A．充入1
mol稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动
B．充入A、B、C各1
mol，平衡将向正反应方向移动
C．将A、B、C各物质的物质的量都减半，C的百分含量不变
D．加入催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
答案：
【互动课堂】
触类旁通
1－1 解析：在该同学的探究方案中，其证明猜想的三个步骤仅仅是对红砖粉是否加快过氧化氢溶液分解速率进行了探究，不难发现红砖粉的确改变了过氧化氢溶液的分解速率，红砖粉使过氧化氢溶液在常温下就能迅速分解，产生氧气。但是，该同学的整个实验设计方案中，没有涉及红砖粉在化学反应前后其质量和化学性质是否改变的探究过程。所以，通过上述实验不能得出“红砖粉是过氧化氢溶液分解的催化剂”的结论，那么还需补充以下两个探究步骤：(1)探究红砖粉在过氧化氢溶液分解前后其质量是否发生改变；(2)探究红砖粉在过氧化氢溶液分解前后其化学性质是否发生改变。
答案：(1)H2O2常温下不易分解
(2)气泡 H2O2受热发生分解
(3)有大量气泡产生且木条复燃 红砖粉使H2O2溶液在常温下就能迅速分解，产生氧气
不能 ①测量红砖粉在过氧化氢溶液分解前后质量是否发生改变，②检测红砖粉在过氧化氢溶液分解前后化学性质是否发生改变。
2－1 解析：Ⅰ．相同条件下，催化剂的性能主要体现在对化学反应速率的影响方面，因此在实验过程中需测集满500
mL氧气所用的时间，本实验主要从定量的角度对不同催化剂的催化效果进行对比分析研究。Ⅱ．反应开始慢，后来快，说明生成的产物对反应起了催化作用，由题给信息知，起催化作用的产物为MnSO4。
答案：Ⅰ．相同条件下集满500
mL氧气所用的时间 不同催化剂的催化效果对照研究
Ⅱ．反应生成的MnSO4对此反应起催化作用，故反应速率先慢后快
2－2 D 解析：SO2不易被氧化成SO3，而在与飘尘接触时，SO2可转化为SO3，由此可推得飘尘的作用是催化剂和吸附剂。
2－3 C 解析：等温等压条件下，A项导致平衡体系压强减小，所以平衡向逆反应方向移动；B项相当于先充入A、B、C分别为1
mol、0.5
mol、1
mol平衡不移动，然后再加入0.5
mol
B，导致平衡向逆反应方向移动；C项和原平衡的比例关系一致，是等效平衡；D项平衡不动。专题四
化学反应条件的控制
课题3
反应条件对化学平衡的影响
1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．碳酸钙不溶于水，但溶于盐酸
B．对于2HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH＞0，缩小容器的体积可使颜色变深
C．在实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
D．冰镇啤酒瓶，把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫
2．下列叙述不正确的是( )
A．无水CoCl2呈蓝色
B．稀CoCl2溶液呈粉红色，加入浓CaCl2溶液后呈蓝色
C．酯在酸性条件下和碱性条件下的水解程度相同
D．蓝色的淀粉、I2KI稀溶液在加热条件下变成无色溶液
3．Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在下列平衡：Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，往该溶液中逐滴加入盐酸，发生的变化是( )
A．平衡向逆反应方向移动
B．平衡向正反应方向移动
C．溶液颜色由黄色变为浅绿色
D．溶液颜色由浅绿色变为深绿色
4．在CuCl2溶液中存在平衡：[CuCl4]2－＋4H2O[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－。下列措施：
绿色
蓝色
①加锌粉 ②加蒸馏水 ③通入HCl气体 ④浓缩，能使呈蓝色的CuCl2溶液变为绿色的是( )
A．①②
B．①③
C．②③
D．③④
5．反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH＜0，达平衡后，将气体混合物的温度降低，下列叙述中正确的是( )
A．正反应速率加大，逆反应速率变小，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率变小，逆反应速率加大，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率都变小，平衡向正反应方向移动
D．正反应速率和逆反应速率都变小，平衡向逆反应方向移动
6．反应SO2(g)＋NO2(g)NO(g)＋SO3(g)在一定条件下建立平衡，再加入一定量的O2，下列说法正确的是( )
A．平衡左移，容器内压强一定增大
B．平衡右移，达到平衡时容器压强一定增大
C．平衡不一定发生移动，容器内压强一定增大
D．平衡右移，SO2的转化率提高
7．下列说法正确的是( )
A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增大
B．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大
C．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，但不能增大反应速率
8．某课外活动小组做了一个有趣的实验：将2
g铝粉和3
g碘粉小心混合均匀，分为质量相等的3份，分别进行如下实验，将实验记录列表如下：
第一组
加入0.5
g水
很快产生火花
第二组
加入1
g胆矾
约30
s产生火花
第三组
加入1
g无水硫酸铜
1
min时仍未产生火花
根据上述实验事实作出的推断错误的是( )
A．水能增大铝与碘的反应速率
B．第一组实验中铝与碘发生了化合反应生成AlI3
C．第一组与第二组中还能观察到紫色的烟
D．第三组实验中铝与硫酸铜发生了置换反应
9．在水溶液中与存在如下平衡：(橙红色)＋H2O2
(黄色)＋2H＋，把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成稀溶液呈橙色。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈__________色，因为________________________________________________________________________。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)中再加入过量稀硫酸，则溶液呈__________色，因为________________________________________________________________________。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)，则平衡______________________，溶液颜色将________________。
10．某化学反应2AB＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如下表所示。
根据上述数据，完成下列填空。
(1)在实验1中，反应在10～20
min时间内平均反应速率为________
mol·L－1·
min－1。
(2)在实验2中，A的初始浓度c2＝________
mol·L－1，反应经20
min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是_____________________________________________________。
(3)设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3________(填“＞”“＝”或“＜”)v1，且c3________(填“＞”“＝”或“＜”)1.0
mol·L－1。
(4)比较实验4和实验1，可推测该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。理由是________________________________________________________________________。
参考答案
1.
答案：B 解析：盐酸中H＋结合碳酸钙中生成CO2气体，使碳酸钙的溶解平衡向溶解方向移动；B中反应前后气体分子数不变，缩小容积，反应速率增大，但平衡状态不变；Cl－浓度高有利于Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO平衡逆向移动，有利于氯气的溶解平衡逆向移动；溶解平衡CO2(g)CO2(aq)受体系压强和温度影响，打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，由于压强减小、温度升高，平衡逆向移动，所以杯中立即泛起大量泡沫。
2.
答案：C 解析：酯在碱性条件下比在酸性条件下水解程度大。
3.
答案：A 解析：可根据勒夏特列原理判断平衡的移动，加入H＋后形成HNO3会将Fe2＋氧化成Fe3＋而使溶液变黄色且平衡逆向移动。
4.
答案：D 解析：稀CuCl2溶液呈蓝色，浓CuCl2溶液呈绿色；通入HCl气体，增大了溶液中Cl－浓度，平衡向逆反应方向移动，溶液变为绿色。
5.
答案：C 解析：本题考查外界条件对化学反应速率及化学平衡的影响。①降温正、逆反应速率都变小排除A、B。②该反应为放热反应，降温平衡向正反方向移动，排除D，选C。
6.
答案：D 解析：NO极易与O2反应，平衡必定右移，由2NO＋O2===2NO2。如通入的O2量少，气体物质的量不发生变化，则压强也不变。
7.
答案：C 解析：浓度和压强的变化是改变单位体积内分子总数，活化分子的百分数不变，是单位体积内活化分子的数目发生变化；温度、催化剂是改变活化分子的百分数，单位体积内分子总数不变。
8.
答案：D 解析：水是铝和碘反应的催化剂，反应放热使碘升华。
9.
解析：在溶液中，与之间的平衡与溶液的酸碱性有关。碱性条件下平衡向正反应方向移动，是主要离子；酸性条件下平衡向逆反应方向移动，是主要离子。
答案：(1)黄 加入NaOH溶液，使c(H＋)减小，平衡向正反应方向移动，c()增大，c()减小
(2)橙红 加入过量稀硫酸，使平衡向逆反应方向移动，c()增大，c()减小
(3)向正反应方向移动 逐渐变为无色
10.
解析：(1)根据反应速率公式v1(A)＝＝0.013
mol·L－1·min－1。
(2)由于实验1、2达到的平衡状态相同，则相同外界条件下，只有A的初始浓度相同，才能达此结果。故c2＝1.0
mol·L－1。由于A的起始浓度、平衡转化率都相同，但实验2达到平衡所需时间比实验1短，即反应速率快。从影响反应速率的因素：浓度(已相同)、压强(已相同)、温度(已相同)、催化剂(能提高反应速率，但不能改变转化率)等分析，可推测实验2中使用了催化剂。
(3)实验1、3，反应温度相同，而达到平衡时A的浓度不同，并且实验3比实验1大。所以c3＞1.0
mol·L－1，由表中数据对比可知v3＞v1。
(4)在A的起始浓度相同时，升高温度，A的平衡浓度下降，说明平衡向正反应方向移动。故该反应的正反应是吸热反应。
答案：(1)0.013
(2)1.0 使用催化剂
(3)＞ ＞
(4)吸热 在A的起始浓度相同时，升高温度，A的平衡浓度下降，说明平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应专题四
化学反应条件的控制
(时间：45分钟，满分：100分)
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分。每小题有1个选项符合题意)
1．对处于化学平衡的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知
A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动
B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化
C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大
D．只有在催化剂存在条件下，才会发生化学反应速率变化而化学平衡不移动的情况
2．下列关于催化剂的说法中正确的是
A．催化剂能使不起反应的物质发生反应
B．催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都改变
C．催化剂能改变化学反应速率
D．任何化学反应，都需要催化剂
3．下列各种物质中能催化过氧化氢分解反应的是
①盐酸 ②NaOH溶液 ③CuO ④过氧化氢酶 ⑤FeCl3
A．①②③④
B．①③④⑤
C．②③④⑤
D．全部
4．二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0，在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是
A．温度130
℃、压强3.03×105
Pa
B．温度25
℃、压强1.01×105
Pa
C．温度130
℃、压强5.05×104
Pa
D．温度0
℃、压强5.05×104
Pa
5．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
6．已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g) ΔH＜0，下列说法正确的是
A．升高温度，逆反应速率增大，正反应速率减小
B．温度和压强的改变均对正反应速率的影响大
C．增大压强能使化学反应速率加快
D．向体系中通入“惰性”气体，正、逆反应速率均不变
7．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，按正反应速率由大到小顺序排列正确的是
甲．在500
℃时，SO2和O2各10
mol反应
乙．在500
℃时，用V2O5作催化剂，10
mol
SO2和5
mol
O2起反应
丙．在450
℃时，8
mol
SO2和5
mol
O2反应
丁．在500
℃时，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
8．已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)的ΔH＜0，下列说法正确的是
A．升高温度，正向发应速率增加，逆向反应速率减小
B．升高温度有利于反应速度增加，从而缩短达到平衡的时间
C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
9．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：
NO(g)＋CO(g)
N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.2
kJ·
mol－1，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是
A．加催化剂同时升高温度
B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N2
D．降低温度同时增大压强
10．X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X＋2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于
A．33%
B．40%
C．50%
D．65%
11．已知：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2(g) ΔH＝－1025
kJ·mol－1，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是
12．工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：
SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋Q
kJ·mol－1(Q＞0)
某温度、压强下，将一定量的反应物通入密闭容器进行以上的反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是
A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率
B．若反应开始时SiCl4为1
mol，则达到平衡时，吸收热量为Q
kJ
C．反应至4
min时，若HCl的浓度为0.12
mol·L－1，则H2的反应速率为0.03
mol·(L·min)－1
D．当反应吸收热量为0.025Q
kJ时，生成的HCl通入100
mL
1
mol·L－1的NaOH溶液恰好反应
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
13．(12分)某化学兴趣小组研究双氧水的分解时，设计了以下三组实验，每一小组取若干支试管分别加入相同体积5%的双氧水，在实验室观察只有极少量的气泡产生。
(1)双氧水发生分解的化学方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)根据下表中其他实验操作及实验现象填写实验结论：
组别
操作
现象
实验结论
第一组
①向试管中加0.2
g
MnO2粉末并置于盛有5
℃的烧杯中
少量气泡
②向试管中加0.2
g
MnO2粉末并置于盛有50
℃水的烧杯中
大量气泡
第二组
③向试管中加0.2
g
MnO2粉末
大量气泡
④向试管中的液体加蒸馏水稀释10倍后加0.2
g
MnO2粉末
少量气泡
第三组
⑤向试管中加0.2
g
MnO2粉末
大量气泡
⑥向试管中加5滴FeCl3溶液
大量气泡
14．(12分)对于2X(g)Y(g)的体系，在压强一定时，平衡体系中Y的质量分数w(Y)随温度的变化情况如图所示(实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态)。
(1)该反应的正反应方向是一个________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)A、B、C、D、E各状态中，v(正)＜v(逆)的是________。
(3)维持t1不变，E→A所需时间为x，维持t2不变，D→C所需时间为y，则x______(填“＜”“＞”或“＝”)y。
(4)欲要求使E状态从水平方向到C状态后，再沿平衡曲线到达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是______________________。
15．(14分)以下是著名的碘时钟实验：已知在酸性溶液中，碘酸钾和亚硫酸钠会发生如下一些反应：
①＋3===3＋3H＋＋I－(慢)
②＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O(慢)
③I2＋＋H2O===2I－＋＋3H＋(快)
为了探究该实验原理，现分别配制下面三种溶液。
溶液A：0.9
g碘酸钾溶于少量温水中，再稀释到500
mL。
溶液B：0.45
g亚硫酸钠配成溶液，稀释到500
mL。
溶液C：取5
g可溶性淀粉，放在小烧杯中，加入25
mL冷水，搅拌成悬浊液。另取200
mL水加热至沸腾，趁沸腾时倒入淀粉悬浊液并迅速搅拌，使淀粉糊化、溶解。到溶液冷却后边搅拌边慢慢加入12.5
mL浓硫酸，最后也稀释到500
mL。
溶液D：200
mL水＋50
mL
A溶液＋50
mL
C溶液
溶液E：225
mL水＋25
mL
A溶液＋50
mL
C溶液
试完成下列问题：
(1)根据实验原理，化学反应速率由哪步反应决定：________(填“①”“②”或“③”)。
(2)当哪种离子耗尽时才能见到溶液变蓝色：________(填“I－”“”“H＋”或“”)。
(3)在盛放D溶液和E溶液的两只烧杯里同时加入50
mL
B溶液。D、E两烧杯中哪种溶液先变蓝色：________(填“D”或“E”)。
(4)为研究温度对反应速度的影响，准备三份E溶液(各300
mL，配法同上)，用三只量筒分别量取50
mL
B溶液，同时把三份B溶液分别加入下述不同温度的三份E溶液中：
a．第一份放在石棉网上加热到50
℃左右，b．第二份维持在室温，c．第三份浸在冰水里冷却到近冰点。先变蓝色的是：________(填“a”“b”或“c”)。
16．(14分)在碘化钾和硫酸的混合溶液中加入过氧化氢水溶液，迅速发生反应，放出大量气体，反应过程表示如下：①H2O2＋2KI＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O；②H2O2＋I2===2HIO；③H2O2＋2HIO===I2＋O2↑＋2H2O。
(1)H2O2在反应③中的作用是______(填正确选项的标号)。
A．氧化剂
B．还原剂
C．既是氧化剂，又是还原剂
D．不是氧化剂，也不是还原剂
(2)有人认为上述反应说明了碘单质是过氧化氢分解的催化剂，你认为______(填“对”或“不对”)，其理由是____________________________________________。
(3)上述反应说明H2O2、HIO、I2氧化性由强到弱的顺序是：__________________________。
(4)已知H2O2＋2KI===I2＋2KOH，试用H2O2、KI溶液、淀粉溶液、水等药品设计一个实验来说明与一定量H2O2反应的KI浓度越大，反应速率越快。
参考答案
1.
答案：B 解析：平衡移动是正、逆反应速率变化不相等所致，同等程度改变正、逆反应速率平衡不移动，而能使正、逆反应速率同等程度变化的条件不仅限于催化剂一项。
2.
答案：C 解析：催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，催化剂不能使其反应，另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。
3.
答案：C 解析：碱、大多数金属氧化物、许多重金属离子、过氧化氢酶都催化H2O2的分解。
4.
答案：C 解析：在测定NO2分子相对分子质量时，就要尽可能使平衡不向右移动。因此要减小压强，升高温度。
5.
答案：D 解析：此实验应在不同温度下，但其他条件应相同，在两个试管中同时进行，故D正确。
6.
答案：C 解析：升温时，正、逆反应速率均增大，A错；正反应为放热反应，升高温度正、逆反应速率都加快，但对逆反应的影响更大，降低温度情况正好相反；正反应也是体积减小的反应，增大压强正、逆反应速率都增大，但正反应速率增大更快，减小压强，情况正好相关，故B错；由于该体系容器容积是否可变未知，D错。
7.
答案：C 解析：本题比较的是两种因素(温度和压强)影响化学反应速率的情况，甲、乙相比，不同的是O2浓度在乙中较小，但是乙中使用了催化剂，催化剂的影响远超过浓度的影响，所以反应速率乙＞甲。甲、丁相比，丁中SO2、O2的浓度均小于甲中的浓度，所以反应速率甲＞丁。丙、丁相比，丙项的温度较低，故反应速率关系为丁＞丙。故反应速率顺序为乙、甲、丁、丙，答案选C。
8.
答案：B 解析：反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)是放热反应，且是气体体积减小的反应。所以升高温度、平衡向逆反应方向移动；增大压强，平衡向正反应方向移动，C、D均错误。升高温度，正、逆反应速率均加快，达到平衡需要的时间减少，A错误。
9.
答案：B 解析：提高反应速率的一般方法有：①升高温度，②增大反应物浓度，③对有气体参加的反应增大压强，④加入催化剂。要提高NO的转化率，即让平衡向正反应方向移动，可采用的方法有：①降低温度，②增大压强，③增大CO的浓度等。综合以上的分析，答案为B。
10.
答案：D 解析：设X、Y的量都为1
mol，平衡时X的转化率为a，由题意可知：
X ＋ 2Y 2Z
起始：
1
1
0
转化：
a
2a
2a
平衡：
1－a
1－2a
2a
根据题意有：，a＝，Y的转化率最接近65%。
11.
答案：C 解析：此题结合化学平衡图像考查外界条件对化学平衡的影响。根据“先拐先平数值大”的原则，选项A、B正确；根据升高温度，平衡向吸热反应方向移动(即逆反应方向移动)，可确定A、B正确；根据使用催化剂只能改变化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但对化学平衡无影响，所以选项D正确。
12.
答案：D 解析：该反应为体积增大的反应，增大压强平衡左移，减小了SiCl4的转化率，A错；该反应为可逆反应，不能实现完全转化，放出的热量一定小于Q
kJ，B错；反应至4
min时，HCl的浓度为0.12
mol·L－1，表示的反应速率为：v(HCl)＝0.03
mol·(L·min)－1，换算为v(H2)＝0.015
mol·(L·
min)－1，C错；当放热0.025Q
kJ时，说明反应的SiCl4为0.025
mol，生成HCl
0.1
mol，其与100
mL
1
mol·L－1的NaOH恰好反应，D正确。
13.
解析：认真比较每组内的两个实验在条件控制上的不同，即可得出实验结论。第一组由于温度不同，产生气泡的速率不同；第二组由于H2O2溶液的浓度不同，产生气泡的速率不同；第三组加入FeCl3溶液也产生大量气泡，可知FeCl3也能催化H2O2的分解。
答案：(1)2H2O22H2O＋O2↑
(2)
组别
实验结论
第一组
其他条件相同时，升高温度可加快反应速率
第二组
其他条件相同时，反应物浓度越大反应速率越快
第三组
除MnO2对H2O2分解有催化作用外，FeCl3对H2O2的分解也有催化作用
14.
解析：由题图可知，随着温度的升高，w(Y)逐渐减少，说明平衡逆向移动，则正反应方向是放热反应。A、B、C、D、E中A、B、C在平衡曲线上，则A、B、C都处于各自平衡状态中，D、E两点不在平衡曲线上，即它们没有达到化学平衡，因为E状态的w(Y)比该温度下平衡时的小，所以平衡正向移动，v(正)＞v(逆)，D状态的w(Y)比该温度下平衡状态时的大，平衡逆向移动，此时v(逆)＞v(正)。D、E要达到各自温度下的平衡状态所转化的Y的物质的量相同，又因为D处的温度比E处的温度高，D处反应速率快，所以D处达到平衡所需时间短。E→C，要满足w(Y)不变，温度升高，只有采取突然升温，C→A的变化符合平衡曲线，意味着要经过无数个温度下的平衡状态的点后，C才能到达A，所以只有采取无限缓慢地降温。
答案：(1)放热
(2)D
(3)＞
(4)先突然升温到t2，然后无限缓慢地降低温度到t1
15.
解析：(1)化学反应速率通常由反应慢的一步决定，所以答案为①②。(2)要使溶液变蓝色，在溶液中必须存在I2，而要使溶液中存在I2，溶液中必须不存在具有强还原性的离子，从而确定答案为。(3)烧杯中的溶液先变蓝色，说明反应速率快。对溶液来说，反应物浓度越高，反应速率越快，故D烧杯中溶液先变蓝色。(4)同上原理，温度越高，反应速率越快，溶液变蓝的速率越快。
答案：(1)①②(只写①或②不扣分)
(2)
(3)D
(4)a
16.
解析：(1)在反应③中，H2O2中氧元素价态的变化从－1→0，化合价升高，所以H2O2作还原剂。(2)判断若干个反应中某物质是否是催化剂，一定要抓住催化剂的特征：可参与化学反应，改变化学反应的反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后均不变。(3)由判断氧化还原反应强弱的规律进行判断：氧化剂的氧化性＞氧化产物的氧化性。(4)既然实验的目的是“研究H2O2的分解速度与KI浓度关系”，则应设计出对比实验，该对比的差异点只有KI浓度不同既可。
答案：(1)B
(2)对 从反应②③可以看出碘在反应中没有消耗，在碘单质存在的情况下过氧化氢分解放出氧气的速率加快
(3)H2O2＞HIO＞I2
(4)①取两支试管，标明a、b，分别注入少许等量的淀粉溶液和KI溶液，混合均匀；②在试管a中加水，使体积为原体积的若干倍；③在两支试管中同时滴加等量的H2O2，可观察到试管b内先变蓝。专题四
化学反应条件的控制
4.1
硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
1.决定化学反应速率的主要因素是( )
A.参加反应的物质本身的性质
B.催化剂
C.温度、压强以及反应物的接触面积
D.反应物的浓度
解析:参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要(决定性)因素。外界条件浓度、温度、压强、催化剂等是外因。
答案:A
2.(双选)用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A.加热
B.不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸
C.增大稀硫酸的用量
D.不用铁片,改用铁粉
解析:本题旨在考查影响化学反应速率的因素。影响化学反应速率的因素有温度、浓度,还有固体的表面积等。温度升高,浓度增大,固体表面积增大,都会使反应速率增大。浓硫酸使铁钝化而不能产生氢气。选项C虽然增大了稀硫酸的用量,但没有增大硫酸的浓度,故反应速率不变。
答案:BC
3.下列判断正确的是( )
A.0.1
mol·L-1盐酸和0.1
mol·L-1醋酸分别与2
mol·L-1
NaOH
反应的速率相同
B.0.1
mol·L-1盐酸和0.1
mol·L-1硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率相同
C.Mg和Fe与0.1
mol·L-1盐酸反应速率相同
D.大理石与大理石粉分别与0.1
mol·L-1盐酸反应的速率相同
解析:影响化学反应的速率有内因与外因之分,内因指的是反应物本身的结构性质。例如:在完全相同的外界条件下,Mg、Fe由于自身金属活泼性的不同,反应速率v(Mg)>v(Fe)。外因主要指的是温度、浓度、压强、催化剂、反应物颗粒的大小、紫外线辐射等因素。A中0.1
mol·L-1盐酸与0.1
mol·L-1醋酸中能参与反应的H+的浓度是不相同的,D中大理石粉改变了与盐酸的接触面积,所以改变了反应速率。改变物质的浓度与改变物质的量是两个概念,有时虽然增多了某种物质的量,但由于浓度未变,反应速率并不受影响。如大理石分别与20
mL
0.1
mol·L-1盐酸、40
mL
0.1
mol·L-1盐酸反应的速率相同。
答案:B
4.下列各组反应(表中物质均为反应物),反应刚开始时,放出H2的速率最大的是( )
编号
金属(粉末状)/mol
酸的浓度及体积
反应温度/℃
A
Mg,0.1
6
mol·L-1
HNO3,10
mL
60
B
Mg,0.1
3
mol·L-1
HCl,10
mL
60
C
Fe,0.1
3
mol·L-1
HCl,100
mL
60
D
Mg,0.1
3
mol·L-1
H2SO4,5
mL
60
解析:Mg比Fe活泼,与酸反应时更剧烈,排除C项;HNO3与金属反应不生成H2,排除A项;B、D两项中温度均为60
℃,但D项c(H+)=3
mol·L-1×2=6
mol·L-1,故B项排除,故选D。
答案:D
5.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),能增大反应速率的措施是( )
A.通入大量O2
B.增大容器容积
C.移去部分SO3
D.降低体系温度
解析:增加O2的浓度,反应速率加快,A项正确。增大容器容积、移去部分SO3,即减少浓度,而减少物质的浓度、降低温度均减小反应速率,B、C、D项错误。
答案:A
6.下列不同条件下的化学反应A+BC+D,反应速率由大到小顺序正确的一组是( )
①常温下20
mL含A和B各0.001
mol的混合液发生反应
②常温下100
mL含A和B各0.01
mol的混合液发生反应
③常温下10
mL含A和B各0.05
mol·L-1的溶液再加入蒸馏水30
mL发生反应
④常温下100
mL含A
0.01
mol和B
0.005
mol的混合液发生反应
A.①②③④
B.④③②①
C.②④①③
D.②①④③
解析:根据题意可知,其他条件相同,只有A、B的浓度不同。将题目给出的A、B不同的量转化为物质的量浓度进行比较。①中A、B物质的量浓度均为0.05
mol·L-1;②中A、B物质的量浓度均为0.1
mol·L-1;③中A、B物质的量浓度均为0.012
5
mol·L-1;④中A物质的量浓度为0.1
mol·L-1,B物质的量浓度为0.05
mol·L-1。即浓度的大小顺序为②>④>①>③,其速率顺序与之相同,C选项符合题意。
答案:C
7.“碘钟”实验中,3I-+S2+2S的反应速率可以用与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20
℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I-)/(mol·L-1)
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2)/(mol·L-1)
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t2
回答下列问题:
(1)该实验的目的是 。
(2)显色时间t2= 。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40
℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为 (填字母)。
A.<22.0
s
B.22.0~44.0
s
C.>44.0
s
D.数据不足,无法判断
(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是
。
解析:由题目中表格数据可分析出c(I-)、c(S2)浓度越大,反应速率越快,显蓝色所需时间越少,故实验目的应是研究反应物I-与S2的浓度对反应速率的影响,因反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比),由①⑤中数据可列关系:显色时间t2=
s=29.3
s,升高温度,反应速率加快,故显色时间t2<22.0
s。
答案:(1)研究反应物I-与S2的浓度对反应速率的影响 (2)29.3
s (3)A (4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
8.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有 ;
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ;
(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是 ;
(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有 (答两种);
(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。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,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
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:V1= ,V6=,V9= ;
②反应一段时间后,实验A中的金属呈 色,实验E中的金属呈 色;
③该同学最后得出结论:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因是 。
解析:(1)分析实验中涉及的物质:Zn、CuSO4、H2SO4,其中能发生的化学反应有两个:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。
(2)由于Zn与CuSO4反应生成的Cu附着在Zn片表面,构成铜锌微电池,从而加快了H2产生的速率。
(3)4种溶液中能与Zn发生置换反应的只有Ag2SO4,Zn+Ag2SO4ZnSO4+2Ag。
(4)根据影响化学反应速率的外界因素可知,加快反应速率的方法还有:增大反应物浓度,升高温度,使用催化剂,增大锌粒的比表面积等。注意H2SO4浓度不能过大,浓硫酸与Zn反应不生成H2。
(5)若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,则实验中除CuSO4的量不同之外,其他物质的量均相同,则V1=V2=V3=V4=V5=30
mL,最终溶液总体积相同,由F可知,溶液的总体积均为50
mL,则V6=10
mL,V9=17.5
mL。随着CuSO4的量增大,则附着在Zn片表面的Cu会越来越多,当Cu完全覆盖Zn片时,Zn不能与H2SO4接触,则H2生成速率会减慢,且Zn片表面的Cu为暗红色。
答案:(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成CuZn微电池,加快了氢气产生的速率
(3)Ag2SO4
(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等
(5)①30 10 17.5
②灰黑 暗红
③当加入的CuSO4超过一定量时,生成的单质Cu会沉积在Zn的表面,降低了Zn与溶液的接触面积
9.在锌与盐酸反应的实验中,一个学生得到的结果如下表所示:
锌的质量/g
锌的形状
温度/℃
溶解于酸所花的时间/s
A
2
薄片
5
400
B
2
薄片
15
200
C
2
薄片
25
100
D
2
薄片
35
40
E
2
薄片
45
25
F
2
粉末
15
5
试求:(1)画出时间对温度的曲线图(纵轴表示时间,横轴表示温度)。
(2)利用所画的曲线图,关于温度影响反应速率你能得出什么结论
(3)对比结果B与F,解释F为什么那么快
解析:本题考查在其他条件相同时,比较外界条件的改变对反应速率的影响,同时考查由表中信息转化为图中信息的能力。
(1)图见答案。
(2)观察A、B、C三组数据可知温度每升高10
℃,反应速率加快到原来的2倍。
(3)这是因为B中锌是片状,F中锌是粉末状,粉末状的锌与酸溶液的接触面积要比片状大得多,从而使有效碰撞次数大大增多,加快了反应速率。
答案:(1)如下图所示:
(2)对于该反应,温度每升高10
℃,反应速率加快到原来的2倍。
(3)这是因为B中锌是片状,F中是粉末状,粉末状的锌与酸溶液的接触面积要比片状大得多,加快了反应速率。课题3 反应条件对化学平衡的影响
一、化学平衡的特征
化学平衡状态具有“逆”“等”“动”“定”“变”等特征。
(1)逆：化学平衡研究的对象是可逆反应；
(2)等：平衡时v正＝v逆＞0(本质)；
(3)动：平衡时，反应仍在不断地进行，是动态平衡；
(4)定：平衡时，反应混合物各组分的浓度保持一定，百分含量保持一定(表象)；
(5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡的移动。
【例1】现有已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的( )
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
解析：化学平衡是动态平衡，18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
答案：D
1－1确认能发生化学平衡移动的是( )
A．化学反应速率发生了改变
B．有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变了压强
C．由于某一条件的改变，使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变
D．可逆反应达到平衡后，使用催化剂
二、乙酸乙酯水解条件的实验注意事项
乙酸乙酯水解条件的比较实验注意事项：
1．水浴温度控制在60～70
℃之间，由于乙酸乙酯的沸点为77.15
℃，所选温度要尽量高但不能超过乙酸乙酯的沸点。
2．为保证实验的一致性，滴加指示剂的量要一样，并且应放在同一个水浴中加热相同的时间。
3．由于试管在制作时规格总有偏差、观察乙酸乙酯剩余体积时肉眼观察有偏差，若用透明胶带纸对液相界面做标记效果更明显。这样做的另一个优点是就算在量取液体时有点偏差也不影响实验的最终效果。
4．对实验结果的描述，除描述乙酸乙酯层剩余体积的大小外，还可以看试管中液体界面有无变化：界面无变化的只加了蒸馏水；界面有上升的是加了硫酸的；界面明显上升的是加了氢氧化钠的。或从乙酸乙酯气味变化：气味无变化的只加了蒸馏水；还有一点乙酸乙酯气味的是加了硫酸的；乙酸乙酯气味消失的是加了氢氧化钠的。
5．为防止第一支试管内的乙酸乙酯挥发得太多，因此加热时间不能太长，但也不能太短，以防止第二和第三支试管内的乙酸乙酯水解量太少，而得不到正确的实验结果。
【例2】已知0.1
mol·L－1的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，要使溶液中c(H＋)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是( )
A．加少量烧碱溶液 B．升高温度
C．加少量冰醋酸
D．加水
解析：加入NaOH后OH－中和H＋使c(H＋)减小，所以c(H＋)/c(CH3COOH)值减小，A不符合；电离为吸热过程，升温向电离方向移动，c(H＋)增大，c(CH3COOH)减小，故c(H＋)/c(CH3COOH)增大，B符合；加少量冰醋酸，c(CH3COOH)增大，故c(H＋)/c(CH3COOH)减小，C不符合；加水使电离平衡正向移动，c(H＋)减小，c(CH3COOH)减小，但c(H＋)减小的程度小，故c(H＋)/c(CH3COOH)增大，D正确。
答案：BD
利用化学平衡移动原理进行分析。
2－1实验室制取乙酸乙酯1
mL后，沿试管内壁加入紫色石蕊试液0.5
mL，这时，紫色石蕊将存在于Na2CO3饱和溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡试管)，对可能出现的现象，下列叙述中正确的是( )
A．石蕊层仍为紫色，有机层为无色
B．石蕊层有两层，上层为紫色，下层为蓝色
C．石蕊层为三层，由上而下是蓝色、紫色、红色
D．石蕊层为三层，由上而下是红色、紫色、蓝色
三、化学平衡状态的移动
1．化学平衡的移动
(1)含义：在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件(如温度、浓度、压强等)，化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。
(2)分析化学平衡移动的一般思路
(3)化学平衡移动与化学反应速率的关系
①v(正)＞v(逆)：平衡向正反应方向移动；
②v(正)＝v(逆)：化学平衡状态；
③v(正)＜v(逆)：平衡向逆反应方向移动。
【例3】已知：C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH＞0。该反应达到平衡后，下列条件有利于平衡向正反应方向移动的是( )
A．升高温度和减小压强 B．降低温度和减小压强
C．降低温度和增大压强 D．升高温度和增大压强
解析：C和CO2反应生成CO，气体体积增大；ΔH＞0，正反应吸热。所以减小压强、升高温度有利于平衡向正反应方向移动。
答案：A
在已达平衡的可逆反应中，若增大某物质浓度而其他条件不变，则平衡向减少这种物质浓度的方向移动；若增大平衡体系的压强，而其他条件不变(温度不变)，则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向)移动；若升高平衡体系的温度，而其他条件不变，则平衡向吸收热量的方向移动。
3－1一定温度下可逆反应：A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)；ΔH＜0。现将1
mol
A和2
mol
B加入甲容器中，将4
mol
C和2
mol
D加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态(如图①所示，隔板K不能移动)。下列说法正确的是( )
A．保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入1
mol
A和2
mol
B，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍
B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均减小
C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍
D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图②和图③所示(t1前的反应速率变化已省略)
答案：
【互动课堂】
触类旁通
1－1 C 解析：对反应前后气体体积不变的可逆反应，若达到平衡改变压强，正、逆反应速率和各组分的浓度都会改变，但平衡不移动(等效平衡)，故A、B仍为平衡状态。但对气体体积改变的反应，改变压强平衡会发生移动。催化剂可同等倍数改变正、逆反应速率，平衡不移动。而C项是各组分的浓度发生了不同程度的改变，不是同倍改变，C项可确认发生了平衡移动，故A、B、D不能确认为是平衡发生移动的标志。
2－1 D 解析：由于有机层溶有乙酸，可以使紫色的石蕊变成红色；下层是Na2CO3饱和溶液，显碱性，所以此时紫色石蕊试液在碱性环境中变为蓝色。
3－1 D 解析：A项中，保持温度和活塞位置不变，甲中再加入1
mol
A和2
mol
B时，甲中压强比原平衡时增大，平衡左移，甲中C的浓度应小于乙中C的浓度的2倍，A错；C项中由于甲内物质的初始加入量相当于是乙内加入量的一半，当T不变，移动活塞使甲、乙两容器容积相等时，在压缩乙至原体积的时的瞬间，乙中C的体积分数为甲的2倍，但增大压强平衡向逆反应方向移动，则乙中C的体积分数小于甲的2倍，C错。专题四
化学反应条件的控制
课题1
硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
1．将a
g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。在相同的条件下，将b
g(a＞b)粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )
2．检查钢质设备完好性的方法之一是在被怀疑有裂纹处涂上10%的盐酸，过一段时间，如观察到有粗线裂纹，表明该部分原先确有裂纹，产生粗线裂纹的原因是( )
A．裂纹处尘埃多，起催化作用
B．裂纹里面含水分
C．裂纹处铁的表面积大，反应快
D．原裂纹处的Fe2O3与盐酸反应，生成可溶的FeCl3
3．把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是( )
A．盐酸的浓度
B．铝条的表面积
C．溶液的温度
D．加少量Na2SO4固体
4．下列不同条件下的化学反应A＋B===C＋D，反应速率由大到小的顺序正确的一组是( )
①常温下20
mL含A和B各0.001
mol的溶液；②常温下100
mL含A和B各0.01
mol的溶液；③常温下0.05
mol·L－1
A和B溶液各10
mL，加到20
mL蒸馏水中；④常温下80
mL含A
0.01
mol
的溶液和20
mL含B
0.005
mol的溶液。(注：不考虑液体混合时的体积变化)
A．①②③④
B．④③②①
C．②④①③
D．②①④③
5．为加速漂白粉的漂白作用，最好的办法是( )
A．用水湿润
B．加热干燥
C．加NaOH
D．滴入少量稀盐酸
6．某学生做浓度对反应速率的影响的实验时，将3只试管编号为①②③，并按下表中物质的量进行实验，记录下的实验数据是：16
s、28
s、33
s。请将3个数据填入下表的适当位置，并写出实验结论。
试管编号
加3%
Na2S2O3溶液(mL)
加H2O2溶液(mL)
加H2SO4(1∶5)
出现浑浊时间
①
3
3
5滴
(a)s
②
4
2
5滴
(b)s
③
5
1
5滴
(c)s
(1)将对应①②③的时间分别写出：(a)__________，(b)__________，(c)__________。
(2)实验结论：_______________________________________________________。
(3)写出反应的化学方程式：__________________________________________________。
7．以下列反应为例，验证浓度对化学反应速率的影响：Na2S2O3＋2HCl===2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2O。一同学在下午活动课中，配制了0.2
mol·L－1的盐酸置于大烧杯中，并取了3
mL
0.1
mol·L－1Na2S2O3溶液与3
mL该盐酸反应，产生明显浑浊约需时间t
s。由于时间另有安排，停止了实验。第二天又用了3
mL
0.2
mol·L－1
Na2S2O3溶液与原盐酸3
mL反应，产生明显浑浊也需时间t
s左右。于是他得出了结论：浓度对化学反应速率的影响不大。请你评价该同学的这次实验。
(1)结论是________。
A．可靠的
B．不可靠的
C．基本正确，但有疑点
D．可能正确，也可能不正确
(2)一般对比实验要控制条件，且再现性好。
①请你评价他实验控制的条件：________________________________________________。
②请你评价他实验现象的对比方法：________；若他的对比方法不好，请你给出合理的对比方法(若他的对比方法可行；此问可不答)。
(3)选择实验所需的试剂，采用两种不同的方法区分0.1
mol·L－1
H2SO4和0.01
mol·L－1的H2SO4，并简述操作过程。试剂：①紫色石蕊试剂；②蒸馏水；③BaCl2溶液；④pH试纸；⑤0.1
mol·L－1Na2S2O3溶液。
8．某探究小组用硝酸与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用硝酸浓度为1.00
mol·L－1、2.00
mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298
K、308
K，每次实验硝酸的用量为25.0
mL、大理石用量为10.00
g。
(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号
T/K
大理石规格
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究硝酸浓度对该反应速率的影响；(Ⅱ)实验①和______探究温度对该反应速率的影响；(Ⅲ)实验①和______探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响
②
③
④
(2)实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：
依据反应方程式CaCO3＋HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O，计算实验①在70～90
s范围内HNO3的平均反应速率(忽略溶液体积变化，写出计算过程)。
(3)请画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。
参考答案
1.
答案：C 解析：粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与同浓度的盐酸反应时粉末的化学反应速率快，即单位时间内损失的CaCO3粉末的质量大，可排除A、B。由于a＞b，故当粉末状CaCO3完全消耗时，块状CaCO3还会继续反应，最终块状CaCO3完全反应产生的CO2比粉末状要多。故本题答案为C。
2.
答案：D 解析：有粗线裂纹出现，表明该处的反应比其他地方快，即该处应有不同于Fe的性质的物质存在，该物质只能是Fe2O3或Fe(OH)3等碱性物质，故应选D。
3.
答案：D 解析：本题考查了影响化学反应速率的因素。主要因素是物质自身的性质；外界因素是浓度、温度、压强、催化剂、接触面积等。
4.
答案：C 解析：根据题意可知，其他条件相同，只有A、B的浓度不同。根据浓度对反应速率的影响，浓度越大，反应速率越快。将题目给出的A、B的量转化为物质的量浓度进行比较。①中A、B的物质的量浓度均为0.05
mol·L－1；②中A、B的物质的量浓度均为0.1
mol·L－1；③中A、B物质的量浓度均为0.0125
mol·L－1；④中A的物质的量浓度均为0.1
mol·L－1；B的物质的量浓度均为0.05
mol·L－1；即浓度大小顺序为②＞④＞①＞③。
5.
答案：D 解析：加入少量稀盐酸，使次氯酸钙转变为次氯酸，故反应速率加快。
6.
解析：本题考查了浓度对反应速率的影响，反应物浓度越大，反应速率越快，完成反应所需时间越短。
答案：(1)33
s 28
s 16
s
(2)反应物浓度越大，反应速率越大
(3)Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O
7.
解析：本实验是通过不同浓度的Na2S2O3溶液和盐酸反应产生S浑浊的时间来证明浓度对化学反应速度的影响的。从题目给出的实验条件来看，该同学第一次实验时，盐酸的浓度为0.2
mol·L－1，Na2S2O3溶液的浓度为0.1
mol·L－1，第二次实验时，盐酸的浓度似乎没有变化，Na2S2O3溶液的浓度为0.2
mol·L－1，且加入的体积也是一样多，两次实验的结果看到浑浊的时间也一样。这只是表面现象，我们仔细分析影响化学反应速率的因素不难发现，两次实验中所处的时间不一样，室温可能不相同，再者盐酸易挥发，第二次实验时盐酸的浓度可能变小，这些因素都有可能造成二者浑浊的时间相同。再者，实验时的“明显浑浊”是我们肉眼观察的，应该是在试管上做好标记，通过生成的浑浊掩盖标记来确定时间。
因0.1
mol·L－1H2SO4溶液和0.01
mol·L－1
H2SO4溶液的酸性不同，溶液的pH也不同，故可用pH试纸鉴别。根据硫酸的浓度不同，与Na2S2O3溶液反应产生S浑浊的时间不同也可鉴别。
答案：(1)B
(2)①两次实验的温度可能有差异；在敞口烧杯中，盐酸的浓度也有可能改变，且两次反应中用到的Na2S2O3溶液的浓度也不一样，故没有控制好条件。②所谓“明显浑浊”的标准可能不一致，故不能进行严密的对比；可在进行实验的两支试管的底部贴同样的标志，如“＋”，并记下反应开始看不见“＋”时所需时间。
(3)方法一：用pH试纸测定其pH，pH小的为0.1
mol·L－1H2SO4溶液，pH大的为0.01
mol·L－1H2SO4溶液。方法二：用等体积的0.1
mol·L－1Na2S2O3溶液分别与等体积的这两种H2SO4溶液反应，产生浑浊慢的为0.01
mol·L－1的H2SO4溶液，产生浑浊快的为0.1
mol·L－1的H2SO4溶液。
8.
解析：(1)依据题给实验目的，可推知反应条件的差异，注意该类探究实验过程应只改变一个条件。
(3)作图要点：因为实验①、③、④中HNO3不足，大理石足量，故实验①、③、④反应完全时纵坐标对应的数值相同，实验③④的图像类似，但反应条件改变，升高温度、增大大理石表面积均可加快反应速率，所以反应时间缩短。实验②中硝酸浓度是①的一半，所以生成CO2的量应减半，并且反应速率慢。
答案：(1)
实验编号
T/K
大理石规格
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅱ)①和③(Ⅲ)①和④
②
298
粗颗粒
1.00
③
308
粗颗粒
2.00
④
298
细颗粒
2.00
(2)反应时间70～90
s范围内，
Δm(CO2)＝0.95
g－0.84
g＝0.11
g，
Δn(CO2)＝0.11
g÷44
g·mol－1＝0.002
5
mol，
HNO3的减少量：Δn(HNO3)＝0.002
5
mol×2＝0.005
0
mol
HNO3的平均反应速率：(HNO3)＝＝1.0×10－2
mol·L－1·s－1。
(3)反应条件对化学平衡的影响
1．对滴有酚酞试液的下列溶液，操作后颜色变深的是( )
A．明矾溶液加热
B．CH3COONa溶液加热
C．氨水中加入少量NH4Cl固体
D．小苏打溶液中加入少量NaCl固体
2．某温度下，有反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)；正反应为放热反应，在带有活塞的密闭容器中达到平衡。下列说法中正确的是( )
A．体积不变，升温，正反应速率减小
B．温度、压强均不变，充入HI气体，开始时正反应速率增大
C．温度不变，压缩气体的体积，平衡不移动，颜色加深
D．体积、温度不变，充入氮气后，正反应速率将增大
3．从植物花中提取一种有机物，可用简化式HIn表示，在水溶液中因存在下列电离平衡：HIn(溶液红色)
H＋(溶液)＋In－(溶液黄色)，故可用作酸碱指示剂。在该水溶液中加入下列物质，能使该指示剂显黄色的是( )
A．盐酸
B．碳酸钠溶液
C．氯化钠溶液
D．过氧化钠
4．反应A(g)＋3B(g)
2C(g) ΔH<0，达到平衡后，将气体混合物的温度降低。下列叙述中正确的是( )
A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动
D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
5.酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O。请根据要求回答下列问题：
(1)试管a中需加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2
mL，正确的加入顺序及操作是
________________________________________________________________________。
(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是
________________________________________________________________________。
(3)实验中加热试管a的目的是：①__________________；
②________________________________________________________________________。
(4)此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成____________、____________________等问题。
(5)目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合)。
同一反应时间
同一反应温度
反应温度/℃
转化率/%
选择性/%
反应时间/h
转化率/%
选择性/%
40
77.8
100
2
80.2
100
60
92.3
100
3
87.8
100
80
92.6
100
4
92.3
100
120
94.5
98.7
6
93.0
100
选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水
①根据表中数据，下列________(填字母)为该反应的最佳条件。
A．120℃，4
h
B．80℃，2
h
C．60℃，4
h
D．40℃，3
h
②当反应温度达到120
℃时，反应选择性降低的原因可能为
________________________________________________________________________。
答案：
1．解析：选B。明矾溶液加热使水解程度增大，酸性增强，酚酞试液不变色，A不符合题意；CH3COONa溶液水解显碱性，使酚酞试液显红色，加热使水解程度增大，酚酞试液颜色加深，B符合题意；氨水中存在电离平衡NH3·H2ONH＋OH－，加入NH4Cl，使平衡左移，溶液颜色变浅，C不符合题意；NaCl不水解，对颜色无影响，因此D不符合题意。
2．解析：选C。升高温度，正反应、逆反应速率都加快；该反应属于气体体积不变的反应，增大压强或压缩体积，平衡不移动，但其中物质的浓度增大，因为I2(g)的存在，颜色加深。注意温度、压强均不变，充入HI气体，则容器的体积增大，反应物浓度减小，开始时正反应速率减小。
3．解析：选B。使指示剂显黄色说明平衡向右移动，即必须使c(In－)增大。应加入能与H＋反应的物质，B符合题意。而D中过氧化钠具有强氧化性，能使有机色质褪色。
4．解析：选C。题目提供的是一个正反应方向放热的化学反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动；而温度对化学反应速率的影响是不分正反应和逆反应的，即温度降低，正、逆反应速率都减小。
5.解析：(1)液体混合一般应将密度大的液体加入到密度小的液体中。(2)加沸石或碎瓷片可防止液体暴沸。(3)该酯化反应为可逆反应，升温可加快反应速率。及时将乙酸乙酯蒸出，减小生成物浓度，使平衡向正反应方向移动，有利于乙酸乙酯的生成。(4)从催化剂重复利用、产物的污染、原料被炭化角度分析。(5)①从表中数据综合分析，升高温度转化率提高，但120
℃时催化剂的选择性差，60
℃和80
℃时的转化率相差不大，60
℃为适宜温度，反应时间长，转化率提高，但4～6小时转化率提高不明显，可选C；②发生了副反应，有可能是乙醇脱水生成了乙醚。
答案：(1)先加入乙醇，然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸，再加入冰醋酸
(2)在试管a中加入几粒沸石(碎瓷片)
(3)加快反应速率 及时将产物乙酸乙酯蒸出，以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动
(4)产生大量的酸性废液(或造成环境污染) 部分原料炭化 催化剂重复使用困难 催化效果不理想(任填两种)
(5)①C ②乙醇脱水生成了乙醚课题1 硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素
一、反应速率的影响因素
1．设计“反应速率的影响因素”实验
(1)“反应速率的影响因素”实验设计的思路
①分析可能影响化学反应快慢的因素，明确实验目的；
②从所给试剂分析能发生哪些化学反应；
③分析所给物质的浓度、状态等的不同，分别设计对比实验。
(2)“反应速率的影响因素”设计的实验方案举例
⑤铁片分别与同浓度的盐酸在常温和加热条件下反应的实验―→探讨反应温度对反应速率的影响
⑥3%过氧化氢溶液加入氯化铁溶液或二氧化锰条件下的分解实验―→探讨催化剂对反应速率的影响
⑦块状碳酸钙、碳酸钙粉末分别与同浓度的盐酸反应的实验―→探讨固体反应物的表面积对反应速率的影响
2．浓度、温度影响反应速率
实验注意事项
(1)
由于浑浊出现时间判据在实际操作中存在较大的主观性，如出现什么样的情况才算是出现浑浊，如果能够借助在纸片上画“十”字、“田”字或“王”字，就可能减少误差，减小主观因素的影响。
(2)稀释硫酸和稀释Na2S2O3溶液的效果明显不同，由实验可见此反应速率更大程度上决定于Na2S2O3溶液的浓度，而且它的浓度大小直接影响沉淀的颜色。
(3)硫代硫酸钠(Na2S2O3)与酸反应的速率较大，为了便于记录和比较溶液出现浑浊时间的长短，控制反应物浓度和反应温度十分重要。夏季做此实验和冬季做此实验可以选择不同的浓度，冬季室温较低可采用0.2
mol·L－1的浓度，速度快，沉淀颜色明显。夏季则可采用低一点的浓度，0.1
mol·L－1比较适合。
(4)对于实验所需要的加热条件，采用水浴加热较好，一则便于控制温度，二则此实验温度也不需要超过50
℃。实验时注意把量好的两份液体装在试管中，分别插入温度计，同时放入热水，等温度快升高到所需温度时立即取出，这时温度还会继续升高，放置一段时间待回落到所需温度时马上倒入锥形瓶开始实验。注意温度计的水银球不要碰到试管壁和试管底，应停留在溶液中央。
【例1】用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A．加热
B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C．增大稀硫酸的用量
D．不用铁片，改用铁粉
解析：本题旨在考查影响化学反应速率的因素。影响化学反应速率的因素有温度、浓度，还有固体的表面积等。温度升高，浓度增大，固体表面积增大，都会使反应速率增大。若把稀硫酸改用98%的浓硫酸，由于浓硫酸使铁钝化而不能产生氢气。选项C虽然增大了稀硫酸的用量，但没有增大硫酸的浓度，故反应速率不变。
答案：BC
1－1已知：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中，反应速率最快的是( )
组号
反应
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
H2O
A
10
5
0.2
5
0.1
10
B
10
5
0.1
5
0.1
10
C
30
5
0.1
5
0.1
10
D
30
5
0.2
5
0.2
10
1－2把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由下图表示。在下列因素中：
①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl－的浓度。
影响反应速率的因素是( )
A．①④
B．③④
C．①②③
D．②④
1－3某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：
X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH＞0
下列叙述正确的是( )
A．加入少量W，逆反应速率增大
B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡
C．升高温度，平衡逆向移动
D．平衡后加入X，上述反应的ΔH增大
二、测量化学反应速率
1．基本思路
化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。
2．用于化学反应速率测量的基本性质
(1)直接可测量的性质，如释放出气体的体积和体系压强。例如，过氧化氢的分解反应中有气体生成，可以测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积，再进行适当的转换和计算。
(2)依靠物理仪器才能测量的性质，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。
(3)在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
3．化学方法(如测量锌与硫酸反应的速率)
实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50
mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1
mol·L－1的硫酸、4
mol·L－1的硫酸。
实验步骤：(1)取一套装置，加入40
mL
1
mol·L－1的硫酸，测量收集10
mL
H2所用的时间。
(2)取另一套装置，加入40
mL
4
mol·L－1的硫酸，测量收集10
mL
H2所用的时间。
实验现象：锌跟硫酸反应产生气泡，收集10
mL气体(2)所用时间比(1)所用时间短。
实验结果：
加入试剂
反应时间/min
反应速率/mol·L－1·min－1
1
mol·L－1
H2SO4
长
小
4
mol·L－1
H2SO4
短
大
实验结论：4
mol·L－1的硫酸与锌反应比1
mol·L－1的硫酸与锌反应快。
注意事项：a．锌粒的颗粒(即表面积)大小要基本相同。
b．40
mL的硫酸溶液要迅速加入。
c．装置气密性要好，且计时要迅速准确。
4．常用于测定化学反应速率的物理方法有以下几种
(1)量气法 对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑，可测定反应中唯一的气体产物氧气在温度、压强一定时的体积变化。
(2)比色法 由于物质对特定波长的光的吸收性能不同，因此可以通过吸光度来测定反应物浓度。例如，在丙酮的溴代反应过程中：CH3COCH3＋Br2―→CH3COCH2Br＋HBr，有色反应物Br2吸收波长为450
nm的光波，因此可用分光光度计测量溶液对该波长光波的吸光度，据此计算化学反应速率。
(3)测电导率法 根据离子导电能力的差异，通过电导率的变化测定反应物中离子浓度的变化，进而计算化学反应速率。例如，在乙酸乙酯的皂化反应中：CH3COOC2H5＋OH－―→CH3COO－＋C2H5OH，由于OH－的电导率远大于CH3COO－的电导率，可以利用电导仪测量出溶液电导率的变化，据此求出OH－的浓度变化，进而求得化学反应速率。此外，激光技术也广泛应用于化学反应速率的测定。
【例2】下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验序号
金属质量/g
金属状态
溶液温度/℃
金属消失的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
30
44
40
分析上述数据，回答下列问题。
(1)实验4和5表明，______对反应速率有影响，________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________(填实验序号)；
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________(填实验序号)；
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________；
(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15
℃)相近，推测其原因：____________________。
解析：本题考查反应速率知识，主要是反应物的状态、反应物的浓度及催化剂对反应速率的影响。从实验测出的数据，4和5主要是反应物的状态对反应速率的影响，还可推出浓度对反应速率的影响。
答案：(1)固体反应物的表面积 表面积越大 1和2
(2)1、3、4、6、8或2、5
(3)反应温度 6和7；8和9
(4)因为所有反应中，金属质量和硫酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，所以溶液温度变化值相近
2－1“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20
℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
c(I－)/mol·L－1
0.040
0.080
0.080
c(S2O)/mol·L－1
0.040
0.040
0.080
t/s
88.0
44.0
22.0
实验编号
④
⑤
c(I－)/mol·L－1
0.160
0.120
c(S2O)/mol·L－1
0.020
0.040
t/s
44.0
t1
回答下列问题。
(1)该实验的目的是____________________。
(2)显色时间t1＝______。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40
℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为____(填字母)。
A．＜22.0
s
B．22.0～44.0
s
C．＞44.0
s
D．数据不足，无法判断
(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是____________________。
2－2等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生气体体积V的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl)/mol·L－1
温度/℃
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
A．4321
B．1234
C．3421
D．1243
答案：
【互动课堂】
触类旁通
1－1 D 解析：本题主要比较温度和浓度对化学反应速率的影响。溶液混合后总体积都相同，从温度方面判断C、D的反应速率大于A、B的反应速率；从浓度方面判断，A、D的反应速率大于B、C的反应速率。所以反应速率最快的为D。
1－2 C 解析：镁条和盐酸反应产生H2，其反应的实质是：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，是镁与H＋间的置换反应，与Cl－无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸的接触面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，反应速率也会加快；随着反应的进行，H＋的浓度不断减小，反应速率会逐渐减慢。
1－3 B 解析：W是固体，改变W的量不影响反应速率，A错。方程式两边气体的化学计量数不相等，当容器中压强不变时，反应达到平衡，B正确。ΔH＞0，说明正反应吸热，升高温度，平衡应正向移动，C错。ΔH与物质性质、反应物计量数有关，与具体参加反应的物质多少无关，D错。
2－1 解析：(1)从题干信息和实验数据可知该实验的目的是研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响。(2)根据①②组可知t与c(I－)成反比，根据②③组可知t与c(S2O)成反比，可得出t＝Kc(I－)－1c(S2O)－1。将第一组数据代入得K＝0.140
8，将第⑤组代入得t1＝0.140
8×0.120－1×0.040－1＝29.3。(3)因升高温度反应速率增大，则显色时间t2应小于22.0
s。(4)综合分析上述数据可推出化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比。
答案：(1)研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响 (2)29.3 (3)A
(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度成反比)
2－2 AC 解析：化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积的大小有关，实验1的盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以反应速率实验3大于实验2；而实验4和实验3虽然浓度相同，但反应的温度不同，物质的状态也不相同，所以不能比较。(共10张PPT)
课题3 反应条件对化学平衡的影响
一、化学平衡状态
对于可逆反应,当正、逆反应的速率相等时,反应物和生成物的浓度不再随时间而改变,反应达到平衡状态。在一定条件下,平衡状态是在该条件下化学反应进行的最大限度。达到平衡状态时,正、逆反应仍在继续进行,只不过两者的速率相等,所以化学平衡是动态平衡。此时,反应物和生成物的浓度保持相对稳定。
二、化学平衡的移动
化学平衡是可逆反应体系中的一种特殊状态。反应物浓度、反应温度是影响化学平衡移动的主要因素。对反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言,压强也能影响平衡的移动。总之,当外界条件如温度、浓度、压强等改变时,平衡就会发生移动,直到建立起新的平衡状态。当可逆反应达到平衡时,如果其他条件不变:
(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度,都会使平衡向正反应方向移动;反之,则向逆反应方向移动。由此得出下面两点结论:①在可逆反应中,为了尽可能利用某一反应物,经常用过量的另一种物质和它作用;②不断将产物从反应体系中分离出来,则平衡将不断地向生成产物的方向移动。
(2)反应前后气态物质总物质的量发生变化的反应,在恒温下增大压强,会使平衡向气态物质物质的量减小的方向移动。
(3)升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。
(4)加催化剂只能缩短达到平衡所需的时间,并不能使平衡发生移动。
三、氯化钴溶液的变色原理
在氯化钴溶液中,四氯合钴(Ⅱ)离子与六水合钴(Ⅱ)离子间存在如下平衡:
将溶液稀释时,平衡向正反应方向移动,溶液的颜色由蓝色逐渐转变为粉红色;加入能取代[Co(H2O)6]2+中的水分子的物质(如浓盐酸、氯化钙等),会使上述平衡向逆反应方向移动,溶液逐渐转变为蓝色。
二氯化钴的水合物在加热时会逐步失水,并呈现不同的颜色。因为二氯化钴水合物存在下列平衡,温度改变,平衡将发生移动。
四、乙酸乙酯的水解
乙酸乙酯的水解是一个可逆反应:
在纯水中,即使加热,乙酸乙酯的水解反应速率也很慢,而酸或碱对它都有催化作用。酸可加速其达到水解平衡,而碱除了起催化作用外,还能与水解产物中的酸起反应,使该反应的平衡向水解方向移动。所以,等量的酯在其他条件相同的情况下,用酸或用碱作催化剂,其水解的效果是不同的。
如何理解化学平衡状态 怎样判断化学平衡的移动方向
提示(1)理解化学平衡状态,需注意以下五点:①前提是“一定条件下的可逆反应”;②实质是“正反应速率和逆反应速率相等”;③标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”;④结果是“该条件下化学反应进行到最大限度”;⑤特点是“动态平衡”。
(2)一个化学反应达到平衡时,其体系中既有反应物,又有生成物,它们的浓度之间维系着一定的关系。具体来说如果反应物或生成物为有色物或是沉淀物,就能根据颜色的改变、沉淀量的多少,“观察”到平衡的移动。如可逆反应AgCl+2NH3
[Ag(NH3)2]++Cl-,如果平衡向左移动,会产生白色沉淀,如果平衡向右移动,沉淀会溶解;FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl,Fe(SCN)3溶液是血红色的,而FeCl3溶液是棕黄色的,如果平衡发生移动,溶液颜色会发生变化,平衡右移,颜色变深,平衡左移,颜色变浅。而从理论讲,化学平衡总是向着削弱外界改变的方向移动。
知识点
化学平衡移动
【例题】
已知:C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH>0。该反应达到平衡后,下列条件有利于反应向正方向进行的是
( )
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
解析C和CO2反应生成CO,气体体积增大;ΔH>0,反应吸热。所以减小压强、升高温度有利于反应向正方向进行。
答案A
知识点
【针对训练】
化合物HIn在水溶液中因存在以下电离平衡:
故可用作酸碱指示剂。现有浓度为0.02
mol·L-1的下列各溶液:①盐酸、②石灰水、③NaCl溶液、④NaHSO4溶液、⑤NaHCO3溶液、⑥氨水,其中能使指示剂显红色的是
( )
A.①④⑤
B.②⑤⑥
C.①④
D.②③⑥
答案C
