第7章第1讲 化学反应速率.docx
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第7章第1讲化学反应速率
课时规范训练
[单独成册]
1.在一密闭容器中充入一定量的N2和O2,在电火花作用下发生反应N2+O2===2NO,经测定前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L-1·s-1,则6s末NO的浓度为( )
A.1.2mol·L-1
B.大于1.2mol·L-1
C.小于1.2mol·L-1
D.不能确定
解析:
选C。
前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L-1·s-1,即用NO表示的反应速率为0.2mol·L-1·s-1。
如果3~6s的反应速率仍为0.2mol·L-1·s-1,则6s末NO浓度为1.2mol·L-1。
由于随着反应进行,反应物浓度减小,反应速率减慢,故6s末NO的浓度应小于1.2mol·L-1。
2.将2molX和2molY充入2L密闭容器中发生反应:
X(g)+3Y(g)
2Z(g)+aQ(g)。
2min后达到平衡时生成0.8molZ,测得Q的浓度为0.4mol/L,下列叙述错误的是( )
A.a的值为2
B.平衡时X的浓度为0.8mol/L
C.Y的转化率为60%
D.反应速率v(Y)=0.6mol/(L·min)
解析:
选D。
2min后达到平衡时,Q的物质的量为0.4mol/L×2L=0.8mol,a的值为2,A正确;
X(g)+3Y(g)
2Z(g)+aQ(g)
n始(mol)2200
Δn(mol)0.41.20.80.8
n平(mol)1.60.80.80.8
平衡时X的浓度为
=0.8mol/L,B正确;Y的转化率为
×100%=60%,C正确;反应速率v(Y)=
=0.3mol/(L·min),D不正确。
3.下列措施能明显增大原反应的化学反应速率的是( )
A.Na与水反应时增大水的用量
B.将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应制取H2
C.在H2SO4与NaOH两溶液反应时,增大压强
D.恒温、恒容条件下,在工业合成氨反应中,增加氮气的量
解析:
选D。
水是纯液体,增大水的量,水的浓度不变,不能增大反应速率,A错误;Zn与浓硫酸反应不会生成氢气,B错误;压强对溶液中的反应速率几乎无影响,C错误;恒温、恒容条件下,在工业合成氨反应中,增加N2的量,反应物浓度增大,故反应速率增大,D正确。
4.已知一定质量的锌粒与稀盐酸反应(放热反应),生成H2的浓度与反应时间的关系如图所示,下列结论不正确的是( )
A.若将锌粒改为锌粉,可以加快产生H2的反应速率
B.反应前4min内温度对反应速率的影响比浓度大
C.反应前4min内生成H2的平均速率v(H2)=0.09mol·L-1·min-1
D.反应开始2min内平均反应速率最大
解析:
选D。
一定质量的锌粒与稀盐酸反应,若将锌粒改为锌粉,由于固体的接触面积增大,所以可以加快产生H2的反应速率,A正确;Zn与盐酸的反应是放热反应,随着反应的进行,反应物的浓度不断减小,反应放出的热量逐渐增多,使溶液的温度逐渐升高,反应速率在反应开始的前几分钟内逐渐升高,当反应进行到一定程度后,溶液很稀,这时溶液的浓度对速率的影响占优势,由于溶液浓度小,所以反应速率逐渐降低,反应前4min内反应速率不断增加,则说明前4min内温度对反应速率的影响比浓度大,B正确;反应前4min内生成H2的平均速率v(H2)=
=
=0.09mol·L-1·min-1,C正确;反应开始2min内H2的物质的量浓度变化最小,所以平均反应速率最小,D错误。
5.反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在一定密闭容器中进行,则下列说法或结论中,能够成立的是( )
A.其他条件不变,仅将容器的体积缩小一半,反应速率减小
B.反应达平衡状态时:
v正(CO)=v逆(H2O)
C.保持体积不变,充入少量He使体系压强增大,反应速率一定增大
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量会使反应速率增大
解析:
选B。
体积减小,容器内气体的压强增大,反应速率增大,A错误;达化学平衡时,v正=v逆,根据化学计量数关系可知v正(CO)=v逆(H2O),B正确;保持体积不变,充入少量氦气使体系压强增大,但反应气体的浓度不变,所以反应速率不变,C错误;固体的量不能改变化学反应速率,D错误。
6.将4molA气体和2molB气体在体积为2L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)
xC(g),若经2s后测得A的物质的量为2.8mol,C的物质的量浓度为0.6mol/L。
现有下列几种说法:
①2s内用物质A表示的平均反应速率为0.3mol/(L·s);②2s内用物质B表示的平均反应速率为0.6mol/(L·s);③2s时物质B的转化率为70%;④x=2。
其中正确的是( )
A.①③ B.①④
C.②③D.③④
解析:
选B。
本题重点考查化学反应速率的计算和不同物质表示的化学反应速率间的换算。
v(A)=
=0.3mol/(L·s),①正确;
=
=
,可计算出v(B)=0.15mol/(L·s),②错误;A减少了1.2mol,B减少了0.6mol,转化率为
×100%=30%,③错误;C的物质的量浓度为0.6mol/L,即C增加了1.2mol,A减少了1.2mol,物质的量变化量之比等于化学计量数之比,即x=2,④正确。
7.实验室用Zn与稀硫酸反应来制取氢气,常加少量CuSO4来加快反应速率。
为了研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,某同学设计了下表中实验方案,将表中所给的试剂按一定体积混合后,分别加入四个盛有相同大小的Zn片(过量)的反应瓶(甲、乙、丙、丁)中,收集产生的气体,并记录收集相同体积的气体所需的时间。
实验
试剂
甲
乙
丙
丁
4mol·L-1H2SO4/mL
20
V1
V2
V3
饱和CuSO4溶液/mL
0
2.5
V4
10
H2O/mL
V5
V6
8
0
收集气体所需时间/s
t1
t2
t3
t4
下列说法正确的是( )
A.t1=t2=t3=t4B.V4=V5=10
C.V6=7.5D.V1<V2<V3<20
解析:
选C。
CuSO4的量越多,反应速率越快,t1、t2、t3、t4不相等,A错;H2SO4的物质的量相同,H2SO4的浓度相同,H2SO4才对反应速率影响相同,则溶液的体积相同,根据丁组数据可知,CuSO4溶液与H2O的体积之和为10mL,所以V4=2、V5=10、V6=7.5,B错、C对;因为该实验仅研究CuSO4的量对反应速率的影响,所以H2SO4的量应相同,V1=V2=V3=20,D错。
8.含硝基苯(C6H5NO2)的工业废水常用铝粉处理。
其机理为:
在溶液中,铝单质提供电子将硝基(—NO2)还原为氨基(—NH2),还原快慢受废水pH影响。
下列图示中,能正确反映废水的pH与硝基苯被还原速率(v)关系的是( )
解析:
选A。
根据工业废水常用铝粉处理的机理:
在溶液中,铝单质提供电子将硝基(—NO2)还原为氨基(—NH2),氨基显示碱性。
酸性溶液中,随着反应的进行,Al与H+反应,溶液酸性减弱,硝基苯被还原的速率降低;随着反应的进行,产生的氨基逐渐增加,所以溶液的碱性增强,在碱性环境下,金属铝的失电子速率加快,硝基被还原的速率加快,A正确。
9.已知某化学实验的结果如表所示:
实验
序号
反应物
在相同温度下测得的化学反应速率v/mol·L-1·min-1
大小相同的金属片
酸溶液
1
镁条
1mol·L-1盐酸
v1
2
铁片
1mol·L-1盐酸
v2
3
铁片
0.1mol·L-1盐酸
v3
下列结论正确的是( )
A.v1>v2>v3B.v3>v2>v1
C.v1>v3>v2D.v2>v3>v1
解析:
选A。
反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
比较实验1、2,c(HCl)相同,活泼性Mg>Fe,v1>v2;比较实验2、3,铁的状态相同,实验2中c(HCl)大于实验3中c(HCl),增大反应物浓度,化学反应速率增大,v2>v3,所以v1>v2>v3。
10.在四个容积为2L的密闭容器中,分别充入1molN2、3molH2O,在催化剂条件下进行反应2N2(g)+6H2O(l)===4NH3(g)+3O2(g)经3h后,实验数据见下表,下列说法正确的是( )
序号
第一组
第二组
第三组
第四组
t1/℃
30
40
50
80
NH3生成量/(10-6mol)
4.8
5.9
6.0
2.0
A.单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3说明反应达到平衡状态
B.若第三组反应3h后已达平衡,第三组N2的转化率为6×10-4%
C.第四组反应中以NH3表示的反应速率是6.66×10-7mol·L-1·h-1
D.与前三组相比,第四组中NH3生成量最小的原因可能是催化剂在80℃活性减小,反应速率反而减慢
解析:
选D。
A项,单位时间内每消耗1molN2的同时生成2molNH3,都向正反应方向移动,反应不一定平衡;B项,若第三组反应3h后已达平衡,反应的N2的物质的量为
×6.0×10-6mol=3.0×10-6mol,第三组N2的转化率为
×100%=3×10-4%;C项,3h内根据NH3浓度的变化量,得v(NH3)=
≈3.33×10-7mol·L-1·h-1;D项,第四组温度最高但达平衡时,NH3的物质的量最小,可能是催化剂在80℃活性减小,反应速率反而减慢。
11.分解水制氢气的工业制法之一是“硫碘循环法”,主要涉及下列反应:
①SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
②2HI
H2+I2 ③2H2SO4===2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是。
a.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2
b.反应①中SO2还原性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.反应③易在常温下进行
(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),发生反应②,H2物质的量随时间的变化如图所示,0~2min内的平均反应速率v(HI)=;HI的转化率=。
解析:
(1)由③可知产生1molO2的同时产生2molSO2,由①可知2molSO2生成4molHI,由②可知4molHI分解生成2molH2,故循环过程中产生1molO2的同时产生2molH2,故a错误;反应中SO2表现还原性,HI为还原产物,还原剂还原性强于还原产物的还原性,故b正确;反应①中1molSO2消耗2molH2O生成1molH2SO4,反应③中1molH2SO4分解生成1molSO2与1molH2O,循环中H2O的量减少,故应补充H2O,故c正确;H2SO4常温下不易分解,故d错误。
(2)由图可知,2min内H2的物质的量增加了0.1mol,体积为2L,故v(H2)=
=0.025mol·L-1·min-1,则v(HI)=2v(H2)=0.025mol·L-1·min-1×2=0.05mol·L-1·min-1;参加反应的HI为0.1mol×2=0.2mol,故HI的转化率为
×100%=20%。
答案:
(1)b、c
(2)0.05mol·L-1·min-1 20%
12.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,下表为制取Cu2O的三种方法:
方法Ⅰ
用炭粉在高温条件下还原CuO
方法Ⅱ
电解法:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑
方法Ⅲ
用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2
在相同的密闭容器中,用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验:
2H2O(g)
2H2(g)+O2(g) ΔH>0
水蒸气的浓度(mol·L-1)随时间t(min)变化如下表:
序号
温度
0
10
20
30
40
50
①
T1
0.050
0.0492
0.0486
0.0482
0.0480
0.0480
②
T1
0.050
0.0488
0.0484
0.0480
0.0480
0.0480
③
T2
0.10
0.094
0.090
0.090
0.090
0.090
可以判断:
实验①的前20min的平均反应速率v(O2)=;实验温度T1T2(填“>”或“<”);催化剂的催化效率:
实验①实验②(填“>”或“<”)。
解析:
根据题给信息知实验①前20min的平均反应速率v(O2)=
v(H2O)=
×
=3.5×10-5mol·L-1·min-1;该反应是吸热反应,则升高温度平衡向正反应方向移动,所以水蒸气的转化率高,则根据表中数据可知,温度应该是T1<T2;实验②比实验①达到平衡所用的时间短,说明反应速率快,使用的催化剂催化效率高,催化剂的催化效率:
实验①<实验②。
答案:
3.5×10-5mol·L-1·min-1 < <
13.NaHSO3可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗时即有I2析出。
某课题组用淀粉作指示剂,通过测定溶液变蓝所用时间来探究影响化学反应速率的因素。
(1)写出NaHSO3溶液与过量KIO3溶液反应生成I2的离子方程式:
。
(2)调节反应物浓度和温度进行对比实验,记录结果如下:
编号
0.02mol/LNaHSO3溶液/mL
0.02mol/LKIO3溶液/mL
H2O/mL
反应温度/℃
溶液变蓝的时间t/s
①
10
15
a
10
t1
②
10
40
0
10
t2
③
10
b
0
20
t3
表中a=,b=。
(3)改变反应温度,重复实验③,得到温度(T)与溶液变蓝所需时间(t)的关系如图所示(“×××”表示超过50℃后溶液不会再变蓝)。
①在30℃下,若溶液变蓝时,I2的物质的量为nmol,则从反应开始至溶液变蓝,IO
的平均反应速率为mol·L-1·s-1(写出表达式即可,不要化简)。
②根据图像,请你分析温度低于50℃时,溶液变蓝所需时间与反应温度的关系:
。
(4)将NaHSO3溶液与KIO3溶液混合(预先加入可溶性淀粉为指示剂),用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大,一段时间后反应速率又逐渐减小。
课题组对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设,请你完成假设二:
假设一:
反应生成的I2对反应起催化作用,I2浓度越大反应速率越快;
假设二:
;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容(反应速率可用测速仪测定)。
实验方案(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
解析:
(1)NaHSO3溶液与过量KIO3溶液反应生成I2,根据氧化还原反应原理和元素守恒知离子方程式为2IO
+5HSO
===5SO
+I2+3H++H2O。
(2)为了使这3组实验具有可比性,溶液的体积应相等,所以a=25,b=40。
(3)①根据图像,从反应开始至溶液变蓝需要的时间为65s,溶液变蓝时I2的物质的量为nmol,则消耗IO
的物质的量为2nmol,根据表中数据知溶液的体积为50mL,则v(IO
)=
mol·L-1·s-1。
②根据图像可以看出,30℃时溶液变蓝所需时间最少,温度低于30℃时,温度越高,溶液变蓝所需时间越短;温度高于30℃时,温度越高,溶液变蓝所需时间越长。
答案:
(1)2IO
+5HSO
===5SO
+I2+3H++H2O
(2)25 40
(3)①
②温度低于30℃时,温度越高,溶液变蓝所需时间越短;温度高于30℃时,温度越高,溶液变蓝所需时间越长
(4)反应生成的H+对反应起催化作用,H+浓度越大反应速率越快(或反应生成的SO
对反应起催化作用,SO
浓度越大反应速率越快)(答案合理均可)
(5)
实验方案(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
在烧杯甲中将NaHSO3溶液与过量KIO3溶液混合,用测速仪测定起始时的反应速率v(甲);在烧杯乙中进行同一反应(不同的是乙烧杯中预先加入少量I2,其他反应条件均完全相同),测定其起始阶段的相同时间内的反应速率v(乙)
若v(甲)=v(乙),则假设一不成立;若v(甲)<v(乙),则假设一成立
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