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,则反应速率A>B。
[对点训练]
1.判断正误(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,反应现象越明显(×
)
(2)化学反应速率为0.8mol·
s-1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·
L-1(×
(3)由v=
计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值(×
(4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同(√)
(5)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快(×
(6)在2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应中,t1、t2时刻,SO3(g)浓度分别是c1、c2,则t1~t2时间内,SO3(g)生成的平均速率为v=
(√)
2.对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5mol·
min-1
B.v(B)=1.2mol·
s-1
C.v(D)=0.4mol·
D.v(C)=0.1mol·
解析:
选D 采用归一法求解,通过化学方程式的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较,B物质是固体,不能表示反应速率;
C项中对应的v(A)=0.2mol·
min-1;
D项中对应的v(A)=3mol·
min-1。
3.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应:
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g),现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后,测得生成的H2O占混合气体体积的40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是( )
A.v(N2)=0.125mol·
B.v(H2O)=0.375mol·
C.v(O2)=0.225mol·
D.v(NH3)=0.250mol·
选C 设4min时,生成6xmolH2O(g)
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)n(总)
起始/mol 4 3 0 0 7
变化/mol4x3x2x6x
4-4x 3-3x 2x 6x 7+x
据题意,则有:
=0.4,解得:
x=0.5
则4min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)=
=1.5mol·
L-1,v(H2O)=
=0.375mol·
min-1,再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比,可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)=0.125mol·
min-1,v(NH3)=0.250mol·
min-1,v(O2)=0.1875mol·
知识点二 影响化学反应速率的因素
1.影响化学反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的性质是主要因素。
如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>
Al。
(2)外因(只改变一个条件,其他条件不变)
[提醒] ①改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。
②浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时,正、逆反应速率均增大或减小,如升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,化学反应速率均加快。
(3)反应体系条件改变对反应速率的影响
①恒温时:
体积缩小
压强增大
浓度增大
反应速率增大。
②恒温恒容时:
a.充入气体反应物
总压强增大
b.充入“惰性气体”
总压强增大,但各气体分压不变―→各物质的浓度不变―→反应速率不变。
③恒温恒压时:
充入“惰性气体”
体积增大
各反应物浓度减小
反应速率减小。
总之,压强改变而对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化,从而对反应速率产生影响。
2.理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子:
能够发生有效碰撞的分子。
②活化能:
如图
图中:
E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,使用催化剂时的活化能为_E3__,反应热为E1-E2。
③有效碰撞:
活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
1.下列说法中正确的是( )
A.增大反应物浓度,能增大活化分子百分数,所以反应速率增大
B.使用合适的催化剂,能增大活化分子百分数,所以反应速率增大
C.对于任何反应,增大压强都可加快反应速率
D.升高温度,只能增大吸热反应的反应速率
选B 增大反应物浓度和增大气体反应的压强(缩小体积),不能增大活化分子百分数,只能增大活化分子数;
升温和使用催化剂才能增大活化分子百分数;
增大压强只能增大有气体参加的反应的反应速率。
2.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量
②将容器的体积缩小一半
③保持体积不变,充入N2使体系压强增大
④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③
C.①③D.②④
选C 增大固体的量、恒容时充入惰性气体对反应速率无影响。
3.一定温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行,下列措施不改变化学反应速率的是( )
A.缩小体积使压强增大B.恒容,充入N2
C.恒容,充入HeD.恒压,充入He
选C A项,气体的物质的量不变,缩小体积,气体的浓度增大,反应速率增大;
B项,容积不变,充入N2,使反应物N2的浓度增大,反应速率增大;
C项,容积不变,充入He,虽然反应容器内压强增大,但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化,因此不影响反应速率;
D项,压强不变,充入He,反应容器的体积必然增大,总压强虽然没变,但N2、O2、NO的浓度减小,反应速率减小。
[课时跟踪检测]
1.(2016·
北京高考)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )
A.抗氧化剂 B.调味剂
C.着色剂D.增稠剂
选A 食品中添加抗氧化剂,目的是减慢食品的变质速率,与反应速率有关;
调味剂的主要作用是补充、增强或增加食品的味道,与反应速率无关;
着色剂又称食品色素,是以食品着色为主要目的,丰富和改善食品色泽的物质,与反应速率无关;
增稠剂在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性,改变食品的质构和外观,将液体、浆状食品形成特定形态,并使其稳定、均匀,提高食品质量,以使食品具有黏滑适口的感觉,与反应速率无关。
2.对于化学反应3W(g)+2X(g)===4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是( )
A.v(W)=3v(Z) B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)
选C 对于任一化学反应,用不同的物质表示该反应的速率,其数值之比等于其化学计量数之比,v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)=3∶2∶4∶3。
v(W)=v(Z),A错误;
3v(X)=2v(Z),B错误;
2v(X)=v(Y),C正确;
2v(W)=3v(X),D错误。
3.a、b、c三个容器,分别发生合成氨反应,经过相同的一段时间后,测得数据如下表所示:
容器
a
b
c
反应速率/
(mol·
min-1)
v(H2)=3
v(N2)=3
v(NH3)=4
则三个容器中合成氨的反应速率的比较中正确的是( )
A.v(a)>
v(b)>
v(c)B.v(b)>
v(c)>
v(a)
C.v(c)>
v(a)>
v(b)D.v(b)>
v(c)
选B 合成氨的反应方程式为3H2(g)+N2(g)
2NH3(g)。
可换成同一物质来表示,才能比较反应速率大小,都换成N2的反应速率比较,容器a中v(N2)=1mol·
min-1,容器b中,v(N2)=3mol·
min-1,容器c中v(N2)=2mol·
min-1,可知B正确。
4.10mL浓度为1mol·
L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )
A.K2OB.CH3COONa
C.CuSO4D.Na2CO3
选B Zn与稀盐酸发生反应:
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑,若加入物质使反应速率降低,则c(H+)减小,但是不影响产生氢气的物质的量,说明最终电离产生的n(H+)不变。
A.K2O与水反应生成KOH,与盐酸反应消耗H+,速率降低,产生氢气的物质的量减小,不符合题意;
B.CH3COONa溶液与HCl发生反应:
CH3COONa+HCl===CH3COOH+NaCl,使溶液中c(H+)减小,反应速率降低,当反应进行到一定程度,会发生反应:
2CH3COOH+Zn===(CH3COO)2Zn+H2↑,因此最终不会影响产生氢气的物质的量,符合题意;
C.加入CuSO4溶液会与Zn发生置换反应:
CuSO4+Zn===Cu+ZnSO4,产生的Cu与Zn和盐酸构成原电池,会加快反应速率,不符合题意;
D.若加入Na2CO3溶液,会与盐酸发生反应:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,使溶液中的c(H+)减小,但由于逸出了CO2气体,因此使n(H+)也减小,产生氢气的物质的量减小,不符合题意。
5.已知分解1molH2O2放出热量98kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:
H2O2+I-―→H2O+IO- 慢
H2O2+IO-―→H2O+O2+I-快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98kJ·
mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
选A H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;
根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;
根据所给信息无法确定反应活化能,C项错误;
反应速率关系为v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),D项错误。
6.一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图。
下列说法正确的是( )
A.t1min时正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系
C.0~8min,H2的平均反应速率
v(H2)=0.75mol·
D.10~12min,N2的平均反应速率
v(N2)=0.25mol·
选B t1时刻没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,A项错误;
根据图像,X的物质的量增加,属于生成物,因此X为NH3的曲线,B项正确;
0~8min时,v(NH3)=
=0.0075mol·
min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比得v(H2)=
=0.01125mol·
min-1,C项错误;
10~12min,v(NH3)=
=0.005mol·
min-1,则v(N2)=
=0.0025mol·
min-1,D项错误。
7.(2018·
临沂一中月考)反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0在一密闭容器中进行,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,v正减小而v逆增大
B.其他条件不变,升高温度,v正、v逆均增大且H2O(g)转化率增大
C.保持容器体积不变,充入少量He使体系压强增大,v正、v逆均增大
D.其他条件不变,适当增加C(s)的质量,v正增大而v逆减小
选B 其他条件不变,仅将容器的体积缩小一半,反应混合气体的浓度增大,则v正、v逆均增大,A不成立。
其他条件不变,升高温度,v正、v逆均增大;
该反应的ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,则H2O(g)转化率增大,B成立。
保持容器体积不变,充入少量He使体系压强增大,反应混合气体的浓度不变,则v正、v逆均不变,C不成立。
其他条件不变,适当增加C(s)的质量,v正、v逆均不变,D不成立。
8.在50mL过氧化氢溶液中加入1gMnO2粉末,标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.标准状况下,实验放出一半气体所需的时间为1min
B.A、B、C、D各点中反应速率A点最慢,D点最快
C.0~2min内产生O2的平均反应速率为22.5mL·
D.本实验中影响反应速率的因素只有催化剂和H2O2的浓度
选D 由题图可知,放出一半气体,即V(O2)=30mL时,t=1min,A项正确;
随着反应的进行,c(H2O2)逐渐降低,所以反应逐渐变慢,即反应速率:
D>C>B>A,B项正确;
0~2min内产生O2的体积是45mL,平均反应速率为45mL÷
2min=22.5mL·
min-1,C项正确;
影响反应速率的因素还有温度,D项错误。
9.一定温度下,10mL0.40mol·
L-1H2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×
10-2mol·
B.6~10min的平均反应速率:
v(H2O2)<
3.3×
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol·
L-1
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
选C 根据题目信息可知,0~6min,生成22.4mL(标准状况)氧气,消耗0.002molH2O2,则v(H2O2)≈3.3×
min-1,A项正确;
随反应物浓度的减小,反应速率逐渐降低,B项正确;
反应至6min时,剩余0.002molH2O2,此时c(H2O2)=0.20mol·
L-1,C项错误;
反应至6min时,消耗0.002molH2O2,转化率为50%,D项正确。
10.Ⅰ.下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素关系最为密切?
(1)同浓度不同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块,产生气泡有快有慢:
________________________________________________________________________。
(2)MnO2加入双氧水中放出气泡更快:
______________________________________。
Ⅱ.在一定温度下,4L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图:
(1)比较t2时刻,正逆反应速率大小v正____v逆。
(填“>”“=”或“<”)
(2)若t2=2min,计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为________________________________________________________________________。
(3)t3时刻化学反应达到平衡,反应物的转化率为_____________________________。
(4)如果升高温度,则v逆__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅰ.
(1)反应物本身性质是影响化学反应速率的主要因素,镁比锌活泼,与盐酸反应较剧烈。
(2)MnO2是H2O2分解反应的催化剂,可加快反应速率。
Ⅱ.
(1)t2时刻,反应物逐渐减小,生成物逐渐增多,反应未达到平衡且正向进行,v正>v逆。
(2)v=
=
=0.25mol·
(3)t3时刻化学反应达到平衡,剩余2molN,则转化了6molN,转化率为
×
100%=75%。
(4)升高温度,反应速率增大。
答案:
Ⅰ.
(1)反应物本身性质
(2)催化剂
Ⅱ.
(1)>
(2)0.25mol·
min-1 (3)75% (4)增大
第2课时 明确2大考查角度——变量控制与速率常数
题型一 “变量控制”实验探究题
该类题目主要探究影响化学反应速率的外界因素,由于外界影响因素较多,若搞清某个因素的影响,均需控制其他因素相同或不变,才能进行实验。
因此,控制变量思想在这部分体现较为充分,在近几年高考题中也多有考查,且大多以探究型实验题的形式出现。
这类题目以实验为研究手段,尽管涉及因素较多,有其复杂性,但仍然重在考查考生的基础知识、基本技能、分析能力和实验能力。
[重难点拨]
1.考查形式
(1)以表格的形式给出多组实验数据,让学生找出每组数据的变化对反应的影响。
(2)给出影响化学反应的几种因素,设计实验分析各因素对反应的影响。
2.解题策略
3.注意事项
(1)要选择合适的化学反应,所选择的反应不能太灵敏,也不能太迟钝。
(2)反应物的浓度要适当,不能太大,而探索浓度变量时,浓度间的差别也不能太大。
(3)要有规律地设计不同的反应体系的温度,也要注意物质的相应性质,不能选择会引起反应发生变化的体系温度。
(4)对变量要进行适当的组合,组合的一般原则是“变一定多”,即保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应的影响。
[考法精析]
考法一 实验方案的评价
[典例1] (2018·
北京高考)
(1)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。
将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2+4I-+4H+===S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+________===________+________+2I-
(2)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
分别将18mLSO2饱和溶液加入2mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
(已知:
I2易溶解在KI溶液中)
序号
试剂组成
实验现象
A
0.4mol·
L-1KI
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
B
amol·
0.2mol·
L-1H2SO4
溶液变黄,出现浑浊较A快
C
无明显现象
D
0.0002molI2
溶液由棕褐色很快褪色,变为黄色,出现浑浊较A快
①B是A的对比实验,则a=________。
②比较A、B、C,可得出的结论是________________________________________
③实验表明,SO2的歧化反应速率D>
A。
结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因:
________________________________________________________________________
[解析]
(1)根据歧化反应的特点,反应ⅰ生成S,则反应ⅱ需生成H2SO4,即I2将SO2氧化为H2SO4,反应的离子方程式为I2+2H2O+SO2===SO
+4H++2I-。
(2)①对比实验只能存在一个变量,因实验B比实验A多了H2SO4,则B中KI溶液的浓度应不变,故a=0.4。
②由表中实验现象可知,I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率。
③加入少量I2时,反应明显加快,说明反应ⅱ比反应ⅰ快;
D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快。
[答案]
(1)SO2 SO
4H+
(2)①0.4 ②I-是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
③反应ⅱ比ⅰ快;
D中由反应ⅱ产生的H+使反应ⅰ加快
考法二 实验方案的设计
[典例2] H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。
限选试剂与仪器:
30%H2O2溶液、0.1mol·
L-1Fe2(SO4)3溶液、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。
(1)写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目:
(2)设计实验方案:
在不同H2O2浓度下,测定_____________________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
(3)设计实验装置,完成如图所示的装置示意图。
(4)参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;
数据用字母表示)。
物理量
实验序号
V[0.1mol·
L-1
Fe2(SO4)3]/mL
……
1
[解析] (1
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