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第22讲化学反应速率
第22讲化学反应速率
1.反应N2+3H2⇌2NH3刚开始时,N2的浓度为3mol/L,H2的浓度为5mol/L,3min后测得NH3浓度为0.6mol/L,则此时间内,下列反应速率表示正确的是()
A.v(NH3)=0.2mol/(L·s)
B.v(N2)=1.0mol/(L·min)
C.v(H2)=1.67mol/(L·min)
D.v(H2)=0.3mol/(L·min)
解析:
v(NH3)=
=0.2mol/(L·min)。
由v(NH3):
v(H2):
v(N2)=2:
3:
1可知D正确。
答案:
D
2.下列有关化学反应速率的说法中,正确的是()
A.100mL2mol/L的盐酸与锌反应时,加入适量的氯化钠溶液,生成氢气的速率不变
B.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率
C.二氧化硫的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强,反应速率减慢
解析:
选项A中,加入氯化钠溶液,因氯化钠溶液中有溶剂水,则它的加入相当于对盐酸稀释,浓度降低,反应速率减慢;选项B中,改用铁片与浓硫酸反应时,如常温则发生钝化,如加热,则反应生成二氧化硫气体,得不到氢气;选项C中,不论该化学反应是放热反应还是吸热反应,升温,化学反应速率必然加快;对有气体参与的反应,减小压强,气体的浓度降低,反应速率减慢。
答案:
D
3.(2010·赣州市质检)用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体。下列措施对改变该反应的速率几乎没有影响的是()
A.用相同浓度但温度较高的盐酸代替常温下的盐酸
B.增大反应体系的压强或减小反应体系的压强
C.改用相同质量但为粉末状态的碳酸钙代替块状碳酸钙
D.改用与原盐酸含有相同H+浓度的稀硫酸
解析:
温度高,反应速率提高;压强是通过改变气体的浓度来改变化学反应速率的,而该反应为固体碳酸钙与液体盐酸的反应,反应物中没有气体,故改变压强对该反应的速率几乎没有影响;粉末状态的固体表面积大,反应速率快;尽管强调了稀硫酸与原盐酸中的H+浓度相同,但硫酸与碳酸钙反应生成的CaSO4微溶,覆盖在碳酸钙表面,从而使碳酸钙与H+的接触面积减小,导致反应速率变慢。
答案:
B
4.反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),在一体积可变的密闭容器中进行。下列条件的改变对其化学反应速率几乎没有影响的是()
①增加C的用量;②将容器的体积缩小一半;③保持体积不变,充入氮气使容器内压强增大;④保持压强不变,充入氮气使容器的体积变大。
A.②④B.①③
C.③④D.①④
解析:
碳为固体,只有增大碳的表面积,才能增大反应速率。在压强不变时,充入N2会引起容器体积扩大,使各物质的浓度减小,从而使反应速率减慢。
答案:
B
5.向2L密闭容器中充入2molSO2和一定量的O2,发生了反应2SO2+O2⇌2SO3,当反应进行到4min时,测知SO2为0.4mol。则当反应进行到2min时,密闭容器中SO2的物质的量为()
A.1.6molB.1.2mol
C.大于1.6molD.小于1.2mol
解析:
4min时,反应了的SO2为2mol-0.4mol=1.6mol,若到2min时用平均速率计算可知SO2反应了0.8mol,则剩余1.2mol。但开始反应速率较大,所以反应的SO2应大于0.8mol,剩余的应小于1.2mol。
答案:
D
6.设C+CO2=2CO;ΔH>0,反应速率为v1;N2+3H2⇌3NH3;ΔH<0,反应速率为v2。对于上述两个反应,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
解析:
升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,反应速率都加快。
答案:
A
7.下列说法正确的是()
A.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
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.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
D.催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
解析:
升高温度可增大反应物分子能量使活化分子百分数增多,A项正确;增大压强或增大反应物浓度,能使单位体积内活化分子数增多而百分数不变,B、C不正确;催化剂可降低反应所需的能量,从而使活化分子百分数增多,D项错。
答案:
A
8.(2010·福建卷)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应4~8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度,结果应是()
A.2.5μmol\5L-1·min-1和2.0μmol\5L-1
B.2.5μmol\5L-1·min-1和2.5μmol\5L-1
C.3.0μmol\5L-1·min-1和3.0μmol\5L-1
D.5.0μmol\5L-1·min-1和3.0μmol\5L-1
解析:
本题考查化学反应速率的计算,意在考查考生对图表的分析能力和数据的处理能力。4~8min间化合物Bilirubin的浓度变化为Δc=10μmol\5L-1,则v(Bilirubin)=
=2.5μmol\5L-1\5min-1;根据图示,每隔4min化合物Bilirubin的浓度减小一半,则16min时化合物Bilirubin的浓度为8min时浓度的1/4,故16min时其浓度为10μmol\5L-1×1/4=2.5μmol\5L-1,B项正确。
答案:
B
9.下面是425℃时,在1L密闭容器中发生化学反应的浓度与速率变化示意图。下列叙述错误的是()
A.图①中t0时,三种物质的物质的量相同
B.图②中逆反应为H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)
C.图①②中当c(HI)=3.16mol/L时,反应停止了
D.图③与图④中起始反应物不同
解析:
在图①②中,c(HI)=3.16mol/L,浓度恒定不变,此时正反应速率等于逆反应速率,达到了平衡状态,是一个动态平衡,反应并未停止。
答案:
C
10.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2[FY(]HCl[FY)]CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验
序号
初始浓度c/mol·L-1
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是()
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大
B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大
D.增大c(Br2),v(Br2)增大
解析:
由实验数据分析可知,CH3COCH3、HCl的浓度增大,均会缩短反应时间,而c(Br2)增大,加大反应时间,所以本题选D。
答案:
D
11.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是()
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
解析:
本题考查影响化学反应速率的因素。温度越高、溶液的浓度越大,化学反应速率越快,即出现浑浊所需时间越短。综合分析4种情况下的温度和浓度,D中温度最高,溶液浓度最大。所以本题选D。
答案:
D
12.在一定温度下,向体积恒定为2L的密闭容器里充入2molM和一定量的N,发生如下反应:
M(g)+N(g)⇌E(g);当反应进行到4min时达到平衡,测知M的浓度为0.2mol·L-1。下列说法正确的是()
A.4min时,M的转化率为80%
B.4min时,用M表示的反应速率为0.8mol·L-1·min-1
C.4min后,向容器中充入不参与反应的稀有气体,M的物质的量减小
D.2min时,M的物质的量浓度为0.6mol·L-1
解析:
M(g)+N(g)⇌E(g)
起始/mol·L-11
转化/mol·L-10.80.80.8
平衡/mol·L-10.2
故A正确;M的反应速率为
=0.2mol·L-1·min-1,故B错;体积恒定,充入稀有气体平衡不移动,M的物质的量不变,故C错;前2min比前4min反应速率一定快,故前2min内消耗M大于0.4mol·L-1,故2min时M的物质的量浓度小于0.6mol·L-1,故D错。
答案:
A
13.一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g);ΔH<0,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的物质的量随时间变化的关系
C.0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=
mol/(L·min)
D.10~12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.25mol/(L·min)
解析:
t1min时,只是X和Y的物质的量相等,没有达到平衡状态,说明正逆反应速率不相等;根据图象,Y表示H2的物质的量随时间的变化关系,X表示NH3的物质的量随时间的变化关系;0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=
mol(L·min);10~12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.0025mol/(L·min)。
答案:
B
[点评]一般涉及反应速率的大小比较通常采用归一法,也就是通过方程式的系数将不同物质的反应速率折算成同一物质的反应速率,需要注意的是如果单位不一致的话,应将单位统一,然后比较数据的大小就可以了。
14.(2010·新课标全国卷)某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中,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
4mol\5L-1H2SO4/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该同学最后得出的结论为:
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:
____________________
____________________。
解析:
本题考查了原电池原理的应用、影响化学反应速率的因素,意在考查考生的应用能力及化学实验设计探究能力。稀硫酸与锌的反应过程中加入少量硫酸铜,是利用锌置换出铜,构成Cu-Zn-H2SO4原电池,加快锌的反应速率,Ag2SO4也可以达到同样效果。由于研究CuSO4的量对氢气生成速率的影响,所以硫酸的浓度要相同,一是所加硫酸的量相同,二是混合溶液的体积相同,所以V1~V5均为30,由F组数据可知,CuSO4溶液的体积加水的体积为20mL。A组中无铜生成,反应后锌呈灰黑色,E组中生成较多的铜,呈暗红色。有较多的铜生成时,其覆盖在锌表面,降低了锌与溶液的接触面积。
答案:
(1)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu;Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn原电池,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(任写两种即可)
(5)①301017.5②灰黑暗红③当加入一定量的CuSO4后,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
15.一定温度下,在一固定容积的密闭容器中发生如下可逆反应:
2A(g)+B(g)⇌2C(g)在反应过程中,C的物质的量n(C)随时间的变化关系如右图所示,现从t1时刻开始对反应体系升高温度,n(C)的变化如图中qb所示。
(1)p点时反应的v正________v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(2)此反应的正反应为________(填“放”或“吸”)热反应。
(3)a、b两点的正反应速率:
v(a)________v(b)(填“>”、“<”或“=”)。
解析:
(1)p点时反应已达平衡状态,故v正=v逆。
(2)t1时开始升温,n(C)减小,说明平衡向逆反应方向移动,即正反应为放热反应。
(3)a、b两点各物质的物质的量相等,浓度相等,b点温度高,反应速率快。
答案:
(1)=
(2)放(3)<
16.某温度时,在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z,它们的物质的量随时间的变化如表所示。
(1)根据表中数据,在图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线:
t/min
X/mol
Y/mol
Z/mol
0
1.00
1.00
0.00
1
0.90
0.80
0.20
3
0.75
0.50
0.50
5
0.65
0.30
0.70
9
0.55
0.10
0.90
10
0.55
0.10
0.90
14
0.55
0.10
0.90
(2)体系中发生反应的化学方程式是____________________;
(3)列式计算该反应在0~3min时间内产物Z的平均反应速率:
________;
(4)该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于________________;
(5)如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线①②③(如图所示),则曲线①②③所对应的实验条件改变分别是:
①________,②________,③________。
解析:
(1)根据题目表格信息,可得出下列曲线:
(2)由上图可以看出Z为生成物,X、Y为反应物,再由其数量关系可推出方程式为X+2Y⇌2Z。
(3)
=0.083mol·L-1·min-1。
(4)图中X、Y、Z浓度不再变化时,即达到平衡。平衡时n(X)=0.55mol,反应的X为1.0mol-0.55mol=0.45mol,则X的转化率
×100%=45%。
(5)该反应是放热反应,升高温度可使反应加快,平衡向左移动,Z的产量降低,故①为升高温度;加入催化剂只使反应加快,不影响平衡时的物质的量,故②为加入催化剂;该反应为体积减小的反应,增大压强可以使反应加快,平衡向右移动,Z的产量增大,故③为增大压强。
答案:
(1)
(2)X+2Y⇌2Z
(3)
=0.083mol·L-1·min-1
(4)45%
(5)升高温度加入催化剂增大压强[LM]
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