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- 2021-08-24 发布
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练案[20]第七章 化学反应速率与化学平衡
第20讲 化学反应速率及影响因素
A组 基础必做题
1.(2020·上海高三检测)(双选)为探究锌与稀硫酸的反应速率[以v (H2)表示],向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是( BC )
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变
B.加入少量水,v(H2)减小
C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小
D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小
[解析] A项,加入的NH4HSO4固体溶于水发生电离:NH4HSO4===NH+H++SO使溶液中c(H+)增大,v(H2)增大;D项,滴加少量CuSO4溶液,发生反应:Cu2++Zn===Cu+Zn2+,生成的Cu与Zn、稀H2SO4形成以Zn为负极,Cu为正极,稀H2SO4为电解质溶液的原电池,加快了反应速率,使v(H2)增大。
2.(2020·海南高三检测)(双选)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( BD )
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项,H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率都是正反应,二者间的比为1︰2;C项,正、逆反应速率的比值在开始时最大,达到平衡时为1︰1,在整个过程中是变化的,故正确选项为BD。
3.(2020·天津静海高三检测)(双选)下列有关化学反应速率和限度的说法中,不正确的( BC )
A.双氧水中加入少量MnO2或几滴FeCl3溶液,即可迅速放出气体
B.在金属钠与足量水反应中,增加水的量能加快反应速率
C.实验室用锌和稀硫酸制氢气,为了加快反应速率可以加入少量Cu(NO3)2
D.实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2,用碳酸钙粉末比块状反应要快
[解析] MnO2和FeCl3溶液能够催化双氧水分解,在双氧水中加入少量MnO2或几滴FeCl3溶液,即可迅速放出氧气,故A正确;在金属钠与足量水反应中,增加水的量,水的浓度不变;反应速率不变,故B错误;硝酸与金属反应一般不放出氢气,故C错误:用碳酸钙粉末与块状相比,增大了接触面积,反应速率加快,故D正确;故选BC。
4.(2020·湖南长沙模拟)反应A(g)+3B(g)===2C
(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=0.45 mol·L-1·s-1
②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1
④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1
下列有关反应速率的大小比较中正确的是( B )
A.④>③=②>① B.①>④>②=③
C.①>②>③>④ D.④>③>②>①
[解析] 可用比值法进行反应速率大小的比较,=0.45 mol·L-1·s-1;=0.2 mol·L-1·s-1;=0.2 mol·L-1·s-1;=0.225 mol·L-1·s-1,故①>④>②=③,B项正确。
5.(2019·福建晋江季延中学阶段检测)向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如图甲所示,图乙为t2时刻后改变容器中条件,平衡体系中速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种条件,所改变的条件均不同。已知t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法错误的是( C )
A.若t1=15 s,则生成物C在t0~t1时间段的平均反应速率为0.004 mol·L-1·s-1
B.t4~t5阶段改变的条件为减小压强,t5~t6阶段改变的条件是升高化学反应的温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.该化学反应的表达式为3A(g)B(g)+2C(g)
[解析] 若t1=15 s,物质C的浓度改变量为0.11 mol·L-1-0.05 mol·L-1=0.06 mol·L-1,则平均反应速率为=0.004 mol·L-1·s-1,A正确;由题图乙可知,t4~t5阶段正逆反应速率都减小,且平衡不移动,说明是减小压强,t5~t6阶段正逆反应速率都增大,说明是升高温度,B正确;根据上述分析,压强不能使平衡移动,说明反应前后气体体积相等,在t1时,A减少了0.15 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.09 mol·L-1,C增加了0.11 mol·L-1-0.05 mol·L-1=0.06 mol·L-1,则B应增加了0.03 mol·L-1,所以原来B的浓度为0.05 mol·L-1-0.03 mol·L-1=0.02 mol·L-1,容器的体积V==2 L,所以B的起始物质的量为0.02 mol·L-1×2 L=0.04 mol,C不正确;根据上述分析,该化学反应的表达式为3A(g)B(g)+
2C(g),D正确。
6.(2020·湖北武汉模拟)下列有关化学反应速率的说法中正确的是( D )
A.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与锌反应时,加入适量的氯化钠溶液,生成H2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放热反应,所以升高温度,反应速率减慢
D.对于反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2,减小压强,反应速率减慢
[解析] A项,加入氯化钠溶液,相当于对盐酸稀释,反应速率减慢;B项,改用铁片和浓硫酸反应,常温时发生钝化,加热时反应生成二氧化硫气体,得不到氢气;C项,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;D项,对于有气体参与的反应,减小压强,气体的浓度减小,反应速率减慢。
7.(2020·山东临沂二中月考)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( D )
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4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
C.反应前4 min内生成H2的平均速率v(H2)=0.09 mol·L-1·min-1
D.反应开始2 min内平均反应速率最大
[解析] 一定质量的锌粒与稀盐酸反应,若将锌粒改为锌粉,由于锌粉与盐酸的接触面积增大,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4 min内反应速率不断增加,则说明前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大,B正确;反应前4 min内生成H2的平均速率v(H2)===0.09 mol·L-1·min-1,C正确;反应开始前2 min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。
8.(2020·山东济南模拟)Ⅰ.下列各项分别与影响化学反应速率的哪个因素关系最为密切?将合适答案填入空格。
(1)夏天的食品易变霉,在冬天不易发生该现象 温度 ;
(2)同浓度不同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块,产生气体有快有慢 反应物本身的性质 ;
(3)MnO2加入双氧水中放出气泡加快 催化剂 。
Ⅱ.在一定温度下,某一反应在4 L密闭容器中,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=2 min,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 0.25 mol·L-1·min-1 。
(3)t3时刻化学反应达到平衡,反应物的转化率为 75% 。
(4)如果升高温度,则v(逆) 增大 (填“增大”“减小”或“不变”)。
[解析] Ⅰ.(1)夏天温度较高,反应速率较大,冬天温度较低,反应速率较小。
(2)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,与盐酸反应更剧烈。
(3)MnO2是H2O2分解的催化剂,可增大H2O2分解的反应速率。
Ⅱ.(1)t2时刻,反应物物质的量继续减小,生成物物质的量继续增多,故反应未达平衡且正向进行,v(正)>v(逆)。
(2)v(M)===0.25 mol·L-1·min-1。
(3)t3时刻化学反应达到平衡,剩余2 mol N,则N的转化率为×100%=75%。
(4)升高温度,反应速率增大。
B组 能力提升题
9.(2020·贵州贵阳检测)将一定量的气体A、B置于容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应:A(g)+4B(g)===2C(g),反应进行到4 s末,测得A为0.5 mol,B为0.4 mol,C为0.2 mol。则用反应物B浓度的减少表示该反应的速率为( C )
A.0.025 mol·L-1·s-1 B.0.012 5 mol·L-1·s-1
C.0.05 mol·L-1·s-1 D.0.1 mol·L-1·s-1
[解析] 4 s末C为0.2 mol,则v(C)==0.025 mol·L-1·s-1,根据反应速率之比等于化学计量数之比,有v(B)=2v(C)=0.025 mol·L-1·s-1×2=0.05 mol·L-1·s-1,本题选C。
10.(2020·浙江温州模拟)探究2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O反应速率的影响因素,有关实验数据如下表所示:
实验
温度
催化
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
KMnO4
编号
( ℃)
溶液褪
色平均
时间
(min)
剂用
量(g)
体积
(mL)
浓度
(mol·L-1)
体积
(mL)
浓度
(mol·
L-1)
1
25
0.5
4
0.1
8
0.2
12.7
2
80
0.5
4
0.1
8
0.2
a
3
25
0.5
4
0.01
8
0.2
6.7
4
25
0
4
0.01
8
0.2
b
下列说法不正确的是( B )
A.a<12.7,b>6.7
B.用KMnO4表示该反应速率,v(实验3)>v(实验1)
C.用H2C2O4表示该反应速率,v(实验1)约为6.6×10-3 mol·L-1·min-1
D.可通过比较收集相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢
[解析] 实验2中,温度高,反应速率快,则a<12.7,实验4中,没有用催化剂,反应速率慢,则b>6.7,故A正确;实验3用的KMnO4溶液浓度低,反应速率慢,v(实验3)①>④>③ B.④>③>②>①
C.①>②>④>③ D.①>②>③>④
[解析] 对于溶液中进行的反应,反应物A、B的浓度越大,化学反应速率越快。溶液①中c(A)=c(B)==0.5 mol·L-1,溶液②中c(A)=c(B)==1.0 mol·L-1,溶液③中c(A)=c(B)=×0.1 mol·L-1=0.05 mol·L-1,溶液④中c(A)=c(B)=×0.5 mol·L-1=0.25 mol·L-1,据此推知反应速率的大小关系为②>①>④>③。
12.(2019·浙江名校协作体联考)在一定温度下,在体积为2 L的恒容密闭容器中,某一反应中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是( C )
A.反应的化学方程式为2X===3Y+Z
B.t min时,正、逆反应都不再继续进行,反应达到化学平衡
C.若t=4,则0~4 min的X的化学反应速率为
0.1 mol·L-1·min-1
D.温度、体积不变,t时刻充入1 mol He使压强增大,正、逆反应速率都增大
[解析] 由图可知,达到平衡时,X、Y、Z三种物质的物质的量变化值之比为0.8 mol︰1.2 mol︰0.4 mol=2︰3︰1,由于t min后各物质的物质的量保持不变,反应没有进行到底,则该反应为可逆反应,化学方程式为2X3Y+Z,A错误;t min时,正、逆反应继续进行,但二者的速率相等,反应达到平衡状态,B错误;根据反应速率的定义可得:v(X)==0.1 mol·L-1·min-1,C正确;温度、体积不变,t时刻充入1 mol He,反应物和生成物的浓度均不变,则反应速率不变,D错误。
13.(2020·浙江检测)为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是( D )
A.25 ℃时,在10~30 min内,溶质R的分解平均速率为0.03 mol·L-1·min-1
B.对比30 ℃和10 ℃曲线,在50 min时,R的分解百分率相等
C.对比30 ℃和25 ℃曲线,在0~50 min内,能说明R的分解平均速率随温度升高而增大
D.对比30 ℃和10 ℃曲线,在同一时刻,能说明R的分解速率随温度升高而增大
[解析] 由题图分析知,25 ℃时,在10~30 min内,溶质R的分解平均速率v(R)==0.03 mol·L-1·min-1,A项正确;由30 ℃和10 ℃对应曲线可知,反应进行到50 min时,R均完全分解,B项正确;25 ℃曲线所代表的起始浓度比30 ℃
曲线所代表的起始浓度大,但其分解平均速率反而小,说明R的分解平均速率随温度升高而增大,C项正确;10 ℃曲线所代表的起始浓度比30 ℃曲线所代表的起始浓度小,分解反应速率较小不一定是由温度这一因素所造成的,还会受浓度影响,D项错误。
14.(2020·山东泰安模拟)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) ΔH<0。下列说法正确的是( A )
A.保持容器容积不变,向其中加入1 mol H2(g),反应速率一定增大
B.保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定增大
C.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定增大
D.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),再次平衡时反应速率一定增大
[解析] 增加反应物的浓度,反应速率增大,A项正确;加入氮气,因为容器体积不变,反应体系中各气体的浓度不变,故反应速率不变,B项错误;保持压强不变,加入氮气,容器体积增大,反应体系中各气体的浓度减小,反应速率减小,C项错误;保持压强不变,再次充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),则容器容积增大为原来的2倍,再次平衡时反应体系中各气体的浓度与原平衡相等,反应速率与原平衡相等,D项错误。
15.(2020·浙江高三检测)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应2NO(g)+O2(g)===2NO2(g),在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
温度/ ℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2 830
90
25
510
5 760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是( D )
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时的反应已达平衡
D.若进入反应塔的混合气体为a mol,反应速率以v=表示,则在8.0×105 Pa、30 ℃条件下,转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为 mol·s-1
[解析] 由表格数据可知,压强相同条件下,温度升高,反应速率减慢,A不符合题意;温度相同条件下,增大压强,反应速率加快,B不符合题意;在1.0×105 Pa、90 ℃条件下,当转化率为98%时不能确定反应是否已达平衡,C不符合题意;在8.0×105 Pa、30 ℃
条件下,转化率从50%增至90%时段所用时间为3.7 s,NO物质的量变化量为0.1a mol×(90%-50%)=0.04a mol,则NO的反应速率为 mol·s-1,D符合题意。
16.(2020·海南检测)为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响,甲同学做了以下实验,请回答下列问题:
编号
实验操作
实验现象
①
分别在试管A、B中加入5 mL 5%的H2O2溶液,各滴入2滴1 mol·L-1FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时,将试管A放入盛有5 ℃左右冷水的烧杯中浸泡;将试管B放入盛有40 ℃左右热水的烧杯中浸泡
试管A中不再产生气泡;试管B中产生的气泡量增大
②
另取两支试管分别加入5 mL 5%的H2O2溶液和5 mL 10%的H2O2溶液
试管A、B中均未明显见到有气泡产生
请回答下列问题:
(1)过氧化氢分解的化学方程式为 2H2O22H2O+O2↑ 。
(2)实验①的目的是 探究温度对H2O2分解速率的影响 ;
实验中滴加FeCl3溶液的目的是 加快H2O2分解速率,使实验现象易于观察 。
(3)实验②未观察到预期的实验现象,为了帮助该同学达到实验目的,你提出的对上述操作的改进意见是 将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中(或向两支试管中同时滴入2滴1 mol·L-1FeCl3溶液),观察产生气泡的速率 (用实验中所提供的几种试剂)。
(4)乙同学在50 mL一定浓度的H2O2溶液中加入一定量的MnO2,放出气体的体积(标准状况下)与反应时间的关系如图所示:
①A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最小的是 C 。
②t1~t3时间内,过氧化氢的分解速率为 mol·L-1·min-1。
[解析] (1)过氧化氢分解生成H2O和O2,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。
(2)实验①中试管A、B的其他条件相同,只有温度不同,故其目的是探究温度对H2O2分解速率的影响。实验中滴加FeCl3溶液,可加快过氧化氢的分解速率,便于观察实验观象。
(3)实验②
未观察到预期的实验现象,可能原因是温度过低、未使用催化剂,故改进措施是将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中,或向两支试管中同时滴入2滴1 mol·L-1 FeCl3溶液,观察产生气泡的速率。
(4)①图中曲线的斜率代表生成O2的反应速率,曲线的斜率越大,则瞬时反应速率越大。图中曲线斜率大小:A>B>C,故C点表示的瞬时反应速率最小。②t1~t3 min内,V(O2)由b mL增大到a mL,则有n(H2O2)=2n(O2)==mol,故过氧化氢的分解速率为v=min=mol·L-1·min-1。