1、第三讲 化学反应速率 化学反应条件的优化一、选择题1反应4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经2 min后，B的浓度减少了0.6 molL1。下列反应速率的表示正确的是()。A用A表示的反应速率是0.4 molL1min1B用B表示的反应速率是0.3 molL1min1C2 min末时的反应速率，用B表示为0.3 molL1min1D在这2 min内用B表示的反应速率的值是减小的，C表示的反应速率逐渐增大解析2 min内B的浓度减小0.6 molL1，则v(B)0.3 molL1min1，B项正确；由于A为固体，不可用来表示反应速率，A项错误；化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率，C项
2、错误；在同一时间内无论用反应物还是用生成物表示的反应速率其变化趋势是相同的，D项错误。答案B2在一定条件，将A2和B2两种气体通入1 L密闭容器中，发生反应：xA2(g)yB2(g)2C(g)。2 s内的反应速率：v(A2)0.5 molL1s1，v(B2)1.5 molL1s1，v(C)1 molL1s1。则x和y的值分别为 ()。A2和3 B3和2 C3和1 D1和3解析同一反应中不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，由于v(A2)v(B2)v(C)132，因此xy2132，则x1，y3。答案D3反应mA(s)nB(g)pC(g)H0，在一定温度下，平衡时B的体积分数与压强变化的
3、关系如图所示，下列叙述中一定正确的是()。mnpx点表示的正反应速率大于逆反应速率npx点比y点时的反应速率慢若升高温度，该反应的平衡常数增大A B只有C只有 D答案 B解析 A为固体，根据等温线，B的体积分数随压强增大而增大，说明np，但不能说明(mn)与p的关系；曲线上各点已达平衡，在x点时反应正在向正方向进行，v(正)v(逆)；x点与y点相比，x点时的压强小，反应速率慢；若升温，该反应向逆方向移动，K变小；综上正确。4一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)。若c(HI)由0.1 molL1降到0.07 molL1时，需要15 s，那么c(HI)由
4、0.07 molL1降到0.05 molL1时，所需反应的时间为()。A等于5 s B等于10 sC大于10 s D小于10 s解析c(HI)从0.1 molL1降到0.07 molL1过程中：v(HI)0.002 molL1s1，假设v(HI)不变，则c(HI)从0.07 molL1降到0.05 molL1时，t10 s。但反应速率受浓度变化的影响，浓度越大，反应速率越快，故所需时间大于10 s。答案C5一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X 气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如右图。下列叙述中正确的是()。A反应的化学方程式为5YXBt1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍Ct2时，正
5、、逆反应速率相等Dt3时，逆反应速率大于正反应速率解析从图像可以看出，t2时刻X、Y两物质的物质的量相等，而不是反应速率相等，故C不正确；t3时，反应达到平衡状态，所以正反应速率等于逆反应速率，故D不正确；反应开始时Y物质为10 mol，X物质为2 mol，t1时刻，X为4 mol，增加2 mol，Y为6 mol，减少4 mol故反应的化学方程式为2YX。答案B6下列有关化学反应速率的说法不正确的是()A化学反应达到最大限度时，正逆反应速率也达到最大且相等B催化剂能降低化学反应的活化能，加快反应速率，提高生产效率C用锌和稀硫酸反应制取H2时，滴加几滴硫酸铜溶液能加快反应速率D用铁片和稀硫酸反应
6、制H2比用98%的浓硫酸产生H2的速率快解析 反应达到最大限度时，正逆反应速率相等但不是最大，A错误。催化剂虽然不影响平衡的移动，但缩短了达到平衡的时间，提高了生产效率，B正确。C项中能构成铜锌原电池，锌作负极，加快反应速率。D项中浓硫酸使铁钝化，不产生H2。答案 A7一定条件下，分别对反应C(s)CO2(g)2CO(g)(H0)进行如下操作(只改变该条件)：升高反应体系的温度；增加反应物C的用量；缩小反应体系的体积；减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是()。AB C D解析无论是吸热反应还是放热反应，升高温度时反应速率一定变大；因反应物C为固态，其浓度为常数，故增加C的
7、用量对化学反应速率无影响；缩小反应体系的体积，导致CO、CO2气体的浓度变大，反应速率变大；减少CO的量，反应速率变小。答案D二、非选择题8加入0.1 mol的MnO2粉末于50 mL过氧化氢的溶液中(密度为1.1 gmL1)，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如右图所示，回答下列问题。(1)A、B、C、D四点化学反应速率快慢的顺序为_。(2)解释反应速率变化的原因_。(3)计算过氧化氢的初始物质的量浓度_。(4)求反应进行到2分钟时过氧化氢的质量分数。解析(1)曲线斜率越大，反应速率越大。(2)随着反应的进行，反应物H2O2的浓度逐渐减小，因此反应速率逐渐减小。(3)根据图像可以看出H2
8、O2完全反应放出60 mL O2，H2O2的分解反应为2H2O22H2OO2，则n(H2O2)20.005 36 mol，c(H2O2)0.107 molL1。(4)反应进行到2分钟时，放出O2 45 mL，则反应生成O2的物质的量为0.002 01 mol，质量为0.002 01 mol32 gmol10.064 3 g反应消耗的H2O2物质的量为0002 01 mol20.004 02 mol，0005 36 mol0.004 02 mol0.001 34 mol，则2分钟时H2O2的质量分数为100%0.083%。答案(1)DCBA(2)随着反应的进行，过氧化氢溶液的浓度越来越小，反应速
9、率越来越小(3)0.107 molL1(4)0.083%9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
10、获得相同体积的气体所需时间。请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_；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；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_。答案 (1)ZnCuSO4=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn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)301017.5灰黑暗红当加入一定量的CuS
11、O4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2个：ZnCuSO4=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)由于Zn与CuSO4反应生成的Cu附着在Zn片表面，构成铜锌原电池，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，ZnAg2SO4=ZnSO42Ag。(4)根据影响化学反应速率的外界因素，则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
12、)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V1V2V3V4V530 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V610 mL，V917.5 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完全附着在Zn片表面时，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。10红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的H表示生成1 mol磷的化合物的数据)。根据图示回答下列问题： (1)PCl5分解生成P和Cl2的
13、热化学方程式是_。(2)PCl3和Cl2化合生成PCl5的热化学方程式是_。(3)如图表示PCl3(g)、Cl2(g)、PCl5(g)三种物质组成的反应体系中，某两种物质的物质的量浓度随时间变化关系，且分别在8 min、13 min、16 min时改变了反应体系的一个条件。该反应在_ min达到最初的平衡状态。表示PCl5(g)浓度变化的曲线是图中_曲线。判断依据是_。13 min、16 min时改变的反应条件分别是_、_。解析 根据反应过程和能量关系图可以完成(1)、(2)两问；510 min a、b的浓度均没有变化，所以为平衡状态；由图象可知第8 min改变的条件是体积扩大一倍，平衡应向生
14、成PCl3(g)与Cl2(g)的方向移动，说明a为PCl5。第16 min改变条件后，反应速率加快，且PCl5的浓度增加，所以改变的条件是，如b表示Cl2则充入PCl3或如b表示PCl3则充入Cl2。答案 (1)PCl5(g)=P(s)5/2Cl2(g)；H399 kJ/mol(2)PCl3(g)Cl2(g)=PCl5(g)；H93 kJ/mol(3)5a8 min改变的条件是体积扩大一倍，平衡应向生成PCl3(g)与Cl2(g)方向移动，说明a为PCl5充入PCl5如b表示Cl2则充入PCl3或如b表示PCl3则充入Cl211已知：MnO4在酸性环境下的还原产物是Mn2。某化学兴趣小组的甲同
15、学在向草酸(弱酸)溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时，发现溶液褪色总是先慢后快，即反应速率由小变大。为此，他对此实验进行了探究。【实验用品】试剂：0.1 molL1 H2C2O4溶液、0.1 molL1 KMnO4溶液、稀硫酸、MnSO4固体仪器：试管(若干个)、胶头滴管(2支)【实验内容】在1号和2号试管中分别加入10 mL H2C2O4溶液和少量稀硫酸，在1号试管中加入硫酸锰固体。然后在两支试管中加入0.1 molL1 KMnO4溶液。现做如下对比实验，现象如下表所示：加入药品不加MnSO4的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液加少量MnSO4的稀硫酸酸化的H2C2O4溶液实验现象(褪色时间)溶液褪色很
16、慢(31秒)溶液褪色很快(4秒)请回答下列问题。(1)甲同学进行该实验还缺少的实验仪器是_。(2)H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为_。(3)甲同学认为该反应褪色由慢到快是何种原因引起的？_。(4)乙同学从甲同学的实验探究中得到启示，他也提出了可能影响该化学反应速率的因素，你认为他提出的因素可能是_(写一条即可)。解析(1)要测反应时间，则需要用到秒表。(2)根据题中的已知条件知MnO4在酸性环境下的还原产物是Mn2又H2C2O4属于弱酸，应保留分子式；故在酸性条件下，H2C2O4溶液与KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O42MnO46H=10CO22Mn28H2O。(3)Mn2在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率。答案(1)秒表(2)5H2C2O42MnO46H=10CO22Mn28H2O(3)Mn2在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率(4)温度升高，反应速率增大，溶液褪色加快(其他合理答案也可)