1、化学反应的速率(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.人们曾认为化学反应速率小、原料利用率低,不可能用于工业化生产。化学家们不断地研究和改进该反应的条件,如催化剂、温度、压强等,并更新设备,成功地开发了合成氨的生产工艺。从此,人类能为植物的生长提供足够的氮肥,缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。下列反应条件的改变对反应速率的影响正确的是()A.增大N2的浓度能加快反应速率B.减小H2的浓度能加快反应速率C.升高温度能减慢反应速率D.添加催化剂对反应速率无影响【解析】选A。增大N2的浓度即增大反应物浓度,能加快反应速率,故A正确;减小H2的浓度即
2、减小生成物浓度,能减慢反应速率,故B错误;升高温度,正逆反应速率都增大,故C错误;添加催化剂,一般加快反应速率,故D错误。2.有很多化学反应的速率也是很快的,下列关于化学反应速率的叙述不正确的是()A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B.单位时间内某物质的浓度变化大,则该物质反应速率就快C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量多少来表示D.化学反应速率的单位有molL-1s-1或molL-1min-1【解析】选C。化学反应速率通常表示单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。3.两只敞口烧杯中分别发生如下反应:一只烧杯中反应为A+BC+D,反应温度为T1,另一只烧
3、杯中反应为M+NP+Q,反应温度为T2,T1T2,则两只烧杯中反应速率快慢为()A.前者快B.后者快C.一样快D.无法确定【解析】选D。化学反应速率的决定因素是反应物自身的性质,两只烧杯中反应物不同,所以无法判断反应速率的快慢,故答案为D。4.某学生在一次探究“制取氢气最适宜的金属”的实验时测得铝与稀硫酸反应,10 s末硫酸的浓度减少了0.6 molL-1,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是()A.0.06 molL-1s-1B.3.6 molL-1min-1C.1.2 molL-1min-1D.0.02 molL-1min-1【解析】选C。10 s末硫酸
4、的浓度减少了0.6 molL-1,则v(H2SO4)= =0.06 molL-1s-1,发生反应:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2,速率之比等于化学计量数之比,故vAl2(SO4)3=v(H2SO4)=0.06 molL-1s-1=0.02 molL-1s-1=1.2 molL-1min-1。5.已知反应:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g),一定条件下测得反应过程中n(Cl2)与时间的关系如表所示:则46 min内用O2的物质的量变化表示的反应速率是()t/min0246810n(Cl2)/mol01.22.64.45.46.0A.7.2 molmin-1B
5、.8.0 molmin-1C.0.9 molmin-1D.0.45 molmin-1【解析】选D。46 min的时间内,氯气的物质的量的改变量为n=4.4 mol-2.6 mol=1.8 mol,根据在反应中,物质的量的改变量之比等于化学计量数之比可知1.8 moln(O2)=21可知n(O2)=0.9 mol,故O2的物质的量变化表示的反应速率v(O2)=0.45 molmin-1。【加固训练】在温度不变的条件下,在恒容密闭容器中进行下列反应:N2O4(g)2NO2(g)。若N2O4的浓度由0.1 molL-1降到0.07 molL-1需要15 s,那么N2O4的浓度由0.07 molL-1
6、降到0.05 molL-1所需的反应时间()A.等于5 sB.等于10 sC.大于10 sD.小于10 s【解析】选C。N2O4的浓度变化0.03 molL-1需要15 s,N2O4的浓度由0.07 molL-1降到0.05 molL-1,N2O4的浓度变化为0.02 molL-1,若反应速率不变,则所需时间为=10 s,但随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小,故所需时间大于10 s,C项正确。6.(2020重庆高一检测)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abc反应速率/(molL-1min-1)v(H2)=3v(N2)=3v(NH3)=4
7、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(a)v(c)【解析】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)=1 molL-1min-1,容器b中,v(N2)=3 molL-1min-1,容器c中v(N2)=2 molL-1min-1,可知B正确。7.在C(s)+CO2(g)2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是()缩小容器的体积增加碳的量通入CO2 恒压下充入N2恒容下充入N2
8、通入COA. B. C. D. 【解析】选C。缩小容器体积,压强增大,反应速率加快,正确; C是固体,增加C的量,不影响反应速率,错误;通入CO2,CO2浓度增大,反应速率加快,正确;恒压下充入N2,体积增大,参加反应的气体的浓度减小,反应速率减小,错误;恒容下充入N2,参加反应的气体的浓度不变,反应速率不变,错误;通入CO,气体浓度增大,反应速率增大,正确。8.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列描述正确的是()A.反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率为0.158 molL-1s-1B.反应开始到10 s时,X的物质的量浓度减少了0
9、.79 molL-1C.反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)【解析】选C。反应开始到10 s时,用Z表示的反应速率为=0.079 molL-1s-1,故A错误;反应开始到10 s时,X的物质的量浓度减少了=0.395 molL-1,故B错误;反应开始到10 s时,Y的转化率为100%=79.0%,故C正确;由题图可以看出,反应中X、Y的物质的量减少,应为反应物,Z的物质的量增多,应为生成物,当反应进行到10 s时。n(X)=0.79 mol,n(Y)=0.79 mol,n(Z)=1.58 mol,则n(X)n(Y) n(Z)=112,参加
10、反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比,则反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),故D错误。【加固训练】(2020唐山高一检测)A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应:aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g),t1、t2时刻分别测得部分数据如下表:n(B)/moln(C)/moln(D)/mol反应时间/min0.120.060.10t10.060.120.20t2下列说法正确的是()A.0t1内,平均反应速率v(B)=molL-1min-1B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=molL-1min-1C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大D.bd=61【解析】
11、选C。不能确定起始时B的物质的量,因此0t1时间段内,不能确定B的变化量,则不能计算其反应速率,A项错误;反应速率是平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B项错误;t1t2时间段内,B和D的物质的量的变化量分别是0.06 mol、0.1 mol,所以bd=35,D项错误。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(15分)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率变化,在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,标准状况下测得数据累计值如下:时间/min12345氢气体积/mL50120232290310(1)在01 min、12 min、23 min、34 min、45 min时间段中,反应速率最大的时间
12、段是_,原因是_;反应速率最小的时间段是_,原因是_。(2)在23 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为_。(3)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量,在盐酸中分别加入等体积的下列溶液,其中可行的是_。A.蒸馏水B.Na2SO4溶液C.NaNO3溶液D.CuSO4溶液E.Na2CO3溶液【解析】(1)在01 min、12 min、23 min、34 min、45 min时间段中,产生氢气的体积(mL)分别是50、70、112、58、20,23 min时间段中,反应速率最大,因为该反应是放热反应,此时溶液的温度最高;45 min时间段中,反应速率最小,因为此时反应物的浓度最小。(2)
13、在23 min时间段内,用盐酸的浓度变化表示的反应速率为112 mL10-3LmL-122.4 Lmol-120.1 L1 min=0.1 molL-1min-1。(3)Na2SO4不参与化学反应,故Na2SO4溶液相当于水,溶液体积增大,氢离子浓度减小,反应速率减小;加入NaNO3溶液时,溶液中存在硝酸,不再与锌反应产生氢气;加入Na2CO3溶液会消耗稀盐酸,使产生的氢气减少;加入CuSO4溶液,会构成原电池,加快反应速率。答案:(1)23 min该反应是放热反应,23 min时溶液温度最高,反应速率最快45 min此时反应物的浓度最小,反应速率最慢(2)0.1 molL-1min-1(3)
14、A、B10.(15分)(1)在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4(无色),发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。在060 s时段,反应速率v(N2O4)为_molL-1s-1。(2)合金贮氢材料具有优异的吸氢性能,在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v=_mLg-1min-1。(3)在新型RuO2催化剂作用下,使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)+O2(g) H2O(g)+Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:t/min02.04.06.0
15、8.0n(Cl2)/10-3mol01.83.75.47.2计算2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin-1为单位,写出计算过程)。【解析】(1)由题意及图示知,060 s时N2O4消耗的浓度c(N2O4)=0.100 molL-1-0.040 molL-1=0.060 molL-1,v(N2O4)=0.0010 molL-1s-1。(2)吸氢速率v=30 mLg-1min-1。(3)解法一:2.06.0 min内,n(Cl2)=5.410-3mol-1.810-3mol=3.610-3mol,v(Cl2)=9.010-4molmin-1所以v(HCl)=2v
16、(Cl2)=29.010-4molmin-1=1.810-3molmin-1。解法二:设HCl转化的物质的量为n,则2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g)2 1n (5.4-1.8)10-3mol解得n=7.210-3mol,所以v(HCl)=1.810-3molmin-1。答案:(1)0.0010(2)30(3)见解析(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)11.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+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溶液稀硫酸H2OV/mLc/
17、(molL-1)V/mLc/(molL-1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210【解析】选D。温度越高,浓度越大,反应速率越快。对比C、D项混合液中,稀硫酸浓度相同,D项Na2S2O3的浓度大,故D项反应速率大,先出现浑浊。12.一定温度下,10 mL 0.40 molL-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)如表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.06 min的平均反应速率:v(H2
18、O2)3.310-2molL-1min-1B.610 min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2molL-1min-1C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 molL-1D.反应至6 min时,H2O2分解了50%【解析】选C。A项,06 min内,生成氧气的物质的量为mol=0.001 mol;由2H2O22H2O+O2,消耗n(H2O2)=0.002 mol,c(H2O2)=0.002 mol0.01 L=0.2 molL-1,所以v(H2O2)=0.2 molL-16 min3.310-2molL-1min-1,正确;B项,随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速
19、率减慢,正确;C项,6 min时,c(H2O2)=0.40 molL-1-c(H2O2)=0.2 molL-1,错误;D项,6 min时,H2O2分解率为100%=50%,正确。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)13.某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度/浓度/molL-1体积/mL浓度/molL-1体积/mL0.102.00.0104.0250.202.00.01
20、04.0250.202.00.0104.050(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4溶液转化为MnSO4,每消耗1 mol H2C2O4转移_mol电子。为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)n(KMnO4)_。(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_(填编号,下同),探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是_。(3)实验测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=_molL-1min-1。(4)已知50 时c(Mn)反应时间(t)的变化曲线如图
21、。若保持其他条件不变,请在坐标图中,画出25 时c(Mn)t的变化曲线示意图。【解析】(1)H2C2O4中碳的化合价是+3价,CO2中碳的化合价为+4价,故每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子,配平反应的化学方程式为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O,为保证KMnO4完全反应,c(H2C2O4)c(KMnO4)2.5。(2)探究温度对反应速率的影响,则浓度必然相同,则为编号和;同理探究浓度对反应速率的影响的实验是和。(3)v(KMnO4)=(0.010 molL-1)()=0.010 molL-1min-1。(4)温度降低,化学反应速率减小,故KMnO4褪色时间延长,故作图时要同时体现25 Mn浓度降低比50 时Mn的浓度降低缓慢和达到平衡时间比50 时“拖后”。答案:(1)22.5(2)和和(3)0.010(或1.010-2)(4)
