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第一节 化学反应速率
课后篇巩固提升
基础巩固
1.对于反应:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑,下列说法正确的是( )
A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率,但可用水来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.用CaCl2浓度的减小表示其反应速率
解析 固体、纯液体的浓度一般视为常数;反应过程中CaCl2的浓度是增大的。
答案 A
2.在2 L密闭容器中加入4 mol A(g)和6 mol B(g),发生反应:4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g),若5 s后剩下的A是2.5 mol,则用B表示的反应速率是( )
A.0.45 mol·L-1·s-1 B.0.15 mol·L-1·s-1
C.0.225 mol·L-1·s-1 D.0.9 mol·L-1·s-1
解析 5 s内A减少的物质的量为4 mol-2.5 mol=1.5 mol,故A的浓度变化量为1.5mol2 L=0.75 mol·L-1,所以v(A)=0.75mol·L-15 s=0.15 mol·L-1·s-1;对于同一反应,用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,所以v(B)=64×0.15 mol·L-1·s-1=0.225 mol·L-1·s-1。
答案 C
3.对于反应3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,在测量化学反应速率时,以下相关性质不可以利用的是( )
A.气体的体积和体系的压强
B.溶液颜色的深浅
C.固体物质的体积
D.H+浓度的变化
解析 与化学反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用,包括能够直接观察的某些性质(如释放出气体的体积和体系压强),也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质(如颜色的深浅),故A、B、D三项可以利用。
答案 C
4.在反应N2+3H22NH3中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6 mol·L-1,在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L-1·s-1,则此段时间是 ( )
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A.1 s B.2 s C.44 s D.1.33 s
解析 已知用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L-1·s-1,则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)=23v(H2)=23×0.45 mol·L-1·s-1=0.3 mol·L-1·s-1,所以Δt=0.6mol·L-10.3mol·L-1·s-1=2 s。
答案 B
5.在2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g),若最初加入的A和B都是4 mol,测得10 s内A的平均速率v(A)=0.12 mol·L-1·s-1,则反应进行到10 s时容器中B的物质的量是( )
A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.6 mol
解析 10 s内v(B)=13v(A)=0.04 mol·L-1·s-1,故10 s内,Δn(B)=10 s×0.04 mol·L-1·s-1×2 L=0.8 mol,因此10 s时,容器内n(B)=4 mol-0.8 mol=3.2 mol。
答案 C
6.把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中,发生反应:3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),5 min末生成0.2 mol W,若测得以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 mol·L-1·min-1,则上述反应中Z气体的化学计量数n的值是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析 利用条件可求:v(W)=0.2mol2 L×5min=0.02 mol·L-1·min-1,利用反应速率之比等于化学计量数之比的关系可得n=1。
答案 A
7.将5.6 g铁粉投入100 mL 2 mol·L-1硫酸中,2 min后铁恰好完全溶解。下列有关该反应速率的表示正确的是(忽略溶液体积的变化)( )
A.用铁表示的反应速率为0.5 mol·L-1·min-1
B.用硫酸表示的反应速率为0.5 mol·L-1·min-1
C.用硫酸亚铁表示的反应速率为0.25 mol·L-1·min-1
D.用氢气表示的反应速率为0.5 mol·L-1·min-1
解析 发生的化学反应为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,溶液中浓度发生变化的只有反应物硫酸和生成物硫酸亚铁。5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol,故反应消耗H2SO4的物质的量=生成FeSO4的物质的量=0.1 mol,v(H2SO4)=v(FeSO4)=0.1mol2min×0.1 L=0.5 mol·L-1·min-1。
答案 B
8.用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2,实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析不正确的是( )
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A.EF段表示的平均反应速率最大
B.EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为 0.4 mol·L-1·min-1
C.OE、EF、FG三段中,用CO2表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D.G点收集到的CO2的量最多
解析 曲线斜率越大,平均反应速率越大,A项正确;B项中,Δn(CO2)=448 mL22.4 L·mol-1=0.02 mol,Δn(HCl)=0.04 mol,Δc(HCl)=0.4 mol·L-1,v(HCl)=0.4 mol·L-1·min-1,正确;C项中,平均反应速率之比为224∶448∶112=2∶4∶1,错误;D项中,由图可知,G点收集到的CO2的量最多。
答案 C
9.某温度时,在2 L的容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。
(1)由图中的数据分析,容器中发生反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2 min、5 min时Z的平均反应速率分别为 、 。
(3)5 min后Z的生成速率与5 min末Z的生成速率相比 (填“增大”“减小”或“不变”)。
解析 (1)根据图示,反应达到平衡时X减少了0.6 mol,Y减少了0.2 mol,Z生成了0.4 mol,故X、Y、Z的物质的量变化之比为3∶1∶2,因5 min后三者共存,故反应的化学方程式为3X+Y2Z。(2)根据图中数据,依据反应速率计算公式可计算出反应速率,需注意Z的初始物质的量是0.1 mol。(3)5 min后Z的物质的量不再变化,与5 min末Z的反应速率相等。
答案 (1)3X+Y2Z
(2)0.05 mol·L-1·min-1 0.04 mol·L-1·min-1
(3)不变
能力提升
10.甲、乙两个容器内都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少4 mol A,乙容器内每分钟减少2 mol A,则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率( )
A.快 B.慢
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C.相等 D.无法判断
解析 由化学反应速率的表达式:v(A)=Δc(A)Δt=Δn(A)V·Δt,由于甲、乙两容器的容积大小未知,仅知道单位时间内A的物质的量的变化值,故不能比较两容器内反应速率的大小。
答案 D
11.已知某条件下,合成氨反应的数据如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
N2
H2
NH3
起始浓度/(mol·L-1)
1.0
3.0
0.2
2 s末浓度/(mol·L-1)
0.6
1.8
1.0
4 s末浓度/(mol·L-1)
0.4
1.2
1.4
当用氨气浓度的增加来表示该反应的化学反应速率时,下列说法错误的是( )
A.2~4 s内的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1
B.前4 s内的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
C.前2 s内的平均反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
D.2 s末的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
解析 化学反应速率是表示一段时间内的平均反应速率而不是某一时刻的瞬时速率,D项错误。
答案 D
12.为了提高煤的利用率,人们先把煤转化为CO和H2,再将它们转化为甲醇。某实验人员在一定温度下的密闭容器中,充入一定量的H2和CO,发生反应:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g),测定的部分实验数据如下:
t/s
0
500
1 000
c(H2)/(mol·L-1)
5.00
3.52
2.48
c(CO)/(mol·L-1)
2.50
(1)在500 s内用H2表示的化学反应速率是 。
(2)在1 000 s内用CO表示的化学反应速率是 ,1 000 s时CO的转化率是 。
(3)在500 s时生成甲醇的浓度是 。
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解析 (1)在500 s内,v(H2)=5.00mol·L-1-3.52 mol·L-1500 s=2.96×10-3 mol·L-1·s-1。(2)在1 000 s内反应的H2的浓度是Δc(H2)=5.00 mol·L-1-2.48 mol·L-1=2.52 mol·L-1,则反应的CO的浓度是Δc(CO)=12Δc(H2)=1.26 mol·L-1,用CO表示此段时间内的平均速率为v(CO)=1.26mol·L-11 000 s=1.26×10-3mol·L-1·s-1,CO的转化率为1.26mol·L-12.50mol·L-1×100%=50.4%。(3)在500 s内反应的H2的浓度为Δc(H2)=1.48 mol·L-1,则生成的CH3OH的浓度为Δc(CH3OH)=12Δc(H2)=0.74 mol·L-1。
答案 (1)2.96×10-3 mol·L-1·s-1
(2)1.26×10-3 mol·L-1·s-1 50.4%
(3)0.74 mol·L-1
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