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课时提升作业 二十一
化学反应速率及影响因素
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括6小题,每题7分,共42分)
1.(2017·宣城模拟)下列影响化学反应速率的因素中,是通过改变活化分子百分数来实现的是( )
①改变气体物质的浓度 ②改变气体的压强
③加入催化剂 ④改变气体的温度
A.只有①② B.只有③④
C.只有①③④ D.①②③④
【解析】选B。升高温度活化分子百分数增多,催化剂降低反应的活化能,活化分子百分数增多;浓度和压强可以改变单位体积内的活化分子个数,而不能改变活化分子的百分数。
2.(2017·安阳模拟)在恒温、恒容的容器中进行反应:2HIH2+I2(正反应为吸热反应),反应物的浓度由0.1 mol·L-1降到0.06 mol·L-1需要20 s,那么由0.06 mol·L-1降到0.036 mol·L-1所需时间为( )
A.等于10 s B.等于12 s
C.大于12 s D.小于12 s
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【解析】选C。反应物的浓度由0.1 mol·L-1降到
0.06 mol·L-1需要20 s,反应速率是v=
=0.002 mol·L-1·s-1,假如反应速率不变,若物质的浓度由
0.06 mol·L-1降到0.036 mol·L-1,则反应时间是t==12 s,但随着反应进行反应物的浓度减小,反应速率变慢,反应时间变长。
3.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是( )
A.该反应的化学方程式为3B+4D6A+2C
B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时,各物质的平均反应速率相等
【解析】选C。物质的量减少的为反应物,物质的量增加的为生成物,各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比,Δn(A)∶Δn(B)∶
Δn(C)∶Δn(D)=(1.2-0)mol∶(1.0-0.4)mol∶(1.0-0.2)mol∶
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(0.4-0)mol=
6∶3∶4∶2,所以化学方程式为3B+4C6A+2D,A错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,B、D错误。
4.(2017·长沙模拟)在恒容条件下,能使NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)的正反应速率增大且活化分子的百分数也增加的措施是( )
世纪金榜导学号30682331
A.增大NO2或CO的浓度
B.减小CO2或NO的浓度
C.通入Ne使气体的压强增大
D.升高反应的温度
【解析】选D。A、B为改变浓度,可改变反应速率,但活化分子的百分数不变;通入Ne使气体的压强增大,不改变参加反应气体的浓度,反应速率不变;升高温度,可增大活化分子百分数,反应速率增大,D正确。
5.(2017·衡水模拟)如图是关于反应A2(g)+3B2(g)2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是( )
世纪金榜导学号30682332
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A.升高温度,同时加压
B.降低温度,同时减压
C.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度
D.增大反应物浓度,同时使用催化剂
【解析】选C。反应正向是气体体积减小的放热反应。A项,升高温度,同时加压,正、逆反应速率都会增大,错误;B项,降低温度,同时减压,正、逆反应速率都会减小,并且小于原平衡时的速率,错误;C项,增大反应物浓度瞬间,正反应瞬间速率增大然后再减小,同时减小生成物浓度的瞬间,则逆反应速率瞬间减小然后再逐渐增大,正确;D项,增大反应物浓度,同时使用催化剂,正、逆反应速率都会增大,并且都大于原平衡时的速率,错误。
6.(能力挑战题)对反应A+BAB来说,常温下按以下情况进行反应:
①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol ②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 mol·L-1的A、B溶液各10 mL
④0.5 mol·L-1的A、B溶液各50 mL
四者反应速率的大小关系是( )
世纪金榜导学号30682333
A.②>①>④>③ B.④>③>②>①
C.①>②>④>③ D.①>②>③>④
【解析】选A。①中c(A)=c(B)==0.5 mol·L-1;②中c(A)=c(B)==
1 mol·L-1;③中c(A)=c(B)==0.05 mol·L-1;④
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中c(A)=c(B)==
0.25 mol·L-1。
在其他条件一定的情况下,浓度越大,化学反应速率越大,所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
二、非选择题(本题包括3小题,共58分)
7.(19分)可逆反应N2+3H22NH3是工业上合成氨的重要反应。
(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式____________________(热量用E1、E2或E3表示)。
(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的__________________条件,该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同________(用“t1”~“t6”表示)。
(3)图2中t3时刻改变的条件是_________________________________________,
t5时刻改变的条件是
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__________________________________________________。
【解析】(1)根据图1可知,从N2和H2反应生成1 mol NH3过程中放出的热量为(E3-E1)kJ,所以N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-2(E3-E1)kJ·mol-1。
(2)图1中虚线部分表示由反应物到达过渡态的过程中,所需能量减少,说明使用了催化剂,降低了活化能。因为反应N2+3H22NH3为反应前后气体体积不相等的反应,在图2中,t2时刻改变条件,正、逆反应速率的改变相同,说明改变的外界条件只能是使用了催化剂。
(3)t3时改变条件,v(正)、v(逆)都同时减小,且v(正)v(正),平衡向逆反应方向移动,只能是升高温度。
答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-2(E3-E1)kJ·mol-1
(2)催化剂 t2~t3 (3)减小压强 升高温度
【方法规律】有关化学反应速率的图象分析方法
(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理联系。
(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点。
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(3)抓住变化趋势,分清正、逆反应,吸、放热反应。升高温度时,v(吸)>v(放),在速率-时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度,v(吸)大增,v(放)小增,增大反应物浓度,v(正)突变,v(逆)渐变。
(4)注意终点。例如在浓度-时间图上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。
8.(19分)(2017·许昌模拟)影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。 世纪金榜导学号30682334
(1)实验一:取等物质的量浓度、等体积的H2O2溶液分别进行下列实验,实验报告如下表所示。
序号
条件
现象
结论
温度/℃
催化剂
1
40
FeCl3溶液
2
20
FeCl3溶液
3
20
MnO2
4
20
无
试回答:实验1、2研究的是其他条件相同时________对H2O2分解速率的影响。
(2)实验二:经研究知Cu2+对H2O2的分解也具有催化作用,为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题:
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①定性分析:如图甲可通过观察________,定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是___________________________________
___________________________________________________________________。
②定量分析:为了更精确地研究浓度对反应速率的影响,利用乙图装置进行定量实验。完成该实验应该测定的实验数据是_______________________________
___________________________________________________________________。
【解析】该题将对化学反应速率影响因素的探究与实验融合在一起综合考查,能力要求较高。
(1)实验1、2的实验条件只有温度不同,因此是探究温度对化学反应速率的影响。(2)①图甲实验所采取的实验条件只有催化剂不同,因此可通过观察反应产生气泡的快慢来定性说明催化剂的催化效果,将FeCl3改为Fe2(SO4)3可使催化剂的阴离子相同,排除阴离子对催化效果的干扰。②图乙可精确测出气体的体积,因此为定量计算出反应速率,需测得的实验数据为测定产生一定体积的气体所需的时间。
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答案:(1)温度
(2)①反应产生气泡的快慢 排除阴离子的干扰
②测定一定时间内产生的气体体积(或测定产生一定体积的气体所需的时间)
9.(20分)(能力挑战题)已知:将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合,无反应发生。若再加入H2O2溶液,将发生反应:H2O2+2H++2I-2H2O+I2,且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后,试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I-继续被H2O2氧化,生成的I2与淀粉作用,溶液立即变蓝。因此,根据试剂X的量、滴入H2O2溶液至溶液变蓝所需的时间,即可推算反应H2O2+2H++2I-2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行):
编
号
往烧杯中加入试剂及其用量mL
催化
剂
开始变蓝
时间min
0.1 mol·L-1
KI溶液
H2O
0.01 mol·L-1
X溶液
0.1 mol·L-1
H2O2溶液
1 mol·L-1
稀盐酸
1
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
无
1.4
2
20.0
m
10.0
10.0
n
无
2.8
3
10.0
20.0
10.0
20.0
20.0
无
2.8
4
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
5滴
Fe2(SO4)3
0.6
世纪金榜导学号30682335
(1)已知:实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-2H2O+I2
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反应速率的影响。实验2中m=________,n=________。
(2)已知:I2与X反应时,两者物质的量之比为1∶2。按上面表格中的X和KI的加入量,加入V(H2O2)>________,才确保看到蓝色。
(3)实验1:c(X)-t的变化曲线如图,若保持其他条件不变,请在坐标图中,分别画出实验3、实验4c(X)-t的变化曲线图(进行相应的标注)。
(4)实验3表明:硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂
________(填“提高”或“降低”)了反应活化能。
【解析】(1)实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I-2H2O+I2反应速率的影响,做对比实验,除了H2O2溶液用量不同,其他条件均应相同。(2)n(X)=
0.01 mol·L-1×10.0×10-3L=10-4mol,因而n(I2)>0.5×10-4mol才能看到蓝色,即n(H2O2)>0.5×10-4mol,V(H2O2)>0.5 mL。(3)实验3开始变蓝时间是实验1的2倍(2.8 min),说明实验3的c(X)-t变化率应小于实验1;同理,实验4开始变蓝时间是0.6 min,那么说明实验4的c(X)-t变化率应大于实验1。(4)催化剂可以降低反应的活化能。
答案:(1)20.0 20.0 (2)0.5 mL
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(3)
(4)降低
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