2019-2020年高考化學一輪復習 第七章 第1講 化學反應速率.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習 第七章 第1講 化學反應速率 [考綱要求]　1.了解化學反應速率的概念、反應速率的定量表示方法。2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學反應速率的影響，認識其一般規(guī)律。4.了解化學反應速率的調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用。 考點一　化學反應速率 1．表示方法 通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。 2．數(shù)學表達式及單位 v＝，單位為mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。 3．規(guī)律 同一反應在同一時間內(nèi)，用不同物質(zhì)來表示的反應速率可能不同，但反應速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。 深度思考 判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×” (1)對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現(xiàn)象就越明顯(×) (2)化學反應速率是指一定時間內(nèi)任何一種反應物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加(×) (3)化學反應速率為0.8 mol·L－1·s－1是指1 s時某物質(zhì)的濃度為0.8 mol·L－1(×) (4)由v＝計算平均速率，用反應物表示為正值，用生成物表示為負值(×) (5)同一化學反應，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同(√) (6)根據(jù)反應速率的大小可以判斷化學反應進行的快慢(√) 題組一　“v＝”的應用 1. 一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。回答下列問題： (1)從反應開始到10 s時，v(Z)＝_____________________________________________。 (2)反應的化學方程式為_____________________________________________________。 答案　(1)0.079 mol·L－1·s－1 (2)X(g)＋Y(g)2Z(g) 解析　(1)Δ(Z)＝1.58 mol v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1。 (2)ΔX∶ΔY∶ΔZ＝0.79 mol∶0.79 mol∶1.58 mol＝1∶1∶2 所以反應的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)。 2．在一密閉容器中充入一定量的N2和O2，在電火花作用下發(fā)生反應N2＋O2===2NO，經(jīng)測定前3 s用N2表示的反應速率為0.1 mol·L－1·s－1，則6 s末NO的濃度為(　　) A．1.2 mol·L－1 B．大于1.2 mol·L－1 C．小于1.2 mol·L－1 D．不能確定 答案　C 解析　本題考查化學反應速率的計算，意在考查學生對化學反應速率公式的靈活運用能力。前3 s用N2表示的反應速率為0.1 mol·L－1·s－1，即用NO表示的反應速率為0.2 mol·L－1·s－1，如果3～6 s的反應速率仍為0.2 mol·L－1·s－1，則NO的濃度為1.2 mol·L－1，由于隨著反應進行，反應物的濃度減小，反應速率減慢，故應小于1.2 mol·L－1。 1.“===”、“”運用不準確。 2．計算速率時忽略體積，用物質(zhì)的量變化值除以時間。 3．單位使用不規(guī)范，如把a mol·L－1·min－1表示為a mol/L·min或a mol/(Lmin)。 題組二　化學反應速率的大小比較 3．已知反應4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示反應速率最快的是(　　) A．v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1 B．v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1 C．v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1 答案　C 解析　轉(zhuǎn)化為相同的物質(zhì)表示的反應速率進行比較，B項v(CO)＝1.4 mol·L－1·min－1；C項v(CO)＝1.6 mol·L－1·min－1；D項v(CO)＝1.1 mol·L－1·min－1，C項反應速率最快。 4．對于可逆反應A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示的反應速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1 C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1 答案　D 解析　本題可以采用歸一法進行求解，通過方程式的計量數(shù)將不同物質(zhì)表示的反應速率折算成同一物質(zhì)表示的反應速率進行比較，B項中的B物質(zhì)是固體，不能表示反應速率；C項中對應的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D項中對應的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。 化學反應速率大小的比較方法 由于同一化學反應的反應速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同，所以比較反應的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要進行一定的轉(zhuǎn)化。 (1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位。 (2)換算成同一物質(zhì)表示的速率，再比較數(shù)值的大小。 (3)比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，即對于一般反應aA＋bB===cC＋dD，比較與，若＞，則A表示的反應速率比B的大。 題組三　“三段式”模板突破化學反應速率的計算 5．可逆反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，取a mol A和b mol B置于V L的容器中，1 min后，測得容器內(nèi)A的濃度為x mol·L－1。這時B的濃度為______ mol·L－1，C的濃度為______ mol·L－1。這段時間內(nèi)反應的平均速率若以物質(zhì)A的濃度變化來表示，應為________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　?。瓁　v(A)＝(－x)mol·L－1·min－1 所以此時 c(B)＝mol·L－1＝ mol·L－1， c(C)＝mol·L－1＝(－)mol·L－1， v(A)＝＝(－x)mol·L－1·min－1。 　對于較為復雜的關于反應速率的題目 常采用以下步驟和模板計算 1．寫出有關反應的化學方程式。 2．找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。 3．根據(jù)已知條件列方程式計算。 例如：反應　　　　　　 mA?。B  pC 起始濃度(mol·L－1) a b c 轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1) x 某時刻濃度(mol·L－1) a－x b－ c＋ 考點二　影響化學反應速率的因素 1．內(nèi)因(主要因素) 反應物本身的性質(zhì)。 2．外因(其他條件不變，只改變一個條件) 3．理論解釋——有效碰撞理論 (1)活化分子、活化能、有效碰撞 ①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 ②活化能：如圖 圖中：E1為正反應的活化能，使用催化劑時的活化能為E3，反應熱為E1－E2。(注：E2為逆反應的活化能) ③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學反應的碰撞。 (2)活化分子、有效碰撞與反應速率的關系 深度思考 1．按要求填空 (1)形狀大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率：鐵______鋁(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (2)對于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改變下列條件對生成氫氣的速率有何影響？(填“增大”、“減小”或“不變”) ①升高溫度：________； ②增大鹽酸濃度：__________； ③增大鐵的質(zhì)量：__________； ④增加鹽酸體積：____________； ⑤把鐵片改成鐵粉：____________； ⑥滴入幾滴CuSO4溶液：____________； ⑦加入NaCl固體：____________； ⑧加入CH3COONa固體____________； ⑨加入一定體積的Na2SO4溶液____________。 (3)若把(2)中的稀鹽酸改成“稀硝酸”或“濃硫酸”是否還產(chǎn)生H2，為什么？ 答案　(1)小于　(2)①增大?、谠龃蟆、鄄蛔儭、懿蛔? ⑤增大　⑥增大⑦不變?、鄿p小　⑨減小　(3)不會產(chǎn)生H2，F(xiàn)e和稀硝酸反應生成NO；常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化。 2．判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×” (1)催化劑能降低反應所需的活化能，ΔH也會發(fā)生變化(×) (2)溫度、催化劑能改變活化分子的百分數(shù)(√) (3)對于反應A＋BC，改變?nèi)萜黧w積，化學反應速率一定發(fā)生變化(×) 題組一　濃度與壓強對化學反應速率的影響 1．對反應A＋BAB來說，常溫下按以下情況進行反應： ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol?、?0 mL溶液中含A、B各0.05 mol?、?.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL 四者反應速率的大小關系是(　　) A．②>①>④>③ B．④>③>②>① C．①>②>④>③ D．①>②>③>④ 答案　A 解析?、僦衏(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中c(A)＝c(B)＝＝0.25 mol·L－1； 在其他條件一定的情況下，濃度越大，反應速率越大，所以反應速率由大到小的順序為②>①>④>③。 2．一定溫度下，反應N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密閉容器中進行，回答下列措施對化學反應速率的影響。(填“增大”、“減小”或“不變”) (1)縮小體積使壓強增大：__________； (2)恒容充入N2：__________； (3)恒容充入He：__________； (4)恒壓充入He：__________。 答案　(1)增大　(2)增大　(3)不變　(4)減小 氣體反應體系中充入惰性氣體(不參與反應)時 對反應速率的影響 1．恒容：充入“惰性氣體”―→總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)―→反應速率不變。 2．恒壓：充入“惰性氣體”―→體積增大―→物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)―→反應速率減小。 題組二　外界條件對反應速率影響的綜合判斷 3．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是(　　) 選 項 反應溫度 /℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V/mL c/mol·L－1 V/mL c/mol·L－1 V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 答案　D 解析　本題考查化學反應速率，意在考查學生分析外界條件對化學反應速率的影響。結合選項知混合液的體積都為20 mL，但選項D中反應溫度最高、反應物Na2S2O3的濃度最大，其反應速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。 4．等質(zhì)量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測得在不同時間(t)內(nèi)產(chǎn)生氣體體積(V)的數(shù)據(jù)如圖所示，根據(jù)圖示分析實驗條件，下列說法中一定不正確的是(雙選)(　　) 組別 對應曲線 c(HCl)/mol·L－1 反應溫度/℃ 鐵的狀態(tài) 1 a 30 粉末狀 2 b 30 粉末狀 3 c 2.5 塊狀 4 d 2.5 30 塊狀 A．第4組實驗的反應速率最慢 B．第1組實驗中鹽酸的濃度大于2.5 mol·L－1 C．第2組實驗中鹽酸的濃度大于2.5 mol·L－1 D．第3組實驗的反應溫度低于30 ℃ 答案　CD 解析　由圖像可知，1、2、3、4組實驗產(chǎn)生的氫氣一樣多，只是反應速率有快慢之分。第4組實驗，反應所用時間最長，故反應速率最慢，A正確；第1組實驗，反應所用時間最短，故反應速率最快，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸濃度應大于2.5 mol·L－1，B正確；第2組實驗，鐵是粉末狀，與3、4組塊狀鐵相區(qū)別，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸的濃度應等于2.5 mol·L－1，C錯誤；由3、4組實驗并結合圖像知第3組實驗中反應溫度應高于30 ℃，D錯誤。 考點三　控制變量法探究影響化學反應速率的因素 影響化學反應速率的因素有多種，在探究相關規(guī)律時，需要控制其他條件不變，只改變某一個條件，探究這一條件對反應速率的影響。變量探究實驗因為能夠考查學生對于圖表的觀察、分析以及處理實驗數(shù)據(jù)歸納得出合理結論的能力，因而在這幾年高考試題中有所考查。解答此類試題時，要認真審題，清楚實驗目的，弄清要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個變化的量，弄清在其他幾個量不變的情況下，這個變化量對實驗結果的影響，進而總結出規(guī)律。然后再確定另一個變量，重新進行相關分析。但在分析相關數(shù)據(jù)時，要注意題給數(shù)據(jù)的有效性。 1．某實驗小組以H2O2分解為例，研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對反應速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實驗。 實驗 編號 反應物 催化劑 ① 10 mL 2% H2O2溶液 無 ② 10 mL 5% H2O2溶液 無 ③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液 ④ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液 ⑤ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液 (1)催化劑能加快化學反應速率的原因是_____________________________________________ ___________________________。 (2)常溫下5% H2O2溶液的pH約為6，H2O2的電離方程式為_____________________________ ___________________________________________。 (3)實驗①和②的目的是_______________________________________________________。 實驗時由于沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達到實驗目的，你對原實驗方案的改進是______________________________。 (4)實驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如下圖： 分析上圖能夠得出的實驗結論是_______________________________________________。 答案　(1)降低了反應的活化能　(2)H2O2H＋＋HO (3)探究濃度對反應速率的影響　向反應物中加入等量同種催化劑(或?qū)⑹⒂蟹磻锏脑嚬芊湃胪粺崴≈? (4)堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率 解析　(1)加入催化劑，能降低反應的活化能，使更多的分子成為活化分子，從而加快化學反應速率。 (2)常溫下，H2O2的pH約為6，則H2O2為弱酸，其電離方程式為H2O2H＋＋HO。 (3)實驗①、②中均沒有使用催化劑，只是增大了H2O2的濃度，故實驗①、②的目的是探究濃度對化學反應速率的影響。因?qū)嶒炦^程中現(xiàn)象不明顯，可采用升溫或使用同種催化劑的方法加快反應速率來達到實驗目的。 (4)實驗③、④、⑤中H2O2的濃度相同，并加入相同量的同種催化劑，而改變的條件是④中酸性增強，⑤中堿性增強。通過相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2的快慢(⑤>③>④)可得出如下結論：溶液的堿性增強，能加快H2O2的分解，而溶液的酸性增強，能減慢H2O2的分解。 2．某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應來探究“外界條件對化學反應速率的影響”。實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應的快慢。該小組設計了如下方案。 編 號 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度℃ 濃度/(mol·L－1) 體積/mL 濃度/(mol·L－1) 體積/mL ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (1)已知反應后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4溶液轉(zhuǎn)化為MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4轉(zhuǎn)移________mol電子。為了觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關系為n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥__________________________。 (2)探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是________(填編號，下同)，可探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是____________。 (3)實驗①測得KMnO4溶液的褪色時間為40 s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時間內(nèi)平均反應速率v(KMnO4)＝________ mol·L－1·min－1。 (4)已知50 ℃時c(MnO)～反應時間t的變化曲線如圖。若保持其他條件不變，請在坐標圖中，畫出25 ℃時c(MnO)～t的變化曲線示意圖。 答案　(1)2　2.5　(2)②和③　①和②　(3)0.010(或1.0×10－2) (4) 解析　(1)H2C2O4中碳的化合價是＋3價，CO2中碳的化合價為＋4價，故每消耗1 mol H2C2O4轉(zhuǎn)移2 mol電子，配平反應方程式為2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，為保證KMnO4完全反應，c(H2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。(2)探究溫度對反應速率的影響，則濃度必然相同，則為編號②和③；同理探究濃度對反應速率的影響的實驗是①和②。 (3)v(KMnO4)＝(0.010 mol·L－1×)÷()＝0.010 mol·L－1·min－1。 (4)溫度降低，化學反應速率減小，故KMnO4褪色時間延長，故作圖時要同時體現(xiàn)25 ℃ MnO濃度降低比50 ℃時MnO的濃度降低緩慢和達到平衡時間比50 ℃時“拖后”。 探究高考　明確考向 1．(xx·新課標全國卷Ⅰ，9)已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為 H2O2＋I－―→H2O＋IO－　　　　慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　　快 下列有關該反應的說法正確的是(　　) A．反應速率與I－濃度有關 B．IO－也是該反應的催化劑 C．反應活化能等于98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2) 答案　A 解析　A項，將題給兩個反應合并可得總反應為2H2O2===2H2O＋O2↑，該反應中I－作催化劑，其濃度的大小將影響該反應的反應速率；B項，該反應中IO－是中間產(chǎn)物，不是該反應的催化劑；C項，反應的活化能表示一個化學反應發(fā)生所需要的最小能量，分解1 mol H2O2放出98 kJ熱量，不能據(jù)此判斷該反應的活化能；D項，由反應速率與對應物質(zhì)的化學計量數(shù)的關系可知v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)。 2．(xx·北京理綜，12)一定溫度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)(　　) A．0～6 min的平均反應速率： v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1 B．6～10 min的平均反應速率： v(H2O2)<3.3×10－2 mol·L－1·min－1 C．反應到6 min時，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1 D．反應到6 min時，H2O2分解了50% 答案　C 解析　2H2O22H2O＋O2↑ A項，6 min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝＝1×10－3 mol，依據(jù)反應方程式，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，所以0～6 min時，v(H2O2)＝≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1，正確；B項，6～10 min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝≈0.335×10－3 mol，依據(jù)反應方程式，消耗n(H2O2)＝0.335×10－3 mol×2＝0.67×10－3 mol,6～10 min時，v(H2O2)＝≈1.68×10－2 mol·L－1·min－1<3.3×10－2 mol·L－1·min－1，正確；C項，反應至6 min時，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，剩余n(H2O2)＝0.40 mol·L－1×0.01 L－2×10－3 mol＝2×10－3 mol，c(H2O2)＝＝0.20 mol·L－1，錯誤；D項，反應至6 min時，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，n(H2O2)總＝4×10－3 mol，所以H2O2分解了50%，正確。 3．(xx·福建理綜，12)在一定條件下，N2O分解的部分實驗數(shù)據(jù)如下： 反應時間/min 0 10 20 30 40 50 c(N2O)/mol·L－1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 反應時間/min 60 70 80 90 100 c(N2O)/mol·L－1 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 下圖能正確表示該反應有關物理量變化規(guī)律的是(　　) (注：圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應時間，c1、c2均表示N2O初始濃度且c1＜c2) 答案　A 解析　分析實驗數(shù)據(jù)可看出，相同時間間隔內(nèi)，N2O物質(zhì)的量濃度變化值相同，可得出結論：N2O的分解速率與其物質(zhì)的量濃度無關，故A項正確，B項錯誤；分析數(shù)據(jù)可知： 0．100 mol·L－1→0.050 mol·L－1時間為50 min， 0．080 mol·L－1→0.040 mol·L－1時間為40 min， 0．060 mol·L－1→0.030 mol·L－1時間為30 min， 0．040 mol·L－1→0.020 mol·L－1時間為20 min， 0．020 mol·L－1→0.010 mol·L－1時間為10 min，所以隨著N2O物質(zhì)的量濃度的增大，半衰期增大，故C項錯誤；轉(zhuǎn)化率相等的情況下，濃度越大，所需時間越長，D項錯誤。 4．[xx·廣東理綜，33(1)]H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。 某小組擬在同濃度Fe3＋的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2,0.1 mol·L－1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。 ①寫出本實驗H2O2分解反應方程式并標明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：________________________________________________________________________。 ②設計實驗方案：在不同H2O2濃度下，測定________________________(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應速率大小)。 ③設計實驗裝置，完成上圖的裝置示意圖。 ④參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示)。 物理量 實驗序號 V[0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3]/mL …… 1 a …… 2 a …… 答案?、佟? ②生成相同體積的氧氣所需要的時間(或相同時間內(nèi)，生成氧氣的體積) ③ ④ V(H2O2)/mL V(H2O)/mL V(O2)/mL t/s 1 b c e d 2 c b e f 或 V(H2O2)/mL V(H2O)/mL t/s V(O2)/mL 1 b c e d 2 c b e f 解析?、俜治龌蟽r并應用化合價變化規(guī)律解決問題。雙氧水中氧元素的化合價為－1價，發(fā)生分解反應生成氧氣，O2中O的化合價為0價，水中O元素的化合價為－2價，所以是自身的氧化還原反應，用單線橋法表示其電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目： ②做實驗題時，首先要明確實驗原理。該實驗是探究雙氧水的分解速率，所以應測定不同濃度雙氧水分解時產(chǎn)生氧氣的速率，即可以測定相同時間內(nèi)生成氧氣的體積。③根據(jù)題目給出的限選儀器可以選用導管、水槽、量筒組成氣體收集裝置。④探究時一定要注意變量的控制，即只改變一個變量，才能說明該變量對反應的影響。表格中給出了硫酸鐵的量，且體積均相等。而探究的是不同濃度的雙氧水分解的速率，所以必須要有不同濃度的雙氧水，但題給試劑中只有30%的雙氧水，因此還需要蒸餾水，要保證硫酸鐵的濃度相同，必須保證兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的總體積相同，且兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的體積不同兩個條件。同時還要記錄兩組實驗中收集相同體積氧氣所需時間或相同時間內(nèi)收集氧氣的體積大小。 5．(xx·安徽理綜，28)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，探究如下： (1)在25 ℃下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗，完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。 實驗 編號 初始pH 廢水 樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時間變化關系如圖所示。 (2)上述反應后草酸被氧化為________(填化學式)。 (3)實驗①和②的結果表明________；實驗①中0～t1時間段反應速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代數(shù)式表示)。 (4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三： 假設一：Fe2＋起催化作用； 假設二：________； 假設三：________； …… (5)請你設計實驗驗證上述假設一，完成下表中內(nèi)容。 [除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定] 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預期實驗結果和結論 答案　(1) 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ③ 20 20 (2)CO2 (3)溶液pH對該反應的速率有影響　 (4)Al3＋起催化作用　SO起催化作用 (5) 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預期實驗結果和結論 用等物質(zhì)的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他條件與實驗①相同，進行對比實驗 反應進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O)大于實驗①中的c(Cr2O)，則假設一成立，若兩溶液中的c(Cr2O)相同，則假設一不成立 (本題屬于開放性試題，合理答案均可) 解析　首先看清實驗目的，確定條件改變的唯一變量，再根據(jù)圖給信息進行綜合分析；對于實驗方案的設計也主要考慮變量的控制。(1)要保證其他量不變，草酸用量為唯一變量，必須保證溶液的體積為100 mL，所以加入草酸和水的體積之和應為40 mL，兩者的具體體積沒有要求，只需與②中數(shù)據(jù)不同即可。(2)此反應中鉻的化合價由＋6價變?yōu)椋?價，化合價降低，所以碳的化合價應升高，草酸中碳的化合價為＋3價，反應后只能變?yōu)椋?價，即生成CO2。(3)通過圖像可以明顯看到，實驗①的反應速率比實驗②的快，故pH越小，反應速率越快，說明溶液pH對該反應的速率有影響；在0～t1時間段，Cr2O的濃度改變了(c0－c1) mol·L－1，其反應速率為(c0－c1)/t1 mol·L－1·min－1，所以v(Cr3＋)＝2(c0－c1)/t1 mol·L－1·min－1。(4)鐵明礬中除結晶水外，共有三種離子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，還有Al3＋和SO。(5)要想驗證假設一正確，必須確定Al3＋和SO不起催化作用，所以可選擇K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，為了確保Al3＋和SO 的濃度與原來的相同，所以取和鐵明礬相同物質(zhì)的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O。 練出高分 一、單項選擇題 1．某反應過程中能量變化如圖所示，下列有關敘述正確的是(　　) A．該反應為放熱反應 B．催化劑改變了化學反應的熱效應 C．催化劑不改變化學反應過程 D．催化劑改變了化學反應速率 答案　D 解析　A項，反應物總能量低于生成物總能量應為吸熱反應，催化劑降低反應所需活化能，改變反應過程，改變化學反應速率，但熱效應不變，所以D正確。 2．下列說法正確的是(　　) ①參加反應的物質(zhì)的性質(zhì)是影響化學反應速率的主要因素 ②光是影響某些化學反應速率的外界條件之一?、蹧Q定化學反應速率的主要因素是濃度?、懿还苁裁捶磻?，增大濃度、加熱、加壓、使用催化劑都可以加快反應速率 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案　A 解析　影響化學反應速率的主要因素是參加反應的物質(zhì)的性質(zhì)，①正確，③錯誤；影響化學反應速率的外因包括濃度、溫度、催化劑、壓強和其他一些條件(如光等)，②正確；加壓對沒有氣體參加的反應影響不大，④錯誤。 3．下列有關化學反應速率的說法正確的是(　　) A．用鐵片和稀硫酸反應制氫氣時，可改用98%的濃硫酸加快生成氫氣速率 B．100 mL 2 mol·L－1的鹽酸跟鋅片反應，加入適量的氯化鈉溶液，反應速率不變 C．SO2的催化氧化是一個放熱反應，所以升高溫度，反應速率減慢 D．汽車尾氣中NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2，減小壓強反應速率減慢 答案　D 解析　常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，得不到氫氣，故A錯誤；溶液中氫離子濃度降低，導致反應速率減小，故B錯誤；升高溫度反應速率增大，故C錯誤；減小壓強，反應速率減慢，故D正確。 4．反應4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)在10 L密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45 mol，則此反應的平均反應速率v(X)(反應物的消耗速率或產(chǎn)物的生成速率)可表示為(　　) A．v(O2)＝0.001 mol·L－1·s－1 B．v(NH3)＝0.01 mol·L－1·s－1 C．v(NO)＝0.001 mol·L－1·s－1 D．v(H2O)＝0.045 mol·L－1·s－1 答案　C 解析　半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45 mol，則水蒸氣的濃度變化量是0.45 mol÷10 L＝0.045 mol·L－1。所以用水蒸氣表示的反應速率是0.045 mol·L－1÷30 s＝0.001 5 mol·L－1·s－1，又因為反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v(O2)＝v(H2O)＝×0.001 5 mol·L－1·s－1＝0.001 25 mol·L－1·s－1，v(NH3)＝v(NO)＝×0.001 5 mol·L－1·s－1＝0.001 mol·L－1·s－1，C正確。 5．在容積為2 L的密閉容器中，有反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，經(jīng)過5分鐘達到平衡，此時各物質(zhì)的變化為A減少a mol·L－1，B的平均反應速率v(B)＝ mol·L－1· min－1，C增加 mol·L－1，這時若增加系統(tǒng)壓強，發(fā)現(xiàn)A與C的百分含量不變，則m∶n∶p∶q為(　　) A．3∶1∶2∶2 B．1∶3∶2∶2 C．1∶3∶2∶1 D．1∶1∶1∶1 答案　A 解析　B的平均反應速率v(B)＝ mol·L－1·min－1，則B的濃度減少 mol·L－1·min－1×5 min＝ mol·L－1。又因為濃度的變化量之比是相應的化學計量數(shù)之比，所以m∶n∶p＝a∶∶a＝3∶1∶2，由于增加系統(tǒng)壓強，A、C的百分含量不變，所以該反應為等體積反應，即3＋1＝2＋q　q＝2。 6．實驗室用鋅粒與V mL濃度為10%的稀硫酸反應制取氫氣，若向反應混合物中加入下列物質(zhì)，關于反應速率v說法正確的是(　　) A．少量Na2SO4固體，v(H2)減小 B．V mL BaCl2溶液，v(H2)不變 C．加入細小的碳粒，v(H2)增大 D．加入NH4HSO4固體，v(H2)不變 答案　C 解析　A項中反應速率不變，錯誤；B項中加入了溶液相當于稀釋了，故速率減小，錯誤；C項中形成了原電池，加快了反應速率，正確；D項增加了氫離子濃度，速率加快，錯誤。 7．(xx·潮州質(zhì)檢)已知某化學實驗的結果如下表： 實驗 序號 反應物 在相同溫度下測得的反應速率v/mol·L－1·min－1 大小相同 的金屬片 酸溶液 1 鎂條 1 mol·L－1鹽酸 v1 2 鐵片 1 mol·L－1鹽酸 v2 3 鐵片 0.1 mol·L－1鹽酸 v3 下列結論正確的是(　　) A．v1＞v2＞v3 B．v3＞v2＞v1 C．v1＞v3＞v2 D．v2＞v3＞v1 答案　A 解析　影響化學反應速率的主要因素是反應物自身的性質(zhì)，由于鎂的活動性比鐵強，所以與相同濃度的鹽酸反應時，鎂條放出氫氣的速率大；反應物濃度也影響反應速率，在一定范圍內(nèi)，速率與濃度成正比，故v2＞v3。 8．可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的v－t圖像如圖甲所示，若其他條件都不變，只是在反應前加入合適的催化劑，則其v－t圖像如圖乙所示。 ①a1＝a2?、赼1＜a2　③b1＝b2?、躡1＜b2　⑤t1＞t2 ⑥t1＝t2　⑦兩圖中陰影部分面積相等?、鄨DⅡ中陰影部分面積更大 以上所述正確的為(　　) A．②④⑤⑦ B．②④⑥⑧ C．②③⑤⑦ D．②③⑥⑧ 答案　A 解析　使用催化劑僅僅是加快反應速率，縮短達到平衡的時間，故②④⑤⑦正確。 二、雙項選擇題 9．在298 K時，實驗測得溶液中的反應：H2O2＋2HI===2H2O＋I2在不同濃度時的化學反應速率如表所示，由此可推知第5組實驗中c(HI)、c(H2O2)可能為(　　) 實驗編號 1 2 3 4 5 6 c(HI)/mol·L－1 0.100 0.200 0.150 0.100 ？ 0.500 c(H2O2)/mol·L－1 0.100 0.100 0.150 0.200 ？ 0.400 v/mol·L－1·s－1 0.007 60 0.015 2 0.017 1 0.015 2 0.022 8 0.152 A.0.150 mol·L－1、0.200 mol·L－1 B．0.300 mol·L－1、0.100 mol·L－1 C．0.200 mol·L－1、0.200 mol·L－1 D．0.150 mol·L－1、0.300 mol·L－1 答案　AB 解析　由表中數(shù)據(jù)可推出化學反應速率v與c(HI)和c(H2O2)的乘積成正比，以實驗1為參照，實驗5的化學反應速率是實驗1的3倍，所以實驗5中c(HI)和c(H2O2)的乘積應是實驗1的3倍。通過計算，C、D選項不符合題意。 10．為了研究一定濃度Fe2＋的溶液在不同條件下被氧氣氧化的氧化率，實驗結果如下圖所示，判斷下列說法正確的是(　　) A．pH越小氧化率越大 B．溫度越高氧化率越大 C．Fe2＋的氧化率僅與溶液的pH和溫度有關 D．實驗說明降低pH、升高溫度有利于提高Fe2＋的氧化率 答案　BD 解析　由②③可知，溫度相同時pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同時，溫度越高，氧化率越大，C項，F(xiàn)e2＋的氧化率除受pH、溫度影響外，還受其它因素影響，如濃度等。 三、非選擇題 11．利用催化劑可使NO和CO發(fā)生反應：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。已知增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面的表中。 實驗 編號 T(℃) NO初始濃度 (mol·L－1) CO初始濃度 (mol·L－1) 催化劑的比表 面積(m2·g－1) Ⅰ 280 1.2×10－3 5.8×10－3 82 Ⅱ 1.2×10－3 124 Ⅲ 350 82 (1)請?zhí)钊碇械母骺崭瘢? (2)實驗Ⅰ中，NO的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)的變化如右圖所示。請在給出的坐標圖中畫出實驗Ⅱ、Ⅲ中NO的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線，并標明各曲線的實驗編號。 答案　(1) 實驗 編號 T(℃) NO初始濃度 (mol·L－1) CO初始濃度 (mol·L－1) 催化劑的比表 面積(m2·g－1) Ⅰ Ⅱ 280 5.8×10－3 Ⅲ 1.2×10－3 5.8×10－3 (2) 解析　(1)在其他量相同的情況下，才能判斷變量對反應速率的影響，要驗證溫度對速率的影響，催化劑的比表面積、反應物的初始濃度等要相同；同理，要驗證催化劑的比表面積對反應速率的影響，溫度、反應物的初始濃度要相同。(2)Ⅰ、Ⅱ的區(qū)別是催化劑的比表面積不同，因此Ⅱ的反應速率較快，但催化劑不影響平衡的移動。Ⅰ、Ⅲ的區(qū)別是溫度變化，溫度升高，化學反應速率加快，達到平衡的時間縮短，NO轉(zhuǎn)化率降低，故最終Ⅲ中c(NO)較Ⅰ、Ⅱ中c(NO)大。 12．一定溫度下，在2 L的恒容密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示： (1)從反應開始到10 s時，用Z表示的反應速率為__________，X的物質(zhì)的量濃度減少了________，Y的轉(zhuǎn)化率為______。 (2)該反應的化學方程式為______________________________________________________。 (3)10 s后的某一時刻(t1)改變了外界條件，其速率隨時間的變化圖像如圖所示。則下列說法符合該圖像的是______。 A．t1時刻，增大了X的濃度 B．t1時刻，升高了體系溫度 C．t1時刻，縮小了容器體積 D．t1時刻，使用了催化劑 答案　(1)0.079 mol·L－1·s－1　0.395 mol·L－1　79.0%　(2)X(g)＋Y(g)2Z(g)　(3)CD 解析　(1)分析圖像知： Δc(Z)＝＝0.79 mol·L－1， v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1； Δc(X)＝＝0.395 mol·L－1； Y的轉(zhuǎn)化率α(Y)＝×100%＝79.0%。 (2)由各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量：X為0.79 mol，Y為0.79 mol，Z為1.58 mol可知方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為1∶1∶2，則化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)。 (3)由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應的正、逆反應速率。增大X的濃度、升高體系溫度均不會同等程度地改變正、逆反應速率，A、B錯誤；由(2)中的化學方程式可知，該反應為反應前后氣體體積不變的反應，縮小容器體積或增大壓強，均可同等程度地增大正、逆反應速率，C正確；使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應速率，D正確。 13．在一密閉容器中發(fā)生反應N2＋3H22NH3，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應速率與反應時間的關系如圖所示。 回答下列問題： (1)處于平衡狀態(tài)的時間段是________(填選項)。 A．t0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6 (2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。 A．增大壓強 B．減小壓強 C．升高溫度 D．降低溫度 E．加催化劑 F．充入氮氣 t1時刻________；t3時刻________；t4時刻________。 (3)依據(jù)(2)中的結論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是__________。 A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 (4)如果在t6時刻，從反應體系中分離出部分氨，t7時刻反應達到平衡狀態(tài)，請在圖中畫出反應速率的變化曲線。 (5)一定條件下，合成氨反應達到平衡時，測得混合氣體中氨氣的體積分數(shù)為20%，則反應后與反應前的混合氣體體積之比為__________。 答案　(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A (4)　(5)5∶6 解析　(1)根據(jù)圖示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6時間段內(nèi)，v正、v逆相等，反應處于平衡狀態(tài)。 (2)t1時，v正、v逆同時增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反應方向移動，所以t1時改變的條件是升溫。t3時，v正、v逆同時增大且增大量相同，平衡不移動，所以t3時改變的條件是加催化劑。t4時，v正、v逆同時減小，但平衡向逆反應方向移動，所以t4時改變的條件是減小壓強。 (3)根據(jù)圖示知，t1～t2、t4～t5時間段內(nèi)平衡均向逆反應方向移動，NH3的含量均比t0～t1時間段的低，所以t0～t1時間段內(nèi)NH3的百分含量最高。 (4)t6時刻分離出部分NH3，v逆立刻減小，而v正逐漸減小，在t7時刻二者相等，反應重新達到平衡，據(jù)此可畫出反應速率的變化曲線。 (5)設反應前加入a mol N2，b mol H2，達平衡時生成2x mol NH3，則反應后氣體總的物質(zhì)的量＝(a＋b－2x)mol，＝0.2，解得：a＋b＝12x，故反應后與反應前的混合氣體體積之比＝＝＝。 14．按要求回答下列問題。 (1)最新“人工固氮”的研究報道：常溫常壓、光照條件下，N2在催化劑表面與水發(fā)生反應： 2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g) 常溫下，在恒壓密閉容器中上述反應達到平衡后，在其他條件不變時，通入2 mol N2，請在右圖中畫出正(v正)、逆(v逆)反應速率隨時間t變化的示意圖。 (2)碳單質(zhì)在工業(yè)上有多種用途。例如焦炭可用來制取水煤氣、冶煉金屬，活性炭可處理大氣污染物NO。 一定條件下，在2 L密閉容器中加入NO和活性炭(無雜質(zhì))反應生成氣體A和B。當溫度在T1 ℃時，測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量如下表： 活性炭(mol) NO(mol) A(mol) B(mol) 初始 2.030 0.100 0 0 平衡 2.000 0.040 0.030 0.030 在T1 ℃時，達到平衡共耗時2分鐘，則NO的平均反應速率為________ mol·L－1·min－1；當活性炭消耗0.015 mol 時，反應的時間________(填“大于”、“小于”或“等于”)1分鐘。 (3)固定和利用CO2，能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體。工業(yè)上正在研究利用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法，該方法的化學方程式是： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0 某科學實驗小組將6 mol CO2和8 mol H2充入一容積為 2 L 的密閉容器中(溫度保持不變)，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖中實線所示(圖中字母后的數(shù)字表示對應的坐標)?；卮鹣铝袉栴}： ①該反應在0～8 min內(nèi)CO2的平均反應速率是________ mol·L－1·min－1。 ②僅改變某一條件再進行實驗，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示。與實線相比，曲線 Ⅰ 改變的條件可能是________，曲線 Ⅱ 改變的條件可能是________。 答案　(1) (2)0.015　小于　(3)①0.125?、谏郎亍〖訅? 解析　(1)恒壓時，充入N2，由于H2O為液體，平衡右移，但平衡后與原平衡速率一樣。(2)由表中數(shù)據(jù)可得v(NO)＝＝0.015 mol·L－1·min－1，此時消耗活性炭0.03 mol，當消耗0.015 mol 活性炭時，由于前一分鐘的平均反應速率大于后一分鐘的平均反應速率，所以反應時間小于1分鐘。(3)①前8分鐘內(nèi)，v(H2)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，所以v(CO2)＝×0.375 mol·L－1·min－1＝0.125 mol·L－1·min－1。②升溫，平衡左移，n(H2)增大，達到平衡所用時間短；加壓，平衡右移n(H2)減少，達到平衡所用時間短。