高中化学鲁科版化学反应原理第二章化学反应的方向限度与速率单元测试 第二章第三节

一、化学反应速率1．含义：用于衡量化学反应进行快慢程度的物理量；均为正值，没有负值。2．表示方法：用单位时间内某反应物浓度(或质量、物质的量等)的减小或某生成物浓度(或质量、物质的量等)的增大来表示。3．计算公式：v＝eq\f(Δc,Δt)，常用单位为mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1。4．注意要点。(1)化学反应速率通常指的是某物质在某一段时间内的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率，但在速率—时间图象中经常会出现瞬时速率。(2)对于有固体或纯液体参与的反应，由于在一定条件下，固体或纯液体的浓度可视为常数，其在化学反应中浓度不改变，因此在表示化学反应速率时，不能用固体或纯液体的浓度来表示。(3)同一化学反应，用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的系数之比，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。(4)在同一反应中，用不同的物质表示的化学反应速率，数值可能相同，也可能不同，但表示的实际意义却完全相同，即一种物质的化学反应速率代表了整个化学反应的反应速率。二、浓度对化学反应速率的影响1．基本规律。当其他条件不变时，增大反应物的浓度可以提高化学反应速率；减小反应物的浓度可以降低化学反应速率。2．化学反应速率与反应物浓度的定量关系。(1)化学反应速率与反应物浓度的定量关系式中比例系数k称为反应速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率。(2)通常情况下，反应速率常数越大，反应进行得越快。它与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。1．改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响？改变溶液的用量对化学反应速率有何影响？答案：对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响，但固体物质表面积的大小会影响化学反应速率，一般地，固体的颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快，改变溶液的用量时，由于浓度不变，因此对化学反应速率无影响。3．压强对化学反应速率的影响(温度、体积一定)。(1)对于气体反应，压强与浓度成正比，增大压强，化学反应速率加快；减小压强，化学反应速率减慢。(2)对于只涉及液体和固体的反应，压强改变对反应速率几乎没有影响。2．压强对反应速率影响的实质是什么？改变体系压强，反应速率是否一定改变？答案：改变压强实质是改变体积而使浓度发生改变来实现反应速率的改变。对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，反应速率不发生改变。三、温度对化学反应速率的影响1．基本规律。当其他条件不变时，升高温度可以加快化学反应速率；降低温度可以减慢化学反应速率。2．化学反应速率与温度的定量关系。(1)经验规律。对于在溶液中发生的反应，温度每升高10K，反应速率增加到原来的2～4倍。此近似规律可对一些反应的化学反应速率做粗略估计。(2)活化能Ea。①概念：普通反应物分子形成活化分子所吸收的能量。②意义：活化能越高，反应越难进行，反应速率常数越小，化学反应速率越慢。(3)经验公式。反应速率常数与温度之间关系的经验公式为k＝Ae－Ea/Rt，当Ea＞0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之增大。四、催化剂对化学反应速率的影响1．催化原理。(1)通过参与反应，改变反应历程，降低反应的活化能来提高化学反应速率。(2)催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能使平衡转化率改变。2．特点。(1)选择性：只对某一反应或某类反应起催化作用。(2)高效性：催化剂可以大幅度降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。eq\x(活)eq\x(学)eq\x(活)eq\x(用)1．反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)在体积10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了mol，则此反应的平均速率v(x)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为(C)A．v(NH3)＝mol·L－1·s－1B．v(O2)＝0mol·L－1·s－1C．v(NO)＝0mol·L－1·s－1D．v(H2O)＝mol·L－1·s－1解析：在体积10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了mol。则v(H2O)＝mol/10L)×30s＝5mol·L－1·s－1，故D错误；速率之比等于化学计量数之比，所以v(NH3)＝2/3×5mol·L－1·s－1＝mol·L－1·s－1，故A错误；v(O2)＝5/6×5mol·L－1·s－1＝5mol·L－1·s－1，故B错误；v(NO)＝2/3×5mol·L－1·s－1＝0mol·L－1·s－1，故C正确。2.四个体积相同的密闭容器中，在一定条件下发生反应：N2＋3H22NH3，反应开始时，反应速率最大的是(A)容器温度/℃N2/molH2/mol催化剂A50026有B500无C450无D45026无解析：题中容器A反应温度最高，浓度最大，且加入催化剂，故反应速率最大。1．将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2s后测得C浓度为mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为mol·L－1·s－1②用物质B表示的反应的平均速率为mol·L－1·s－1③2s时物质A的转化率为70%④2s时物质B的浓度为mol·L－1其中正确的是(B)A．①③B．①④C．②③D．③④解析：解决本题的关键是抓住有关化学反应速率的计算公式及转化率的含义，即可速解。具体分析如下：首先，解题时先利用所给条件列出反应式：2A(g)＋B(g)2C(g)起始浓度/mol·L－1eq\f(4,2)＝2eq\f(2,2)＝102s时浓度/mol·L－12－＝1－eq\f,2)＝其次，利用算出的数据，对问题进行分析：①依据化学反应速率的定义可知：v(A)＝eq\f(2mol·L－1－mol·L－1,2s)＝mol·L－1·s－1；②同理可知：v(B)＝eq\f(1mol·L－1－mol·L－1,2s)＝mol·L－1·s－1；③依据转化率的定义可知：A的转化率＝eq\f(2mol·L－1－mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝30%；④2s时B的浓度为mol·L－1。检查题目中的4种说法，只有①④正确，故B项正确。2．(双选)反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(AC)A．增加C的量B．将容器的体积减小一半C．保持体积不变，充入氮气使体系的压强增大D．保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大解析：C为固态物质，增加其用量对反应速率几乎无影响；容器的体积减小，则体系的压强增大，反应速率增大；充入氮气使体系的压强增大，但体积不变，反应混合物的浓度不变，化学反应速率不变；保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大，反应混合物的浓度减小，反应变慢。3．(双选)在一定条件下，当单独改变可逆反应N2＋3H22NH3(放热反应)的下列条件后，有关的叙述中错误的是(CD)A．加入催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等B．增大压强，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数C．降低温度，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数大于v逆减小的倍数D．加入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数解析：催化剂能同等倍数地改变正、逆反应速率；增大压强，v正、v逆都增大，且气体系数之和较大的一侧增大的倍数大于气体系数之和较小的一侧增大的倍数；降低温度，v正、v逆都减小，且吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数，如本题中应是v逆减小的倍数大于v正减小的倍数；加入氩气，若是恒温恒容，则v正、v逆均不变，若是恒温恒压，相当于减小原体系的压强，v正、v逆均减小。4．(双选)在一定条件下，向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，2min时测得剩余N2为1mol，此时表示化学反应速率的下列选项中不正确的是(CD)A．v(N2)＝mol·L－1·min－1B．v(H2)＝mol·L－1·min－1C．v(NH3)＝1mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝mol·L－1·min－1解析：解法一(模式法)：求化学反应速率，需先求物质的量浓度的变化量和反应时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量/mol21002min末量/mol1(10－3)2变化量/mol(2－1)32则v(N2)＝(2－1)mol/(2L×2min)＝0．25mol·L－1·min－1，v(H2)＝3mol/(2L×2min)＝mol·L－1·min－1，v(NH3)＝2mol/(2L×2min)＝mol·L－1·min－1。解法二(规律法)：v(N2)＝eq\f(（2－1）mol,2L×2min)＝mol·L－1·min－1，由于v(H2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，故v(H2)＝mol·L－1·min－1，v(NH3)＝mol·L－1·min－1。5．某温度时在2L容器中X、Y、Z三种气态物质的变化曲线如图所示：由图中数据分析该反应的化学方程式______________________________。反应开始至2min末Z的平均反应速率________________。解析：反应开始时，X、Y的物质的量均为mol，Z为0；反应进行至2min时，X为mol、Y为mol，Z为mol，且各物质的物质的量不再改变。则相同时间内X、Y、Z物质的量的变化比为1∶3∶2，故化学方程式为X＋3Y2Z。Z的平均反应速率为eq\o(v,\s\up6(－))(Z)＝eq\f(Δc（Z）,Δt)＝eq\f(\fmol,2L),2min)＝mol·L－1·min－1。答案：X＋3Y2Zmol·L－1·min－16．在相同条件下进行Mg与HCl、CH3COOH反应的对照实验，相关数据如下：Mg的质量酸及酸的用量开始时反应速率产生H2总量ⅠgHCl0．2mol·L－1100mLv1n1ⅡgCH3COOH0．2mol·L－1100mLv2n2请填空：(1)试比较有关量的大小：v1________v2，n1________n2(选填“＞”“＝”或“＜”)。(2)现欲改变条件，使实验Ⅰ中的v1降低，但不改变n1的值，试写出两种可行的方法。方法①___________________________________________________________________；方法②___________________________________________________________________。解析：该题考查影响化学反应速率的主要因素——反应物的性质。相同浓度、相同体积的盐酸和醋酸分别与Mg反应，显然盐酸的反应速率快；降低v1，但不改变n1的值，则要求降低盐酸中c(H＋)，但不能改变n(H＋)，因此可采用的方法有：加水稀释、将Mg粉改为Mg块或降低温度等。答案：(1)＞＝(2)①降低温度②加水(其他答案合理也可)1．下列关于化学反应速率的说法正确的是(C)A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加B．化学反应速率为“mol·L－1·s－1”所表示的意思是：时间为1s时，某物质的浓度为mol·L－1C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行得快慢D．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显解析：化学反应速率是指单位时间内反应物物质的量浓度的减少或生成物浓度的增加，是正值，是反应的平均速率，故A、B两项错误。对于无明显现象的化学反应来说，无法通过现象体现反应速率的大小，故D项也错误。2．反应4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，经2min后B的浓度减少mol·L－1。对此反应速率的表示正确的是(B)A．用A表示的反应速率是mol·L－1·min－1B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是3∶2∶1C．在2min末的反应速率，用B表示是mol·L－1·min－1D．在2min内的反应速率，用C表示是mol·L－1·min－1解析：反应速率不能用纯固体或纯液体的物质的量变化来表示，故A项不正确；化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，故C项错误；同一反应用不同的物质表示反应速率，速率之比等于系数之比，故B项正确；利用v＝eq\f(Δc,Δt)计算可知D项错误。3．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是(A)A．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C．N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应D．Fe与浓盐酸反应快，与稀盐酸反应慢解析：该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素，如浓度、压强，温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，只有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。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mol·L－1降到mol·L－1时，需要15s，那么c(HI)由mol·L－1降到mol·L－1时，所需反应的时间为(C)A．等于5sB．等于10sC．大于10sD．小于10s解析：前15s内，c(HI)由mol·L－1降至mol·L－1，则v(HI)＝eq\fmol·L－1,15s)＝mol·L－1·s－1，若再降低mol·L－1，反应速率不变，所需时间t＝eq\fmol·L－1,mol·L－1·s－1)＝10s，但是随着c(HI)的降低，反应速率越来越慢，故所需时间大于10s。5．下列有关化学反应速率的说法正确的是(D)A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率B．100mL2mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变C．SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率减慢D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢解析：A项中，Fe与98%的浓硫酸发生钝化，不能产生气体，就是加热时反应也不会生成H2；B项中，向盐酸中加NaCl溶液会将盐酸稀释，降低反应速率；C项中，升温一般会使反应速率加快，不论是放热反应还是吸热反应；D项中，增大压强，提高气体的浓度，会加快反应速率，反之减小压强，降低了气体的浓度，会减慢反应速率。6．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应，下列叙述正确的是(D)A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，生成SO3(g)的平均速率为v＝eq\f(c2－c1,t2－t1)解析：A项中催化剂改变正、逆反应速率，但对平衡移动无影响；该反应有气体参加和生成，增大压强反应速率不一定增大，如体积不变，充入稀有气体，虽然体系压强增大，但反应速率不变；不论反应是吸热还是放热，升高温度，反应速率均会加快；D项中v＝eq\f(Δc,Δt)，故选D。7．在2L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4mol，10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1mol。下列有关反应速率的说法中正确的是(C)A．反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为mol·(L·s)－1B．达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大C．达到平衡后，反应速率的关系有：v正(CO)＝2v逆(N2)D．保持容器体积不变，往容器中充入1molO2，正、逆反应速率都不改变解析：10s内，由化学反应方程式知，参加反应的NO为2mol，则v(NO)＝eq\f(2mol/2L,10s)＝mol·(L·s)－1，所以5s内的速率不是mol·(L·s)－1，故A项错；升高温度，正、逆反应速率均加快，故B项错；由方程式知，v正(CO)＝2v正(N2)，结合C项中的关系，可说明v正(N2)＝v逆(N2)，即为平衡状态，故C项正确；充入O2可以与NO反应，则正反应速率减小，逆反应速率瞬时不变，随后减小，故D项错。8．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)eq\o(=,\s\up7(催化),\s\do5())CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下：t/s05001000c(H2)/(mol·L－1)c(CO)/(mol·L－1)(1)在500s内用H2表示的化学反应速率为________mol·L－1·s－1。(2)在1000s内用CO表示的化学反应速率为________mol·L－1·s－1，1000s时H2的转化率是________。(3)在500s时生成的甲醇的浓度是________mol·L－1。解析：(1)在500s内，v(H2)＝eq\fmol·L－1－mol·L－1,500s)＝×10－3mol·L－1·s－1。(2)在1000s时反应了的H2的浓度是Δc(H2)＝mol·L－1－mol·L－1＝mol·L－1，则反应了的CO的浓度是：Δs(CO)＝eq\f(1,2)Δc(H2)＝mol·L－1，用CO表示此段时间内的平均速率为：v(CO)＝eq\fmol·L－1,1000s)＝×10－3mol·L－1·s－1，H2的转化率为eq\f(5mol·L－1－mol·L－1,5mol·L－1)×100%＝%。(3)在500s时反应了的H2的浓度为：c(H2)＝mol·L－1，则生成的CH3OH的浓度为：c(CH3OH)＝eq\f(1,2)c(H2)＝mol·L－1。答案：(1)×10－3(2)×10－3%(3)9．反应3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4(s)＋4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试回答下列问题。(1)增加Fe的量，其反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，以下相同)。(2)将容器的体积缩小一半，其反应速率________。(3)保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其反应速率________。(4)保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其反应速率________。解析：(1)由于Fe是固体，改变Fe的量，反应物浓度不变，故反应速率不变。(2)将容器体积缩小一半，则反应物浓度增大，故反应速率增大。(3)容器体积不变，充入N2，反应物浓度不变，故反应速率不变。(4)保持容器内压强不变，充入N2相当于减小压强，即反应物和生成物浓度均减小，故反应速率减小。答案：(1)不变(2)增大(3)不变(4)减小10．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用mol·L－1KI、%淀粉溶液、mol·L－1K2S2O8、mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－=2SOeq\o\al(2－,4)＋I2(慢)I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的____________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2Oeq\o\al(2－,3)与S2Oeq\o\al(2－,8)初始的物质的量需满足的关系为：n(S2Oeq\o\al(2－,3))∶n(S2Oeq\o\al(2－,8))____________。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：体积V/mL实验序号K2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①②③Vx表中Vx＝________mL，理由是________________________。(3)已知某条件下，浓度c(S2Oeq\o\al(2－,8))～反应时间t的变化曲线如图，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2Oeq\o\al(2－,8))～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。解析：(1)当Na2S2O3足量时，已知S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－=2SOeq\o\al(2－,4)＋I2的反应速率慢，