2021版高考化学一轮复习化学反应速率作业
第21讲 化学反应速率
1.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( A )
A.②>①>④>③ B.④>③>②>①
C.①>②>④>③ D.①>②>③>④
解析:对于溶液中进行的反应,反应物A、B的浓度越大,化学反应速率越快。溶液①中c(A)=c(B)==0.5 mol·L-1,溶液②中c(A)=c(B)= =1.0 mol·L-1,溶液③中c(A)=c(B)=×0.1 mol·L-1= 0.05 mol·L-1,溶液④中c(A)=c(B)=×0.5 mol·L-1=0.25 mol·L-1,据此推知反应速率的大小关系为②>①>④>③。
2.在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为 p(Pa),并在一定温度下使其发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,下列说法正确的是( A )
A.保持容器容积不变,向其中加入1 mol H2(g),反应速率一定加快
B.保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定加快
C.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2
不参加反应),反应速率一定加快
D.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),反应速率一定加快
解析:增大氢气的物质的量且保持容器容积不变,氢气的浓度增大,反应速率加快,A正确;保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应混合物各组分的浓度不变,反应速率不变,B错误;保持容器气体压强不变,向其中充入1 mol N2(N2不参加反应),容器体积增大,各组分浓度减小,反应速率减小,C错误;保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),因体积增大为2倍,物质的量增大为2倍,则浓度不变,反应速率不变,D错误。
3.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生反应:2A(g)+B(g)3C(g)+4D(s),若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则下列几种说法中正确的是( A )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s时,物质A的转化率为30%
④用A、B、C来表示反应速率,其速率之比为2∶1∶3
A.①③④ B.①②③④
C.①②③ D.③④
解析:①经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L-1,则有v(C)== 0.45 mol·L-1·s-1
,根据物质的反应速率之比等于化学计量数之比可得v(A)=v(C)=×0.45 mol·L-1·s-1=0.3 mol·L-1·s-1,正确;②D为固体,不能用其浓度变化来表示反应速率,错误;③2 s 时,消耗A的物质的量为0.3 mol·L-1·s-1×2 s×2 L=1.2 mol,故物质A的转化率为×100%=30%,正确;④用A、B、C来表示反应速率,反应速率之比等于其化学计量数之比,即A、B、C的反应速率之比为 2∶1∶3,正确。
4.将一定量的气体A和B充入2 L的密闭容器中,发生反应A(g)+3B(g)2C(g),有关变化如图所示。下列说法正确的是( C )
A.图中表示气体B物质的量随时间变化的曲线是X
B.2 min内用C表示的反应速率v(C)是 0.1 mol·L-1·min-1
C.平衡时,气体A的浓度是0.45 mol·L-1
D.平衡时,气体B的转化率是70%
解析:由图可知,X、Y曲线表示的物质的量逐渐减小,为反应物,Z曲线表示的物质的量逐渐增大,为生成物,到达平衡时,X的变化量为 1.0 mol-0.9 mol=0.1 mol,Y的变化量为1.0 mol-0.7 mol=0.3 mol,Z的变化量为 0.2 mol,则X∶Y∶Z=1∶3∶2;已知A(g)+3B(g)2C(g),则X表示A,Y表示B,Z表示C,故A错误;2 min内,C的物质的量变化为0.2 mol,则C的浓度变化为=0.1 mol·L-1
,所以C表示的反应速率v===0.05 mol·L-1·min-1,故B错误;图中表示气体A物质的量随时间变化的曲线是X,则平衡时A的物质的量为0.9 mol,则平衡时其浓度为0.45 mol·L-1,故C正确;图中表示气体B物质的量随时间变化的曲线是Y,平衡时B的变化量为1.0 mol-0.7 mol= 0.3 mol,则气体B的转化率=×100%=×100%=30%,故D错误。
5.Ⅰ.下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素关系最为密切?
(1)同浓度不同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块,产生气体有快有慢: 。
(2)MnO2加入双氧水中放出气泡更快:
。
Ⅱ.在一定温度下,4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图:
(1)比较t2时刻,正逆反应速率大小v正 (填“>”“=”或“<”)v逆。
(2)若t2=2 min,计算反应开始至t2时刻用M的浓度变化表示的平均反应速率为 。
(3)t3时刻化学反应达到平衡,反应物的转化率为 。
(4)如果升高温度,则v逆 (填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:Ⅰ.(1)反应物本身性质是影响化学反应速率的主要因素,镁比锌活泼,与盐酸反应较剧烈。
(2)MnO2是H2O2分解反应的催化剂,可加快反应速率。
Ⅱ.(1)t2时刻,反应物逐渐减少,生成物逐渐增多,反应未达平衡且正向进行,v正>v逆。
(2)v===0.25 mol·L-1·min-1。
(3)t3时刻化学反应达到平衡,剩余2 mol N,则转化 6 mol N,转化率为×100%=75%。
(4)升高温度,反应速率增大。
答案:Ⅰ.(1)反应物本身性质 (2)催化剂
Ⅱ.(1)> (2)0.25 mol·L-1·min-1 (3)75% (4)增大
6.(2020·广东佛山一中月考)一定温度下,在某密闭容器中发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0,若在 0～15 s内c(HI)由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,则下列说法正确的是( D )
A.0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002 mol·L-1·s-1
B.c(HI)由0.07 mol·L-1降到0.05 mol·L-1所需的反应时间小于10 s
C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D.减小反应体系的体积,化学反应速率加快
解析:0～15 s内,v(I2)=v(HI)=×=0.001 mol·L-1·s-1,A项错误;随着反应进行,c(HI)减小,v(HI)减小,故c(HI)由 0.07 mol·L-1 降到0.05 mol·L-1,所需时间大于10 s,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,C项错误;减小反应体系的体积,压强增大,反应速率加快,D项正确。
7.(2020·豫南豫北名校第二次联考)如图所示与对应叙述相符的是( D )
A.用硝酸银溶液滴定等浓度的A-、B-、C-的混合溶液(均可以与Ag+反应生成沉淀),由图1可确定首先沉淀的是C-
B.图2表示反应中某反应物的正、逆反应速率随温度变化情况,由图可知该反应的正反应是吸热反应
C.一定条件下,X和Y反应生成Z,由图3推出该反应的方程式可表示为X+3YZ
D.图4表示一定条件下反应:ClCH2CH2OH(g)(g)+H2O(g)
ΔH>0,氯乙醇的浓度与温度和时间的关系,则反应速率大小关系为 v逆(M)
0),12 s时反应达到平衡,生成C的物质的量为 0.8 mol,反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( C )
A.前12 s内,A的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1
B.12 s后,A的消耗速率等于B的生成速率
C.化学计量数之比b∶c=1∶2
D.12 s内,A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
解析:分析图像可知,12 s内A的浓度变化为(0.8-0.2)mol·L-1=
0.6 mol·L-1,反应速率v(A)===0.05 mol·L-1·s-1,A项错误;分析图像,12 s内B的浓度变化为(0.5-0.3)mol·L-1=0.2 mol·L-1, v(B)== mol·L-1·s-1,速率之比等于化学计量数之比,3∶b=0.05∶,b=1,3∶c=0.05∶
,c=2,A、B的化学计量数不同,12 s后达到平衡状态,A的消耗速率不等于B的生成速率,B项错误,C项正确;消耗3 mol A放热Q kJ,12 s内消耗A的物质的量为0.6 mol·L-1× 2 L=1.2 mol,消耗 1.2 mol A放出的热量为0.4Q kJ,D项错误。
10.其他条件相同时,不同pH条件下,用浓度传感器测得反应2A+B3C+D中产物D的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是( C )
A.pH=8.8时,升高温度,反应速率不变
B.保持外界条件不变,反应一段时间后,pH越小,D的浓度越大
C.为了实验取样,可以采用调节pH的方法迅速停止反应
D.减小外界压强,反应速率一定减小
解析:pH=8.8时,升高温度,活化分子之间的有效碰撞几率增大,反应速率一定增大,A错误;保持外界条件不变,反应初期,pH=7.5和pH=8.2时D的浓度相同,B错误;pH=8.8时,反应速率接近于0,可认为反应停止,所以调节pH可迅速停止反应,C正确;对于没有气体参加的反应,减小压强,反应速率几乎不变,不知道参与此反应的物质的状态,故该反应速率不一定减小,D错误。
11.一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,反应过程如图所示,下列说法正确的是( B )
A.t1 min时,正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C.0～8 min内,H2的平均反应速率v(H2)=0.075 mol·L-1·min-1
D.10～12 min,升高温度,反应速率减慢
解析:t1 min后,X、Y的物质的量继续发生变化,则 t1 min时该反应未达到平衡状态,故t1 min时,正、逆反应速率不相等,A错误;由题图可知,7～10 min处于平衡状态,0～7 min内,X、Y的物质的量变化分别为 0.6 mol、0.9 mol,两者的比值为0.6 mol∶0.9 mol=2∶3,结合反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)推知,X曲线表示NH3,Y曲线表示H2,B正确;0～8 min内,n(H2)由1.2 mol减少到0.3 mol,则v(H2)==0.011 25 mol·L-1·min-1,C错误;该反应为放热反应,升高温度,化学反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,n(X)减小,n(Y)增大,与题图不符,D错误。
12.用酸性KMnO4溶液和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化),实验装置如图甲所示:
实验
序号
A溶液
B溶液
①
20 mL 0.1 mol·L-1
H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1
KMnO4溶液
②
20 mL 0.2 mol·L-1
H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1
KMnO4溶液
(1)该实验探究的是 对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是 > (填实验序号)。
(2)若实验①在2 min末收集了4.48 mL CO2(标准状况下),则在2 min末,c(Mn)= mol·L-1(假设混合溶液的体积为50 mL)。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定 来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率变化如图乙,其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是:①产物Mn2+是反应的催化剂,② 。
解析:(1)对比①②实验中A溶液、B溶液的数据可知,除c(H2C2O4)不同外,其余各量均相同,显然该实验是探究浓度对化学反应速率的影响。实验②中A溶液的c(H2C2O4)比实验①中大,则实验②
的化学反应速率快,相同时间内所得CO2的体积大。
(2)收集到CO2的物质的量为n(CO2)==2×10-4 mol,则有
2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
2 10
n(Mn) 2×10-4 mol
列式:=,解得n(Mn)=4×10-5 mol。在2 min末,n(Mn)=30× 10-3 L×0.01 mol·L-1-4×10-5 mol=2.6×10-4 mol,从而可得c(Mn)= =0.005 2 mol·L-1。
答案:(1)浓度 ② ① (2)0.005 2
(3)KMnO4溶液完全褪色所需时间(或产生相同体积气体所需时间)
(4)反应放热
13.在稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中,探究加入硫酸铜溶液的量对氢气生成速率的影响。实验中Zn粒过量且颗粒大小相同,饱和硫酸铜溶液用量0～4.0 mL,保持溶液总体积为100.0 mL,记录获得相同体积(336 mL)的气体所需时间,实验结果如图所示(气体体积均转化为标准状况下)。据图分析,下列说法不正确的是( D )
A.饱和硫酸铜溶液用量过多不利于更快收集氢气
B.a、c两点对应的氢气生成速率相等
C.b点对应的反应速率为v(H2SO4)=1.0×10-3 mol·L-1·s-1
D.d点没有构成原电池,反应速率减慢
解析:根据图像可知,随着饱和硫酸铜溶液的增加,收集相同体积的气体所需时间先逐渐减少,然后又逐渐增加,因此饱和硫酸铜溶液用量过多不利于更快收集氢气,A正确;根据图像可知,a、c两点对应的时间都是 250 s,所以氢气生成速率相等,B正确;b点对应的时间是 150 s,生成氢气的物质的量是0.336 L÷22.4 L·mol-1=0.015 mol,消耗硫酸的物质的量是 0.015 mol,其浓度变化是 0.015 mol÷ 0.1 L=0.15 mol·L-1,所以反应速率为 v(H2SO4)=0.15 mol·L-1÷ 150 s= 1.0×10-3 mol·L-1·s-1,C正确;d点锌也与硫酸铜溶液反应生成铜从而构成原电池,D不正确。
14.兴趣小组探究锌片与盐酸、醋酸反应时,浓度或温度对反应速率的影响,他们准备了以下化学用品:0.20 mol·L-1与0.40 mol·L-1的HCl溶液、0.2 mol·L-1与0.40 mol·L-1的CH3COOH溶液、
0.10 mol·L-1CuCl2溶液、锌片(形状、大小、质量相同)、秒表、炭棒、导线、烧杯、几支试管和胶头滴管,酸液温度控制为298 K和 308 K。
(1)酸液都取足量、相同体积,请你帮助完成以下实验设计(表中不要留空格):
实验
温度
盐酸
醋酸
实验
编号
/K
浓度
浓度
目的
①
298
0.20
mol·L-1
a.实验①和②是探究 对锌与盐酸反应速率的影响;
b.实验①和③是探究 对锌与盐酸反应速率的影响;
c.实验①和④是探究相同温度下,相同浓度的盐酸、醋酸与锌反应速率的区别。
②
308
0.20
mol·L-1
③
298
0.40
mol·L-1
④
(2)若(1)中实验①锌片消失的时间是20 s,则锌片剩余质量与时间关系图如图。假设:该反应温度每升高10 ℃,反应速率是原来的2倍;温度相同、浓度相同时,醋酸的平均反应速率是盐酸的。请你在此图中大致画出“实验②”(用实线)“实验④”(用虚线)中锌片剩余质量与时间关系曲线。
(3)某实验小组在做(1)中实验④时误加少量0.10 mol·L-1 CuCl2溶液,发现反应速率与(1)中实验①接近。该组同学对影响因素提出如下假设,请完成假设三:
假设一:Cu2+对该反应起催化作用
假设二:Cl-对该反应起催化作用
假设三:
……
解析:(1)实验①和②的不同点是温度,所以是探究温度对Zn与盐酸反应速率的影响,实验①和③的不同点是盐酸的浓度,所以是探究浓度对Zn与盐酸反应速率的影响,实验①和④是探究相同温度下,相同浓度的盐酸、醋酸与锌反应速率的区别,所以实验④的温度是298 K,醋酸的浓度是0.20 mol·L-1。
(2)该反应温度每升高10 ℃,反应速率是原来的2倍,温度相同、浓度相同时,醋酸的平均反应速率是盐酸的,与①比较,②温度升高 10 ℃,反应速率是原来的2倍,所以②反应时间缩短到10 s;④的反应速率是①的,则反应时间是①的2倍,即20 s×2=40 s,据此可画出图像。
(3)Zn置换出Cu,构成Zn-Cu原电池,能够加快反应速率,所以假设三为形成Zn-Cu原电池,加快反应速率。
答案:(1)298 0.20 mol·L-1 实验目的:a.温度
b.浓度
(2)
(3)形成Zn-Cu原电池,加快反应速率(其他答案合理也可)
