高中化学必修第二册第6章　第2节　第1课时

第六章第二节第1课时A组·基础达标1．下列说法正确的是()A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比C．化学反应速率的单位由时间单位和物质的量的单位决定D．反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值【答案】B【解析】化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示，A错误；化学反应速率单位由时间单位和物质的量浓度的单位决定，C错误；反应过程中，反应物浓度逐渐变小，用反应物或生成物浓度的变化量表示的化学反应速率均为正值，D错误。2．对于反应CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列判断正确的是()A．用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同B．不能用CaCO3的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用水来表示C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D．用单位时间内CaCl2浓度的减少来表示其化学反应速率【答案】A【解析】CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用它们表示化学反应速率，B、C错误；CaCl2为生成物，应用单位时间内其浓度的增加表示反应速率，D错误。3．反应2SO2＋O2⥬2SO3经过一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·(L·s)－1，则这段时间为()A．0.1s B．2.5sC．5s D．10s【答案】C【解析】SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，则O2的浓度减小了0.2mol·L－1，v(O2)＝eq\f(Δc(O2),Δt)，Δt＝eq\f(Δc(O2),v(O2))＝eq\f(0.2mol·L－1,0.04mol·(L·s)－1)＝5s。4．(2021·广东揭阳学业水平模拟)在某一化学反应中，反应物A的浓度在10s内从0.8mol·L－1变为0.2mol·L－1，则在这10s内A的化学反应速率为()A．0.02mol·L－1 B．0.02mol·L－1·s－1C．0.06mol·L－1·s－1 D．0.06mol·L－1·min－1【答案】C5．在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用vA、vB、vC表示，已知2vB＝3vA、3vC＝2vB，则此反应可表示为()A．2A＋3B=2C B．A＋3B=2CC．3A＋B=2C D．A＋B=C【答案】A【解析】由于A、B是反应物，C是生成物，而且物质反应时的速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，因此化学反应方程式是2A＋3B=2C。6．将10molH2和5molN2放入10L真空容器内，某温度下发生反应：3H2(g)＋N2(g)⥬2NH3(g)，在最初的0.2s内，消耗H2的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在0.2s末，容器中NH3的物质的量是()A．0.12mol B．0.08molC．0.04mol D．0.8mol【答案】B【解析】v(H2)∶v(NH3)＝3∶2，所以v(NH3)＝0.04mol·L－1·s－1，0.2s末时，n(NH3)＝0.04mol·L－1·s－1×0.2s×10L＝0.08mol。7．(2022·广东阳江月考)已知某反应aA(g)＋bB(g)=pC(g)的各物质浓度数据如下：物质ABC起始浓度/(mol·L－1)3.01.002s末浓度/(mol·L－1)1.80.60.8则上述化学方程式中a∶b∶p为()А．9∶3∶4 В．3∶1∶2С．2∶2∶3 D．3∶3∶4【答案】B8．高温高压下，1L密闭容器中，发生如下反应：2H2＋CO=CH3OH。反应开始时H2的物质的量为5mol，5min时变为0.5mol，则5min内该反应的平均反应速率v(H2)(单位：mol·L－1·min－1)为()A．9.0 B．0.9C．0.45 D．4.5【答案】B【解析】v(H2)＝eq\f(Δc(H2),Δt)＝eq\f(Δn,V·Δt)＝eq\f(5mol－0.5mol,1L×5min)＝0.9mol·L－1·min－1。9．一定温度下，向2L密闭容器中加入2molN2，6molH2，反应2min后，测得容器中NH3的物质的量为0.8mol。(1)分别求出2min内用N2、H2和NH3表示的化学反应速率。(2)用N2、H2和NH3表示的化学反应速率的数值是否相等？其数值大小有何关系？【答案】(1)v(N2)＝0.1mol·L－1·min－1v(H2)＝0.3mol·L－1·min－1v(NH3)＝0.2mol·L－1·min－1(2)不相等；速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。【解析】(1)N2＋3H2⥬2NH3起始浓度/(mol·L－1) 1 3 0变化浓度/(mol·L－1) 0.2 0.6 0.42min时浓度/(mol·L－1) 0.8 2.4 0.4v(N2)＝0.1mol·L－1·min－1，v(H2)＝0.3mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.2mol·L－1·min－1。(2)v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝0.1∶0.3∶0.2＝1∶3∶2，即速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。10．某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如右图所示。由图中数据分析：该反应的化学方程式为_________________________________。反应开始至2min时，用Z表示的平均反应速率为____________。【答案】3X＋Y=2Z0.05mol·(L·min)－1【解析】由图可知，X、Y的物质的量随反应的进行而减小，Z的物质的量随反应的进行而增大，则X和Y为反应物，Z为生成物。Δn(X)＝1.0mol－0.7mol＝0.3molΔn(Y)＝1.0mol－0.9mol＝0.1molΔn(Z)＝0.2mol－0mol＝0.2molv(X)∶v(Y)∶v(Z)＝3∶1∶2v(Z)＝eq\f(0.2mol,2L·2min)＝0.05mol·(L·min)－1。B组·能力提升11．一定温度下，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。下列描述正确的是()A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol·L－1·s－1B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol·L－1C．反应开始到10s时，Y的物质的量浓度减少了0.395mol·L－1D．反应的化学方程式为X＋Y=Z【答案】C【解析】从题图中可看出，X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增大，说明X、Y为反应物，Z为生成物，反应进行到10s时X、Y均减少了0.79mol，Z增加了1.58mol，其化学方程式为X＋Y=2Z，所以Z的反应速率为eq\f(1.58mol,2L×10s)＝0.079mol·L－1·s－1，X的物质的量浓度减少了eq\f(0.79mol,2L)＝0.395mol·L－1，Y的物质的量浓度减少了0.395mol·L－1。12．NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)⥬2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2，4min后，测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%。则下列表示此段时间内的该反应的化学反应速率不正确的是()A．v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1 B．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1 D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1【答案】C【解析】设4min时，生成6xmolH2O(g)，则4NH3(g)＋3O2(g)⥬2N2(g)＋6H2O(g)起始量/mol43 0 0变化量/mol4x3x 2x 6x4min时/mol4－4x3－3x 2x 6x反应后总物质的量为4－4x＋3－3x＋2x＋6x＝(7＋x)mol，依题意可得：eq\f(6x,7＋x)×100%＝40%，解得x＝0.5。则4min内H2O(g)的浓度变化量Δc(H2O)＝eq\f(6×0.5mol,2L)＝1.5mol·L－1，v(H2O)＝eq\f(Δc(H2O),Δt)＝eq\f(1.5mol·L－1,4min)＝0.375mol·L－1·min－1。依据速率之比等于化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。13．在2L的密闭容器中充入A和B，发生反应A(g)＋2B(g)⥬3C(g)＋nD(g)，开始时A的物质的量为4mol，B的物质的量为6mol；5min末测得C的物质的量为3mol，用D表示的化学反应速率v(D)为0.2mol·L－1·min－1。计算：(1)5min末A的物质的量浓度为____________________________________。(2)前5min内用B表示的化学反应速率v(B)为____________________。(3)化学方程式中n的值为__________。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝5mol·L－1·min－1；②v(B)＝6mol·L－1·min－1；③v(C)＝4.5mol·L－1·min－1；④v(D)＝8mol·L－1·min－1。其中反应速率最快的是______________(填序号)。【答案】(1)1.5mol·L－1(2)0.2mol·L－1·min－1(3)2(4)①【解析】根据题给信息可知，5min末生成C3mol，则消耗A的物质的量为1mol，消耗B的物质的量为2mol，5min末A的物质的量浓度为eq\f(4mol－1mol,2L)＝1.5mol·L－1；前5min内用B表示的反应速率v(B)＝eq\f(2mol,2L×5min)＝0.2mol·L－1·min－1，由v(B)∶v(D)＝2∶n＝0.2mol·L－1·min－1∶0.2mol·L－1·min－1＝1∶1，得n＝2。比较反应速率的大小时应换算为用同一物质表示的反应速率再比较数值大小。14．对于反应4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2，试回答下列有关问题：(1)常选用哪些物质浓度的变化来表示该反应的反应速率？______________。(2)4s内，生成SO2的速率为0.4mol·(L·s)－1时，O2减少的速率是________。(3)测得4s后O2的浓度为2.8mol·L－1，则开始时O2的浓度为__________。【答案】(1)O2、SO2(2)0.55mol·(L·s)－1(3)5.0mol·L－1【解析】(1)因为FeS2、Fe2O3为固体，O2、SO2为气体，故可用O2、SO2来表示该反应的反应速率。(2)v(O2)＝eq\f(11,8)v(SO2)＝eq\f(11,8)×0.4mol·(L·s)－1＝0.55mol·(L·s)－1。(3)4s内O2的浓度减少了0.55mol·L－1·s－1×4s＝2.2mol·L－1，故开始时O2的浓度为2.8mol·L－1＋2.2mol·L－1＝5.0mol·L－1。课后测评一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(山东安丘一中检测)如图所示,a、b是地球表面上不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,a、b两点随地球自转做匀速圆周运动,这两个点具有大小相同的()A.线速度 B.加速度C.角速度 D.轨道半径答案C解析a、b相对静止且绕同一转轴转动,所以它们的角速度相同,C正确。2.(广东佛山模拟)图示为公路自行车赛中运动员在水平路面上转弯的情景,运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线,将运动员与自行车看成整体,下列说法正确的是()A.运动员转弯所需向心力由重力与地面对车轮的支持力的合力提供B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力答案B解析转弯时的向心力为沿半径方向的合力,C错误;运动员转弯时,地面对车轮的摩擦力提供所需的向心力,故A错误,B正确;当Ff<mv2r,即静摩擦力不足以提供所需向心力时,就会发生侧滑,3.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个摆球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的是()答案B解析小球做匀速圆周运动,对其受力分析如图所示,则有mgtanθ=mω2Lsinθ,整理得Lcosθ=gω2,则两球处于同一高度,故4.如图是自行车传动装置的示意图,其中Ⅰ是半径为R1的大链轮,Ⅱ是半径为R2的小飞轮,Ⅲ是半径为R3的后轮,假设脚踏板的转速为n(单位:r/s),则自行车后轮边缘的线速度为()A.πnR1RC.2πnR2答案D解析转速为单位时间内转过的圈数,所以ω=2πn,因为要测量自行车后轮Ⅲ边缘上的线速度的大小,根据题意知,轮Ⅰ和轮Ⅱ边缘上的线速度大小相等,据v=rω可知,R1ω1=R2ω2,已知ω1=2πn,则轮Ⅱ的角速度ω2=R1R2ω1=2πnR1R2。因为轮Ⅱ和轮Ⅲ共轴,所以转动的ω相等即ω3=ω2,根据v=rω可知,v3=R5.(北京交大附中检测)一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R,甲、乙两物体质量分别为M和m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的μ倍,两物体用一根长为L(L<R)的轻绳连在一起,如图所示,若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间的轻绳刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均可看作质点,重力加速度为g)()A.μ(Mg-mgC.μ(Mg+mg答案D解析对乙,由牛顿第二定律得FT+μmg=mω2L,对甲,由平衡条件得FT=Ff,当FT=μMg时,FT最大,此时ω最大,此时ω=μ(Mg+mg6.(江苏苏州月考)家用台式计算机上的硬磁盘的磁道和扇区如图所示。这块硬磁盘共有9216个磁道(即9216个不同半径的同心圆),每个磁道分成8192个扇区(每扇区为18192A.每个字节在磁道上所占用的磁道长度都相同B.不计磁头转移磁道的时间,计算机读完该硬盘所需时间约为77sC.读取每个字节所用时间都相同,约为2.0×10-11sD.该硬盘的容量约为4×1012个字节答案B解析每个磁道扇区数相同,每个扇区可记录字节数相同,即每个磁道上可记录字节数相同,但各磁道半径不同,所以不同磁道上每个字节所占用的磁道长度不同,A错误;电动机使磁盘以7200r/min的转速匀速转动,则每读取一个磁道所用时间为t=607200s=1120s,该硬磁盘共有9216个磁道,所以读完该硬盘共需要时间t总=9216t=77s,B正确;每个磁道分成8192个扇区,每个扇区可以记录512个字节,所以每个磁道共可以记录的字节数为n=8192×512=4194304,所以读取每个字节所用时间为t'=tn=2.0×10-9s,C错误;该硬盘所容纳字节个数为9216n=47.(山西汾阳中学高一下期中)如图所示,汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为15m,内车道内边缘半径为105m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,g取10m/s2,则汽车()A.所受的合力可能为零B.所需的向心力由重力和支持力的合力提供C.速度不能超过30m/sD.速度不能超过41m/s答案C解析汽车在水平公路上做匀速圆周运动,所受合外力提供向心力,不可能为零;汽车在竖直方向受重力和支持力的作用,这两个力的合力为零,水平方向受摩擦力作用,提供汽车所需向心力,选项A、B错误。汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.75,即Ffm=0.75mg,汽车受最大静摩擦力时,根据牛顿第二定律有Ffm=mv2r,当r最大时,汽车有最大安全行驶速度vm,由题意rm=15m+105m=120m,则vm=Ffmrmm=0.75×10×120二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(浙江杭州模拟)如图所示,甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车场景,甲、乙两图的过山车在轨道的外侧做圆周运动,丙、丁两图的过山车在轨道的内侧做圆周运动,两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成),把过山车套在了轨道上,四个图中轨道的半径都为R,下列说法正确的是()A.甲图中,当过山车以一定的速度通过轨道最高点时,座椅一定给人向上的力B.乙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,安全带一定给人向上的力C.丙图中,当过山车以一定的速度通过轨道最低点时,座椅一定给人向上的力D.丁图中,过山车通过最高点的最小速度为gR答案BC解析当过山车以一定速度通过最高点时,mv2R=mg-FN,FN可以为0,故A错误;当FN≠0时最小速度应大于gR,故D错误;当过山车通过最低点时FN-mg=mv2R,FN=mg+mv2R>mg,F9.(山东安丘月考)公路转弯处外侧的郭先生家门口,连续发生了多起车辆侧翻事故。经交警调查,画出的现场示意图如图所示。为了避免车辆侧翻事故再次发生,很多人提出了建议,下列建议合理的是()A.提醒司机不要超速转弯 B.提醒司机以更小半径转弯C.增大车轮与路面间的粗糙程度 D.使弯道路面内侧低外侧高答案ACD解析汽车侧翻是提供的向心力小于它转弯时所需要的向心力,要避免侧翻减小F需,或增大F供,F需=mv2R,所以A合理,B不合理,F供可由摩擦力或弯道路面处重力的分力提供,所以C、10.飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外,还受到重力和机翼的升力,机翼的升力垂直于机翼所在平面向上。当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜(如图所示),以保证重力和机翼升力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角,飞行周期为T,则下列说法正确的是()A.若飞行速率v不变,θ增大,则半径R减小B.若飞行速率v不变,θ增大,则周期T减小C.若θ不变,飞行速率v增大,则半径R减小D.若飞行速率v增大,θ增大,则周期T一定不变答案AB解析由于重力和机翼升力的合力提供向心力,如图所示,得mgtanθ=mv2R=m4π2T2R,解得v=gRtanθ,T=2πRgtanθ。若飞行速率v不变,θ增大,由v=gRtanθ知R减小,故A正确;若飞行速率v不变,θ增大,R减小,由T=2πRgtanθ知T减小,故B正确;若θ不变,飞行速率v增大,由v=gRtanθ知R增大,故C错误三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)用如图所示的装置可以做“探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系”的实验。(1)本实验采用的科学方法是。

(2)通过实验可以得到的结论是。

A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比C.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比D.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比答案(1)控制变量法(2)C解析(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。(2)结合题图,根据F向=mω2r=mv2r可知,选项12.(10分)(湖北武汉高一期中)某同学做验证向心力大小与线速度关系的实验,装置如图所示,一轻质细线上端固定在力传感器上,下端悬挂一小钢球,钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下:①用游标卡尺测出钢球直径d;②将钢球悬挂并保持静止,记下此时力传感器示数F1,用米尺量出细线长L;③将钢球拉到适当高度处由静止释放,光电门、计时器测出钢球的遮光时间为t,力传感器示数的最大值为F2。已知当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示。(1)钢球经过光电门时的线速度表达式v=,向心力表达式F向=mv2R=(2)钢球经过光电门时所受合力的表达式F合=。

(3)若在实验误差允许的范围内F向=F合,则验证了向心力大小与线速度的关系。该实验可能的误差有:。(写出一条即可)

答案(1)dtF1d2gt解析(1)钢球的直径为d,遮光时间为t,所以钢球通过光电门的速度v=dt;根据题意知,钢球做圆周运动的半径为R=L+d2,钢球质量m=F1g,则向心力表达式为F(2)钢球经过光电门时只受重力和细线的拉力,由分析可知,钢球通过光电门时,细线的拉力最大,大小为F2,故所受合力为F合=F2-F1。(3)根据向心力表达式知,可能在测量细线长度时存在误差。13.(10分)如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直纸面的轴O匀速转动(图示为截面)。从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转时,在圆周上留下a、b两个弹孔,已知aO与bO之间夹角为θ,求子弹的速度(忽略子弹在空中的下坠)。答案