高中化学新教材同步必修第二册 第6章 第二节 第1课时　化学反应的速率

第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率[核心素养发展目标]1.了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。2.理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。3.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。一、化学反应速率及其表示方法化学反应速率概念及表示方法(1)反应速率越大，反应现象越明显()(2)对有固体参加的化学反应，可用单位时间固体浓度的改变量表示化学反应速率()(3)化学反应速率的单位通常为mol·L－1或mol·min－1()(4)在特定情况下，也可用单位时间某物质的质量或物质的量的变化表示化学反应速率()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1.在盛有18g碳、2L的密闭容器中，充入0.8molCO2，一定条件下发生C(s)＋CO2(g)=2CO(g)，反应5min时测得CO2的物质的量为0.4mol。(1)固体碳减少的质量________g，固体或纯液体的浓度视为常数，是否可用碳固体的浓度变化量来表示该反应的化学反应速率________(填“是”或“否”)。(2)请完成下表中相关空格物质CO2CO起始浓度(mol·L－1)0.40变化浓度(mol·L－1)5min时浓度(mol·L－1)0.25min内的化学反应速率数值单位(3)用CO2和CO分别表示的化学反应速率eq\f(vCO2,vCO)＝________，它与化学方程式中CO2、CO的计量系数之比________(填“相同”或“不同”)。答案同2.反应：3A(g)＋B(g)=2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1则此反应在不同条件下进行最快的是()A.②③B.①③C.②④D.②答案Dmol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45mol·L－1·min－1×3＝1.35mol·L－1·min－1；③中v(A)＝eq\f(3,2)v(C)＝eq\f(3,2)×0.015mol·L－1·min－1＝0.0225mol·L－1·min－1；④中v(A)＝eq\f(3,2)v(D)＝eq\f(3,2)×0.45mol·L－1·min－1＝0.675mol·L－1·min－1；所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。化学反应速率大小的比较方法(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，比较eq\f(vA,a)与eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。1.下列关于化学反应速率的说法，不正确的是()A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B.可用单位时间内氢离子浓度的变化表示氢氧化钠与硫酸中和反应的速率C.在同一化学反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的数值相等D.化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1答案C解析关。2.已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(g)，其浓度数据如下：N2H2NH3起始浓度/mol·L－11.03.002s末浓度/mol·L－10.61.80.8当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为()A.0.2mol·L－1·s－1 B.0.4mol·L－1·s－1C.0.6mol·L－1·s－1 D.0.8mol·L－1·s－1答案B解析v(NH3)＝eq\f(0.8mol·L－1,2s)＝0.4mol·L－1·s－1，B项正确。3.反应2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3(g)经过一段时间后，SO3浓度的变化量为0.4mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L－1·s－1，则这段时间为()A.0.1sB.2.5sC.5sD.10s答案C解析ol·L－1·s－1×2＝0.08mol·L－1·s－1，由v＝eq\f(Δc,t)，得t＝eq\f(Δc,v)＝eq\f(0.04mol·L－1,0.08mol·L－1·s－1)＝5s。二、影响化学反应速率的因素1.方法引导——变量控制方法探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量，其大致步骤：2.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响(1)温度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①产生气泡速率最慢②产生气泡速率较快③产生气泡速率最快实验结论对于反应2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快(2)催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①有少量气泡出现②能产生大量气泡③能产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快(3)浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快(4)探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响实验操作实验现象加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢实验结论其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越大影响化学反应速率的因素(1)内因化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。(2)外因在其他条件相同时。(1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小()(2)增大反应物的用量一定能加快化学反应速率()(3)对于放热反应，升高温度化学反应速率减小()(4)改变压强，化学反应速率必然改变()(5)用铁和稀硫酸反应制取氢气时，硫酸浓度大，产生氢气的速率越快()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×1.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，阐述理由。(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)________，理由________________________________________________________________________。(2)保持容器的体积不变，增加水蒸气的通入量______，理由________________________________________________________________________。(3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气________，理由________________________________________________________________________。(4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气________，理由________________________________________________________________________。答案(1)不变纯固体的浓度视为常数，改变用量不影响化学反应速率(2)变大增大反应物浓度加快化学反应速率小(4)不变容器的容积不变，充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因而化学反应速率不变压强对反应速率的影响有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。(1)压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。(2)充入非反应气体对化学反应速率的影响①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。②恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。2.用等质量的锌与等体积过量盐酸在不同条件下进行如下5组实验，测定收集相同条件下等体积的氢气所用时间。组别ABCDE盐酸浓度/mol·L－12.02.02.52.52.5温度/℃2530305050锌粒状态块状粉末粉末块状粉末回答下列问题：(1)探究浓度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据________。(2)探究温度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据________。(3)探究接触面积对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据________。(4)上述5组实验中测定收集等体积的氢气需要时间最短的是________。(5)实验完成后，某同学又用A组实验药品滴加两滴氯化铜，发现产生氢气的速率明显加快，解释速率加快的原因是________________。答案(1)BC(2)CE(3)DE(4)E(5)Zn与Cu2＋反应生成Cu单质，在锌块表面形成Zn—Cu原电池，加快化学反应速率1.下列各组化学反应，反应速率最快的是()选项反应物反应物浓度反应温度AH2和F2均为0.02mol·L－15℃BH2和Br2均为1mol·L－1200℃CH2和Cl2均为1mol·L－1100℃DH2和N2均为4mol·L－1300℃答案A解析对于不同的化学反应，反应物的化学性质是反应速率的决定性因素，题中F2的氧化性最强，与H2反应的速率最快。2.实验室用锌粒与2mol·L－1硫酸溶液制取氢气，下列措施不能增大化学反应速率的是()A.用锌粉代替锌粒B.改用3mol·L－1硫酸溶液C.改用热的2mol·L－1硫酸溶液D.向该硫酸溶液中加入等体积的水答案D解析A项，用锌粉代替锌粒，增大表面积，反应速率加快；B项，改用3mol·L－1硫酸溶液，浓度增大，反应速率加快；C项，改用热的2mol·L－1硫酸溶液，温度升高，反应速率加快；D项，向该硫酸溶液中加入等体积的水，浓度减小，反应速率减小。3.一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)=2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速率的是()A.缩小容积使压强增大B.恒容，充入N2C.恒容，充入HeD.恒压，充入He答案C解析反应速率eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(缩小容积，N2、O2、NO浓度增大，反应速率,增大；,恒容，充入N2，N2浓度增大，反应速率增大；,恒容，充入He，N2、O2、NO浓度不变，反应速,率不变；,恒压，充入He，N2、O2、NO浓度变小，反应速,率减小。))4.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A.10℃20mL3mol·L－1的X溶液B.20℃30mL2mol·L－1的X溶液C.20℃10mL4mol·L－1的X溶液D.10℃10mL2mol·L－1的X溶液答案B解析在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度即可，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且比C、D两项的大，但B中温度更高，因此B的反应速率最大。课时对点练A组基础对点练题组一化学反应速率的概念及表示方法1.下列对化学反应速率的理解正确的是()A.化学反应速率表示的是化学反应进行的程度B.化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示C.化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物来表示D.化学反应速率可以是正值，也可以是负值答案B解析A项，化学反应速率表示化学反应进行的快慢，不表示反应进行的程度，错误；B项，化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量来表示，正确；C项，化学反应速率不能用纯液体或纯固体的物质的量浓度的变化来表示，错误；D项，化学反应速率都是正值，无负值，错误。2.(2019·大连学业考试)一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)在10L的密闭容器中进行，测得2min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol，则2min内N2的反应速率为()A.1.2mol·L－1·min－1 B.6mol·L－1·min－1C.0.6mol·L－1·min－1 D.0.4mol·L－1·min－1答案C解析2min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol，则Δc＝eq\f(12mol,10L)＝1.2mol·L－1，则2min内N2的反应速率为v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(1.2mol·L－1,2min)＝0.6mol·L－1·min－1，故选C。3.(2018·上海格致中学期中考试)反应4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)经2min后，B的浓度减少了0.6mol·L－1。下列说法正确的是()A.用A表示的化学反应速率是0.4mol·L－1·min－1B.分别用B、C、D表示化学反应速率，其比是3∶2∶1C.在2min末的反应速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在这2min内B和C两物质的浓度都减小答案B解析A为固体，浓度不变，不能用单位时间内的浓度变化量来表示反应速率，A项错误；同一反应中用各物质表示的反应速率，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比，B项正确；2min内，B的浓度减少0.6mol·L－1，用B表示的2min内的平均反应速率是0.3mol·L－1·min－1，而不是2min末的瞬时速率，C项错误；随着反应的进行，反应物B的浓度降低，生成物C的浓度增大，D项错误。4.已知4NH3(g)＋5O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系式为()A.4v(NH3)＝5v(O2) B.5v(O2)＝6v(H2O)C.2v(NH3)＝3v(H2O) D.4v(O2)＝5v(NO)答案D解析在同一化学反应里，各物质的反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。A选项应为5v(NH3)＝4v(O2)；B选项应为6v(O2)＝5v(H2O)；C选项应为3v(NH3)＝2v(H2O)。题组二化学反应速率的计算及运用数值比较反应快慢5.在2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是()A.v(A)＝0.5mol·L－1·s－1B.v(B)＝0.3mol·L－1·s－1C.v(C)＝0.8mol·L－1·s－1D.v(D)＝1mol·L－1·s－1答案B解析用反应速率判断反应快慢时，首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量C选项eq\f(vC,3)＝eq\f(0.8,3)mol·L－1·s－1，D选项eq\f(vD,4)＝0.25mol·L－1·s－1；然后比较大小，B选项最大。6.某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z。反应2min－1，生成的c(Z)为0.4mol·L－1，则该反应的化学方程式是()A.X2＋2Y2=2XY2 B.2X2＋Y2=2X2YC.3X2＋Y2=2X3Y D.X2＋3Y2=2XY3答案C解析用X2表示的反应速率为v(X2)＝eq\f(0.6mol·L－1,2min)＝0.3mol·L－1·min－1。用Z表示的反应速率为v(Z)＝eq\f(0.4mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1。根据X2、Y2和Z反应速率之比即化学方程式中相应物质的化学计量数之比，则v(X2)∶v(Y2)∶v(Z)＝0.3mol·L－1·min－1∶0.1mol·L－1·min－1∶0.2mol·L－1·min－1＝3∶1∶2。根据原子守恒，可确定Z的化学式为X3Y。故可得出反应的化学方程式为3X2＋Y2=2X3Y。题组三影响化学反应速率的因素7.(2018·福州高一检测)盐酸与块状CaCO3反应时，不能使反应最初的速率明显加快的是()A.将盐酸的用量增加一倍B.盐酸的浓度增加一倍，用量减半C.温度升高30℃D.将块状CaCO3粉碎后再与盐酸反应答案A解析影响化学反应速率的因素有浓度、温度、催化剂、固体物质状态等，将盐酸的用量增加一倍，但浓度不变，故不能明显加快反应速率，故A正确；B、C、D三项中条件都可加快反应速率。8.(2019·济南高一检测)相同温度下，有关反应速率的下列说法中正确的是()A.0.1mol·L－1盐酸和0.1mol·L－1硫酸与2mol·L－1NaOH溶液反应的速率相同B.大理石块和大理石粉与0.1mol·L－1盐酸反应的速率相同C.等量的镁粉、铝粉和0.1mol·L－1盐酸反应的速率相同D.0.1mol·L－1盐酸和0.1mol·L－1硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同答案D解析A选项是酸碱中和，硫酸的H＋浓度是盐酸H＋浓度的2倍，所以速率不同；B选项中大理石块与盐酸接触面积小，反应慢；C选项中Mg比Al活泼，反应速率快。9.下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最大的是()选项金属(粉末状)酸的浓度体积反应温度A0.1molMg6mol·L－1硝酸10mL60℃B0.1molMg3mol·L－1盐酸10mL60℃C0.1molFe3mol·L－1盐酸10mL60℃D0.1molMg3mol·L－1硫酸10mL60℃答案D解析金属与硝酸反应不产生H2，排除A项；Fe不如Mg活泼，排除C项；其他两项中只比较c(H＋)即可，显然3mol·L－1盐酸中c(H＋)小于3mol·L－1硫酸中c(H＋)，因此D项放出H2的速率最大。10.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)CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下：t/s05001000c(H2)/mol·L－15.003.522.48c(CO)/mol·L－12.50(1)在500s内用H2表示的化学反应速率是_________________________________________。(2)在1000s内用CO表示的化学反应速率是_______________________________________。(3)在500s时生成的甲醇的浓度是________________________________________________。答案(1)2.96×10－3mol·L－1·s－1(2)1.26×10－3mol·L－1·s－1(3)0.74mol·L－1B组综合强化练1.在反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是()①增大压强②升高温度③通入CO2④增加碳的量⑤用等量炭粉代替焦炭A.①②③B.②③④⑤C.①②③⑤D.②③④答案C解析因为碳是固体，只增加它的量，不能加快反应速率，但是若用炭粉代替焦炭，能增大与CO2的接触面积，所以反应速率加快。2.(2019·合肥高一检测)为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是()大B.在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同的盐酸反应，大理石粉反应快C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同答案A解析影响化学反应速率的因素很多，外界条件除浓度、压强、温度、催化剂等主要因素外，还有光照、固体颗粒大小、超声波等。镁和铝由于活泼性不同，决定了镁和盐酸反应比铝和盐酸反应要快得多，反应物的性质是影响反应速率大小的决定因素，A项错误；等质量的固体，表面积越大，速率越大，B项正确；光照可以加快反应速率，C项正确；催化剂可以加快反应速率，D项正确。3.CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示。下列结论不正确的是()A.反应开始4min内温度对反应速率的影响比浓度大B.一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小C.反应在2～4min内平均反应速率最大D.反应在2～4min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06mol·L－1·s－1答案D解析随着反应的进行c(H＋)减小，而前4min内反应速率变大，根据反应是放热反应，可推出前4min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在2～4min内n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大)，可判断出平均反应速率最大，C项正确；由题意及图可知，该题不知道容器体积，故不能计算出反应速率。4.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定反应过程中产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别，有关说法错误的是()实验组别c(HCl)/mol·L－1温度/℃形状(Fe)Ⅰ2.030块状Ⅱ2.530块状Ⅲ2.550粉末状Ⅳ2.550块状A.曲线a对应的实验组别为ⅠB.对比实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度对化学反应速率的影响C.对比实验Ⅱ、Ⅳ说明温度对化学反应速率的影响D.曲线a、b、c、d对应的实验组别分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ答案A解析因为铁是等物质的量，盐酸的量过量，故生成H2的体积相同，但化学反应速率随反应物浓度增大而增大，随温度升高而增大，随反应物接触面积增大而增大，由图表和图像可知，a曲线为实验Ⅲ对应的曲线，故A项错误。5.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)＋3H2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能改变反应速率的是()A.将Fe2O3由块状粉碎成粉末状B.保持容器容积不变，增加H2通入量C.保持容器内压强不变，充入N2D.保持容器容积不变，充入N2答案D解析将Fe2O3块状固体粉碎可增加反应的接触面积，可加快反应速率，A项错误；保持容积不变，增加H2通入量，可以加快化学反应速率，B项错误；保持容器内压强不变，充入N2，气体体积增大，则各气态反应物、产物浓度减小，因此化学反应速率减慢，C项错误；保持容器容积不变，充入N2，各气态反应物、产物浓度不变，因此化学反应速率不发生改变，D项正确。6.(2018·广东汕头期中)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该反应的化学反应速率不正确的是()A.v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B.v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C.v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D.v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1答案C解析设4min时，生成6xmolH2O(g)4NH3＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)n(总)起始量mol43007变化量mol4x3x2x6x4min时mol4－4x3－3x2x6x7＋x根据题意，则有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(3mol,2L)＝1.5mol·L－1，则v(H2O)＝eq\f(1.5mol·L－1,4min)＝0.375mol·L－1·min－1。由各物质表示的化学反应速率之比等于化学反应方程式中相应物质的系数之比，可得各物质表示的化学反应速率分别为v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。7.(2019·武汉高一检测)在容积为2L的密闭容器中进行如下反应：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－1②v(B)＝6mol·L－1·min－1③v(C)＝4.5mol·L－1·min－1④v(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时生成3molC，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。示：实验编号锌的形态反应温度/℃收集100mL氢气所需时间/sⅠ薄片15200Ⅱ薄片2590Ⅲ粉末2510(1)该实验的目的是探究________、________对锌和稀盐酸反应速率的影响。(2)实验Ⅰ和Ⅱ表明________，化学反应速率越大。(3)能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是________和________。(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响：________________________________________________________________________。答案(1)固体表面积温度(2)温度越高(3)ⅡⅢ(4)在相同的温度下，采用相同形态的质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应解析(1)影响化学反应速率的因素有固体表面积、温度、催化剂、浓度，对气体来说还有压强等。根据表格提供的信息，锌有薄片和粉末两种状态，反应温度有15℃和25℃，可知该实验的目的是探究固体表面积和温度对反应速率的影响。(2)根据表格提供的信息，实验Ⅰ和实验Ⅱ中锌片的形态相同，温度不同，温度高的收集相同体积的氢气所需时间短，说明化学反应速率大。(3)探究固体表面积对反应速率的影响，需要温度相同。(4)探究浓度对化学反应速率的影响，必须其他条件相同，故设计的实验方案为在相同的温度下，采用相同形态的质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应。课后测评(时间:90分钟分值:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个正确选项,每小题2分,共20分)1.(河南郑州八校高一期中)南极上空臭氧空洞是指臭氧的浓度较臭氧空洞发生前减少超过30%的区域,臭氧空洞的形成与2O33O2有关。下列叙述错误的是()A.该变化一定是化学变化B.该变化一定伴随着能量的变化C.该变化一定有共价键的断裂与生成D.该变化一定有电子的转移答案D解析O3和O2是氧元素的不同单质,二者之间的转化是化学变化,A正确;该变化中有共价键的断裂与形成,并伴随能量变化,B、C正确;该反应中氧元素化合价不变,故不存在电子转移,D错误。2.(山东日照高一期中)依据如图信息,所得结论错误的是()A.该图像可以表示氯化铵固体与消石灰反应的能量变化B.该反应过程中,一定有其他形式的能量转化成化学能C.该反应过程中,形成新化学键释放的总能量小于断裂旧化学键吸收的总能量D.因为生成物的总能量高于反应物的总能量,所以该反应一定需要加热才可进行答案D解析由题图可知,该反应是吸热反应,氯化铵与消石灰制取NH3的反应是吸热反应,A正确;吸热反应中热能转化为化学能,B正确;对于吸热反应,形成新键释放的总能量低于断裂旧键吸收的总能量,C正确;吸热反应不一定需要加热也可进行,如氯化铵晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应是吸热反应,在常温下即可反应,D错误。3.(福建福州一中高一期中)锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NH4+Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2A.ZnB.碳棒C.MnO2和NHD.Zn2+和NH答案C解析锌锰干电池放电时,正极上发生还原反应,由电池总反应可知,锰元素化合价降低,MnO2发生还原反应。4.(天津第二中学高一期中)某兴趣小组设计的原电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是()A.锌片为正极B.碳棒上发生了还原反应C.电子由碳棒经导线流向锌片D.H+向锌片移动答案B解析锌是活泼金属,与碳棒通过导线相连,放在浸有稀硫酸的滤纸上,形成原电池,锌是负极,失去电子发生氧化反应,A错误;碳棒是正极,H+在正极发生还原反应生成H2,B正确;原电池中电子由负极流向正极,即电子由锌片流向碳棒,C错误;原电池的电解质溶液中,阳离子向正极移动,则H+向碳棒移动,D错误。5.对于放热反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列判断正确的是()A.2molSO2和足量的O2反应,必定生成2molSO3B.当v(正)>v(逆)时,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小C.正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=2∶1∶2时,反应达到平衡D.反应达到平衡后,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案B解析该反应为可逆反应,不论条件怎样改变,反应不可能进行完全,A项错误;v(正)>v(逆)表示反应正向进行,随着反应的进行,反应物的物质的量逐渐减小,B项正确;在可逆反应里,各物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,此时反应不一定达到平衡,C项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,D项错误。6.下列措施对增大反应速率明显有效的是()A.在用H2和N2工业合成NH3时,降低温度B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸C.K2SO4与BaCl2在溶液中反应时,增大压强D.将铝片改为铝粉,做铝与氧气反应的实验答案D解析降低温度,合成NH3的反应速率减小;铁遇浓硫酸会产生钝化现象,不再产生氢气;改变压强只对有气体参加的反应的反应速率有影响;增大固体的表面积可以加快反应速率。7.(安徽宿州十三校高一期中)根据H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化的示意图,下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.该反应为放热反应C.Ⅰ与Ⅱ过程放出热量D.Ⅲ过程吸收热量答案B解析由题图可知,1molF2和1molH2反应生成2molHF时,断键吸收总能量为154kJ+436kJ=590kJ,成键释放总能量为2×565kJ=1130kJ,故该反应是放热反应,A错误,B正确;过程Ⅰ和Ⅱ断裂共价键,需要吸收能量,C错误;过程Ⅲ形成共价键,释放能量,D错误。8.下列各组反应(表中物质均为反应物)在反应刚开始时,放出H2的速率最大的是()选项金属(粉末状)及其物质的量/mol酸的浓度及体积反应温度/℃AMg0.16mol·L-1硝酸10mL60BMg0.13mol·L-1盐酸10mL60CFe0.13mol·L-1盐酸10mL60DMg0.13mol·L-1硫酸10mL60答案D解析影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质,镁的金属活动性强于铁,所以C项放出氢气的速率最小。A项,Mg与HNO3反应不会产生氢气,B、D两项中只需比较c(H+)的大小即可,HCl为一元强酸,硫酸为二元强酸,故相同浓度的盐酸与硫酸溶液,硫酸溶液中的c(H+)大于盐酸中的c(H+),D项符合题意。9.(浙江浙北高一期中)对于以下反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),在一定温度和容积固定的容器中进行,下列判断正确的是()A.当容器内的压强不再变化,可以判断反应已经达到平衡B.往容器中通入稀有气体He,由于压强增大,所以反应速率增大C.往容器中加入少量A,反应速率增大D.无论反应是放热反应还是吸热反应,升高温度,正反应速率一定增大答案D解析该反应前后气体分子总数不变,恒容条件下,气体总物质的量及压强始终不变,因此压强不变不能判断是否平衡,A错误;通入稀有气体He,原混合气体的浓度不变,故反应速率不变,B错误;A是固体,加入少量A,反应速率不变,C错误;升高温度,正、逆反应速率均加快,D正确。10.(福建福州八县市协作校高一期中)一定温度下,向2L某恒容密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),5min时测得Z的物质的量为1.2mol,下列说法正确的是()A.此时Y的浓度为0.6mol·L-1B.5min内v(X)=0.06mol·L-1·min-1C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2,则该反应达到平衡状态D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ,则该反应达到平衡状态答案B解析结合反应方程式,5min时生成1.2molZ,同时必然消耗0.6molX和1.2molY,此时c(Y)=2mol-1.2mol2L=0.4mol·L-1,A错误;5min内消耗X的平均反应速率为v(X)=0.6mol2L×5min=0.06mol·L-1·min-1,B正确;达到平衡时,X、Y、Z的浓度均保持不变,当容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时二、选择题(本题包括5小题,每小题有1~2个正确选项,每小题4分,共20分)11.(山东临沂高一期末)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应A(g)+2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:t/min各物质物质的量/moln(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是()A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.03mol·L-1·min-1B.容器内压强不变,说明反应已达到平衡状态C.平衡状态时c(C)=0.6mol·L-1且不再发生变化D.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小答案AC解析由题表中信息可知,0~5min生成0.9molC,同时消耗0.3molA,则有v(A)=0.3mol2L×5min=0.03mol·L-1·min-1,A正确。该反应前后气体分子总数相等,反应过程中气体总物质的量不变,则气体的压强不变,故容器内压强不变不能判断是否平衡,B错误。10min时,消耗0.4molA,同时应生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1;15min时,消耗0.8molB,必然生成1.2molC,此时c(C)=0.6mol·L-1,说明10min12.下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是()A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变B.2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变D.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1答案D解析A项,该反应体系在恒温、恒容下气体的颜色保持不变,即Br2的百分含量保持不变,说明反应处于平衡状态;B项,该反应在恒温、恒容下气体的压强保持不变,说明NO2和N2O4的物质的量保持不变,反应处于平衡状态;C项,该反应在恒温、恒容下气体的密度保持不变,说明CO2的质量保持不变,反应处于平衡状态;D项,对于化学反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g),如果开始时加入的反应物的物质的量之比n(H2)∶n(N2)=3∶1,或加入的是纯NH3,则反应从开始到达到化学平衡状态,始终满足n(H2)∶n(N2)=3∶1,因此,n(H2)∶n(N2)=3∶1的状态不一定是平衡状态。13.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法正确的是()A.通常情况下,NO比N2稳定B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接反应生成NO(g)C.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量D.1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为180kJ答案CD解析通常情况下,N2比NO稳定,A错;N2(g)和O2(g)在高温或放电条件下才能反应生成NO,B错;根据图示,1molN2(g)和1molO2(g)转化为2molNO(g)时吸收的能量为946kJ+498kJ-632kJ×2=180kJ,即1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的能量,C、D正确。14.(天津第一中学高一期末)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是()A.b极发生还原反应B.a极为该电池的正极C.放电时,电流从a极经过负载流向b极D.a极的反应式:N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O答案AD解析由题图可知,N2H4在a电极发生氧化反应生成N2,电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,则a极为电池的负极,B错误,D正确;b极为电池的正极,发生还原反应,A正确;放电时,电流由正极流向负极,故电流从b极经过负载流向a极,C错误。15.一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图:下列说法正确的是()A.t1min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.0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=0.75mol·L-1·min-1D.10~12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.0025mol·L-1·min-1答案BD解析t1min时,只是X和Y的物质的量相等,反应没有达到平衡状态,说明正、逆反应速率不相等;根据图像,Y表示H2的物质的量随时间的变化关系,X表示NH3的物质的量随时间的变化关系;0~8min,H2的平均反应速率v(H2)=(1.2-0.3)mol8min×10L=0.01125mol·L-1·min-1,根据H2的变化量可计算出10~12min内N2的平均反应速率v(N2)=1三、非选择题(本题包括5小题,共60分)16.(8分)(河南郑州八校高一期中)人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源,氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如下图所示:根据上图可知,在化学反应中,不仅存在物质的变化,而且伴随着变化,1molH2完全燃烧生成1mol水蒸气时,释放的能量是kJ。

(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是。

a.Fe+2FeCl33FeCl2b.Ba(OH)2+H2SO4BaSO4+2H2Oc.CH4+2O2CO2+2H2Od.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑(3)下图是某兴趣小组设计的原电池示意图,实验结束后,在实验报告上记录如下:a.电流计指针偏转

b.Cu极有H2产生

c.H+向负极移动

d.电流由Zn经导线流向Cu①实验报告中记录合理的是(填字母)。

②负极材料为,该电极反应式为。

③若有1mol电子流过导线,则理论上产生H2的质量为g。

④将稀硫酸换成CuSO4溶液,电极质量增加的是(填“锌极”或“铜极”),其原因为(用电极反应式表示)。

答案(1)能量245(2)ac(3)①ab②ZnZn-2e-Zn2+③1④铜极Cu2++2e-Cu17.(12分)Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究。将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL5%的H2O2溶液的大试管中,并用带火星的木条测试,结果如下:MnO2触摸试管情况观察结果反应完成所需的时间粉末状很烫剧烈反应,带火星的木条复燃3.5min块状微热反应较慢,火星红亮但木条未复燃30min(1)写出大试管中发生反应的化学方程式:,该反应是(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)实验结果表明,催化剂的催化效果与有关。

Ⅱ.某可逆反应在容积为5L的密闭容器中进行,0~3min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。(3)该反应的化学方程式为。

(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为。

(5)能说明该反应已达到平衡状态的是(填序号)。

a.v(A)=2v(B)b.容器内压强保持不变c.2v逆(A)=v正(B)d.容器内混合气体的密度保持不变(6)在密闭容器里,通入amolA(g)、bmolB(g)、cmolC(g),发生上述反应,当改变下列条件时,反应速率会减小的是(填序号)。

①降低温度②加入催化剂③增大容器容积答案Ⅰ.(1)2H2O22H2O+O2↑放热(2)催化剂接触面积的大小Ⅱ.(3)2A+B2C(4)0.1mol·L-1·min-1(5)b(6)①③解析Ⅰ.(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;试管很烫,说明反应放热。(2)粉末状的MnO2与块状的MnO2的催化效果不同,说明催化剂的催化效果和催化剂接触面积的大小有关。Ⅱ.(3)从图像分析,在0~2min内,A减少了2mol,B减少了1mol,C增加了2mol,所以该反应的化学方程式为2A+B2C。(4)0~2min内B减少了1mol,所以v(B)=1mol÷5L÷2min=0.1mol·L-1·min-1。(5)a.没有说明反应速率的正、逆,不能说明反应已达平衡;b.容器内压强不变,说明反应达到平衡状态;c.反应达到平衡状态时,A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍,表示为v逆(A)=2v正(B),所以错误;d.容器内混合气体的密度始终不变。(6)①降温,反应速率减小;②加入催化剂,反应速率增大;③增大容器的容积,物质的浓度减小,反应速率减小,所以选①③。18.(12分)(1)在2L的密闭容器中放入4molN2O5,发生如下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。反应至5min时,测得N2O5转化了20%,则v(NO2)为;5min时,N2O5在混合气体中的体积分数是。

(2)某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空:①该反应的化学方程式为。

②若X、Y、Z均为气体,2min时反应达到平衡,此时体系内压强与开始时的压强之比为。

③若X、Y、Z均为气体,则达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时(填“增大”“减小”或“相等”)。

答案(1)0.16mol·L-1·min-161.5%(2)①3X+Y2Z②9∶10③增大解析(1)由三段式可知转化的N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为0.4mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,5min时N2O5(g)、NO2(g)、O2(g)的浓度分别为1.6mol·L-1、0.8mol·L-1、0.2mol·L-1,故v(NO2)=0.8mol·L-15min=0.16mol·L-1·min-1,5min时,N2O5在混合气体中的体积分数为1(2)①反应中各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,则(1-0.7)∶(1-0.9)∶(0.2-0)=3∶1∶2,2min后各物质的物质的量不再变化,此反应为可逆反应,故反应的化学方程式为3X+Y2Z。②压强之比等于气体物质的量之比,则(0.9+0.7+0.2)∶(1.0+1.0)=9∶10。③达平衡时,容器内气体的物质的量减小,但气体总质量不变,故混合气体的平均相对分子质量比起始投料时增大。19.(12分)(福建福州八县市协作校高一期中)化学反应的速率和限度对人类生产生活有重要的意义。(1)已知N