專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
第一單元 化學(xué)反應(yīng)速率
第1時(shí) 化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法
[目標(biāo)要求] 1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念。2.了解化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法。3.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算。4.了解化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定方法。
一、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法
1．化學(xué)反應(yīng)速率：衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量。
2．表示方法：化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度(常用物質(zhì)的量濃度)的減少或者生成物濃度的增加表示。
3．?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式：v(A)＝ΔcAΔt。
其中Δc表示反應(yīng)過程中反應(yīng)物或生成物物質(zhì)的量濃度的變化(取其絕對(duì)值)，Δt表示時(shí)間變化。
其單位主要有：mol•L－1•s－1或mol•L－1•min－1或mol•L－1•h－1。
4．對(duì)同一反應(yīng)，用不同物質(zhì)的濃度變化所表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
二、化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定及計(jì)算
1．化學(xué)反應(yīng)速率測(cè)定的基本思路及方法
化學(xué)反應(yīng)速率是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。要測(cè)定不同反應(yīng)時(shí)刻反應(yīng)物或生成物的濃度，可通過觀察和測(cè)量體系中的某一物質(zhì)(反應(yīng)物或生成物)的相關(guān)性質(zhì)，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換和計(jì)算。例如，過氧化氫的分解反應(yīng)中有氣體生成，可以測(cè)量在一定溫度和壓強(qiáng)下釋放出的氣體的體積；有些反應(yīng)物(或生成物)有顏色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的顏色不斷變化，可以用比色的方法測(cè)定溶液顏色的深淺，再根據(jù)溶液顏色與反應(yīng)物濃度(或生成物濃度)的關(guān)系，換算成反應(yīng)物(或生成物)在不同反應(yīng)時(shí)刻的濃度。
2．化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
由于Δc是濃度變化的絕對(duì)值，故化學(xué)反應(yīng)速率都取正值，其一般計(jì)算依據(jù)是：
(1)根據(jù)某一物質(zhì)起始濃度(c0)和一段時(shí)間后濃度(ct)的關(guān)系計(jì)算：Δc(反應(yīng)物)＝c0－ct，Δc(生成物)＝ct－c0；
(2)根據(jù)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α)計(jì)算：Δc(反應(yīng)物)＝c0α；
(3)根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)進(jìn)行換算
求出一種物質(zhì)的反應(yīng)速率后可根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)之間的比值去計(jì)算其他物質(zhì)的反應(yīng)速率。
知識(shí)點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)速率的概念
1．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法正確的是( )
A．化學(xué)反應(yīng)速率是指在一段時(shí)間內(nèi)任何一種反應(yīng)物物質(zhì)的量的減少或任何一種生成物物質(zhì)的量的增加
B．化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 mol•L－1•s－1，是指在1 s時(shí)某物質(zhì)的濃度是0.8 mol•L－1
C．化學(xué)反應(yīng)速率可以衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢
D．對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)說，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)現(xiàn)象越明顯
答案 C
解析 化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加表示；化學(xué)反應(yīng)速率是表示某一時(shí)間段內(nèi)的平均速率而不是瞬時(shí)速率。
2．已知某條下，合成氨反應(yīng)的數(shù)據(jù)如下：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
起始濃度/mol•L－1 1.0 3.0 0.2
2 s末濃度/mol•L－1 0.6 1.8 1.0
4 s末濃度/mol•L－1 0.4 1.2 1.4
當(dāng)用氨氣濃度的增加表示該反應(yīng)的速率時(shí)，下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A．2 s末氨氣的反應(yīng)速率為0.4 mol•L－1•s－1
B．前2 s時(shí)間內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率為0.4 mol•L－1•s－1
C．前4 s時(shí)間內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率為0.3 mol•L－1•s－1
D．2～4 s時(shí)間內(nèi)氨氣的平均反應(yīng)速率為0.2 mol•L－1•s－1
答案 A
解析 反應(yīng)速率不是瞬時(shí)速率，要計(jì)算反應(yīng)速率，關(guān)鍵要抓住Δt時(shí)間段對(duì)應(yīng)的Δc的量。
知識(shí)點(diǎn)二 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系
3．在四個(gè)不同的容器中，在不同的條下進(jìn)行合成氨反應(yīng)，根據(jù)下列在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得的結(jié)果判斷，生成氨的反應(yīng)速率最快的是( )
A．v(NH3)＝0.1 mol•L－1•min－1
B．v(N2)＝0.1 mol•L－1•min－1
C．v(N2)＝0.2 mol•L－1•min－1
D．v(H2)＝0.3 mol•L－1•min－1
答案 C
解析 合成氨反應(yīng)：N2＋3H2 2NH3，在同一反應(yīng)用不同物質(zhì)表示其反應(yīng)速率時(shí)，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，要在四種不同情況下比較反應(yīng)速率快慢需用同一物質(zhì)的變化表示。又因?yàn)関(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，將B、C、D中的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成v(NH3)，即為：0.2 mol•L－1•min－1、0.4 mol•L－1•min－1、0.2 mol•L－1•min－1，故選C。
4．反應(yīng)4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，經(jīng)2 min，B的濃度減少0.6 mol•L－1。對(duì)此反應(yīng)速率的表示正確的是( )
A．用A表示的反應(yīng)速率是0.4 mol•L－1•min－1
B．分別用B、C、D表示的反應(yīng)速率之比是3∶2∶1
C．在2 min末的反應(yīng)速率，用B表示是0.3 mol•L－1•min－1
D．在2 min內(nèi)的反應(yīng)速率，用C表示是0.3 mol•L－1•min－1
答案 B
解析 固體A不具有濃度概念，該物質(zhì)的反應(yīng)不能用mol•L－1•min－1的單位表示。
知識(shí)點(diǎn)三 化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定
5．下表所列數(shù)據(jù)是某高溫下金屬鎂和鎳分別在氧氣中進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)，在金屬表面生成氧化薄膜的實(shí)驗(yàn)記錄，a和b均為與溫度有關(guān)的常數(shù)。
反應(yīng)時(shí)間t/h1491625
gO層厚y/nm0.05a0.20a0.45a0.80a1.25a
NiO層厚y′/nmb2b3b4b5b
(1)金屬在高溫下氧化腐蝕速率可以用金屬氧化膜的生成速率表示，其理由是________________________________________________________________________。
(2)金屬氧化膜的膜厚y跟時(shí)間t所呈現(xiàn)的關(guān)系是：gO氧化膜的膜厚 y屬于______型，NiO氧化膜的膜厚y′則屬于_____型。(填“直線”、“拋物線”、“雙曲線”或“對(duì)數(shù)”)
(3)g與Ni相比較，金屬________具有更好的耐氧化腐蝕性，其理由是
________________________________________________________________________。
答案 (1)因化學(xué)反應(yīng)的快慢既可以用反應(yīng)物的消耗速率表示，又可以用生成物的生成速率表示，所以金屬的腐蝕速率可以用其氧化物的生成速率表示
(2)直線 拋物線
(3)Ni 據(jù)(2)可知，y′隨時(shí)間t增長(zhǎng)比y隨時(shí)間t增長(zhǎng)得慢，故Ni的耐氧化腐蝕性比g好
解析 由表中數(shù)據(jù)可知gO膜厚與時(shí)間t的關(guān)系式為y＝0.05at；NiO膜厚y′與時(shí)間t的關(guān)系式為y′＝bt，即可知gO膜厚y屬直線型，而NiO膜厚y′屬拋物線型。此題創(chuàng)新之處在于利用了數(shù)學(xué)函數(shù)知識(shí)去分析化學(xué)問題，有一定的新穎性。
練基礎(chǔ)落實(shí)
1．在不同條下分別測(cè)得反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的化學(xué)反應(yīng)速率，其中表示該反應(yīng)進(jìn)行的最快的是( )
A．v(SO2)＝4 mol•L－1•min－1 B．v(O2)＝3 mol•L－1•min－1
C．v(SO2)＝0.1 mol•L－1•s－1 D．v(O2)＝0.1 mol•L－1•s－1
答案 D
解析 比較：必須統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。換算成同一物質(zhì)進(jìn)行比較是關(guān)鍵，本題首先需要統(tǒng)一單位。
2．反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)經(jīng)一段時(shí)間后，SO3的濃度增加了0.4 mol•L－1，在這段時(shí)間內(nèi)用O2表示的反應(yīng)速率為0.04 mol•L－1•s－1，則這段時(shí)間為( )
A．0.1 s B．2.5 s C．10 s D．5 s
答案 D
解析 根據(jù)題意知，SO3的濃度增加0.4 mol•L－1，則O2的濃度減小0.2 mol•L－1，v(O2)＝ΔcO2Δt，則Δt＝ΔcO2vO2＝0.2 mol•L－10.04 mol•L－1•s－1＝5 s。
3．2 mol A與2 mol B混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)＋3B(g) 2C(g)＋zD(g)
若2 s后，A的轉(zhuǎn)化率為50%，測(cè)得v(D)＝0.25 mol•L－1•s－1，下列推斷正確的是( )
A．v(C)＝v(D)＝0.2 mol•L－1•s－1
B．z＝3
C．B的轉(zhuǎn)化率為75%
D．反應(yīng)前與2 s后容器的壓強(qiáng)比為4∶3
答案 C
解析 A的起始量為2 mol，轉(zhuǎn)化50%即轉(zhuǎn)化1 mol，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系知B轉(zhuǎn)化1.5 mol，C生成1 mol，又因?yàn)関(D)＝0.25 mol•L－1•s－1，可計(jì)算出2 s時(shí)D的生成量為0.25 mol•L－1•s－1×2 L×2 s＝1 mol，故知z＝2，B錯(cuò)；v(C)＝v(D)＝v(A)＝0.25 mol•L－1•s－1，故A錯(cuò)；B的轉(zhuǎn)化率為1.52×100%＝75%，C正確；反應(yīng)達(dá)2 s時(shí)，容器內(nèi)總物質(zhì)的量為nA＋nB＋nC＋nD＝1 mol＋0.5 mol＋1 mol＋1 mol＝3.5 mol。故反應(yīng)前后的容器中氣體總物質(zhì)的量之比為4∶3.5，壓強(qiáng)比為4∶3.5，D錯(cuò)。
4．化合物Bilirubin在一定波長(zhǎng)的光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如下圖所示，計(jì)算反應(yīng)4～8 min間的平均反應(yīng)速率和推測(cè)反應(yīng)16 min時(shí)反應(yīng)物的濃度，結(jié)果應(yīng)是( )
A．2.5 μmol•L－1•min－1和2.0 μmol•L－1
B．2.5 μmol•L－1•min－1和2.5 μmol•L－1
C．3.0 μmol•L－1•min－1和3.0 μmol•L－1
D．5 μmol•L－1•min－1和3.0 μmol•L－1
答案 B
解析 據(jù)圖可知，4 min時(shí)化合物Bilirubin的濃度為20 μmol•L－1，8 min時(shí)其濃度為10 μmol•L－1，因此4～8 min間的平均反應(yīng)速率為20 μmol•L－1－10 μmol•L－14 min＝2.5 μmol•L－1•min－1。進(jìn)一步分析圖像可知0～4 min間的平均分解速率為40 μmol•L－1－20 μmol•L－14 min＝5.0 μmol•L－1•min－1，由以上分析數(shù)據(jù)大致可確定平均分解速率基本呈等比遞減變化，因此可估算8～12 min間平均分解速率為1.25 μmol•L－1•min－1,12～16 min間平均分解速率為0.625 μmol•L－1•min－1，因此16 min時(shí)反應(yīng)物的濃度大致應(yīng)為10 μmol•L－1－1.25 μmol•L－1•min－1×4 min－0.625 μmol•L－1•min－1×4 min＝2.5 μmol•L－1，故B項(xiàng)正確。
練方法技巧
5.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。下列敘述正確的是( )
A．反應(yīng)開始到10 s末時(shí)，用Z表示的反應(yīng)速率為0.158 mol•L－1•s－1
B．反應(yīng)開始到10 s末時(shí)，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79 mol•L－1
C．反應(yīng)開始到10 s時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%
D．反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g) Z(g)
答案 C
解析 分析圖象，關(guān)鍵是看變化量和走勢(shì)，從走勢(shì)分析X、Y是反應(yīng)物，Z是生成物，初步分析它們的變化量分別為Δn(X)＝1.20 mol－0.41 mol＝0.79 mol，Δn(Y)＝1.0 mol－0.21 mol＝0.79 mol，Δn(Z)＝1.58 mol，首先確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)===2Z(g)。據(jù)選項(xiàng)要求分別計(jì)算出v(Z)＝1.58 mol2 L×10 s＝0.079 mol•L－1•s－1；Δc(X)＝0.79 mol2 L＝0.395 mol•L－1；α(Y)＝0.79 mol1.00 mol×100%＝79%，只有C選項(xiàng)正確。
6．在2 L密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：mX(g)＋nY(g)===pZ(g)＋qQ(g)，2 s時(shí)間內(nèi)X表示的平均反應(yīng)速率為0.3m/p mol•L－1•s－1，則2 s時(shí)間內(nèi)，Q物質(zhì)增加的物質(zhì)的量為( )
A．1.2q/p mol B．1.2m/p mol C．1.6q/p mol D．0.6q/p mol
答案 A
解析 不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于它們的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，X表示的平均反應(yīng)速率為0.3m/p mol•L－1•s－1，Q物質(zhì)表示的反應(yīng)速率為0.3m/p mol•L－1•s－1×qm＝0.3q/p mol•L－1•s－1。則Δn(Q)＝0.3q/p mol•L－1•s－1×2 L×2 s＝1.2q/p mol。
練綜合拓展
7．請(qǐng)你協(xié)助化學(xué)興趣小組的同學(xué)完成如下實(shí)驗(yàn)，并回答相關(guān)問題。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^等體積0.5 mol•L－1硫酸、1 mol•L－1鹽酸、1 mol•L－1醋酸分別與金屬反應(yīng)生成氫氣的速率和體積。
實(shí)驗(yàn)原理：(用離子方程式表示)_____________ ______________________。
實(shí)驗(yàn)用品：儀器(略)、藥品(除給定的三種酸溶液外，在Na、g、Fe三種金屬中選擇最合適的一種，并說明理由)。選擇的金屬是________，不選其他兩種金屬的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
實(shí)驗(yàn)步驟：
(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置：
(1)乙同學(xué)認(rèn)為該裝置不能控制三個(gè)反應(yīng)在同一時(shí)間發(fā)生，并作了相應(yīng)的改進(jìn)。你認(rèn)為乙同學(xué)改進(jìn)的措施是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)按改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象并得出相關(guān)結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：________________________________________________________。
(4)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的速率：v(H2SO4)______v(HCl)______v(CH3COOH)(用“＝”、“<”或“>”，下同)，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后的速率：v(H2SO4)<v(HCl)____v(CH3COOH)。
(5)最終得到的氫氣體積：V(H2/H2SO4)______V(H2/HCl)______V(H2/CH3COOH)。
問題討論：
(6)量筒的規(guī)格由__________________決定。
(7)對(duì)結(jié)論(4)、(5)中鹽酸和醋酸的異同，你的解釋是
________________________________________________________________________。
(8)根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)，上述實(shí)驗(yàn)中硫酸和鹽酸分別與金屬反應(yīng)的速率應(yīng)始終相等，但反應(yīng)一段時(shí)間后有v(H2SO4)<v(HCl)。對(duì)此現(xiàn)象，你猜想可能的原因是
________________________________________________________________________。
大學(xué)無機(jī)化學(xué)對(duì)此問題將有科學(xué)的解釋。
答案 2H＋＋g===H2↑＋g2＋，
2CH3COOH＋g===H2↑＋g2＋＋2CH3COO－
g Na太活潑，能和水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論；Fe與酸反應(yīng)的速率較慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)
(2)同時(shí)用分液漏斗分別向燒瓶中加入酸液
(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：反應(yīng)開始時(shí)醋酸的反應(yīng)速率小于鹽酸和硫酸的反應(yīng)速率。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，醋酸的反應(yīng)速率大于鹽酸和硫酸。
結(jié)論：最終得到的氫氣體積相等
(4)＝ > < (5)＝�。� (6)酸液的體積
(7)醋酸中存在電離平衡，反應(yīng)開始時(shí)c(H＋)小于鹽酸，故反應(yīng)速率也小于鹽酸。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，醋酸的電離平衡不斷向右移動(dòng)，使得c(H＋)大于鹽酸，故反應(yīng)速率大于鹽酸。由于醋酸、鹽酸最終提供的H＋的物質(zhì)的量相等，故最后得到H2的體積相等
(8)H＋的存在抑制HSO－4的電離(或：SO2－4抑制H＋與g的反應(yīng)或Cl－促進(jìn)H＋與g的反應(yīng))
第2時(shí) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
[目標(biāo)要求] 1.理解外界條(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。3.知道活化能的含義及其對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。4.了解通過改變外界條改變化學(xué)反應(yīng)速率的方法和意義。
一、有效碰撞理論
1．化學(xué)反應(yīng)的過程
化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，也就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵的斷裂和生成物分子中化學(xué)鍵的形成過程。
2．活化分子
在相同溫度下，分子的能量并不完全相同，有些分子的能量高于分子的平均能量，這些分子就叫做活化分子。
3．活化能
活化分子高出的那部分能量叫做活化能。
4．活化分子百分?jǐn)?shù)
活化分子在反應(yīng)物分子中所占的百分?jǐn)?shù)叫做活化分子百分?jǐn)?shù)。
5．有效碰撞
能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。有效碰撞發(fā)生的條：一是發(fā)生碰撞的分子必須具備一定的能量，即為活化分子；二是碰撞時(shí)必須有合適的取向。
6．活化能與化學(xué)反應(yīng)速率
在一定條下，活化分子所占的百分?jǐn)?shù)是固定不變的。活化分子的百分?jǐn)?shù)越大，單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率就越快。
二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1．濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)影響
其他條不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率增大；減小反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率減小。
(2)原因
其他條不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，有效碰撞幾率增多，化學(xué)反應(yīng)速率增大。反之，減小反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。
2．壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)影響
對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)(減小容器容積)，反應(yīng)速率增大；減小壓強(qiáng)(增大容器容積)，反應(yīng)速率減小。
(2)原因
對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，相當(dāng)于增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率增大；反之，減小壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減小。
3．溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)影響
其他條相同時(shí)，升高溫度，反應(yīng)速率增大；降低溫度，反應(yīng)速率減小。
(2)原因
其他條相同時(shí)，升高溫度，提高了活化分子的百分?jǐn)?shù)和較高能量的分子間的碰撞幾率，使分子間有效碰撞的幾率提高，反應(yīng)速率增大；反之，降低溫度，反應(yīng)速率減小。
4．催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)影響
使用催化劑可增大反應(yīng)速率。
(2)原因
催化劑改變了反應(yīng)的途徑，降低了反應(yīng)所需的能量，提高了反應(yīng)體系中活化分子的百分?jǐn)?shù)，使有效碰撞的幾率提高，反應(yīng)速率增大。
5．影響化學(xué)反應(yīng)速率的其他因素
除了改變反應(yīng)物的濃度、溫度、壓強(qiáng)和使用催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率外，增大反應(yīng)物之間的接觸面積，也可增大反應(yīng)速率。此外，光、電磁波、超聲波、磁場(chǎng)等因素也會(huì)對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。
知識(shí)點(diǎn)一 有效碰撞的有關(guān)概念
1．下列說法正確的是( )
A．活化分子間的碰撞一定是有效碰撞
B．活化分子具有的能量是活化能
C．活化分子的總數(shù)越多，反應(yīng)速率越快
D．單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)越多，反應(yīng)速率越快
答案 D
解析 活化分子間的碰撞并不都是有效碰撞，只有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞才是有效碰撞，活化分子具有的平均能量與普通分子具有的平均能量之差才叫活化能；單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)越多，有效碰撞機(jī)會(huì)越多，反應(yīng)速率才越快，A、B、C三項(xiàng)均錯(cuò)。
2．能夠增加反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)的是( )
A．升高溫度 B．減小壓強(qiáng) C．增大壓強(qiáng) D．增大濃度
答案 A
解析 升高溫度可以增加單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)；增大壓強(qiáng)和增大濃度均不能增加活化分子百分?jǐn)?shù)。
知識(shí)點(diǎn)二 濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
3．將質(zhì)量相同的鋅粉分別投入下列4個(gè)燒杯的溶液中，反應(yīng)速率最快的是( )
答案 D
解析 當(dāng)反應(yīng)中一種反應(yīng)物相同時(shí)，反應(yīng)速率的快慢取決于另一種反應(yīng)物的濃度而不是用量，四個(gè)裝置中所用的酸雖不同，但都是由c(H＋)的大小決定反應(yīng)的快慢。
4．對(duì)于溶液中的反應(yīng)：nO－4＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋n2＋＋4H2O
下列措施能使化學(xué)反應(yīng)速率提高的是( )
A．加水
B．增加同濃度FeSO4的用量
C．向溶液中滴加稀硫酸
D．加入少量nO4晶體
答案 D
解析 增大濃度加快反應(yīng)速率，而增加反應(yīng)物用量不等于增大反應(yīng)物濃度。D項(xiàng)加入nO4晶體后，nO4晶體被溶解，溶液的濃度一定比原nO4溶液濃度大。
知識(shí)點(diǎn)三 壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
5．在C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的反應(yīng)中，現(xiàn)采取下列措施：
①縮小體積，增大壓強(qiáng)②增加碳的量③通入CO2④恒容下充入N2⑤恒壓下充入N2
能夠使反應(yīng)速率增大的措施是( )
A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①②④
答案 C
解析 對(duì)于氣體反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，增加固體物質(zhì)的用量，對(duì)反應(yīng)速率無影響，充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體，不會(huì)增加反應(yīng)物濃度，故不會(huì)加快反應(yīng)速率。
6．設(shè)C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH1>0，反應(yīng)速率為v1；N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH2<0，反應(yīng)速率為v2。對(duì)于上述反應(yīng)，當(dāng)壓強(qiáng)減小時(shí)，v1和v2的變化情況為( )
A．同時(shí)增大 B．同時(shí)減小
C．v1增大，v2減小 D．v1減小，v2增大
答案 B
知識(shí)點(diǎn)4 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
7．對(duì)于反應(yīng)mA＋nB===pC，下列說法正確的是( )
A．某溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速度無論用A、B、C何種物質(zhì)表示，其數(shù)值是相同的
B．其他條不變，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快
C．若增加或減小B的物質(zhì)的量，則反應(yīng)速率一定會(huì)發(fā)生明顯的變化
D．其他條不變，升高溫度，反應(yīng)速率加快
答案 D
8．經(jīng)驗(yàn)表明，如果溫度每升高10℃，反應(yīng)速率就增大到原的2倍；反應(yīng)2A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)，20℃時(shí)某一時(shí)刻A的速率為0.2 mol•L－1•s－1，若使反應(yīng)溫度升高到60℃，則此時(shí)A的反應(yīng)速率為________。
答案 3.2 mol•L－1•s－1
解析 根據(jù)速率與溫度之間的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律公式v2＝v1•at2 ℃－t1℃10℃，將各數(shù)據(jù)代入即可計(jì)算：
v2＝0.2 mol•L－1•s－1•260℃－20℃10℃＝3.2 mol•L－1•s－1。
知識(shí)點(diǎn)5 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
9．下列關(guān)于催化劑的說法，正確的是( )
A．催化劑能使不起反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)
B．催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后，化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都不變
C．催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)速率
D．任何化學(xué)反應(yīng)，都需要催化劑
答案 B
解析 催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率的原因是它能改變反應(yīng)機(jī)理，在化學(xué)反應(yīng)過程中，催化劑參與反應(yīng)，經(jīng)過一系列變化之后，催化劑又恢復(fù)到原的狀態(tài)，盡管催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但對(duì)于不能起反應(yīng)的物質(zhì)，是不能使其反應(yīng)的，另外，有些反應(yīng)是不需要催化劑的，如燃燒、中和反應(yīng)等。
10．亞氯酸鹽(如NaClO2)可用作漂白劑，在常溫下不見光時(shí)可保存一年，但在酸性溶液中因生成亞氯酸而發(fā)生分解：5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。分解時(shí)，剛加入硫酸，反應(yīng)緩慢，隨后突然反應(yīng)釋放出大量ClO2，這是因?yàn)? )
A．酸使亞氯酸的氧化性增強(qiáng)
B．溶液中的H＋起催化作用
C．溶液中的Cl－起催化作用
D．逸出的ClO2使反應(yīng)生成物的濃度降低
答案 C
解析 由題目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亞氯酸，生成的亞氯酸在剛加入硫酸時(shí)反應(yīng)緩慢，隨后突然反應(yīng)加快，這說明分解生成的產(chǎn)物中的某種物質(zhì)起了催化劑的作用，故正確答案為C。
練基礎(chǔ)落實(shí)
1．下列條一定能使反應(yīng)速率加快的是( )
①增加反應(yīng)物的物質(zhì)的量 ②升高溫度�、劭s小反應(yīng)容器的體積 ④加入生成物�、菁尤雗O2
A．全部 B．①②⑤ C．② D．②③
答案 C
2．下列說法正確的是( )
①活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ②普通分子有時(shí)也能發(fā)生有效碰撞�、凵邷囟葧�(huì)加快反應(yīng)速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次數(shù)�、茉龃蠓磻�(yīng)物濃度會(huì)加快反應(yīng)速率的原因是單位體積內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增多�、菔褂么呋瘎┠芴岣叻磻�(yīng)效率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞頻率增大 ⑥化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)是活化分子有合適取向時(shí)的有效碰撞
A．①②⑤ B．③④⑥ C．③④⑤⑥ D．②③④
答案 B
3．NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質(zhì)，它們能緩慢地起反應(yīng)，生成N2和CO2。對(duì)此反應(yīng)的下列敘述中正確的是( )
A．使用催化劑能加快反應(yīng)的速率
B．使一種反應(yīng)物過量能提高反應(yīng)的速率
C．改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率沒有影響
D．降低溫度能加快反應(yīng)速率
答案 A
解析 本題中B不正確，因?yàn)橐环N反應(yīng)物過量并不一定是反應(yīng)物濃度增加，一種反應(yīng)物過量只能使另一種反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高，不涉及反應(yīng)的速率問題；C也不正確，對(duì)氣體說，改變壓強(qiáng)必然影響速率；D也不正確，降低溫度只能降低反應(yīng)速率。
4．已知反應(yīng)：N2＋O2 2NO在密閉容器中進(jìn)行，下列條能加快反應(yīng)速率的是( )
A．增大體積
B．體積不變，充入N2，使壓強(qiáng)增大
C．體積不變，充入He，使氣體壓強(qiáng)增大
D．保持總壓強(qiáng)不變，充入氣體Ne
答案 B
解析 增大體積，濃度減小，反應(yīng)速率減慢，A不符合；體積不變，充入N2時(shí)，可使c(N2)增大，反應(yīng)速率增大，B符合；充入He后，由于體積不變，各物質(zhì)的濃度不變，故對(duì)反應(yīng)速率沒有影響，C不符合題意；而在壓強(qiáng)不變時(shí)，充入Ne，若要使總壓強(qiáng)不變，則氣體體積將變大，各物質(zhì)的濃度將變小，故反應(yīng)速率減小。
練方法技巧
5．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是制備硫酸的重要反應(yīng)。下列敘述正確的是( )
A．催化劑V2O5不改變?cè)摲磻?yīng)的逆反應(yīng)速率
B．增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)速率一定增大
C．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度將縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間
D．在t1、t2時(shí)刻，SO3(g)的濃度分別是c1、c2，則時(shí)間間隔t1～t2內(nèi)，SO3(g)生成的平均速率為v＝c2－c1t2－t1
答案 D
解析 A項(xiàng)，催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在恒容的條下，通入惰性氣體，壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，降低溫度，反應(yīng)速率也降低，反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)速率的計(jì)算公式可知D項(xiàng)正確。
6．某探究小組利用丙酮的溴代反應(yīng)(CH3COCH3＋Br2??→HClCH3COCH2Br＋HBr)研究反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系。反應(yīng)速率v(Br2)通過測(cè)定溴的顏色消失所需的時(shí)間確定。在一定溫度下，獲得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
實(shí)驗(yàn)
序號(hào)初始濃度c/mol•L－1溴顏色消失所需時(shí)間t/s
CH3COCH3HClBr2
①0.800.200.001 0290
②1.600.200.001 0145
③0.800.400.001 0145
④0.800.200.002 0580
分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得出的結(jié)論不正確的是( )
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．實(shí)驗(yàn)②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
答案 D
解析 A項(xiàng)，由實(shí)驗(yàn)①和②對(duì)比可知增大c(CH3COCH3)，反應(yīng)時(shí)間變短，v(Br2)增大；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)②和③反應(yīng)時(shí)間相同，起始Br2濃度相同，則v(Br2)相等；C項(xiàng)，比較實(shí)驗(yàn)①和③可知，增大c(HCl)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間縮短，v(Br2)增大；D項(xiàng)，比較實(shí)驗(yàn)①和④可知，增大c(Br2)時(shí)，v(Br2)減小，故選D。
7．氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發(fā)生生成Cl(－1價(jià))和S(＋6價(jià))的速率v(縱坐標(biāo))與反應(yīng)時(shí)間t(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示，已知該反應(yīng)速率隨著溶液中c(H＋)的增大而加快。
(1)反應(yīng)開始時(shí)反應(yīng)速率加快的原因是________________________________________；
(2)反應(yīng)后期反應(yīng)速率減慢的原因是__________________________________________。
答案 (1)2ClO3＋6NaHSO3===3Na2SO4＋2Cl＋3H2SO4，溶液中c(H＋)增大
(2)ClO－3和HSO－3濃度減小
解析 該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為：ClO－3＋3HSO－3===Cl－＋3SO2－4＋3H＋
由題意知，反應(yīng)隨溶液中c(H＋)的增大而加快，一開始c(H＋)很小，速率很小，但隨反應(yīng)進(jìn)行，c(H＋)增大，反應(yīng)速率增大，但到一定程度后，c(ClO－3)、c(HSO－3)減小，此時(shí)反應(yīng)物的濃度起主要作用，反應(yīng)速率減小。
練綜合拓展
8．用如圖所示裝置進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
(1)在檢查裝置的氣密性后，向試管a中加入10 mL 6 mol•L－1的稀HNO3和1 g銅片，立即用帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口。請(qǐng)寫出在試管a中有可能發(fā)生的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________
__________________________________。
(2)在實(shí)驗(yàn)過程中常常反應(yīng)開始時(shí)速率緩慢，隨后逐漸加快，這是由于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后速率又逐漸減慢，原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)欲較快地制得NO，可采取的措施是________(填寫字母序號(hào))。
A．加熱 B．使用銅粉
C．稀釋HNO3 D．增大硝酸的濃度
答案 (1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O,2NO＋O2===2NO2
(2)開始時(shí)速率緩慢，后隨反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)放熱，溶液溫度升高是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，故反應(yīng)速率加快 反應(yīng)一段時(shí)間后HNO3的濃度降低是影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，故反應(yīng)速率又逐漸減小
(3)AB
解析 反應(yīng)開始時(shí)溶液溫度較低，故反應(yīng)速率較慢，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的溫度逐漸升高，反應(yīng)速率加快；反應(yīng)一段時(shí)間后，HNO3因消耗而濃度減小，HNO3的濃度成為影響反應(yīng)速率的主要因素，故反應(yīng)速率又逐漸減慢。加熱和增加固體的接觸面積都能加快反應(yīng)速率；稀釋HNO3，速率減�。籆u與濃HNO3反應(yīng)得到的氣體是NO2。
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