高中化学第二章 化学反应速率和化学平衡第四节 化学反应进行的方向第2课时巩固练习

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第2课时　温度、催化剂对化学反应速率的影响[目标要求]　1.知道温度对化学反应速率影响的结论和理论解释。2.知道催化剂对化学反应速率影响的结论和理论解释。 1．温度对反应速率的影响(1)影响其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。(2)原因其他条件相同时，升高温度，提高了活化分子的百分数和较高能量的分子间的碰撞频率，使分子间有效碰撞的几率提高，反应速率增大。2．催化剂对反应速率的影响(1)影响：使用催化剂可加快反应速率。(2)原因：催化剂改变了反应的路径，降低了反应所需的活化能，提高了反应体系中活化分子的百分数，使有效碰撞的几率提高，反应速率加快。(3)根据图象填空。                       如图所示，使用催化剂使反应速率加快其中途径Ⅰ表示没使用催化剂。途径Ⅱ表示使用了催化剂。使用了催化剂，反应的活化能降低。图中E1、E2都是该反应的活化能，但E2<E1是因为使用了催化剂，与不使用催化剂相比，反应的活化能由E1变为E2，活化分子的百分数增多。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点一　温度对化学反应速率的影响1．对于反应：M＋N―→P，如果温度每升高10℃，化学反应速率提高到原来的3倍，在10℃时完成反应的10%需要81 min，将温度提高到30℃时，完成反应的10%需要的时间为(　　)A．9 min           B．27 min            C．13.5 min           D．3 min答案　A解析　温度由10℃升高到30℃时，反应速率提高到原来的32倍，设当提高到30℃时，完成反应的10%需要的时间为t min，则32t＝81 min，故t＝9 min。2．已知硫代硫酸钠溶液与稀H2SO4反应可析出单质硫沉淀：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2＋H2O，某同学按下表进行实验，请你判断哪一组先出现浑浊。编号加3%Na2S2O3/mL加1∶5的H2SO4/滴温度/℃152525251535352545答案　第3组实验先出现浑浊。解析　反应物的浓度越大，反应温度越高，反应速率越快。由编号1和3可以看出，两种反应物的浓度相同，但编号3的温度高于1，故编号3先出现浑浊。再将编号3和2比较，3的浓度、温度均比2高，故最先出现浑浊的应为第3组。知识点二　催化剂对化学反应速率的影响3．下列关于催化剂的说法，正确的是(　　)A．催化剂能使不起反应的物质发生反应B．催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变C．催化剂不能改变化学反应速率D．任何化学反应都需要催化剂答案　B4．亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。分解时，刚加入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为(　　)A．酸使亚氯酸的氧化性增强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使反应生成物的浓度降低答案　C解析　由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用，故正确答案为C。练基础落实1．能够增加反应物分子中活化分子百分数的是(　　)A．升高温度          B．减小压强           C．增大压强       D．增大浓度答案　A解析　升高温度可以增加单位体积内的活化分子百分数；增大压强和增大浓度均不能增加活化分子百分数。2．已知：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中，反应速率最快的是(　　)组号反应温度/℃Na2S2O3H2SO4H2O体积/ mL浓度/ mol·L－1体积/ mL浓度/ mol·L－1体积/ mLA1050.250.110B1050.150.110C3050.150.110D3050.250.210答案　D解析　对于化学反应速率影响程度最大的是催化剂，其次为温度，然后才是浓度和压强，故此类问题首先按次序找出影响程度较大的选项，同等情况下，再看浓度或压强的相对大小。C、D中反应速率大于A、B，而D选项中c(H2SO4)大于C项中c(H2SO4)，故答案为D。练方法技巧图象识别技巧3.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t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所对应的实验组别可能是(　　)                         组别c(HCl)(mol·L－1)温度(℃)状态12.025块状22.530块状32.550粉末状42.530粉末状A.4－3－2－1       B．1－2－3－4       C．3－4－2－1      D．1－2－4－3答案　Cb→b→c→d，然后根据表中所列条件判断。改变不同条件时反应速率的比较4．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是(　　)A．10℃ 20 mL 3 mol·L－1的X溶液B．20℃ 30 mL 2 mol·L－1的X溶液C．20℃ 10 mL4 mol·L－1的X溶液D．10℃ 10 mL 2 mol·L－1的X溶液答案　B解析　限制同一条件，比较不同条件下的反应速率，依次得出结论。练综合拓展5．某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度均在500℃左右，于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收集满500 mL氧气为准(其他可能影响实验的因素均已忽略)。表一：用MnO2作催化剂 实验序号KClO3质量(g)MnO2质量(g)反应温度(℃)待测数据18.002.00500 28.002.00500 表二：用A作催化剂 实验序号KClO3质量(g)A质量(g)反应温度(℃)待测数据18.002.00500 28.002.00500 请回答：上述实验中的待测数据应是__________。完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告的题目：________________________________________________________________________。答案　时间　A与二氧化锰催化效果的对照研究解析　根据题意，此实验的目的是为了对照MnO2和A的催化能力，而催化能力的高低可以用单位时间内产生的气体的量，或者产生一定量气体需要的时间来表示。现在题目指明“以收集满500 mL氧气为准”，因此在实验报告中应记录产生这些气体需要的时间。本次实验的主要目的在于比较，比较的是催化剂的效果，在拟定实验报告标题的时候注意给出这两个题目要点就可以了。6．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有________________________________________________________________________；(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是________________________________________________________________________；(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有______________(答两种)；(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。 实验混合溶液　　　ABCDEF4 mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①请完成此实验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色；③该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因________________________________________________________。答案　(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu－Zn微电池，加快了氢气产生的速率　(3)Ag2SO4(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等(答两种即可)　(5)①30　10　17.5　②灰黑　暗红③当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu－Zn微电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为V7＝20 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL。当溶液中析出少量的铜时，因不能形成铜的晶体，故铜显示的颜色是灰黑色，E中析出较多的铜，则显示出了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸的接触面积大大减小，故反应速率反而会减慢了。7．“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表： 实验编号①②③④⑤c(I－)/mol·L－10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O)/mol·L－10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列问题：　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)该实验的目的是_______________________________________________________。(2)显色时间t1＝________。(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为__________(填字母)。A．<22.0 s    　B．22.0～44.0 s        C．>44.0 s  　D．数据不足，无法判断(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响　(2)29.3 s　(3)A(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)解析　由①和②知：c(I－)由0.040 mol·L－1―→0.080 mol·L－1，t由88.0 s―→44.0 s由①和⑤知，c(I－)由0.040 mol·L－1―→0.120 mol·L－1，t由88.0 s―→ s＝29.3 s温度越高，化学反应速率越快，而由20℃→40℃，显色时间t2应该比22.0 s短，所以选A。→40℃，显色时间t2应该比22.0 s短，所以选A。