高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第一节 化学反应速率第1课时当堂检测题

第一节　化学反应速率

第1课时　化学反应速率及影响因素

基础巩固

1.下列有关化学反应速率的说法正确的是(　　)。

A.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可增大产生氢气的速率

B.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,化学反应速率不变

C.SO2的催化氧化是一个放热的反应,所以升高温度,化学反应速率减小

D.汽车尾气中的NO与CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强,化学反应速率减小

答案:D

解析:A项,改用98%的浓硫酸,铁发生钝化,不产生氢气;B项,加入氯化钠溶液使盐酸变稀,c(H+)减小,化学反应速率减小;C项,升高温度,放热反应和吸热反应的速率都增大;D项,减小压强,有气体参加的化学反应的速率减小。

2.在反应2A(g)+B(g)3C(g)+5D(g)中,表示该反应速率最大的是(　　)。

A.v(A)=2 mol·L-1·min-1

B.v(B)=0.3 mol·L-1·s-1

C.v(C)=0.8 mol·L-1·s-1

D.v(D)=1 mol·L-1·s-1

答案:B

解析:v(A)=1mol·L-1·min-1=mol·L-1·s-1,v(B)=0.3mol·L-1·s-1,v(C)=mol·L-1·s-1,v(D)=0.2mol·L-1·s-1,故v(B)>v(C)>v(D)>v(A)。

3.一定温度下,在0.5 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示,10 s时达到化学平衡状态。则从反应开始到10 s末的反应速率用X表示是(　　)。

A.0.08 mol·L-1·s-1

B.0.30 mol·L-1·s-1

C.0.16 mol·L-1·s-1

D.0.32 mol·L-1·s-1

答案:C

解析:v(X)=-=0.16mol·L-1·s-1。

4.用3 g块状大理石与30 mL 3 mol·L-1盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,不可采取的措施是(　　)。

A.再加入30 mL 3 mol·L-1盐酸

B.改用30 mL 6 mol·L-1盐酸

C.改用3 g粉末状大理石

D.适当升高温度

答案:A

解析:增大盐酸的浓度、增大大理石的表面积以及适当升高温度,都可增大大理石和盐酸的反应速率。选项A加入相同浓度的盐酸,其浓度不变,对反应速率无影响。

5.一定温度下,在恒容密闭容器中发生下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1时,需要15 s,那么c(HI)由0.07 mol·L-1降到0.05 mol·L-1时,所需反应的时间(　　)。

A.等于5 s B.等于10 s

C.大于10 s D.小于10 s

答案:C

解析:若c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1时,需要15s,那么以同样的速率反应时,c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1,需10s,但是随反应的进行,化学反应速率会逐渐减小,故所需时间大于10s,C项正确。

6.下列反应中产生气泡速率最大的是(　　)。

答案:B

解析:比较反应速率时采用“单一变量法”。先只分析催化剂,MnO2粉末催化H2O2分解效果比FeCl3和CuCl2好;再比较温度,温度较高的反应速率较大;最后比较浓度,H2O2浓度较大的反应速率较大。综合分析,选项B中H2O2分解速率最大,产生气泡的速率最大。

7.20 ℃时,将0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.1 mol·L-1 H2SO4溶液等体积混合,2 min后溶液出现明显浑浊(发生的反应为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O)。已知温度每升高10 ℃,该反应的化学反应速率增大到原来的3倍,那么50 ℃时,同样的反应要明显地出现浑浊,所需时间是(　　)。

A.24 s B.4.44 s

C.13.33 s D.40 s

答案:B

解析:由题意知,=27,出现浑浊所需时间与速率成反比,所以50℃时,同样的反应要明显地出现浑浊,所需时间是120s÷27=4.44s。

8.向四个容积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按正反应速率由大到小的顺序排列正确的是(　　)。

甲:在500 ℃时,10 mol SO2和5 mol O2反应

乙:在500 ℃时,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2反应

丙:在450 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2反应

丁:在500 ℃时,8 mol SO2和5 mol O2反应

A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁

C.乙、甲、丁、丙 D.丁、丙、乙、甲

答案:C

解析:丙中温度最低,反应物的量比甲、乙的少,没有使用催化剂,反应速率最小。甲、乙、丁的温度相同,丁中反应物的量少,没有使用催化剂,故丁的反应速率比甲、乙的小。甲、乙的温度和反应物的量都相同,但乙使用了催化剂,故乙的反应速率比甲的大。综上所述,可知四个容器中反应速率:乙>甲>丁>丙。

9.丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷(C4H10)催化脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:

①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)　ΔH1=+43 kJ·mol-1

②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)　ΔH2=-119 kJ·mol-1

下列有关判断正确的是(　　)。

A.升高温度,反应①的反应速率增大,反应②的反应速率减小

B.升高温度,反应①的反应速率减小,反应②的反应速率增大

C.降低温度,反应①和反应②的反应速率均减小

D.由反应①和反应②可以得出H2的燃烧热

答案:C

解析:不管是放热反应还是吸热反应,升高温度均能增大其反应速率,降低温度均能减小其反应速率,C项正确,A、B两项错误;因反应②中H2O为气态,故无法计算H2的燃烧热,D项错误。

10.某学生设计如图Ⅰ装置,测定2 mol·L-1的硫酸分别与锌粒、锌粉反应的速率。请回答下列问题。

图Ⅰ

图Ⅱ

(1)装置图Ⅰ中盛放硫酸的仪器名称是　　　　　　。 

(2)按照图Ⅰ装置实验时,已限定了两次实验时间均为10 min,还需要测定的另一个数据是　　　　　　　　　　　。 

(3)实验结束后,得到的结论是  　　　　　　　　　　　。 

(4)该学生又将图Ⅰ装置中的气体收集装置改为图Ⅱ,实验完毕待冷却至室温后,该生准备读数时发现滴定管中液面高于干燥管中液面,应首先采取的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)分液漏斗

(2)收集到气体的体积

(3)其他条件相同时,锌粉与硫酸的反应速率比锌粒与硫酸的反应速率大

(4)调节滴定管的高度使得两侧液面相平

解析:(1)根据装置的特点可知,装置图Ⅰ中盛放硫酸的仪器名称是分液漏斗。(2)要测定反应速率,则还需要测定的另一个数据是收集到气体的体积。(3)由于增大反应物的接触面积可以增大反应速率,所以该实验中得出的结论是其他条件相同时,锌粉与硫酸的反应速率比锌粒与硫酸的反应速率大。(4)由于气体的体积受压强的影响大,所以在读数之前还需要采取的措施是调节滴定管的高度使得两侧液面相平。

11.向含有H2SO4的H2O2溶液中滴加一定量的KMnO4溶液,反应开始时,溶液中c(Mn2+)将随时间的变化而变化。某学生在做实验前认为,c(Mn2+)与时间的关系如图Ⅰ所示,做完实验后,得到的结果如图Ⅱ所示。已知H2O2与KMnO4溶液反应的化学方程式为5H2O2+2KMnO4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑。请回答下列问题。

图Ⅰ

图Ⅱ

(1)OM段的意义: 　 　　　　　　　　　　。 

(2)MN段的意义及MN段很陡的原因:  　　　　　　　　　　　。 

(3)NP段的意义: 　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)OM段说明反应非常慢,溶液中c(Mn2+)随时间变化很小

(2)MN段说明反应非常快,c(Mn2+)迅速增大,表明Mn2+达到一定浓度时,对上述反应起到了催化作用

(3)NP段说明反应趋于完全,溶液中c(Mn2+)为定值

解析:MN段斜率最大,说明化学反应速率最大,其原因应为c(Mn2+)增大并充当该反应的催化剂。

能力提升

1.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的恒容密闭容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,现有下列几种说法,其中错误的是(　　)。

A.用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1

B.用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1

C.2 s时物质A的转化率为30%

D.2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1

答案:B

解析:v(C)==0.3mol·L-1·s-1,v(A)=v(C)=0.3mol·L-1·s-1,v(B)==0.15mol·L-1·s-1,A项正确,B项错误。2s时α(A)=×100%=30%,C项正确。2s时c(B)=-0.15mol·L-1·s-1×2s=0.7mol·L-1,D项正确。

2.在一定温度下,向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2,发生反应:N2+3H22NH3。经过一段时间后,测得容器内压强是起始压强的90%,在此时间内,H2的平均反应速率为0.1 mol·L-1·min-1,则所经过的时间为(　　)。

A.2 min B.3 min

C.4 min D.5 min

答案:B

解析:本题是由反应速率求反应所经过的时间,由于题中并没有给出各反应物前后的浓度变化,需根据题中所给的压强关系,利用阿伏加德罗定律的推论,采用“三段式”或“差量法”列出前后物质总物质的量,列式求解。

方法一:“三段式”

设参加反应的N2的物质的量为x,根据化学方程式:

　　　　　　　　  N2　+   　3H2    2NH3

起始物质的量/mol  1 3 0

反应的物质的量/mol x 3x 2x

测定时物质的量/mol  1-x 3-3x 2x

反应后总物质的量为1-x+3-3x+2x=4-2x

根据阿伏加德罗定律的推论:物质的量之比等于压强之比,列式可得:,

解得:x=0.2mol。

则反应过程中H2的物质的量减少了0.6mol。

v(H2)=-=-=0.1mol·L-1·min-1,Δt=3min。

方法二:“差量法”

设参加反应的N2的物质的量为y,根据化学方程式:

　　 N2+3H22NH3　减少的物质的量

　起始物质的量/mol  1 2

　反应的物质的量/mol y 2y

反应前各物质的物质的量为3mol+1mol=4mol,反应后减少2y,故反应后总物质的量为4mol-2y,根据阿伏加德罗定律的推论:物质的量之比等于压强之比,列式:,其他解法同上。

3.在容积为2 L的密闭容器中充入2 mol SO2和一定量O2,发生反应2SO2+O22SO3,当反应进行到4 min时,测得n(SO2)=0.4 mol。若反应进行到2 min时,容器中SO2的物质的量(　　)。

A.等于1.6 mol B.等于1.2 mol

C.大于1.6 mol D.小于1.2 mol

答案:D

解析:由题意可求得4min内SO2的平均反应速率v(SO2)=-=0.2mol·L-1·min-1,若按照这个反应速率计算,2min时转化的SO2的物质的量为0.2mol·L-1·min-1×2min×2L=0.8mol,但由于前2min比后2min的反应速率大,所以2min时,n(SO2)<2mol-0.8mol=1.2mol。

4.“碘钟”实验中,3I-+S2+2S的反应速率可以用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 ℃条件下进行实验,得到的数据如下表:

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 ℃时进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为　　　　　　　。 

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S2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:(2)分析所给数据,可以得出显色时间与c(I-)·c(S2)数值成反比,利用①⑤两组数据,可知两组实验中c(S2)相同,而c(I-)⑤是①的3倍,因此⑤所用显色时间是①的,即=29.3s。

(3)在反应物起始浓度相同的条件下,温度越高,反应速率越大,则显色时间越短。

5.有一化学反应:aA+bBC,根据影响化学反应速率的因素可得v(C)=k·cm(A)·cn(B),其中k是与温度有关的常数,为测k、m、n的值,在25 ℃时,将A、B溶液按不同浓度混合,得到下列实验数据:

(1)根据上表可求得:m=　　　　,n=　　　　,k=　　　　,k的单位是　。 

(2)若a=m,b=n,当c(A)=c(B)=2.0 mol·L-1时,求用B表示的初始反应速率。

答案:(1)1　2　1.2×10-2　L2·mol-2·s-1

(2)v(B)=0.192 mol·L-1·s-1

解析:(1)用B的初始浓度数据相同,A的初始浓度数据成倍数关系的两组,如选编号为1、2的两组,即可求出m=1。同样方法,如选编号为1、4的两组,求出n=2。将m=1、n=2代入其中一组数据(如选编号为1的组)即可求出k=1.2×10-2L2·mol-2·s-1。

(2)用C表示的初始反应速率v(C)=1.2×10-2L2·mol-2·s-1×2.0mol·L-1×(2.0mol·L-1)2=9.6×10-2mol·L-1·s-1,v(B)=2v(C)=2×9.6×10-2mol·L-1·s-1=0.192mol·L-1·s-1。

6.纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。

(1)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH,其离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 

(2)纳米铁粉与水中N反应的离子方程式为4Fe+N+10H+4Fe2++N+3H2O。研究发现,若pH偏低将会导致N的去除率下降,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中N的速率有较大差异(见图),产生该差异的可能原因是 　　　　。 

Ⅰ.含50 mg·L-1N的水样

Ⅱ.含50 mg·L-1N+50 mg·L-1 Cu2+的水样

答案:(1)2Fe2++B+4OH-2Fe+2H2↑+　(2)纳米铁粉与H+反应生成H2　(3)Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除N的反应

解析:(1)反应物为Fe2+、B,生成物为Fe、H2和B(OH,B中H显-1价,被氧化为H2,注意溶液呈碱性,配平。(2)pH偏低,说明c(H+)大,纳米铁粉能与H+反应。(3)由图可知含有Cu2+的溶液中去除速率大,可以从影响速率的因素角度分析,如Cu2+的催化作用,加快纳米铁的反应速率。