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2024届高三化学一轮复习课件：化学反应速率
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这是一份2024届高三化学一轮复习课件：化学反应速率，共3页。PPT课件主要包含了化学计量数，m∶n∶p∶q，B和C，A和D，结构和性质，基元反应，有效碰撞，正反应的活化能，E1-E2，∶3∶2等内容，欢迎下载使用。
1. 表示方法通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 来表示。 2.表达式及单位v= ,单位为 。 [微点拨] (1)化学反应速率一般是指一段时间内的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率,且无论用反应物还是生成物表示均为正值;(2)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同;(3)一般不用固体或纯液体表示化学反应速率,因为固体或纯液体的浓度视为常数。
ml·L-1·s-1或ml·L-1·min-1
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同 ( )(2)10 ml·L-1·s-1的反应速率一定比1 ml·L-1·s-1的反应速率大( )
[解析]速率数值所对应的化学反应速率的快慢与该物质在化学反应方程式中的化学计量数有关,可用速率与化学计量数比值的大小判断反应快慢。
[解析]同一化学反应中,化学反应速率数值的大小和化学计量数有关,化学计量数越大,数值越大,速率之比等于化学计量数之比,数值越大不一定化学反应速率越快。
(3)化学反应速率为0.8 ml·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L-1( )
(4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快( )
[解析] 0.8 ml·L-1·s-1是指1 s内的浓度的变化为0.8 ml·L-1。
(5)甲、乙两容器中分别充入2 ml NO2和4 ml NO2,5 min后两者各反应掉NO2 1 ml和2 ml,则说明乙中反应速率快( )
(6)对于反应4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(l),v(NO)与v(O2)的关系为5v(NO)=4v(O2)( )
[解析]容积大小未知,没法比较二者的反应速率。
2.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示。回答下列问题:(1)该反应的反应物是 ,生成物是 ,该反应的化学方程式为 。 (2)0~6 s内的平均反应速率为v(B)= ;v(A)= 。 (3)反应进行到6 s时C的转化率为 。
3B+4C ⇌6A+2D
0.05 ml·L-1·s-1
0.1 ml·L-1·s-1
1.把0.6 ml X气体和0.6 ml Y气体混合于2 L的容器中,使它们发生如下反应:3X(g)+Y(g) ⇌nI(g)+2W(g),5 min 末生成0.2 ml W,若测得以I的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 ml·L-1·min-1,则化学反应方程式中的n值为 ( ) A.4B.3C.2D.1
题组一 化学反应速率的计算
[解析] v(I)=0.01 ml·L-1·min-1,Δt=5 min,V=2 L。则n(I)=0.01 ml·L-1·min-1×2 L×5 min=0.1 ml,n(W)=0.2 ml,故n(I)∶n(W)=n∶2=1∶2,n=1。
2.一定条件下,在容积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g),反应过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )A.t1 min时正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系C.0~8 min,H2的平均反应速率v(H2)=0.011 25 ml·L-1·min-1D.10~12 min,N2的平均反应速率v(N2)=0.002 5 ml·L-1·min-1
题组二 化学反应速率大小比较
1.对于反应4NH3+5O2 =6H2O+4NO在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是( )A.v(H2O)=0.05 ml·L-1·s-1B.v(O2)=1 ml·L-1·min-1C.v(NO)=1.6 ml·L-1·min-1D.v(NH3)=1.2 ml·L-1·min-1
2.反应A(g)+3B(g) =2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45 ml·L-1·s-1, ②v(B)=0.6 ml·L-1·s-1, ③v(C)=0.4 ml·L-1·s-1,④v(D)=0.45 ml·L-1·s-1。下列有关反应速率的比较中正确的是( )A.④>③=②>①B.①>④>②=③C.①>②>③>④D.④>③>②>①
1.内因(主要因素)反应物本身的 是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为 , 镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为 。
F2>Cl2>Br2>I2
Mg>Al>Zn>Fe
2.外因(只改变一个条件, 其他条件不变)
4.影响化学反应速率的因素理论解释——有效碰撞理论(1)有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。(2)活化分子:能量较高,有可能发生 的分子。 (3)活化能:如图所示。图中:E1为 ,使用催化剂时的活化能为 ,反应热为 。 (注:E2为逆反应的活化能)
(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
5.气体反应体系中充入“惰性”气体(不参与反应)时对反应速率的影响(1)恒温恒容:充入“惰性”气体 →总压增大 →物质浓度不变(活化分子浓度不变) → 反应速率不变。(2)恒温恒压:充入“惰性”气体 →体积增大 → 物质浓度减小(活化分子浓度减小) →反应速率减小。
(3)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率( )
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变( )
(2)升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小( )
[解析]催化剂反应前后的化学性质不变,物理性质可能发生改变。
[解析]升温时,吸热反应、放热反应速率均增大。
[解析]加入CuSO4形成原电池,使化学反应速率加快,而加入CH3COONa,会生成CH3COOH,c(H+)减小,反应速率减慢。
(5)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大( )
(4)碳酸钙与盐酸反应的过程中,再增加CaCO3固体,可以加快反应速率( )
[解析] CaCO3是固体,其浓度可看作常数,化学反应速率保持不变。
[解析]增大反应物的浓度,能增大活化分子的浓度,其百分数保持不变。
(6)100 mL 2 ml·L-1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变( )
[解析]加入氯化钠溶液,相当于对溶液进行稀释,c(H+)减小,反应速率应减小。
(7)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大( )(8)升高温度的同时加入合适的催化剂一定比只升高温度时的反应速率要快( )
[解析]升高温度可能会影响催化剂的活性,反应速率不一定会更快。
2.反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,试回答:(1)增加Fe的量,其反应速率 (填“增大”“不变”或“减小”,下同)。 (2)将容器的容积缩小一半,其反应速率 。 (3)保持容积不变,充入N2使体系压强增大,其反应速率 。 (4)保持压强不变,充入N2使容器的容积增大,其反应速率 。
[解析] (1)由于Fe是固体,改变Fe的量,反应物浓度不变,故反应速率不变。(2)将容器容积缩小一半,则反应物浓度增大,故反应速率增大。(3)容器容积不变,充入N2,反应物浓度不变,故反应速率不变。(4)保持容器内压强不变,充入N2,容积增大,即反应物和生成物浓度均减小,故反应速率减小。
1. 利用CO2催化加氢可制乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g) ΔH,在两个容积均为1 L恒容密闭容器中,分别加入2 ml CO2、4 ml H2,分别选用两种催化剂,反应进行相同时间,测得CO2转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )A.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂ⅡB.ΔH>0C.b、d两状态下,正反应速率相等D.d状态下,保持其他条件不变,向容器中再加入1 ml CO2与0.5 ml C2H4,v正
[解析] c点之前,使用催化剂Ⅰ时,相同时间内反应中二氧化碳的转化率更大,使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂Ⅱ,故A正确;达到平衡后升高温度,二氧化碳的平衡转化率降低,说明正反应放热,ΔH<0,故B错误;b、d两状态下,d点温度高,正反应速率更快,故C错误; 2CO2(g)+6H2(g) ⇌ C2H4(g)+4H2O(g)开始/(ml·L-1) 2 4 0 0变化/(ml·L-1) 1 3 0.5 2平衡/(ml·L-1) 1 1 0.5 2
2.下列表格中的各种情况,可以用图来表示的一项是 ( )
[解析] K比Na活泼, K与水的反应速率较快,且Na、K与H2O反应均为放热反应,随着反应的进行,放出大量的热,开始阶段反应速率逐渐加快,A项不符合;起始时乙中H2C2O4浓度大,故其反应速率比甲中快,B项不符合;甲反应是在热水中进行的,故甲的反应速率大于乙,随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,故甲、乙中反应速率逐渐减小,C项符合图示; 乙中加MnO2作催化剂,故乙的反应速率大于甲,D项不符合。
题组二 化学反应速率图像分析
1.向某密闭容器中加入0.3 ml A、0.1 ml C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如图甲所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出]。图乙为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况,四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同,t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是 ( )A.若t1=15,则用A的浓度变化表示的t0~t1阶段的平均反应速率为0.004 ml·L-1·s-1B.t4~t5阶段改变的条件一定为减小压强C.该容器的容积为2 L,B的起始物质的量为0.02 mlD.t5~t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.06 ml,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) ⇌B(g)+2C(g) ΔH=-50a kJ·ml-1
[解析] t0~t1阶段,C的浓度变化为0.11 ml·L-1-0.05 ml·L-1=0.06 ml·L-1,t3~t4与t4~t5,条件改变时,平衡不发生移动,只可能是两种情况:一是加入了催化剂;二是该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应,改变的条件是体系的压强。t3~t4阶段为使用催化剂,则t4~t5阶段改变的条件一定为减小压强。前15 s内A的浓度变化为0.15 ml·L-1-0.06 ml·L-1=0.09 ml·L-1,A的平均反应速率为0.006 ml·L-1·s-1,A项错误;
由上述分析可知,B项正确;A与C的化学计量数之比为3∶2,且该反应为反应前后气体分子数相等的反应,故B只能为生成物,且B与C的化学计量数之比为1∶2,则B的浓度改变为0.03 ml·L-1,B的平衡浓度为0.05 ml·L-1,则其起始浓度为0.02 ml·L-1,物质的量为0.04 ml,C项错误;t5~t6改变的条件为升高温度,这时反应正向进行,所以正反应为吸热反应,D项错误。
[解析]根据图示,由平衡Ⅰ中可得a、b、c的值,第Ⅱ阶段,改变条件后,C的浓度突然变为0,A、B在改变条件的瞬间浓度不变,所以改变的条件是分离出C,平衡正向移动,一段时间后达到平衡Ⅱ;第Ⅲ阶段,改变条件后,A、B浓度逐渐减小,C浓度逐渐增大,说明平衡正向移动,且反应速率减小,A(g)+3B(g) 2C(g)正反应放热,所以改变的条件是降低温度,一段时间后达到平衡Ⅲ。 (1)根据图示,第Ⅰ阶段0~20 min 内,A、B、C浓度的变化量分别是(2-1) ml·L-1、(6-3) ml·L-1、(2-0) ml·L-1,化学方程式的化学计量数之比等于各物质物质的量浓度的变化量之比,所以a∶b∶c=1∶3∶2。
2.反应aA(g)+bB(g) cC(g)(ΔH<0)在恒容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:(1)化学方程式中a∶b∶c= 。
[解析] Ⅱ阶段分离出C,A的反应速率比Ⅰ阶段低,Ⅲ阶段温度降低,A的反应速率比Ⅱ阶段低,A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为 。
vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 ,其值是 %(保留2位有效数字)。
[解析] (4)由第一次平衡后分离出C,平衡向右移动,到达第二次平衡。(5)根据图像可知,第二次平衡到第三次平衡,平衡正向移动且速率减小,A(g)+3B(g) 2C(g)正反应放热,若只改变温度,则应该是降温,所以T2>T3。
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡向 (填“左”或“右”)移动,采取的措施是 。 (5)其他条件不变,只改变温度,则第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低T2 (填“<”“>”或“=”)T3,判断的理由是 。
该正反应为放热反应,当其他条件不变时,降温能使平衡正向移动
从平衡体系中分离出了C
[方法技巧] 常见速率—时间变化图像分析(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,二者是同等程度地变化,还是不同程度地变化。若同等程度地变化,一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度地变化,从温度、浓度、压强(反应前后气体分子数改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势;同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。(3)改变条件判断v正、v逆的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,则v正>v逆,若平衡逆移,则v正
1.已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 =2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):下列说法不正确的是 ( )A.V1=1,V2=2B.设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响C.实验计时是从溶液混合开始,溶液呈紫红色时结束D.实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01 ml·L-1·min-1
[解析]由图像可知,斜率即可代表化学反应速率,由甲组实验两条曲线可知,甲组实验Ⅱ斜率大,因此分解速率相对较快,说明H2O2分解时,MnO2比Fe2O3催化效率更高。
2.现有甲、乙两个化学小组利用两套相同装置,通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响 H2O2 分解速率的因素(仅一个条件改变)。甲小组有如下实验设计方案。甲、乙两小组得出如图所示数据。(1)甲小组实验得出的结论是 。
H2O2分解时,MnO2比Fe2O3催化效率更高
(2)由乙组研究的酸、碱对 H2O2 分解影响因素的数据分析,相同条件下 H2O2在 (填“酸”或“碱”)性环境下放出气体速率较快;由此,乙组提出可以用BaO2 固体与硫酸溶液反应制 H2O2,其反应的离子方程式为 ; 支持这一方案的理由是 。
BaSO4的生成使平衡右移,有利于H2O2的生成,酸性环境有利于H2O2的存在
1. 表示方法通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 来表示。 2.表达式及单位v= ,单位为 。 [微点拨] (1)化学反应速率一般是指一段时间内的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率,且无论用反应物还是生成物表示均为正值;(2)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同;(3)一般不用固体或纯液体表示化学反应速率,因为固体或纯液体的浓度视为常数。
ml·L-1·s-1或ml·L-1·min-1
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同 ( )(2)10 ml·L-1·s-1的反应速率一定比1 ml·L-1·s-1的反应速率大( )
[解析]速率数值所对应的化学反应速率的快慢与该物质在化学反应方程式中的化学计量数有关,可用速率与化学计量数比值的大小判断反应快慢。
[解析]同一化学反应中,化学反应速率数值的大小和化学计量数有关,化学计量数越大,数值越大,速率之比等于化学计量数之比,数值越大不一定化学反应速率越快。
(3)化学反应速率为0.8 ml·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L-1( )
(4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快( )
[解析] 0.8 ml·L-1·s-1是指1 s内的浓度的变化为0.8 ml·L-1。
(5)甲、乙两容器中分别充入2 ml NO2和4 ml NO2,5 min后两者各反应掉NO2 1 ml和2 ml,则说明乙中反应速率快( )
(6)对于反应4NH3(g)+5O2(g) =4NO(g)+6H2O(l),v(NO)与v(O2)的关系为5v(NO)=4v(O2)( )
[解析]容积大小未知,没法比较二者的反应速率。
2.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示。回答下列问题:(1)该反应的反应物是 ,生成物是 ,该反应的化学方程式为 。 (2)0~6 s内的平均反应速率为v(B)= ;v(A)= 。 (3)反应进行到6 s时C的转化率为 。
3B+4C ⇌6A+2D
0.05 ml·L-1·s-1
0.1 ml·L-1·s-1
1.把0.6 ml X气体和0.6 ml Y气体混合于2 L的容器中,使它们发生如下反应:3X(g)+Y(g) ⇌nI(g)+2W(g),5 min 末生成0.2 ml W,若测得以I的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 ml·L-1·min-1,则化学反应方程式中的n值为 ( ) A.4B.3C.2D.1
题组一 化学反应速率的计算
[解析] v(I)=0.01 ml·L-1·min-1,Δt=5 min,V=2 L。则n(I)=0.01 ml·L-1·min-1×2 L×5 min=0.1 ml,n(W)=0.2 ml,故n(I)∶n(W)=n∶2=1∶2,n=1。
2.一定条件下,在容积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g),反应过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )A.t1 min时正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系C.0~8 min,H2的平均反应速率v(H2)=0.011 25 ml·L-1·min-1D.10~12 min,N2的平均反应速率v(N2)=0.002 5 ml·L-1·min-1
题组二 化学反应速率大小比较
1.对于反应4NH3+5O2 =6H2O+4NO在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是( )A.v(H2O)=0.05 ml·L-1·s-1B.v(O2)=1 ml·L-1·min-1C.v(NO)=1.6 ml·L-1·min-1D.v(NH3)=1.2 ml·L-1·min-1
2.反应A(g)+3B(g) =2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45 ml·L-1·s-1, ②v(B)=0.6 ml·L-1·s-1, ③v(C)=0.4 ml·L-1·s-1,④v(D)=0.45 ml·L-1·s-1。下列有关反应速率的比较中正确的是( )A.④>③=②>①B.①>④>②=③C.①>②>③>④D.④>③>②>①
1.内因(主要因素)反应物本身的 是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为 , 镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为 。
F2>Cl2>Br2>I2
Mg>Al>Zn>Fe
2.外因(只改变一个条件, 其他条件不变)
4.影响化学反应速率的因素理论解释——有效碰撞理论(1)有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。(2)活化分子:能量较高,有可能发生 的分子。 (3)活化能:如图所示。图中:E1为 ,使用催化剂时的活化能为 ,反应热为 。 (注:E2为逆反应的活化能)
(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
5.气体反应体系中充入“惰性”气体(不参与反应)时对反应速率的影响(1)恒温恒容:充入“惰性”气体 →总压增大 →物质浓度不变(活化分子浓度不变) → 反应速率不变。(2)恒温恒压:充入“惰性”气体 →体积增大 → 物质浓度减小(活化分子浓度减小) →反应速率减小。
(3)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率( )
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变( )
(2)升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小( )
[解析]催化剂反应前后的化学性质不变,物理性质可能发生改变。
[解析]升温时,吸热反应、放热反应速率均增大。
[解析]加入CuSO4形成原电池,使化学反应速率加快,而加入CH3COONa,会生成CH3COOH,c(H+)减小,反应速率减慢。
(5)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大( )
(4)碳酸钙与盐酸反应的过程中,再增加CaCO3固体,可以加快反应速率( )
[解析] CaCO3是固体,其浓度可看作常数,化学反应速率保持不变。
[解析]增大反应物的浓度,能增大活化分子的浓度,其百分数保持不变。
(6)100 mL 2 ml·L-1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变( )
[解析]加入氯化钠溶液,相当于对溶液进行稀释,c(H+)减小,反应速率应减小。
(7)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大( )(8)升高温度的同时加入合适的催化剂一定比只升高温度时的反应速率要快( )
[解析]升高温度可能会影响催化剂的活性,反应速率不一定会更快。
2.反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,试回答:(1)增加Fe的量,其反应速率 (填“增大”“不变”或“减小”,下同)。 (2)将容器的容积缩小一半,其反应速率 。 (3)保持容积不变,充入N2使体系压强增大,其反应速率 。 (4)保持压强不变,充入N2使容器的容积增大,其反应速率 。
[解析] (1)由于Fe是固体,改变Fe的量,反应物浓度不变,故反应速率不变。(2)将容器容积缩小一半,则反应物浓度增大,故反应速率增大。(3)容器容积不变,充入N2,反应物浓度不变,故反应速率不变。(4)保持容器内压强不变,充入N2,容积增大,即反应物和生成物浓度均减小,故反应速率减小。
1. 利用CO2催化加氢可制乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H4(g)+4H2O(g) ΔH,在两个容积均为1 L恒容密闭容器中,分别加入2 ml CO2、4 ml H2,分别选用两种催化剂,反应进行相同时间,测得CO2转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )A.使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂ⅡB.ΔH>0C.b、d两状态下,正反应速率相等D.d状态下,保持其他条件不变,向容器中再加入1 ml CO2与0.5 ml C2H4,v正
[解析] c点之前,使用催化剂Ⅰ时,相同时间内反应中二氧化碳的转化率更大,使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂Ⅱ,故A正确;达到平衡后升高温度,二氧化碳的平衡转化率降低,说明正反应放热,ΔH<0,故B错误;b、d两状态下,d点温度高,正反应速率更快,故C错误; 2CO2(g)+6H2(g) ⇌ C2H4(g)+4H2O(g)开始/(ml·L-1) 2 4 0 0变化/(ml·L-1) 1 3 0.5 2平衡/(ml·L-1) 1 1 0.5 2
2.下列表格中的各种情况,可以用图来表示的一项是 ( )
[解析] K比Na活泼, K与水的反应速率较快,且Na、K与H2O反应均为放热反应,随着反应的进行,放出大量的热,开始阶段反应速率逐渐加快,A项不符合;起始时乙中H2C2O4浓度大,故其反应速率比甲中快,B项不符合;甲反应是在热水中进行的,故甲的反应速率大于乙,随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,故甲、乙中反应速率逐渐减小,C项符合图示; 乙中加MnO2作催化剂,故乙的反应速率大于甲,D项不符合。
题组二 化学反应速率图像分析
1.向某密闭容器中加入0.3 ml A、0.1 ml C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如图甲所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出]。图乙为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况,四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同,t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是 ( )A.若t1=15,则用A的浓度变化表示的t0~t1阶段的平均反应速率为0.004 ml·L-1·s-1B.t4~t5阶段改变的条件一定为减小压强C.该容器的容积为2 L,B的起始物质的量为0.02 mlD.t5~t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.06 ml,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) ⇌B(g)+2C(g) ΔH=-50a kJ·ml-1
[解析] t0~t1阶段,C的浓度变化为0.11 ml·L-1-0.05 ml·L-1=0.06 ml·L-1,t3~t4与t4~t5,条件改变时,平衡不发生移动,只可能是两种情况:一是加入了催化剂;二是该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应,改变的条件是体系的压强。t3~t4阶段为使用催化剂,则t4~t5阶段改变的条件一定为减小压强。前15 s内A的浓度变化为0.15 ml·L-1-0.06 ml·L-1=0.09 ml·L-1,A的平均反应速率为0.006 ml·L-1·s-1,A项错误;
由上述分析可知,B项正确;A与C的化学计量数之比为3∶2,且该反应为反应前后气体分子数相等的反应,故B只能为生成物,且B与C的化学计量数之比为1∶2,则B的浓度改变为0.03 ml·L-1,B的平衡浓度为0.05 ml·L-1,则其起始浓度为0.02 ml·L-1,物质的量为0.04 ml,C项错误;t5~t6改变的条件为升高温度,这时反应正向进行,所以正反应为吸热反应,D项错误。
[解析]根据图示,由平衡Ⅰ中可得a、b、c的值,第Ⅱ阶段,改变条件后,C的浓度突然变为0,A、B在改变条件的瞬间浓度不变,所以改变的条件是分离出C,平衡正向移动,一段时间后达到平衡Ⅱ;第Ⅲ阶段,改变条件后,A、B浓度逐渐减小,C浓度逐渐增大,说明平衡正向移动,且反应速率减小,A(g)+3B(g) 2C(g)正反应放热,所以改变的条件是降低温度,一段时间后达到平衡Ⅲ。 (1)根据图示,第Ⅰ阶段0~20 min 内,A、B、C浓度的变化量分别是(2-1) ml·L-1、(6-3) ml·L-1、(2-0) ml·L-1,化学方程式的化学计量数之比等于各物质物质的量浓度的变化量之比,所以a∶b∶c=1∶3∶2。
2.反应aA(g)+bB(g) cC(g)(ΔH<0)在恒容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示:(1)化学方程式中a∶b∶c= 。
[解析] Ⅱ阶段分离出C,A的反应速率比Ⅰ阶段低,Ⅲ阶段温度降低,A的反应速率比Ⅱ阶段低,A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小的排列顺序为 。
vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 ,其值是 %(保留2位有效数字)。
[解析] (4)由第一次平衡后分离出C,平衡向右移动,到达第二次平衡。(5)根据图像可知,第二次平衡到第三次平衡,平衡正向移动且速率减小,A(g)+3B(g) 2C(g)正反应放热,若只改变温度,则应该是降温,所以T2>T3。
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡向 (填“左”或“右”)移动,采取的措施是 。 (5)其他条件不变,只改变温度,则第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低T2 (填“<”“>”或“=”)T3,判断的理由是 。
该正反应为放热反应,当其他条件不变时,降温能使平衡正向移动
从平衡体系中分离出了C
[方法技巧] 常见速率—时间变化图像分析(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,二者是同等程度地变化,还是不同程度地变化。若同等程度地变化,一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度地变化,从温度、浓度、压强(反应前后气体分子数改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势;同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。(3)改变条件判断v正、v逆的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,则v正>v逆,若平衡逆移,则v正
1.已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 =2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):下列说法不正确的是 ( )A.V1=1,V2=2B.设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响C.实验计时是从溶液混合开始,溶液呈紫红色时结束D.实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01 ml·L-1·min-1
[解析]由图像可知,斜率即可代表化学反应速率,由甲组实验两条曲线可知,甲组实验Ⅱ斜率大,因此分解速率相对较快,说明H2O2分解时,MnO2比Fe2O3催化效率更高。
2.现有甲、乙两个化学小组利用两套相同装置,通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响 H2O2 分解速率的因素(仅一个条件改变)。甲小组有如下实验设计方案。甲、乙两小组得出如图所示数据。(1)甲小组实验得出的结论是 。
H2O2分解时,MnO2比Fe2O3催化效率更高
(2)由乙组研究的酸、碱对 H2O2 分解影响因素的数据分析,相同条件下 H2O2在 (填“酸”或“碱”)性环境下放出气体速率较快;由此,乙组提出可以用BaO2 固体与硫酸溶液反应制 H2O2,其反应的离子方程式为 ; 支持这一方案的理由是 。
BaSO4的生成使平衡右移,有利于H2O2的生成,酸性环境有利于H2O2的存在
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