高考化学一轮复习第8章化学反应速率与化学平衡第38讲化学反应速率及其影响因素学案

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第38讲 化学反应速率及其影响因素
1．了解化学反应速率的概念及表示方法，根据提取的信息计算化学反应速率。
2．知道化学反应是有历程的，认识基元反应的活化能对化学反应速率的影响。
3．能运用外界因素对化学反应速率的影响规律，解释生产、生活中的实际问题。
考点一 化学反应速率
1．化学反应速率
(1)“v”一般指平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
(2)用不同物质表示同一化学反应的反应速率时，数值可能不同，但意义相同。
(3)浓度变化只适用于气体和溶液，不适用于固体或纯液体，固体和纯液体的浓度视为常数。
(4)各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比。如mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，vA∶vB∶vC∶vD＝ eq \(□,\s\up1(4)) 。
2．化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法。
按照化学计量数的关系换算为同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
(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)，即比较 eq \f(vA,a) 与 eq \f(vB,b) ，若 eq \f(vA,a) > eq \f(vB,b) ，则用A表示的化学反应速率比用B表示的大。
3．“三段式”法计算化学反应速率
对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)，起始时A、B、C的浓度分别为a ml·L－1、b ml·L－1、c ml·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x ml·L－1，化学反应速率的计算如下：
v(A)＝ eq \f(x,t1) ml·L－1·s－1，v(B)＝ eq \f(nx,mt1) ml·L－1·s－1，v(C)＝ eq \f(px,mt1) ml·L－1·s－1。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) 单位时间内反应物浓度的减小 eq \(□,\s\up1(2)) 生成物浓度的增加 eq \(□,\s\up1(3)) ml·L－1·s－1或ml/(L·s) eq \(□,\s\up1(4)) m∶n∶p∶q
[易错秒判]
(1)由v＝ eq \f(Δc,Δt) 计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值( )
(2)化学反应速率一般指的是瞬时速率，可以用固体物质的浓度变化来表示( )
(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)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显( )
(5)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大( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1．在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)⇌H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据见下表：
在2～6 min内，以HCl的物质的量变化表示的反应速率为 ml·min－1。
答案：1.8×10－3
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·min)
②v(B)＝0.6 ml/(L·s)
③v(C)＝0.4 ml/(L·s)
④v(D)＝0.45 ml/(L·s)
反应速率的大小关系为_______________________(填序号)。
解析：若四种反应速率都用A表示[单位ml/(L·s)]，分别为 ①v(A)＝0.007 5 ml/(L·s)，②v(A)＝0.2 ml/(L·s)，③v(A)＝0.2 ml/(L·s)，④v(A)＝0.225 ml/(L·s)，所以反应速率的大小关系为④>③＝②>①。
答案：④＞③＝②＞①
3．300 ℃时，2NO(g)＋Cl2(g)⇌2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得速率和浓度的关系见下表：
n＝ ；k＝ 。
解析：根据表格①②中的数据，代入正反应速率表达式然后做比得 eq \f(3.60×10－9,1.44×10－8) ＝ eq \f(k×0.30n,k×0.60n) ，解得n＝2，再将n的值代入正反应速率表达式可得v正＝k·c2(ClNO)，将表格①中数据代入得k＝4×10－8 L·ml－1·s－1。
答案：2 4×10－8 L·ml－1·s－1
考点二 影响化学反应速率的因素 活化能
1．影响化学反应速率的因素
(1)内因：反应物的组成、结构和性质。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为 eq \(□,\s\up1(1)) 。
(2)外因(只改变一个条件，其他条件不变)
[特别提醒]
稀有气体对反应速率的影响
对于反应A(g)＋B(g)⇌C(g)，在一定条件下向反应容器中分别充入氦气，对反应速率的影响如下：
2．有效碰撞理论
(1)有效碰撞
(2)活化分子、活化能
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子(具有足够的能量)。
②活化能(如下图)
eq \(□,\s\up1(2)) 为反应的活化能， eq \(□,\s\up1(3)) 为使用催化剂时的活化能，反应热为 eq \(□,\s\up1(4)) 。
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) Mg＞Al eq \(□,\s\up1(2)) E1 eq \(□,\s\up1(3)) E3 eq \(□,\s\up1(4)) E1－E2 eq \(□,\s\up1(5)) 增多
eq \(□,\s\up1(6)) 不变 eq \(□,\s\up1(7)) 增加 eq \(□,\s\up1(8)) 不变 eq \(□,\s\up1(9)) 增加 eq \(□,\s\up1(10)) 增多
[易错秒判]
(1)锌片与盐酸的反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变( )
(2)升温时吸热反应速率增大，放热反应速率减小( )
(3)对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或降低温度都能增大O2的生成速率( )
(4)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( )
(5)催化剂能够改变反应的活化能，但反应前后催化剂的化学性质保持不变( )
(6)对于反应A＋B⇌C，改变容器容积，化学反应速率一定发生变化( )
(7)碳酸钙与盐酸反应的过程中，增加CaCO3固体的量，可以增大反应速率( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
一、化学反应速率的影响因素及图像分析
1．(2024·佛山一中高三月考)在 C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)的反应中，现采取下列措施，其中能够使反应速率增大的是( )
①缩小容器容积，增大压强 ②增加碳的量
③恒容下通入CO2 ④恒容下充入N2
⑤恒压下充入N2
A．①④ B．②③⑤
C．①③D．①②④
解析：选C。①该反应为有气体参加的反应，缩小容器容积，增大压强，反应速率增大，①正确；②碳为固体，增加碳的量，反应速率不变，②错误；③恒容下通入CO2，反应物浓度增大，反应速率增大，③正确；④恒容下充入N2，参与反应的各物质的物质的量浓度不变，反应速率不变，④错误；⑤恒压下充入N2，容器容积增大，参与反应的各物质的物质的量浓度减小，反应速率减小，⑤错误。
2．反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH＜0已达平衡，其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响。下列条件与图像不相符的是(0～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)( )
eq \(\s\up7(),\s\d8(A．增加氧气的浓度)) eq \(\s\up7(),\s\d8(\a\vs4\al(B．增大压强(压缩容器,容积))))
eq \(\s\up7(),\s\d8(C．升高温度)) eq \(\s\up7(),\s\d8(D．加入催化剂))
解析：选C。A．增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，与图像相符，故A不符合题意；B．增大压强(压缩容器容积)，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，与图像相符，故B不符合题意；C． 升高温度，v正、v逆都瞬间增大，条件与图像不相符，故C符合题意；D．加入催化剂，v正、v逆同时增大相同倍数，与图像相符，故D不符合题意。
二、“变量控制”实验探究化学反应速率的影响因素
3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
答案：D
4．某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理] 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
(1)V1＝ ，V2＝ 。
(2)实验①②探究的是 对化学反应速率的影响，根据上表中的实验数据，可以得到的结论是________________________________________。
(3)探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验 (填实验编号)。
答案：(1)2.0 3.0 (2)反应物浓度 其他条件不变，增大(减小)反应物浓度，化学反应速率增大(减小)
(3)②③
[思维建模]
解答“变量控制”实验题的思维模型
1．(2022·新高考广东卷)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X―→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应的活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝1.0 ml·L－1·min－1
解析：选D。催化剂只能影响化学反应速率，不能决定反应是否发生，A项错误；由图像曲线变化规律可知，相同时间内，催化剂Ⅰ导致的浓度变化更大，故催化剂Ⅰ使反应的活化能更低，B项错误；2 min时，a曲线和催化剂Ⅱ曲线浓度变化的量相等，与反应中X、Y的化学计量数矛盾，a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化，C项错误；使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝－ eq \f(2.0 ml·L－1－4.0 ml·L－1,2 min) ＝1.0 ml·L－1·min－1，D项正确。
2．(2022·新高考辽宁卷)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 ml X发生反应2X(s)⇌Y(g)＋2Z(g)，有关数据见下表：
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1
B．2 min时，加入0.20 ml Z，此时v正(Z)C．3 min时，Y的体积分数约为33.3%
D．5 min时，X的物质的量为1.40 ml
解析：选B。A．反应开始后，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐减小，0～1 min 内Z的平均生成速率大于0～2 min内Z的平均生成速率，故1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1，A正确；B．4 min时生成Z的物质的量为0.15 ml·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.60 ml，6 min 时生成Z的物质的量为0.10 ml·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.60 ml，故反应在4 min时已达到平衡，设达到平衡时生成了a ml Y，列“三段式”：
2a＝0.60，解得a＝0.30，Y的平衡浓度为0.30 ml·L－1，Z的平衡浓度为0.60 ml·L－1，平衡常数K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108，2 min时Y的浓度为0.20 ml·L－1，Z的浓度为0.40 ml·L－1，再加入0.20 ml Z后Z的浓度变为 0.60 ml·L－1，Q＝c2(Z)·c(Y)＝0.072v逆(Z)，B错误；C．反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同温度和压强下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比， eq \f(V(Y),V(Z)) ＝ eq \f(1,2) ，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；D．由B项分析可知， 5 min 时反应处于平衡状态，此时生成的Z的物质的量为0.60 ml，剩余X的物质的量为 1.40 ml，D正确。
3．(2022·浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g) eq \(,\s\up7(催化剂)) N2(g)＋3H2(g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度(×10－3 ml·L－1)随时间的变化见下表。下列说法不正确的是( )
A．实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 ml·L－1·min－1
B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40
C．相同条件下，增加氨的浓度，反应速率增大
D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
答案：C
4．(2022·新高考河北卷改编)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的化学方程式为①X⇌Y；②Y⇌Z。反应①的速率v1＝k1c(X)，反应②的速率v2＝k2c(Y)，式中k1、k2为速率常数。下图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，下图乙为反应①和②的ln k～ eq \f(1,T) 曲线。下列说法正确的是( )
A．随c(X)的减小，反应①②的速率均减小
B．体系中v(X)＝v(Y)＋v(Z)
C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D．温度低于T1时，总反应速率由反应①决定
解析：选C。由图甲中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的曲线代表的是Z，浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。A．由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，结合速率方程可知，随c(X)的减小，反应①的速率减小，而反应②的速率先增大后减小，A说法错误；B．根据体系中发生的反应可知，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v(X)＝v(Y)＋v(Z)，但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v(X)＋v(Y)＝v(Z)，B说法错误；C．升高温度可以增大反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C说法正确；D．由图乙中的信息可知，温度低于T1时，k1＞k2，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，D说法错误。
课时跟踪练
[基础巩固]
1．已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)的反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示。下列表示正确的是( )
A． eq \f(4,5) v(O2)＝v(NO)B． eq \f(5,6) v(O2)＝v(H2O)
C． eq \f(2,3) v(NH3)＝v(H2O)D． eq \f(4,5) v(NH3)＝v(O2)
解析：选A。根据速率之比等于化学计量数之比可知， eq \f(v(O2),v(NO)) ＝ eq \f(5,4) ，故 eq \f(4,5) v(O2)＝v(NO)； eq \f(v(O2),v(H2O)) ＝ eq \f(5,6) ，故 eq \f(6,5) v(O2)＝v(H2O)； eq \f(v(NH3),v(H2O)) ＝ eq \f(4,6) ＝ eq \f(2,3) ，故 eq \f(3,2) v(NH3)＝v(H2O)； eq \f(v(NH3),v(O2)) ＝ eq \f(4,5) ，故 eq \f(5,4) v(NH3)＝v(O2)。
2．(2024·东莞测试)可逆反应：A(g)＋3B(s)⇌2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最大的是( )
A．v(A)＝0.5 ml·L－1·min－1
B．v(B)＝1.2 ml·L－1·s－1
C．v(C)＝0.1 ml·L－1·s－1
D．v(D)＝0.4 ml·L－1·min－1
解析：选C。同一反应的化学反应速率(同一单位)与化学计量数的比值越大，化学反应速率越大。由题给信息可知， eq \f(v(A),1) ＝ eq \f(0.5 ml·L－1·min－1,1) ＝0.5 ml·L－1·min－1，B是固体，其浓度视为常数，不能用浓度变化表示化学反应速率， eq \f(v(C),2) ＝ eq \f(0.1 ml·L－1·s－1,2) ＝0.05 ml·L－1·s－1＝3 ml·L－1·min－1， eq \f(v(D),2) ＝ eq \f(0.4 ml·L－1·min－1,2) ＝0.2 ml·L－1·min－1，故反应速率最大的是C项。
3．(2024·佛山东逸湾实验学校高三月考)下列说法正确的是( )
A．增大压强，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大
B．升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大
C．加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大
D．所有的催化剂都可以降低反应的活化能，但一定不改变反应的历程
解析：选B。A．对有气体参加的反应，增大压强，单位体积内活化分子数增多，但活化分子百分数不变，化学反应速率增大；对于无气体参加的反应，增大压强，反应速率不变，故A错误。B．升高温度，活化分子百分数增大，单位时间内有效碰撞的次数增加，化学反应速率一定增大，故B正确。C．增大反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，活化分子百分数不变，反应速率增大，而加入的反应物可能是纯固体或纯液体，不影响化学反应速率，故C错误。D．不是所有的催化剂都可以降低反应的活化能，但催化剂一定能改变反应的历程，故D错误。
4．在容积不变的密闭容器中存在：3H2(g)＋3CO(g)===CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH<0，其他条件不变时，改变某一条件对上述反应速率的影响。下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ研究的是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响
B．图Ⅰ研究的是t0时刻降低温度对反应速率的影响
C．图Ⅱ研究的是t0时刻增大压强对反应速率的影响
D．图Ⅱ研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响
解析：选D。A．增大反应物浓度，正反应速率瞬间增大、逆反应速率不变，图Ⅰ研究的不可能是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响，A错误；B．降低温度，正反应速率和逆反应速率都减小，图Ⅰ研究的不可能是t0时刻降低温度对反应速率的影响，B错误；C．该反应前后气体分子总数减小，所以增大压强正反应速率和逆反应速率都增大，但正反应速率增大的程度更大，图Ⅱ研究的不可能是t0时刻增大压强对反应速率的影响，C错误；D．使用催化剂能同等程度地增大正反应速率和逆反应速率，图Ⅱ研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响，D正确。
5．(2024·佛山摸底)生物质X()与Y()的反应如下：
反应Ⅰ：X＋Y⇌M() ΔH1
反应Ⅱ：X＋Y⇌N() ΔH2
反应历程如下图所示，下列说法不正确的是( )
A．ΔH2＝E3－E2－E1
B．相同条件下，反应Ⅰ更快达到平衡
C．降低温度，N的平衡物质的量分数增大
D．升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率都增大
解析：选A。A．由题图可知，反应Ⅱ为放热反应，ΔH2＝E2＋E1－E3，A错误；B．题图中峰值越大活化能越大，峰值越小活化能越小，活化能越小反应越快，故相同条件下，反应Ⅰ更快达到平衡，B正确；C．反应Ⅱ为放热反应，降低温度，平衡正向移动，N的平衡物质的量分数增大，C正确；D．升高温度，反应速率增大，D正确。
6．由下列实验事实所得出的结论正确的是( )
解析：选A。增大反应物浓度，化学反应速率增大，A项正确；催化剂参与化学反应，但反应前后质量和化学性质不变，B项错误；物质的量浓度相同的盐酸和醋酸中，起始氢离子浓度不同，因此反应开始时速率不同，C项错误；缩小容器容积，即增大压强，正、逆反应速率均增大，D项错误。
7．对水样中影响M分解速率的因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度c(M)随时间(t)的变化如下图所示。下列说法不正确的是( )
A．水样pH越大，M的分解速率越小
B．水样中添加Cu2＋，能增大M的分解速率
C．由①③得，反应物浓度越大，M的分解速率越小
D．在0～20 min内，②中M的分解速率为0.015 ml·L－1·min－1
解析：选C。曲线斜率越大，反应速率越大，pH：①＞②，溶液初始浓度相同，斜率：①<②，说明水样pH越大，M的分解速率越小，故A正确；对于③④，初始浓度都为0.20 ml·L－1，pH＝4时，③中不加Cu2＋，④中加Cu2＋，斜率：③<④，反应速率：③<④，所以水样中添加Cu2＋，能增大M的分解速率，故B正确；①③pH相同，初始浓度：①＞③，斜率：①＞③，反应速率：①＞③，说明反应物浓度越大，M的分解速率越大，故C错误；0～20 min内，②中M的分解速率v(M)＝－ eq \f(0.10－0.40,20) ml·L－1·min－1＝0.015 ml·L－1·min－1，故D正确。
8．(1)在400 ℃时，将一定量的AB2(g)和14 ml B2(g)压入一个盛有催化剂的10 L密闭容器中进行反应：2AB2(g)＋B2(g)⇌2AB3(g)，已知2 min后，容器中剩余2 ml AB2和12 ml B2。
①反应中消耗了 ml AB2(g)，2 min后AB3(g)的物质的量浓度是 。
②2 min内平均反应速率v(B2)＝______________________________________。
③反应前容器内压强与反应后容器内压强之比为 。
(2)某温度时，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①Z的产率是 。
②由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③若三种物质都是气体，则平衡时X所占体积的百分比为 (结果保留1位小数)。
解析：(1)①已知2 min后，容器中剩余2 ml AB2(g)和12 ml B2(g)，因此消耗B2(g)的物质的量是14 ml－12 ml＝2 ml，根据化学方程式可知，反应中消耗了4 ml AB2(g)，同时生成4 ml AB3(g)，因此2 min后AB3(g)的物质的量浓度是 eq \f(4 ml,10 L) ＝0.4 ml·L－1。②2 min内平均反应速率v(B2)＝－ eq \f(12 ml－14 ml,10 L×2 min) ＝0.1 ml·L－1·min－1。③恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，反应前容器内压强与反应后容器内压强之比为 eq \f(6 ml＋14 ml,2 ml＋12 ml＋4 ml) ＝ eq \f(10,9) 。
(2)达到平衡时消耗X的物质的量是1.0 ml－0.7 ml＝0.3 ml，消耗Y的物质的量是1.0 ml－0.9 ml＝0.1 ml，生成Z的物质的量是0.2 ml，各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，因此该反应的化学方程式为3X＋Y⇌2Z，Z的理论产量是 eq \f(2,3) ml，平衡时生成0.2 ml Z，所以Z的产率是 eq \f(0.2 ml,\f(2,3) ml) ×100%＝30%。若三种物质都是气体，则平衡时X所占体积的百分比为 eq \f(0.7 ml,0.7 ml＋0.9 ml＋0.2 ml) ×100%≈38.9%。
答案：(1)①4 0.4 ml·L－1 ②0.1 ml·L－1·min－1
③10∶9 (2)①30% ②3X＋Y⇌2Z ③38.9%
[素养提升]
9.(2024·茂名模拟)一定条件下，向一恒容密闭容器中通入适量的NO和O2，发生反应：2NO＋O2===N2O4，经历两步反应：①2NO＋O2===2NO2；②2NO2===N2O4。反应体系中NO2、NO、N2O4的浓度(c)随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
A．曲线a是c(NO2)随时间t的变化曲线
B．t1时，c(NO)＝c(NO2)＝2c(N2O4)
C．t2时，c(NO2)的生成速率大于消耗速率
D．t3时，c(N2O4)＝ eq \f(c0－c(NO2),2)
解析：选D。A．NO2是中间产物，其浓度先增大后减小，故曲线a不是c(NO2)随时间t的变化曲线，A项错误；B．根据题图可知，t1时NO、NO2、N2O4的浓度相等，B项错误；C．t2时，NO2浓度在减小，说明生成速率小于消耗速率，C项错误；D．根据氮元素守恒，t3时NO完全消耗，故c(NO2)＋2c(N2O4)＝c0，D项正确。
10．某温度下，在金表面发生反应：2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)，其速率方程为v＝kcn(N2O)(k为速率常数)。反应过程中，c(N2O)与S(催化剂)及时间的关系如下图所示。已知T1/2(半衰期)为反应物消耗一半所用的时间，下列叙述错误的是( )
A．n＝2，Ⅰ条件下k＝0.075 ml·L－1·min－1
B．其他条件相同，S(催化剂)越大，k越大
C．其他条件相同，c(N2O)增大，反应速率不变
D．该温度下，当S(催化剂)＝450 m2·g－1、c(N2O)起始＝3.0 ml·L－1时，T1/2为20 min
解析：选A。根据题图可知，Ⅰ和Ⅲ的S(催化剂)相同，起始浓度不同，但反应速率相同，说明反应速率与起始浓度无关，所以n＝0，k＝v(N2O)＝0.075 ml·L－1·min－1，A错误，C正确；由题图可知，Ⅱ斜率最大，即在其他条件相同时，S(催化剂) 越大，k越大，B正确；该温度下，S(催化剂)＝450 m2·g－1，c(N2O)起始＝3.0 ml·L－1时，由题图可知，消耗一半N2O即消耗1.5 ml·L－1 N2O所用的时间为20 min，所以T1/2为20 min，D正确。
11．室温下，某溶液初始时仅溶有P和Q且浓度相等，同时发生以下两个反应：①P＋Q===X＋Z、②P＋Q===Y＋Z，反应①的速率可表示为v1＝k1·c2(P)，反应②的速率可表示为v2＝k2·c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分Q、X的浓度随时间变化情况如下图所示(溶液体积变化可忽略不计)。下列说法不正确的是( )
A．反应①的活化能比反应②的活化能大
B．0～20 min内，Z的平均反应速率为6.0×10－3 ml·L－1·min－1
C．反应30 min时，v1∶v2＝2∶3
D．45 min时，Y的浓度为0.24 ml·L－1
解析：选B。v1＝k1·c2(P)＝ eq \f(Δc(X),Δt) ，v2＝k2·c2(P)＝ eq \f(Δc(Y),Δt) ， eq \f(v1,v2) ＝ eq \f(k1,k2) ＝ eq \f(Δc(X),Δc(Y)) 为定值，20 min时，由题图可知，Δc(X)＝0.12 ml·L－1，|Δc(Q)|＝0.3 ml·L－1＝Δc(X)＋Δc(Y)，Δc(Y)＝(0.3－0.12) ml·L－1＝0.18 ml·L－1，即 eq \f(v1,v2) ＝ eq \f(0.12,0.18) ＝ eq \f(2,3) ，相同条件下反应①的速率小于反应②的速率，所以反应①的活化能比反应②的活化能大，故A、C说法正确；0～20 min内，Δc(Z)＝|Δc(Q)|＝0.3 ml·L－1，Z的平均反应速率为 eq \f(0.3 ml·L－1,20 min) ＝0.015 ml·L－1·min－1，故B说法错误；45 min时，Q的浓度为0.2 ml·L－1，|Δc(Q)|＝Δc(X)＋Δc(Y)＝|0.2 ml·L－1－0.6 ml·L－1|＝0.4 ml·L－1，根据 eq \f(v1,v2) ＝ eq \f(Δc(X),Δc(Y)) ＝ eq \f(2,3) ，可得Y的浓度为0.24 ml·L－1，故D说法正确。
12．实验小组探究(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应及其速率，实验过程和现象见下表。
已知：i.(NH4)2S2O8具有强氧化性，能完全电离，S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 易被还原为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ；ii.淀粉检测I2的灵敏度很高，遇低浓度的I2即可快速变蓝；iii.I2可与S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 发生反应：2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋I2===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋2I－。
(1)实验1－1的目的是_________________________________________________。
(2)(NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为_____________________________。
(3)为了研究(NH4)2S2O8与KI反应的速率，小组同学分别向两支试管中依次加入下列试剂，并记录变色时间，见下表。
①实验2-1不能用于测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率，原因除变色时间过短外还有______________________________________________。
②加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长，甲同学对此提出两种猜想：
猜想1：(NH4)2S2O8先与Na2S2O3反应，使 c(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )降低；
猜想2：(NH4)2S2O8先与KI反应，______________________________________。
a．甲同学提出猜想1的依据：由已知信息iii推测，Na2S2O3的还原性 (填“强于”或“弱于”)KI的还原性。
b.乙同学根据现有数据证明猜想1不成立，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
c．补全猜想2：_________________________________________。
③查阅文献表明猜想2成立。根据实验2-2的数据，计算30 s内的平均反应速率v(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )＝ ml·L－1·s－1(写出计算式即可)。
解析：(1)空气中的氧气也可能将I－氧化为I2，所以实验1-1的目的是做对照，排除O2氧化I－的干扰。(2)(NH4)2S2O8与KI反应生成SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 和I2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ＋2I－===2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋I2。(3)①无Na2S2O3时，生成少量I2后淀粉立即变蓝，无法确定S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 与I－反应的浓度变化，故实验2-1不能用于测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率。②a.已知I2可与S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 发生反应：2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋I2===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋2I－，该反应中I2是氧化剂，S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 是还原剂，I－是还原产物，根据氧化还原反应的规律可知，Na2S2O3的还原性强于KI的还原性；b.根据信息i和信息iii可以推测S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 与S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 能发生氧化还原反应：S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ＋2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ===2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ，实验2－2中，起始n(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )＝4×10－4 ml，起始n(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )＝8×10－6 ml，二者反应后n(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )＝3.96×10－4 ml，仍高于实验2-1中起始n(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )(4×10－5 ml)，溶液应立即变蓝，与实际不符，故猜想1不成立。c.根据已知信息iii可知，加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长的原因可能是(NH4)2S2O8先与KI反应，生成的I2与Na2S2O3迅速反应，待Na2S2O3消耗完，继续生成I2时，淀粉才变蓝。③(NH4)2S2O8 先与KI反应生成I2，然后I2与Na2S2O3迅速反应，由离子方程式S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ＋2I－===2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋I2和2S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋I2===S4O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(6)) ＋2I－可知，n[(NH4)2S2O8]＝ eq \f(1,2) n(Na2S2O3)＝ eq \f(0.8×10－3×0.01,2) ml，溶液总体积V＝(2＋0.8＋0.2＋2)×10－3 L＝5×10－3 L，故v(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )＝ eq \f(0.8×10－3×0.01,2×30×5×10－3) ml·L－1·s－1。
答案：(1)做对照，排除O2氧化I－的干扰
(2)S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) ＋2I－===2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋I2
(3)①无Na2S2O3时，生成少量I2后淀粉立即变蓝，无法确定S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) 与I－反应的浓度变化
②a.强于 b．实验2-2中，Na2S2O8与Na2S2O3完全反应后的溶液中，n(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )仍高于实验2-1中起始n(S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(8)) )(4×10－5 ml)，溶液应立即变蓝 c．生成的I2与Na2S2O3迅速反应，待Na2S2O3消耗完，继续生成I2时，淀粉才变蓝
③ eq \f(0.8×10－3×0.01,2×30×5×10－3) t/min
0
2
4
6
8
n(Cl2)/(10－3 ml)
0
1.8
3.7
5.4
7.2
序号
c(ClNO)/(ml·L－1)
v/(ml·L－1·s－1)
①
0.30
3.60×10－9
②
0.60
1.44×10－8
③
0.90
3.24×10－8
选
项
反应温
度/℃
Na2S2O3溶液
稀硫酸
H2O
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
实验
编号
实验
温度
/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液褪至无色所需时间/min
0.6 ml/L
H2C2O4
溶液
H2O
3 ml/L
H2SO4
溶液
0.05 ml/L
KMnO4
溶液
①
25
3.0
V1
2.0
3.0
1.5
②
25
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
③
50
2.0
V2
2.0
3.0
1.0
时间段/min
产物Z的平均生成速率/(ml·L－1·min－1)
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
编号
表面积/cm2
0 min
20 min
40 min
60 min
80 min
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x
③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
选项
实验事实
结论
A
在Na2S2O3溶液与稀硫酸的反应中，其他条件相同时，Na2S2O3溶液浓度越大，析出S沉淀所需时间越短
当其他条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率增大
B
在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质都没有发生改变
催化剂一定不参与化学反应
C
物质的量浓度相同的盐酸和醋酸分别与等质量的、形状相同的锌粒反应
反应开始时速率相同
D
在容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)＋I2(g) ⇌2HI(g)，把容器容积缩小一半
正反应速率增大，逆反应速率不变
编号
1-1
1-2
实验
操作
现象
无明显现象
溶液立即变蓝
编号
0.2 ml·L－1
KI溶液/mL
0.01 ml·L－1
Na2S2O3
溶液/mL
蒸馏水
/mL
0.4%
的淀粉
溶液/滴
0.2 ml·L－1
(NH4)2S2O8
溶液/mL
变色
时间
/s
2-1
2
0
2.8
2
0.2
立即
2-2
2
0.8
0.2
2
2
30