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第21讲化学反应速率A组基础题组1.(2016北京理综,8)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是()A.抗氧化剂B.调味剂C.着色剂D.增稠剂2.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率且不影响生成H2的总量,可向盐酸中加入适量的()A.CaCO3(固)B.Na2SO4溶液C.KNO3溶液D.CuSO4(固)3.实验室用Zn与稀硫酸反应来制取氢气,常加少量CuSO4来加快反应速率。为了研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,某同学设计了下表中实验方案,将表中所给的试剂按一定体积混合后,分别加入四个盛有相同大小的Zn片(过量)的反应瓶(甲、乙、丙、丁)中,收集产生的气体,并记录收集相同体积的气体所需的时间。实验试剂甲乙丙丁4 molL-1H2SO4溶液/mL20V1V2V3饱和CuSO4溶液/mL02.5V410H2O/mLV5V680收集气体所需时间/st1t2t3t4下列说法正确的是()A.t1=t2=t3=t4B.V4=V5=10C.V6=7.5D.V1V2V3204.将0.6 mol A和0.5 mol B充入0.4 L密闭容器中发生反应2A(g)+B(g)mD(g)+E(g),经过5 min后达到化学平衡,此时测得D为0.2 mol。又知5 min内用E表示的平均反应速率为0.1 molL-1 min-1,下列结论正确的是()A.A、B均转化了20%B.m值为1C.5 min内用A表示的平均反应速率为0.1 molL-1 min-1D.平衡时混合物总物质的量为1 mol5.在一个容积固定为2 L的密闭容器中,发生反应:aA(g)+bB(g) pC(g)H=?反应情况记录如下表:时间c(A)/molL-1c(B)/molL-1c(C)/molL-10 min130第2 min0.82.60.4第4 min0.41.81.2第6 min0.41.81.2第8 min0.12.01.8第9 min0.051.90.3请仔细分析,根据表中数据,回答下列问题:(1)第2 min到第4 min时间内A的平均反应速率v(A)=molL-1min-1。(2)由表中数据可知反应在第4 min到第6 min时处于平衡状态,若在第2 min、第6 min、第8 min时分别改变了某一反应条件,则改变的条件分别可能是:第2 min或;第6 min;第8 min。(3)若从开始到第4 min建立平衡时反应放出的热量为235.92 kJ,则该反应的H=。6.工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0 kJmol-1,将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。图中a(1,6)表示在1 min时H2的物质的量是6 mol。(1)a点正反应速率(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。(2)下列时间段平均反应速率最大的是。A.01 minB.13 minC.38 minD.811 min(3)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线对应的实验条件改变是,曲线对应的实验条件改变是;体积不变时再充入3 mol CO2和4 mol H2,H2O(g)的体积分数(填“增大”“不变”或“减小”)。7.(2017北京朝阳期中,15)温度为T1时,向容积为2 L 的密闭容器甲、乙中分别充入一定量的CO和H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H=-41 kJ/mol。相关数据如下:容器甲乙反应物COH2OCOH2O起始时物质的量(mol)1.20.62.41.2平衡时物质的量(mol)0.80.2ab达到平衡的时间(min)t1t2(1)甲容器中,反应在0t1 min 内的平均速率v(H2)=mol/(Lmin)。(2)甲容器中,平衡时,反应放出的热量为kJ。(3)T1时,反应的平衡常数K甲=。(4)乙容器中,a=mol。(5)解释升高温度使CO2平衡浓度降低的原因:。B组提升题组8.(2017北京海淀期中,13)在100 时,将0.40 mol NO2气体充入2 L的密闭容器中,发生如下反应:2NO2(g) N2O4(g)H25/9D.若上述反应在120 时进行,则反应至80 s时,n(N2O4)0.08 mol9.用O2将HCl转化为Cl2,反应方程式为:4HCl(g)+O2(g) 2H2O(g)+2Cl2(g)H0。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的实验数据如下。下列说法正确的是()t/min0246n(Cl2)/10-3 mol01.83.75.4A.02 min的反应速率小于46 min的反应速率B.26 min用Cl2表示的反应速率为0.9 mol/(Lmin)C.增大压强可以提高HCl的转化率D.平衡常数K(200 )K(400 )10.某温度下,反应2A(g)B(g)+C(g)的平衡常数为1,在容积为2 L的密闭容器中加入A(g)。20 s时测得各组分的物质的量如下表:物质A(g)B(g)C(g)物质的量/mol1.20.60.6下列说法正确的是()A.反应前20 s的平均速率为v(A)=0.6 molL-1s-1B.20 s时,正反应速率等于逆反应速率C.达平衡时,A(g)的转化率为100%D.若升高温度,平衡常数变为0.5,则反应的Ht2t3t4,A项错误;根据对比实验的设计原则可知,CuSO4溶液与H2O的体积之和为10 mL,所以V4=2、V5=10、V6=7.5,B项错误,C项正确;因为该实验仅研究CuSO4的量对反应速率的影响,所以H2SO4的量应相同,则V1=V2=V3=20,D项错误。4.B5 min内用E表示的平均反应速率为0.1 molL-1 min-1,则n(E)=0.1 molL-1 min-10.4 L5 min=0.2 mol。2A(g)+B(g)mD(g)+E(g)n(始)/mol0.60.500n/mol0.40.20.20.2n(平)/mol0.20.30.20.2A项,A、B的转化率分别为66.7%和40%;B项,物质变化的物质的量之比等于方程式中的化学计量数之比,m=1;C项,5 min内用A表示的平均反应速率为0.2 molL-1 min-1;D项,平衡时混合物总物质的量为0.9 mol。5.答案(1)0.2(2)使用催化剂升高温度增大B的浓度减小C的浓度(3)-196.6 kJmol-1解析(1)v(A)=0.8molL-1-0.4 molL-12min=0.2 molL-1min-1。(2)24 min内,A、B、C的浓度变化量比前2 min大,说明反应速率加快了,故第2 min时改变的条件可能为使用催化剂或升高温度。第6 min改变条件后,到第8 min时,A的浓度减小而B的浓度增大,可知改变的条件为增大B的浓度。02 min内,A、B、C的浓度变化量分别为0.2 molL-1、0.4 molL-1、0.4 molL-1,则a、b、p分别为1、2、2,从第8、9 min的数据来看,C的浓度大幅度减小,而A、B浓度也减小,且A、B浓度的减小量与化学方程式中化学计量数成正比,故第8 min改变的条件为减小C的浓度。(3)从开始到第4 min消耗A 1.2 mol,共放出热量235.92 kJ,故每消耗1 mol A放出热量:235.92 kJ1.2mol1 mol=196.6 kJ,由(2)的分析可知A的化学计量数为1,故该反应的H=-196.6 kJmol-1。6.答案(1)大于(2)A(3)升高温度增大压强(或充入一定量的CO2)增大解析(1)由图像看出,反应在6 min达到平衡,a点时反应还没达到平衡,故正反应速率大于逆反应速率。(2)随反应进行,反应物浓度不断减小,正反应速率也不断减小,故开始一段时间内正反应速率最大。(3)由图像看出,曲线对应的实验缩短了达到平衡的时间,加快了反应速率,H2的转化率减小,结合该反应为放热反应可知,该实验改变的条件为升高温度。曲线对应的实验缩短了达到平衡的时间,加快了反应速率,H2的转化率增大,结合该反应为气体物质的量减小的反应可知,该实验改变的条件为增大压强或充入一定量的CO2。体积不变时再充入3 mol CO2和4 mol H2,相当于增大压强,平衡右移,H2O(g)的体积分数增大。7.答案(1)0.2/t1(2)16.4(3)1(4)1.6(5)该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动, CO2平衡浓度降低解析(1)v(H2)=v(CO)=(1.2-0.8)mol2 Lt1min=0.2t1mol/(Lmin);(2)平衡时CO反应了0.4 mol,放出的热量为41 kJ/mol0.4 mol=16.4 kJ;(3)平衡时,c(CO)=0.4 mol/L,c(H2O)=0.1 mol/L,c(CO2)=c(H2)=0.2 mol/L,所以平衡常数K甲=0.20.20.40.1=1;(4)从反应条件和投料情况看,甲、乙为等效平衡,故a=1.6;(5)因该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故CO2平衡浓度降低。B组提升题组8.DA项,v(N2O4)=0.05mol2 L20 s=0.001 25 molL-1s-1,则v(NO2)=2v(N2O4)=0.002 5 molL-1s-1;B项,若59 s时反应已达到平衡状态,则c(NO2)等于0.12 molL-1;C项,n3=0.40-0.082=0.24,平衡常数K=0.082(0.242)2=259,K只和温度有关,与投料量无关;D项,该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,80 s时n(N2O4)K(400 )。10.DA项,前20 s的平均速率为v(A)=1.2 mol/(2 L20 s)=0.03 molL-1s-1;B项,20 s时,Qc=c(B)c(C)/c2(A)=0.30.30.62=0.25K,可逆反应向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率;C项,反应是可逆反应,平衡时A(g)的转化率不可能为100%;D项,升高温度,平衡常数减小,反应放热,H0。11.DA项,02 min内,A的物质的量变化量为0.5 mol-0.3 mol=0.2 mol,v(A)=0.2mol2 L2min=0.05 mol/(Lmin);B项,由图()可知,02 min内A、B、C的物质的量变化量分别为0.2 mol、0.6 mol、0.4 mol,所以A、B、C的化学计量数之比为0.2 mol0.6 mol0.4 mol=132,反应方程式为A+3B 2C,增大压强,正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动;C项,由图()可知,温度越高,平衡时B的物质的量分数越高,即升高温度平衡向逆反应方向移动,则A的转化率减小;D项,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故若A的浓度减少1 mol/L,则B的浓度减少3 mol/L,C的浓度增加 2 mol/L。12.答案(1)516H+108(2)在当前实验条件下,增大草酸溶液浓度,反应速率减小(3)当草酸的物质的量浓度小于0.4 mol/L时,反应速率随着草酸的物质的量浓度增加而减小;当草酸的物质的量浓度大于0.4 mol/L时,反应速率随着草酸的物质的量浓度增加而增大ab(4)探究其他离子浓度不变,溶液中H+浓度对反应速率的影响(5)当草酸溶液浓度较小时,C2O42-起主要作用,草酸溶液浓度越大,反应速率越小;当草酸溶液浓度较大时,H+起主要作用,使得草酸溶液浓度越大,反应速率越大。为验证C2O42-对反应速率的影响,保持高锰酸钾与硫酸溶液浓度不变,增加草酸钠的浓度,记录反应速率;若随着草酸钠浓度增加,反应速率降低,证明C2O42-浓度越大,反应速率越小(实验方案包括:目的,操作,现象,结论)。解析(1)酸性条件下高锰酸根离子和草酸根离子发生氧化还原反应,Mn元素由+7价变为+2价、C元素由+3价变为+4价,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平方程式得2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2+10CO2+8H2O;(2)在当前实验条件下,增大草酸溶液浓度,反应时间增长,反应速率减小;(3)由图可知,当草酸的物质的量浓度小于0.4 mol/L时,反应速率随着草酸的物质的量浓度增加而减小,当草酸的物质的量浓度大于0.4 mol/L时,反应速率随着草酸的物质的量浓度增加而增大;MO段反应速率随着草酸的物质的量浓度增加而减小,可能的原因是KMnO4与H2C2O4反应是分步进行的,反应过程中生成Mn()、Mn()、Mn(),最终变为无色的Mn(),以及草酸根易与不同价态锰离子形成较稳定的配位化合物;(4)进行实验的目的是探究其他离子浓度不变,溶液中H+浓度对反应速率的影响;(5)MN变化趋势的原因可能是当草酸溶液浓度较小时,C2O42-起主要作用,草酸溶液浓度越大,反应速率越小;当草酸溶液浓度较大时,H+起主要作用,使得草酸溶液浓度越大,反应速率越大。设计实验方案时注意保持其他条件不变,只改变C2O42-的浓度,通过现象得出结论。
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