2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)25 化學(xué)反應(yīng)速率考點(diǎn)過(guò)關(guān).docx
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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)25 化學(xué)反應(yīng)速率考點(diǎn)過(guò)關(guān).docx
2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)25 化學(xué)反應(yīng)速率考點(diǎn)過(guò)關(guān)
化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法
【基礎(chǔ)梳理】
1. 概念:化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量,通常用單位時(shí)間內(nèi) 或 來(lái)表示。
說(shuō)明:應(yīng)注意這里所說(shuō)的化學(xué)反應(yīng)速率指的是平均反應(yīng)速率,而不是瞬時(shí)反應(yīng)速率。
一定溫度下,鋅粒在1 molL-1稀鹽酸中的反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如右圖所示,圖像中的A點(diǎn)的斜率就是在反應(yīng)時(shí)間t1時(shí)刻的瞬時(shí)反應(yīng)速率。
2. 數(shù)學(xué)表達(dá)式:如對(duì)于反應(yīng)aA+bBcC+dD,v(A)= 。
單位:molL-1s-1或molL-1min-1或molL-1h-1
3. 關(guān)系:在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中,用不同物質(zhì)表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),數(shù)值可能不相同。對(duì)于反應(yīng)aA+bBcC+dD,用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別為v(A)、v(B)、v(C)、v(D),則v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= 。
4. 同一反應(yīng)在不同階段的反應(yīng)速率的變化
同一反應(yīng)在不同反應(yīng)階段的反應(yīng)速率一般是不同的,主要原因:反應(yīng)物濃度的不斷變化;而且反應(yīng)所引起的熱量變化對(duì)反應(yīng)也有較大影響。
5. 轉(zhuǎn)換率:α=100%
微課1 有關(guān)反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
1. 反應(yīng)速率計(jì)算的“三段式”模板
以反應(yīng)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)為例說(shuō)明:
現(xiàn)向一容積不變的2 L密閉容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后,測(cè)得生成的H2O占混合氣體體積的40%,則下列表示此段時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是 ( )
A. v(N2)=0.125 molL-1min-1
B. v(H2O)=0.375 molL-1min-1
C. v(O2)=0.225 molL-1min-1
D. v(NH3)=0.250 molL-1min-1
[答案] C
[解析] 設(shè)4 min時(shí),生成6x mol H2O(g)
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) n(總)
起始量/mol: 4 3 0 0 7
變化量/mol: 4x 3x 2x 6x
4 min量/mol: 4-4x 3-3x 2x 6x 7+x
據(jù)題意,則有:=0.4,解得:x=0.5,
則4 min內(nèi)H2O的變化濃度為Δc(H2O)==1.5 molL-1,
v(H2O)==0.375 molL-1min-1,
再由各物質(zhì)表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別為
v(N2)=0.125 molL-1min-1,
v(NH3)=0.250 molL-1min-1,
v(O2)=0.187 5 molL-1min-1。
【典型例題】
一、 基本計(jì)算
(xx廣東模擬)一定溫度時(shí),向容積為2 L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196 kJmol-1,一段時(shí)間后達(dá)平衡,反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表:
反應(yīng)時(shí)間/min
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
0
2
1
5
1.2
10
0.4
15
0.8
反應(yīng)在前10 min的平均速率為v(SO2)= 。
[答案] 0.06 molL-1min-1
[解析] 在10 min時(shí),容器中n(O2)=0.4 mol,則n(SO2)=0.8 mol,則SO2減少了1.2 mol,v(SO2)==0.06 molL-1min-1。
一定條件下進(jìn)行反應(yīng):2NO2(g)N2O4(g),向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol NO2(g),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡。反應(yīng)過(guò)程中測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:
t/s
0
2
4
6
8
n(N2O4)/mol
0
0.30
0.39
0.40
0.40
反應(yīng)在前2 s的平均速率為v(NO2)= 。
[答案] 0.15 molL-1s-1
[解析] 根據(jù)表中數(shù)據(jù),可以計(jì)算出v(N2O4)==0.075 molL-1s-1,根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,得到v(NO2)=0.15 molL-1s-1。
二、 同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率關(guān)系及反應(yīng)速率大小的比較
已知反應(yīng)4NH3+5O24NO+6H2O,若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,則下列關(guān)系正確的是 ( )
A. v(NH3)=v(O2)
B. v(O2)=v(H2O)
C. v(NH3)=v(H2O)
D. v(O2)=v(NO)
[答案] B
[解析] 5v(NH3)=4v(O2),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;3v(NH3)=2v(H2O),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;6v(O2)=5v(H2O),選項(xiàng)B正確;4v(O2)=5v(NO),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
在2A+2BC+5D反應(yīng)中,表示該反應(yīng)速率最快的是 ( )
A. v(A)=0.5 molL-1s-1
B. v(B)=0.3 molL-1s-1
C. v(C)=0.4 molL-1s-1
D. v(D)=1 molL-1s-1
[答案] C
[解析] 在不同時(shí)間段進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),應(yīng)該轉(zhuǎn)化為用同一物質(zhì)表示的速率,然后再比較其大小。我們不妨用C的濃度變化來(lái)表示。A項(xiàng),v(C)=0.25 molL-1s-1;B項(xiàng),v(C)=0.15 molL-1s-1;C項(xiàng),v(C)=0.4 molL-1s-1;D項(xiàng),v(C)=0.2 molL-1s-1。所以化學(xué)反應(yīng)速率最快的是選項(xiàng)C。
三、 化學(xué)反應(yīng)速率的圖像分析
大氣中的部分碘源于O3對(duì)海水中I-的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進(jìn)行模擬研究。
(1)O3將I-氧化成I2的過(guò)程由3步反應(yīng)組成:
①I(mǎi)-(aq)+O3(g)IO-(aq)+O2(g)
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq)
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)
總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(2)為探究Fe2+對(duì)氧化I-反應(yīng)的影響(反應(yīng)體系如圖1),某研究小組測(cè)定兩組實(shí)驗(yàn)中濃度和體系pH,結(jié)果見(jiàn)圖2。
圖1 圖2
據(jù)圖2,計(jì)算318 s內(nèi)第2組實(shí)驗(yàn)中生成的平均反應(yīng)速率(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
[答案] (1)2I-+O3+2H+I2+H2O+O2
(2)v()==5.510-4 molL-1s-1
[解析] 由圖可知,318 s內(nèi)第2組實(shí)驗(yàn)中,c()由3.510-3 molL-1增加到11.810-3 molL-1,則生成的平均反應(yīng)速率:v()==5.510-4 molL-1s-1,此問(wèn)需要注意縱坐標(biāo)中“c()/10-3 molL-1”隱含的信息,計(jì)算時(shí)需要將圖中所得數(shù)據(jù)乘以“10-3 molL-1”。
鎳具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性,是許多領(lǐng)域尤其是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料。已知:M(Ni)=59 gmol-1。
羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應(yīng)依次為
反應(yīng)Ⅰ:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g) ΔH1<0
反應(yīng)Ⅱ:Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g) ΔH2
(1)在溫度不變的情況下,要提高反應(yīng)Ⅰ中Ni(CO)4的產(chǎn)率,可采取的措施有 、 。
(2)已知350 K下的2 L密閉容器中裝有100 g粗鎳(純度98.5%,所含雜質(zhì)不與CO反應(yīng)),通入6 mol CO氣體發(fā)生反應(yīng)Ⅰ制備N(xiāo)i(CO)4,容器內(nèi)剩余固體質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如上圖所示,10 min后剩余固體質(zhì)量不再變化。
反應(yīng)Ⅰ在0~10 min的平均反應(yīng)速率v[Ni(CO)4]= 。
[答案] (1)增大CO濃度 加壓
(2)0.05 molL-1min-1
[解析] (1)要提高反應(yīng)Ⅰ中Ni(CO)4的產(chǎn)率,即使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),可采取的措施有增大CO濃度、加壓等。
(2)由圖可知,10 min時(shí),消耗的鎳的質(zhì)量為59 g,即消耗了1 mol鎳,同時(shí)生成了1 mol Ni(CO)4,反應(yīng)是在2 L密閉容器中進(jìn)行的,所以c[Ni(CO)4]==0.50 molL-1,v[Ni(CO)4]==0.05 molL-1min-1。
四、 反應(yīng)過(guò)程曲線變化圖與基本計(jì)算
固定和利用CO2能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體。工業(yè)上有一種用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法,原理如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=-49.0 kJmol-1
某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密閉容器中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下圖所示(實(shí)線)。
(1)a點(diǎn)正反應(yīng)速率 (填“>”、“<”或“=”)逆反應(yīng)速率。
(2)下列時(shí)間段平均反應(yīng)速率最大的是 ,最小的是 。(填字母)
A. 0~1 min B. 1~3 min C. 3~8 min D. 8~11 min
[答案] (1)> (2)A D
[解析] (1)a點(diǎn)反應(yīng)正向進(jìn)行,則v(正)>v(逆)。
(2)圖像中,0~1 min斜率最大,化學(xué)反應(yīng)速率最大;8~11 min斜率為0,反應(yīng)宏觀結(jié)束。
在25 ℃時(shí),密閉容器中X、Y、Z三種氣體的濃度變化情況如下圖,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A. 反應(yīng)可表示為3X+Y2Z
B. 從反應(yīng)開(kāi)始到0.4 s時(shí),以Y表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.25 molL-1s-1
C. 增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動(dòng),正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小
D. 升高溫度,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),平衡常數(shù)一定增大
[答案] C
[解析] 從反應(yīng)開(kāi)始到0.4 s時(shí),X、Y、Z的物質(zhì)的量濃度變化量分別為0.3 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL-1,則其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3∶1∶2,A正確;從反應(yīng)開(kāi)始到0.4 s時(shí),以Y表示的化學(xué)反應(yīng)速率為=0.25 molL-1s-1,B正確;增大壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率均增大,但增大的倍數(shù)不同,C錯(cuò)誤。
化學(xué)反應(yīng)速率的理解
在反應(yīng)速率的計(jì)算中,要明確反應(yīng)速率是指單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加,為平均反應(yīng)速率。要避免用物質(zhì)的量直接計(jì)算;固體無(wú)濃度概念,故一般不用固體表示反應(yīng)速率。
影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
【基礎(chǔ)梳理】
1. 反應(yīng)速率理論(碰撞理論和活化理論)
(1)有效碰撞: 的碰撞稱為有效碰撞。
有效碰撞必須具備兩個(gè)條件:一是發(fā)生碰撞的分子具有 ,二是分子必須在 。
(2)活化分子:在化學(xué)反應(yīng)中,能量較高,有可能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子。
活化分子的百分?jǐn)?shù)=100%
(3)活化能:活化分子具有的最低能量與所有分子的平均能量之差稱為活化能。
在下圖中,反應(yīng)的活化能是 ,反應(yīng)熱是 。
2. 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
(1)內(nèi)因(決定因素):化學(xué)反應(yīng)速率的大小由參加反應(yīng)的物質(zhì)本身的性質(zhì)所決定。如金屬與水反應(yīng)的速率:Na Mg Al。
(2)外因
①濃度:當(dāng)其他條件不變時(shí),增大反應(yīng)物的濃度,可以 化學(xué)反應(yīng)速率;減小反應(yīng)物的濃度,可以 化學(xué)反應(yīng)速率。
②壓強(qiáng):在其他條件不變時(shí),對(duì)有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率 ;減小壓強(qiáng),反應(yīng)速率 。
③溫度:在其他條件不變時(shí),升高溫度,可以 化學(xué)反應(yīng)速率,溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快(實(shí)驗(yàn)測(cè)得,溫度每升高10 ℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大到原來(lái)的2~4倍);降低溫度,可以 化學(xué)反應(yīng)速率,溫度越低,化學(xué)反應(yīng)速率越慢。
④催化劑:使用催化劑可以 化學(xué)反應(yīng)速率(不作特殊強(qiáng)調(diào),一般指正催化劑)。
⑤其他因素:除濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑這四大影響因素外,光、超聲波、激光、放射線、電磁波、反應(yīng)物顆粒的大小、構(gòu)成微小原電池等也能影響反應(yīng)速率。
3. 用化學(xué)反應(yīng)速率理論來(lái)解釋化學(xué)反應(yīng)的快慢
活化能→活化分子→有效碰撞→化學(xué)反應(yīng)速率
影 響
外因
單位體積內(nèi)
有效碰撞次數(shù)
化學(xué)反應(yīng)速率
分子總數(shù)
活化分子數(shù)
活化分子百分?jǐn)?shù)
增大反應(yīng)物濃度
增大壓強(qiáng)
升高溫度
使用催化劑
微課2 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的易錯(cuò)點(diǎn)分析
1. 向反應(yīng)體系中加入物質(zhì)一定會(huì)加快反應(yīng)速率嗎?
2. 對(duì)可逆反應(yīng),增大生成物濃度能加快反應(yīng)速率?
3. 增大壓強(qiáng)一定會(huì)加快反應(yīng)速率?
4. 對(duì)系數(shù)相等的氣相可逆反應(yīng),增大壓強(qiáng)能加快反應(yīng)速率嗎?
5. 對(duì)于正反應(yīng)是吸熱的可逆反應(yīng),升溫,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減慢,這種說(shuō)法對(duì)嗎?
6. 使用催化劑能提高轉(zhuǎn)化率嗎?
[答案] 1. 若加入的是固體物質(zhì),則對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響;若加入的溶液與原來(lái)是等濃度的,盡管加入物質(zhì),但未改變反應(yīng)物濃度,對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響;若是恒溫恒容條件下發(fā)生的氣相反應(yīng),加入的是稀有氣體,對(duì)反應(yīng)速率也沒(méi)有影響。
2. 對(duì)可逆反應(yīng),增大生成物濃度的瞬間,正反應(yīng)速率不變,逆反應(yīng)速率增大,使平衡逆向移動(dòng),從而使反應(yīng)物濃度也增大,正反應(yīng)速率隨即增大。
3. 對(duì)于非氣相反應(yīng),增大壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響;恒溫恒容條件下的氣相反應(yīng),充入稀有氣體,盡管增大壓強(qiáng),但各個(gè)反應(yīng)物、生成物濃度未發(fā)生變化,反應(yīng)速率不變。
4. 對(duì)系數(shù)相等的氣相可逆反應(yīng),增大壓強(qiáng),能同等程度地加快反應(yīng)速率。
5. 對(duì)于正反應(yīng)是吸熱的可逆反應(yīng),升高溫度,正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均增大。
6. 使用催化劑能同等程度的改變反應(yīng)速率,平衡不移動(dòng),不能提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率。
【典型例題】
某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
【實(shí)驗(yàn)原理】 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄】
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
室溫下,試管中所加試劑及其用量/mL
室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min
0.6 molL-1
H2C2O4溶液
H2O
3 molL-1
稀硫酸
0.05 molL-1
KMnO4溶液
1
3.0
2.0
2.0
3.0
1.5
2
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
3
1.0
4.0
2.0
3.0
3.9
請(qǐng)回答:
(1)根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得到的結(jié)論是 。
(2)利用實(shí)驗(yàn)1中數(shù)據(jù)計(jì)算,用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為v(KMnO4)= 。
(3)該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2+)隨時(shí)間變化趨勢(shì)的示意圖,如圖1所示。但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn),該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中n(Mn2+)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)應(yīng)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè),并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。
圖1 圖2
①該小組同學(xué)提出的假設(shè)是 。
②請(qǐng)你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案,并填寫(xiě)表中空白。
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
室溫下,試管中所加試劑及其用量/mL
再向試管中加入少量固體
室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min
0.6 molL-1
H2C2O4溶液
H2O
3 mol
L-1稀硫酸
0.05 mol
L-1 KMnO4溶液
4
3.0
2.0
2.0
3.0
t
③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立,應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是 。
[答案] (1)其他條件相同時(shí),增大H2C2O4濃度(或反應(yīng)物濃度),反應(yīng)速率增大
(2)1.010-2 molL-1min-1
(3)①生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑(或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用)
②MnSO4
③與實(shí)驗(yàn)1比較,溶液褪色所需時(shí)間短
[解析] (1)從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是H2C2O4濃度;其他條件相同時(shí),增大H2C2O4濃度,反應(yīng)速率增大;原因是反應(yīng)物濃度增大,單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增多,有效碰撞幾率增大。(3)由圖2可知反應(yīng)開(kāi)始后速率增大的比較快,說(shuō)明生成物中的MnSO4(或Mn2+)為該反應(yīng)的催化劑,做對(duì)比實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)1比較,其他條件相同時(shí)加入MnSO4,若反應(yīng)加快,溶液褪色的時(shí)間小于1.5 min,說(shuō)明Mn2+是催化劑。
某合作小組同學(xué)將銅片加入稀硝酸,發(fā)現(xiàn)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)非常慢,一段時(shí)間后反應(yīng)速率明顯加快。該小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究其原因。
(1)該反應(yīng)的離子方程式為 。
(2)提出合理假設(shè)。該實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率明顯加快的原因可能是 (填字母)。
A. 反應(yīng)放熱導(dǎo)致溫度升高
B. 壓強(qiáng)增大
C. 生成物的催化作用
D. 反應(yīng)物接觸面積增大
(3)初步探究。測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中溶液不同時(shí)間的溫度,結(jié)果如下表:
時(shí)間/min
0
5
10
15
20
25
35
50
60
70
80
溫度/℃
25
26
26
26
26
26
26.5
27
27
27
27
結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮捅碇袛?shù)據(jù),你得出的結(jié)論是 。
(4)進(jìn)一步探究。查閱文獻(xiàn)了解到化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對(duì)反應(yīng)有催化作用,請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表并將實(shí)驗(yàn)?zāi)康难a(bǔ)充完整。
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
銅片
質(zhì)量/g
0.1 molL-1
硝酸體積/mL
硝酸銅
晶體/g
亞硝酸鈉
晶體/g
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
①
5
20
實(shí)驗(yàn)①和②探究 的影響;實(shí)驗(yàn)①和③探究亞硝酸根的影響?
②
0.5
③
[答案] (1)3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)AC
(3)溫度不是反應(yīng)速率明顯加快的主要原因
(4)
實(shí)驗(yàn)
編號(hào)
銅片
質(zhì)量/g
0.1 molL-1
硝酸體積/mL
硝酸銅
晶體/g
亞硝酸鈉
晶體/g
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
①
5
20
0
0
實(shí)驗(yàn)①和②探究Cu2+的影響;實(shí)驗(yàn)①和③探究亞硝酸根的影響
②
5
20
0.5
0
③
5
20
0
0.5
解析 (1)銅片與稀硝酸的反應(yīng)為3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,改為離子方程式即可。
(2)該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),反應(yīng)放熱,溫度升高使化學(xué)反應(yīng)速率增大,A項(xiàng)合理;在溶液中進(jìn)行的反應(yīng),壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響,B項(xiàng)不合理;催化劑能使化學(xué)反應(yīng)速率加快,C項(xiàng)合理;在溶液中進(jìn)行的反應(yīng),反應(yīng)物的接觸面積不可能增大,D項(xiàng)不合理。
(3)反應(yīng)從開(kāi)始至80 min結(jié)束,體系的溫度變化不明顯,但題目明確化學(xué)反應(yīng)速率升高,因此溫度并非本實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)速率變化的主要因素。
(4)題干明確“產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對(duì)反應(yīng)有催化作用”,結(jié)合表格知用Cu2+、N的變化對(duì)比即可得出結(jié)論,參照實(shí)驗(yàn)兩者皆為0即可。
H2O2是一種綠色氧化還原試劑,在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。
某小組擬在同濃度Fe3+的催化下,探究H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器:30%H2O2、0.1 molL-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。
(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:在不同H2O2濃度下,測(cè)定 (要求所測(cè)得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置,完成右圖的裝置示意圖。
(3)參照下表格式,擬定實(shí)驗(yàn)表格,完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測(cè)物理量和所擬定的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)用字母表示)。
物理量
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
V[0.1 molL-1Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
[答案] (1)收集相同體積的氧氣所需時(shí)間(或相同時(shí)間所收集氧氣的體積)
(2)
(3)
物理量
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
V[0.1 molL-1Fe2(SO4)3]/mL
V(H2O2)/mL
V(H2O)/mL
V(O2)/mL
時(shí)間/s
1
a
b
c
e
d
2
a
c
b
e
f
或
物理量
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
V[0.1 molL-1Fe2(SO4)3]/mL
V(H2O2)/mL
V(H2O)/mL
時(shí)間/s
V(O2)/mL
1
a
b
c
e
d
2
a
c
b
e
f
[解析] 反應(yīng)速率是單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)濃度的改變量,所以測(cè)定不同濃度的過(guò)氧化氫對(duì)分解速率的影響,需測(cè)定相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積的多少,或生成相同體積的氧氣所需時(shí)間的多少;要保證除了H2O2濃度不同之外,其他物質(zhì)的濃度均相等,因而溶液的總體積一定,加入的硫酸鐵一定,H2O2和H2O的體積和相等即可。
某探究小組用HNO3與大理石反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量減小的方法,研究影響反應(yīng)速率的因素。所用HNO3濃度為1.00 molL-1、2.00 molL-1,大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格,實(shí)驗(yàn)溫度為298 K、308 K,每次實(shí)驗(yàn)HNO3的用量為25.0 mL、大理石用量為10.00 g。
(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表,并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)
T/K
大理石規(guī)格
HNO3濃度/molL-1
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
①
298
粗顆粒
2.00
(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響
(Ⅱ)實(shí)驗(yàn)①和 探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響
(Ⅲ)實(shí)驗(yàn)①和 探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對(duì)該反應(yīng)速率的影響
②
298
粗顆粒
1.00
③
308
粗顆粒
2.00
④
298
細(xì)顆粒
2.00
(2)實(shí)驗(yàn)①中CO2質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系見(jiàn)右圖,計(jì)算實(shí)驗(yàn)①在7090 s內(nèi)HNO3的平均反應(yīng)速率。(忽略溶液體積變化,寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)
(3)請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)②、③和④中CO2質(zhì)量隨時(shí)間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖。
[答案] (1)③?、?
(2)依據(jù)反應(yīng)CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O計(jì)算,實(shí)驗(yàn)①在7090 s范圍內(nèi)Δn(CO2)==2.5 10-3 mol,v(HNO3)===0.01 molL-1s-1。
(3)
解析 作圖要點(diǎn):實(shí)驗(yàn)②中,HNO3不足量,縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的每一個(gè)值均為①中的;實(shí)驗(yàn)③、④的圖像類(lèi)似,恰好完全反應(yīng),但反應(yīng)條件改變,升高溫度與大理石細(xì)顆粒增大表面積可加快反應(yīng)速率,所以圖像曲線斜率變大,平衡位置縱坐標(biāo)與實(shí)驗(yàn)①相同。