高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題16 化學(xué)反應(yīng)速率（含解析）

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專題16 化學(xué)反應(yīng)速率 考點(diǎn)一　化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識(shí)條目 必考要求 加試要求 1.化學(xué)反應(yīng)速率及簡(jiǎn)單計(jì)算 a b 2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用 a b 3.活化分子、活化能、有效碰撞的概念 a 4.碰撞理論 b 5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理 c (一)化學(xué)反應(yīng)速率 1．表示方法 通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。 2．?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式及單位 v＝，單位為 molL－1min－1或 molL－1s－1。 3．規(guī)律 同一反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)，用不同物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率可能不同，但反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 (二)影響因素 1．內(nèi)因(主要因素) 反應(yīng)物本身的性質(zhì)。 2．外因(其他條件不變，只改變一個(gè)條件) 3．理論解釋——有效碰撞理論(加試) (1)活化分子、活化能、有效碰撞 ①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 ②活化能：如圖 圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，使用催化劑時(shí)的活化能為E3，反應(yīng)熱為E1－E2。(注：E2為逆反應(yīng)的活化能) ③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。 (2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系 正誤辨析 正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)化學(xué)反應(yīng)速率是指一定時(shí)間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加() (2)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 molL－1s－1是指1 s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.8 molL－1 () (3)由v＝計(jì)算平均速率，用反應(yīng)物表示為正值，用生成物表示為負(fù)值 () (4)同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同 (√) (5)其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度使分子獲得能量，活化分子百分?jǐn)?shù)提高，反應(yīng)速率增大() (6)兩試管各加入5 mL 0.1 molL－1 Na2S2O3溶液，同時(shí)分別滴入55 mL 0.1 molL－1硫酸和鹽酸，兩只試管同時(shí)變渾濁 () 題組一　“v＝”的應(yīng)用 1．一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： (1)從反應(yīng)開始到10 s時(shí)，v(Z)＝____________________________________________。 (2)反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________。 答案　(1)0.079 molL－1s－1 (2)X＋Y2Z 解析　(1)Δn(Z)＝1.58 mol v(Z)＝＝0.079 molL－1s－1。 (2)Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.79 mol∶0.79 mol∶1.58 mol＝1∶1∶2 所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為X＋Y2Z。 2．(2015浙江10月選考，20)某溫度時(shí)，2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)反應(yīng)到2 s后，NO的濃度減少了0.06 molL－1，則以O(shè)2表示該時(shí)段的化學(xué)反應(yīng)速率是(　　) A．0.03 molL－1s－1 B．0.015 molL－1s－1 C．0.12 molL－1s－1 D．0.06 molL－1s－1 答案　B 解析　本題考查化學(xué)反應(yīng)速率知識(shí)?；瘜W(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間里反應(yīng)物濃度的減少或生成濃度的增加來表示，表達(dá)式v＝，由表達(dá)式計(jì)算可得：v(NO)＝＝＝ 0.03 molL－1，根據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v(NO)∶v(O2)＝2∶1,0.03 molL－1min－1∶v(O2)＝2∶1，則v(O2)＝0.015 molL－1s－1，B正確。 　計(jì)算速率時(shí)易忽略體積因素，用物質(zhì)的量的變化除以時(shí)間。 題組二　化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較 3．(2016金華十校9月高三模擬)對(duì)于某反應(yīng)X＋3Y===2E＋2F，在甲、乙、丙、丁四種不同條件下，分別測(cè)得反應(yīng)速率：甲，v(X)＝0.3 molL－1min－1；乙，v(Y)＝1.2 molL－1min－1；丙，v(E)＝0.6 molL－1min－1；丁，v(F)＝0.9 molL－1min－1。則反應(yīng)最快的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案　D 解析　乙中：v(X)＝v(Y)＝0.4 molL－1min－1，丙中：v(X)＝v(E)＝0.3 molL－1min－1，丁中：v(X)＝v(F)＝0.45 molL－1min－1，故最快的為丁。 4．對(duì)于可逆反應(yīng)A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下，其中表示的反應(yīng)速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.5 molL－1min－1 B．v(B)＝1.2 molL－1s－1 C．v(D)＝0.4 molL－1min－1 D．v(C)＝0.1 molL－1s－1 答案　D 解析　本題可以采用歸一法進(jìn)行求解，通過方程式的計(jì)量數(shù)將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率折算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，B項(xiàng)中的B物質(zhì)是固體，不能表示反應(yīng)速率；C項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的v(A)＝0.2 molL－1min－1；D項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的v(A)＝3 molL－1min－1。 　化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法 由于同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時(shí)數(shù)值可能不同，所以比較反應(yīng)的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化。 (1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位。 (2)換算成同一物質(zhì)表示的速率，再比較數(shù)值的大小。 (3)比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值，即對(duì)于一般反應(yīng)aA＋bB===cC＋dD，比較與，若＞，則A表示的反應(yīng)速率比B的大。 題組三　“三段式”模板突破濃度、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算 解題指導(dǎo) 對(duì)于較為復(fù)雜的關(guān)于反應(yīng)速率的題目常采用以下步驟和模板計(jì)算 (1)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。 (3)根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。 例如：反應(yīng)　　　　　　mA?。B  pC 起始濃度(molL－1) a b c 轉(zhuǎn)化濃度(molL－1) x 某時(shí)刻濃度(molL－1) a－x b－ c＋ 5．(2016浙江4月選考，18)X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＝－a kJmol－1，一定條件下，將1 mol X和3 mol Y通入2 L的恒容密閉容器中，反應(yīng)10 min，測(cè)得Y的物質(zhì)的量為2.4 mol。下列說法正確的是(　　) A．10 min內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為0.03 molL－1s－1 B．第10 min時(shí)，X的反應(yīng)速率為0.01 molL－1min－1 C．10 min內(nèi)，消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z D．10 min內(nèi)，X和Y反應(yīng)放出的熱量為a kJ 答案　C 解析　　　X(g)＋3Y(g)2Z　ΔH＝－a kJmol－1 起始(mol) 1　　 3　　　 0 轉(zhuǎn)化(mol) a　　 3a　　　2a 10 min時(shí) 1－a　3－3a　 2a 3－3a＝2.4 mol，a＝0.2 mol。 A項(xiàng)，v(Y)＝＝0.03 molL－1min－1，單位錯(cuò)；B項(xiàng)，X的平均反應(yīng)速率為 0.01 molL－1min－1，而不是即時(shí)速率；D項(xiàng)，生成2 mol Z，放出熱量為a kJ，所以生成0.4 mol Z，放出熱量為0.2a kJ。 6．(2016紹興選考適應(yīng)性考試)在一定條件下，發(fā)生反應(yīng)：2X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH＝－197 kJmol－1，若將2 mol X和1 mol Y充入2 L的恒容密閉容器中，反應(yīng)10 min，測(cè)得X的物質(zhì)的量為1.4 mol，下列說法正確的是(　　) A．10 min內(nèi)，反應(yīng)放出的熱量為197 kJ熱量 B．10 min內(nèi)，X的平均反應(yīng)速率為0.06 molL－1min－1 C．第10 min時(shí)，Y的反應(yīng)速率小于0.015 molL－1min－1(假如體系溫度不變) D．第10 min時(shí)，Z濃度為0.6 molL－1 答案　C 解析　　2X(g)＋　Y(g)　2Z(g)　ΔH＝－197 kJmol－1 起始 2 mol 1 mol　 0 197 kJ 轉(zhuǎn)化 0.6 mol 0.3 mol 0.6 mol 10 min末1.4 mol 0.7 mol 0.6 mol 由上可知：A項(xiàng)，10 min時(shí)放出的熱量為＝59.1 kJ，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，10 min內(nèi)，v(X)＝＝0.03 molL－1min－1，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，10 min內(nèi)，v(Y)＝v(X)＝ 0.015 molL－1min－1，故第10 min時(shí)，Y的反應(yīng)速率小于0.015 molL－1min－1，正確；D項(xiàng)，第10 min時(shí)，c(Z)＝＝0.3 molL－1，錯(cuò)誤。 題組四　正確理解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 7．按要求填空 (1)形狀大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率：鐵______(填“大于”、“小于”或“等于”)鋁。 (2)對(duì)于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改變下列條件對(duì)生成氫氣的速率有何影響？(填“增大”、“減小”或“不變”) ①升高溫度：________； ②增大鹽酸濃度：__________； ③增大鐵的質(zhì)量：__________； ④增加鹽酸體積：____________； ⑤把鐵片改成鐵粉：____________； ⑥滴入幾滴CuSO4溶液：____________； ⑦加入NaCl固體：____________； ⑧加入CH3COONa固體：____________； ⑨加入一定體積的Na2SO4溶液：____________。 (3)若把(2)中的稀鹽酸改成“稀硝酸”或“濃硫酸”是否還產(chǎn)生H2，為什么？ 答案　(1)小于 (2)①增大?、谠龃蟆、鄄蛔儭、懿蛔儭、菰龃蟆、拊龃螈卟蛔儭、鄿p小?、釡p小 (3)不會(huì)產(chǎn)生H2，F(xiàn)e和稀硝酸反應(yīng)生成NO；常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化。 8．一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密閉容器中進(jìn)行，回答下列措施對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(填“增大”、“減小”或“不變”) (1)縮小體積使壓強(qiáng)增大：__________； (2)恒容充入N2：__________； (3)恒容充入He：__________； (4)恒壓充入He：__________。 答案　(1)增大　(2)增大　(3)不變　(4)減小 　氣體反應(yīng)體系中充入惰性氣體(不參與反應(yīng))時(shí)對(duì)反應(yīng)速率的影響 (1)恒容：充入“惰性氣體”―→總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)―→反應(yīng)速率不變。 (2)恒壓：充入“惰性氣體”―→體積增大―→物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)―→反應(yīng)速率減小。 題組五　外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 9．(2016寧波效實(shí)中學(xué)高一下學(xué)期期中)對(duì)反應(yīng)A＋BAB來說，常溫下按以下情況進(jìn)行反應(yīng)： ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol?、?0 mL溶液中含A、B各0.05 mol　③0.1 molL－1的A、B溶液各10 mL?、?.5 molL－1的A、B溶液各50 mL 四者反應(yīng)速率的大小關(guān)系是(　　) A．②＞①＞④＞③ B．④＞③＞②＞① C．①＞②＞④＞③ D．①＞②＞③＞④ 答案　A 解析?、賹?duì)于化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物濃度越大，則反應(yīng)速率越大，①中含A、B的濃度為＝0.5 molL－1；②中含A、B的濃度為＝1 molL－1；③含A、B的濃度為 0.05 molL－1；④含A、B的濃度為0.25 molL－1，四者濃度的大小關(guān)系是②＞①＞④＞③，則四者反應(yīng)速率的大小關(guān)系是②＞①＞④＞③，故選A。 10．等質(zhì)量的鐵與過量的鹽酸在不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得在不同時(shí)間(t)內(nèi)產(chǎn)生氣體體積(V)的數(shù)據(jù)如圖所示，根據(jù)圖示分析實(shí)驗(yàn)條件，下列說法中一定不正確的是(　　) 組別 對(duì)應(yīng)曲線 c(HCl)/molL－1 反應(yīng)溫度/℃ 鐵的狀態(tài) 1 a 30 粉末狀 2 b 30 粉末狀 3 c 2.5 塊狀 4 d 2.5 30 塊狀 A．第4組實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率最慢 B．第1組實(shí)驗(yàn)中鹽酸的濃度大于2.5 molL－1 C．第2組實(shí)驗(yàn)中鹽酸的濃度等于2.5 molL－1 D．第3組實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)溫度低于30 ℃ 答案　D 解析　由圖像可知，1、2、3、4組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氫氣一樣多，只是反應(yīng)速率有快慢之分。第4組實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)所用時(shí)間最長(zhǎng)，故反應(yīng)速率最慢，A正確；第1組實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)所用時(shí)間最短，故反應(yīng)速率最快，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸濃度應(yīng)大于2.5 molL－1，B正確；第2組實(shí)驗(yàn)，鐵是粉末狀，與3、4組塊狀鐵相區(qū)別，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸的濃度應(yīng)等于 2.5 molL－1，C正確；由3、4組實(shí)驗(yàn)并結(jié)合圖像知第3組實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)溫度應(yīng)高于30 ℃，D錯(cuò)誤。 題組六　有效碰撞理論(加試) 11．下列說法正確的是(　　) ①活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?、谄胀ǚ肿佑袝r(shí)也能發(fā)生有效碰撞　③升高溫度會(huì)加快反應(yīng)速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次數(shù)　④增大反應(yīng)物濃度會(huì)加快反應(yīng)速率的原因是單位體積內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增多?、菔褂么呋瘎┠芴岣叻磻?yīng)速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞頻率增大?、藁瘜W(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)是活化分子有合適取向時(shí)的有效碰撞 A．①②⑤ B．③④⑥ C．③④⑤⑥ D．②③④ 答案　B 解析　只有活化分子間合理取向的碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，①、②錯(cuò)誤；使用催化劑改變反應(yīng)過程，降低反應(yīng) 的活化能，增大活化分子百分?jǐn)?shù)，使有效碰撞頻率增大，提高反應(yīng)速率，⑤錯(cuò)誤。 12．(2016寧波效實(shí)中學(xué)高二期中)1918年，Lewis提出反應(yīng)速率的碰撞理論：反應(yīng)物分子之間的相互碰撞是反應(yīng)進(jìn)行的必要條件，但并不是每次碰撞都能引起反應(yīng)，只有少數(shù)碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。能引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞稱之為有效碰撞。 (1)圖Ⅰ是HI分解反應(yīng)中HI分子之間的幾種碰撞示意圖，其中屬于有效碰撞的是________(填“A”、“B”或“C”)。 (2)20世紀(jì)30年代，Eyring和Pelzer在碰撞理論的基礎(chǔ)上提出化學(xué)反應(yīng)的過濾態(tài)理論：化學(xué)反應(yīng)并不是通過簡(jiǎn)單的碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一個(gè)高能量的過渡態(tài)。圖Ⅱ是NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請(qǐng)寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： _____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)過渡態(tài)理論認(rèn)為，催化劑改變反應(yīng)速率的原因是改變了反應(yīng)的途徑，對(duì)大多數(shù)反應(yīng)而言主要是通過改變過渡態(tài)而導(dǎo)致有效碰撞所需要的能量發(fā)生變化。 ①在反應(yīng)體系中加入催化劑中，反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E2________，E2________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 ②請(qǐng)?jiān)趫DⅡ中作出NO2和CO反應(yīng)時(shí)使用催化劑而使反應(yīng)速率加快的能量變化示意圖。 答案　(1)C (2)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJmol－1 (3)①減小　減小 ②示意圖： 考點(diǎn)二　控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(加試) 在研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，由于外界影響因素較多，故為搞清某個(gè)因素的影響均需控制其他因素相同或不變，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，常用控制變量思想解決該類問題。 1．常見考查形式 (1)以表格的形式給出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生找出每組數(shù)據(jù)的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 (2)給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析各因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．解題策略 (1)確定變量 解答這類題目時(shí)首先要認(rèn)真審題，理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素有哪些。 (2)定多變一 在探究時(shí)，應(yīng)該先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。 (3)數(shù)據(jù)有效 解答時(shí)注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。 1．某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計(jì)時(shí)，通過測(cè)定褪色所需時(shí)間來判斷反應(yīng)的快慢。該小組設(shè)計(jì)了如下方案。 編號(hào) H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度/℃ 濃度/molL－1 體積/mL 濃度/molL－1 體積/mL ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (1)已知反應(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4溶液轉(zhuǎn)化為MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4轉(zhuǎn)移________mol電子。為了觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥__________________________。 (2)探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是________(填編號(hào)，下同)，探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是____________。 (3)實(shí)驗(yàn)①測(cè)得KMnO4溶液的褪色時(shí)間為40 s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(KMnO4)＝_______________________________________molL－1min－1。 (4)已知50 ℃時(shí)c(MnO)～t(反應(yīng)時(shí)間)的變化曲線如圖。若保持其他條件不變，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中，畫出25 ℃時(shí)c(MnO)～t的變化曲線示意圖。 答案　(1)2　2.5　(2)②和③?、俸廷凇?3)0.010(或1.010－2) (4) 解析　(1)H2C2O4中碳的化合價(jià)是＋3價(jià)，CO2中碳的化合價(jià)為＋4價(jià)，故每消耗1 mol H2C2O4轉(zhuǎn)移2 mol電子，配平化學(xué)方程式為2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，為保證KMnO4完全反應(yīng)，c(H2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。(2)探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，則濃度必然相同，則編號(hào)為②和③；同理探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)是①和②。 (3)v(KMnO4)＝(0.010 molL－1)()＝0.010 molL－1min－1。 (4)溫度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減小，故KMnO4褪色時(shí)間延長(zhǎng)，故作圖時(shí)要同時(shí)體現(xiàn)25 ℃時(shí)MnO濃度降低比50 ℃時(shí)MnO的濃度降低緩慢和達(dá)到平衡時(shí)間比50 ℃時(shí)“拖后”。 2．Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2＋濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物pCP，探究有關(guān)因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。 【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】控制pCP的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298 K或313 K(其他實(shí)驗(yàn)條件見下表)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。 (1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? T/K pH c/10－3 molL－1 H2O2 Fe2＋ ① 為以下實(shí)驗(yàn)作參照 298 3 6.0 0.30 ② 探究溫度對(duì)降解反應(yīng)速率的影響 ③ 298 10 6.0 0.30 【數(shù)據(jù)處理】實(shí)驗(yàn)測(cè)得pCP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。 (2)請(qǐng)根據(jù)圖中實(shí)驗(yàn)①曲線，計(jì)算降解反應(yīng)在50～150 s內(nèi)的反應(yīng)速率：v(pCP)＝________molL－1s－1。 【解釋與結(jié)論】 (3)實(shí)驗(yàn)①、②表明溫度升高，降解反應(yīng)速率增大。但溫度過高時(shí)反而導(dǎo)致降解反應(yīng)速率減小，請(qǐng)從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因： ________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論是pH等于10時(shí)， ______________________________________ ________________________________________________________________________。 【思考與交流】 (5)實(shí)驗(yàn)時(shí)需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法： ________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1) 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? T/K pH c/10－3molL－1 H2O2 Fe2＋ ① ② 313 3 6.0 0.30 ③ 探究溶液的pH對(duì)降解反應(yīng)速率的影響 (2)8.010－6　(3)過氧化氫在溫度過高時(shí)迅速分解　(4)有機(jī)物pCP不能降解　(5)將所取樣品迅速加入一定量的NaOH溶液中，使pH約為10(或?qū)⑺悠敷E冷等，其他合理答案也可) 解析　(1)實(shí)驗(yàn)①是對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所以與實(shí)驗(yàn)①相比，實(shí)驗(yàn)②和③只能改變一個(gè)條件，這樣才能達(dá)到對(duì)比的目的，則實(shí)驗(yàn)②是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，則T＝313 K，其他條件與實(shí)驗(yàn)①相同；實(shí)驗(yàn)③顯然是探究pH的大小對(duì)反應(yīng)速率的影響。(2)在50～150 s內(nèi)，Δc(pCP)＝0.810－3 molL－1，則v(pCP)＝8.010－6 molL－1s－1。(3)溫度過高時(shí)，H2O2分解，c(H2O2)減小，導(dǎo)致反應(yīng)速率減小。(4)從圖中看出，pH＝10時(shí)，c(pCP)不變，即反應(yīng)速率為零，說明該條件下，有機(jī)物pCP不能降解。(5)從第(4)小題的結(jié)論可以得出，使溶液的pH迅速增大到10，反應(yīng)即可停止，另外，降低溫度也是一種方法。 專題強(qiáng)化練 1．合成氨反應(yīng)：3H2＋N22NH3，其反應(yīng)速率分別為v(H2)、v(N2)、v(NH3)，則正確的關(guān)系式是(　　) A．v(H2)＝v(N2)＝v(NH3) B．v(N2)＝2v(NH3) C．v(H2)＝v(NH3) D．v(N2)＝3v(H2) 答案　C 解析　反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即v(H2)∶v(N2)∶v(NH3)＝3∶1∶2，對(duì)比各選項(xiàng)，C項(xiàng)正確。 2．在2 L的密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，在前 10 s 內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為0.12 molL－1s－1，則10 s 末，容器中B的物質(zhì)的量是(　　) A．3.4 mol B．3.2 mol C．2.8 mol D．1.2 mol 答案　C 解析　前10 s內(nèi)消耗A的物質(zhì)的量為0.12 molL－1s－110 s2 L＝2.4 mol，可以求得消耗B的物質(zhì)的量為1.2 mol，因此剩余B的物質(zhì)的量為4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。 3．一定條件下，向2 L密閉容器中加入2 mol N2和10 mol H2，發(fā)生反應(yīng)N2＋3H22NH3,2 min時(shí)測(cè)得剩余N2為1 mol，此時(shí)表示化學(xué)反應(yīng)速率不正確的是(　　) A．v(N2)＝0.25 molL－1min－1 B．v(H2)＝0.75 molL－1min－1 C．v(NH3)＝1 molL－1min－1 D．v(NH3)＝0.5 molL－1min－1 答案　C 4．(2016浙江省名校協(xié)作體高三試題)在2 L的恒容容器中，充入1 mol A和3 mol B，并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：A(s)＋3B(g)2C(g)，若經(jīng)3 s后測(cè)得C的濃度為0.6 mo1L－1。下列選項(xiàng)說法正確的組合是(　　) ①用A表示的反應(yīng)速率為0.1 molL－1s－1　②用B表示的反應(yīng)速率為0.4 molL－1s－1?、? s時(shí)生成C的物質(zhì)的量為1.2 mol　④ 3 s時(shí)B的濃度為0.6 molL－1 A．①②④ B．①③④ C．③④ D．②③④ 答案　C 解析　A(s)＋　3B(g)2C(g) 起始　1 mol　 3 mol　 0 轉(zhuǎn)化　0.6 mol 1.8 mol　1.2 mol 始末　0.4 mol　1.2 mol　1.2 mol ①A為固體，不能表示化學(xué)反應(yīng)速率，錯(cuò)誤； ②v(B)＝＝0.3 molL－1s－1，錯(cuò)誤； ③由以上可知，3 s末n(C)＝1.2 mol，正確； ④3 s時(shí)c(B)＝＝0.6 molL－1，正確；故選C。 5．(2016溫州8月選考模擬)某溫度下，化學(xué)反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)中O2的濃度在10 s內(nèi)從1.0 molL－1減少到0.5 molL－1。下列說法不正確的是(　　) A．加入合適的催化劑能加快反應(yīng)速率 B．降低反應(yīng)溫度能減慢反應(yīng)速率 C．10 s內(nèi)，v(SO2)＝0.025 molL－1s－1 D．10 s內(nèi)，v(SO3)＝0.10 molL－1s－1 答案　C 解析　10 s內(nèi)v(O2)＝＝0.05 molL－1s－1，故v(SO2)＝2v(O2)＝0.1 molL－1s－1。 6．(2016溫州平陽二中高二第一次質(zhì)檢)反應(yīng)3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一體積可調(diào)的密閉容器中進(jìn)行，下列條件的改變對(duì)其反應(yīng)速率幾乎無影響的是(　　) A．增加Fe的表面積 B．保持體積不變，充入Ne使體系壓強(qiáng)增大 C．將容器的體積縮小一半 D．保持總壓強(qiáng)不變，充入Ne使容器的體積增大 答案　B 解析　A項(xiàng)，增加Fe的表面積，接觸面積增大，反應(yīng)速率加快，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，保持體積不變，充入Ne使體系壓強(qiáng)增大，氣體的濃度不變，則反應(yīng)速率不變，正確；C項(xiàng)，將容器的體積縮小一半，氣體濃度增大，反應(yīng)速率加快，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，保持總壓強(qiáng)不變，充入Ne使容器的體積增大，氣體濃度減小，反應(yīng)速率減小，錯(cuò)誤。 7．(2016杭七高二化學(xué)專題檢測(cè))對(duì)于100 mL 1 molL－1鹽酸與鐵片的反應(yīng)，采取下列措施：①升高溫度；②改用100 mL 3 molL－1鹽酸；③改用300 mL 1 molL－1的鹽酸；④用等量鐵粉代替鐵片；⑤改用98%的硫酸。其中能使反應(yīng)速率加快的是(　　) A．①③④ B．①②④ C．①②③④ D．①②③⑤ 答案　B 8．(2015上海，20)對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是(　　) A．升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 B．增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 C．減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 D．加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 答案　B 解析　A項(xiàng)，合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，正反應(yīng)、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率都增大，但是溫度對(duì)吸熱反應(yīng)的速率影響更大，所以對(duì)該反應(yīng)來說，對(duì)逆反應(yīng)速率的影響更大，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，合成氨的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，所以平衡正向移動(dòng)，正確；C項(xiàng)，減小反應(yīng)物濃度，使正反應(yīng)的速率減小，由于生成物的濃度沒有變化，所以逆反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，所以化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加入催化劑，使正、逆反應(yīng)速率改變的倍數(shù)相同，正、逆反應(yīng)速率相同，化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤。 9．設(shè)反應(yīng)C＋CO2===2CO為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速率為v1，反應(yīng)N2＋3H22NH3為放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率為v2。對(duì)于上述反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，v1和v2的變化情況為(　　) A．同時(shí)增大 B．同時(shí)減小 C．v1增大，v2減小 D．v1減小，v2增大 答案　A 解析　當(dāng)其他條件不變時(shí)，升高溫度可使化學(xué)反應(yīng)速率加快，降低溫度可使化學(xué)反應(yīng)速率減小。 10．在反應(yīng)C(s)＋CO2(g)2CO(g)中可使反應(yīng)速率增大的措施是(　　) ①縮小容器的容積?、谠黾犹嫉牧俊、弁ㄈ隒O2 ④恒壓下充入N2?、莺闳菹鲁淙隢2　⑥通入CO A．①③⑤ B．②④⑥ C．①③⑥ D．③⑤⑥ 答案　C 11．(2016寧波市效實(shí)中學(xué)高二下學(xué)期期中)為比較Fe3＋和Cu2＋對(duì)H2O2分解反應(yīng)的催化效果，甲乙兩組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖1、圖2所示的實(shí)驗(yàn)。下列敘述中不正確的是(　　) A．圖1實(shí)驗(yàn)可通過觀察產(chǎn)生氣泡快慢來比較反應(yīng)速率的大小 B．若圖1所示實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率為①＞②， 則一定說明Fe3＋比Cu2＋對(duì)H2O2分解催化效果好 C．用圖2裝置測(cè)定反應(yīng)速率，可測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)生的氣體體積及反應(yīng)時(shí)間 D．為檢查圖2裝置的氣密性，可關(guān)閉A處活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時(shí)間后松開活塞，觀察活塞是否回到原位 答案　B 12．(加試題)(2016杭州七中高二化學(xué)專題檢測(cè))下列說法不正確的是(　　) A．增大壓強(qiáng)，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，化學(xué)反應(yīng)速率增大 B．升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率增大 C．加入反應(yīng)物，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率增大 D．使用催化劑，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，化學(xué)反應(yīng)速率增大 答案　C 13．(2016寧波市北侖中學(xué)高一下學(xué)期期中)一定條件下，H2O2在水溶液中發(fā)生分解反應(yīng)：2H2O22H2O＋O2↑ 反應(yīng)過程中，測(cè)得不同時(shí)間H2O2的物質(zhì)的量濃度如下表： t/min 0 20 40 60 80 c(H2O2)/molL－1 0.80 0.40 0.20 0.10 0.05 (1)H2O2的分解反應(yīng)________氧化還原反應(yīng)(填“是”或“不是”)。要加快該反應(yīng)的速率，可采取的方法有____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)該分解反應(yīng)0～20 min的平均反應(yīng)速率v(H2O2)為________molL－1min－1。 (3)如果反應(yīng)所用的H2O2溶液為100 mL，則共產(chǎn)生O2________g。 答案　(1)是　升高溫度、使用催化劑、增加H2O2的濃度 (2)0.02 (3)1.28 解析　(1)H2O2的分解反應(yīng)中氧元素化合價(jià)部分升高到0價(jià)，部分降低到－2價(jià)，屬于氧化還原反應(yīng)；要加快該反應(yīng)的速率，可采取的方法有升高溫度、使用催化劑、增加H2O2的濃度等。 (2)該分解反應(yīng)0～20 min雙氧水的濃度減少0.80 molL－1－0.40 molL－1＝0.40 molL－1，因此雙氧水的平均反應(yīng)速率v(H2O2)＝0.40 molL－120 min＝0.02 molL－1min－1。 (3)如果反應(yīng)所用的H2O2溶液為100 mL，物質(zhì)的量是0.1 L0.8 molL－1＝0.08 mol，根據(jù)方程式可知生成氧氣是0.04 mol，質(zhì)量為0.04 mol32 gmol－1＝1.28 g。 14．(2016杭七中高二化學(xué)專題檢測(cè))為了研究碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)速率，某同學(xué)通過下圖實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定反應(yīng)中生成的CO2氣體體積，并繪制出如圖所示的曲線，在該實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)錐形瓶溫度升高。請(qǐng)分析討論以下問題。 (1)在O～t1、t1～t2、t2～t3各相同的時(shí)間段里，反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是________，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為減緩上述反應(yīng)速率，欲向鹽酸溶液中加入下列物質(zhì)，你認(rèn)為可行的有________。 A．蒸餾水 B．NaCl固體 C．NaCl溶液 D．通入HCl (3)在t4后，收集到的氣體的體積不再增加，可能的原因是_____________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)t1～t2　該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)一段時(shí)間后，溶液的溫度升高，使得反應(yīng)速率加快 (2)AC (3)反應(yīng)物中有一種已經(jīng)消耗完(答案合理即可) 15．(加試題)(2016溫州市平陽縣第二中學(xué)高二第一次質(zhì)檢)某實(shí)驗(yàn)小組以H2O2分解為例，研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 反應(yīng)物 催化劑 ① 10 mL 2% H2O2溶液 無 ② 10 mL 5% H2O2溶液 無 ③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 ④ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 ⑤ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液 1 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液 (1)催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率的原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)①和②的目的是____________________________________________________。 實(shí)驗(yàn)時(shí)由于較長(zhǎng)時(shí)間沒有觀察到明顯現(xiàn)象而無法得出結(jié)論。資料顯示，通常條件下H2O2穩(wěn)定，不易分解。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，你?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)是__________________ ________________________________________________________________________。 (3)寫出實(shí)驗(yàn)③反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③、④、⑤中，測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖。 分析上圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)降低了活化能 (2)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響　向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑(或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放入同一熱水浴中) (3)2H2O2O2↑＋2H2O (4)堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率 解析　(1)催化劑改變反應(yīng)的途徑，降低反應(yīng)所需的活化能，從而加快反應(yīng)速率。 (2)實(shí)驗(yàn)①和②的濃度不同，則該實(shí)驗(yàn)的目的為探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來比較，則向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑(或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中)。 (3)過氧化氫在催化劑作用下分解生成水和氧氣，該反應(yīng)為2H2O2O2↑＋2H2O。 (4)由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案可知，堿性環(huán)境能增大H2O2分解的速率，酸性環(huán)境能減小H2O2分解的速率。