- 影响化学反应速率的因素
- 共7172题
(9分)某学生用0.1×10×25mm3,质量分数≥99.5%的铝片和盐酸反应制取H2,实验现象见下表:
(1)写出铝片与盐酸、硫酸反应的离子方程式
(2)反应1~15min内,铝与盐酸的反应速率逐渐加快,15~20min内,反应速率逐渐减小。其原因是
(3)①根据铝片与盐酸和硫酸反应现象的差异,有学生对此现象提出如下猜想(至少要写出两种假设):
假设一:Cl-对该反应有促进作用,对该反应不影响。
假设二: 。
假设三: 。]
假设四: 。
③ 请你以“假设一”为实验课题,设计实验方案探究,要求写出主要实验步骤。
正确答案
②将NaCl颗粒加入Al片与稀盐酸反应液中,看反应速率有无变化及变化情况,来判断Cl-是否对反应起作用。若速率加快,说明Cl-对该反应有促进作用;若速率不变,说明Cl-对该反应的速率不影响。将K2SO4颗粒加入Al片与稀H2SO4反应液中,看反应速率有无变化及变化情况,来判断是否对反应起作用。若速率减小,说明
对该反应有抑制作用;若速率不变,说明
对该反应的速率不影响。(3分)
本题属于开放性试题,要求学生结合具体的实验情境,作出推断和假设,设问角度新颖,考查学生了解科学研究的基本思路和方法。(3)中答案也可能多种多样。如“对金属铝与H+反应有抑制作用”或“
对金属铝与H+反应没有影响”或“带低电荷的阴离子对金属铝与H+反应有促进作用”等等。
反应A(g)+B(s)C(g);△H<0,在其他条件不变时,改变其中一个条件,则生成C的速率:(填增大,减小或不变)
(1) 升温___ ; (2) 增大压强____ ; (3) 增大容器容积 ____ ;
(4) 加正催化剂____ ; (5) 加入B____ 。
正确答案
(1)加快 (2)加快 (3)减慢 (4)加快 (5)不变
试题分析:升高温度,v增大;增大压强,v增大;增大容器容积,压强减小,V减慢;B为固体,加入固体,v不变。
点评:利用反应速率的公式判断、计算反应速率的大小是高考必考知识点,考生应掌握并灵活应用。
(5分)某实验小组对H2O2的分解做了如下探究:
(1)下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据:
用10ml H2O2制取150ml(标准状况下)O2所需的时间(s)
①该实验小组在设计方案时,考虑了浓度、 、 等因素对H2O2分解速率的影响。
②推测t的范围为 。
(2)将质量相同但聚集状态不同的MnO2分别加入15 ml 5%的H2O2溶液中,并用带火星的木条测试,结果如下:
①写出上述实验中发生反应的化学方程式:
②实验结果表明,催化剂的催化效果与 有关。
正确答案
(1)①温度、催化剂②480
考查外界条件对反应速率的影响
(1)根据表中的实验数据可判断,在设计实验方案时考虑了浓度、温度和催化剂等对反应速率的影响。因为浓度越大,反应速率越快,所以10%的双氧水分解生成相同的氧气时小于的时间要大于15%的双氧水,而小于5%的双氧水,即480
(2)双氧水不稳定,加热分解生成氧气和水,反应式为2H2O2=2H2O+O2↑。根据实验现象可判断粉末状的催化剂催化效果好,这说明催化剂的催化效果与催化剂的颗粒大小有关系。
某探究小组用金属铝分别与稀盐酸或稀硫酸反应的方法研究金属与不同酸反应的差异及影响反应速度的因素。
实验药品:2.0 mol/L盐酸、4.0 mol/L盐酸、2.0 mol/L硫酸、4.0 mol/L硫酸、相同大小的铝片和铝粉(金属表面氧化膜都已除去);每次实验各种酸的用量均为50.0 mL,金属用量均为9.0 g。
Ⅰ.甲同学用铝片分别和稀盐酸、稀硫酸反应,实验及其现象如下:
请回答下列问题:
(1)写出铝与盐酸反应的离子方程式: 。
(2)反应在1~15min内,铝与盐酸的反应速率逐渐增大,其原因是 。
(3)根据以上探究“铝与稀盐酸和稀硫酸的反应速率存在差异的原因”,你能对原因作出哪些假设或猜想: (写出一种即可)。
Ⅱ.乙同学设计了如下影响反应速率因素的实验。请你根据实验目的帮助该同学完成以下实验设计表:
正确答案
Ⅰ.(1)2Al+6H+=2Al3++3H2↑ (2)反应放出热量,温度升高,使化学反应速率加快 (3)Cl-能够促进金属铝与H+的反应(或SO42-对H+与金属铝的反应起阻碍作用) Ⅱ.如下表所示:
注:③中温度填其他合理答案也可
Ⅰ.(2)1~15 min内铝与盐酸的反应速率逐渐增大的原因主要与反应温度有关,因为该反应是放热反应。(3)比较第1组和第2组(相同H+浓度的盐酸和硫酸),二者的区别在于阴离子不同,从而导致反应速率差别较大,故可得出有关假设:Cl-能够促进金属铝与H+反应或SO42-对H+与金属铝的反应起阻碍作用。Ⅱ.要完成实验设计,必须明确对比实验的目的。因为实验①和②是探究盐酸浓度对该反应速率的影响,故只改变②中盐酸的浓度;实验①和③是探究温度对该反应速率的影响,故只改变③中的反应温度;实验①和④是探究金属规格(铝片、铝粉)对该反应速率的影响,故只改变④中金属铝的形态。
把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL 0.5mol·L-1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如右的坐标曲线来表示,回答下列问题:
小题1:曲线由0→a段不产生氢气的原因____________________,
有关的离子方程式为___________________________;
小题2:曲线由a→b段产生氢气的速率较慢的原因________________;
小题3:曲线由b→c段,产生氢气的速率增加较快的主要原因___________;
小题4:曲线由c以后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因____________。
正确答案
小题1:铝片表面有氧化铝,硫酸首先与表面的氧化铝反应;
Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O;
小题2:开始时,硫酸与铝片只有部分作用,溶液温度低;
小题3:反应放出的热量使溶液的温度升高而加快反应速率;
小题4:随着反应的进行,硫酸溶液浓度下降。
小题1:铝属于活泼的金属,其表面被氧化生成了一层致密的氧化铝,所以投入到硫酸中,硫酸首先与表面的氧化铝反应,然后再和单质铝反应生成氢气,反应式为Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O。
小题2:由于开始反应时溶液的温度比较低,反应速率就慢。
小题3:因为铝和硫酸反应属于放热反应,随着反应的进行,溶液的温度逐渐升高,所以反应速率逐渐加快。
小题4:当反应进行到一定程度时硫酸的浓度降低,即此时浓度的影响超过了温度对反应速率的影响,所以反应速率要逐渐降低。
同质量的锌与盐酸反应,欲使反应速率增大,选用的反应条件正确的组合是___________。
反应条件:①锌粒;②锌片;③锌粉;④5%盐酸;⑤10%盐酸;⑥15%盐酸;⑦加热;⑧用冷水冷却;⑨不断震荡;⑩迅速混合后静置。
欲使反应速率进一步增大,可采取的措施是(列举一条)_____________________。
正确答案
③⑥⑦⑨;滴入几滴硫酸铜溶液
下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
分析上述数据,回答下列问题:
(1)实验1和3表明, 对反应速率有影响,能表明这种影响因素的实验还有 。(填实验序号)
(2)本实验中影响反应速率的其他因素还有 ,其实验序号是 ,
则反应速率越快(填怎样影响)。
(3)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近,推测其原因:
正确答案
(1)硫酸的浓度,实验2、4
(2)固体反应物的表面积;实验2、3 ;表面积越大
(3)可能是硫酸过量,金属完全反应,放出的热量相等,所以使等体积溶液的温度升高值相近。
试题分析:(1)实验1和3中的硫酸的浓度不同,所以实验1和3表明硫酸的浓度对反应速率有影响,能表明这种影响因素的实验还有实验2、4;(2)上表还探究了金属的状态对反应速率的影响,即本实验中影响反应速率的其他因素还有固体反应物的表面积,其实验序号是实验2、3,(其他组合不可以,因为虽然金属状态不同,但是浓度也不同),由金属消失的时间可以看出,表面积越大则反应速率越快;(3)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近,其原因可能是是硫酸过量,金属完全反应,放出的热量相等,所以使等体积溶液的温度升高值相近。
点评:本题考查了化学反应速率的实验题,通过表格的形式进行考查,是高考考查的重点和难点,本题难度适中。
为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)定性分析:如图甲可通过观察 现象,定性比较得出结论。有同学提出将Cu SO4改为CuCl2更为合理,其理由是 ,
(2)定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略。图中仪器A的名称为 ,实验中需要测量的数据是 。
(3)加入0.10 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中,在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。
①实验时放出气体的总体积是 mL。
②A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为_____>____>____>____。
③解释反应速率变化的原因 。
正确答案
(1)单位时间内产生气泡的快慢; 消除阴离子不同对实验的干扰(控制变量的数量)
(2)分液漏斗; 产生40mL气体所需的时间
(3)① 60 ; ② D>C>B>A; ③随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减慢
(1)要比较反应的快慢,可以通过观察单位时间内产生气泡的快慢来实现。为了消除阴离子的不同对实验的干扰,采用氯化铜更合理。
(2)根据仪器的结构可知,是分液漏斗。可以通过测量 产生40mL气体所需的时间来比较反应速率大小。
(3)根据图像可知,当反应中产生60ml气体时,体积就不再发生变化,实验气体的总体积时60ml。根据纵坐标的体积差可知,A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为 D>C>B>A。由于随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,反应速率逐渐减慢。
(8分)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h):
相应的热化学方程式如下:
N2(g)+3H2O(l)====2NH3(g)+O2(g) ΔH
=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)右图是上述反应在无催化剂情况下反应过程中体系能量变化示意图,请在图中画出在有催化剂情况下反应过程中体系能量变化示意图。
(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议: 。
(3)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH2的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为
。计算
①该条件下N2的平衡转化率是 ;
②该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数为 。
③若温度不变,减小容器体积,则平衡向---------------------------移动,c(NH3)将--------------------
c(N2)将----------------------(填增大、减小或不变)
正确答案
(1)画图略。(2分)
(2)升高温度,增大反应物N2的浓度,不断移出生成物(2分)
(3)66.7%(2分)0.005(2分)
(1)作图要点:①催化剂可降低反应的活化能,但这对各反应前后能量变化并不产生任何影响。
②该反应为吸热反应,所以反应物的总能量要低于生成物的总能量。
(2)该反应的正反应是吸热反应,升高温度,使化学平衡向正反应方向移动,从而增大NH3的生成量,升高温度也能提高反应速率;增大反应物N2的浓度,加快反应速率,并使化学平衡向右移动;不断移出生成物,使平衡向右移动,增大NH3的生成量。
(3)由三行式法计算可知,起始时,c(N2)=0.3mol·L-1。平衡时,c(N2)=0.1 mol·L-1;c(H2)=0.2 mol·L-1;c(NH3)=0.4 mol·L-1。
①所以N2的平衡转化率。
④ 反应2NH3(g)====N2(g)+3H2(g)的平衡常数。
某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,先分别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计时,通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案:
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出,KMnO4转化为MnSO4,每消耗1molH2C2O4转移_______mol电子。为了观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥______。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号,下同),可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=________mol·L-1·min-1。
(4)已知实验③中c(MnO4-)~反应时间t的变化曲线如下图。若保持其他条件不变,请在图中画出实验②中c(MnO4-)~t的变化曲线示意图。
正确答案
(1)2 2.5(或5:2) (2)②和③, ①和② (3)0.010
(4)
试题分析:(1)高锰酸钾溶液与草酸反应的化学方程式为:2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + 10CO2↑+ 8H2O,反应中C的化合价由+3价升高到+4价,所以每消耗1molH2C2O4转移2mol电子;为了观察到紫色褪去,则KMnO4必须完全反应,从方程式可看出:n(H2C2O4) n(KMnO4)≥5∶2。(2)分析表中数据可看出,②和③两个实验仅温度不同,①和②两个实验仅草酸浓度不同,所以探究温度对化学反应速率影响的实验是②和③,探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是①和②。(3)用KMnO4溶液表示的平均反应速率为:。(4)实验比较实验的反应温度低,则反应速率小,KMnO4溶液褪色时间长,c(MnO4-)~t的变化曲线示意图见答案。
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