- 影响化学反应速率的因素
- 共7172题
士兵在野外加热食物时通常采用“无焰食物加热器”，其主要化学成分为镁粉、铁粉、氯化钠，使用时加入水与其中的镁反应放出热量。下面是在相同的室温下对该产品的两个探究实验：
【实验1】向加有等量水的隔热容器中分别加入下列各组物质，结果参见下图1。
①1．0mol镁条、0．10mol铁粉、0．10mol氯化钠粉末；
②将1．0mol镁条剪成100份、0．10mol铁粉、0．10mol氯化钠粉末；
③1．0mol镁粉、0．10mol铁粉、0．10mol氯化钠粉末；
【实验2】向加有l00mL水的隔热容器中分别加入0．10mol镁粉、0．50mol铁粉及不同量的氯化钠粉末，不断搅拌，第15min时记录温度升高的幅度参见上图2。请回答下列问题：
（1）实验1证实影响镁与水反应速率的主要因素是_____________________。
A．反应温度 B．NaCl的用量 C．铁的用量 D．镁的表面积
（2）实验2中当NaCl的用量大于0．125mol时，实验就无须再做的原因是____________。
A．加入更多的NaCl不再增加反应速率
B．加入NaCl反而会降低反应速率
C．已达到沸点不再有温度变化
D．需要加入更多的铁粉来提高温度
（3）如果在实验2中加入了0．060molNaCl，则第15min时混合物升高的温度最接近于____________。
A．34℃ B．42℃ C．50℃ D．62℃
（4）铁粉、NaCl能使反应速率增加的原因是___________________________________。
正确答案
（1）D
（2）C
（3）B
（4）镁粉、铁粉与NaCl的水溶液构成了原电池
某同学在用稀盐酸与铁制取氢气的实验中，发现加入少量氯化铜溶液可加快氢气的生成速率．请回答下列问题：
（1）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有______；______（答两种）；
（2）实验室中现有NaCl、CuSO4、FeCl2、ZnCl2等4种溶液，可与实验中CuCl2溶液起相似作用的是______；
（3）为了进一步研究氯化铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验．将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间．
①请完成此实验设计，其中：V1=______，V6=______，V9=______；
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuCl2溶液时，生成氢气的速率会大大提高．但当加入的CuCl2溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降．
请分析氢气生成速率下降的主要原因______．
正确答案
（1）因升高温度、适当增加盐酸浓度、增大Zn的接触面积可加快反应速率，故答案为：升高温度；适当增加盐酸浓度；
（2）实验中加CuCl2溶液形成原电池加快反应速率，只有硫酸铜与Zn反应，则应选择CuSO4，故答案为：CuSO4；
（3）①研究氯化铜的量对氢气生成速率的影响，则盐酸的体积相同，则V1为60，改变氯化铜的量，由A、F可知结合溶液的总体积为60mL+40mL=100mL，则V6，=100-60-20=80，则V9=100-60-5=35，故答案为：60；20；35；
②当加入的CuCl2溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降是因生成Cu覆盖在Zn表面，降低了Zn与酸溶液的接触面积，故答案为：生成Cu覆盖在Zn表面，降低了Zn与酸溶液的接触面积．
可逆反应N2+3H2
2NH3是工业上合成氨的重要反应．
（1）根据图1请写出合成氨的热化学方程式______（热量用E1、E2或E3表示）
（2）图1中虚线部分是通过改变化学反应中的______条件，请解释原因______．
（3）当反应达到平衡位置时不断改变条件（不改变N2、H2和NH3的量），图2表示反应速率与反应过程的关系，其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是______
（4）在一定温度下，若将4a mol H2和2amol N2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%，则该反应的平衡常数为______．若此时再向该容器中投入a mol H2、amol N2和2amol NH3，判断平衡移动的方向是______（“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）
（5）将上述实验中产生的NH3通入到0.04mol•L-1的FeCl3溶液中，要使溶液中Fe3+沉淀较完全（即Fe3+浓度降至原来的千分之一），则溶液的pH为______（已知常温下，Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=4×10-38）
正确答案
（1）由图可知该反应为放热反应，且生成1mol生成物放出的热量为（E3-E1）kg，则生成2mol生成物放热为2（E3-E1）kg，即
该反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=2（E1-E3）或-2（E3-E1）kg/mol，
故答案为：N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=2（E1-E3）或-2（E3-E1）kg/mol；
（2）图1中虚线部分改变了反应的途径，从而降低了反应所需的活化能，但反应热不变，则改变的条件应为催化剂，
故答案为：催化剂；因为催化剂能改变反应的路径，使发生反应所需的活化能降低；
（3）由图2可知，t1-t2时应为升高温度使逆反应速率增大，化学平衡逆向移动，NH3的含量减少；t2-t3时为平衡状态，含量不变；t3-t4时应为催化剂对化学反应的影响，反应速率增大，但化学平衡不移动；t4-t5时应为减小压强对反应的影响，减小压强化学平衡逆向移动，NH3的含量减少，即t0-t1时NH3的含量最大，故答案为：t0-t1；
（4）由4amolH2和2amolN2放入2L的密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%，则
N2+3H2
2NH3开始 a 2a
转化0.5a 1.5a a
平衡0.5a 0.5a a
K=
若此时再向该容器中投入amolH2、amolN2和2amolNH3，
则Q=
（5）Fe3+沉淀较完全时，Fe3+浓度为0.04mol/L×10-3=4×10-5mol/L，
由常温下，Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=4×10-38，
则c（OH-）=
故c（H+）=10-3，所以pH=3，故答案为：3．
氢能以其洁净、高效、高热值、环境友好等特点成为最有前途的新能源，制氢和储氢方法很多。
(1)直接热分解法制氢
①属于吸热反应的是___（选填：A、B、C、D）。
②某温度下，H2O(g)
(2)热化学循环制氢
已知：
Br2(g)+CaO(s)=CaBr2(s) +1/2O2(g) △H= -73 kJ/mol
3FeBr2(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+6HBr(g)+H2(g) △H=+384 kJ/mol
CaBr2(s)+H2O(g)=CaO(s)+2HBr(g) △H=+212 kJ/mol
Fe3O4(s) +8HBr(g)=Br2(g)+3FeBr2(s)+4H2O(g) △H= -274 kJ/mol
则：H2O(g)
(3)光电化学分解制氢 光电化学分解制氢原理如图所示。钛酸锶光电极的电极反应为
4OH-+ 4hv-4e-→O2↑+2H2O，则铂电极的电极反应为___。
(4)生物质制氢
若将生物质气化炉中出来的气体[主要有CH4、CO2、H2O(g)、CO及 H2]在1. 01×105 Pa下，通入转换炉，改变温度条件，各成分的体积组成关系如图所示。下列有关图象的解读正确的是__。
A．利用CH4与H2O(g)及CO2转化为合成气CO和H2，理论上是可行的
B．CH4(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g)和CH4(g) +H2O(g)→ CO(g)+3H2(g)，都是放热反应
C．CH4与CO2及H2O(g)转化为合成气CO和H2的适宜温度约为 900℃
D．图象中曲线的交点处表示反应达到平衡
(5) LiBH4由于具有非常高的储氢能力，分解时生成氢化锂和两种单质，试写出反应的化学方程式______。
正确答案
(1)①AB
②K1·K2· K3·K41/2(2) +249
(3)2H2O+2e-=H2↑+2OH-（或2H++2e-=H2↑）
(4)AC
(5)2LiBH4=2LiH +2B +3H2↑
Ⅰ．某学校研究性学习小组开展“不同条件对化学反应速率影响的探究”课题，选用4mL 0.01mol•L-1KMnO4溶液与2mL 0.1mol•L-1 H2C2O4溶液进行实验，改变条件如下：
（1）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验______和______（用I～IV表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验______和______．
（2）对比实验I和IV，可以研究______对化学反应速率的影响，实验IV中加入1mL蒸馏水的目的是______．
Ⅱ．该小组查阅资料得知：C2O42-+MnO4-+H+→CO2↑+Mn2++H2O（未配平），欲利用该反应测定某草酸钠（Na2C2O4）样品中草酸钠的质量分数．该小组称量1.34g草酸钠样品溶于稀硫酸中，然后用0.200mol•L-1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定（其中的杂质不跟高锰酸钾和稀硫酸反应）．
（1）滴定前是否要滴加指示剂？______（填“是”或“否”），请说明理由______．
（2）滴定时用______（填a或b）滴定管盛装KMnO4标准溶液．
（3）达到终点时消耗了15.00mL的高锰酸钾溶液，样品中草酸钠的质量分数为______．
正确答案
Ⅰ．（1）由实验目的可知，探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率影响，需在相同的条件下对比实验，同浓度溶液，在相同温度下进行反应，Ⅰ无催化剂，Ⅱ有催化剂，对比实验；如果研究温度对化学反应速率的影响，需其它条件相同，温度不同，I有20℃，Ⅲ中温度为30℃，能进行对照实验，
故答案为：Ⅰ、Ⅱ；Ⅰ、Ⅲ；探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响，
（2）对比实验I和IV，10%硫酸的体积不同，其它物质，Ⅳ中加入了蒸馏水，说明两组实验中的反应物的浓度不同，所以可通过探究反应物的浓度对化学反应速率的影响；对比实验I和IV，Ⅳ中只加入1mL10%硫酸，与I中加入的溶液体积不等，就不能保证，4mL 0.01mol•L-1KMnO4溶液与2mL 0.1mol•L-1 H2C2O4溶液，反应物浓度相同，实验IV中加入1mL蒸馏水的目的是保证了KMnO4溶液与H2C2O4溶液的起始浓度相同；
故答案为：硫酸的浓度或氢离子浓度；确保①和④组对比实验中c（KMnO4）、c（H2C2O4）浓度不变或确保溶液总体积不变；
Ⅱ．（1）高锰酸钾溶液为紫红色，当达到滴定终点时，再滴入高锰酸钾溶液时，紫红色不再褪去，故答案为：否；KMnO4溶液呈紫红色，达滴定终点紫色不再褪去；
（2）高锰酸钾具有强氧化性，腐蚀橡皮管，应用酸式滴定管，故答案为：b；
（3）草酸钠（Na2C2O4）溶于稀硫酸中，然后用酸性高锰酸钾溶液进行滴定，离子方程式为：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O． n（KMnO4）=0.015L×0.200mol•L-1=3×10-3mol，根据方程式可得：
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O．
2 5
3×10-3mol 7.5×10-3mol
样品中草酸钠的质量为m=7.5×10-3mol×134g/mol=7.5×134×10-3g，
样品中草酸钠的质量分数为
故答案为：75%；
某化学研究性小组在用铝与稀硫酸的反应制氢气的实验时发现，如果把在空气中放置一段时间的5.0g铝片放入圆底烧瓶中，然后通过分液漏斗加入500mL 0.5mol/L硫酸溶液，充分反应后，该小组同学根据记录数据得到了产生氢气的速率与反应时间的关系图象（如图所示），请你帮助该小组同学回答下列问题：
（1）曲线OA段不产生氢气的原因是______，有关的离子反应方程式为______；
（2）曲线BC段产生氢气的速率突然加快的主要原因是______；
（3）点C以后产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是______；
（4）从理论上分析该小组同学能收集到氢气的体积为（标准状况下）______．
正确答案
（1）铝是活泼性较强的金属，能迅速和空气中的氧气反应生成氧化铝，氧化铝和稀硫酸反应生成氯化铝和水，所以离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
故答案为：硫酸首先与铝片表面的Al2O3反应； Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；
（2）金属和酸的反应是放热反应，所以该反应放热，使溶液的温度升高，升高温度，化学反应速率加快．
故答案为：由于反应放出的热量使溶液温度升高而使反应速率加快了；
（3）随着反应的进行，溶液中的氢离子浓度逐渐降低，所以反应速率逐渐减小；
故答案为：随着反应的进行，硫酸溶液的浓度逐渐下降；
（4）设稀硫酸完全反应需要金属铝xg．
2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑
54g 3mol
xg 0.5L×0.5mol/L
所以x=4.5＜5，故金属铝过量，应以稀硫酸为标准计算生成的氢气体积．
设生成氢气的体积为y．
2Al+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2↑
3mol 67.2L
0.5L×0.5mol/L y
y=5.6L
故答案为：5.6 L．
甲、乙两个实验小组分别利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应进行研究外界因素对反应速率的影响。设计实验方案如下：
甲组：通过测定生成CO2气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。
实验装置如图，实验时分液漏斗中A溶液一次性放入B溶液中
(注：实验中所用KMnO4溶液均已加人相同量H2SO4)：
(1)如何检查该装置的气密性： 。
(2)写出当锥形瓶中加入A溶液后发生的反应的离子方程式(提示：H2C2O4为弱酸)： 。
(3)该实验探究的是 对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器，实现该实验目的还欠缺的仪器： 。你将如何比较①②组化学反应速率大小？你的操作是 。
乙组：通过测定单位时间内KMnO4溶液浓度变化来判定反应速率快慢。
25℃时，40 mL 0.001mol/LKMnO4与38 mL0.1 mol/LH2C2O4和2 mL2.38mol/LH2SO4混合液共80 mL中KMnO4的浓度及对应时段的平均反应速率数据：
(4)完成上表中υ= ×10-4mol/(L·min)。
问题讨论：已知该实验过程中溶液温度几乎不变，但是依据实验数据发现开始阶段速率却在增大。
①你认为引起该反应速率增大的因素是 。
②请设计实验证明你的观点，写出实验步骤及结论：
正确答案
(共17分)
(1)关闭分液漏斗活塞，向外拉注射器的内管一段距离后松手，若内管能回到开始位置，证明气密性好，若不能则说明气密性不好。(2分)
(2)2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++l0CO2↑+8H2O(2分)
(3)浓度(1分) 秒表(1分)
比较在该环境中，相同时间收集到的气体体积，多的反应速率快(或比较在该环境中，比较收集相同体积气体所用时间，越短速率越快)(2分)
(4)0.11(3分)
①反应过程中产生了催化剂加快了反应速率(如果答生成的Mn2+对反应有催化作用也给分)(2分：
(或其他合理答案也给分)
试题分析：本题以课本实验为基础，探究影响化学反应速率的因素，首先应该联系课本知识，了解影响化学反应速率的因素有哪些以及氧化还原知识，实验基本操作等基础知识，然后运用恰当的方法进行解题。
（1）考查气密性的检查，在这个相对密封的体系，打开分液漏斗，开始用液体流下，后停止，并保持，说明气密性良好或通过活塞的推动，也可判断；
（2）氧化还原反应方程式的书写
（3）从改变的条件看，H2C2O4浓度从0.1到0.2mol/L，故为浓度对化学反应速率的影响；
（4）根据相关数据可以计算出速率的大小；从数据看出反应的速率先增大后减小，故可以考虑催化剂的影响。
在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H＜0．下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是（ ）
正确答案
A．图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO3的转化率减小，乙的温度较高，故A错误；
B．图Ⅱ在t0时刻正逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的原因，故B正确；
C．增大反应物的浓度瞬间，正反速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件瞬间，正、逆速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应移动，应是增大压强的原因，故C错误；
D．曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡点，故D错误；
故选B．
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸的反应方程式为：Na2S2O3+H2SO4==Na2SO4+S↓+SO2+H2O，某实验兴趣小组用如下图所示的实验装置探究外界条件对化学反应速率的影响（加热仪器和夹持仪器均已省略）。
（1）实验目的：装置甲，探究浓度对化学反应速率的影响；
装置乙，探究__________对化学反应速率的影响。
（2）通过甲、乙装置，分别进行了三组实验，数据记录如下，并经分析得出相关结论
结论1：由Ⅰ和Ⅱ两组数据可知__________________________；
结论2：由Ⅱ和Ⅲ两组数据可知__________________________。
正确答案
（1）温度
（2）结论1：其它条件一定时，反应物浓度越大速率越快
结论2：其它条件一定时，温度越高，速率越快
某同学对MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3在氯酸钾受热分解反应中的催化作用进行了研究。实验所得数据如下表。就本实验的有关问题，请填空：
（1）本实验的装置由下图三部分组成，其正确的接口连接顺序为 。
（2）为证明编号2的实验中MnO2起到催化作用，还要测定反应剩余物中MnO2的质量，实验的操作顺序是：溶解→ 。
（3）写出实验室中通过编号2制取氧气的化学方程式：
（4）从上表实验数据分析，对氯酸钾受热分解有催化作用的物质，按其催化能力从大到小的顺序为 （填物质的化学式）。
（5）在进行编号5的实验时，有刺激性的黄绿色气体产生，该气体可能是 （填化学式），可用 试纸检验该气体，上述异常现象产生的原因是 。
正确答案
（1）a→c→b→d（2分）
（2）过滤→洗涤→干燥→称量（2分）
（3）2KClO3
（4）Fe2O3、MnO2、CuO（3分）
（5）Cl2（2分）；润湿的淀粉碘化钾（2分）；氯酸钾与Cr2O3发生氧化还原反应，生成氯气。（2分）
试题分析：（1）根据排水法测气体体积的进气方式为：短管进气长管出水，所用连接顺序为a→c→b→d。
（2）MnO2难溶于水，测定反应剩余物MnO2的质量，要溶解、过滤、洗涤、干燥、称量。
（3）编号2为MnO2作催化剂，氯酸钾分解制取氧气，化学方程式为：2KClO3
（4）根据生成相同体积氧气时所用时间的长短，Fe2O3作催化剂用时最短，MnO2作催化剂用时次之，CuO作催化剂用时最长，所以其催化能力从大到小的顺序为：Fe2O3 ＞MnO2 ＞CuO。
（5）用Cr2O3做研究实验时，发现有刺激性气味的气体产生，同时绿色的混合物变成了橘黄色，则Cr元素的化合价升高，Cl元素的化合价降低，氯酸钾在加热条件下将Cr2O3氧化为可溶性化合物，同时生成氯气，其化学式为Cl2，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，则可以使用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气。
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