- 影响化学反应速率的因素
- 共7172题
(I)小明在做“研究温度对反应速率的影响”实验时,他取了两只试管,均加入4mL 0.01mol/L的KMnO4酸性溶液和2mL 0.1mol/L H2C2O4(乙二酸)溶液,振荡,A试管置于热水中,B试管置于凉水中,记录溶液褪色所需的时间.
①需要用______来酸化KMnO4溶液,褪色所需时间tA______tB(填“>”、“=”或“<”).
②写出该反应的离子方程式______.
(2)实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品,小明利用这个反应的原理来测定其含量,具体操作 为:
①配制250mL溶液:准确称量5.0g乙二酸样品,配成250mL溶液.
②滴定:准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中,加少量酸酸化,将0.1000mol•L-1KMnO4溶液装入______(填“酸式”或“碱式”)滴定管,进行滴定操作.
在实验中发现,刚滴下少量KMnO4溶液时,溶液迅速变成紫红色.将锥形瓶摇动一段时间后,紫红色慢慢消失;再继续滴加时,紫红色就很快褪色了.请解释原因:______.当______,证明达到滴定终点.
③计算:再重复上述操作2次,记录实验数据如下.
则消耗KMnO4溶液的平均体积为______mL,已知H2C2O4的相对分子质量为90,则此样品的纯度为______.
④误差分析:下列操作会导致测定结果偏高的是______.
A.未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管
B.滴定前锥形瓶有少量水
C.滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
D.不小心将少量酸性KMnO4溶液滴在锥形瓶外
E.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视.
正确答案
(1)①高锰酸钾具有强氧化性,要酸化高锰酸钾溶液需要选用无还原性的酸,一般选稀硫酸,温度越高反应速率越快,则褪色时间越短,所以褪色所需时间tA<tB,故答案为:硫酸,<;
②酸性条件下,高锰酸根离子能氧化草酸生成二氧化碳,自身被还原生成锰离子,同时生成水,发生的离子反应方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,
故答案为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O;
(2)②酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中,所以酸性高锰酸钾溶液应该盛放在酸式滴定管中,高锰酸根离子被还原生成的锰离子有催化作用而导致反应速率加快,当滴入最后一滴高锰酸钾溶液,锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化,证明达到终点,
故答案为:酸式,反应中生成的锰离子具有催化作用,所以随后褪色会加快,当滴入最后一滴高锰酸钾溶液,锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化;
③第三次消耗体积与第一次和第二次相差较大,所以要舍去,则消耗KMnO4溶液的平均体积=mL=20.00mL,
设样品的纯度为x,
5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O
450g 2mol
5.0x×g (0.1×0.020)mol
x==90.00%,
故答案为:20.00;90.00%;
④A.酸式滴定管水洗后未用待测液润洗,会导致酸性高锰酸钾浓度偏小,需要高锰酸钾体积偏大,测定值偏大,故正确;
B.锥形瓶内有水,对实验无影响,故错误;
C.定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失,会导致测定高锰酸钾体积偏大,测定值偏大,故正确;
D.不小心将少量酸性KMnO4溶液滴在锥形瓶外,会导致测定高锰酸钾体积偏大,测定值偏大,故正确;
E.观察读数时,滴定前仰视,滴定后俯视,导致测定高锰酸钾体积偏小,测定值偏小,故错误;
故选ACD.
Ⅰ.下列四支试管中,过氧化氢分解的化学反应速率最大的是______
Ⅱ.某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响.在常温下按照如下方案完成实验.
(1)实验①和②的目的是______.
(2)写出实验③的化学反应方程式______.
(3)实验③、④、⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图.分析如图能够得出的实验结论是______.
正确答案
I.温度越高、浓度越大、使用催化剂都有利于化学反应速率的提高,故答案为:c;
II.(1)实验①和②的浓度不同,则该实验的目的为探究浓度对化学反应速率的影响,故答案为:探究浓度对反应速率的影响;
(2)双氧水在三氯化铁作用下分解方程式为:2H2O2
O2↑+2H2O,故答案为:2H2O2
O2↑+2H2O;
(3)由图可知,⑤的反应速率最大,④的反应速率最小,结合实验方案可知,碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率,故答案为:碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率.
(16分)(2012•广东)碘在科研与生活中有重要作用,某兴趣小组用0.50mol•L﹣1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol•L﹣1K2S2O8、0.10mol•L﹣1Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响.
已知:S2O82﹣+2I﹣=2SO42﹣+I2(慢) I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣ (快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的 耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色,为确保能观察到蓝色,S2O32﹣与S2O82﹣初始的物质的量需满足的关系为:n(S2O32﹣):n(S2O82﹣) .
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
表中Vx= ml,理由是 .
(3)已知某条件下,浓度c(S2O82﹣)~反应时间t的变化曲线如图13,若保持其它条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82﹣)~反应时间t的变化曲线示意图(进行相应的标注).
(4)碘也可用作心脏起捕器电源﹣锂碘电池的材料,该电池反应为:2Li(s)+I2(s)=2LiI(s)△H
已知:4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s)△H1
4LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s)△H2
则电池反应的△H= ;碘电极作为该电池的 极.
正确答案
(1)Na2S2O3;<2(2)2;理由是保证其他条件不变,只改变反应物K2S2O8浓度,从而才到达对照实验目的(3)(4)
;正极
(1)根据KI、Na2S2O3与淀粉的反应原理解答,注意反应过程的快慢问题;
(2)根据实验目的及表格数据分析,从而确定Vx的大小及理由,注意探究物质的量浓度对反应速率影响时,其它条件应相同;
(3)降低温度,化学反应速率减小,则到达平衡时间延长;加入催化剂,增大反应速率,则缩短反应到达平衡时间;
(4)将第一个方程式与第二个方程式相减再除以2,焓变进行相应改变,正极上得电子发生还原反应.
解:(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,先发生S2O82﹣+2I﹣═2SO42﹣+I2(慢),后发生I2+2S2O32﹣═S4O62﹣+2I﹣ (快),当S2O32﹣耗尽后,碘才能与淀粉作用显示蓝色,根据I2+2S2O32﹣═S4O62﹣+2I﹣ (快)方程式知,I2与S2O32﹣的物质的量的关系为1:2,即1mol碘需2molS2O32﹣,根据方程式S2O82﹣+2I﹣═2SO42﹣+I2知,生成1mol碘需为1molS2O82﹣,即n(S2O32﹣):n(S2O82﹣)=2:1,为确保能观察到蓝色,碘需有剩余,即n(S2O32﹣):n(S2O82﹣)<2:1,
故答案为:Na2S2O3;<2;
(2)对照实验1和2发现,实验2取的0.20mol•L﹣1K2S2O8溶液的体积9mL,比实验1少了1mL,说明取的K2S2O8物质的量少,加水1mL,保证了溶液的体积不变,所以在其它条件不变的情况下,探究的是该反应速率与K2S2O8浓度的关系,同样原理对照实验1和3,为保证溶液的体积相同,须加2mL水,
故答案为:2;理由是保证其他条件不变,只改变反应物K2S2O8浓度,从而才到达对照实验目的;
(3)保持其它条件不变,降低温度,反应速率降低,到达液颜色将由无色变成为蓝色的时间变长,而使用催化剂,能加快化学反应速率,所以到达液颜色将由无色变成为蓝色的时间变短,故答案为:
;
(4)①4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s)△H1
②4LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s)△H2
将方程式得2Li(s)+I2(s)=2LiI(s),△H=
,该反应中碘得电子发生还原反应,所以碘是在正极上发生反应,故答案为:
;正极.
点评:本题考查了实验探究,注意探究外界条件对化学反应影响时,只能改变一个条件,其它条件必须相同,否则不能得出正确结论,难度较大.
某同学在学习化学反应速率时做了两个实验:
实验一是用纯度、质量、表面积都相同的两铝片与氢离子浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大,铝与盐酸反应速率更快.
实验二是用相同浓度的稀盐酸与两块铝片(一片是纯铝,另一是含有杂质的铝,含的杂质以铜为主)发生反应时,发现盐酸与含杂质的铝反应产生氢气的速率比纯铝反应更快.他决定对其原因进行探究.请填写下列空白:
对于实验一:
(1)该同学认为:由于预先控制了反应的其他条件,那么,两次实验时反应的速率不一样的原因,只有以下五种可能:
原因Ⅰ:Cl-对反应具有促进作用,而SO42-对反应没有影响;
原因Ⅱ:______;
原因Ⅲ:Cl-对反应具有促进作用,而SO2-4对反应具有阻碍作用;
原因Ⅳ:Cl-、SO42-都对反应具有促进作用,但Cl-影响更大;
原因Ⅴ:______.
(2)该同学设计进行了两组实验,即得出了正确的结论.他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片,分别放入到盛有体积相同、H+浓度相同的稀硫酸和盐酸的试管(两试管的规格相同)中;
①在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体,观察反应速率是否变化.
②在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体,观察反应速率是否变化.
③若观察到实验①中______,实验②中______,则说明原因Ⅲ是正确的.依此类推.该同学通过分析实验现象,得出了结论:Cl-对反应具有促进作用.
对于实验二:该同学通过查阅资料知道是因为含杂质的铝与盐酸反应时形成了微小的原电池,使铝片与盐酸反应生成氢气的速率加快.为了验证资料中所说的事实,请帮助该同学设计一个对比实验来验证这一事实.______.
正确答案
(1)原因Ⅱ:根据原因Ⅰ提出相反猜想,故答案为:Cl-对反应没有影响,而SO42-对反应具有阻碍作用;
原因Ⅴ:根据原因Ⅳ提出相反猜想,故答案为:Cl-、SO42-均对反应具有阻碍作用,但Cl-影响更小(或SO42-影响更大)
(2)③根据原因Ⅲ推测,故答案为:反应速率加快;反应速率减慢
实验二:原电池需要正负极,铜铝活泼性不同且导电,所以可作正负极,所以只要金属无杂质,其它条件不变,设计对比实验,就可检验是否是原电池导致其速率加快.
故答案为:取两片相同的纯铝片和相同浓度、体积的稀盐酸.将一片铝直接放入稀盐酸中,另一片铝和一片铜接触后再放入稀盐酸中,对比它们产生氢气的速率的大小.
某学生用0.1×10×25㎜3,质量分数≥99.5%的铝片和酸反应制取H2,实验现象见下表
(1)写出铝片与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,其原因是_____________________________。
(3)根据铝片与盐酸和硫酸反应现象的差异,深入思考,可作出如下猜想:
猜想一:____________________________________。
猜想二:____________________________________。
正确答案
(1)2Al+6H+==2Al3++3H2↑
(2)反应放热温度升高,化学反应速率加快
(3)猜想一:Cl-对该反应有促进作用
猜想二:SO42-对该反应有抑制作用
某化学兴趣小组在一次实验探究中发现,向草酸溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时,溶液褪色先慢后快,即反应速率由小变大。小组成员为此“异常”现象展开讨论,猜想造成这种现象的最可能原因有两种,并为此设计实验进行探究验证。
猜想Ⅰ:此反应过程放热,温度升高,反应速率加快;
猜想Ⅱ:……。
【实验目的】探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化“异常”原因
【实验用品】仪器:试管、胶头滴管、量筒、药匙、玻璃棒等;
试剂:0.1mol/L H2C2O4溶液、0.05mol/L KMnO4(硫酸酸化)溶液等。
请你根据该兴趣小组的实验探究设计思路,补充完整所缺内容。
(1)草酸(H2C2O4,弱酸)与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为(已知:MnO4_还原产物是Mn2+) 。
(2)要完成对猜想Ⅰ的实验验证,至少还需要一种实验仪器是 。
(3)猜想Ⅱ可能是______________________________________________________________。要设计实验验证猜想Ⅱ,进行该实验还要补充一种试剂及一种仪器,分别是 。
(4)基于猜想Ⅱ成立,设计方案进行实验,请完成以下实验记录表内容。
正确答案
(1)5H2C2O4+ 2MnO4—+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O (2分)
(2)温度计 (1分)
(3)生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率(2分);MnSO4(S)、秒表(2分)
(4)(4分)
试题分析:(1)草酸具有还原性,被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳,根据提示MnO4_还原产物是Mn2+ ,所以改氧化还原反应的方程式为:5H2C2O4+ 2MnO4—+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O。
(2)从实验目的出发,探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化,一般情况下随着反应的进行,反应物的浓度下降反应速率也随之减小,但是却出现异常。所以从影响化学反应速率的的因素上想问题,根据猜想1不难得出造成突变的原因是温度,所以需要测定温度变化的仪器温度计,故答案是温度计。
(3)除了猜想1,能加快反应速率的因素还有催化剂,所以猜想二可以从催化剂入手,因此可以得出猜想:生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率。而要验证这一猜想,可以加入含有Mn2+的试剂,可以是硫酸锰,同时可以用秒表测定反应速率是否受到影响,以此来验证这一猜想是否正确。
(4)基于猜想二,设计实验验证需要作对比实验,由于反应物种的高锰酸钾为有色试剂,所以可以从颜色变化快慢上初步判断猜想二的正确性,所以实验步骤如下:
在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用
kJ·mol-1表示。请认真观察下图,然后回答问题。
(1)图中所示反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,该反应_______(填“需要”或“不需要”)加热,该反应的△H =________ (用含E1、E2的代数式表示)。
(2)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g) = H2O(g) △H = - 241.8 kJ·mol-1,该反应的活化能为
167.2 kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为____________________。
(3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能大大降低,活化分子百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是_________________________。
正确答案
(1)放热;需要;-(E1-E2)kJ·mol-1
(2)409kJ·mol-1
(3)使用了催化剂
汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g) ΔH="-1" 200 kJ·mol-1
(1)恒温恒容条件下,不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.2v(NO2)逆=v(N2)正
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)能使该反应的反应速率增大,且平衡向逆反应方向移动的是 。
A.及时分离出CO2
B.适当升高温度
C.减小容器体积使体系压强增大
D.选择高效催化剂
(3)对于该反应,温度不同(T2>T1)、其他条件相同时,下列图像正确的是 。
正确答案
(1)CD (2)B (3)B
(1)恒温恒容下,混合气体颜色不再变化说明NO2浓度不再改变,能说明反应已达平衡;由于该反应是气体分子数减小的反应,容器内的压强保持不变,意味着气体分子总数不再改变,能说明反应已达平衡;2v逆(NO2)=v正(N2)说明反应未达平衡,反应体系中物质全为气体,气体总质量不变,在恒容条件下容器内混合气体密度一直保持不变,故密度不变,不能说明反应已达平衡。(2)分离出CO2导致反应物浓度减小,会使该反应的反应速率减小且平衡向正反应方向移动,A错;因ΔH<0,升温能使反应速率增大,平衡逆向移动,B对;该反应气体分子数减少,减小容器体积,体系压强增大导致平衡正向移动,C错;催化剂不影响化学平衡,D错。(3)升温,正、逆反应速率应同时增大,A错;升温能使反应速率增大,且由于正向反应为放热反应,升温导致平衡逆向移动,NO2转化率降低,B对;由反应特点可知,增大压强平衡右移,CO的体积分数应该减小,升高温度平衡左移,CO的体积分数应该增大,故C错。
(8分)某化学反应2A (g) B(g) + D(g) 在4种不同条件下进行,B和D的起始浓度为0 ,反应物A 的浓度(mol•L-1) 随反应时间 (min) 的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)实验1达到平衡的时间是 min,实验4达到平衡的时间是 min.
(2)C1 C2(填“大于”“小于” “等于”);C3= mol•L-1
(3)实验4比实验1的反应速率 (填“快”或“慢”),原因是
(4)如果2A (g) B(g) + D(g) 是一个放热反应,那么实验4与实验1相比, 放出的热量多,理由是 。
正确答案
(1)40 30 (2)大 大于1.0
(3) 快 实验4的温度比实验1高,温度越高,反应越快
(4)实验1 升高温度平衡向逆方向移动
(1)当反应达到平衡状态后,各种物质的浓度和含量将不再发生变化。根据表中数据可知实验1和实验4在分别反应进行到40min和30min时A的浓度就不再随时间变化而变化,这说明反应已经达到化学平衡状态。
(2)实验1和实验2相比温度相同,起始浓度相同,到达平衡时A的浓度也相同,但到达平衡的时间是实验2用时少,这说明实验2的反应速率大,进行的快,因此1.0-C1<1.0-C2,所以C1>C2。因为随着反应的进行,A的浓度逐渐减小,所以反应速率会逐渐减小,即C3-0.92mol/L>0.92mol/L-0.75mol/lL,所以C2>1.0mol/L。
(3)实验4的温度要高于实验1的温度,所以反应快。
(4)反应放热,则升高温度平衡向逆反应方向移动,A的转化率降低,所以放出的热量少。
在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0
其化学平衡常数K与温度t的关系如下表,完成下列问题.
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=______;K1______ K2(填“>”“<”或“=”);若增大压强使平衡向正反应方向移动,则平衡常数______(填“变”或“不变”).
(2)判断该反应达到化学平衡状态的依据是______(填序号):
A.2VH2(正)=3VNH3(逆)
B.N2的消耗速率等于H2的消耗速率
C. 溶器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
E.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
F.混合气体的颜色保持不变
(3)将不同量的N2和H2分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行上述反应得到如下两组数据:
实验1中以v(NH3)表示的反应速率为______,实验2的速率比实验1快的原因是______;
(4)有人设计采用高性能质子导电材料SCY陶瓷(能传递H+),实现了常压下既能合成氨又能发电的实验装置(如图).则其正极的电极反应为______.
正确答案
(1)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,平衡常数计算表达式为=;反应是放热反应,依据图表数据分析,温度升高,平衡逆向进行,平衡常数减小,压强增大平衡正向进行但平衡常数不变,故答案为:
;>;不变;
(2)平衡标志最根本的依据是正反应速率等于逆反应速率,反应混合物中各组分的含量保持不变;
A、速率之比等于系数之比,2VH2(正)=3VNH3(逆),说明氨气的正反应速率等于氨气的逆反应速率,反应达到平衡,故A符合;
B、N2的消耗速率等于H2的消耗速率,只能说明反应正向进行,不能说明反应达到平衡,故B不符合;
C. 溶器内压强保持不变,反应前后气体体积减小,压强不变,说明平衡不变,故C符合;
D.反应体系中 物质质量守恒,体积相同,密度不变,反应进行过程中,平衡状态混合气体的密度保持不变,故D不符合;
E.气体平均摩尔质量=,反应中质量不变,反应前后气体物质的量减小,容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化,证明反应达到平衡,故E符合;
F.混合气体的颜色保持不变,混合气体是无色混合气体,故F不符合;
故答案为:A、C、E;
(3)实验1中以v(NH3)表示的反应速率==
=0.05mol/L•min;影响化学反应的因素中 温度变化是影响最大的,镁升高10°C,反应速率增大到原来的2-4倍实验2是900°C进行的反应,实验2的速率比实验1快,故答案为:实验2温度高于实验1;
(4)合成氨的反应为,N2+3H2⇌2NH3.原电池中负极是物质失电子发生氧化反应,正极是物质得到电子发生还原反应,所以正极上发生反应的物质是N2,得到电子与氢离子结合生成氨气;电极反应式为:N2+6e-+6H+=2NH3,故答案为:N2+6e-+6H+=2NH3 .
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