高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度课时作业

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　第六章  化学反应与能量第二节  化学反应的速率和限度第1课时  化学反应的速率一、选择题1．镁是生产铝合金必需的添加材料。镁合金被公认为“21世纪绿色环保新型材料”，可广泛运用于航空航天、汽车等多个领域。下列说法正确的是（　　）A．镁与盐酸反应的速率一定比铝快B．比较Mg和Al与盐酸的反应速率时，必须在相同的条件下进行C．镁与盐酸的反应，可以用单位时间内镁的物质的量的变化表示镁的反应速率D．只有在溶液中的反应才能计算化学反应速率【解析】选B。Mg、Al与盐酸的反应速率不仅与Mg、Al活泼性有关，还与盐酸浓度、反应温度、金属的表面积等因素有关，故Mg与盐酸反应速率不一定比铝快，A错误；由A分析可知，若想比较Mg、Al与盐酸的反应速率需控制变量，即在相同条件下进行，B正确；由于Mg为纯固体，其浓度视为常数，故不能用Mg表示Mg与盐酸的化学反应速率，通常不用物质的量变化表示反应速率，C错误；化学反应速率一般用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量表示，可以用溶液中的溶质浓度变化或者气体物质的浓度变化表示反应速率，D错误。2.对于反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列判断正确的是（　　）A．用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同B．不能用CaCO3的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用H2O来表示C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D.可用CaCl2浓度的减少来表示其化学反应速率【解析】选A。CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用它们表示化学反应速率；CaCl2是生成物，其浓度在反应过程中会增大。在同一反应中，选用不同的物质表示化学反应速率的数值可能不同，也可能相同，但意义相同，故正确答案为A项。3．1935年，中国化学家侯德榜建厂生产出优质硝酸。已知：4NH3＋5O2===4NO＋6H2O为生产硝酸的关键环节。若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）表示，则下列关系正确的是（　　）A．v（O2）＝v（H2O）B．v（NH3）＝v（O2）C．v（O2）＝v（NO）D．v（NH3）＝v（H2O）【解析】选C。＝，得到v（O2）＝v（H2O），故A错误；＝，得到v（NH3）＝v（O2），故B错误；＝，得到v（O2）＝v（NO），故C正确；＝，得到v（NH3）＝v（H2O），故D错误。4．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI（g）H2（g）＋I2（g）。若c（HI）由0.1 mol·L－1降到0.08 mol·L－1时，需要20 s，那么c（HI）由0.08 mol·L－1降到0.07 mol·L－1时，所需反应的时间为（　　）A．等于5 s　　　　　 B．等于10 sC．大于10 s      D．小于10 s【解析】选C。c（HI）由0.1 mol·L－1降到0.08 mol·L－1时，需要20 s，则该时间段的平均速率为＝＝0.001 mol·L－1·s－1，如果c（HI）由0.08 mol·L－1降到0.07 mol·L－1时平均反应速率仍为0.001 mol·L－1·s－1，则所需时间为10 s，但实际上浓度变小，反应速率变慢，所以所需时间要大于10 s，故C正确。5．某密闭容器中发生反应：CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g），不改变其他条件，下列措施不能提高反应速率的是（　　）A．升高温度B．减小容器体积C．保持容积不变，通入HeD．选用合适的催化剂【解析】选C。其他条件相同时，温度越高反应速率越快；其他条件相同时，减小容器体积，压强增大，气体浓度增大，反应速率增大；容积不变，充入的稀有气体或其他不参加反应的气体虽改变了容器的压强，但没有改变反应物的浓度，故不改变反应速率；选用合适的催化剂可以提高反应速率。6．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是（　　）A．相同温度下，将大小、形状相同的镁条和铁条与相同浓度的稀盐酸反应时，两者速率一样大B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同的盐酸反应，大理石粉反应快C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同【解析】选A。影响化学反应速率的因素很多，外界条件除浓度、压强、温度、催化剂等主要因素外，还有光照、固体颗粒大小、超声波等。镁和铁由于活泼性不同，决定了镁和盐酸反应比铁和盐酸反应要快，反应物的性质是影响反应速率大小的决定因素，A项错误；等质量的固体，表面积越大，速率越大，B项正确；光照可以加快反应速率，C项正确；催化剂可以加快反应速率，D项正确。7．在反应2A＋B===3C＋4D中（各物质均为气体），表示该反应速率最快的是（　　）A．v（A）＝0.5 mol·L－1·s－1B．v（B）＝0.3 mol·L－1·s－1C．v（C）＝0.8 mol·L－1·s－1D．v（D）＝30 mol·L－1·min－1【解析】选B。单位换算一致后，将各反应速率换算为同一物质进行比较，假如都换算为A物质的速率，则A项为v（A）＝0.5 mol·L－1·s－1；B项为v（A）＝2v（B）＝0.6 mol·L－1·s－1；C项为v（A）＝v（C）≈0.53 mol·L－1·s－1；D项为v（A）＝v（D）＝× mol·L－1·s－1＝0.25 mol·L－1·s－1，故选B。8．对水样中影响M分解速率的因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度c（M）随时间（t）的变化如图所示。下列说法不正确的是（　　）A．水样pH越大，M的分解速率越慢B．水样中添加Cu2＋，不能加快M的分解速率C．由①③得，M的浓度越大，分解速率越快D．0～20 min内，②中M的分解速率为0.015 mol·L－1·min－1【解析】选B。曲线斜率越大，反应速率越快。pH：①＞②、溶液初始浓度相同，斜率：①＜②，说明水样pH越大，反应速率越慢，A正确；初始浓度都为0.20 mol·L－1、pH＝4时，③中不加Cu2＋，④中加入Cu2＋，斜率：③＜④，反应速率：③＜④，所以水样中添加Cu2＋，能加快M的分解速率，B错误；①③pH相同，初始浓度：①＞③，斜率：①＞③，速率：①＞③，说明反应物浓度越大，M的分解速率越快，C正确；0～20 min内，②中M的平均分解速率＝＝＝0.015 mol·L－1·min－1，D正确。9．取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2===2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度（c）如下表：t/min020406080c/（mol·L－1）0.80a0.200.100.050下列说法不正确的是（　　）A．反应20 min时，测得O2体积为224 mL（标准状况），则a＝0.40B．40～60 min，消耗H2O2的平均速率为0.005 0 mol·L－1·min－1C. 第30 min时的瞬时速率小于第70 min时的瞬时速率D. 过氧化氢酶对H2O2分解也有催化作用【解析】选C。标准状况下224 mL氧气的物质的量为0.01 mol，根据方程式可知生成0.01 mol氧气消耗0.02 mol H2O2，Δc（H2O2）＝＝0.40 mol·L－1，所以a＝0.80－0.40＝0.40，故A正确；40～60 min内Δc（H2O2）＝0.20 mol·L－1－0.10 mol·L－1＝0.10 mol·L－1，消耗H2O2的平均速率为＝0.005 0 mol·L－1·min－1，故B正确；随着反应的进行H2O2的浓度越来越小，浓度越小反应速率越慢，所以第30 min时的瞬时速率大于第70 min时的瞬时速率，故C错误；过氧化氢酶的作用就是催化过氧化氢分解生成氧气和水，故D正确。10.为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定碳酸钙固体与足量稀盐酸反应生成CO2的体积随时间的变化情况，绘制出如图所示的曲线甲。下列有关说法不正确的是（　　）A.在O～t1 s、t1～t2 s、t2～t3 s中，t1～t2s生成的CO2气体最多B．因反应放热，导致O～t1 s内的反应速率逐渐增大C．若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的反应速率，则t2～t3 s内的反应速率为mL·s－1D．将碳酸钙固体研成粉末，则曲线甲将变成曲线乙【解析】选D。A.由题图可知，t1～t2 s生成的CO2气体最多，故A正确；O～t1 s，随着反应的进行，反应物的浓度是减小的，反应速率增大说明该反应一定放热，温度升高，反应速率加快，故B正确；由题图知：若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的反应速率，则t2～t3 s内的反应速率为mL·s－1，故C正确；将碳酸钙固体研成粉末，反应物的接触面积增大，反应速率加快，而曲线乙表示生成CO2的速率比曲线甲慢，故D错误。11．向四个体积相同的密闭容器（甲、乙、丙、丁）中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小排列顺序正确的是（　　）甲：在500 ℃时，10 mol SO2和5 mol O2反应乙：在500 ℃时，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应丙：在450 ℃时，8 mol SO2和5 mol O2反应丁：在500 ℃时，8 mol SO2和5 mol O2反应A．甲、乙、丙、丁　　　 B．乙、甲、丙、丁C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲【解析】选C。甲与乙相比，氧气、SO2浓度相等，乙中使用催化剂，其他条件相同，使用催化剂，加快反应速率，所以反应速率：乙>甲；甲与丁相比，甲中SO2的物质的量比丁中大，即SO2的浓度比丁中大，其他条件相同，浓度越大，反应速率越快，所以反应速率：甲>丁；丙与丁相比，其他条件相同，丁中温度高，温度越高，反应速率越快，所以反应速率：丁>丙；所以反应速率由大到小的顺序为乙、甲、丁、丙，C项正确。12．A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应：aA（s）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g），t1、t2时刻分别测得部分数据如表：n（B）/moln（C）/moln（D）/mol反应时间/min0.120.060.10t10.060.120.20t2下列说法正确的是（　　）A．0～t1内，平均反应速率v（B）＝ mol·L－1·min－1B．若起始时n（D）＝0，则t2时v（D）＝ mol·L－1·min－1C．升高温度，v（B）、v（C）、v（D）均增大D．b∶d＝6∶1【解析】选C。不能确定起始时B的物质的量，因此0～t1时间段内，不能确定B的变化量，则不能计算其反应速率，A项错误；反应速率是平均反应速率，而不是瞬时反应速率，B项错误；t1～t2时间段内，B和D的物质的量的变化量分别是0.06 mol、0.1 mol，所以b∶d＝3∶5，D项错误。13．为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述不正确的是（　　）A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小B．相同环境下若图甲所示实验中反应速率为①>②，则一定能说明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解催化效果好C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位【解析】选B。反应速率可以通过观察产生气泡的快慢来判断，故A正确；图甲所示实验中没有控制变量，没有设计实验验证Cl－和SO对反应速率的影响，故该实验不能确定Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，故B错误；反应速率可以用单位时间内产生气体的体积表示，故C正确；关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，若气密性不好，空气就能够进入容器内，活塞不能回到原位，故D正确。二、非选择题14．化学兴趣小组为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他们在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气（标准状况），实验记录如下（累计值）：时间/min12345氢气体积/mL50120232290310（1）在0～1 min、1～2 min、2～3 min、3～4 min、4～5 min时间段中，反应速率最大的时间段是　　　　，原因为__________________________；反应速率最小的时间段是　　　　，原因为_____________________。（2）在2～3 min内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为　　　　。（3）为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液，其中可行的是　　　　。A．蒸馏水　　　　　　 B．Na2SO4溶液C．NaNO3溶液   D．Na2CO3溶液【解析】（1）5段时间内收集的氢气体积分别是50 mL、70 mL、112 mL、58 mL、20 mL，所以根据在相同时间内收集到的氢气体积可知，2～3 min内产生的氢气最多，所以反应速率最快，这是由于该反应是放热反应，此时温度较高，反应速率快；4～5 min内产生的氢气最少，因此反应速率最慢，这是由于此时溶液中H＋浓度小，因而反应速率慢；（2）此阶段产生氢气的物质的量为＝0.005 mol，消耗盐酸的物质的量为2×0.005 mol＝0.01 mol，v（HCl）＝＝ 0.1 mol·L－1·min－1；（3）加入蒸馏水，稀释溶液，降低浓度，化学反应速率减缓，溶液中H＋总物质的量不变，氢气总量不变，故A符合题意；加入Na2SO4溶液，相当于加水稀释，故B符合题意；加入NaNO3后，硝酸根在酸性环境下会氧化Zn生成氮氧化物，同时消耗氢离子，产生氢气的量会减小，故C不符合题意；盐酸和碳酸钠反应，消耗盐酸，影响氢气的产量，故D不符合题意。答案：（1）2～3 min　该反应是放热反应，2～3 min时溶液温度较高，反应速率最快　4～5 min　此时反应物的浓度较小，反应速率最慢　（2）0.1 mol·L－1·min－1　（3）AB15．把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1硫酸的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图曲线来表示。回答下列问题：（1）曲线从O→a段不产生氢气的原因是___________________，有关反应的化学方程式为______________________________________；（2）曲线从b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是_________________________________________________________；（3）曲线从c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是____________________________________________________。【解析】（1）在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，硫酸首先和氧化铝反应，所以O→a段不产生H2。（2）b→c段，虽然硫酸的浓度减小，但该反应是放热反应，反应进行中体系温度逐渐升高，化学反应速率逐渐加快。（3）曲线从c以后，硫酸的浓度减小，浓度成为影响化学反应速率的主要因素，故反应速率逐渐下降。答案：（1）硫酸首先和氧化铝反应，不产生H2Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O（2）反应放热，温度是影响反应速率的主要因素，升温使反应速率增大（3）随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，浓度成为影响化学反应速率的主要因素，化学反应速率逐渐减小16．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“反应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。编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度/℃浓度/mol·L-1体积/mL浓度/mol·L-1体积/mL①0.102.00.0104.025②0.202.00.0104.025③0.202.00.0104.050（1）已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4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），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40 s，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50 ℃时c（MnO）～反应时间（t）的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25 ℃时c（MnO）～t的变化曲线示意图。【解析】（1）H2C2O4中碳的化合价是＋3价，CO2中碳的化合价为＋4价，故每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子，配平反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证KMnO4完全反应，c（H2C2O4）∶c（KMnO4）≥2.5。（2）探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为编号②和③；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是①和②。（3）溶液褪色即KMnO4完全反应，则v（KMnO4）＝（0.010 mol·L－1×）÷（）＝0.010 mol·L－1·min－1。（4）温度降低，化学反应速率减小，故KMnO4褪色时间延长，故作图时要同时体现25 ℃ MnO浓度降低比50 ℃时MnO的浓度降低缓慢和达到平衡时间比50 ℃时“拖后”。答案：（1）2　2.5　（2）②和③　①和②（3）0.010（或1.0×10－2）（4）