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第1课时课时作业

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度第1课时课时作业，共7页。试卷主要包含了镁是生产铝合金必需的添加材料，某密闭容器中发生反应等内容，欢迎下载使用。

对点训练
题组一 化学反应速率的概念及表示方法
1．(2023·孝感高一检测)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( B )
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：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。
2．1935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( C )
A．v(O2)＝eq \f(6,5)v(H2O)
B．v(NH3)＝eq \f(5,4)v(O2)
C．v(O2)＝eq \f(5,4)v(NO)
D．v(NH3)＝eq \f(3,2)v(H2O)
解析：同一反应中，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，v(O2)∶v(H2O)＝5∶6，所以v(O2)＝eq \f(5,6)v(H2O)，A错误；v(NH3)∶v(O2)＝4∶5，所以v(NH3)＝eq \f(4,5)v(O2)，B错误；v(O2)∶v(NO)＝5∶4，所以v(O2)＝eq \f(5,4)v(NO)，C正确；v(NH3)∶v(H2O)＝4∶6，所以v(NH3)＝eq \f(2,3)v(H2O)，D错误。
3．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( B )
A．v(A)＝0.5 ml·L－1·s－1
B．v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1
C．v(C)＝0.8 ml·L－1·s－1
D．v(D)＝30 ml·L－1·min－1
解析：速率之比等于化学计量系数之比，不同物质的速率与其化学计量系数的比值越大，表示反应速率越快。eq \f(vA,2)＝0.25 ml·L－1·s－1，v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1，eq \f(vC,3)＝0.27 ml·L－1·s－1，v(D)＝eq \f(30,60) ml·L－1·s－1＝0.5 ml·L－1·s－1，eq \f(vD,4)＝0.125 ml·L－1·s－1，故选B。
4．一定温度下，10 mL 0.40 ml·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如表。
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( C )
A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 ml·L－1·min－1
B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 ml·L－1·min－1
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.3 ml·L－1
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
题组二 化学反应速率的影响因素
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( C )
A．升高温度
B．减小容器体积
C．保持容积不变，通入He
D．选用合适的催化剂
解析：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 )
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：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．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( C )
甲：在500 ℃时，10 ml SO2和5 ml O2反应
乙：在500 ℃时，用V2O5作催化剂，10 ml SO2和5 ml O2反应
丙：在450 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
丁：在500 ℃时，8 ml SO2和5 ml 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：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。
8．(2023·玉林高一检测)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( D )
A．在O～t1 s、t1～t2 s、t2～t3 s中，t1～t2 s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eq \f(V3－V2,t3－t2) mL·s－1
D．将碳酸钙固体研成粉末，则曲线甲将变成曲线乙
解析：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eq \f(V3－V2,t3－t2) 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。
综合强化
9．某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O5eq \(=====,\s\up7(320 K))4NO2＋O2。如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是( C )
A.曲线Ⅰ是N2O5的浓度变化曲线
B．曲线Ⅱ是O2的浓度变化曲线
C．N2O5的浓度越大，反应速率越快
D．O2的浓度越大，反应速率越快
解析：由表可知，起始时N2O5的浓度最大，NO2和O2的浓度都为0，但单位时间内N2O5的变化量是O2的2倍，则曲线Ⅰ、Ⅱ分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A、B项错误；利用表格中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化，还是用O2的浓度变化得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，C项正确，D项错误。
10．(2023·济南高一检测)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( B )
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 ml·L－1·min－1
解析：由图可知，①和②水样中M的物质的量浓度相等，①水样pH大于②，分解速率小于②，则水样pH越大，反应速率越慢，A正确；③④水样中M的物质的量浓度、水样的pH相等，④中加入了铜离子，Cu2＋加快了反应速率，B错误；①和③水样的pH相同，①中M的浓度大，分解速率快，C正确；在0～20 min内，②中M的平均分解速率为eq \f(0.4－0.1 ml·L－1,20 min)＝0.015 ml·L－1·min－1，D正确。
11．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)：
(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_2～3_min__，原因为_该反应是放热反应，2～3_min时溶液温度较高，反应速率最快__；反应速率最小的时间段是_4～5_min__，原因为_此时反应物的浓度较小，反应速率最慢__。
(2)在2～3 min内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为_0.1_ml·L－1·min－1__。
(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_AB__。
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eq \f(232－120×10－3 L,22.4 L·ml－1)＝0.005 ml，消耗盐酸的物质的量为2×0.005 ml＝0.01 ml，v(HCl)＝eq \f(0.01 ml,100×10－3 L×1 min)＝0.1 ml·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。
12．(2023·鞍山高一检测)把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 ml·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_硫酸首先和氧化铝反应，不产生H2__，有关反应的化学方程式为 Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O ；
(2)曲线从b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是_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)曲线从c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_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__。
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。
13．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。
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，每消耗1 ml H2C2O4转移_2__ml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)≥_2.5__。
(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_②和③__(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_①和②__。
(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)＝_0.010(或1.0×10－2)__ml·L－1·min－1。
(4)已知50 ℃时c(MnOeq \\al(－,4))～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(MnOeq \\al(－,4))～t的变化曲线示意图。
答案：
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 ml H2C2O4转移2 ml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)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0.010 ml·L－1×\f(4,6)))÷eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(40 s,60 s·min－1)))＝0.010 ml·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 ℃ MnOeq \\al(－,4)浓度降低比50 ℃时MnOeq \\al(－,4)的浓度降低缓慢和达到平衡时间比50 ℃时“拖后”。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
t/min
0
1
2
3
4
c(N2O5)/
(ml·L－1)
0.160
0.114
0.080
0.056
0.040
c(O2)/
(ml·L－1)
0
0.023
0.040
0.052
0.060
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL
50
120
232
290
310
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度
/℃
浓度/
ml·L－1
体积/
mL
浓度/
ml·L－1
体积/
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