高考化学(2011~2020)真题专项练习 专题29 化学反应速率(教师版)
展开专题29 化学反应速率
1.(2019·浙江高考真题)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的c(OH−),油脂在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比,下列说法不正确的是
A.高温高压液态水中,体系温度升高,油脂水解反应速率加快
B.高温高压液态水中,油脂与水的互溶能力增强,油脂水解反应速率加快
C.高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解
D.高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH−)的碱的水解
【答案】D
【解析】A.对于任何化学反应,体系温度升高,均可加快反应速率,正确;B.由于高温高压液态水中,c(H+)和c(OH−)增大,油脂水解向右移动的倾向变大,因而油脂与水的互溶能力增强,反应速率加快,正确;C.油脂在酸性条件下水解,以H+做催化剂,加快水解速率,因而高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解,正确;D.高温高压液态水中的油脂水解,其水环境仍呈中性,因而不能理解成相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH−)的碱的水解,而是以体系升温、增加水和油脂的互溶以及提高水中H+浓度的方式,促进油脂的水解,不正确。故答案选D。
2.(2018·浙江高考真题)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应 ,在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105Pa、90℃条件下,当转化率为98%时的反应已达到平衡
D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=Δn/Δt表示,则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s
【答案】D
【解析】A.相同压强时,温度高时达到相同转化率需要的时间多,升高温度,反应速率越小,错误;B.相同温度,压强高时达到相同转化率需要的时间少,增大压强,反应速率变快,错误;C.在此条件下,当转化率为98%时需要的时间较长,不确定反应是否达到了平衡,错误;D.在amol混合气体进入反应塔,题目所示的外界环境下,NO的反应速率为v=∆n/∆t==mol/s,正确。综上所述,本题正确答案为D。
3.(2017·浙江高考真题)为研究某溶液中溶质R的分解涑率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是
A.25℃时,在10~30min内,R的分解平均速率为0.030 mol·L—1·min—1
B.对比30℃和10℃曲线,在50min时,R的分解百分率相等
C.对比30℃和25℃曲线,在0~50min内,能说明R的分解平均速率随温度升高而增大
D.对比30℃和10℃曲线,在同一时刻,能说明R的分解速率随温度升高而增大
【答案】D
【解析】A.25 ℃时,在0~30 min内,R的分解平均速度为[(1.8-0.8)/30]mol·L-1·min-1=0.033 mol·L-1·min-1,正确;B.对比30 ℃和10 ℃曲线,在50 min时,R的分解百分率相等,正确;C.对比30 ℃和25 ℃曲线,在0~50 min内,能说明R的分解平均速度随温度升高而增大,正确;D.对比30 ℃和10 ℃曲线,在同一时刻,两曲线R的浓度不同,不能说明R的分解速率随温度升高而增大,不正确。故选D。
4.(2017·江苏高考真题)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越慢
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液碱性越弱,H2O2分解速率越慢
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,c(Mn2+)对H2O2分解速率的影响大
【答案】C
【解析】A、由甲图可知,双氧水浓度越小,分解越慢,正确;B、由图乙可知,溶液的碱性越弱,双氧水分解越慢,正确;C、根据变量控制法,3个实验必须加入等量的Mn2+才能比较溶液的碱性对双氧水分解的影响。由图丙可知,3个实验中由于仅在其中一个加入了Mn2+,不正确;D、由图丙和图丁可知,溶液的碱性越强、Mn2+浓度越大,双氧水分解越快,正确。答案选C。
5.(2016·浙江高考真题)X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH=-akJ·mol-1。一定条件下,将1 molX和3 molY通入2L的恒容密闭容器,反应10 min,测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是( )
A.10 min内,Y的平均反应速率为0.03 mol·L-1·s-1
B.10 min内,消耗0.2 molX,生成0.4 molZ
C.第10 min时,X的反应速率为0.01 mol·L-1·min-1
D.10 min内,X和Y反应放出的热量为a kJ
【答案】B
【解析】A.用Y表示平均反应速率为,错误;B.根据化学反应方程式可知,10min内,消耗0.2molX,生成0.4molZ,正确;C.化学反应速率表示的是平均速率,不是瞬时速率,故第10 min时,无法计算其速率,错误;D.10min内,Y的转化率为,则放出热量为,错误;答案选B。
6.(2017·浙江高考真题)对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。
时间
水样
0
5
10
15
20
25
I (pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
II(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
IV(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
下列说法不正确的是( )
A.在0~20 min内,I中M的平均分解速率为0.015mol·L-1·min-1
B.其它条件相同时,水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比II大
D.由于Cu2+存在,IV 中M的分解速率比I快
【答案】D
【解析】A、根据化学反应速率数学表达式,v(M)==0.015mol/(L·min),正确;B、对比I和II,在相同的时间内,I中消耗M的量大于II中,说明其他条件下不变,酸性越强,M的分解速率越快,正确;C、在0~25 min内,III中M的分解百分率=×100%=75%,II中M的分解百分率=×100%=60%,因此III中M的分解百分率大于II,正确;D、I和IV中pH不同,因此不能说明Cu2+存在,IV中M的分解速率大于I,错误。故选D。
7.(2014·北京高考真题)在一定温度下,10mL0.40mol/L H2O2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)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)
A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)mol/(L·min)
B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<mol/(L·min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.3mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
【答案】C
【解析】A.0~6min时间内,△c(H2O2)=0.002mol÷0.01L=0.2mol/L,所以v(H2O2)=0.2mol/L÷6minmol/(L·min), A正确;B.随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率减慢,B正确;C.6min时,c(H2O2)=0.002mol÷0.01L=0.2mol/L, C错误;D.6min时,H2O2分解率为:=50%, D正确。答案选C。
8.(2010·海南高考真题)对于化学反应3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是
A.v(W)=3v(Z) B.2v(X)=3v(Z) C.2v(X)=v(Y) D.3v(W)=2v(X)
【答案】C
【解析】化学反应速率之比等于化学系数之比,则根据方程式3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g)可知A、v(W):v(Z)=3:3=1:1,A错误;B、v(X):v(Z)=2:3,B错误;C、v(X):v(Y)=2:4=1:2,C正确;D、v(W):v(X)=3:2,D错误。答案选C。
9.(2009·山东高考真题)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、l2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1,c2,则时间间隔t1~t2内,SO3(g)生成的平均速率为
【答案】D
【解析】A.加入催化剂同时改变正、逆反应速率,错误;B.若是恒容条件,增加不参与反应的气体而使反应体系的压强增大,由于浓度不变,反应速度就不变,错误;C.降低温度使反应速率降低,将增大反应达到平衡的时间,错误;D.根据计算平均速率的定义公式可得,正确。故选D。
10.(2012·福建高考真题)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是
A.在0-50min之间, pH =2和 PH= 7时 R 的降解百分率相等
B.溶液酸性越强, R 的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在 20-25min之间, pH =10时 R 的平均降解速率为 0.04mol·L-1·min-1
【答案】A
【解析】A.根据图示可知:在50min时,pH=2和pH=7时R的降解百分率是相等的,正确;B.溶液酸性越强,即pH越小,线的斜率越大,可以知道R的降解速率越大,错误;C.根据图示可知:R的起始浓度越小,降解速率越小,错误;D.pH=10时,在20-25min,R的平均降解速率为=0.04×10-4mol∙L-1min-1,D错误;故选A。
11.(2013·福建高考真题)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020mol·L-1NaHSO3(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合,记录10~55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。据图分析,下列判断不正确的是
A.40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0 ×10-5mol·L-1·s-1
D.温度高于40℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂
【答案】B
【解析】A、从图像中可以看出,40℃以前,温度越高,反应速度越快,40℃后温度越高,变色时间越长,反应越慢,而55℃,未变蓝,说明没有生成I2,A正确;B、b、c点对应的反应原理不一样,发生不同的反应,无法比较反应速率,B错误;C、速率为=5.0×10-5mol·L-1·s-1,C正确;D、55℃时,没有出现蓝色,故淀粉已不能作为该反应的指示剂,D正确。答案选B。
12.(2014·全国高考真题)已知分解1mol H2O2 放出热量98kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2的分解机理为:H2O2+I-→H2O+IO- 慢,H2O2+IO-→H2O+O2+I- 快;下列有关反应的说法正确的是( )
A.反应的速率与I-的浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98kJ·mol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
【答案】A
【解析】A、根据反应机理可知I-是H2O2分解的催化剂,碘离子浓度大,产生的IO-就多反应速率就快,A正确;B、IO-不是该反应的催化剂,B错误;C、反应的活化能是反应物的总能量与生成物的总能量的差值。这与反应的物质得到多少,错误;D、 H2O2分解的总方程式是2H2O2=2H2O+ O2↑;由于水是纯液体,不能用来表示反应速率,而且H2O2和O2的系数不同,表示的化学反应速率也不同,D错误;故合理选项为A。
13.(2016·北京高考真题)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )
A.抗氧化剂 B.调味剂
C.着色剂 D.增稠剂
【答案】A
【解析】A.抗氧化剂减少食品与氧气的接触,延缓氧化的反应速率,正确;B. 调味剂是为了增加食品的味道,与速率无关,错误;C. 着色剂是为了给食品添加某种颜色,与速率无关,错误;D. 增稠剂是改变物质的浓度,与速率无关,错误。故选:A。
14.(2008·广东高考真题)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),能增大正反应速率的措施是( )
A.通入大量O2 B.增大容器容积
C.移去部分SO3 D.降低体系温度
【答案】A
【解析】A.通入大量O2,增大了反应物的浓度,化学反应速率增大;B.增大容器的容积,各组分的浓度减小,化学反应速率减小;C.移去部分SO3,减小了生成物的浓度,化学反应速率减小;D.降低体系温度,化学反应速率减小。综上所述,能增大正反应速率的措施是A。
15.(2009·广东高考真题)已知汽车尾气无害化处理反应为
。
下列说法不正确的是 ( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,N0的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
【答案】A
【解析】A.升高温度,正、逆反应速率都增大,错误;B.使用高效催化剂,能够降低活化能,从而提高反应速率,正、逆反应速率都提高,正确;C.反应达到平衡后,体系各组分的反应速率都保持恒定,正确;D.消耗1mol 一氧化碳能生成1mol 二氧化碳,而同时又消耗1mol 二氧化碳,可知正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,正确。答案选A。
16.(2015·上海高考真题)对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是( )。
A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
【答案】B
【解析】A.合成氨反应的正反应是放热反应,升高温度,正反应、逆反应的反应速率都增大,但是温度对吸热反应的速率影响更大,所以对该反应来说,对逆速率影响更大,错误;B.合成氨的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,对正反应的反应速率影响更大,正反应速率大于逆反应速率,所以平衡正向移动,正确;C.减小反应物浓度,使正反应的速率减小,由于生成物的浓度没有变化,所以逆反应速率不变,逆反应速率大于正反应速率,所以化学平衡逆向移动,错误;D.加入催化剂,使正反应、逆反应速率改变的倍数相同,正反应、逆反应速率相同,化学平衡不发生移动,错误。本题选B。
17.(2015·福建高考真题)在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是
A.a=6.00
B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变
C.b<318.2
D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
【答案】D
【解析】A.根据表格的数据可知:温度不变时,蔗糖的浓度越大,水解的速率越快。根据浓度与速率的变化关系可知:在328.2T时,蔗糖的浓度每减小0.100mol/L,水解速率减小1.50mmol/(L∙min),所以在温度是328.2T、浓度是0.400mol/L时,水解的速率是a=7.50-1.50=6.00 mmol/(L∙min),A正确;B.根据表格数据可知:升高温度,水解速率增大,增大浓度,水解速率也增大,若同时改变反应物的浓度和反应的温度,则二者对水解反应速率的影响因素可能相互抵消,使反应速率可能不发生改变,B正确;C.在物质的浓度不变时,升高温度,水解速率增大,降低温度,水解速率减小。由于在物质的浓度是0.600mol/L时,温度是318.2T时水解速率是3.60mmol/(L∙min),现在该反应的速率是2.16 mmol/(L∙min)<3.60 mmol/(L∙min),说明反应温度低于318.2 T。即b<318.2,C正确;D.不同温度时,蔗糖浓度减少,所以速率减慢,但是温度不同,在相同的浓度时的反应速率不相同,D错误;故答案选D。
18.(2009·福建高考真题)某探究小组利用丙酮的溴代反应
()来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
分析实验数据所得出的结论不正确的是
A.增大增大 B.实验②和③的相等
C.增大增大 D.增大,增大
【答案】D
【解析】A.比较①②:②增大c(CH3COCH3)的初始浓度,保持其它反应物量不变,溴颜色消失的时间从290s缩短到145s即(Br2)增大,正确;B.表中实验②和③的(Br2)相等均为0.0010mol/L,正确;C.比较①③项:增大c(HCl)的初始浓度,保持其它反应物量不变,溴颜色消失的时间从290s缩短到145s,即(Br2)增大,正确;D.从表中数据看,①④两组实验中CH3COCH3、HCl的浓度相同,而④中Br2比①中的大,溴颜色消失的时间变长,速率变慢,错误。答案选D。
19.(2015·海南高考真题)10ml浓度为1mol/L的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成的是( )
A.K2SO4 B.CH3COONa C.CuSO4 D.Na2CO3
【答案】AB
【解析】Zn与稀盐酸发生反应:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑,若加入物质是反应速率降低,则c(H+)减小。但是不影响产生氢气的物质的量,说明最终电离产生的n(H+)不变。A、K2SO4是强酸强碱盐,不发生水解,溶液显中性,溶液中的水对盐酸起稀释作用,使c(H+)减小,但没有消耗H+,因此n(H+)不变,符合题意,正确;B、CH3COONa与HCl发生反应:CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl,使溶液中c(H+)减小,反应速率降低,当反应进行到一定程度,会发生反应:2CH3COOH+Zn= (CH3COO)2Zn+ H2↑,因此最终不会影响产生氢气的物质的量,正确;C、加入CuSO4溶液会与Zn发生置换反应:CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4,产生的Cu与Zn和盐酸构成原电池。会加快反应速率,与题意不符合,错误;D、若加入Na2CO3溶液,会与盐酸发生反应:Na2CO3+2HCl=2NaCl2+H2O+CO2↑,使溶液中溶液中的c(H+)减小,但由于逸出了CO2气体,因此使n(H+)也减小,产生氢气的物质的量减小,不符合题意,错误。
20.(2012·上海高考真题)为探究锌与稀硫酸的反应速率(以v(H2)表示),向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变 B.加入少量水,v(H2)减小
C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小 D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小
【答案】BC
【解析】锌与稀硫酸反应的实质是锌与氢离子的反应,改变氢离子的浓度,会改变化学反应速率。A.加入NH4HSO4固体,NH4HSO4发生电离,溶液中c(H+)增大,反应速率加快,即v(H+)增大,错误;B.加入少量水稀释溶液,溶液中c(H+)减小,反应速率减小,即v(H+)减小,正确;C.加入CH3COONa固体,存在平衡CH3COO-+H+⇌CH3COOH,溶液中c(H+)减小,反应速率减小,即v(H+)减小,正确;D.滴加少量CuSO4溶液,Zn置换出Cu,构成原电池,加快反应速率,故v(H+)增大,错误;答案选BC。
21.(2008·上海高考真题)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生气体体积V的数据,根据数据绘制得到图1,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
A.4-3-2-1 B.1-2-3-4 C.3-4-2-1 D.1-2-4-3
【答案】AC
【解析】溶液温度越高、盐酸浓度越大、反应物接触面积越大,反应速率越快,生成相同体积的气体所需时间越短,且温度影响远远大于浓度和反应物接触面积的影响,温度高低顺序是3>4=2>1,且2、3、4中盐酸浓度相等,但4中反应物接触面积大于2和3,所以反应速率大小顺序是3>4>2>1或4>3>2>1,结合图象知,曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能 3-4-2-1或4>3>2>1,故选AC。
22.(2008·广东高考真题)某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298 K、308 K,每次实验HNO3的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。
(1)请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号______:
实验编号
T/K
大理石规格
HNO3浓度/mol·L-1
实验目的
①
298
粗颗粒
2.00
(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响;(Ⅱ)实验①和____探究温度对该反应速率的影响;(Ⅲ)实验①和______探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响;)
②
③
④
(2)实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图:
依据反应方程式CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O,计算实验①在70-90 s范围内HNO3的平均反应速率____(忽略溶液体积变化)。
(3)请在答题卡的框图中,画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图____。
【答案】(1) ③ ④ (2)0.01mol·L-1·s-1 (3)
【解析】
(1)由实验目的可知,探究浓度、接触面积对化学反应速率的影响,则实验①②的温度、大理石规格相同,只有浓度不同,实验①③中只有温度不同,实验①④中只有大理石规格不同;
(2)由图可知70至90s时,CO2生成的质量为m(CO2)=0.95g-0.84g=0.11g,物质的量为n(CO2)=0.0025mol,由CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O可知消耗HNO3的物质的量为n(HNO3)=0.0025mol×2=0.005mol,又溶液体积为25mL=0.025L,所以HNO3减少的浓度c(HNO3)=0.2mol·L-1,反应的时间t=90s-70s=20s,所以HNO3在70-90s范围内的平均反应速率为v(HNO3)=0.2mol·L-1÷20s=0.01mol·L-1·s-1;
(3)由于②硝酸浓度是①的一半,所以反应速率比①小,生成的二氧化碳是①的一半;③中的硝酸浓度与①相同,所以生成的二氧化碳物质的量相等,但是③的温度最高,反应速率最快,④和①对比,④为细颗粒,所以④的反应快,则根据以上画出实验②、③、④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图为:
23.(2009·安徽高考真题)Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比试验。
(1)请完成以下实验设计表_______(表中不要留空格)。
实验编号
实验目的
T/K
PH
c/10-3mol·L-1
H2O2
Fe2+
①
为以下实验作参考
298
3
6.0
0.30
②
探究温度对降解反应速率的影响
③
298
10
6.0
0.30
[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。
(2)请根据右上图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:(p-CP)=____________________mol·L-1·s-1。
[解释与结论]
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:____________________________。
(4)实验③得出的结论是:pH等于10时,___________________________________。
[思考与交流]
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:_____________________________________。
【答案】(1) (2)8.0×10-6 (3)过氧化氢在温度过高时迅速分解 (4)反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止) (5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使pH约为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)
【解析】
(1)实验①是参照实验,所以与实验①相比,实验②和③只能改变一个条件,这样才能起到对比实验的目的,则实验②是探究温度对反应速率的影响,则T=313K,pH=3,c(H2O2)=6.0mol·L-1,c(Fe2+)=0.30 mol·L-1,实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响;填表如下:。
(2)由图中信息可知,在50~150s内,△c(p-CP)= 8×10-4mol·L-1,则v (p-CP)= 8.0×10-6mol·L-1·s-1;
(3)温度过高时,H2O2迅速分解,c(H2O2)浓度减小,导致反应速率减小;
(4)从图中看出,pH=10时,c(p-CP)不变,即反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止),说明碱性条件下,有机物p-CP不能降解;
(5)从第(4)信息可知,将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使pH约为10,可使反应停止。
24.(2010·湖南高考真题)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有__________;
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是__________;
(3)实验室中现有Na2SO3、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是____________;
(4)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);
(5)为了进一步研究硫酸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。
实验/混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol/L H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计,其中:V1=______,V6=______,V9=______;
②反应一段时间后,实验A中的金属呈_____色,实验E中的金属呈_____色;
③该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4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_______________________________________。
【答案】(1)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (2)CuSO4与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池,加快了氢气产生的速度 (3)Ag2SO4 (4)升高反应温度,适当增加硫酸的浓度,增加锌粒的表面积(答两个) (5)①V1=30 V6=10 V9=17.5 ②灰黑色 暗红色 ③当加入一定量的CuSO4后,生成的单质铜会沉积在Zn的表面降低了Zn与溶液接触的表面
【解析】
(1)锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,加入少量硫酸铜溶液后,锌可置换出铜,反应的方程式为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
(2)由于CuSO4与Zn反应产生的铜与Zn形成微电池,从而加快了氢气产生的速度。
(3)K、Na和Mg均比锌活泼,属于活泼性很强的金属,所以只有Ag2SO4和铜反应生成的银与铜形成电池,从而加快反应速率。
(4)影响化学反应速率的因素很多,例如温度、浓度和固体的表面积等等,因此加快反应速率的措施还有升高反应温度,适当增加硫酸的浓度,增加锌粒的表面积等。
(5)①AB属于对照实验,所以V1=30ml。根据所加的饱和CuSO4溶液的体积变化趋势来分析,后者的体积总是前面的2倍,所以V6=10mL。要保证实验中硫酸的浓度相等,根据实验F中水的体积和饱和CuSO4溶液体积分析实验C中V9=20mL-2.5mL=17.5mL。
②实验A中没有原电池反应,是锌直接和硫酸的反应,所以金属会变暗。而实验E中生成铜单质,构成了原电池反应,所以呈暗红色。
③当加入的CuSO4溶液超过一定量时,会析出大量的金属铜覆盖在锌表面,阻止锌和硫酸的反应,因此反应速率会减小。
25.(2007·海南)下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
实验序号
金属质量/g
金属状态
C(H2SO4)/mol·L-1
V(H2SO4)/mL
溶液温度/℃
金属消失的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
20
44
40
分析上述数据,回答下列问题:
(1)实验4和5表明, 对反应速率有影响, 反应速率越快,能表明同一规律的实验还有 (填实验序号);
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有 (填实验序号);
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有 ,其实验序号是 。
(4)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:
【答案】(1)固体反应物的表面积 表面积越大 1和2
(2)3和4
(3)开始反应温度 6和7
(4)一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同。
【解析】
(1)实验4、5中不同的是固体的表面积,根据实验中金属消失的时间可知,固体反应物的表面积越大,反应速率越快。同样在实验1、2中不同的也是固体的表面积;
(2)根据实验中的数据可知,在实验1、3、4、6、8或2、5中反应物的浓度是不同的,因此探究的是浓度对反应速率的影响;
(3)在实验6和7 或8和9中不同的是温度,因此还探究温度对反应速率的影响;
(4)当反应物的量固定之后,反应中放出的热量是相同,所以反应前后溶液的温度变化值是相近的。
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