資源簡介

第二章　化學反應速率與化學平衡
專題強化練1　突破速率常數
1.溫度為T ℃時,反應2HI(g) H2(g)+I2(g)在體積為1 L的密閉容器中進行,起始時充入1 mol HI,氣體混合物中HI的物質的量分數w(HI)與反應時間t的關系如表所示:
t/min 0 20 40 60 80 100
w(HI)/% 100 91 84 81 80 80
該反應的正反應速率v正=k正·c2(HI),逆反應速率v逆=k逆·c(H2)·c(I2),k正、k逆為速率常數,則為 (　　)
A.　　　　 D.8
2.某反應A(g)+B(g) C(g)+D(g)的速率方程為v=k·cm(A)·cn(B),改變反應物濃度時,反應的瞬時速率如下表所示:
組號 1 2 3 4 5 6
c(A)/(mol·L-1) 0.25 0.50 1.00 0.50 1.00 c1
c(B)/(mol·L-1) 0.050 0.050 0.100 0.100 0.200 c2
v/(×10-3mol· L-1·min-1) 1.6 3.2 v1 3.2 v2 4.8
下列說法不正確的是 (　　)
A.表格中的c1=0.75、v2=6.4
B.該反應的速率常數k=6.4×10-3 min-1
C.由以上數據可知濃度對速率的影響是實驗測得的,無法通過化學方程式直接得出
D.升溫、縮小容積(加壓),使k增大導致反應的瞬時速率加快
3.反應S2的反應機理:
①S2+I- S2O8I3-
②……
③I2+I-(快反應)
改變反應物濃度時,反應速率如表所示:
組號 c(S2)/ mol·L-1 c(I-)/ mol·L-1 v/mol·L-1· min-1
1 0.038 0.060 1.4×10-5
2 0.076 0.060 2.8×10-5
3 0.076 0.030 1.4×10-5
下列說法正確的是 (　　)
A.該反應的速率方程為v=k·c(S2)·c3(I-)
B.該反應的速率常數k的值約為6.14×10-3
C.第②步反應為S2O8I3-+I2 2S+3I-
D.3步反應中反應③的活化能最大
4.丙酮碘代反應CH3COCH3+I2 CH3COCH2I+HI的速率方程為v=kcm(CH3COCH3)cn(I2)。其半衰期(當剩余反應物恰好是起始的一半時所需的時間)為0.7/k,改變反應物濃度時,反應速率如表所示。
組號 c(CH3COCH3)/ mol·L-1 c(I2)/ mol·L-1 v/(×10-3mol· L-1·min-1)
1 0.25 0.05 1.4
2 0.50 0.05 2.8
3 1.00 0.05 5.6
4 0.50 0.10 2.8
下列說法正確的是 (　　)
A.速率方程中的m=1、n=1
B.該反應的速率常數k=2.8×10-3 min-1
C.增大反應物I2的濃度,反應速率加快
D.在過量I2存在時,反應掉87.5%的CH3COCH3所需時間是375 min
5.室溫下,某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等,同時發生以下兩個反應:①M+NX+Y;②M+NX+Z。反應①的速率可表示為v1=k1c2(M),反應②的速率可表示為v2=k2c2(M)(k1、k2為速率常數)。反應體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖。下列說法錯誤的是 (　　)
A.0~30 min時間段內,Y的平均反應速率為6.67×10-3mol·L-1·min-1
B.反應開始后,體系中Y和Z的濃度之比保持不變
C.如果反應能進行到底,反應結束時62.5%的M轉化為Z
D.反應①的活化能比反應②的活化能大
6.化學反應的速率方程中各物質濃度的指數稱為各物質的分級數,所有指數的總和稱為反應總級數,用n表示。298 K時,測定反應2H2(g)+2NO(g) 2H2O(g)+N2(g)在不同反應物濃度時的化學反應速率,結果見下表。
實驗編號 1 2 3 4
c(H2)/ (mol·L-1) 1×10-3 2×10-3 6×10-3 6×10-3
c(NO)/ (mol·L-1) 6×10-3 6×10-3 0.100 0.200
v/(mol·L-1· s-1) 2.88× 10-9 5.76× 10-9 4.8× 10-6 1.92× 10-5
已知:v=kcα(H2)·cβ(NO),其中k不因反應物濃度的變化而變化。回答下列問題:
(1)α=　　　　,β=　　　　,n=　　　　。由該實驗可知,反應總級數與反應物的化學計量數的和　　　　(填“有”或“沒有”)必然的聯系。
(2)k=　　　　mol-2·L2·s-1。若升高溫度,k將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”);當c(H2)=4 mol·L-1、c(NO)=5×10-2 mol·L-1時,反應速率v=　　　　mol·L-1·s-1。
7.H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH=-15 kJ·mol-1的反應機理如下:
反應ⅰ:I2(g) 2I(g)　ΔH1
反應ⅱ:H2(g)+2I(g) 2HI(g)　ΔH2
其能量與反應過程的關系如圖所示。
已知:對于基元反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),其速率方程為v=kca(A)·cb(B)。
回答下列問題:
(1)ΔH1　　　　0(填“>”或“<”)。
(2)反應ⅰ逆反應的活化能為　　　　kJ·mol-1(用含a、b、c的代數式表示)。
(3)決定總反應速率快慢的是　　　　(填“反應ⅰ”或“反應ⅱ”)。
(4)各步反應速率方程如表,其中k1、k2、k3、k4分別為v1(正)、v1(逆)、v2(正)、v2(逆)的速率常數,且與溫度有關。
反應ⅰ 反應ⅱ
v1(正)=k1c(I2) v1(逆)=k2c2(I) v2(正)=k3c(H2)· c2(I) v2(逆)=k4c2(HI)
實驗測得總反應的速率方程為v(正)=kc(I2)·c(H2),則k=　　　　(用僅含k1、k2、k3的代數式表示)。
答案與分層梯度式解析
1.A 2.D 3.B 4.D 5.A
1.A　溫度為T ℃時,體積為1 L的密閉容器中,2HI(g) H2(g)+I2(g)達到平衡時,v正=v逆,即k正·c2(HI)=k逆·c(H2)·c(I2),故==K。由表格數據可知,平衡時w(HI)=80%,即c(HI)=0.8 mol/L,則平衡時c(H2)=c(I2)=0.1 mol/L,所以K==,即=。
2.D　將1、2兩組數據代入速率方程:1.6×10-3 mol·L-1·min-1=k×(0.25 mol·L-1)m×(0.05 mol·L-1)n、3.2×10-3 mol·L-1·min-1=k×(0.5 mol·L-1)m×(0.05 mol·L-1)n,聯立二式得m=1;同理,將2、4兩組數據代入速率方程,可得n=0;將m=1、n=0代入速率方程得1.6×·min-1=k×0.25 mol·L-1,該反應的速率常數k=6.4×10-3 min-1;由此可知反應速率與A的濃度成正比,則=,c1=0.75,將5組數據代入速率方程,v2×10-3mol·L-1·min-1=6.4×10-3 min-1×1.00 mol·L-1,解得v2=6.4,A、B正確。由m=1,n=0可知濃度對速率的影響是實驗測得的,無法通過化學方程式直接得出,C正確。速率常數與濃度無關,縮小容積(加壓)不會使k增大,D錯誤。
3.B　由1、2兩組數據可知,c(S2)增大1倍,反應速率增大1倍,由2、3兩組數據可知,c(I-)增大1倍,反應速率增大1倍,可得出反應的速率方程為v=k·c(S2)·c(I-),A錯誤;將1組數據代入v=k·c(S2)·c(I-),解得速率常數k的值約為6.14×10-3,B正確;用總反應-①-③得第②步反應,即S2O8I3-+I- 2S+I2,C錯誤;3步反應中反應③為快反應,其活化能不是最大的,D錯誤。
4.D　將題目數據代入速率方程v=kcm(CH3COCH3)cn(I2),確定m、n的數值,然后根據速率方程討論速率的影響因素(解題技法)。由題表數據知,當c(I2)相同時,c(CH3COCH3)增大一定倍數時,反應速率也增大相應的倍數,故m=1;當c(CH3COCH3)相同時,c(I2)改變對反應速率無影響,故n=0,A、C錯誤。由上述分析知m=1,n=0,則速率方程v=k·c(CH3OCH3),代入1組數據計算可得k=5.6×10-3 min-1,B錯誤;在過量I2存在時,反應掉87.5%的CH3COCH3,可以看作經歷3個半衰期,即50%+25%+12.5%,因此所需時間為=375 min,D正確。
5.A　0~30 min時間段內,Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(M)=0.500 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.200 mol·L-1,反應①中Δc(M)=0.200 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,則Δc(Y)=0.075 mol·L-1,v(Y)===2.5×10-3 mol·L-1·min-1,A錯誤;反應①②速率之比為==,為定值,則Y、Z的濃度變化量之比也為定值,故反應開始后,體系中Y和Z的濃度之比保持不變,B正確;由上述分析可知,===,如果反應能進行到底,反應結束時,①②的轉化率之比為3∶5,因此有(即62.5%)的M轉化為Z,C正確;結合C選項,反應①的速率小于反應②的速率,所以反應①的活化能比反應②的活化能大,D正確。
解題技法
6.答案　(1)1　2　3　沒有　(2)0.08　增大　8×10-4
解析　(1)將實驗1,2中數據帶入,得到α=1,可以將實驗3,4中數據帶入,得到β=2,反應總級數n=1+2=3。反應物的化學計量數之和是4,反應總級數是3,反應總級數與反應物的化學計量數之和沒有必然的聯系。
(2)將第1組數據代入,可得k==
=0.08 mol-2·L2·s-1,升高溫度,反應速率v增大,k將增大。v=kc(H2)·c2(NO),將數據帶入,得v=[0.08×4×(5×10-2)2] mol·L-1·s-1=8×10-4 mol·L-1·s-1。
7.答案　(1)>　(2)(a+b-c+15)　(3)反應ⅱ　(4)
解析　(1)從題圖中可以看出,1 mol I2(g)的能量低于2 mol I(g)的能量,所以ΔH1>0。
(2)設反應ⅰ逆反應的活化能為x kJ·mol-1,根據題圖可知,I2(g)2I(g)的ΔH1=(a-x) kJ·mol-1,反應ⅱH2(g)+2I(g) 2HI(g)的ΔH2=(b-c) kJ·mol-1,總反應H2(g)+I2(g) 2HI(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2=(a-x) kJ·mol-1+(b-c) kJ·mol-1=-15 kJ·mol-1,所以x=a+b-c+15。
(3)由題圖可知,反應ⅱ的活化能大于反應ⅰ的活化能,所以反應ⅱ的速率慢,決定總反應速率快慢的是反應ⅱ。
(4)該反應的決速步驟是反應ⅱ。反應ⅰ達到平衡時,正、逆反應速率相等,k1c(I2)=k2c2(I),所以c2(I)=,代入v2(正)=k3c(H2)·c2(I)中,得v2(正)=k3c(H2),和v(正)=kc(I2)·c(H2)比較可知k=。
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