1、1跟踪检测（四十） 明确 2 大考查角度变量控制与速率常数1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(molL1 )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(pH2) 0.40 0.28 0.19 0.13 0.10 0.09(pH4) 0.40 0.31 0.24 0.20 0.18 0.16(pH4) 0.20 0.15 0.12 0.09 0.07 0.05(pH4，含 Cu2 ) 0.20 0.09 0.05 0.03 0.01 0下列说法不正确的是( )A在 020 min 内，中 M 的分解速率为 0.
2、015 molL1 min1B水样酸性越强，M 的分解速率越快C在 025 min 内，中 M 的分解百分率比中大D由于 Cu2 存在，中 M 的分解速率比中快解析：选 D 由表中数据分析可知，中 M 的分解速率比中慢，D 错误。2反应 2NO(g)2H 2(g)=N2(g)2H 2O(g)中，每生成 7 g N2，放出 166 kJ 的热量，该反应的速率表达式为 v kcm(NO)cn(H2)(k、 m、 n 待测)，其反应包含下列两步：2NOH 2=N2H 2O2(慢)H 2O2H 2=2H2O(快)T 时测得有关实验数据如下：序号 c(NO)/(molL1 )c(H2)/(molL1 )
3、 速率/(molL 1 min1 ) 0.006 0 0.001 0 1.8104 0.006 0 0.002 0 3.6104 0.001 0 0.006 0 3.0105 0.002 0 0.006 0 1.2104下列说法错误的是( )A整个反应速率由第步反应决定B正反应的活化能一定是C该反应速率表达式： v5 000 c2(NO)c(H2)D该反应的热化学方程式为2NO(g)2H 2(g)=N2(g)2H 2O(g) H664 kJmol 12解析：选 B A由、两反应知，反应过程中反应慢的反应决定反应速率，整个反应速率由第步反应决定，正确；B.反应慢，说明反应的活化能高，正反应的活化
4、能一定是，错误；C.比较实验、数据可知，NO 浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率增大一倍，比较实验、数据可知，H 2浓度不变，NO 浓度增大一倍，反应速率增大四倍，据此得到速率方程： v kc2(NO)c(H2)，依据实验中数据计算 k5 000，则速率表达式为 v5 000c2(NO)c(H2)，正确；D.反应 2NO(g)2H 2(g)=N2(g)2H 2O(g)中，每生成 7 g N2放出 166 kJ 的热量，生成 28 g N2放热 664 kJ，热化学方程式为 2NO(g)2H 2(g)=N2(g)2H 2O(g) H664 kJmol 1 ，正确。3某同学在用稀硫酸与锌反应制取
5、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)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。(2)实验室中现有 Na2SO4、MgSO 4、Ag 2SO4、K 2SO4四种溶液，可与上述实验中 CuSO4溶液起相似作用的是_。(3)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的时间。实验混合溶液 A B C D E F4 molL1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5饱和 CuSO4溶液/mL 0 0.5 2
6、.5 5 V6 20H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0请完成此实验设计，其中： V1_， V6_， V9_。解析： (1)由于 Zn 与 CuSO4溶液反应生成的 Cu 及稀硫酸形成了 CuZn 原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(2)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有 Ag2SO4溶液符合题意。(3)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取 30 mL，根据 F 中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为 20 mL，可以求得各组实验中加入水的体积分别为 V720
7、mL， V819.5 mL， V917.5 mL， V1015 mL，实验 E 中加入的硫酸铜溶液的体积 V610 mL。答案：(1)CuSO 4溶液与 Zn 反应生成的 Cu 与 Zn 形成 CuZn 原电池，加快了氢气生成3的速率(2)Ag2SO4溶液 (3)30 10 17.54无色气体 N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N 2O4与 NO2转换的热化学方程式为 N2O4(g)2NO 2(g) H24.4 kJmol 1 。上述反应中，正反应速率 v 正 k 正 p(N2O4)，逆反应速率 v 逆 k 逆 p2(NO2)，其中 k正 、 k 逆 为速率常数，则 Kp为_(用
8、 k 正 、 k 逆 表示)。若将一定量 N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa)，已知该条件下 k 正 4.810 4 s1 ，当 N2O4分解 10%时， v 正 _kPas 1 。解析：由题意可知，正反应速率 v 正 k 正 p(N2O4)，逆反应速率 v 逆 k 逆 p2(NO2)，其中 k 正 、 k 逆 为速率常数，平衡时， v 正 v 逆 ， k 正 p(N2O4) k 逆 p2(NO2)， Kp 。若k正k逆将一定量 N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa)，已知该条件下k 正 4.810 4 s1 ，当
9、N2O4分解 10 %时， v 正 4.810 4 s1 100 kPa 3.910 6 0.91.1kPas1 。答案： 3.910 6k正k逆5(2015全国卷)Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g)H 2(g)I 2(g)在 716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如下表：t/min 0 20 40 60 80 120x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为_。(2)上述反应中，
10、正反应速率为 v 正 k 正 x2(HI)，逆反应速率为 v 逆 k 逆 x(H2)x(I2)，其中 k 正 、 k 逆 为速率常数，则 k 逆 为_(以 K 和 k 正 表示)。若 k 正 0.002 7 min1 ，在 t40 min 时， v 正 _min 1 。解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为 0.784，说明此时已达到了平衡状态。设 HI 的初始浓度为 1 molL1 ，则：2HI(g)H 2(g)I 2(g)初始/(molL 1 ) 1 0 0转化/(molL 1 ) 0.216 0.108 0.108平衡/(molL 1
11、 ) 0.784 0.108 0.1084K 。c H2 c I2c2 HI 0.1080.1080.7842(2)建立平衡时， v 正 v 逆 ，即 k 正 x2(HI) k 逆 x(H2)x(I2)， k 逆 k 正 。由于该反应前后气体分子数不变，故 k 逆 k 正 x2 HIx H2 x I2 x2 HIx H2 x I2k 正 。在 40 min 时， x(HI)0.85，则 v 正 0.002 7 c2 HIc H2 c I2 k正Kmin1 0.8521.9510 3 min1 。答案：(1) (2) 1.9510 30.1080.1080.7842 k正K6现有甲、乙两个化学小
12、组利用两套相同装置，通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究影响 H2O2分解速率的因素(仅一个条件改变)。甲小组有如下实验设计方案。实验编号 温度 催化剂 浓度甲组实验 25 三氧化二铁 10 mL 5% H2O2甲组实验 25 二氧化锰 10 mL 5% H2O2甲、乙两小组得出如图数据。(1)甲小组实验得出的结论是_。(2)由乙组研究的酸、碱对 H2O2分解影响因素的数据分析，相同条件下 H2O2在_(填“酸”或“碱”)性环境下放出气体速率较快；由此，乙组提出可以用 BaO2固体与硫酸溶液反应制 H2O2，其反应的离子方程式为_；支持这一方案的理由是_。(3)已知过氧化氢还是一种极弱的
13、二元酸：H 2O2H HO (Ka12.410 12 )。当稀 2H2O2溶液在碱性环境下分解时会发生反应 H2O2OH HO H 2O，该反应中，正反应速 2率为 v 正 k 正 c(H2O2)c(OH )，逆反应速率为 v 逆 k 逆 c(H2O)c(HO )，其中 k 正 、 2k 逆 为速率常数，则 k 正 与 k 逆 的比值为_(保留 3 位有效数字)。解析：(1)甲组实验与所用的 H2O2浓度相同，催化剂不同，根据图像判断反应速度要快于，甲小组得出结论：H 2O2分解时，MnO 2比 Fe2O3催化效率更高。(2)比较乙组的图像可知，相同条件下，H 2O2在碱性环境下放出气体速率较
14、快；根据题意可知，反应物为 BaO2固体与硫酸溶液，生成物 H2O2，另一种生成物为 BaSO4，离子方程式为 BaO252H SO =BaSO4H 2O2。该方案产物中有 BaSO4，有利于平衡右移。结合 H2O2在酸性环24境下分解较慢这一事实可判断该方案成立。(3)根据 H2O2H HO ，有 Ka1 22.410 12 ，反应达平衡时， v 正 v 逆 ， v 正 kc H c HO 2c H2O2正 c(H2O2)c(OH )， v 逆 k 逆 c(H2O)c(HO )， k 正 c(H2O2)c(OH ) k 逆 c(H2O)c(HO )，则 2 2k正k逆 c H2O c HO
15、2c H2O2 c OH c H2O c HO 2 c H c H2O2 c OH c H Ka1K H2O 1.3310 4。Ka1c OH c H c H2OKa1KW1 000182.410 12110 141 00018 2.410 121.810 16答案：(1)H 2O2分解时，MnO 2比 Fe2O3催化效率更高(2)碱 BaO 22H SO =BaSO4H 2O2 BaSO 4的生成使平衡右移，有利于 H2O2的生24成，酸性环境有利于 H2O2的存在(等其他合理原因) (3)1.3310 47已知将 KI、盐酸、试剂 X 和淀粉四种溶液混合，无反应发生。若再加入双氧水，将发生
16、反应 H2O22H 2I =2H2OI 2，且生成 I2立即与试剂 X 反应而被消耗。一段时间后，试剂 X 将被反应生成的 I2完全消耗。由于溶液中 I 继续被 H2O2氧化，生成 I2与淀粉作用，溶液立即变蓝。因此，根据试剂 X 的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需时间，即可推算反应 H2O22H 2I =2H2OI 2的反应速率。下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录(各实验均在室温条件下进行)：往烧杯中加入的试剂及其用量(mL)编号0.1molL1KI 溶液H2O0.01molL1X 溶液0.1molL1双氧水0.1molL1稀盐酸催化剂溶液开始变蓝时间(min)1 20.0 10.0
17、10.0 20.0 20.0 无 1.42 20.0 m 10.0 10.0 n 无 2.83 10.0 20.0 10.0 20.0 20.0 无 2.84 20.0 0 10.0 10.0 40.0 无 t5 20.0 10.0 10.0 20.0 20.05 滴Fe2(SO4)30.6回答下列问题：(1)已知：实验 1、2 的目的是探究 H2O2浓度对 H2O22H 2I =2H2OI 2反应速率的影响。实验 2 中 m_， n_。6(2)一定温度下，H 2O22H 2I =2H2OI 2，反应速率可以表示为v kca(H2O2)cb(I )c(H )(k 为反应速率常数)，则：实验 4
18、 烧杯中溶液开始变蓝的时间 t_min。根据上表数据可知， a、 b 的值依次为_和_。(3)若要探究温度对 H2O22H 2I =2H2OI 2反应速率影响，在实验中温度不宜过高且采用水浴加热，其原因是_。解析：(1)已知：实验 1、2 的目的是探究 H2O2浓度对 H2O22H 2I =2H2OI 2反应速率的影响。根据控制变量法，实验中盐酸的浓度应该相同，实验 2 中n20.0， m20.0。(2)根据公式 v kca(H2O2)cb(I )c(H )，实验 2 与实验 4 的速率比为 ，实验 2 与实验 4 的 H2O2、KI 的浓度kca2 H2O2 cb2 I c2 H kca4
19、H2O2 cb4 I c4 H t2.8都相同， ， ， t1.4 min。由实验 1 与实验 2 知， a1，由实验 1c2 H c4 H t2.8 12 t2.8与实验 3 知， b1。(3)H 2O2易分解，温度不宜过高且采用水浴加热，便于控制反应温度，防止 H2O2分解。答案：(1)20.0 20.0 (2)1.4 1 1(3)便于控制反应温度，防止 H2O2分解8超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的 NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的 NO 和 CO 转变成 CO2和 N2，化学方程式如下：2NO2CO 2CO2N 2 催 化 剂 为了测定在某种催化剂作用下的反应
20、速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO 和 CO 浓度如表：时间/s 0 1 2c(NO)/(molL1 ) 1.00103 4.50104 2.50104c(CO)/(molL1 ) 3.60103 3.05103 2.85103时间/s 3 4 5c(NO)/(molL1 ) 1.50104 1.00104 1.00104c(CO)/(molL1 ) 2.75103 2.70103 2.70103请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：(1)在上述条件下反应能够自发进行，则反应的 H_0(填“” “”或“”)。(2)前 2 s 内的平均反应速率 v(N2)_。(3
21、)在该温度下，反应的平衡常数 K_。(4)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高 NO 转化率的是7_。A选用更有效的催化剂 B升高反应体系的温度C降低反应体系的温度 D缩小容器的体积(5)研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验编号 T/NO 初始浓度/(molL1 )CO 初始浓度/(molL1 )催化剂的比表面积/(m 2g1 ) 280 1.20103 5.80103 82 124 350 124请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中 NO 浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号。答案：(1)(2)1.88104 molL1 s1(3)5 000 (4)CD(5).280 1.2010 3 5.8010 3.1.2010 3 5.8010 3如图：8
