第4课时 变量控制与速率常数的应用
课时集训
测控导航表
知识点 变量控制实验探究 速率常数及应用 一、选择题
1.在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k· p(CH4)·[p(CO2)]
-0.5
题号 2,3 1,4 (k为速率常数),在 p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势
如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为( B )
A.pb(CO2)、pc(CO2)、pa(CO2) B.pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2) C.pa(CO2)、pc(CO2)、pb(CO2) D.以上均错误
解析:根据v=k·p(CH4)·[p(CO2)]pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)。
2.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,通过控制变量测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示,根据图示分析实验条件,下列说法中一定不正确的是( D )
-0.5
,当p(CH4)一定时,积碳量随p(CO2)的增大而减小,故
c(HCl) 组别 对应曲线 /(mol·L) -1铁的 反应温度/℃ 状态 1 2 3 4 a b c d 2.5 2.5 30 30 30 粉末状 粉末状 块状 块状 A.第4组实验的反应速率最慢
B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L D.第3组实验的反应温度低于30 ℃
解析:由图像可知,1、2、3、4组实验产生的氢气一样多,只是反应速率有快慢之分。第4组实验,反应所用时间最长,故反应速率最慢,A项正确;第1组实验,反应所用时间最短,故反应速率最快,根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L,B项正确;第2组实验,铁是粉末状,与3、4组块状铁相区别,根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L,C项正确;由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃,D项不正确。
3.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M使其发生降解。为研究降解效果,设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间的关系如图所示,下列说法不正确的是( D )
-1
-1
-1-1
实验编号 ① ② ③ ④ -5
温度/℃ 25 45 25 25 -1
-1
pH 1 1 7 1 A.实验①在15 min内M的降解速率为1.33×10 mol·L·min B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大 C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解
D.实验④说明M的浓度越小,降解的速率越快
-1
解析:根据化学反应速率的数学表达式,v(M)=
-1
-5
-1
-1
mol·L·
min≈1.33×10 mol·L·min,A项正确;实验①②不同的是温度,②的温度高于①,在相同的时间段内,②中M的浓度变化大于①,说明②中M的降解速率大,B项正确;实验①③温度相同,③的pH大于①,在相同的时间段内,①中M浓度变化大于③,说明①的降解速率大于③,C项正确;实验①④中M的浓度不同,0～15 min时间段内,④中 M浓度变化小于①,说明M的浓度越小,降解速率越慢,D项不正确。 二、非选择题
4.(1)在2 L密闭容器中通入 3 mol H2和1 mol N2,测得不同温度下,NH3的产率随时间变化如图所示。
①T1温度时,0～15 min内v(H2)= mol·L·min。
②已知:瞬时速率表达式v正=k正c(H2)c(N2),v逆=k逆c(NH3)(k为速率常数,只与温度有关)。温
度由T1调到T2,活化分子百分率 (填“增大”“减小”或“不变”),k正增大倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大倍数。T1 ℃时,k正/k逆= 。 (2)已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)
逆
3
2
-1
-1
2NO2(g)中,v正=k正c(N2O4),v逆=k逆c(NO2)(k正、k
2
只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10,则k正= k逆。升高温度,k正增大的倍数
(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。 (3)实验测得反应2NO(g)+O2(g)
2
2
正
2NO2(g) ΔH<0的即时速率满足以下关系式:v
正
=k
·c(NO)·c(O2),v逆=k逆·c(NO2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。
①温度为T1时,在1 L的恒容密闭容器中,投入0.6 mol NO和0.3 mol O2达到平衡时O2为0.2 mol;温度为
T
2
时,该反应存在k
正
=k
逆
,则T
1
(填“大于”“小于”或“等于”)T2。 ②研究发现该反应按如下步骤进行:
第一步:NO+NO第二步:N2O2+O2
N2O2快速平衡 2NO2慢反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,第一步反应中: v1正=k1正c(NO),v1逆=k1逆c(N2O2)。
下列叙述正确的是 。(填字母)
A.同一温度下,平衡时第一步反应的k1正/k1逆越大反应正向程度越大 B.第二步反应速率低,因而转化率也低 C.第二步的活化能比第一步的活化能低 D.整个反应的速率由第二步反应速率决定 解析:(1)①T
1
2
温度下,15 min时,NH
3
的产率达50%,反应n(H2)=
1.5 mol,v(H2)===0.05 mol·L·min;
-1-1
②由图像可知,T1时的反应速率比T2时反应速率小,所以温度由T1调到T2,活化分子百分率增大,k正增大倍数小于k逆增大倍数,T1 ℃时,NH3的产率是50%,根据化学方程式可知: N2 + 3H2初始(mol/L) 0.5 转化(mol/L) 0.25
2NH3
1.5 0 0.75 0.5
平衡时(mol/L)0.25 0.75 0.5
K==,=·K=·,由于平衡时v逆=v正,
计算可知,=≈2.37。
2
2
(2)已知:v正=k正c(N2O4),v逆=k逆c(NO2),当反应达到平衡时,v正=v逆,则k正c(N2O4)=k逆c(NO2),则
=
=K,又K=10,则k正=10k逆;该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,k正、k逆均
增大,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。
(3)①温度为T1时,在1 L的恒容密闭容器中,投入0.6 mol NO和0.3 mol O2达到平衡时O2为0.2 mol,列三段式: 2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)
起始(mol/L) 0.6 0.3 转化(mol/L) 0.2 0.1 平衡(mol/L) 0.4 0.2 则该温度下,K1=
0 0.2 0.2
2
=1.25,平衡时,v正=v逆,k正·c(NO)·c(O2)=
k逆·c(NO2),则K1=
2
=1.25,温度为T2时,该反应存在k正=k逆,K2=
=1,K2 ②根据①同一温度下,平衡时第一步反应的k1正/k1逆越大,化学平衡常数越大,则反应正向程度越大,A正确;反应速率低与转化率无因果关系,B错误;相同温度下,第一步反应快速达到平衡,第二步是慢反应,则第二步的活化能比第一步的活化能高,C错误;整个反应的速率由慢反应决定,故由第二步反应速率决定,D正确。 答案:(1)①0.05 ②增大 小于 (2)10 大于 (3)①小于 ②AD 或2.37
2024版高考化学一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡第4课时变量控制与速率常数的应用课时集训(含解析)
