加入硫酸铜溶液由于Zn置换出Cu,形成ZnCu原电池,可加快反应速率,使产生氢气的速度更快。(3)只要是加入金属活泼性比Zn差的可溶性盐即可发生置换反应,形成原电池加快反应速率,结合给出的四种盐可知,只有Ag2SO4可起到与CuSO4类似的作用。(4)由影响反应速率的外界因素可知,为加快反应速率可采取:升高反应温度、适当增加H2SO4(反应物)的浓度、增大Zn的表面积等。(5)为保证实验具有对比性,只能采取逐渐改变一个变量分析,表中CuSO4对应数据应是逐渐增大,则H2SO4的量应相同,水的量应逐渐减少(应使每组实验中CuSO4溶液体积与水的体积之和相等,均为20 mL),所以可判知:①V1=30、V6=10、V9=17.5。②由实验事实可直接得出结论:Zn与H2SO4溶液的反应过程中,Zn反应一段时间后呈灰黑色;若加入硫酸铜溶液,反应一段时间后金属呈暗红色。③当加入一定量的CuSO4后,生成的单质Cu会沉积在Zn的表面上,减小了Zn与溶液的接触面积。
【答案】(1)Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4 Zn+H2SO4===H2↑+ZnSO4
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成CuZn微电池,加快了氢气产生的速率 (3)Ag2SO4
(4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等 (5)①30 10 17.5 ②灰黑 暗红
③当加入一定量的CuSO4后,生成的单质Cu会沉积在Zn的表面上,降低了Zn与溶液的接触面积
【反思感悟】解答像第(5)问这样的问题时,不少同学感到数据多而无法找到规律导致不能求解,解决该类通过实验探究外界条件对化学反应速率的影响的题型时,只有一个条件(如浓度、温度、固体颗粒表面积等)不同,其他条件需完全相同,因为只有这样操作,实验才具有对比性,得出正确的实验结论。
变式(三) 应用反应速率写化学方程式
化学反应速率与化学反应方程式之间可直接相互求解,常见题型有:① 给出了不完整的反应方程式(某物质的化学计量数没给出),然后利用有关物质的物质的量(或物质的量浓度、反应速率)的变化求出未给物质的化学计量系数。②通过定量型图象题考查化学方程式与化学反应速率之间的关系,一般为反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度、反应速率)与反应时间t的定量关系图,如下图就是一例。解答时首先要确定反应物、生成物,然后确定反应是否为可逆反应,最后分析得到各物质化学计量数的关系,写出反应的化学方程式。
(2010海南卷,3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) 【解题思路】由化学反应速率的意义可知,同一反应在同一时刻用不同物质表示时,各物质的速率之比等于化学计量数之比,故结合答案可知C项正确。
【答案】C 【反思感悟】物质在发生化学反应时,各物质的物质的量的改变量是按照化学计量数之比进行的,因此用不同物质表示某反应在同一时刻的化学反应速率时其数值可能不同,如对于同一化学反应aA+bBcC+dD,用各物质表示的反应速率分别为v(A)、v(B)、v(C)、v(D),则v(A) ∶v(B) ∶v(C) ∶v(D)=a∶b∶c∶d。
变式(四) 化学反应速率的大小比较
对于同一化学反应来说,用不同物质来表示该反应速率时,其数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看数值的大小,而要进行一定的转化。转化的方法是
① 看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。 ② 换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小。
③ 比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA+bB===cC+dD,比较v(A)v(B)v(A)v(B)
a与b,若a>b,则A表示的反应速率比B大。
此外还有比较同一反应在不同状态下的反应速率或可逆反应在某状态时v正、v逆的相对大小等命题形式,解答此类试题时,要依据外界条件对化学反应速率的影响或平衡移动的方向。
(2011全国大纲卷,28题)反应aA(g)+bB(g)催化剂cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a∶b∶c为________;
(2)A的平均反应速率vⅠ(A),vⅡ(A),vⅢ(A)从大到小排列次序为________; (3)B的平衡转化率αⅠ(B),αⅡ(B),αⅢ(B)中最小的是,其值是;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是________________,采取的措施是________________;
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2________(填“>”“<”或“=”)T3,判断的理由是________________________________________________________________________;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10 min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A,B,C)。
【解题思路】由图知,A、B、C三种气体达到平衡时浓度的变化值分别为1.00 mol·L-1-1-1-1
、3.00 mol·L、2.00 mol·L,则a∶b∶c=1∶3∶2。(2)vⅠ(A)=1.00 mol·L÷
-1-1-1-1
20 min=0.05 mol·L·min,vⅡ(A)=0.38 mol·L÷15.0 min=0.025 mol·L·min-1-1-1-1
,vⅢ(A)=0.12 mol·L÷10.0 min=0.012 mol·L·min,三者的大小关系为vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。(3)经计算,B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)分别为50%、38%、19%。(4)由题中图象可知,达到第一次平衡后,物质C的浓度瞬间减小,而物质A和
B的浓度瞬间不变,说明从反应体系中移出了物质C,从而减少了C的浓度,使平衡向正反应方向移动。(5)由题意(ΔH<0)知该反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,则说明第Ⅱ阶段的温度高于第Ⅲ阶段,即T2>T3。(6)容积的体积扩大一倍时,A、B、
-1-1
C三种气体的浓度瞬间变为原来的二分之一,分别为0.25 mol·L、0.75 mol·L、0.50
-1
mol·L,容器体积变大,则压强减小,使平衡向逆反应方向移动。
【答案】(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) (3)αⅢ(B) 0.19(或19%)
(4)向正反应方向 从反应体系中移出产物C
(5)> 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动
(6)
(注:只要曲线能表示平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可) 【反思感悟】像该类结合图象考查化学反应速率大小比较的题目,解答的关键是读懂图
中数据,分清三个阶段达到平衡的时间和三种气体浓度的变化。
交汇(一) 化学反应速率与化学平衡、热化学等基本理论联合考查 化学反应速率与化学平衡紧密相连,分析解答化学平衡状态、化学平衡移动等问题都需要依据化学反应速率有关规律,尤其是温度改变,化学反应速率一定发生改变,化学平衡一
定发生移动,因此化学反应速率的考查常与化学平衡、反应热效应的判断等融合在一起。
(2012江苏卷,14题)温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s n(PCl3)/mol 0 0 50 0.16 150 0.19 250 350 0.20 0.20 下列说法正确的是( ) A.反应在前50 s的平均速率
v(PCl3)=0.003 2 mol·L·s
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时
c(PCl3)=0.11 mol·L,则反应的ΔH<0
C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0 mol PCl5,0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)>v(逆)
D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80%
【解题思路】本题将化学反应速率与化学平衡、反应热效应判断等融合在一起综合考查。0.2 mol
v(PCl3)=2.0 L=0.001 6 mol/(L·s),A项错;从表中看,平衡时c(PCl3)为2 L=0.1 mol/L,升高温度时,PCl3的浓度增大,即平衡向正反应方向移动,说明正反应为吸热反应,0.1×0.10.1×0.1
即ΔH>0,B项错;原平衡时,K=0.4=0.025,充入物质后,Q=0.5=0.02,因为Q
【答案】C
【反思感悟】解答求算化学反应速率时,一定是单位时间内浓度的改变量,不要错误计算为单位时间内物质的量等物理量的改变量。分析反应速率变化时,只需抓住:升温或增大有关物质的浓度则反应速率一定增大,平衡向吸热或消耗增加物质的方向移动;降温或减少有关物质的浓度反应速率一定减小,平衡向放热或生成减少物质的方向移动。
-1
-1
-1
交汇(二) 化学反应速率的测定与实验的“融合”
化学是一门以实验为基础的自然科学,因此化学实验是化学学科最重要的主干知识,同时可很好地体现化学学科特点,化学实验也就成为化学必考知识点。影响化学反应速率的因素有很多种,恰好可以作为化学探究实验的命题点,将化学反应速率的测定或影响化学反应速率因素的探究等与化学实验相“融合”。
(2013江西广昌一中、崇仁一中期中联考)影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
(1)实验一:取等物质的量浓度等体积的H2O2溶液分别进行下列实验,实验报告如下表所示。

