《化学反应原理》第二章 化学反应速率和化学平衡 答案

第1页,共20页第二章化学反应速率与化学平衡第1课化学反应速率〖例题1〗化学反应速率是用单位时间内某物质浓度的变化来表示，其中“单位时间”和“物质浓度的变化”两个因素必须同时考虑，缺一不可。若忽略了“单位时间”只考虑氨气的物质的量的变化，会误选C，只考虑氨气的浓度的变化，会误选C。若将反应速率误认为是以单位时间内物质的物质的量变化来表示，会误选A。正确的计算是：υ(NH3)＝4mol-2.4mol2L×5s＝0.16mol／(L·S)〖点评〗对化学公式、化学量的学习与掌握要注意其内涵与外延，注意单位的取用或限制。概念题的计算就要依据公式全面分析，准确判断。【例题2】解法一：N2+3H22NH3起始浓度（mol·L-1）2502min后浓度（mol·L-1）1.84.40.4变化浓度（mol·L-1）0.20.60.4则υ(N2)=min2Lmol2.01=0.1mol／(L·min)υ(H2)=min2Lmol6.01=0.3mol／(L·min)υ(NH3)=min2Lmol4.01=0.2mol／(L·min)方法二：在求得υ(N2)=min2Lmol2.01=0.1mol／(L·min)后利用υ(N2）∶υ(H2)∶υ(NH3)=1∶3∶2则很易求得υ(H2）=0.3mol／(L·min)，υ(NH3）=0.2mol／(L·min)〖点评〗对此类题的解答要正确书写出化学方程式，找出始态和终态，依据化学计量数准确求出变化浓度，严格解题的规范，便能顺利求解。〖例题3〗方法一：由反应速率之比与物质的化学计量数之比，比较后作出判断．由化学方程式A＋3B＝2C＋2D得．υ(A)∶υ(B)＝1∶3，而υ(A)∶υ(B)＝0.15∶0.6＝1∶4，故υ(B)＞υ(A)，从而得②＞①．υ(B)∶υ(c)＝3∶2，而υ(B)∶υ(C)＝0.6∶∶0.4＝3∶2，故υ(B)＝υ(C)，从而得③＝②．υ(C)∶υ(D)＝2∶2＝1∶1，而υ(C)∶υ(D)＝0.4∶0.45，故υ(D)＞υ(C)，从而得④＞③．第2页,共20页故该反应进行的快慢顺序为：④＞③＝②＞①．方法二：将不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小．若以物质A为标准，将其他物质表示的反应速率换算为用A物质表示的速率，则有：υ(A)∶υ(B)＝1∶3，则②表示的υ(A)＝0.2mol/(L·s)υ(A)：υ(C)＝1∶2，则③表示的υ(A)＝0.2mol/(L·s)υ(A)∶υ(D)＝1∶2，则④表示的υ(A)＝0.225mol/(L·s)故反应进行的快慢顺序为④＞③＝②＞①．〖点评〗一个确定的化学反应涉及反应物和生成物多种物质，在中学化学里，通常笼统地说化学反应速率快慢时，往往是对整体化学反应而言，定量地表示化学反应速率时，是对某种具体物质而言。因此，要比较反应速率的大小，应该换算成用同一物质表示的该反应速率。〖例题4〗（1）在时间为3min时，X、Y、Z的物质的量分别为1.0、1.0、1.6，在时间为“0”时物质的量分别为0.4、1.2、2.0，故物质的量变化为：X由0.4mol1.0mol，增加0.6mol。Y由1.2mol1.0mol，减少0.2mol。Z由2.0mol1.6mol，减少0.4mol。转化的物质的量之比X∶Y∶Z=3∶1∶2据转化的物质的量之比=化学方程式各物质的系数比，得到化学方程式为：2Z＋Y3X（2）2min末，X的物质的量为0.8mol，增加的物质的量为0.8－0.4=0.4（mol），容积为3L的容器，则物质的量浓度为0.43mol·L-1，再除以时间，得X的反应速率为0.43×12=0.067[mol／(L·min)]（3）图中X、Y、Z三条曲线均未通过原点可断定该反应是由正、逆反应同时开始反应的，则为答案。〖点评〗本题为考查识图能力，化学反应速率的概念及简单计算；遇到图像题，一定要看清横、纵坐标，注意单位。〖基础知识巩固〗1.C2.D3.B4.CD5.C6.A7.B8．(1)A(1)B9．C10．(1)均为0.05mol/(L·min)(2)均为0.5mol/L(3)0.2mol/L11．(1)A、B；C（2）3mol／(L·min)，2mol／(L·min)，3mol／(L·min)，(3)3A+2B3C〖思维能力训练〗12．AD13．D14．D15．B16．(1)KIO30.5(2)①(3)SO32—17实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1mol·L－1的硫酸、4mol·L－1的硫酸。实验步骤：（1）取一套装置，加入40mL1mol·L－1的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间；（2）取另一套装置，加入40mL4mol·L－1的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。实验现象：锌跟硫酸反应产生气泡，收集10mLH2（2）所用的时间比（1）所用的时间短。第3页,共20页实验结果：加入试剂反应时间/min反应速率/mol·L－1·min－11mol·L－1的硫酸长小4mol·L－1的硫酸短大实验结论：4mol·L－1的硫酸与锌反应比1mol·L－1的硫酸与锌反应快。注意事项：①锌粒的颗粒（即表面积）大小基本相同；②40ml的硫酸溶液加入要迅速；③装置气密性要好，且计时要迅速准确。问题思考：锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑，因此我们还可以利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、硫酸浓度的变化等来测量化学反应速率。第2课浓度、压强和温度对反应速率的影响【问题1】影响化学反应速率的因素有内因和外因，内因主要是原子结构和分子结构；外因主要包括温度、固体的表面积、反应物的状态、溶液的浓度、催化剂等。但影响化学反应速率的决定因素是内因。【问题2】增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小反应速率。其他条件不变时，活化分子的百分数是一定的，因此单位体积内活化分子的数目与单位体积内活化分子的总数成正比，也就是与反应物的浓度成正比。【问题3】改变反应体系的压强只对有气体参加的反应；压强增大，化学反应速率增大，减小压强，化学反应速率减小。压强对反应速率的影响，是通过改变物质的浓度来实现的。改变压强，对那些体积不能发生改变的只有固体、液体参加，而无气体参加的反应是没有影响的。原因是反应物的体积不变，反应物浓度也就不变，反应速率就不会改变。【问题4】能改变化学反应速率的因素还有：分子的能量（即活化分子的数量）、反应的活化能等。改变温度是通过改变了分子的能量，改变了活化分子的百分数来改变化学反应速率的。从物理学知识知：升高温度可以提高物质、提高分子的能量，可以增大分子运动的速率，所以升高温度后，使分子获得了更高的能量，增大了活化分子的数量和比例，另一方面分子运动的加速、能量的升高也大大提高了有效碰撞的频率，反应速率也因此而加快。★勤对比：〖例题1〗A选项显然能使反应速率加快；B选项的实质是增大N2的浓度，所以也能使反增加增加不变增加加快增加增加不变增加加快不变增加增加增加加快不变增加增加增加加快第4页,共20页应速率增大；C选项并没有改变反应物的浓度，故反应速率不变；D选项使反应速率减小。[点评]压强对反应速率的影响，必然伴有反应容器体积的改变，归结到反应物浓度的改变，这是解题的关键。〖例题2〗解答本题应综合分析影响反应速率的诸因素。首先，应不考虑压强和催化剂的影响，然后应想到温度和浓度对反应速率的影响。对于浓度的影响，显然能较好的解释t2――t3时间段内速率的变化，而不能解释t1--t2时间段内的变化；对于t1――t2时间段只能考虑温度的变化，这里需深层次地挖掘出“反应是放热地，会使温度升高”这一隐含的信息。答案为：反应放热，使温度升高，反应速率增大盐酸浓度减小，反应速率减小。〖点评〗本题中的曲线是速率—时间（v—t）曲线，这里的v是指对应每一时刻的瞬时速率，不同于第一节时计算的平均速率。〖基础知识巩固〗1.BC2.B3.BC4.AB5.C6.（1）增大（2）增大（3）减小（4）增大（5）不变（6）增大7.（1）υ(FeCl2)=0.25mol·L—1·min—1（2）υ(HCl)=0.25mol·L—1·min—1（3）前2min反应速率快因为刚开始盐酸浓度较大，同时将氯化亚铁的速率换算成盐酸的速率为0.5mol·L—1·min—1大于0.25mol·L—1·min—1〖思维能力训练〗8.（1）υ(N2O5)=2.96×10—3mol·（L·s）—1υ(NO2)=5.92×10—3mol·（L·s）—1υ(O2)=1.48×10—3mol·（L·s）—12∶4∶1（2）0――500sυ(N2O5)=2.96×10—3mol·（L·s）—1500s――1000sυ(N2O5)=2.08×10—3mol·（L·s）—11000s――1500sυ(N2O5)=1.46×10—3mol·（L·s）—1减慢9.（1）KClO3+6NaHSO3=3Na2SO4+2KCl+3H2SO4溶液中，c(H+)增大，化学反应速率加快（2）H2SO4和NaHSO3之间反应使H+及HSO3—浓度减小，化学反应速率减慢第3课催化剂对化学反应速率的影响【问题1】催化剂是通过降低了反应的活化能来加快化学反应速率的。因为催化剂不能增加反应物的分子总数，也不能增加反应物分子的能量，在此前提下能加快化学反应速率的唯一因素就是活化能。〖例题1〗1。缩小体积，会使浓度增大，压强增大，从而使反应速率增大2。体积不变，通入稀有气体He，虽然混合气体的总压强增大，但是反应物及产物的浓度没有变化，故反应速率不变第5页,共20页3。保持压强不变，通入稀有气体He，由于体积增大，体系各物质浓度减少。故反应速率降低4。通入少量H2，因体积不变，压强增大，从而使H２浓度增大，反应速率增大。〖点评〗通入一定气体后反应速率的变化，关键是分析反应物的浓度是否发生了变化。〖例题2〗增大反应物浓度或增大生成物浓度都将增大反应速率；温度、压强(对有气体参加的反应有影响)、催化剂的影响是广泛的，不论反应吸热、放热，温度升高都将增大反应速率(反应物能量升高、活化分子百分数升高)；不论气体体积增大还是缩小的反应，增大压强都将增大反应速率(反应物浓度增大、活化分子总数增大)；正催化剂将增大反应速率，负催化剂减小反应速率．因此选项A正确．〖点评〗外界条件对反应速率的影响要把握具体的因素。〖例题3〗1。AB图Ⅰ如果研究是不同催化剂对反应的影响,则应该只影响速率,不影响平衡,即图象中拐点的横坐标不同,但纵坐标应该相同,故A错误；图Ⅱ若研究的是压强对反应的影响，则应用的时间短的是高压，且高压时B的转化率应该大，故B也错误；图Ⅱ若研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高，则甲应先达到平衡，且甲的转化率低，故C正确；图Ⅲ中，甲乙达到平衡的时间不同，但平衡时混合气体的总压不变，不影响平衡，故D正确。〖点评〗催化剂只能同等程度的改变化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，但不能使平衡移动。。〖基础知识巩固〗1.C2.BC3.A4.B5.C6.B7.锌和碘的反应需要较高的能量，故常温下锌粉碘粉混合没有明显现象。水是该反应的催化剂，它大大降低了反应所需要的能量，增加了单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，大幅度增加了锌和碘反应的速率，使反应剧烈进行。由于该反应是放热反应，放出的热量使体系温度迅速升高，固态碘受热升华产生大量紫色气体第4课化学平衡【问题1】在一定温度下，当把蔗糖放入水中，存在着溶解和结晶两个相反的过程，当宏观上蔗糖在水中的质量不再变化时，在微观上溶解过程并没有停止，只不过是溶解和结晶的速率相等，使得蔗糖固体的质量不再改变。在化学变化中，宏观现象是由微观变化引起的，所有微观变化的总效果表现为宏观上的现象，所以，有时不能只根据宏观上没有现象就认为没有变化，也可能是微观上有两个相反的变化，相互抵消后，在宏观上表现为没有明显现象。所以，要对变化进行宏观为微观的共同分析才是全面的。【问题2