不同條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

■王興琴

化學(xué)反應(yīng)有快有慢,千差萬(wàn)別,對(duì)于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行的快慢可以用反應(yīng)速率來(lái)表示?；瘜W(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或者生成物濃度的增加量(均取正值)來(lái)表示,單位為mol·L-1·min-1或者mol·L-1·s-1。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多,主要影響因素有濃度、溫度、壓強(qiáng)及催化劑等。

一、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素

例1 下列食品添加劑中,其使用目的與反應(yīng)速率有關(guān)的是( )。

A.抗氧化劑 B.調(diào)味劑

C.著色劑 D.增稠劑

抗氧化劑的作用是減少食品與氧氣的接觸,延緩食品被氧化的化學(xué)反應(yīng)速率,A 項(xiàng)正確。調(diào)味劑的作用是增加食品的味道,與速率無(wú)關(guān),B 項(xiàng)錯(cuò)誤。著色劑的作用是給食品添加某種顏色,與速率無(wú)關(guān),C 項(xiàng)錯(cuò)誤。增稠劑主要用于增加食品的黏稠度,起到乳化和穩(wěn)定作用,與速率無(wú)關(guān),D 項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：A

例2 把下列四種X 溶液分別加入四個(gè)盛有10mL2mol·L-1鹽酸的燒杯中,均加水稀釋到50mL,此時(shí),X 和鹽酸緩慢地進(jìn)行反應(yīng),其中反應(yīng)最快的是( )。

A.10℃20mL3mol·L-1的X 溶液

B.20℃30mL2mol·L-1的X 溶液

C.20℃10mL4mol·L-1的X 溶液

D.10℃10mL2mol·L-1的X 溶液

在化學(xué)反應(yīng)中,當(dāng)其他條件不變時(shí),濃度越大,反應(yīng)速率越快;溫度越高,反應(yīng)速率越快。先比較濃度的大小,由于混合后各燒杯中鹽酸的濃度相等,因此只需比較X 的濃度,X 濃度越大,反應(yīng)速率越快。因?yàn)榉磻?yīng)后溶液的體積均為50mL,所以X 的物質(zhì)的量越大,濃度就越大?；旌舷♂尯驛 項(xiàng)和B 項(xiàng)中X 的濃度相等,且大于C 項(xiàng)和D 項(xiàng)的濃度。再比較溫度的大小,顯然B 項(xiàng)中溶液溫度比A 項(xiàng)的高,因此B的反應(yīng)速率最快。

答案：B

例3 反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),在一體積可變的密閉容器中進(jìn)行,改變下列條件:

①加C的用量

②將容器體積縮小一半

③保持體積不變,充入氮?dú)馐谷萜鲀?nèi)壓強(qiáng)增大

④保持壓強(qiáng)不變,充入氮?dú)馐谷萜鞯捏w積增大

⑤體積不變,減少H2使容器內(nèi)壓強(qiáng)變小

對(duì)反應(yīng)速率有影響的是( )。

A.②④⑤ B.①③⑤

C.②③④ D.①④⑤

①因固體、純液體濃度始終為一常數(shù),改變其量對(duì)速率無(wú)影響。②因體積縮小,反應(yīng)混合物濃度增大,相當(dāng)于加壓,正、逆反應(yīng)速率均增大。③因體積未變,充入氮?dú)?濃度未變,所以速率未變。④因壓強(qiáng)未變,充入氮?dú)?容器體積變大,濃度減小,正、逆速率均減小。⑤因H2濃度減少,正、逆速率均減少。

答案：A

二、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

例4 實(shí)驗(yàn)室常用Zn 與稀硫酸反應(yīng)來(lái)制取H2,加入少量CuSO4可加快反應(yīng)的速率。為了研究CuSO4的加入量對(duì)生成H2速率的影響,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案(見(jiàn)表1)。將表中所給的試劑按一定體積混合后,分別加入四個(gè)盛有相同大小的Zn片(過(guò)量)的反應(yīng)瓶(甲、乙、丙、丁)中,收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,并記錄收集相同體積的氣體所需時(shí)間。下列說(shuō)法中正確的是( )。

表1

A.t1=t2=t3=t4

B.V4=V5=10

C.V6=7.5

D.V1＜V2＜V3＜20

對(duì)比甲、乙、丙、丁實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),目的是探究CuSO4的用量對(duì)生成H2速率的影響,故四個(gè)反應(yīng)容器中c(H+)應(yīng)相同,即開始加入4mol·L-1硫酸的量相同,V1=V2=V3=20,而收集相同體積的氣體所需的時(shí)間不可能相同,故A 項(xiàng)和D 項(xiàng)錯(cuò)誤。加水后溶液的總體積應(yīng)相同,因此,根據(jù)丁中加入了10mLCuSO4溶液而未加水,可知四個(gè)容器中溶液的總體積均為20mL+10mL=30mL,則V5=30-20=10,V6=30-20-2.5=7.5,V4=30-20-5=5,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。

答案：C

例5 在不同濃度(c)、溫度(T)條件下,蔗糖水解的瞬時(shí)速率(v)如表2。下列判斷不正確的是( )。

表2

A.a=6.00

B.同時(shí)改變反應(yīng)溫度和蔗糖的濃度,v可能不變

C.b＜318.2

D.不同溫度時(shí),蔗糖濃度減少一半所需的時(shí)間相同

根據(jù)表中數(shù)據(jù),318.2K 時(shí),蔗糖的濃度越小,其水解的瞬時(shí)速率越小,濃度每減小0.100mol·L-1,水解瞬時(shí)速率均減小0.60mmol·L-1·min-1;bK時(shí),蔗糖的濃度越小,其水解的瞬時(shí)速率也越小,濃度每減小0.100mol·L-1,水解瞬時(shí)速率均減小0.36mmol·L-1·min-1。由此可以得出如下一般規(guī)律:當(dāng)溫度(變量)不變時(shí),隨著蔗糖濃度逐漸減小,水解的瞬時(shí)速率逐漸減小,且濃度每減小0.100mol·L-1,水解瞬時(shí)速率均減小一定值。將此一般規(guī)律應(yīng)用于328.2K時(shí)的情況,328.2K 時(shí),蔗糖濃度每減小0.100mol·L-1,水解瞬時(shí)速率減小1.50mmol·L-1·min-1,則a=7.50-1.50=6.00,故A 項(xiàng)正確。進(jìn)一步定量分析可知,每升高10 ℃,水解瞬時(shí)速率增大2.5倍,同時(shí)改變反應(yīng)溫度(升溫)和蔗糖的濃度(稀釋),前者可使速率增大,后者可使速率減小,則v可能不變(也可能增大或減小),故B項(xiàng)正確。蔗糖濃度相同(如0.600mol·L-1)時(shí),水解瞬時(shí)速率:3.60mmol·L-1·min-1＞2.16mmol·L-1·min-1,說(shuō)明b＜318.2,故C項(xiàng)正確。不同溫度時(shí),蔗糖水解的瞬時(shí)速率

答案：D

例6 在一定溫度下,10mL0.40mol·L-1H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時(shí)刻測(cè)得生成O2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)如表3所示。

表3

下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計(jì))( )。

A.0 ～6 min 的平均反應(yīng)速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1

B.6 ～10 min 的平均反應(yīng)速率:v(H2O2)＜3.3×10-2mol·L-1·min-1

C.反應(yīng)6min時(shí),c(H2O2)=0.30mol·L-1

D.反應(yīng)6min時(shí),H2O2分解了50%

隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H2O2的濃度逐漸減小,又由于反應(yīng)物濃度越小,反應(yīng)越慢,所以6～10min的平均反應(yīng)速率小于前6min的平均速率,即小于3.3×10-2mol·L-1·min-1,故B項(xiàng)正確。

答案：C

三、化學(xué)反應(yīng)速率與圖像

例7 某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)+xB(g)2C(g),達(dá)到平衡后,在不同的時(shí)間段,分別改變影響反應(yīng)的一個(gè)條件,測(cè)得容器中物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度、反應(yīng)速率分別隨時(shí)間的變化如圖1所示。下列說(shuō)法中正確的是( )。

圖1

A.30～40min間該反應(yīng)使用了催化劑

B.化學(xué)方程式中的x=1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

C.30 min 時(shí)降低溫度,40 min 時(shí)升高溫度

D.8 min 前 A 的平均反應(yīng)速率為0.08mol·L-1·min-1

答案：D

點(diǎn)撥：在學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率知識(shí)時(shí),一定要準(zhǔn)確把握概念,理解催化劑是通過(guò)改變反應(yīng)機(jī)理,對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響,而壓強(qiáng)是通過(guò)濃度的變化,從而改變化學(xué)反應(yīng)速率。