课时 1 化学反应速率

$ {\rm \mathrm{A}} $ 是固体，固体的浓度可视为定值，故不能用其浓度变化表示反应速率， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ 5 \min $ 内 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的物质的量减少了 $ 10\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，对于同一化学反应，在同一段时间内，物质的量变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，可求出 $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{B})=15\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，根据 $ {\rm v=\dfrac{\mathrm{\Delta }n}{V\cdot \mathrm{\Delta }t}} $ ，可求出 $ {\rm v(\mathrm{B})=\dfrac{15\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{L}×5 \min }=1.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}=0.025\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；同理 $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{C})=10\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ， $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{D})=20\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ， $ {\rm v(\mathrm{C})=\dfrac{10\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{L}×5 \min }=1.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ {\rm v(\mathrm{D})=\dfrac{20\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{L}×5 \min }=2.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

$ {\rm \mathrm{A}} $ 是固体，其浓度可视为常数，不能用 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的浓度变化表示反应速率， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；各物质的浓度变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比， $ 2 \min $ 后 $ {\rm \mathrm{B}} $ 的浓度减少 $ {\rm 1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，则 $ {\rm \mathrm{C}} $ 的浓度增加量为 $ {\rm 1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}×\dfrac{1}{3}=0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；初始 $ {\rm \mathrm{B}} $ 的物质的量为 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，转化量为 $ {\rm 1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}×2\mathrm{L}=2.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ， $ 2 \min $ 时 $ {\rm \mathrm{B}} $ 的转化率为 $ \dfrac{2.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}×100\%=40\% $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；反应前后气体的化学计量数相等，故气体总物质的量不变，气体总体积不变，压强不变， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

方法一：将用各物质表示的反应速率转化为用同一物质表示，然后比较数值大小，如转化为用 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 表示的反应速率，则 $ {\rm \mathrm{B}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 、 $ {\rm \mathrm{D}} $ 项中的反应速率分别为 $ {\rm v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=\dfrac{4}{5}v({\mathrm{O}}_{2})=0.48\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ 、 $ {\rm v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=v(\mathrm{N}\mathrm{O})=0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ 、 $ {\rm v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=\dfrac{4}{6}v({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=0.64\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，则反应速率最快的为 $ {\rm \mathrm{D}} $ 项。

方法二：通过比较化学反应速率与化学计量数的比值比较反应速率快慢， $ {\rm \dfrac{v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})}{4}=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ 、 $ {\rm \dfrac{v({\mathrm{O}}_{2})}{5}=0.12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ 、 $ {\rm \dfrac{v(\mathrm{N}\mathrm{O})}{4}=0.075\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ 、 $ {\rm \dfrac{v({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})}{6}=0.16\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，则反应速率最快的为 $ {\rm \mathrm{D}} $ 项。综上，选 $ {\rm \mathrm{D}} $ 。

由题知开始通入气体的总物质的量为 $ 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，反应至 $ 2 \min $ 时混合气体总物质的量仍为 $ 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，则反应前后气体的物质的量相等，故得 $ x=1 $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；根据题给数据列出三段式：

$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccc}& \mathrm{A}\left(\mathrm{g}\right)& +& \mathrm{B}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& 2\mathrm{C}\left(\mathrm{g}\right)\\ 起始量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 1& & 3& & 0\\ 转化量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.2& & 0.2& & 0.4\\ 2 \min 时量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.8& & 2.8& & 0.4\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $

则前 $ 2 \min $ 内 $ {\rm v(\mathrm{B})=\dfrac{\mathrm{\Delta }c}{\mathrm{\Delta }t}=\dfrac{\dfrac{0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{10\mathrm{L}}}{2 \min }=0.01\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；根据上述三段式数据可知， $ 2 \min $ 时 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的转化率 $ {\rm \alpha (\mathrm{A})=\dfrac{0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}×100\%=20\%} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；根据上述三段式数据可知 $ 2 \min $ 时 $ {\rm n(\mathrm{A}):n(\mathrm{B}):n(\mathrm{C})=0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}:2.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}:0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=2:7:1} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

（1） 由 $ 2 \min $ 内 $ {\rm v(\mathrm{Q})=0.075\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，可得 $ 2 \min $ 内 $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{Q})=0.075\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}×2 \min ×2\mathrm{L}=0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，根据表格中数据知 $ {\rm \mathrm{X}} $ 、 $ {\rm \mathrm{Y}} $ 的物质的量随时间的增加而增加，而 $ {\rm \mathrm{P}} $ 的物质的量随时间的增加而减少，则 $ {\rm \mathrm{Q}} $ 的物质的量也随时间的增加而减少，起始时 $ {\rm n(\mathrm{Q})=1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}+0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=1.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，则 $ {\rm c(\mathrm{Q})=\dfrac{1.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{L}}=0.75\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 。

（2） 由表中数据知 $ 2 \min $ 内， $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{X})=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ， $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{Y})=0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，由（1）知 $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{Q})=0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，则分析得 $ a:b:d=2:5:3 $ ，又由题给信息可知 $ {\rm v(\mathrm{P}):v(\mathrm{Y})=2:5} $ ，则 $ c:b=2:5 $ ，故反应的化学方程式为 $ {\rm 2\mathrm{X}(\mathrm{s})+5\mathrm{Y}(\mathrm{g})⇌2\mathrm{P}(\mathrm{g})+3\mathrm{Q}(\mathrm{g}).} $ 。

（3） $ 2 \min $ 内， $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{P}):\mathrm{\Delta }n(\mathrm{Y})=2:5} $ ，则 $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{P})=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ， $ 2 \min $ 末， $ {\rm n(\mathrm{P})=1.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}-0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，即 $ {\rm \mathrm{X}(\mathrm{s})} $ 、 $ {\rm \mathrm{Y}(\mathrm{g})} $ 、 $ {\rm \mathrm{P}(\mathrm{g})} $ 、 $ {\rm \mathrm{Q}(\mathrm{g})} $ 的物质的量分别为 $ 0.7\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 、 $ 2.7\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 、 $ 0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 、 $ 1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ， $ {\rm \mathrm{Q}} $ 在混合气体中的体积分数为 $ \dfrac{1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{(2.7+0.8+1.2)\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}×100\%\approx 25.5\% $ 。

反应在 $ {\rm 5\mathrm{L}} $ 的密闭容器中进行， $ 1 \min $ 后， $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 的物质的量增加了 $ 0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，则 $ {\rm v(\mathrm{N}\mathrm{O})=\dfrac{0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{5\mathrm{L}×60\mathrm{s}}=0.001\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ，根据各物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比，知 $ {\rm v({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=v(\mathrm{N}\mathrm{O})=0.001\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ {\rm v({\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{5}{4}v(\mathrm{N}\mathrm{O})=0.00125\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm v({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=\dfrac{6}{4}v(\mathrm{N}\mathrm{O})=0.0015\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由分析知， $ x=4 $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；由分析知，平衡时气体总物质的量为 $ 6.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，初始气体总物质的量为 $ 6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，恒温恒容下气体压强之比等于物质的量之比，则 $ \dfrac{{p}_{平}}{{p}_{始}}=\dfrac{6.4}{6}\approx 1.067 $ ，并非1.1倍， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；由分析知， $ {\rm {n}_{平}(\mathrm{A})=2.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，则 $ {\rm {c}_{平}(\mathrm{A})=\dfrac{2.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{L}}=1.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；由分析知， $ {\rm \mathrm{\Delta }n(\mathrm{B})=0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，则 $ {\rm \mathrm{B}} $ 的转化率为 $ \dfrac{0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}×100\%=40\% $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

随时间增加浓度减小的曲线表示 $ c(\gamma - $ 羟基丁酸 $ ) $ ，初始 $ c(\gamma - $ 羟基丁酸 $ {\rm )=0.18\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 。由题图可知， $ 50 \min $ 后，反应物的浓度还在减小，生成物浓度还在增大，说明 $ 50 \min $ 时反应未达到平衡，是平衡的形成过程，所以正反应速率大于逆反应速率， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；由题图可知， $ 120 \min $ 时， $ \gamma - $ 丁内酯浓度为 $ {\rm 0.09\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，则 $ 0～120 \min $ 内， $ v(\gamma - $ 丁内酯 $ {\rm )=\dfrac{0.09\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{120 \min }=7.5×{10}^{-4}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；由题图可知， $ a $ 点后，反应物的浓度还在减小，生成物浓度还在增大，说明 $ a $ 点反应未达到平衡，即未达到最大限度， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由图可知， $ a $ 点时， $ \gamma - $ 羟基丁酸的浓度为 $ {\rm 0.09\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，则 $ \gamma - $ 羟基丁酸的转化率为 $ {\rm \dfrac{0.18\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}-0.09\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{0.18\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}×100\%=50\%} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

（1） 实验室利用亚硫酸钠固体和 $ 70\% $ 的硫酸制二氧化硫，若硫酸浓度较低，生成的二氧化硫会溶于水而不易逸出，若硫酸浓度过大，不易电离出 $ {\rm {\mathrm{H}}^{+}} $ ， $ 70\% $ 的浓硫酸含水量适中，能保证反应顺利进行。

（2） 各段时间间隔相同，相同时间段内产生气体量最少的反应速率最慢，即 $ {t}_{3}～{t}_{4} \min $ 内反应速率最慢。

（3） 由题图可知， $ {t}_{1}～{t}_{3} \min $ 内， $ {\rm v({\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{{V}_{3}-{V}_{1}}{{t}_{3}-{t}_{1}}\mathrm{L}\cdot { \min }^{-1}} $ 。

（4） $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}} $ 与足量硫酸反应制取 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 气体，化学方程式为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{3}+{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}\xlongequal{}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}↑+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}.} $ ， $ d $ 点时生成 $ {\rm {V}_{4}\mathrm{L}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 气体（已换算成标准状况下且气体全部逸出）， $ {\rm n({\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{{V}_{4}}{22.4}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ，则生成 $ {\rm \dfrac{{V}_{4}}{22.4}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ ，该混合溶液中， $ {\rm n({\mathrm{N}\mathrm{a}}^{+})=\dfrac{{V}_{4}}{22.4}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×2=\dfrac{{V}_{4}}{11.2}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ 。

（1） 在 $ {t}_{0}\sim {t}_{1} $ 时间段内， $ {\rm \mathrm{\Delta }c(\mathrm{A})=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{\Delta }c(\mathrm{C})=0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，且 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的浓度减小， $ {\rm \mathrm{C}} $ 的浓度增大，则 $ {\rm \mathrm{A}} $ 为反应物， $ {\rm \mathrm{C}} $ 为生成物，且 $ {\rm \mathrm{A}} $ 与 $ {\rm \mathrm{C}} $ 的化学计量数之比为 $ 2:3 $ ，又知在反应过程中容器内混合气体的总压强没有变化，则反应前后气体的总物质的量不变，故可得反应的化学方程式为 $ {\rm 2\mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g})⇌3\mathrm{C}(\mathrm{g}).} $ 。

（2） 根据化学方程式中，各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，可得 $ {t}_{0}\sim {t}_{1} $ 时间段内 $ {\rm \mathrm{\Delta }c(\mathrm{B})=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，则 $ {\rm v(\mathrm{B})=\dfrac{0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{15 \min }\approx 6.7×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ 。