化學(xué)反應(yīng)速率作為化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的衡量,對(duì)于化工生產(chǎn)、實(shí)際生活以及科學(xué)制造等領(lǐng)域存在著關(guān)鍵性的意義。因此,在高考命題中應(yīng)當(dāng)以化學(xué)反應(yīng)速率的特點(diǎn)為基礎(chǔ),注重與實(shí)際生產(chǎn)、健康以及環(huán)境等相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速率真正被人類(lèi)研究與應(yīng)用。本文將通過(guò)分析不同典型與化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)的例題,從而為學(xué)生學(xué)習(xí)以及教師的教學(xué)活動(dòng)提供建議。
一、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
例1:在一定條件下,體積為20L的密閉容器中,1 mol X和1 mol Y進(jìn)行反應(yīng):2X(g) +Y(g)=Z(g),經(jīng)60 s達(dá)到平衡,生成0.4 mol Z,下列說(shuō)法正確的是( ?)。
A.以X濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.0004mol/L/s
B.將容器體積變?yōu)?0 L,Z的平衡濃度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍
C.達(dá)平衡后,化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系是V正(X)=2V逆(Z)
D.若升高溫度,X的體積分?jǐn)?shù)增大,則該反應(yīng)的△H>0
●正確答案:C
解析:計(jì)算以X濃度變化表示的反應(yīng)速率,根據(jù)方程式前的計(jì)量系數(shù)之比,生成0.4mol的Z,則消耗0.8mol的X,那么V(X)=0.8mol/20L/60s=0.0007mol/L/s,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;容器體積變?yōu)?0L,此化學(xué)平衡向著體積方向減小的方向進(jìn)行,即向右進(jìn)行,所以Z的平衡濃度大于原來(lái)的2倍,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤;不同組分之間的化學(xué)反應(yīng)速率的比值符合化學(xué)反應(yīng)方程式前的計(jì)量系數(shù)之比,所以V正(X)/V逆(Z)=2,所以C選項(xiàng)正確;X的體積分?jǐn)?shù)增大是由于平衡左移,升高溫度,平衡左移,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),△H<0,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
二、速率與平衡關(guān)系的應(yīng)用
例2:等物質(zhì)量的鐵均與過(guò)量的稀鹽酸反應(yīng),相同的條件下使反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行,四組產(chǎn)生相同體積氣體所用時(shí)間為a>b>c>d,同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行反應(yīng),測(cè)定在不同時(shí)間t產(chǎn)生氣體體積V,則a、b、c、d所對(duì)應(yīng)的組別可能正確的是( ??)。
A.4—3—2—1
B.1—2—3—4
C.3—4—2—1
D.1—2—4—3
●正確答案AC
解析:對(duì)于此類(lèi)比較題型,要控制單一變量法原則,即對(duì)比的兩個(gè)組別中只能存在一個(gè)不同的可變因素,才可確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,溫度化學(xué)反應(yīng)速率與溫度、濃度和固體物質(zhì)的狀態(tài)也就是表面積的大小有關(guān),第1組實(shí)驗(yàn)的鹽酸濃度最小,同時(shí)其反應(yīng)的溫度也是最低,所以第1組的化學(xué)反應(yīng)速率在四組中是最低,所以可以排除BD兩個(gè)選項(xiàng);實(shí)驗(yàn)3的鹽酸濃度和狀態(tài)和第3組的條件相同,但是第3組的反應(yīng)溫度比實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)溫度高,所以反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)3大于實(shí)驗(yàn)2,也符合AC選項(xiàng);第2組和第4組稀鹽酸濃度和溫度條件相同,而粉末狀的接觸面積比塊狀的大,反應(yīng)速率也相對(duì)快,符合AC選項(xiàng);而實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)3雖然濃度相同,但反應(yīng)的溫度不同,物質(zhì)的狀態(tài)也不相同,存在兩個(gè)可變因素,所以其大小不可對(duì)比。
三、圖表類(lèi)題目的考查
例3:“碘鐘”實(shí)驗(yàn)中,3I-+ S2O82-= I3-+ SO42-的反應(yīng)速率可以用I3-與加入的淀粉溶液顯藍(lán)色的時(shí)間t來(lái)度量,t越小,反應(yīng)速率越大,本實(shí)驗(yàn)在20℃的條件下進(jìn)行,得到的數(shù)據(jù)如下圖所示:
根據(jù)以上數(shù)據(jù),回答下列問(wèn)題:
(一)該實(shí)驗(yàn)的目的是( ??)
(二)顯色時(shí)間t≈( ??)
(三)溫度對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響符合一般規(guī)律,若在40℃下進(jìn)行編號(hào)3對(duì)應(yīng)濃度的實(shí)驗(yàn),顯色時(shí)間t'的范圍為( ??)
A.<22.0s
B.22.0s~44.0s
C.>44.0s
D.數(shù)據(jù)不足,無(wú)法判斷
(四)通過(guò)分析比較上表數(shù)據(jù),得到的結(jié)論是( ??)
●正確答案:(1)探究?jī)煞N反應(yīng)物I-與 ?S2O82-對(duì)反應(yīng)速率的影響。(2)29.3s。(3)A。(4)化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度乘積成正比或溶液顯色時(shí)間與反應(yīng)物的濃度乘積成正比。
解析:(2)觀察對(duì)比前四組數(shù)據(jù)可知,溶液顯色時(shí)間與兩種反應(yīng)物濃度的乘積成正比,所以根據(jù)第1組和第5組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算t=0.120×0.040×88.0/0.040/0.040=29.3s。(3)溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快,溶液顯色時(shí)間縮短,所以溫度為40℃時(shí),顯色時(shí)間要小于22.0s。(4)由以上幾組數(shù)據(jù)觀察可知化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度乘積成正比或溶液顯色時(shí)間與反應(yīng)物的濃度乘積成正比。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
依力牙司·沙力江(1986.8—),男,維吾爾族,籍貫:新疆阿圖什,大學(xué)本科,中學(xué)二級(jí),克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莸谝恢袑W(xué),研究方向:高中化學(xué)。