高中化学化学反应的特征 例题解析 苏教版 必修2

化学反应的特征 例题解析

一.化学反应速率

【例1】已知合成氨反应为：N 2＋3H 2 2NH 3，在一定温度下，向1 L 密闭容器中，加入2 mol N 2和5 mol H 2，一定条件下使之反应，经过2 min 后测得NH 3为0.4 mol ，求以N 2、H

2、NH 3

【解析】化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的，通常用单位时间内某一种反应物或生成物的物质的量浓度得变化值来表示。其单位为mol/(L ·min)或mol/(L ·s)等。

①公式：t

C

V ??=

△C 是物质的量浓度的变化而非物质的量的变化，更非质量的变化．这种变化对于反应物而言是浓度的减少，对于生成物而言是浓度的增加。这里浓度的变化实际是取绝对值，是正数。

②化学反应速率的单位是由浓度单位和时间单位组成的，为mol/（L ·min ）或mol/（L ·s ），两单位间可以换算：60mol/(L ·min)=1mol/(L ·s)

③化学反应速率是指平均反应速率，而不是瞬时反应速率．即为一段时间内的平均值，而非某个时刻的反应速率。而且在不同的时间段，化学反应速率的数值不同．

④同一反应，可以选用不同物质的浓度变化表示化学反应速率，所以必须标明是何种物质表示的化学反应速率。用不同物质表示的反应速率虽然数值不同，但表示的都是同一反应在同一时间段内的速率，它们的意义相同，并且数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。

⑤并非所有的物质都可以用这种方法表示化学反应速率，固体或纯液体因无浓度变化，所以无法用这种方式表示化学反应速率。化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”：

例: m A + n B p C + q D 起始: a b 0 0 转化: mx nx px qx 平衡: a-mx b-nx px qx

其中：①转化量与方程式中各物质的系数成比例；②这里a 、b 可指物质的量、浓度、体积等。③对反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度；对生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度

由定义式法求反应速率，需先求浓度的变化量和时间，据浓度的变化量可得出物质的量

N 2＋3H 2 2NH 3

起始c (mol ·Ｌ－1)： 12 1

5

变化c (mol ·Ｌ－1)： 0.2 0.6 1

4.0-

所以，v （N 2）＝min 2L mol 2.01

-?＝0．1 ｍｏｌ·Ｌ－1·ｍｉｎ－1

v

（H 2）＝min 2L mol 6.01

-?＝0．3 ｍｏｌ·Ｌ－1·ｍｉｎ－1

v

（NH 3）＝min

2L mol 4.01

-?＝0．2 ｍｏｌ·Ｌ－1·ｍｉｎ－1

v

（N 2）∶ｖ（H 2）∶ｖ（NH 3）＝0．1∶0．3∶0．2＝1∶3∶2

答案：1∶3∶2

【例2】已知4NH 3＋5O 2 == 4NO ＋6H 2O 若反应速率分别用v (NH 3)、v (O 2)、v (NO)、v (H 2O)[mol/(L ·min)]表示，则正确的是（ ）

A ．2354O NH v v ＝

B ．O H O v v 2265

＝

C ．O H NH v v 2332＝

D ．NO O v v ＝25

4

【解析】巩固化学反应速率的定义表示式，掌握其基本计算，并通过实例进一步理解：同一个化学反应用不同物质表示，其数值可能不同，但意义相同，其数值之比等于化学方程式中的计量系数之比。从化学计量数看，在相同条件下，v (H 2O)>v (O 2)>v (NH 3)=v (NO)，所以只有D 选项是正确的。

答案：D

【例3】已知氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应时，生成-1价的氯和+6价的硫的化合物，反应速率v 和反应时间t 的关系如图所示。

已知这个反应的反应速率随溶液中氢离子浓度增大而加快，试解释：

（1）反应开始后，反应速率加快的原因是________________________________________。 （2）反应后期，反应速率下降的原因是__________________________________________。

【解析】其它条件不变时，增大反应物浓度可以加快反应速率，反之，减小反应物浓度则可以减慢反应速率。这里需注意：

①浓度的一般讨论对象为气体或溶液，对于纯液体或固体一般情况下其浓度是定值。 ②若反应为可逆反应，浓度改变的物质既可以是反应物也可以是生成物，甚至可以两者同时改变，此时正逆反应速率均符合“浓快稀慢”的规律。

【答案】（1）该反应的化学方程式是：2KClO 3+6NaHSO 3==3Na 2SO 4+2KCl+3H 2SO 4

开始时，随着反应的进行，不断有强酸H 2SO 4生成，c (H +)不断增大，反应速率也随之增大。 （2）随着时间的延长，KClO 3和NaHSO 3被消耗而愈来愈少，浓度愈来愈小，因此反应速率下降。

【例4】可逆反应A （g ）+ 4B （g ） C （g ）+ D （g ），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（ ）

A. v A ==0.15mol/(L ·min)

B. v B ==0.6 mol/(L ·min)

C. v C ==0.4 mol/(L ·min)

D.v D ==0.01 mol/(L ·s)

【解析】用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。解决此题应注意将四种情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位来比较。答案选D 。

答案：D

【例5】设C+CO 2

2CO(正反应吸热)，反应速率为v 1；N 2+3H 2

2NH 3（正反

应放热），反应速率为v 2。对于上述反应，当温度升高时，v 1和v 2的变化情况为（ ）

A.同时增大

B.同时减小

C.v 1增加，v 2减小

D.v 1减小，v 2增大

【解析】本题考查温度对化学反应速率的影响。对可逆反应而言，当温度升高时，无论正反应是吸热还是放热，化学反应速率都将增大，只不过增大的程度不一致。

其它条件相同时，反应所处的温度越高，反应的速率越快。这里需注意： ①一般认为温度的改变对化学反应速率的影响较大。

②实验测得，温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2~4倍。 ③温度对反应速率的影响与反应物状态无多大关系。

④某反应为可逆反应，正逆反应速度受温度改变而引起的变化倾向相同，但程度不同。

【答案】A

【例6】下列关于催化剂的说法，正确的是（ ） A.催化剂能使不起反应的物质发生反应

B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变

C.催化剂能改变化学反应速率

D.任何化学反应，都需要催化剂

E.电解水时，往水中加少量NaOH ，可使电解速率明显加快，所以NaOH 是这个反应的催化剂

【知识点拨】使用催化剂可以改变反应速率。但需注意：

①这里的“改变”包括加快或减慢。通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，减慢反应速率的催化剂称为负催化剂。

②催化剂具有选择性，即不同的反应一般有不同的催化剂。 ③催化剂不能改变化学反应。

④如果反应是可逆反应，则催化剂可同等程度地改变正逆反应的速率。

【分析解答】催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的。

在电解水中，加入少量NaOH ，可增大水中离子浓度，加快电荷移动速率，NaOH 并没有改变反应机理，故不是催化剂。

另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。

答案：BC 。

二.化学反应伴随能量变化

【例7】航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH 4ClO 4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应，其方程式可表示为：2NH

4ClO 4N 2↑＋4H 2O ＋Cl 2↑＋2O 2↑（放热），下列对此反应的叙述中错误的是 A.上述反应属于分解反应

B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行

C.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能

D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用 【分析】在2NH 4ClO 4N 2↑＋4H 2O ＋Cl 2↑＋2O 2↑（放热）中，高氯酸铵既是氧化剂又是还原剂。

【答案】D

【例8】在相同条件下，下列物质分别与H 2反应，当消耗等物质的量的H 2时放出热量最多的是

A.Cl 2

B.Br 2

C.I 2

D.S

【分析】此题考查了元素的非金属性与反应放出能量大小的关系。元素的非金属性越强，越易与H 2化合，生成的氢化物也越稳定，放出的能量也越多。

【答案】A

【例9】下列说法中正确的是

A.物质发生化学反应都伴随着能量变化

B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化

C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同

D.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

【分析】任何化学反应都有能量变化，因此A、C选项正确；但有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化，因此B不正确；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同，但不一定反应物的总能量总是高于生成物的总能量。【答案】AC