|
学科:化学 |
教学内容:高二化学反应速度 |
【基础知识精讲】
1.有效碰撞与活化分子
化学反应的实质是反应物分子中化学键的断裂,生成物分子中化学键的形成过程,而旧键的断裂和新键的形成都需要通过分子(或离子)的相互碰撞才能实现.
分子间的碰撞接触是发生化学反应的先决条件,但是分子间的碰撞不一定每一次都能发生反应.我们把能够发生化学反应的碰撞称为有效碰撞.
什么样的分子能发生有效碰撞呢?理论和实践都证明只有具有足够能量的分子才能发生有效碰撞.具有足够能量的分子,其分子内原子振动加剧,在发生碰撞后,促使化学键疏松导致破裂,使原子间重新形成新的化学键而结合成新的分子.我们把能够发生有效碰撞的分子称为活化分子.
2.化学反应速率及表示方法
化学反应的快慢本质上是由单位体积内的活化分子数决定的.单位体积内的活化分子数越多,则化学反应速率越快;反之,则慢.
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度.常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示.
某一物质的化学反应速率的计算式为:
v=
式中△c为浓度变化,单位常用mol/L表示;△t为时间,单位常用min、s表示.因此,反应速率v的单位为mol/(L·min)、mol/(L·s)等.
(1)同一反应用不同的物质的浓度变化表示其反应速率时,其数值可以是不同的,但都表示该反应的反应速率.因此,在表示化学反应速率时,必须注明是以哪种物质作标准.
(2)同一反应用不同的物质的浓度变化表示时,速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比.如,化学反应mA+mBpC+qD,有υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)=m∶n∶p∶q.
(3)实际上,大部分化学反应速率都是随着时间不断地改变的,我们所讲的化学反应速率是指一段时间内的平均速率,而不是指某一时刻的瞬时速率.
(4)化学反应速率不取负值.
3.影响化学反应速率的因素
(1)内因:不同的化学反应具有不同的反应速率,影响化学反应速率的决定因素是内因,即由参加反应的物质本身的性质所决定.
(2)外因:在同一反应中,影响化学反应速率的外界条件主要有浓度、温度、压强、催化剂等.改变了这些条件,可以改变化学反应速率,其根本原因是改变了单位体积内活化分子的数目,也就改变了分子间发生有效碰撞的机会,从而改变了化学反应速率.
(3)其它条件:除上述四种常见的反应条件外,还有光、超声波、激光、放射线、电磁波等均可改变化学反应速率.
由于在同一个反应中用不同的物质来表示速率时,其数值可以是不同的,在比较反应速度大小时,不仅要看反应速率数值的大小,还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小进行比较.
例题: 可逆反应2A(g)+3B(g) 2c(g)+D(g)
在四种不同条件下的反应速率分别为:
①υ(A)=0.5mol/(L·min) ②υ(B)=0.6mol/(L·min)
③υ(C)=0.35mol/(L·min) ④υ(D)=0.4mol/(L·min)
则该反应在不同条件下反应速率最快的是( )
A.① B.② C.③ D.④
分析: 在同一反应中,化学反应速率用不同物质的浓度变化表示,无法判断其反应速率的慢快,需要根据反应速率之比等于物质的化学计量数之比换算成用同一物质表示的反应速率的数值才能比较其快慢程度.现将上述反应速率都用A的变化表示:
①v(A)=0.5mol(L·min)
②v(A)=v(B)=0.4mol/(L·min)
③v(A)=v(C)=0.35mol/(L·min)
④v(A)=2v(D)=0.8mol/(L·min)
0.8>0.5>0.4>0.35,故④情况下反应速率最快.
本题答案:D
【重点难点解析】
重点:浓度对化学反应速度的影响.
难点:浓度对化学反应速率影响的原因.
化学反应有的能自发进行,有的不能自发进行.能否自发进行和进行反应的速率,都取决于反应物质本身的结构和性质.外界条件不能改变其本性.
在讨论影响反应速率的外界条件时,要抓住关键,主要看单位体积内活化分子总数量增加还是减少,有效碰撞的次数是增大还是减小.
1.浓度对化学反应速率的影响
对气体或溶液中发生的反应,在其他条件不变时,增加反应物的浓度,单位体积内的活化分子数增加,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速度增大.减小反应物的浓度,单位体积内的活化分子数减少,单位时间内有效碰撞次数减少,化学反应速率减小.
对固体或纯液体(不是溶液)的反应,因在一定温度下都有一定的密度,单位体积内所含微粒数是一定的,其浓度是一定值.因此,其反应速率只与接触面积和扩散速率大小有关.增大接触面积(如将固体粉碎)或增大扩散速率(如对反应物进行搅拌)可提高反应速率.
2.压强对化学反应速率的影响
对气体参加的化学反应而言,增大压强,则气体体积缩小,相当于增大了浓度,单位体积内活化分子数增加,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率加快.减小压强,气体体积增大,相当于减小了浓度,单位体积内的活化分子数减少,单位时间内有效碰撞次数减少,化学反应速率减小.
但压强对只有固体、纯液体或溶液参加的反应无影响,因压强的变化对它们的体积改变极小,因而对它们的浓度几乎无影响,故可忽略.
3.温度对化学反应速率的影响
对任何反应的速率都有影响,升高温度可使非活化分子吸收能量转化为活化分子,从而增加单位体积内的活化分子数,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率随之加快.实验证明:温度每升高10℃化学反应速率通常会增大到原来的2~4倍.
4.催化剂对化学反应速率的影响
催化剂能够降低反应所需的能量即所谓活化能(反应所需最低能量),这样就会使更多的反应物分子转化为活化分子,大大增加了单位体积内的活化分子数,从而大幅度改变化学反应速率.
值得注意的是,浓度对反应速率的影响有选择性,关键是看改变哪一物质的浓度,有效碰撞的次数是增大还是减小;温度、压强和催化剂的影响是广泛的,是对整个反应体系的影响,也就是对正、逆反应速率都会随之改变.
另外,活化分子数与活化分子百分数的意义是不同的.不同的外界条件对其影响的效果也有区别.浓度和压强,只能改变单位体积内活化分子总数,不会改变活化分子的百分数.温度和催化剂不仅能改变活化分子总数,同时能改变活化分子的百分数.
【难题巧解点拨】
例1:反应4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行反应,1min后,NH3减少了0.12mol,则平均每秒钟浓度变化正确的是( )
A.NO:0.001mol/L B.H2O:0.002mol/L
C.NH3:0.002mol/L D.O2:0.00125mol/L
分析:先求出v(NH3),再根据反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比的原则,求出其它各物质的反应速率.
∵v(NH3)==0.001mol/(L·s)
∴v(NO)=v(NH3)=0.001mol/(L·s) v(H2O)=v(MH3)=0.0015mol/(L·s)
v(O2)=v(NH3)=0.00125mol/(L·s)
本题答案:A、D
例2:某温度时,在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如下图所示.由图中数据分析,该反应的化学方程式为 ;反应开始至2min,Z的平均反应速率为 .(济南市检测题)
分析:由图示先确定反应物和生成物:X、Y随时间变化物质的量减少,说明为反应物,Z随时间变化而增多为生成物.再根据反应速率和各物质的计量数关系确定方程式.由于是在相同体积、相同时间内,有反应速率之比等于物质的量变化之比.
v(x)∶v(y)∶v(z)=△n(x)∶△n(y)∶△n(z)=(1.0-0.7)∶(1.0-0.9)∶(0.2-0)=3∶1∶2,故化学计量数之比为3∶1∶2.另外,从图中可知,经过一段时间各物质都不为零,所以该反应为可逆反应.
v(z)==
=0.05mol/(L·min)
本题答案:3x+y2z;0.05mol/(L·min)
例3:可逆反应aA(气)+bB(气) cc(气)+dD(气),取amolA和bmolB置于VL容器中,1min后,测得容器内A的浓度为xmol/L,这时B的浓度为
mol/L,C的浓度为
mol/L.这段时间内反应的平均速率若以物质A的浓度变化来表示,应为
.(上海高考题)
分析:[A]起始=mol/L,[B]起始=
mol/L,[C]起始=0.
[A]减小=(-x)mol/L,vA=
=
=(
-x)mol/(L·min).
同一反应中,各物质的浓度变化之比等于方程式化学计量数之比,所以
[B]减小= (
-x)mol/L,[C]增加=
(
X)mol/L.1min后,[B]=
-
(
-x)=
(mol/L),[C]=0+
(
-x)=
(
-x)(mol/L)
本题答案:;
(
-x);(
-x)mol/(L·min).
评析:计算容器内某物质存在的物质的量方法是:
①生成物:n(生)=n(始)+n(增);
②反应物:n(反)=n(始)-n(耗).
计算物质的量浓度的方法是:
①生成物:c(生)=c(始)+c(增);
②反应物:c(反)=c(始)+c(耗).
例4:把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中,发现氢气发生的速率变化如图所示,其中t1~t2速率变化的主要原因是 ,t2~t3速率变化的主要原因是 .
分析:这是一道训练发散性思维的习题,解答此题主要依据图示速率曲线的变化,对照影响化学反应速率的相关因素进行分析.
从图中可知速率曲线从t1时某一高度上升到t2后下降.这与盐酸的浓度随反应进行,t1→t2→t3逐渐减小,速率也应逐渐减小矛盾.然而事实就是这样.如何从影响反应速率的其他外界因素——压强、温度、催化剂角度去分析呢?从反应本质和反应外界条件来看,压强、催化剂(没加入催化剂)的影响均可排除.温度的影响是重点对象和关键.这就要看我们在做实验的时候,是否认真、细心观察所发生的一切现象,并有所感受.若从温度的影响来看肯定是升高了反应体的温度,且温度升高的影响大于浓度减小的影响,但并没有加热,所以只能是反应本身所产生的热量所致.t2→t3主要是浓度减小占主要影响因素了.
本题答案:因为反应放热,溶液温度升高,反应速率加快.因为随反应进行,盐酸的浓度减小较大,反应速度减慢.
【命题趋势分析】
化学反应速率为高考常考知识,多与化学平衡等知识结合,常以选择题形式出现,难度偏低.
1.在物理和化学中注意比较有些原理、定律具有相似性,如物理学中有机械守恒定律,化学中有质量守恒定律.
2.注意用数学知识如图像、图表、函数等知识来解决化学问题.
3.化学反应速率紧贴生产、生活、环境、能源、材料、健康等实际问题.
【典型热点考题】
1.(1993年高考题)已知反应4NH3+5O24NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(mol/L·min)表示,则下列正确的关系是( )
A. v(NH3)=V(O2) B.
v(O2)=v(H2O)
C. v(NH3)=v(H2O) D.
v(O2)=v(NO)
本题参考答案:D
2.(1995年高考题)反应:4NH3+5O24NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,半分钟后,NO的物质的量增加了0.3mol,则反应的平均速率vx(表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率)为( )
A.v(O2)=0.01mol/(L·s) B.v(NO)=0.008mol/(L·s)
C.v(H2O)=0.003mol/(L·s) D.v(NH3)=0.002mol/(L·s)
本题参考答案:CD
3.(1998年高考题)反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行,1min后,NH3减少了0.12mol,则平均每秒钟浓度变化正确的是( )
A.NO:0.001mol/L B.H2O:0.002mol/L
C.NH3:0.002mol/L D.O2:0.00125mol/L
本题参考答案:AD
4.(1999年高考题)反应4NH3(气)+5O2(气) 4NO(气)+6H2O(气)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率
(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为( )
A. (NH3)=0.010mol/(L·s) B.
(O2)=0.0010mol/(L·s)
C. (NO)=0.0010mol/(L·s) D.
(H2O)=0.0450mol/(L·s)
本题参考答案:C
5.(2000年全国高考题)已知反应A+3B3
2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率1mol·L-1·min-1,则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为( )
A.0.5mol·L-1·min-1 B.1mol·L-1·min-1
C.2mol·L-1·min-1 D.3mol·L-1·min-1
本题参考答案:C
6.(2001年全国高考题)将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(g)+B(g)=2c(g)
若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L,现有下列几种说法:
①用物质A表示的平均速率为0.3mol/(L·s)
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol/(L·s)
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol/L
其中正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
本题参考答案:B
7.向含有H2SO4的H2O2溶液中滴加定量的KMnO4溶液,反应开始后,溶液中Mn2+的浓度c将随时间t的变化而变化.某学生在做实验前认为,Mn2+的浓度c与时间t的关系如图①,做完实验后,得到的结果为图②.请说明下列问题:
(1)写出H2O2与KMnO4反应的化学方程式.
(2)Oa段的意义.
(3)ab段的意义及ab段限陡的原因.
(4)bc段的意义.
本题参考答案:(1)5H2O2+2KMnO4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑ (2)Oa段说明反应非常慢,溶液中c(Mn2+)随时间变化很小. (3)ab段说明反应非常快,c(Mn2+)迅速增大,表明Mn2+达到一定浓度时,对上述反应起到了催化作用. (4)bc段说明反应趋于完全,溶液中c(Mn2+)为定值.
【同步达纲练习】
1.决定化学反应速率的主要因素是( )
A.参加反应物质的性质 B.加入催化剂
C.温度和压强 D.各反应物、生成物的浓度
2.盐酸与Na2CO3反应时,能使反应的最初速率明显加快的是( )
A.将该盐酸的用量增加一倍 B.将盐酸的浓度增加一倍,用量减半
C.温度升高30℃ D.增加Na2CO3粉末的用量
3.对于在一定条件下进行的化学反应:2SO2+O22SO3,改变下列条件,可以提高反应物中的活化分子百分数的是( )
A.升高温度 B.增大压强
C.使用催化剂 D.增大反应物浓度
4.对体积不变的气体反应,升高温度时,化学反应速率加快,主要原因是( )
A.分子运动速率加快,使反应物分子间的碰撞机会增多
B.反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多
C.该反应的过程是吸热的
D.该反应的过程是放热的
5.在一密闭容器中,盛有N2和H2,它们的起始浓度分别是1.5mol/L和4.5mol/L.一定条件下发生反应生成NH3,10S后测得N2的浓度是1.4mol/L.则H2在10S内的平均反应速率是( )
A.0.1mol/(L·s) B.0.3mol/(L·s)
C.0.01mol/(L·s) D.0.03mol/(L·s)
6.在相同温度下,下列化学反应速率最慢的是( )
A.10mL 0.1mol/LNa2S2O3+10mL 0.1mol/LH2SO4
B.5mL 0.1mol/LNa2S2O3+5mL 0.1mol/LH2SO4
C.5mL 0.1mol/LNa2S2O3+5mL 0.05mol/LH2SO4
D.10mL 0.05mol/LNa2S2O3+10mL 0.05mol/LH2SO4
7.反应A(g)+3B(g)2C(g)在2L密闭容器中反应,半分钟内C的物质的量增加了0.6mol,有关反应速率中正确的是( )
A.vA=0.005mol/(L·s) B.vC=0.02mol/(L·s)
C.vB=vA/3 D.vA=0.01mol/(L·s)
8.A(g)+B(g)c(s)+Q(表示反应过程放出热量)对此反应来说,下列因素中哪些能影响它的反应速率( )
A.温度 B.压强 C.生成物的浓度 D.生成物的物质的量
9.在相同条件下,等质量的下列金属与足量1mol/L盐酸反应时,速率最快的是( )
A.镁 B.铝 C.钠 D.铁
10.在四个不同的容器中,在不同条件下进行反应:N2+3H22NH3.根据下列在相同时间内测定的结果判断,生成NH3速率最快的是( )
A.用N2表示的反应速率为0.1mol/(L·min)
B.用H2表示的反应速率为0.1mol/(L·min)
C.用N2表示的反应速率为0.2mol/(L·min)
D.用H2表示的反应速率为0.3mol/(L·min)
11.F2、Cl2、Br2、I2分别与H2反应,在相同条件下,活化分子的物质的量分数最大的是( )
A.H2+Cl22HCl B.H2+F2
2HF
C.H2+I22HI D.H2+Br2
2HBr
12.在C(s)+CO2(g) 2CO(g)反应中,可使反应速率增大的措施是( )
①增大压强 ②升高温度 ③通入CO2 ④增加碳的质量 ⑤降低压强
A.①②③④ B.②③④⑤ C.①②③ D.②③④
13.在10℃时,某化学反应速率为0.1mol/(L·s),若温度每升高10℃,反应速率增加到原来的2倍.为了把该反应速率提高到1.6mol/(L·s),则该反应需在什么温度下进行( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
14.合成氨反应为3H2+N22NH3,其反应速率可以分别用v(H2)、v(N2)、v(NH3)表示,则下列关系正确的是( )
A.v(H2)=v(N2)=v(NH3) B.3v(NH3)=v(N2)
C.v(NH3)=v(H2) D.v(NH3)=2v(N2)
15.在一定条件下,将A2和B2两种气体通入1L密闭容器中,反应按下式进行:xA2+yB22C(气)两秒种后反应速率如下
VA2=0.4mol/(L·s) VB2=1.2mol/(L·s)
VC=0.8mol/(L·s) 则该x和y的值分别为( )
A.2和3 B.3和2 C.3和1 D.1和3
16.NO与CO都是汽车尾气里有害的物质,它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳,对此反应,下列叙述正确的是( )
A.使用催化剂可以加快反应速率
B.其他条件不变,升高速度反应速率会加快
C.其他条件不变,加压对反应速率有影响
D.外界任何条件怎样改变,均对此化学反应速率无影响
17.对可逆反应:2SO2+O22SO3+Q,在其它条件不变时分别采用下列措施,将对正、逆反应速率产生的影响(增、减情况)分别填入横线内:
(1)增大O2浓度 ;
(2)减小SO3浓度 ;
(3)增大反应体系压强 ;
(4)升高温度 ;
(5)使用催化剂 .
18.在密闭容器中进行可逆反应,A与B反应生成C,其反应速率可分别用v(A)、v(B)、v(C)表示,且有如下关系:v(B)=3v(A),v(C)=2v(A),3v(C)=2v(B),则该反应的化学方程式为: .
19.10℃时,0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液等体积混合,4min后有浑浊.若温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2倍,则温度升高到40℃时, S后即可出现浑浊.
20.在相同条件下,在180L容器A中8h产生80molO2;在120L容器B中6小时产生60molO2,则A、B两容器中反应速率vA vB.(填>、=、<)
21.对于反应4FeS+11O2=2Fe2O3+8SO2试回答有关问题.
(1)常选用哪些物质浓度的变化来表示该反应的反应速率 .
(2)当生成SO2的速率为0.4mol·L-1·S-1,则O2减小的速率是 .
(3)测得4s后O2的浓度为2.8mol·L-1,则开始时O2的浓度是 .
22.某反应A(g)+B(g)2c(g)在2L的密闭容器中进行,2min后,参加反应的各物质的浓度分别为:[A]=0.5mol/L;[B]=0.75mol/L;[C]=0.5mol/L,试计算A和B的起始的物质的量.
【素质优化训练】
1.进行如下实验:在A锥形瓶中放入10g绿豆粒大的碳酸钙,在B锥形瓶中放入5g粉末状的碳酸钙,分别加入50ml1mol/L盐酸.下图中(图中:x表示时间;y表示锥形瓶中碳酸钙减少的质量),能正确表示实验结果的是( )
2.用纯净的CaCO3与稀HCl反应制CO2,实验过程记录如右图所示.根据分析、判断,正确的是( )
A.OE段表示反应速率最快
B.EF段表示反应速率最快,收集的CO2最多
C.FG段表示收集的CO2最多
D.OG段表示随着时间的推移,反应速率逐渐增快
3.将固体NH4Br置于2L密闭容器中,在等温下发生如下反应:
NH4Br(s) NH3(g)+HBr(g)
2HBr(g) H2(g)+Br2(g)
2min后达到平衡,测得H2为1mol·L-1,HBr为8mol·L-1,则上述反应中生成NH3的速率为( )
A.0.5mol/(L·min) B.2mol/(L·min)
C.2.5mol/(L·min) D.5mol/(L·min)
4.某溶液中发生反应A2B+C,vA-t的关系见右图.若溶液的体积为2L,且起始时只充入A,下列说法错误的是( )
A.反应开始的前2min,以A的物质的量浓度改变表示的平均反应速率小于0.375mol/(L·min)
B.图中阴影部分的面积表示0~2min内A的物质的量浓度的减小值
C.2min时,A的物质的量减小值介于0.5mol至1mol之间
D.2min时,c(B)介于1mol·L-1至1.5mol·L-1之间
5.氯酸钾和亚硫酸氢钾能发生氧化还原反应:KClO3+3KHSO3KCl+3KHSO4,该反应的速率v和时间t的关系如下图所示.又知这个反应的速率随溶液中氢离子浓度的增大而加快.
(1)为什么在t1~t2时段反应速率加快?
(2)为什么在t2~t3时段反应速率又下降?
6.丙酮和碘在酸性溶液中发生以下反应:
CH3COCH3+I2→CH3COCH2I+H++I-25℃时,该反应的速率由下列经验式决定:
v=k·c(CH3COCH3)·c(H+)
式中k=2.73×10-5L·mol-1·s-1.已知开始时c(I2)=0.01mol·L-1,c(CH3COCH3)=0.1mol·L-1,
c(H+)=0.01mol·L-1.
问25℃时,当溶液中的I2反应掉一半时,反应速率比开始时快还是慢?
7.在密闭容器中发生2SO2+O22SO3反应,现控制下列三种不同的条件:
①在400℃时,10molSO2与5molO2反应;
②在400℃时,20molSO2与5molO2反应;
③在300℃时,10molSO2与5molO2反应.
问:(1)反应开始时,正反应速率最快的是 ;
(2)正反应速率最慢的是 .
8.智利硝石矿层中含有NaIO3,可用NaHSO3与其反应制备碘.其反应原理为:
2NaIO3+5NaHSO33NaHSO4+2Na2SO4+I2+H2O
已知含氧酸盐的氧化作用随溶液的酸性增强而增强,在制备试验时,定时取样,并用酸化的BaCl2溶液来检验SO42-的生成量,发现开始阶段反应速率有递增的趋势,试简述此变化趋势发生的原因.
9.亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液里反应的化学方程式是:
5Na2SO3+2KIO3+H2SO45Na2SO4+K2SO4+I2+H2O
(1)其中氧化剂是 ,若反应中有5mol电子转移,则生成的碘是 .
该反应过程和机理较复杂,一般认为分以下几步:
①IO3-+SO32-→IO2-+SO42-(慢)
②IO2-+2SO32-→I-+2SO42-(快)
③5I-+6H++IO3-→3I2+3H2O(快)
④I2+SO32-+H2O→2I-+SO42-+2H+(快)
(2)根据上述条件推测,此反应总的反应速率由 步反应决定.
(3)若预先加入淀粉溶液,由题述看出必在 离子消耗完时,才会有使淀粉变蓝的现象产生.
【生活实际运用】
1.葡萄糖在空气中燃烧时,需要较高的温度,可是在人体里,在正常体温(37℃)时,就可以被氧化,这是为什么?
2.下列数据是在某高温度下,金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时,在金属表面生成氧化薄膜的实验记录:
反应时间t/h | 1 | 4 | 9 | 16 | 25 |
MgO层厚Y/nm | 0.05a | 0.20a | 0.45a | 0.80a | 1.25a |
NiO层厚Y′/nm | b | 2b | 3b | 4b | 5b |
*注:a和b均为与温度有关的常数
请填空回答:
(1)金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示,其理由是 .
(2)金属氧化膜的膜厚Y与时间t所呈现的关系是(填直线、抛物线、对数或双曲线等类型):MgO氧化膜膜厚Y属 型.NiO氧化膜膜厚Y′属 型.
(3)Mg与Ni比较,哪一种金属具有更良好的耐氧化腐蚀性: .
其理由是: .
参考答案:
【同步达纲练习】
1.A 2.BC 3.AC 4.B
5.D 6.D 7.A
8.AB 9.C 10.C 11.B 12.C 13.C 14.D 15.D 16.AB 17.(1)同增,逆滞后 (2)都减,正滞后 (3)同增 (4)同增 (5)同增 18.A+3B2C 19.30S 20.< 21.(1)O2,SO2
(2)0.55mol/(L·S) (3)5mol/L 22.nA=1.5mol,nB=2mol
【素质优化训练】
1.C 2.B
3.D 4.CD 3.(1)因为ClO3-+3HSO3-Cl-+3SO42-+3H+,由于反应生成了H+,使c(H+)增大,反应速率增大. (2)随着反应进行,c(ClO3-)和c(HSO3-)逐渐减小,反应速率降低. 6.v始=2.73×10-5×0.1×0.01=2.73×10-8mol/(L·S) 当I2反应掉一半时,丙酮和氢离子浓度分别为0.1-0.01×
=0.095(mol/L)和0.01+0.01×
=0.015(mol/L) ∴v终=2.73×10-5×0.095×0.015=3.98×10-8mol/(L·S)故反应速率加快了.
7.(1)② (2)③ 8.开始阶段,由于HSO3-被氧化为H+和SO42-,溶液的酸性增强,IO3-的氧化性增强,故反应速率加快. 9.(1)KIO3;0.5mol (2)① (3)SO32-
【生活实际运用】
1.在人体里的生物酶起催化作用,可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量,所以在人体温度的范围内就可以反应了. 2.(1)金属腐蚀的化学方程为:M+O2MO(没配平),显然,表达反应速率既可以用反应物的消耗速率,也可以用产物的生成速率.
(2)将给定数据进行整理,得:
反应时间t/h | 1×1 | 22 | 32 | 42 | 52 |
MgO层厚Y/nm | 0.05a×1 | 0.05a×22 | 0.05a×32 | 0.05a×42 | 0.05a×52 |
NiO层厚Y′/nm | b× | b× | b× | b× | b× |
可知,MgO氧化膜膜厚Y与时间的关系为:Y=0.05a×t 直线型;
NiO氧化膜膜厚Y′与时间的关系为:Y′=b× 抛物线型
(3)比较两组方程,显然Y随时间t的增长比Y′随时间的增长要快,所以Ni的耐高温腐蚀性比Mg的要好.