已知: CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g) △ H=-49.0kJ·mol -1 。向 3 个恒容密闭容器中分别投入物质的量比为 3 : 4 的 CO 2 和 H 2 , H 2 的物质的量浓度 (mol·L -1 ) 随时间 (min) 变化如表 (T 表示温度 ) ,下列说法正确的是
| 甲 | 乙 | 丙 |
体积 L | 2 | 4 | 4 |
温度 K | T 1 | T 2 | T 3 |
起始 n(H 2 )/mol | 8.0 | 8.0 | 20.0 |
A .甲容器在 0 ~ 8min 内 CO 2 的平均反应速率为 0.125mol·L -1 ·min -1 ,且放出 49kJ 热量
B .甲容器第 10min 后,保持恒温,再充入 1molCO 2 (g) 和 3molH 2 O(g) ,则 v 正 <v 逆
C .根据上述图表信息,可以推出 T 1 >T 2
D .对比甲组和丙组,在 0 ~ 4min 内,能说明 H 2 的平均反应速率随温度升高而增大
B 【详解】 A .由图中数据可知,甲在 0~8 分钟内氢气的物质的量浓度变化为 3mol/L ,则二氧化碳物质的量浓度变化为 1mol/L ,则二氧化碳的平均反应速率为: 1mol/L÷8min=0.125mol·L -1 ·min -1 ,但在反应过程中消耗的二氧化碳的物质的量为 2mol ,反应所放出的热量应为 98kJ , A 错误;
B .甲容器中第 10 分钟后恒温,再充入 1molCO 2 (g) 和 3molH 2 O(g) ,因为生成物 H 2 O(g) 的浓度增大的多余反应物 CO 2 (g) 的浓度增大,反应逆向进行,则则 v 正 <v 逆 , B 正确;
C .由图可知,起始时乙容器中氢气的浓度更小,但乙容器达到平衡所花的时间更短,说明乙容器中温度应高于甲容器中,所以 T 2 >T 1 , C 错误;
D .甲和丙组的温度和物质量浓度均不相同,不能说明氢气的平均反应速率随温度升高而增大, D 错误;
故选 B 。
影响化学反应速率的因素:
1.内因:参加反应的物质的结构及性质。
2.外因:主要是指浓度、温度、压强和催化剂,另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大;减小反应物浓度,化学反应速率减小。在一定温度下,同体、纯液体的浓度视为定值,如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中,C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小,即不冈其量的增减而影响反应速率,但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度:其他条件相同时,升高温度,可以加快反应速率,实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
经验公式为
(3)压强:对于气体反应,当温度不变时,增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系,压强改变时有以下几种情况:
(4)催化剂:催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应,使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素:增大同体的表面积(如将块状改为粉末状),可增大反应速率;光照一般也可增大某些反应的速率;形成原电池可以加快反应速率;此外,超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3.外因对化学反应速率影响的微观解释
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下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是( )
编号 | 金属(粉末状) | 物质的量(mol) | 酸的浓度及体积 | 反应温度(℃) |
A | Al | 0.1 | 2mol.L-1盐酸10mL | 60 |
B | Fe | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 50 |
C | Mg | 0.1 | 1mol.L-1盐酸10mL | 60 |
D | Mg | 0.1 | 1mol.L-1硫酸10mL | 60 |
A.A B.B C.C D.D