这套练习训练:从数据读出速率、解释浓度和表面积的影响、描述催化剂,以及判断公平比较。题目由易到难。所有数据都是为练习而编造的。
先在纸上写出每道题的答案,包括单位。最后一节会把每一类错误指回对应的课程。
A 部分:从数据读出速率
Q1. 从某反应收集气体,编造的读数如下:
| 时间 (s) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
|---|---|---|---|---|---|
| 体积 (cm³) | 0 | 30 | 48 | 57 | 60 |
求 0 到 20 s 的平均速率。
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体积变化 = 30 cm³,时间变化 = 20 s。速率 = 30 ÷ 20 = 1.5 cm³/s。
Q2. 利用 Q1 的表格,求 40 s 到 60 s 的平均速率,并说明它比 0 到 20 s 更快还是更慢。
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体积变化 = 57 − 48 = 9 cm³。速率 = 9 ÷ 20 = 0.45 cm³/s。更慢,因为反应物已被部分消耗,浓度较低。
Q3. 另一条编造的曲线在 t = 0 处的切线经过 (0 s, 0 cm³) 和 (15 s, 33 cm³)。求初始速率。
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斜率 = 33 ÷ 15 = 2.2 cm³/s。
Q4. 一个反应混合物的烧瓶在反应中损失气体。它的质量在 30 s 内从 120.00 g 降到 119.40 g。求平均速率并写出单位。
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质量变化 = 0.60 g。速率 = 0.60 ÷ 30 = 0.020 g/s。
B 部分:浓度与表面积
Q5. 把 20.0 cm³、浓度 2.0 mol/dm³ 的酸加水稀释到总体积 80.0 cm³。计算新的浓度。
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摩尔数 = 2.0 × 0.0200 = 0.040 mol。新体积 = 0.0800 dm³。浓度 = 0.040 ÷ 0.0800 = 0.50 mol/dm³。
Q6. 解释为什么在其他条件相同时,Q5 中稀释后的酸比原来的酸反应更慢。
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稀释后的酸每单位体积的粒子较少,所以碰撞较不频繁。每秒的有效碰撞更少,因此速率较低。粒子的能量没有改变。
Q7. 2.0 g 碳酸钙(CaCO₃,Mr = 100)与过量盐酸完全反应:CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂。计算室温室压下 CO₂ 的体积(每摩尔 24 dm³)。再说明如果固体是块状而不是粉末,最终体积如何比较。
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CaCO₃ 的摩尔数 = 2.0 ÷ 100 = 0.020 mol。CO₂ = 0.020 mol(比例 1 : 1)。体积 = 0.020 × 24 = 0.48 dm³ = 480 cm³。块状时最终体积相同,仍是 480 cm³。只是所用时间不同,因为粉末的表面积更大。
Q8. 一个 3 cm 的立方体被切成二十七个 1 cm 的小立方体。计算表面积增加的倍数。
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之前:6 × 3 × 3 = 54 cm²。之后:27 × 6 = 162 cm²。倍数 = 162 ÷ 54 = 3。
C 部分:催化剂与公平比较
Q9. 在一个编造的、有监督的实验室比较中,0.040 mol 过氧化氢分解:2H₂O₂ → 2H₂O + O₂。催化剂使反应更快。计算氧气的体积(每摩尔 24 dm³),并说明催化剂是否改变它。
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O₂ = 0.040 ÷ 2 = 0.020 mol。体积 = 0.020 × 24 = 0.48 dm³ = 480 cm³。催化剂不会改变它。它提供活化能较低的另一条途径,所以同样多的产物更早生成,而且催化剂没有被用完。
Q10. 编造的实验,每次都计时收集 40 cm³ 气体:
| 实验 | 酸 (mol/dm³) | 固体 (1.0 g) | 温度 (°C) | 时间 (s) |
|---|---|---|---|---|
| A | 1.0 | 粉末 | 30 | 20 |
| B | 1.0 | 块状 | 30 | 45 |
| C | 1.0 | 块状 | 40 | 30 |
(a) 哪两组实验能公平地检验表面积的影响?(b) 一位学生重复实验 B,得到 45 s、47 s、61 s 和 46 s。排除任何异常值后,给出平均值。
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(a) 实验 A 和 B:只有固体的形态不同。粉末更快(20 s 对 45 s)。(b) 61 s 远离其他数据,属于异常值并被排除。平均值 = (45 + 47 + 46) ÷ 3 = 138 ÷ 3 = 46 s。
如果你做错了
| 错误类型 | 去看 |
|---|---|
| 用单个读数除以时间,或忘了单位(Q1 到 Q4) | 从给定的图表求反应速率 |
| 说粒子有更多能量,或漏了“更频繁”(Q5、Q6) | 用碰撞理论解释浓度的影响 |
| 以为粉末产生更多产物(Q7、Q8) | 粉末与块状:不改变用量的比较 |
| 说催化剂被用完或改变产量(Q9) | 描述催化剂的作用 |
| 把有两处不同的实验配对,或保留了异常值(Q10) | 评估编造数据集中的公平比较 |
把每个错误记进错题记录与重测队列,并用速率与能量图表解读器重做图表题。摩尔与方程式比例辅导工具可以核对体积计算。回到反应速率单元,可以重温学习路线。
有些学生能分别解释每个概念,却在两个概念出现在同一道题时丢分。我们的老师会在线上一对一化学补习中处理这一点。