题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
不用拟合整条曲线,只看「浓度每次减半要多久」就能判级数:零级 t½ ∝ c0(浓度减半,半衰期也减半),一级 t½ 与浓度无关(恒定),二级 t½ ∝ 1/c0(浓度减半,半衰期翻倍)。
自编示意:初始 c0 = 0.8 mol/L,第一次从 0.8 降到 0.4 用 20.0 min,第二次从 0.4 降到 0.2 用 40.0 min。浓度与时间均为自编示意,不代表真实体系。
二、逐题精讲
题1
题1 由两次半衰期判级数,并求速率常数 k。
解析
t½1 = 20.0 min、t½2 = 40.0 min,比值 = 2.0,即浓度每减半、半衰期翻倍,符合二级反应 t½ ∝ 1/c0。
二级积分式 1/c − 1/c0 = kt。半衰时 c = c0/2,故 1/(c0/2) − 1/c0 = 1/c0 = k·t½,得 k = 1/(c0·t½) = 1/(0.8×20.0) = 0.0625 L/(mol·min)。
回代核验:把 0.8 与 0.4 代入积分式,1/0.4 − 1/0.8 = 1.25 = 0.0625×20.0,闭合。
答案 二级反应;k = 0.0625 L/(mol·min)
采分点 由半衰期比判级数 3 分;写出二级积分式 2 分;k 推导 2 分;数值 1 分;积分式回代 2 分
易错点 把翻倍判成一级;用一级 k=ln2/t½ 套二级数据
题2
题2 用 k 回代第二次半衰期,并写出零级、一级在同一组浓度下的预期半衰期作对照。
解析
第二次:t½2 = 1/(k·c1) = 1/(0.0625×0.4) = 40.0 min,与题给 40.0 min 一致,闭合。
对照:零级 t½ ∝ c0,浓度由 0.8 降到 0.4(减半)时 t½ 应减半为 10.0 min;一级 t½ 与浓度无关,应恒为 20.0 min。实际是 40.0 min,只有二级的「翻倍」对得上。
三个预期值 10.0、20.0、40.0 互不相同,正是半衰期法能判别级数的原因。回代核验:40.0/20.0 = 2.0 = c0/c1 = 2,与二级 1/c0 关系一致;10.0/20.0 = 0.5 与零级关系一致。
答案 回代 t½2 = 40.0 min;零级预期 10.0 min、一级 20.0 min、实际 40.0 min 对应二级
采分点 回代 40.0 2 分;三个预期值 3 分;判别逻辑 2 分;比值回代 2 分
易错点 把零级预期写成 40 min;把一级预期写成 10 min
三、规律小结与对照表
| 级数 | t½ 与 c0 | 本题第二次 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 零级 | ∝ c0 | 10.0 min | 不符 |
| 一级 | 无关 | 20.0 min | 不符 |
| 二级 | ∝ 1/c0 | 40.0 min | 符合 |
| k | 1/(c0 t½) | 0.0625 | 回代 40.0 |
小结:浓度减半看半衰期怎么变——零级减半、一级不变、二级翻倍。本例 20.0→40.0 min 判二级,k=0.0625,回代 40.0 min 闭合。数据均为自编示意,不代表真实体系。
四、自测清单
- 知道三种级数的半衰期与初始浓度关系
- 能用相邻半衰期变化判级数
- 能用二级积分式求速率常数
- 能用 k 回代第二次半衰期
- 能写出零级与一级的预期值作对照
- 不把一级 k=ln2/t½ 套到二级