題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
不用擬合整條曲線,只看「濃度每次減半要多久」就能判級數:零級 t½ ∝ c0(濃度減半,半衰期也減半),一級 t½ 與濃度無關(恆定),二級 t½ ∝ 1/c0(濃度減半,半衰期翻倍)。
自編示意:初始 c0 = 0.8 mol/L,第一次從 0.8 降到 0.4 用 20.0 min,第二次從 0.4 降到 0.2 用 40.0 min。濃度與時間均為自編示意,不代表真實體系。
二、逐題精講
題1
題1 由兩次半衰期判級數,並求速率常數 k。
解析
t½1 = 20.0 min、t½2 = 40.0 min,比值 = 2.0,即濃度每減半、半衰期翻倍,符合二級反應 t½ ∝ 1/c0。
二級積分式 1/c − 1/c0 = kt。半衰時 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)。
回代核驗:把 0.8 與 0.4 代入積分式,1/0.4 − 1/0.8 = 1.25 = 0.0625×20.0,閉合。
答案 二級反應;k = 0.0625 L/(mol·min)
採分點 由半衰期比判級數 3 分;寫出二級積分式 2 分;k 推導 2 分;數值 1 分;積分式回代 2 分
易錯點 把翻倍判成一級;用一級 k=ln2/t½ 套二級數據
題2
題2 用 k 回代第二次半衰期,並寫出零級、一級在同一組濃度下的預期半衰期作對照。
解析
第二次:t½2 = 1/(k·c1) = 1/(0.0625×0.4) = 40.0 min,與題給 40.0 min 一致,閉合。
對照:零級 t½ ∝ c0,濃度由 0.8 降到 0.4(減半)時 t½ 應減半為 10.0 min;一級 t½ 與濃度無關,應恆為 20.0 min。實際是 40.0 min,只有二級的「翻倍」對得上。
三個預期值 10.0、20.0、40.0 互不相同,正是半衰期法能判別級數的原因。回代核驗:40.0/20.0 = 2.0 = c0/c1 = 2,與二級 1/c0 關係一致;10.0/20.0 = 0.5 與零級關係一致。
答案 回代 t½2 = 40.0 min;零級預期 10.0 min、一級 20.0 min、實際 40.0 min 對應二級
採分點 回代 40.0 2 分;三個預期值 3 分;判別邏輯 2 分;比值回代 2 分
易錯點 把零級預期寫成 40 min;把一級預期寫成 10 min
三、規律小結與對照表
| 級數 | t½ 與 c0 | 本題第二次 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 零級 | ∝ c0 | 10.0 min | 不符 |
| 一級 | 無關 | 20.0 min | 不符 |
| 二級 | ∝ 1/c0 | 40.0 min | 符合 |
| k | 1/(c0 t½) | 0.0625 | 回代 40.0 |
小結:濃度減半看半衰期怎麼變——零級減半、一級不變、二級翻倍。本例 20.0→40.0 min 判二級,k=0.0625,回代 40.0 min 閉合。數據均為自編示意,不代表真實體系。
四、自測清單
- 知道三種級數的半衰期與初始濃度關係
- 能用相鄰半衰期變化判級數
- 能用二級積分式求速率常數
- 能用 k 回代第二次半衰期
- 能寫出零級與一級的預期值作對照
- 不把一級 k=ln2/t½ 套到二級