江苏专用版高考化学专题7化学反应速率与化学平衡1第一单元化学反应速率教案.docx
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江苏专用版高考化学专题7化学反应速率与化学平衡1第一单元化学反应速率教案
第一单元 化学反应速率
1．了解化学反应速率的概念和定量表示方法。
2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率
[知识梳理]
1．表示方法
用单位时间内反应物浓度（常用物质的量浓度）的减少或生成物浓度的增加来表示。
2．数学表达式及单位
数学表达式：
v＝
，单位：
mol·（L·s）－1或mol·（L·min）－1。
3．与化学计量数的关系
对于已知反应mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g），其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。
[自我检测]
1．（2016·高考北京卷）下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是（ ）
A．抗氧化剂 B．调味剂
C．着色剂D．增稠剂
解析：
选A。
相对于食品，抗氧化剂可以更快地被氧气氧化，从而降低了包装袋中氧气的浓度，减缓食品被氧化的速率。
2．
（1）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－1，判断下列几种说法的正误：
①用物质A表示平均速率为0.3mol·L－1·s－1。
（ ）
②用物质B表示平均速率为0.6mol·L－1·s－1。
（ ）
③2s时物质A的转化率为70%。
（ ）
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1。
（ ）
（2）若不同条件下用A、B表示反应的平均速率分别为0.3mol·L－1·s－1、0.6mol·L－1·s－1，则用__________（填“A”或“B”）物质表示的化学反应速率更快。
（3）若物质A的转化率经过计算为30%，那么，不用计算可得出物质B的转化率为________，其理由为______________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）v（C）＝
＝0.3mol·L－1·s－1，所以v（A）＝0.3mol·L－1·s－1，v（B）＝0.15mol·L－1·s－1，①正确，②错误。
Δn（A）＝0.3mol·L－1·s－1×2L×2s＝1.2mol，A的转化率为30%，③错误。
Δc（B）＝0.15mol·L－1·s－1×2s＝0.3mol·L－1，2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1，④正确。
答案：
（1）①√ ②× ③× ④√
（2）B （3）30%
因通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则A、B的转化率相等
（1）反应速率是表示某段时间内的平均反应速率。
（2）虽然可用单位时间内浓度的减少表示反应速率，但化学反应速率不取负值。
（3）对于固体或纯液体参加的反应，其浓度视为常数，故一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
（2018·承德一模）一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测得生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V（O2）/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（ ）
A．0～6min的平均反应速率：
v（H2O2）≈3.3×10－2mol/（L·min）
B．6～10min的平均反应速率：
v（H2O2）<3.3×10－2mol/（L·min）
C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.30mol/L
D．反应至6min时，H2O2分解了50%
[解析] 2H2O2
2H2O＋O2↑。
A.6min时，生成O2的物质的量n（O2）＝
＝1×10－3mol，依据反应方程式，消耗n（H2O2）＝2×10－3mol，所以0～6min时，v（H2O2）＝
≈3.3×10－2mol/（L·min），A正确。
B.6～10min时，生成O2的物质的量n（O2）＝
≈0.335×10－3mol，依据反应方程式，消耗n（H2O2）＝0.335×10－3mol×2＝0.67×10－3mol，6～10min时，v（H2O2）＝
≈1.68×10－2mol/（L·min）<3.3×10－2mol/（L·min），B正确。
C.反应至6min时，消耗n（H2O2）＝2×10－3mol，剩余n（H2O2）＝0.40mol/L×0.01L－2×10－3mol＝2×10－3mol，c（H2O2）＝
＝0.20mol/L，C错误。
D.反应至6min时，消耗n（H2O2）＝2×10－3mol，n总（H2O2）＝4×10－3mol，所以H2O2分解了50%，D正确。
[答案] C
（2015·高考上海卷）白云石经煅烧、消化后得到钙镁的氢氧化物，再经过碳化实现Ca2＋、Mg2＋的分离。
碳化反应是放热反应，化学方程式如下：
Ca（OH）2＋Mg（OH）2＋3CO2CaCO3＋Mg（HCO3）2＋H2O。
已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示，在10min到13min之内钙离子的反应速率为____________。
15min之后钙离子浓度增大，原因是____________________________（用化学方程式表示）。
解析：
v（Ca2＋）＝
＝0.009mol/（L·min）。
随着反应进行，CaCO3吸收CO2生成Ca（HCO3）2。
答案：
0.009mol/（L·min） CaCO3＋CO2＋H2O===
Ca（HCO3）2
1．化学反应速率的计算思路
某一物质（不能是固体或纯液体）的物质的量变化Δnx
该物质的浓度变化Δcx
vx
vy、vz等。
2．对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算
（1）写出有关反应的化学方程式；
（2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
（3）根据已知条件列方程式计算。
例如：
mA ＋ nB pC
起始浓度（mol·L－1）abc
转化浓度（mol·L－1）x
某时刻浓度（mol·L－1）a－xb－
c＋
化学反应速率的概念及应用
1．（2018·泉州高三质检）下列说法不正确的是（ ）
A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示
B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比
C．化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位决定
D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值
解析：
选D。
化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示的，无论用反应物还是用生成物表示化学反应速率都为正值。
2．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生下列反应：
3A（g）＋B（g）xC（g）＋2D（g）。
经4min后测得D的浓度为0.5mol·L－1，c（A）∶c（B）＝3∶5，C的平均反应速率是0.125mol·L－1·min－1，此时A的物质的量浓度为________________，B的平均反应速率为__________，x值是____________。
解析：
v（D）＝0.125mol·L－1·min－1，由v（B）∶v（D）＝1∶2，求得v（B）＝0.0625mol·L－1·min－1。
由v（C）∶v（D）＝x∶2，求得x＝2。
4min内D的浓度变化量为0.5mol·L－1，设A、B的起始浓度为nmol·L－1，则可以得到下列关系：
3A（g） ＋ B（g） 2C（g）＋2D（g）
nn00
0.750.250.50.5
n－0.75n－0.250.50.5
c（A）∶c（B）＝（n－0.75）∶（n－0.25）＝3∶5，求得n＝1.5，则4min后c（A）＝（n－0.75）mol·L－1＝0.75mol·L－1。
答案：
0.75mol·L－1 0.0625mol·L－1·min－1 2
化学反应速率快慢的比较
3．稀土是重要的战略资源，素有“工业味精”的美誉。
在氧化钕（Nd2O3）等稀土催化剂的作用下可发生反应：
4CO＋2NO2N2＋4CO2，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ）
A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1
B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1
C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1
解析：
选C。
转化为相同的物质进行比较：
B项v（CO）＝1.4mol·L－1·min－1，C项v（CO）＝1.6mol·L－1·min－1，D项v（CO）＝1.1mol·L－1·min－1，C项表示的反应速率最快。
4.
（2018·福州一模）用纯净的CaCO3与100mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示（CO2的体积已折算为标准状况下的体积）。
下列分析正确的是（ ）
A．OE段的平均反应速率最快
B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4mol/（L·min）
C．OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D．F点收集到的CO2的量最多
解析：
选B。
OE段、EF段、FG段中生成的CO2分别为0.01mol、0.02mol、0.005mol，则消耗HCl的量分别为0.02mol、0.04mol、0.01mol，用HCl表示的反应速率分别为0.2mol/（L·min）、0.4mol/（L·min）、0.1mol/（L·min），所以EF段的平均反应速率最快，G点收集到的CO2的量最多。
化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
（2）换算成用同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。
（3）比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bBcC＋dD，比较
与
，若
＞
，则用A表示的反应速率比B的大。
影响化学反应速率的因素
[知识梳理]
1．内因（主要因素）
反应物本身的性质。
2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）
3．理论解释——有效碰撞理论
（1）活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：
在化学反应中，能量较高、能够发生有效碰撞的分子。
②活化能
概念：
活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。
上图中：
E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。
（注：
E2为逆反应的活化能）
③有效碰撞：
活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
（2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）碳酸钙与盐酸反应过程中，增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。
（ ）
（2）增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。
（ ）
（3）增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大。
（ ）
（4）锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。
（ ）
（5）恒压条件下，对于有气体参加的反应，充入一定量的惰性气体，化学反应速率减慢。
（ ）
答案：
（1）√
（2）√ （3）× （4）× （5）√
2．按要求填空。
（1）形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：
铁________铝（填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？
（填“增大”“减小”或“不变”）
①升高温度：
________；
②增大盐酸浓度：
__________；
③增大铁的质量：
__________；
④增加盐酸体积：
____________；
⑤把铁片改成铁粉：
____________；
⑥滴入几滴CuSO4溶液：
____________；
⑦加入NaCl固体：
____________。
（3）若把
（2）中的盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2，为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
（1）小于
（2）①增大 ②增大 ③不变 ④不变 ⑤增大
⑥增大 ⑦不变
（3）不会产生H2；因为Fe和稀硝酸反应生成NO；常温下，Fe在浓硫酸中钝化
（1）压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时也可以从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。
（2）改变温度、使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率不一定发生变化。
（2017·高考江苏卷）H2O2分解速率受多种因素影响。
实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
[解析] 由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1mol·L－1NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1mol·L－1NaOH条件下H2O2分解最快，0mol·L－1NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0mol·L－1NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。
[答案] D
影响化学反应速率的因素
1．由下列生产或实验事实得出的相应结论不正确的是（ ）
事实
结论
A
其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短
当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快
B
工业制硫酸中，在SO3的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环
增大气液接触面积，使SO3的吸收速率增大
C
在容积可变的密闭容器中发生反应：
2NH3（g）N2H4（l）＋H2（g），把容积的体积缩小一半
正反应速率加快，逆反应速率减慢
D
向A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快
当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率
解析：
选C。
C项中压缩容器体积，反应物、生成物的浓度均增加，正、逆反应速率均加快。
2．已知分解1molH2O2放出热量98kJ。
在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快
下列有关该反应的说法正确的是（ ）
A．反应速率与I－浓度有关
B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98kJ·mol－1
D．v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）
解析：
选A。
A.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，该反应中I－作催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率。
B.该反应中IO－是中间产物，不是该反应的催化剂。
C.反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解1molH2O2放出98kJ热量，不能据此判断该反应的活化能。
D.由反应速率与化学方程式中对应物质的化学计量数的关系可知v（H2O2）＝v（H2O）＝2v（O2）。
分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点：
1．对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变其用量反应速率不变。
2．压强对反应速率的影响有以下几种情况（对有气体参加的反应）：
（1）恒温时：
缩小体积
压强增大
浓度增大
反应速率加快。
（2）恒容时
①充入气体反应物
浓度增大
反应速率加快。
②充入惰性气体
总压增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。
（3）恒压时：
充入惰性气体
体积增大
各气体物质的量浓度减小
反应速率减慢。
3．温度改变对任何反应的速率都有影响。
“控制变量法”在研究外界条件对化学反应速率影响中的应用
3.
（2018·延安高三模拟）等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间（t）内产生气体体积（V）的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是（ ）
组别
对应曲线
c（HCl）/mol·L－1
反应温度/°C
铁的状态
1
a
30
粉末状
2
b
30
粉末状
3
c
2.5
块状
4
d
2.5
30
块状
A．第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30℃
解析：
选D。
由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。
第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状与3、4组块状铁相区别，根据控制变量原则可知盐酸的浓度应等于2.5mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30℃，D错误。
4．某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
[实验原理] 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[实验内容及记录]
实验编号
实验温度/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/LH2C2O4溶液
H2O
3mol/L稀H2SO4溶液
0.05mol/LKMnO4溶液
①
25
3.0
V1
2.0
3.0
1.5
②
25
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
③
50
2.0
V2
2.0
3.0
1.0
（1）请完成此实验设计，其中：
V1＝______，V2＝______。
（2）实验①、②探究的是______________对化学反应速率的影响，根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验________________（填实验编号）。
（4）利用实验①中的数据，计算用KMnO4表示的化学反应速率为____________________。
（5）该小组同学根据经验绘制了n（Mn2＋）随时间变化趋势的示意图，如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn2＋）随时间变化的趋势应如图2所示。
该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
实验编号
实验温度/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
再向试管中加入少量某种固体
溶液褪至无色所需时间/min
0.6mol/LH2C2O4溶液
H2O
3mol/L稀H2SO4溶液
0.05mol/LKMnO4溶液
④
25
2.0
3.0
2.0
3.0
MnSO4
t
①该小组同学提出的假设是________________________________________________。
②若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是___________________。
解析：
（1）实验①、②探究浓度对反应速率的影响，则其他条件应该是相同的，则V1＝2.0；实验②、③探究温度对反应速率的影响，则其他条件应该是相同的，则V2＝3.0。
（2）根据表中数据可知实验①、②探究的是浓度对化学反应速率的影响，根据表中的实验数据，可以得到的结论是其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，化学反应速率加快（减慢）。
（3）根据表中数据可知探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验②、③。
（4）草酸的物质的量为0.6mol/L×0.003L＝0.0018mol，高锰酸钾的物质的量为0.05mol/L×0.003L＝0.00015mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.0018mol∶0.00015mol＝12∶1，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为
＝0.015mol/L，这段时间内平均反应速率v（KMnO4）＝0.015mol/L÷1.5min＝0.01mol/（L·min）。
（5）①由图2可知，反应开始一段时间后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4（或Mn2＋）为该反应的催化剂；②若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，即加入MnSO4固体后，KMnO4溶液比实验②更快褪色。
答案：
（1）2.0 3.0
（2）浓度 其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，化学反应速率加快（减慢）
（3）②、③ （4）0.01mol/（L·min）
（5）①Mn2＋对该反应有催化作用 ②加入MnSO4固体后，KMnO4溶液比实验②更快褪色
化学探究实验中控制变量法的思路
在进行探究实验时，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问
题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
化学反应速率图像及其应用
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