优化方案届高三化学一轮复习教师文档 第7章 化学反应速率与化学平衡第1讲化学反应速率.docx

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第一讲　化学反应速率

[考纲展示]

1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。

　2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

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，认识并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产、生活和科学研究领域中的重要作用。

考点一　化学反应速率

一、表示方法

通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。

二、表达式

v＝Δc/Δt，单位：

mol/（L·s）或mol/（L·min），如密闭容器中，合成氨的反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g），开始时c（N2）＝8mol/L，2min后c（N2）＝4mol/L，则用N2表示该反应的反应速率为2_mol/（L·min）。

三、化学反应速率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。

名师点拨

（1）由v＝Δc/Δt计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。

（2）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。

（3）对于固体或纯液体反应物，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。

　（2014·高考北京卷）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（H2O2）总＝4×10－3mol，所以H2O2分解了50%，D正确。

[答案]　C

[思维建模]—突破解题障碍·理清解题思路

1.化学反应速率的计算思路

某一物质的物质的量变化Δnx

某一物质的浓度变化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：

反应　　　　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＋

　1.（2015·辽宁沈阳高三模拟）一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是（　　）

A．该反应的化学方程式为3B＋4D

6A＋2C

B．反应进行到1s时，v（A）＝v（D）

C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.05mol/（L·s）

D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等

解析：

选C。

根据各物质的物质的量随时间的变化图像可知，A、D为生成物，B、C为反应物，在6s时反应达到平衡，A、B、C、D的物质的量变化分别为1.2mol、0.6mol、0.8mol、0.4mol。

根据化学计量数之比等于变化的物质的量之比可知A、B、C、D的化学计量数之比为6∶3∶4∶2，所以反应方程式为3B＋4C

6A＋2D，A错；反应过程中和反应达到平衡时各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，B、D错；反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.6mol/（2L×6s）＝0.05mol/（L·s），C对。

题组一　化学反应速率的概念及应用

1．（教材改编）如图表示800℃时，A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况，t是反应充分时的时间。

试回答：

（1）该反应的反应物是________。

（2）0～tmin时A、B表示的平均反应速率分别为____________________________、

________。

（3）该反应的化学方程式为_______________________________________________。

答案：

（1）A

（2）

mol·L－1·min－1　

mol·L－1·min－1

（3）3A（g）

B（g）＋3C（g）

2．已知反应3SiCl4（g）＋2N2（g）＋6H2（g）

Si3N4（s）＋12HCl（g）　ΔH＝Q（Q<0），在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2L，3min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80g，则H2的平均反应速率为________mol/（L·min）。

解析：

3SiCl4（g）＋2N2（g）＋6H2（g）

Si3N4（s）＋12HCl（g）

6mol140g

n（H2）2.80g

＝

，解得n（H2）＝0.12mol，

故v（H2）＝

＝0.02mol/（L·min）。

答案：

0.02

题组二　化学反应速率的大小比较

3．（教材改编）对于可逆反应A（g）＋3B（g）

2C（g），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（A）＝0.5mol·L－1·min－1

B．v（B）＝1.2mol·L－1·min－1

C．v（C）＝0.4mol·L－1·min－1

D．v（C）＝1.1mol·L－1·min－1

解析：

选D。

本题主要考查反应快慢的比较，可利用

的大小判断。

A项：

＝0.5；B项：

＝0.4；C项：

＝0.2；D项：

＝0.55。

4．（2015·河北保定高三检测）对于可逆反应A（g）＋3B（s）

2C（g）＋2D（g），在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是（　　）

A．v（A）＝0.5mol·L－1·min－1

B．v（B）＝1.2mol·L－1·s－1

C．v（D）＝0.4mol·L－1·min－1

D．v（C）＝0.1mol·L－1·s－1

解析：

选D。

本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v（A）＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v（A）＝3mol·L－1·min－1。

反思归纳

反应速率大小（或快慢）比较方法

同一反应的化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，而要进行一定的转化。

（1）归一法

将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率，再进行比较。

（2）比值法

用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。

如反应mA＋nB

pC＋qD，若v（A）/m>v（B）/n，则反应速率A>B。

（3）注意单位是否统一。

考点二　影响反应速率的因素

一、内因

反应物本身的性质是主要因素,如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。

二、外因（只改变一个条件，其他条件不变）

三、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：

能够发生有效碰撞的分子。

（2）活化能：

如图

图中：

E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。

（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

名师点拨

（1）反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。

（2）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。

（3）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。

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化学反应速率的影响因素

　（2015·高考海南卷）（双选）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是（　　）

A．K2SO4B．CH3COONa

C．CuSO4D．Na2CO3

[解析]　盐酸与锌粉的反应速率在温度不变时取决于c（H＋），A项中K2SO4溶液能起到稀释作用；B项中CH3COO－能结合H＋生成CH3COOH分子，从而降低c（H＋），故A、B均可减慢反应速率且不影响H2的生成量；D项中Na2CO3会与盐酸反应消耗H＋，减缓了反应速率的同时也减少了H2的生成量；C项中锌粉置换出铜后会在溶液中构成原电池，从而加快反应速率。

[答案]　AB

　2.（2014·高考新课标全国卷Ⅰ改编）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．催化剂在该反应中未参加反应

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.催化剂I－在该反应中参加了反应，但反应前后的质量和性质未改变。

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）。

1．（教材改编）判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）0.1mol·L－1的盐酸和0.1mol·L－1的醋酸分别与2mol·L－1的NaOH溶液反应的速率相同。

（　　）

（2）0.1mol·L－1的盐酸和0.1mol·L－1的HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同。

（　　）

（3）Mg和Fe分别与0.1mol·L－1的盐酸反应的速率相同。

（　　）

（4）大理石块与大理石粉分别与0.1mol·L－1的盐酸反应的速率相同。

（　　）

（5）升高温度，可以增加活化分子百分数，使反应速率加快。

（　　）

（6）增大反应物浓度可以增加活化分子百分数，使反应速率加快。

（　　）

（7）双氧水中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×

（7）√

2．（2015·江西新余高三联考）一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）

2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是（　　）

A．缩小体积使压强增大B．恒容，充入N2

C．恒容，充入HeD．恒压，充入He

解析：

选C。

恒容时充入稀有气体，有关反应物的浓度并没有改变，故不影响反应速率。

3．（2015·湖南师大附中月考）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组实验并组合图像知第3组实验中反应温度应高于30℃，D错误。

反思归纳

（1）浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应速率的实质——改变了单位体积内活化分子的数目，单位体积内的活化分子数目增加，反应速率加快；反之减慢。

（2）压强对反应速率的影响是通过改变体积而使浓度改变来实现的。

（3）温度改变对任何反应的速率都有影响。

考点三　化学反应速率影响因素的实验探究

在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变时，再进行实验。

因此，常用变量控制思想解决该类问题。

1．常见考查形式

（1）以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响。

（2）给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。

2.解题策略

（1）确定变量

解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。

（2）定多变一

在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，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。

（3）数据有效

解答时注意选择数据（或设置实验）要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。

名师点拨

（1）改变固体和纯液体的量对化学反应速率无影响（因为固体、纯液体的浓度视为常数），但改变固体表面积会影响化学反应速率。

（2）不要把外界因素对反应速率的影响和对化学平衡的影响混淆,如升温，正、逆反应速率都增大，但是增大的幅度不同，导致化学平衡发生移动。

（3）催化剂有正催化剂和负催化剂之分，正催化剂即通常所说的催化剂，负催化剂又称为抑制剂。

　（2015·高考福建卷）在不同浓度（c）、温度（T）条件下，蔗糖水解的瞬时速率（v）如下表。

下列判断不正确的是（　　）

　　　　　　　c/mol·L－1

v/mmol·L－1　　　　　　

·min－1

T/K

0.600

0.500

0.400

0.300

318.2

3.60

3.00

2.40

1.80

328.2

9.00

7.50

a

4.50

b

2.16

1.80

1.44

1.08

A．a＝6.00

B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变

C．b<318.2

D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同

[解析]　由表格知328.2K时蔗糖水解的瞬时速率与浓度的关系成正比，则0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，A项正确；从题给数据看，浓度越大、温度越高，反应速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时反应速率可能会不变，B项正确；浓度不变时，bK下反应速率低于318.2K下的反应速率，故b<318.2，C项正确；题给数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断反应所用时间的依据，D项错误。

[答案]　D

1．要善于从条件中找到不同之处，如寻找温度、压强、催化剂相同时浓度的不同，或浓度、压强、催化剂相同时温度的不同等，以此判断各项的速率快慢。

2．对比实验中，通常控制各溶液的总体积一致，各反应物的用量多少决定其浓度的大小。

　3.（2015·山东济宁模拟）碘在科研与生活中有重要应用。

某兴趣小组用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。

已知：

S2O

＋2I－===2SO

＋I2（慢）　I2＋2S2O

===2I－＋S4O

（快）

（1）向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的__________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。

为确保能观察到蓝色，S2O

与S2O

初始的物质的量需满足的关系为n（S2O

）∶n（S2O

）______。

（2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：

实验序号

体积V/mL

K2S2O8溶液

水

KI溶液

Na2S2O3溶液

淀粉溶液

①

10.0

0.0

4.0

4.0

2.0

②

9.0

1.0

4.0

4.0

2.0

③

8.0

Vx

4.0

4.0

2.0

表中Vx＝__________，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）已知某条件下，浓度c（S2O

）～反应时间t的变化曲线如图，若保持其他条件不变，请在图中分别画出降低反应温度和加入催化剂时c（S2O

）～t的变化曲线示意图（进行相应的标注）。

解析：

（1）为保证能观察到溶液的颜色改变，必须最后有I2，即Na2S2O3必须耗尽。

由两个反应的计量数关系知n（S2O

）∶n（S2O

）＝2∶1时，I2恰好反应完全，为保证有I2，必须减少S2O

的物质的量，故其比值应小于2。

（2）探究中为保证三组实验溶液总体积均相等，Vx＝2.0。

（3）两个反应均为完全进行，温度改变只影响反应时间。

答案：

（1）S2O

（其他合理写法也可）　＜2

（2）2.0　保持溶液总体积相同，仅改变S2O

的浓度而其他物质浓度不变

（3）　

1．（2013·高考安徽卷节选）某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。

光照下，草酸（H2C2O4）能将其中的Cr2O

转化为Cr3＋。

某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe（SO4）4·24H2O]即可对该反应起催化作用。

为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：

在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验

编号

初始

pH

废水样品

体积/mL

草酸溶液

体积/mL

蒸馏水

体积/mL

①

4

60

10

30

②

5

60

10

30

③

5

60

解析：

弄清实验目的。

由题干可以看出实验目的是探究初始pH和一定浓度草酸的用量对反应速率的影响。

三个实验中溶液的最终体积都是100mL。

由图中数据对比可以看出②③组实验探究的是草酸的用量对反应速率的影响，因此草酸溶液的体积要改变，为了保证混合溶液其他成分不发生变化，溶液的总体积不能发生改变，因此组合有很多种。

草酸溶液体积/mL

蒸馏水体积/mL

20

20

或15

或25

或25

或15

a（0

40－a

答案：

草酸溶液体积/mL

蒸馏水体积/mL

20

20

（其他合理答案也正确）

2．臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。

O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间（t）如下表所示。

已知：

O3的起始浓度为0.0216mol/L。

pH

t/min　

T/℃

3.0

4.0

5.0

6.0

20

301

231

169

58

30

158

108

48

15

50

31

26

15

7

（1）pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是______________________。

（2）在30℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为________mol/（L·min）。

（3）据表中的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________（填字母代号）。

a．40℃、pH＝3.0　b．10℃、pH＝4.0　c．30℃、pH＝7.0

解析：

（1）pH增大，OH－浓度增大，加速了O3分解，表明OH－对O3分解具有催化作用。

（2）30℃、pH＝4.0时，O3分解的Δc＝

＝0.0108mol/L，用时108min，则O3分解速率v＝

＝1.00×10－4mol/（L·min）。

（3）据表中递变规律，40℃、pH＝3.0时，所用时间介于31min～158min；10℃、pH＝4.0时所用时间>231min；30℃、pH＝7.0时所用时间<15min，则分解速率依次增大顺序为b

答案：

（1）OH－　

（2）1.00×10－4　（3）b、a、c

反思归纳

探究影响化学反应速率因素的两种题型

1．以表格或图像的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应速率的影响规律。

2．给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应速率的影响规律。

考点四　化学反应速率图像

一、全程速率—时间图像

例如：

Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。

原因解释：

AB段（v渐大），因反应为放热反应，随反应的进行，温度逐渐升高，导致反应速率逐渐增大；BC段（v渐小），则主要因为随反应的进行，溶液中c（H＋）减小，导致反应速率减小。

二、物质的量（或浓度）—时间图像

例如：

某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质