新高考高三化学一轮复习知识点第22讲 化学反应速率.docx

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新高考高三化学一轮复习知识点第22讲化学反应速率

第22讲化学反应速率

【考情分析】

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。

【核心素养分析】

变化观念与平衡思想：

能认识化学反应速率是变化的，知道化学反应速率与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度。

动态地分析化学反应速率，运用化学反应原理解决实际问题。

证据推理与模型认知：

建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系，建立模型。

能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。

科学探究与创新意识：

能发现和提出有关化学反应速的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。

【重点知识梳理】

知识点一　化学反应速率的概念及计算

1．化学反应速率

2．化学反应速率计算的万能方法——三段式法

对于反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），起始时A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了xmol·L－1，则化学反应速率可计算如下：

　　　　　mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）

起始/（mol·L－1）ab00

转化/（mol·L－1）x

t1/（mol·L－1）a－xb－

则：

v（A）＝

mol·L－1·s－1，v（B）＝

mol·L－1·s－1，

v（C）＝

mol·L－1·s－1，v（D）＝

mol·L－1·s－1。

3．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。

如一定温度下，在密闭容器中发生反应：

3A（g）＋B（g）

2C（g）。

已知v（A）＝0.6mol·L－1·s－1，则v（B）＝0.2mol·L－1·s－1，v（C）＝0.4mol·L－1·s－1。

4．化学反应速率的大小比较

（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单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。

（2）比值法

将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后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（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g），若

＞

，则反应速率A＞B。

知识点二　影响化学反应速率的因素

1．影响化学反应速率的因素

（1）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。

（2）外因（只改变一个条件，其他条件不变）

【特别提醒】　

①改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。

②浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时，正、逆反应速率均增大或减小，如升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均加快。

（3）反应体系条件改变对反应速率的影响

①恒温时：

体积缩小

压强增大

浓度增大

反应速率增大。

②恒温恒容时：

a．充入气体反应物

总压强增大

浓度增大

反应速率增大。

b．充入“惰性气体”

总压强增大，但各气体分压不变―→各物质的浓度不变―→反应速率不变。

③恒温恒压时：

充入“惰性气体”

体积增大

各反应物浓度减小

反应速率减小。

总之，压强改变而对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化，从而对反应速率产生影响。

2．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为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，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

知识点三速率－时间（vt）图像

由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝QkJ·mol－1。

1．“渐变”类vt图像

图像

分析

结论

t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动

t1时其他条件不变，增大反应物的浓度

t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动

t1时其他条件不变，减小反应物的浓度

t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动

t1时其他条件不变，增大生成物的浓度

t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动

t1时其他条件不变，减小生成物的浓度

2．“断点”类vt图像

图像

分析

结论

t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行

t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＞p＋q（正反应为体积减小的反应）

t1时其他条件不变，升高温度且Q＞0（吸热反应）

t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行

t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＜p＋q（正反应为体积增大的反应）

t1时其他条件不变，升高温度且Q＜0（放热反应）

t1时v′正、v′逆均突然减小，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行

t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＜p＋q（正反应为体积增大的反应）

t1时其他条件不变，降低温度且Q＜0（放热反应）

t1时v′逆、v′正均突然减小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行

t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＞p＋q（正反应为体积减小的反应）

t1时其他条件不变，降低温度且Q＞0（吸热反应）

3．“平台”类vt图像

图像

分析

结论

t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动

t1时其他条件不变使用催化剂

t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q（反应前后气体体积无变化）

t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动

t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q（反应前后气体体积无变化）

【典型题分析】

高频考点一化学反应速率

【例1】[2019·全国卷Ⅱ，27（3）]环戊二烯（

）容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。

不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________（填标号）。

A．T1＞T2

B．a点的反应速率小于c点的反应速率

C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率

D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1

【解析】由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1

，可知二聚体的浓度为0.45mol·L－1，D项正确。

【答案】CD

【举一反三】[2018·全国卷Ⅰ，28

（2）②]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5（g）完全分解]：

t/min

0

40

80

160

260

1300

1700

∞

p/kPa

35.8

40.3

42.5

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5（kPa·min－1）。

t＝62min时，测得体系中pO2＝2.9kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。

【解析】t＝62min时，体系中pO2＝2.9kPa，根据“三段式”法得

2N2O5（g）===2N2O4（g）＋O2（g）

起始/kPa35.800

转化/kPa5.85.82.9

62min/kPa30.05.82.9

则62min时pN2O5＝30.0kPa，v＝2×10－3×30.0kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。

【答案】30.0　6.0×10－2

【变式探究】（2020·陕西咸阳中学模拟）在一密闭容器中充入一定量的N2和O2，在电火花作用下发生反应N2＋O2===2NO，经测定前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L－1·s－1，则6s末NO的浓度（　　）

A．等于1.2mol·L－1

B．小于1.2mol·L－1

C．大于1.2mol·L－1

D．不能确定

【解析】选B。

前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L－1·s－1，即用NO表示的反应速率为0.2mol·L－1·s－1。

如果3～6s用NO表示的反应速率仍为0.2mol·L－1·s－1，则6s末NO的浓度为1.2mol·L－1。

由于随着反应进行，反应物浓度减小，反应速率减慢，故6s末NO的浓度小于1.2mol·L－1。

高频考点二影响化学反应速率的因素

【例2】（2017·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

【答案】D

【解析】从图甲看出，相同时间内，起始c（H2O2）越大，H2O2的浓度变化量越大，即分解速率越快，A项错误；从图乙看出，NaOH溶液浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，B项错误；从图丙看出，0.1mol·L－1NaOH与1.0mol·L－1NaOH所示曲线相比，0.1mol·L－1NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快，C项错误。

【变式探究】（2018·江苏卷）在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。

将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置如图1）

反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是________________________________________________________________________；

当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是____________________________________________