高考化学第七单元 听课手册 第25讲化学反应速率.docx

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高考化学第七单元听课手册第25讲化学反应速率

第七单元听课手册第25讲　化学反应速率

考纲要求1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。

能正确计算化学反应的转化率（α）。

2.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.了解反应活化能的概念。

5.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。

考点一　化学反应速率

1.化学反应速率

2.化学反应速率应用中的注意事项

（1）同一化学反应的反应速率可以用不同物质的浓度变化来表示,其数值可能相同,也可能不同,因此表示化学反应速率时要指明具体物质。

（2）由v=

计算的反应速率是一段时间内的　　　　　,而不是瞬时速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取　　　　值。

（3）对于固体或纯液体物质,其浓度视为　　　　,故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。

（4）用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时,反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的　　　　　　　　之比。

例如,对于反应mA（g）+nB（g）⇌pC（g）+qD（g）,v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）=　　　　。

3.化学反应速率的基本图像

图像

图像分析

（1）其他反应条件一定,化学反应速率随反应物浓度　　　　而增大 

（2）其他反应条件一定,化学反应速率随温度的升高而　　　 

　（3）有气体参加的反应,化学反应速率随着压强增大而　　　 

　（4）有气体参加的反应,化学反应速率随着体积的增大而　　　 

（T2>T1）

　（5）分别在较低温度和较高温度下反应,化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大

对点自测

1.判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）

（1）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（　　）

（2）10mol·L-1·s-1的反应速率一定比1mol·L-1·s-1的反应速率大（　　）

（3）固体和纯液体的浓度是固定的,不能用它们表示反应速率（　　）

（4）化学反应方程式中的化学计量数之比表示某一时刻对应物质的物质的量之比（　　）

（5）由v=

计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值（　　）

（6）对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显（　　）

（7）化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L-1（　　）

图7-25-1

2.在2L的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图7-25-1所示。

回答下列问题:

（1）该反应的反应物和生成物分别是　　　,反应方程式为　　　。

（2）0~10s的平均反应速率v（H2）=　　　　　　　　;v（HI）=　　　　　　　　。

（3）根据上述反应速率数值,分析用不同物质表示同一化学反应在同一时间内的化学反应速率值是否必须相同?

　。

题组一　化学反应速率的计算

1.[2018·河南洛阳期中]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）=3C（g）+4D（s）,若经2s后测得C的浓度为0.9mol·L-1,则下列几种说法中正确的是（　　）

①用物质A表示的平均反应速率为0.3mol·L-1·s-1　②用物质D表示的平均反应速率为0.6mol·L-1·s-1　③2s时,物质A的转化率为30%

④用A、B、C来表示反应速率,其速率之比为2∶1∶3

A.①③④B.①②③④C.①②③D.③④

2.已知4NH3+5O2

4NO+6H2O（g）,若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）（单位均为mol·L-1·min-1）表示,则正确的关系是（　　）

A.

v（NH3）=v（O2）B.

v（O2）=v（H2O）

C.

v（NH3）=v（H2O）D.

v（O2）=v（NO）

规律小结　化学反应速率的计算方法

（1）根据定义公式直接计算。

（2）运用“速率比=化学计量数比”进行计算

对于反应mA（g）+nB（g）⇌pC（g）+qD（g）,t0s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,如计算用C表示的反应速率可先计算A的反应速率,然后用化学计量数比换算出C的反应速率即可。

（3）根据图像计算:

找出图像中物质的变化量,再根据定义公式计算。

题组二　化学反应速率大小比较

1.对于反应A2（g）+3B2（g）⇌2AB3（g）来说,下列反应速率中表示该反应进行得最快的是（　　）

A.v（A2）=0.6mol·L-1·s-1B.v（B2）=2.7mol·L-1·min-1

C.v（AB3）=12mol·L-1·min-1D.v（A2）=6mol·L-1·min-1

2.反应A（g）+3B（g）=2C（g）+2D（g）在四种不同情况下的反应速率分别为:

①v（A）=0.45mol·L-1·s-1,②v（B）=0.6mol·L-1·s-1,③v（C）=0.4mol·L-1·s-1,④v（D）=0.45mol·L-1·s-1。

下列有关反应速率的比较中正确的是（　　）

A.④>③=②>①B.①>④>②=③C.①>②>③>④D.④>③>②>①

方法技巧　化学反应速率大小的比较方法

（1）看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。

（2）换算成同一物质表示的速率,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（g）+bB（g）=cC（g）+dD（g）,比较

与

若

>

则A表示的反应速率比B的大。

考点二　影响化学反应速率的因素

1.内因（主要因素）

反应物本身的　　　　是影响化学反应速率的决定因素。

如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为　　　　　　　　,镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为　　　　　　　　。

2.外因（其他条件不变,只改变一个条件）

浓度→增大反应物的浓度,化学反应速率　　,反之　　。

压强→对于有气体参加的反应,增大压强,化学反应速率　　　　,反之　　　　。

温度→升高温度,化学反应速率　　　,反之　　　。

催化剂→使用催化剂,能改变化学反应速率,且正、逆反应速率的改变程度　　　　。

其他因素→固体反应物的　　　　、光波、电磁波、溶剂等 

3.速率的理论解释——有效碰撞理论

（1）有效碰撞:

　　　　分子之间能够引发化学反应的碰撞。

（2）活化分子:

能够发生　　　　　　的分子。

（3）活化能:

如图7-25-2。

图7-25-2

图中:

E1为　　　　　　　　　,使用催化剂时的活化能为　　　　　　　,反应热为　　　　　　　。

（注:

E2为逆反应的活化能） 

（4）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

对点自测

1.判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）

（1）催化剂能改变反应的活化能（　　）

（2）升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小（　　）

（3）一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,滴入少量硫酸铜溶液能够提高反应速率（　　）

（4）已知反应A2（g）+2B2（g）⇌2AB2（g）的ΔH>0,升高温度可缩短达到平衡的时间（　　）

（5）碳酸钙与盐酸反应的过程中,再增加CaCO3固体,可以加快反应速率（　　）

（6）增大反应体系的压强,反应速率不一定增大（　　）

（7）增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大（　　）

（8）升温使反应物活化分子百分数增大,使反应速率增大（　　）

（9）100mL2mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变（　　）

2.[2018·郑州第一中学4月模拟调研]某化学反应2X（g）=Y（g）+Z（s）的能量变化如图7-25-3所示。

下列说法正确的是（　　）

图7-25-3

A.该反应一定需要加热或点燃等条件

B.E1是逆反应的活化能,E2是正反应的活化能

C.催化剂能减小E1和E2,但不改变反应的焓变

D.X、Y、Z表示的反应速率之比为2∶1∶1

题组一　外界条件对化学反应速率的影响

1.反应C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（　　）

①增加C的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变,充入N2使体系压强增大　④保持压强不变,充入N2使容器体积变大

A.①④B.②③C.①③D.②④

2.定容的密闭容器中发生反应Fe2O3（s）+3H2（g）⇌2Fe（s）+3H2O（g）,采取下列措施不能使正反应速率加快的是（　　）

A.增加H2O（g）的量

B.增加H2输入量

C.充入HeD.将Fe2O3（s）粉碎得更细

规律小结　充入“惰性气体”（不参与反应）对反应速率的影响

（1）恒容

充入“惰性气体”

总压增大

物质浓度不变（活化分子浓度不变）

反应速率不变。

（2）恒压

充入“惰性气体”

体积增大

物质浓度减小（活化分子浓度减小）

反应速率减慢。

题组二　化学反应速率图像分析

1.[2018·河南郑州质检]一定条件下向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体,图7-25-4甲表示各物质浓度随时间的变化,图乙表示化学反应速率随时间的变化,t2、t3、t4、t5时刻各改变一种条件,且改变的条件均不同。

若t4时刻改变的条件是压强,则下列说法错误的是（　　）

图7-25-4

A.若t1=15s,则前15s的平均反应速率v（C）=0.004mol·L-1·s-1

B.该反应的化学方程式为3A（g）⇌B（g）+2C（g）

C.t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度

D.B的起始物质的量为0.04mol

图7-25-5

2.[2018·南昌检测]600℃时,在一容积为2L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10min和20min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图7-25-5所示。

（1）前10min正反应速率逐渐　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）前15min内用SO3表示平均反应速率为　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）图中反应进程,表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是　　　　　　。

（4）根据图示判断,10min时改变的反应条件可能是　　　　（填写编号,下同）;20min时改变的反应条件可能是　　　　。

a.加入催化剂b.缩小容器容积c.降低温度d.增加O2的物质的量

方法技巧　常见速率-时间变化图像分析

（1）看图像中正、逆反应速率的变化趋势,二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化,同等程度的变化一般从压强（反应前后气体体积不变的反应）和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,从温度、浓度、压强（反应前后气体体积改变的反应）角度考虑。

（2）对于反应速率变化不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。

同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。

（3）改变条件判断v正、v逆的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v正>v逆,若平衡逆移,v正

题组三　控制变量法探究影响化学反应速率的因素

1.[2017·浙江4月学考]对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。

在相同温度下,M的物质的量浓度（mol·L-1）随时间（min）变化的有关实验数据见下表。

　　时间

水样　　　

0

5

10

15

20

25

Ⅰ（pH=2）

0.40

0.28

0.19

0.13

0.10

0.09

Ⅱ（pH=4）

0.40

0.31

0.24

0.20

0.18

0.16

Ⅲ（pH=4）

0.20

0.15

0.12

0.09

0.07

0.05

Ⅳ（pH=4,含Cu2+）

0.20

0.09

0.05

0.03

0.01

0

下列说法不正确的是（　　）

A.在0~20min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015mol·L-1·min-1

B.水样酸性越强,M的分解速率越快

C.在0~25min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大

D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快

2.影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。

（1）实验一:

取等物质的量浓度、等体积H2O2溶液分别进行下列实验,设计的实验报告如下表所示。

序号

条件

现象

结论

温度/℃

催化剂

1

40

FeCl3溶液

2

20

FeCl3溶液

3

20

MnO2

4

20

无

试回答:

实验1、2研究的是其他条件相同时　　　　对H2O2分解速率的影响。

（2）实验二:

经研究知Cu2+对H2O2分解也具有催化作用,为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,该小组的同学分别设计了如图7-25-6甲、乙所示的实验。

回答相关问题:

①定性分析:

如图甲可通过观察　　　　　　　　　　,定性比较得出结论。

有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理,其理由是　。

②定量分析:

为了更精确地研究催化剂对反应速率的影响,利用图乙装置进行定量实验。

完成该实验应该测定的实验数据是　。

图7-25-6

规律小结　关于“控制变量法”题目的解题策略

1.[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7-25-7所示。

下列说法正确的是（　　）

图7-25-7

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

2.[2016·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

3.[2014·全国卷Ⅰ]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）

4.[2014·北京卷]一定温度下,10mL0.40mol·L-1H2O2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-1·min-1

B.6~10min的平均反应速率:

v（H2O2）<3.3×10-2mol·L-1·min-1

C.反应至6min时,c（H2O2）=0.30mol·L-1

D.反应至6min时,H2O2分解了50%

5.[2015·全国卷Ⅰ节选]Bodensteins研究了下列反应:

2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）

在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表:

t/min

0

20

40

60

80

120

x（HI）

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

x（HI）

0

0.60

0.73

0.773

0.780

0.784

（1）根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为　　　　　　　　。

（2）上述反应中,正反应速率为v正=k正x2（HI）,逆反应速率为v逆=k逆x（H2）x（I2）,其中k正、k逆为速率常数,则k逆为　　　　（以K和k正表示）。

若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=　　　　min-1。

（3）由上述实验数据计算得到v正~x（HI）和v逆~x（H2）的关系可用如图7-25-8表示。

当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为　　　　（填字母）。

图7-25-8