届一轮复习人教版 第七章 第23讲化学反应速率 学案.docx
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届一轮复习人教版第七章第23讲化学反应速率学案
第23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。
考点一 化学反应速率的概念及计算
1.表示方法
通常用单位时间内反应物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
v=
,单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
3.化学反应速率与化学计量数的关系
同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能不同,但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
如在反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中,存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d
(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显(×)
(2)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(×)
(3)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(×)
(4)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(√)
(5)有时也可以用单位时间内某物质质量的变化量来表示化学反应速率(√)
(6)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快(×)
(7)在2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应中,t1、t2时刻,SO3(g)浓度分别是c1、c2,则t1~t2时间内,SO3(g)生成的平均速率为v=
(√)
(8)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加(×)
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)=_______________________________________________。
(3)能否用I2(s)的物质的量变化量来表示该反应的速率?
________(填“能”或“否”)。
答案
(1)H2和I2、HI H2(g)+I2(s)2HI(g)
(2)0.0395mol·L-1·s-1
(3)否
题组一 化学反应速率的大小比较
1.(2017·邯郸质检)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
答案 D
解析 本题可以采用归一法进行求解,通过方程式的化学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。
2.已知反应4CO+2NO2
N2+4CO2在不同条件下的化学反应速率如下。
①v(CO)=1.5mol·L-1·min-1
②v(NO2)=0.7mol·L-1·min-1
③v(N2)=0.4mol·L-1·min-1
④v(CO2)=1.1mol·L-1·min-1
⑤v(NO2)=0.01mol·L-1·s-1
请比较上述5种情况反应的快慢____________________________________(由大到小的顺序)。
答案 ③①②⑤④
解析 ②经转化可表示为v(CO)=2v(NO2)=1.4mol·L-1·min-1;③v(CO)=4v(N2)=1.6mol·L-1·min-1;④v(CO)=v(CO2)=1.1mol·L-1·min-1;⑤v(CO)=2v(NO2)=0.02mol·L-1·s-1=1.2mol·L-1·min-1,故③>①>②>⑤>④。
同一化学反应中反应快慢的比较方法
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+bB===cC+dD,比较
与
,若
>
,则A表示的反应速率比B的大。
题组二 “三段式”在反应速率计算中的应用
3.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反应:
2A(g)+B(g)2C(g),若经
2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为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
其中正确的是( )
A.①③B.①④
C.②③D.③④
答案 B
解析 A、B的起始浓度分别为2mol·L-1、1mol·L-1,由2s后C的浓度可得A、B的变化浓度分别为0.6mol·L-1、0.3mol·L-1,所以用A、B表示的反应的平均速率分别为0.3mol·L-1·s-1、0.15mol·L-1·s-1。
2s时A、B的浓度分别为1.4mol·L-1、0.7mol·L-1。
2s时物质A的转化率为30%。
4.(2018·临川一中模拟)向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体,在一定温度下发生如下反应:
2X(g)Y(g)+3Z(g)。
经5min后反应达到平衡,此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍,则用Y表示的化学反应速率为____________,X的转化率为__________,Z的平衡浓度为__________________________________________________________________。
答案 0.03mol·L-1·min-1 20% 0.45mol·L-1
解析 2X(g)Y(g)+3Z(g)
n(始)3mol00
Δnx
x
n(末)3mol-x
x
由题意:
=1.2
故x=0.6mol,
所以v(Y)=
=0.03mol·L-1·min-1
α(X)=
×100%=20%,
c(Z)=
=0.45mol·L-1。
化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
(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 + nBpC
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+
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:
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,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
(1)催化剂都不参加化学反应(×)
(2)升高温度时,不论正反应是吸热还是放热,正、逆反应的速率都增大(√)
(3)可逆反应中减小产物的浓度可增加正反应的速率(×)
(4)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大(√)
(5)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(×)
(6)对可逆反应FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,增加氯化钾浓度,逆反应速率加快(×)
(7)催化剂能降低反应所需的活化能,ΔH也会发生变化(×)
(8)温度、催化剂能改变活化分子的百分数(√)
1.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:
增大;
(2)增大盐酸浓度:
增大;
(3)增大铁的质量:
不变;
(4)增加盐酸体积:
不变;
(5)把铁片改成铁粉:
增大;
(6)滴入几滴CuSO4溶液:
增大;
(7)加入NaCl固体:
不变;
(8)加入CH3COONa固体:
减小;
(9)加入一定体积的Na2SO4溶液:
减小。
2.一定温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行,回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)缩小体积使压强增大:
__________;
(2)恒容充入N2:
__________;
(3)恒容充入He:
__________;
(4)恒压充入He:
__________。
答案
(1)增大
(2)增大 (3)不变 (4)减小
气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响
(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)―→反应速率减小。
题组一 浓度对化学反应速率的影响
1.(2017·平顶山模拟)把镁条投入盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率如图所示。
在下列因素中:
①盐酸的浓度;②镁条的表面积;③溶液的温度;④Cl-的浓度。
影响反应速率的因素是( )
A.①④B.③④C.①②③D.②③
答案 C
解析 反应的本质是Mg+2H+===Mg2++H2,与Cl-浓度无关。
2.对反应A+BAB来说,常温下按以下情况进行反应:
①20mL溶液中含A、B各0.01mol ②50mL溶液中含A、B各0.05mol ③0.1mol·L-1的A、B溶液各10mL④0.5mol·L-1的A、B溶液各50mL
四者反应速率的大小关系是( )
A.②>①>④>③B.④>③>②>①
C.①>②>④>③D.①>②>③>④
答案 A
解析 ①中c(A)=c(B)=
=0.5mol·L-1;
②中c(A)=c(B)=
=1mol·L-1;
③中c(A)=c(B)=
=0.05mol·L-1;
④中c(A)=c(B)=
=0.25mol·L-1;
在其他条件一定的情况下,浓度越大,反应速率越大,所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
1.只有改变参与离子反应的离子浓度,才会对化学反应速率产生影响。
如Fe和稀H2SO4、盐酸反应,改变c(SO
)、c(Cl-)对化学反应速率无影响。
2.比较离子浓度大小时,一定要比较混合液中的离子浓度,此时溶液的体积为混合后溶液的体积。
题组二 压强对化学反应速率的影响
3.(2017·烟台质检)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
答案 C
解析 增大固体的量、恒容时充入不参与反应的气体对化学反应速率无影响。
1.改变压强对反应速率产生影响的原因是引起浓度的改变,不改变反应物浓度的压强,对化学反应速率无影响。
2.压强对反应速率的影响是通过改变气体的浓度来实现的,故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积,减小压强是指扩大气体的体积。
题组三 温度、催化剂对化学反应速率的影响
4.下列说法中正确的是( )
A.已知t1℃时,反应C+CO22CO ΔH>0的速率为v,若升高温度,逆反应速率减小
B.恒压容器中发生反应N2+O22NO,若在容器中充入He,正、逆反应的速率均不变
C.当一定量的锌粉和过量的6mol·L-1盐酸反应时,为了减慢反应速率,又不影响产生H2的总量,可向反应器中加入一些水、CH3COONa溶液或NaNO3溶液
D.对任何一个化学反应,温度发生变化,化学反应速率一定发生变化
答案 D
解析 温度升高,正、逆反应的速率均增大,A错误;在恒压容器中充入不参加反应的气体,导致容器的体积增大,反应物和生成物的浓度均减小,正逆反应的速率均减小,B错误;若能使溶液中氢离子浓度减小,则反应速率将减慢,因此可选水或CH3COONa溶液,但不能用NaNO3溶液,在酸性溶液中NO
与锌粉发生氧化还原反应,生成氮的氧化物,从而使生成H2的量减少,C错误;任何一个化学反应的发生都有热效应,因此温度发生变化,化学反应速率一定会发生变化,D正确。
5.(2018·天津一中调研)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)
答案 A
解析 A项,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项,该反应中IO-是中间产物,不是该反应的催化剂;C项,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项,由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2)。
1.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。
催化剂只有在适宜的温度下催化活性才最高,反应速率才达到最大。
催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率。
2.温度对反应速率的影响具有一致性,升高温度,v正、v逆都增大,降低温度,v正、v逆都减小。
3.在温度、浓度、催化剂等影响化学反应速率的因素中,催化剂影响最大,其次温度,最后是浓度。
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)(×)(2016·天津理综,3A)
(2)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同(×)
(2015·天津理综,3C)
(3)探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时,若先将两种溶液混合并计时,再用水浴加热至设定温度,则测得的反应速率偏高(×)(2016·浙江理综,8B)
(4)探究催化剂对H2O2分解速率的影响:
在相同条件下,向一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLH2O,向另一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液,观察并比较实验现象(√)
(2015·江苏,13D)
2.(2015·海南,8改编)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.H2SO4
C.CuSO4D.Na2CO3
答案 A
3.(2015·福建理综,12)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
答案 D
解析 A项,根据表中的数据可知:
328.2K时,蔗糖溶液的浓度越大,水解的速率越快。
根据浓度与速率的变化关系可知,蔗糖的浓度每减小0.100mol·L-1,速率减小1.50mmol·L-1·min-1,所以在浓度为0.400mol·L-1时,蔗糖水解的速率a=6.00mmol·L-1·min-1,正确;B项,根据表中的数据可知:
温度越高,水解速率越快,浓度越高,水解速率也越快,同时改变反应物的浓度和反应的温度,若二者对反应速率的影响趋势相反,并能相互抵消,反应速率也可能不变,正确;C项,在物质的浓度不变时,温度升高,水解速率加快,温度降低,水解速率减慢。
由于在物质的浓度为0.600mol·L-1时,当318.2K时水解速率是3.60mmol·L-1·min-1,现在该反应的速率为2.16mmol·L-1·min-1,小于3.60mmol·L-1·min-1,所以反应温度低于318.2K,即b<318.2,正确;D项,由于温度不同时,在相同的浓度时的反应速率不同,所以不同温度下,蔗糖浓度减小一半所需的时间不同,错误。
4.[2014·新课标全国卷Ⅱ,26
(1)]在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为______________________________________mol·L-1·s-1。
答案 0.0010
解析 由题意及图示知,0~60s时N2O4消耗的浓度Δc(N2O4)=0.100mol·L-1-0.040mol·L-1=0.060mol·L-1,v(N2O4)=
=0.0010mol·L-1·s-1。
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