江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡第20讲化学反应速率讲义含解析苏教版.docx

第20讲化学反应速率考纲要求1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。2.理解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。3.认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。4.认识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molL1min1或molL1s1。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)abcd(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)对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率()解析对于一些化学反应也可以用单位时间内某物质的质量、物质的量、体积、压强的变化量来表示化学反应速率。(3)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率()(4)化学反应速率为0.8molL1s1是指1s时某物质的浓度为0.8molL1()(5)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()(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()题组一化学反应速率的大小比较1.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)0.5molL1min1B.v(B)1.2molL1s1C.v(D)0.4molL1min1D.v(C)0.1molL1s1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)0.2molL1min1；D项中对应的v(A)3molL1min1。2.已知反应4CO2NO2N24CO2在不同条件下的化学反应速率如下：v(CO)1.5molL1min1v(NO2)0.7molL1min1v(N2)0.4molL1min1v(CO2)1.1molL1min1v(NO2)0.01molL1s1请比较上述5种情况反应的快慢：_(由大到小的顺序)。答案解析经转化可表示为v(CO)2v(NO2)1.4molL1min1；v(CO)4v(N2)1.6molL1min1；v(CO)v(CO2)1.1molL1min1；v(CO)2v(NO2)0.02molL1s11.2molL1min1，故。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aAbB=cCdD，比较与，若，则A表示的反应速率比B的大。题组二化学反应速率的计算3.将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在810min内CO2的平均反应速率是()A.0.5molL1min1B.0.1molL1min1C.0molL1min1D.0.125molL1min1答案C解析由图可知，在810 min内，H2的物质的量都是2 mol，因此v(H2)0 molL1min1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(CO2)v(H2)0 molL1min1，故C项正确。4.合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v_mLg1min1。答案30解析吸氢速率v30mLg1min1。5.在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103mol01.83.75.47.2计算2.06.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin1为单位，写出计算过程)。答案解法一2.06.0 min时间内，n(Cl2)5.4103 mol1.8103 mol3.6103 mol，v(Cl2)9.0104 molmin1所以v(HCl)2v(Cl2)29.0104 molmin11.8103 molmin1。解法二HCl转化的物质的量为n，则2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)2 1n(5.41.8)103 mol解得n7.2103 mol，所以v(HCl)1.8103 molmin1。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mAnBpC起始浓度(molL1) abc转化浓度(molL1) x某时刻浓度(molL1) axbc考点二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MgAl。2.外因3.理论解释有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞活化分子：能够发生有效碰撞的分子。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E1E2。(注：E2为逆反应的活化能)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大正反应的速率()(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FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快()1.对于FeH2SO4(稀)=FeSO4H2，改变某些条件会影响产生氢气的速率，请回答下列问题：(1)v(H2)t图像中，为何AB段v逐渐增大，BC段又逐渐减小？答案AB段(v渐增)，主要原因是反应放热，导致温度升高，反应速率渐大；BC段(v渐小)，则主要原因是随反应的进行，溶液中c(H)渐小，导致反应速率渐小。(2)若增加铁的用量，对反应速率有何影响(不考虑表面积的变化)，为什么？答案无影响，因为固体以及纯液体的浓度视为常数，其量的变化对反应速率无影响。(3)若将稀硫酸换成浓硫酸能加快产生H2的速率吗？为什么？答案不能，因为常温下浓硫酸使铁钝化。(4)在铁与稀硫酸的反应混合物中分别加入少量CuSO4，CH3COONa固体，产生氢气的速率如何变化？解释变化的原因。答案产生氢气的速率加快。原因：Fe置换Cu2生成单质Cu，与Fe形成原电池加快反应速率。产生H2的速率减小。原因是：CH3COO结合H，降低H浓度，反应速率减小。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：_，原因是_。(2)恒容充入N2：_。(3)恒容充入He：_，原因是_。(4)恒压充入He：_。答案(1)增大单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多，因而反应速率增大(2)增大(3)不变单位体积内活化分子数不变，因而反应速率不变(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。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()增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入N2使体系压强增大保持压强不变，充入N2使容器体积变大A.B.C.D.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。2.2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B.增大反应体系的压强，化学反应速率一定增大C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D.在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1t2内，生成SO3(g)的平均反应速率v答案D解析V2O5作为催化剂，能同等程度改变正、逆化学反应速率，A项错误；压强并不是影响化学反应速率的唯一因素，只有当其他条件不变时增大压强，化学反应速率才增大，B项错误；不管是吸热反应还是放热反应，降低温度化学反应速率均减小，使达到平衡所需的时间增多，C项错误；据v可知，cc2c1，tt2t1，D项正确。3.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H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I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98kJmol1D.v(H2O2)v(H2O)2v(O2)答案AD解析A项，将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2=2H2OO2，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)。4.下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是()选项反应甲乙A外形、大小相近的金属和水反应NaKB4mL0.01molL1KMnO4溶液分别和不同浓度的2mLH2C2O4(草酸)溶液反应0.1molL1的H2C2O4溶液0.2molL1的H2C2O4溶液C5mL0.1molL1Na2S2O3溶液和5mL0.1molL1H2SO4溶液反应热水冷水D5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2无MnO2粉末加MnO2粉末答案C解析由于K比Na活泼，故大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物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，反应速率则不一定发生变化。(4)其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。1.(2017江苏，10)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A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B项，NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，错误；C项，由图可知，Mn2存在时，0.1 molL1NaOH中H2O2的分解速率比1molL1的NaOH中的快，错误；D项，由图可知，碱性条件下，Mn2存在时，对H2O2分解速率影响大，正确。2.2014江苏，20(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示，H2S在高温下分解反应的化学方程式为_。答案2H2S2H2S2解析根据图示可知，反应达到平衡过程中，生成的一种产物的物质的量是另一种产物的2倍，再结合原子守恒，可知另一种产物为S2。一、单项选择题1.以下是几位同学在学习化学反应速率理论后发表的一些看法，其中不正确的是()A.化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率B.化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品C.影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，浓度、温度、催化剂、反应物颗粒大小等外部因素也会对化学反应速率产生影响D.正确利用化学反应速率理论可提高化工生产的综合经济效益答案A解析化学反应速率理论研究的是化学反应进行的快慢问题，不能指导提高原料的转化率和生成物的产率。2.(2018常州一中高三上学期期中)下列说法正确的是()A.活化分子的每一次碰撞都能够发生化学反应B.能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子C.反应物用量增加后，有效碰撞次数增多，反应速率增大D.催化剂能提高活化分子的活化能，从而加快反应速率答案B解析活化分子只有发生有效碰撞才能发生化学反应，A项错误；增加固体或纯液体的量，反应速率不变，C项错误；催化剂能降低反应的活化能，使原来不是活化分子的分子变成活化分子，提高了活化分子的百分数，加快了化学反应速率。3.下列有关化学反应速率的判断正确的是()A.块状大理石、粉末状大理石分别与0.1molL1的盐酸反应的速率相同B.物质的量浓度相同的稀盐酸和稀硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率相同C.镁粉和铁粉分别与物质的量浓度相同的稀盐酸反应的速率相同D.物质的量浓度相同的稀盐酸和稀醋酸分别与2molL1的NaOH溶液反应的速率相同答案B解析A项，块状大理石、粉末状大理石分别与盐酸反应时，接触面积不同，反应速率不同；B项，两种酸中的c(H)浓度相同，反应速率相同；C项，铁和镁的活泼性不同，反应速率不同，D项，物质的量浓度相同的盐酸和醋酸中自由移动的c(H)是不相同的，反应速率不同。4.(2018淮安质检)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N2O2=2NO，经测定前3s用N2表示的反应速率为0.1molL1s1，则6s末NO的浓度为()A.1.2molL1B.小于1.2molL1C.大于1.2molL1D.不能确定答案B解析前3 s用N2表示的反应速率为0.1 molL1s1，即用NO表示的反应速率为0.2 molL1s1。如果36s的反应速率仍为0.2molL1s1，则6s末NO的浓度为1.2molL1。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1.2molL1。5.一定条件下，溶液的酸碱性对MnO2催化H2O2分解反应的影响如图所示。下列判断不正确的是()A.在050min之间，pH2和pH7时H2O2的分解百分率相等B.溶液酸性越强，H2O2的分解速率越大C.相同条件下，H2O2的起始浓度越小，分解速率越大D.在2025min之间，pH10时H2O2的平均分解速率为0.04molL1min1答案C解析从图像中可以看出，pH2和pH7时，H2O2都是完全分解，分解百分率都是100%，故A正确；从图像中可以读出pH2时，曲线下降是最快的，说明溶液的酸性越强，分解速率越大，所以B正确；一般来说，反应物的浓度越大，反应速率越大，H2O2的起始浓度越小，其分解的速率越小，故C错误；在2025 min之间，pH10时H2O2的平均分解速率为0.04molL1min1，故D正确。6.对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH42NO2N2CO22H2O。在1L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50molCH4和1.20molNO2，测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据见下表。组别温度时间/minn/mol010204050T1n(CH4)0.500.350.250.100.10T2n(CH4)0.500.300.180.15下列说法正确的是()A.组别中，020min内，NO2的反应速率为0.0125molL1min1B.由实验数据可知实验控制的温度T1T2C.40min时，表格中T2对应的数据为0.18D.010min内，CH4的反应速率答案B解析A项，随着反应的进行，反应物的浓度降低，反应速率减小，故组别中，020min内，NO2的平均反应速率为0.025molL1min1，错误；B项，温度越高反应速率越大，达平衡所需时间越短，由实验数据可知实验控制的温度T1v(b)v(c) B.v(b)v(c)v(a)C.v(c)v(a)v(b) D.v(b)v(a)v(c)答案B解析合成氨的反应方程式为3H2(g)N2(g)2NH3(g)。可换成同一物质来表示，才能比较反应速率大小。二、不定项选择题8.硝基苯甲酸乙酯在OH存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5OHO2NC6H4COOC2H5OH，两种反应物的初始浓度均为0.500molL1，不同温度下测得O2NC6H4COOC2H5的浓度(molL1)随时间变化的数据如下表所示。下列有关说法不正确的是()t/s0120180240330530600700800150.5000.3350.2910.2560.2100.1550.1480.1450.145350.5000.3250.27750.2380.1900.1350.1350.135A.该反应在15，120180s区间的v(O2NC6H4COOC2H5)7.33104molL1min1B.由数据可知，随着反应的进行，反应物的浓度降低反应速率减慢C.530s时，表格中35对应的数据一定是0.135D.由数据可知，温度升高反应速率加快答案AC解析A项，该反应在15 ，120180 s区间的v(O2NC6H4COOC2H5)(0.3350.291)molL160s7.33104molL1s1，错误；B项，该反应在15，180240s区间的v(O2NC6H4COOC2H5)(0.2910.256)molL160s5.83104molL1s1，因此随着反应的进行，反应物的浓度降低反应速率减慢，正确；C项，530s时反应不一定达到平衡状态，所以表格中35对应的数据不一定是0.135，错误；D项，由数据可知，温度升高反应速率加快，正确。9.为了研究一定浓度Fe2的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如下图所示，判断下列说法正确的是()A.温度相同时，pH越小氧化率越大B.温度越高氧化率越小C.Fe2的氧化率仅与溶液的pH和温度有关D.实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2的氧化率答案AD解析由可知，温度相同时pH越小，氧化率越大，由可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大；C项，Fe2的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等。10.某化学小组为探究固体颗粒的大小对反应速率的影响，设计了下列实验：称取5.00g均匀的块状大理石(含有SiO2等不与盐酸反应的杂质)与50.0mL2.00molL1稀盐酸混合，测得实验过程中逸出气体的质量并记录(假设只逸出CO2)；再称量5.00g大理石粉末，重复以上实验操作。实验数据汇总如下。下列说法正确的是()A.图中曲线表示的是块状大理石与盐酸反应B.由图可知，如果等待的时间足够长，两条曲线应逐渐交汇C.大理石粉末与盐酸的实验中，08 min内，盐酸的平均反应速率v(HCl)1.64 molL1min1D.块状大理石与盐酸的实验中，13min时，CaCO3的消耗率为63.6%答案B解析接触面积越大反应速率越快，表示的是块状大理石与盐酸反应，故A错误；取料相同，生成二氧化碳的量一定相同，故B正确；大理石粉末与盐酸的实验中，08min内，盐酸的平均反应速率v(HCl)0.205molL1min1，故C错误；13min时，生成二氧化碳1.4g，消耗碳酸钙的质量约为3.18g，由于样品中含有杂质，不能计算CaCO3的消耗率，故D错误。三、非选择题11.根据反应4FeS211O22Fe2O38SO2，试回答下列问题。(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率_。(2)当生成SO2的速率为0.64molL1s1时，则氧气减少的速率为_。(3)若测得4s后O2的浓度为2.8molL1，此时间内SO2的生成速率为0.4molL1s1，则开始时氧气的浓度为_。答案(1)SO2或O2(2)0.88molL1s1(3)5.0molL1解析(1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。(2)不同物质表示的反应速率和方程式中对应化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为0.64molL1s10.88molL1s1。(3)此时间内SO2的生成速率为0.4molL1s1，则用O2表示的速率为0.4 molL1s10.55 molL1s1，O2的变化浓度为0.55 molL1s14s2.2molL1，开始时O2的浓度为2.8molL12.2molL15.0molL1。12.2017天津，10(1)(2)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。生物脱H2S的方法原理：H2SFe2(SO4)3=S2FeSO4H2SO44FeSO4O22H2SO42Fe2(SO4)32H2O(1)硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5105倍，该菌的作用是_。(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为_。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是_。答案(1)降低反应活化能(或作催化剂)(2)30、pH2.0蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)解析(1)由硫杆菌存在时的反应速率增大5105倍可知，硫杆菌为该反应的催化剂，降低了反应的活化能。(2)由图1可知，温度在30左右时，速率最快；由图2可知，反应混合液的pH2.0左右时，速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为30、混合液的pH2.0。硫杆菌属于蛋白质，若反应温度过高，受热变性失活，导致反应速率下降。13.煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H131.3kJmol1。能使化学反应速率加快的措施有_(填序号)。增加C的物质的量升高反应温度随时吸收CO、H2转化为CH3OH密闭定容容器中充入CO(g)(2)将不同物质的量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，得到如下两组数据：实验组温度/起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOH2CO1650241.62.452900120.41.63实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为_。该反应的逆反应为_(填“吸”或“放”)热反应。(3)在一容积为2L的密闭容器内加入2mol的CO和6mol的H2，在一定条件下发生如下反应：CO(