高考化学一轮复习 第21讲 化学反应速率课件

1、第21讲化学反应速率一、化学反应速率一、化学反应速率1.表示方法表示方法用单位时间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.计算公式计算公式v=。3.常用单位常用单位molL-1min-1或molL-1s-1。ct教材研读教材研读4.化学反应速率与化学计量数的关系化学反应速率与化学计量数的关系对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在同一时间段内化学反应速率v(A) v(B) v(C) v(D)=m n p q。名师点睛名师点睛(1)化学反应速率一般是指一段时间内的平均反应速率,不是瞬时速率,且均取正值。(2)固体和纯液体的浓度可视为常数,因此不用固体和纯液体表示化

2、学反应速率。自测自测1判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显()(2)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()(3)化学反应速率为0.8molL-1s-1是指1s时某物质的浓度为0.8molL-1()(4)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()(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)根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢()ct自测自测2某温度时,在2L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示

3、,回答下列问题:(1)由此分析,该反应的化学方程式为;(2)从反应开始至2min时,Z的反应速率为。答案答案(1)3Y+Z2X(2)0.025molL-1min-1解析解析(1)02min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量分别为c(X)=0.1molL-1,c(Y)=0.15molL-1,c(Z)=0.05molL-1。根据浓度变化量之比等于化学计量数之比,可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别为2、3、1。(2)根据图像可以确定X是生成物,Y、Z是反应物,则化学反应方程式为3Y+Z2X。再根据反应速率的概念,可求出从反应开始至2min时,Z的反应速率为v(Z)=0.025molL-1min

4、-1。0.2mol2L1.0mol0.7mol2L1.0mol0.9mol2L(Z)ct10.05mol L2min二、影响化学反应速率的因素名师点睛名师点睛(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)不要混淆外界因素对反应速率的影响和对化学平衡的影响。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。知识拓展知识拓展“惰性气体”对反应速率的影响我们把化学反应体系中与各反应成分不发生反应的气体统称为“惰性气

5、体”。(1)恒温恒容时对于有气体参加的反应,充入“惰性气体”体系总压强增大,但各反应成分分压不变,即各反应成分的浓度不变,反应速率不变。(2)恒温恒压时对于有气体参加的反应,充入“惰性气体”容器容积增大各反应成分浓度降低反应速率减小。自测自测3判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)碳酸钙与盐酸反应过程中,增加CaCO3固体的量,反应速率不变,但把CaCO3固体粉碎,可以加快反应速率()(2)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大()(3)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()(4)升高温度,可以增加活化分子百分数,使反应速率加快()(5)双氧水中加入MnO2,

6、可以使生成O2的速率增大,是因为MnO2的催化作用()(6)锌与硫酸反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速率越快()(7)对于气体反应,其他条件不变,恒压,通入惰性气体,原化学反应速率减慢()(8)相同条件下,Mg和Fe分别与0.1molL-1的盐酸反应的速率相同()(9)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的影响相同()(10)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()自测自测4按要求填空:(1)形状大小相同的铁、铝分

7、别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率:铁小于小于铝(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)对于Fe+2HClFeCl2+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”)升高温度:增大增大;增大盐酸浓度:增大增大;增大铁的质量:不变不变;增加盐酸体积:不变不变;把铁片改成铁粉:增大增大;滴入几滴CuSO4溶液:增大增大;加入NaCl固体:不变不变;加入CH3COONa固体减小减小;加入一定体积的Na2SO4溶液减小减小。(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2,为什么?不会产生不会产生H2,Fe和稀硝酸反应生成和稀硝酸反应生成NO;常温下常温下

8、,Fe在浓硫酸中钝化在浓硫酸中钝化。(4)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”)缩小体积使压强增大:增大增大;恒容充入N2:增大增大;恒容充入He:不变不变;恒压充入He:减小减小。考点突破考点突破考点一化学反应速率的计算与比较考点一化学反应速率的计算与比较考点三化学反应速率影响因素的实验探究考点三化学反应速率影响因素的实验探究考点二与化学反应速率有关的图像问题考点二与化学反应速率有关的图像问题1.化学反应速率的计算化学反应速率的计算(1)公式法v(B)=(2)化学计量数法(比例关系法)对于化学反应

9、aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),相同时间内,v(A) v(B) v(C) v(D)=a b c d,即化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。(B)ct(B)nVt考点一化学反应速率的计算与比较考点一化学反应速率的计算与比较2.化学反应速率的大小比较化学反应速率的大小比较(1)归一法用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时,数值可能不同,但表示的意义相同,因此比较化学反应速率的大小时不能只看数值大小,可按照化学计量关系换算成同一物质、同一单位后,再比较数值大小。(2)比值法比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA(g)+bB(g)cC(g),若,则用A表

10、示的反应速率比用B表示的大。(A)va(B)vb典例典例1一定温度下,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/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.06min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2mol/(Lmin)B.610min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2mol/(Lmin)C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/LD.反应至6min时,H2O2分解了50%C答案答案CA项,06min内,产生n

11、(O2)=110-3mol,消耗n(H2O2)=210-3mol,则v(H2O2)=3.310-2mol/(Lmin),故A正确;B项,依照A项解题步骤,可知B项正确;C项,反应至6min时,消耗n(H2O2)为210-3mol,剩余c(H2O2)=0.2mol/L,故C项不正确;D项,反应至6min时,消耗n(H2O2)为210-3mol,占起始物质的量的50%,故D项正确。ct332 1010 106minmolL33310 100.40/2 1010 10Lmol LmolL 1-1在容积为1L的密闭容器中发生反应:aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g),t1、t2时刻分别测得部分

12、数据如下表:下列说法正确的是()A.0t1时间段内,平均反应速率v(B)=mol(Lmin)-1B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=mol(Lmin)-1C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大D.b d=6 1n(B)/moln(C)/moln(D)/mol反应时间/min0.120.060.10t10.060.120.20t210.04t20.20tC答案答案CA项,不能确定B的起始物质的量,因此不能计算0t1时间段内B的反应速率;B项,反应速率是指平均速率,而不是瞬时速率;C项,升高温度,反应速率v(B)、v(C)、v(D)均增大;D项,t1t2时间段内,B和D的物质的量

13、变化量分别是0.06mol、0.10mol,所以b d=3 5。1-2在298K时,实验测得溶液中的反应:H2O2+2HI2H2O+I2在不同浓度时的化学反应速率(v)见下表:由此可推出当c(HI)=0.500molL-1、c(H2O2)=0.400molL-1时的反应速率为()A.0.038molL-1s-1B.0.152molL-1s-1C.0.608molL-1s-1D.0.760molL-1s-1实验编号12345c(HI)/molL-10.1000.2000.3000.1000.100c(H2O2)/molL-10.1000.1000.1000.2000.300v/molL-1s-1

14、0.007600.01520.02280.01520.0228B答案答案B由表格信息可知反应速率与反应物浓度成正比,则当c(HI)=0.500molL-1、c(H2O2)=0.400molL-1时,v=0.00760molL-1s-145=0.152molL-1s-1。1.全程速率全程速率-时间图像时间图像例如:Zn与足量盐酸反应时,反应速率随时间的变化如图所示。原因解释:AB段(v逐渐增大),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逐渐减小),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。考点二与化学反应速率有关的图像问题2.物质的量物质

15、的量(或浓度或浓度)-时间图像时间图像例如:某温度时,在定容(VL)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图像得出的信息有:X、Y是反应物,Z是生成物;t3时反应达平衡,X、Y没有完全反应。(2)根据图像可进行如下计算:某物质的平均速率、转化率,如:0t3s时,v(X)=mol/(Ls);Y的平衡转化率=100%。确定化学方程式中各物质的化学计量数之比,如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1-n3) (n2-n3) n2。3.可逆反应的速率变化图像可逆反应的速率变化图像以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4kJ/mol为例。(1)浓度变化时

16、的速率-时间图像133nnV t232nnn条件变化速率变化速率变化曲线增大反应物的浓度正反应速率瞬间增大,逆反应速率逐渐增大减小反应物的浓度正反应速率瞬间减小,逆反应速率逐渐减小增大生成物的浓度正反应速率逐渐增大,逆反应速率瞬间增大减小生成物的浓度正反应速率逐渐减小,逆反应速率瞬间减小(2)温度变化时的速率-时间图像条件变化速率变化速率变化曲线升高温度v正、v逆均增大,且逆反应速率增大程度大降低温度v正、v逆均减小,且逆反应速率减小程度大条件变化速率变化速率变化曲线增大压强v正、v逆均增大,且正反应速率增大程度大减小压强v正、v逆均减小,且正反应速率减小程度大(3)压强变化时的速率-时间图像

17、(4)使用催化剂时的速率-时间图像使用正催化剂,v正、v逆同等倍数增大,图像为:说明说明条件增强,曲线在原图像的上方;条件减弱,曲线在原图像的下方。浓度改变时,曲线一条连续,一条不连续;其他条件改变,曲线不连续。对于反应前后气体体积不变的反应,改变压强时,v正、v逆同等倍数增大或减小。典例典例2对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况,下列说法正确的是()A.图甲中t2时刻发生改变的条件是增大反应物的浓度B.图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强C.图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度D.图乙中t2时刻发生改变的条件

18、是从体系中分离出水蒸气答案答案B图甲中t2时刻改变条件后,正、逆反应速率同等程度增大,且反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)为反应前后气体体积不变的反应,所以改变的条件为增大压强或使用催化剂,B对、A错。图乙中t2时刻改变条件后,CO2浓度增大,CO浓度减小,说明平衡向逆反应方向移动,升高温度,平衡正向移动,C错;减小H2O(g)的浓度,平衡向正反应方向移动,D错。2-2可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是工业上合成氨的重要反应。(1)根据图1写出合成氨反应的热化学方程式:。(2)图1中虚线对应的条件变化是,该条件的改变与图2中时刻条件的改变相同。(3)图2中t3时

19、刻改变的条件是,t5时刻改变的条件是。答案答案(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=2(E1-E3)kJmol-1(2)加催化剂t2(3)减小压强升高温度解析解析(1)根据图1可知,N2和H2反应生成1molNH3过程中放出的热量为(E3-E1)kJ,所以N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=2(E1-E3)kJmol-1。(2)图1中虚线对应的活化能小,说明使用了催化剂。催化剂能同等程度改变正、逆反应速率,故t2时刻改变的条件是加入了催化剂。(3)t3时刻改变条件,v(正)、v(逆)都减小,且v(正)v(正),即平衡向逆反应方向移动,只能

20、是升高温度。在探究影响化学反应速率的因素时,常用控制变量法。1.常见考查形式常见考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据,通过分析找出外界因素对反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素,让考生设计实验分析各因素对反应速率的影响。考点三化学反应速率影响因素的实验探究2.解题策略解题策略(1)确定变量解答这类题目时,要认真审题,理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)控制变量在探究某种因素对反应速率的影响时,应确保其他条件相同。典例典例3H2O2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

21、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答案DA项,从图甲看出,起始c(H2O2)越大,相同时间内,H2O2的浓度变化量越大,即分解速率越快,错误;B项,从图乙看出,NaOH溶液浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;C项,从图丙看出,0.1molL-1NaOH与1.0molL-1NaOH所示曲线相比,0.1molL-1NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快,错误;D项正确。3-1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)/molL-1反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530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2.5molL-1C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5molL-1D.第3组实验的反应温度低于30答案答案D由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30。3-2某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液