2023届高中化学人教版二轮专题复习第21讲-速率方程与质量作用定律（学案）

第21讲－速率方程与质量作用定律知识重构1.基元反应和复杂反应：（1）基元反应：在反应中一步直接转化为产物的反应，又称简单反应。（2）复杂反应：反应历程较复杂、反应物分子需经几步才能转化为生成物的反应，又称非基元反应。2.速率方程：（1）定义：利用反应物浓度或分压计算化学反应的反应速率的方程。（2）表达式：v=k·c(A)m·c(B)n。（3）速率常数（k）：是一个与温度有关，而与浓度、压强无关的量，也称为速率系数。3.速率常数（k）：是一个与温度有关，而与浓度、压强无关的量，也称为速率系数。（1）定义：基元反应的动力学规律符合质量作用定律，即：基元反应的化学反应速率与反应物的浓度数值相应的方次乘积成正比；其方次即为各物质前面的系数，均取正值。（2）对于基元反应：aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)v正=k正·c(A)a·c(B)b；v逆=k逆·c(D)d·c(E)e（3）基元反应的平衡常数：K=EQ\f(k正,k逆)（4）复杂反应不能只根据反应式写出其反应速率方程，而必须根据实验测定的结果，推导出反应机理，写出速率方程。二、重温经典1.（2022·四川·成都外国语学校高二期中）反应“S2O82－(aq)+3I－(aq)=2SO42－(aq)+I3－(aq)ΔH<0”的速率方程可表示v=k·cm(S2O82－)·cn(I－)，其中k为速率常数，常温下，实验测得反应的数据如下：实验编号c(S2O82－)/(mol·L－1)c(I－)/(mol·L－1)v/(mol·L－1·min－1)①1.0×10－41.0×10－26.5×10－7②2.0×10－41.0×10－21.3×10－6③4.0×10－41.0×10－22.6×10－6④2.0×10－42.0×10－22.6×10－6下列说法错误的是(

)A．m=1；n=3B．k=0.65L·mol－1·min－1C．增大压强，该反应速率不变D．升高温度，速率常数k增大【答案】A【解析】A．要确定速率方程中物质浓度的方次，需要利用“唯一变量思想”。由①②组实验对比可知，c(S2O82－)翻倍，反应速率也翻倍，所以m=1，由②④组实验对比可知，n=1，A项错误；B．由任意一组数据，代入后均可计算出速率常数，建议用第①组数据计算，可求得k=0.65L·mol－1·min－1，B说法正确；C．增大压强只对有气体参加的反应的速率有影响，该反应的反应物均为溶液中的溶质，所以增大压强，该反应速率不变，C说法正确；D．升高温度任何反应的速率常数都会变大，D说法正确。综上所述，相关说法不正确的只有A，故本题选A。2.（2022·河南商丘·高二期末）一定条件下，反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的速率方程为v=k·cα(H2)·cβ(Br2)·cγ(HBr)，某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下：c(H2)/(mol·L－1)c(Br2)/(mol·L－1)c(HBr)/(mol·L－1)反应速率2v28v216v42vc4v根据表中的测定结果，下列结论错误的是(

)A．表中c的值为1B．α、β、γ的值分别为1、、－1C．反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大D．在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，会使反应速率增大【答案】D【解析】本题首先确定速率方程，第二、第三组数据可得α=1，由第一、第二组数据可得β=，由第一、第四组数据对比计算可得γ=－1。所以，B选项正确，C选项也正确，D选项错误。A选项中c的求法，要对比第一和第五组，从第一到第五组，H2浓度翻倍，所以速率应该翻倍，而实际速率变为原来的4倍，根据γ=－1可知HBr的浓度变为原来的一半，所以c=1。综上所述，相关说法不正确的只有D，故本题选D。3.（2021年河北卷，11）室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v1=k1·c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2·c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－8mol·L－1·min－1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大【答案】A【解析】A．由图中数据可知，30min时，M、Z的浓度分别为0.300mol·L－1和0.125mol·L－1，则M的变化量为0.5mol·L－1－0.300mol·L－1=0.200mol·L－1，其中转化为Y的变化量为0.200mol·L－1－0.125mol·L－1=0.075mol·L－1。因此，0~30min时间段内，Y的平均反应速率为EQ\f(mol·L-1,30min)mol·L－1·min－1，A说法不正确；B．由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为EQ\f(k1,k2)，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数相同（化学计量数均为1），因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于EQ\f(k1,k2)，由于k1、k2为速率常数，故该比值保持不变，B说法正确；C．结合A、B的分析可知因此反应开始后，在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于EQ\f(k1,k2)=EQ\f(mol·L-1,mol·L-1)=EQ\f(3,5)，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有EQ\f(5,8)的M转化为Z，即62.5%的M转化为Z，C说法正确；D．由以上分析可知，在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，D说法正确。综上所述，相关说法不正确的只有A，故本题选A。4.（2022年河北卷，11）恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①XY；②YZ。反应①的速率v1=k1·c(X)，反应②的速率v2=k2·c(Y)，式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的lnk~EQ\f(1,T)曲线。下列说法错误的是A.随c(X)的减小，反应①、②的速率均降低B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)C.欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间D.温度低于T1时，总反应速率由反应②决定【答案】AC【解析】由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的代表的是Z，浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。A．由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y)先增大后减小，c(Z)增大，因此，反应①的速率随c(X)的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A说法错误；B．根据体系中发生的反应可知，此时的速率应该为平均速率，单位时间内的各物质的净变化量与时间之比，因为Y来自于X，Z来自于Y，因此，v(X)=v(Y)+v(Z)，B说法正确；C．从题目中无从得知，反应①和反应②到底是放热反应还是吸热反应，因此，欲提高Y的产率，不一定是提高反应温度，C说法错误；D．由图乙信息可知，温度低于T1时，k1＞k2，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，D说法正确；综上所述，本题选AC。5.（2022·山东淄博·高二期末）某兴趣小组通过测定溴溶液褪色时间研究丙酮溴代反应的速率方程，反应方程式为：CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr，23.5°C下，实验数据如表所示。下列说法正确的是(

)实验序号初始浓度c/mol·L－1褪色时间t/sCH3COCH3HClBr2①2.8×102②1.4×102③1.4×102④1.4×102⑤c初始1.4×103A．该反应一定不是基元反应B．实验①④反应速率：v4=2v1C．实验⑤：c初始(CH3COCH3)=0.80mol·L－1D．反应速率与参与反应的物质浓度间关系：v=k·c(CH3COCH3)·c(HCl)·c－1(Br2)【答案】AC【解析】本题首先确定速率方程，由①②组数据可得c(CH3COCH3)的方次为1，由①③组数据可得c(HCl)的方次为1，由③④组数据分析可知，虽然的浓度翻倍了速率应该翻倍了，但是题目中给出的是溶液褪色的时间，因为有色物质的浓度也翻倍了，所以c(Br2)增大并没有增大反应速率，其方次为0。所以，A选项也正确，D选项错误。B选项中①④反应速率的关系根据速率方程，可得v4=4v1，B选项错误。C选项中假设c初始(CH3COCH3)=0.80mol·L－1，对比①⑤组数据可知，速率相等，褪色时间取决于有色物质的量的多少，C选项正确。综上所述，故本题选AC。6.(2021年湖北卷，19题节选)⑷恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8):p(O2):p(N2)=2:13:85的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应（k，k＇为速率常数）：反应Ⅱ：2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g) k反应Ⅲ：2C3H8(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(g) k＇实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3H6)=kp(C3H8)－k＇p(C3H6)，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为____________________________________________________________，其理由是______________________________________________________________________。【答案】浓度逐渐增大，最后保持不变；随着丙烷分压减小和丙烯的分压增大，丙烯净生成速率的逐渐减小为零，各反应达到平衡状态。【解析】本题中的速率应该为平均速率，即丙烯的浓度变化量与时间之比，随着反应的进行，丙烷的浓度和分压在下降，而丙烯的浓度和分压在增大，k，k＇为速率常数均大于0，所以一段时间后，v(C3H6)=0，反应达到平衡状态。三、模型建构1.思维模型：（1）要注意区分平均速率和瞬时速率。（2）瞬时速率分正反应和逆反应速率，只跟各自的反应物浓度（分压）相关。（3）基元反应的速率方程符合质量作用定律，复杂反应一般不符合。（4）跟反应物、生成物都相关的速率方程，一般是复杂反应的经验速率方程。2.方法模型：速率方程的确定方法：（1）先判断是否为基元反应（2）再根据唯一变量思想判断方次（3）根据任一组数据求得速率常数（4）写出完