2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版第七章第1课时　化学反应速率学案

第1课时化学反应速率1.知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。2.通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。3.知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。4.能进行化学反应速率的简单计算,能通过实验探究分析不同组分浓度对化学反应速率的影响,能用一定理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。化学反应速率的计算与比较1.表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。2.数学表达式及单位v=ΔcΔt,单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·3.化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当单位相同时,用不同反应物或生成物表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。(1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。(2)由v=Δc4.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)根据已知条件列化学方程式计算。例如:反应mA(g)+nB(g)pC(g)起始浓度/(mol·L-1) a b c转化浓度/(mol·L-1) x nxm 某时刻浓度/(mol·L-1) a-x b-nxm c+计算反应速率时,我们往往忽略容器的体积,特别是给出的是物质的量的变化量时,一定要先转化为物质的量浓度的变化量,再进行计算。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(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)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。()(3)化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1(4)在2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应中,t1、t2时,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=c2-解析:(1)反应速率越大,单位时间内浓度的改变量大,与反应现象无关。(2)单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量均表示正反应速率。(3)0.8mol·L-1·速率。答案:(1)×(2)×(3)×(4)√2.想一想同一化学反应,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吗?如何比较反应快慢?提示:化学反应速率数值的大小和化学计量数有关,化学计量数越大,数值越大,速率之比等于化学计量数之比,但都表示该反应的反应速率,数值大表示的速率不一定快,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.做一做对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,由于B物质是固体,不能表示反应速率;③中对应的v(A)=mol·L-1·min-1;④中对应的v(A)=mol·L-1·min-1。表示的反应速率最快的是。

①v(A)=0.5mol·L-1·min-1②v(B)=1.2mol·L-1·s-1③v(D)=0.4mol·L-1·min-1④v(C)=0.1mol·L-1·s-1答案:0.23②1.(2021·北京东城期末)某温度下N2O5按下式分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。测得恒容密闭容器内,N2O5的浓度随时间的变化如下表:t/min012345……c(N2O5)/(mol/L)1.000.710.500.350.250.17……下列说法不正确的是(D)A.4min时,c(NO2)=1.50mol/LB.5min时,N2O5的转化率为83%C.0～2min内,平均反应速率v(O2)=0.125mol/(L·min)D.其他条件不变,若起始c(N2O5)=0.50mol/L,则2min时,c(N2O5)<0.25mol/L解析:由题给表格数据可知,4min时,N2O5的浓度消耗量为(1.00-0.25)mol/L=0.75mol/L,由各物质的化学计量数之比等于各物质的浓度变化量之比可得反应生成c(NO2)=0.75mol/L×2=1.50mol/L,故A正确;5min时,N2O5的浓度消耗量为(1.00-0.17)mol/L=0.83mol/L,则N2O5的转化率为0.83mol/L1.0mol/×12=0.25mol/L,则v(O2)=0.25mol/L2min=0.125mol/(L·min),故C正确;由题给表格数据可知,2min时,N2O5的浓度消耗量为起始的一半,其他条件不变,若起始c(N2O5)=0.50mol/L,反应物浓度减小,化学反应速率减小,反应消耗N2O0.25mol/L,故D错误。2.(2021·吉林长春调研)一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图。下列说法不正确的是(A)A.t1min时正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系C.0～8min,H2的平均反应速率v(H2)=0.01125mol·L-1·min-1D.10～12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.0025mol·L-1·解析:t1时刻没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,A项不正确;根据图像,X的物质的量增加,属于生成物,因此X为NH3的曲线,B项正确;0～8min时,v(NH3)=0.6mol10L×8min=0.0075mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(HL-1·min-1,C项正确;10～12min,v(NH3)=(0.L-1·min-1,v(N2)=v(NH3)2=0.0025mol·3.(2021·浙江温州期末)COCl2的分解反应为COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)ΔH=+108kJ·mol-1。某容器中,反应体系达到平衡后,分别只改变一个条件,各物质浓度的变化状况如图1所示(第10min到第14min的COCl2浓度变化曲线未示出)。下列说法正确的是(C)A.在10～12min内,以Cl2浓度变化表示的该反应平均反应速率为5×10-3mol·L-1·s-1B.改变的条件分别是第4min时,升高了温度;第10min时,移走了部分CO;第14min时,将容器体积压缩了1.5倍C.第13min时,COCl2的浓度为0.03mol·L-1D.第18min时,向容器中加入催化剂,各物质的浓度变化状况可能如上图2所示解析:在10～12min内,Cl2浓度由0.11mol·L-1增加到0.12mol·L-1,用Cl2浓度变化表示的该反应平均反应速率为0.12mol·L-1-0.11mol·L-12min=5×10-3mol·L-1·min-10.01mol·L-1,则COCl2的浓度减小0.01mol·L-1,即为0.03mol·L-1,故C正确;催化剂对平衡无影响,不会改变各物质的平衡浓度,故D错误。影响化学反应速率的因素与解释1.内因反应物本身的性质。2.外因浓度对化学反应速率的影响的理解(1)固体和纯液体对化学反应速率无影响,但要注意水(液态)对溶液的稀释作用。(2)浓度的改变必须是真正参加反应离子的浓度,如酸碱中和反应影响速率的是H+、OH-浓度。3.理论解释——有效碰撞理论(1)基元反应与反应历程①基元反应:大多数化学反应往往经过多个反应步骤实现,其中每步反应都称为基元反应。②反应历程:基元反应反映了化学反应的历程,反应历程又称反应机理。(2)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,E2为逆反应的活化能,反应热为E1-E2。(3)活化分子、有效碰撞与化学反应速率的关系[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)可逆反应达到平衡后,增大反应物的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小。()(2)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。()(3)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大。()(4)对于可逆反应FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,增加氯化钾浓度,逆反应速率加快。()解析:(1)可逆反应达到平衡后,增大反应物的浓度,正、逆反应速率均增大。(2)增大反应物的浓度,能增大活化分子的浓度,其百分数保持不变。(4)该反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,所以氯化钾没有参加离子反应,增加其浓度,不影响反应速率。答案:(1)×(2)×(3)√(4)×2.想一想热催化合成氨面临的两难问题:采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了Ti-H-Fe双温区催化剂(Ti-H区域和Fe区域的温度差可超过100℃)。Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示(其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。(1)图中历程①氮气分子中氮氮三键断裂了吗?该历程发生了怎样的变化?提示:历程①是氮气分子吸附在催化剂表面的过程,N2分子中的氮氮三键没有断裂。(2)判断反应历程①～⑤哪些在高温区进行?哪些在低温区进行?提示:历程①、②、③是吸附断键的过程,需要提高化学反应速率,故在高温区进行;历程④、⑤是氮原子的传递和合成氨的过程,需要提高合成氨的产率,使合成氨(放热反应)平衡正移,故在低温区进行。1.四个试管中都装有5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液,分别在不同温度下加入0.1mol·L-1硫酸和一定量水(忽略混合引起的体积变化),最先出现浑浊的是(C)A.20℃,10mL硫酸B.20℃,5mL硫酸和5mL水C.30℃,10mL硫酸D.30℃,5mL硫酸和5mL水解析:溶液混合后总体积相同,从温度角度分析,C、D中温度高,速率快;从浓度角度分析,A、C中浓度大,反应速率快。综合两个角度,反应速率最快的是C。2.下列说法中正确的是(D)A.已知t1℃时,反应C+CO22COΔH>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,则反应速率将减小,因此可选水或CH3COONa溶液,但不能用NaNO3溶液,在酸性溶液中NO3-与锌粉发生氧化还原反应,生成氮的氧化物,从而使生成H3.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1,在V2O5存在时,该反应的机理为V2O5+SO22VO2+SO3(快)、4VO2+O22V2O5(慢)。下列说法正确的是(C)A.反应速率主要取决于V2O5的质量B.VO2是该反应的催化剂C.逆反应的活化能大于198kJ·mol-1D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率解析:V2O5为催化剂,催化剂质量不影响反应速率,A错误;VO2为中间产物,不是催化剂,B错误;该逆反应为吸热反应,逆反应的活化能大于198kJ·mol-1,C正确;SO2参与的是快反应,其浓度改变对反应速率影响不大,D错误。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”)。(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(2)增大(3)不变单位体积内,活化分子数目不变(4)减小A(g)+B(g)C(g),恒温恒容或恒温恒压,充入氦气,对反应速率的影响:控制变量法探究影响反应速率的因素1.考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据,让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素,让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。2.解题策略[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)用等体积等质量分数的双氧水和不同质量的二氧化锰混合,测定收集相同体积氧气所需要时间,探究催化剂用量对反应速率的影响。()(2)取等体积不同地区的两种天然水,分别加入不同体积的同种肥皂水,振荡。观察产生泡沫的多少,比较两种天然水中Ca2+、Mg2+含量的高低。()(3)在相同规格的烧杯中分别加入等体积的热水和冷水,分别向其中加一滴红墨水,比较红墨水在水中的扩散速率,探究温度对分子运动速率的影响。()解析:(2)等体积不同地区的天然水,加入不同体积的同种肥皂水,除探究要素不同之外,还有一个变量是不同的,不能得出相应的结论。答案:(1)√(2)×(3)√2.想一想如图是某课外兴趣小组为了研究一定浓度Fe2+的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率,所得到的实验结果。请根据图像说明怎样操作有利于提高Fe2+的氧化率?提示:由②③可知,温度相同时,pH越小,Fe2+的氧化率越大,由①②可知,pH相同时,温度越高,Fe2+的氧化率越大;所以降低pH、升高温度有利于提高Fe2+的氧化率。依据控制变量法,借助图像分析外界因素对反应速率的影响1.为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。下列说法错误的是(B)A.25℃时,10～30min内,R的分解平均速率为0.030mol·L-1·min-1B.对比30℃和10℃曲线,在同一时刻,能说明R的分解速率随温度升高而增大C.对比30℃和25℃曲线,在0～50min内,能说明R的分解平均速率随温度升高而增大D.对比30℃和10℃曲线,在50min时,R的分解率相等解析:根据v=ΔcΔt,25℃时,10～30min内,R的分解平均速率为1.4mol·L-1-0.026mol·L-1·min-1,30℃时,0～50min内分解平均速率为0.032mol·L-1·min-1且30℃时,初始浓度低于25℃的,故C正确;在50min时,无论10℃还是30℃均无R剩余,因此分解率均为100%,故D正确。2.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(D)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,0.1mol·L-1NaOH溶液中H2O2的分解速率比1.0mol·L-1NaOH溶液中的快,错误;D项,由图可知,碱性条件下,Mn2+存在时,对H2O2分解速率的影响大,正确。依据控制变量法,借助表格分析外界因素对反应速率的影响3.下列生产或实验事实得出的相应结论不正确的是(B)选项事实结论A其他条件相同,Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应,升高溶液的温度,析出硫沉淀所需时间缩短当其他条件不变时,升高反应温度,化学反应速率加快BA、B两支试管,各加入4mL0.01mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在A试管中加入2mL0.01mol·L-1H2C2O4溶液,在B试管中加入4mL0.02mol·L-1的H2C2O4溶液,记录溶液褪色所需时间,B试管褪色时间短当其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率加快C在容积可变的密闭容器中发生反应:2NH3(g)N2H4(l)+H2(g),把容器的容积缩小一半正反应速率加快,逆反应速率加快DA、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液,在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液,B试管中产生气泡快当其他条件不变时,合适的催化剂可以增大化学反应速率解析:其他条件相同,Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应,升高溶液的温度,反应速率加快,析出硫沉淀所需时间缩短,即当其他条件不变时,升高反应温度,化学反应速率加快,A正确;A、B两支试管中反应物的体积不同,两反应物的浓度均发生变化,不能根据B试管褪色时间短得出题给结论,B不正确;把容器的容积缩小一半,反应物、生成物的浓度均增大,正、逆反应速率均加快,C正确;A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液,在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液,B试管中产生气泡快,可以得出题给结论,D正确。4.实验室用Zn与稀H2SO4反应来制取氢气,常加少量CuSO4来加快反应速率。为了研究CuSO4的量对H2生成速率的影响,某同学设计了实验方案(见下表),将表中所给的试剂按一定体积混合后,分别加入四个盛有相同大小的Zn片(过量)的反应瓶(甲、乙、丙、丁)中,收集产生的气体,并记录收集相同体积的气体所需的时间。实验试剂甲乙丙丁4mol·L-1H2SO4溶液/mL20V1V2V3饱和CuSO4溶液/mL02.5V410H2O/mLV5V680收集气体所需时间/st1t2t3t4下列说法正确的是(C)A.t1<t2<t3<t4 B.V4=V5=10C.V6=7.5 D.V1<V2<V3<20解析:研究CuSO4的量对H2生成速率的影响时,实验中只能改变加入饱和CuSO4溶液的体积,其余影响化学反应速率的因素都必须相同,所加4mol·L-1H2SO4溶液的体积都是20mL,溶液的总体积为20mL+10mL=30mL。所以V1=V2=V3=20,V5=10,V6=7.5,V4=2。甲实验中没有加CuSO4溶液,不能形成原电池,反应速率最慢,时间t1最长。1.(2021·广东卷,14)反应X2Z经历两步:①XY;②Y2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(D)A.a为c(X)随t的变化曲线B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)解析:X是唯一的反应物,随着反应的发生,其浓度不断减小,因此,由图可知,a为c(X)随t的变化曲线,A正确;由图可知,分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻,因此,t1时,c(X)=c(Y)=c(Z),B正确;由图中信息可知,t2时刻以后,Y的浓度仍在不断减小,说明t2时刻反应两步仍在向正反应方向发生,而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率,即t2时Y的消耗速率大于生成速率,C正确;由图可知,t3时刻反应①完成,X完全转化为Y,若无反应②发生,则c(Y)=c0,由于反应②Y2Z的发生,t3时刻Y浓度的变化量为c0-c(Y),变化量之比等于化学计量数之比,所以Z的浓度的变化量为2[c0-c(Y)],这种关系在t3后仍成立,因此,D不正确。2.(2021·河北卷,13)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+NX+Y;②M+NX+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(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)A.0～30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3mol·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的活化能大解析:由图中数据可知,30min时,M、Z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0.075mol·L-130min=0.0025mol·L-1·min-1,A说法错误;由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为k1k2,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k1k2,由于k3.(2021·浙江1月选考,19)取50mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O22H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:t/min020406080c/(mol·L-1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是(C)A.反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)B.20～40min,消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L-1·min-1C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解解析:反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4mol·L-1,说明分解的过