高一化学学案：第一单元化学反应速率与反应限度

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精典题精讲例1用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是()A.加热B。不用稀硫酸，改用98％的浓硫酸C。增大稀硫酸的用量D。不用铁片,改用铁粉思路解析：本题旨在考查影响化学反应速率的因素。影响化学反应速率的因素有温度、浓度,还有固体的表面积等.温度升高，浓度增大，固体表面积增大，都会使反应速率增大.由稀H2SO4改用98％的浓硫酸，但浓硫酸使铁钝化而不能产生氢气。选项C虽然增大了稀硫酸的用量，但没有增大硫酸的浓度，故反应速率不变。在化学中“量的改变可能引起性质的改变”，如,浓硫酸和稀硫酸，与金属反应前者可以生成SO2，后者可以生成H2；浓硝酸和稀硝酸，与金属反应前者可以生成NO2，后者可以生成NO；浓盐酸和稀盐酸，与MnO2反应前者可以生成Cl2,后者不可以。答案：BC黑色陷阱：反应物的“浓度"而不是“用量"，会使反应速率增大。由于98％的浓硫酸浓度高，一些同学容易误认为反应速率快，但此时量变已引起质变,浓硫酸能使铁钝化而不能产生氢气。变式训练盐酸与碳酸钠固体反应时，能使反应的最初速率明显加快的是（）A。增加碳酸钠固体的量B.盐酸的量增加一倍C.盐酸的用量减半浓度加倍D。温度升高40℃思路解析：增加反应物浓度，可以增大化学反应的速率。碳酸钠是固态反应物,增加其用量并不影响其浓度,故A对最初的反应速率几乎无影响；对于一定浓度的盐酸，增加盐酸的用量并不能增加其浓度,故B对反应速率也无影响;C中虽然盐酸用量减半，但因浓度加倍,会使最初反应速率加快，故C正确。本题考查对外界条件对化学反应速率的影响的理解和应用,用于巩固基础知识。能增大反应速率的措施主要有：①增加浓度；②增大压强；③升高温度；④使用催化剂。答案:CD例2某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如下图所示。(1)由图中数据分析，该反应的化学方程式为________________________________________.（2）反应开始至2min,Z的平均反应速率为____________________。（3）判断：第5分钟时，反应是否达到平衡？__________，第5分钟时，Z的生成速率比Z的消耗速率__________(填“大"“小"或“相等"）。思路解析：本题借助于图象考查对化学反应速率、化学平衡的理解和应用.在相同时间内，物质的量变化之比等于化学计量数之比。Δn(X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）=（1。0-0。7）∶（1.0—0。9)∶（0.2—0)=3∶1∶2,故该反应的化学计量数之比为3∶1∶2。又因为反应后的某个时刻开始，各物质的物质的量都不再变了,说明该反应是可逆反应,并且在该时刻建立了化学平衡。即至少在第3分钟之前,反应正在进行，尚未达到平衡;第5分钟时，各物质的量不变，达到平衡状态，v（正）=v（逆)。答案:（1）3X+Y2Z(2)0.05mol·L—1·min—1(3）是相等绿色通道：图象也是一种表达事物的符号，分析图象及其变化特点，可以得到事物变化的实质和规律。关于反应速率和反应限度的判断,可以借助于图象先从曲线的变化趋势—-物质的量减少的是反应物，增加的是生成物；再用“相同时间内，物质的量变化之比，就可得到化学计量数之比；最后看是否是某个时刻以后，各物质的物质的量都不变了，来确定是否为可逆反应。解答此类题时，要看清图象、理清概念、把握规律、注意单位。变式训练在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，下列表述正确的是()A.反应的化学方程式为2MNB。t2时,正、逆反应速率相等，达到平衡C。t3时，正反应速率大于逆反应速率D.t1时，N的浓度是M浓度的2倍思路解析：由曲线可知，N物质的量减少，是反应物；M物质的量增加,是生成物，A不正确.横轴t2对应纵轴数值为4，纵轴是物质的量轴,不是速率轴，B不正确。t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v（正)=v（逆)，C不正确。t1时刻N的物质的量为6mol，M的物质的量为3mol,D正确.答案:D例3某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度（mol·L—1）随反应时间（min)的变化情况如下表：根据上述数据，完成下列填空：(1)在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为__________mol·(L·min)—1。(2)在实验2，A的初始浓度c2=_________mol·L—1，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的反应条件是_________.(3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3_________v1(填“＞"“=”或“＜”)且c3_________1.0mol·L-1(填“＞”“="或“＜”)(4）比较实验4和实验1，可推测反应速率快的是________,理由是_______________________________________________________________________________________________________.思路解析:本题综合考查了浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响.此题综合性较强，要综合考虑浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响，从而对影响反应速率的时间变化表格，提出合理的解释并定量计算。不同的实验条件或同一次实验的不同时刻，浓度的变化是不同的，故在Δt时间内的浓度变化应视为这段时间内的平均速率。实验1，在反应后10至20分钟内的平均速率应为v（A)==0.013mol·(L·min)-1。实验2，在相同反应温度下，达到平衡时A的浓度不变，但达到平衡的时间缩短了，故推测A的初始浓度并没有变，即c2=1mol·L—1，但反应中使用了催化剂。实验3，在相同反应温度下,达到平衡时A的浓度变大了,且在相同的时间间隔10至20分钟内，A的浓度变化量增至0.92mol-0。75mol=0。17mol,故可推测v3＞v1,且c3＞1。0mol·L—1。实验4，温度高，速率快。答案:(1）0.013(2)1。0催化(3）＞＞(4）实验4温度越高，反应速率越快绿色通道：本题给出了在不同条件下进行的四次实验数据，要求通过对反应物A的浓度在1小时的各个时间间隔内浓度变化数值共计32个数据的分析、判断，推出各次实验中起始浓度增大还是减小，反应速率是快还是慢，什么时候达到平衡，哪次实验中使用了催化剂……本题要求掌握数据的分析、判断、比较、推理的方法。特别注意计算理解表格中差量的变化趋势和含义.这种以能力立意并将研究性学习方法渗透到基础性学习内容中去的构思值得注意.反应速率的快慢、平衡的判断、催化剂的作用可以通过文字，还可通过图象和表格表达出来。根据图象和表格可以更加直观、深刻地理解速率、平衡。变式训练将Ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示,在相同的条件下，将Bg（A＞B)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示）正确的是(）思路解析:粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与同浓度的盐酸反应时反应速率快，即单位时间内损失的碳酸钙的质量大,可排除A、B。由于A＞B，且粉末状碳酸钙的消耗量大于块状碳酸钙，故当粉末状碳酸钙完全消耗时，块状碳酸钙尚有剩余,此后，单位时间内块状碳酸钙的损失量又大于粉末状碳酸钙.本题考查的是固体表面积与化学反应速率及固体损失量之间的关系，分析图象时一要看时间长短，二要看相同时间内损失的碳酸钙的量。答案：C例4在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g）+2Y（g)2Z（g）.此反应达到一定限度的标志是（）A。容器内压强不随时间变化B。容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ思路解析:本题通过简单的定量及定性分析来考查化学反应达到限度的知识，即化学平衡状态的标志和判断的方法。对于选项A,因该反应两边气体分子数不等，容器内压强不随时间变化，意味着各物质的物质的量不再变化；选项B恰恰表示了当达到化学反应限度时的情况：各组成成分的浓度不再变化；选项C假设开始投入2molX、4molY进行反应,当有1molX和2molY反应生成2molZ时,X、Y、Z的分子数比为1∶2∶2，但并不一定是达到限度时的状态；选项D中消耗X与生成Z均为正反应速率,没有表达正、逆反应速率的关系。答案：AB绿色通道：解答时可依据化学平衡的特征进行判断。要知道哪些物理量可以判断平衡。平衡状态时各量不变，若化学反应进行时该量也不变，则无法判定是否是平衡状态。所以化学反应进行时改变的量，突然不变了,可以作为判断平衡的依据.变式训练1在一定温度下，可逆反应X（g)+3Y（g)2Z（g)达到平衡的标志是（)A。Z的生成速率与Z的分解速率相等B.单位时间生成amolX，同时有3amolYC.X、Y、Z的浓度不再发生变化D.X、Y、Z的分子数之比为1∶3∶2思路解析:A中Z的分解速率即为逆反应速率，Z的生成速率为正反应速率，两者相等,一定已达平衡;B中生成X和Y均为逆反应速率；C符合平衡条件;D中不一定平衡，平衡时X、Y、Z的分子数之比也不一定为1∶3∶2。答案:AC变式训练2在定温、定容条件下，不能标志H2（g)+I2（g)2HI(g)达平衡的是（)A.单位时间内消耗amolH2同时消耗2amolHIB.容器内的总压强不随时间变化C.容器内H2、I2不再减少，HI不再增加D.单位时间内每生成amolHI，同时有aNA个HI分子分解思路解析:化学反应H2(g）+I2（g)2HI（g），反应前后气体的化学计量数之和不变，即反应前后气体的物质的量不变,不管反应是否达到平衡，容器内的总压强始终不随时间变化。答案：B例5下图所示为将Zn投入一定浓度一定体积的H2SO4溶液中，解释图象的成因（纵坐标为H2的生成速率）。(1）0—t1速率变化的原因是______________________________.(2)t1—t2速率变化的原因是______________________________。思路解析：此题考查酸和金属反应的实质、特点（放热)，以及综合考虑浓度、温度对化学反应速率的影响，从而对影响反应速率的时间变化曲线图象,提出合理的解释.Zn与稀H2SO4反应产生H2的离子方程式为Zn+2H+====Zn2++H2↑，最初c(H+）大，反应速率较快，由于Zn与稀硫酸反应为放热反应，随反应进行，温度升高，而c（H+）没有明显降低，故反应速率加快；故t1之前v（H2)逐渐增大；t1之后，c（H+)明显降低，反应速率降低，故v(H2)又逐渐减小。答案：(1)Zn与稀H2SO4反应为放热反应,随反应进行，温度升高，c(H+)减小，但温度升高是主要因素,所以反应速率加快（2)虽然反应继续放热，但c（H+)降低是主要因素，所以反应速率降低绿色通道：温度升高使反应速率加快，离子浓度减小使反应速率减慢.当这两个因素同时影响同一个化学反应时，化学反应速率如何变化，要看温度与离子浓度分别对速率的影响哪个更大。即要学会抓住主要矛盾来解决问题。变式训练5现欲用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体,请完成下列问题：(1)实验过程如上图所示，分析判断：__________段化学反应速率最快，__________段收集的二氧化碳最多。（2）为了降低上述化学反应的反应速率，欲向溶液中加入下列物质,你认为可行的是()A。蒸馏水B.NaCl固体C.NaCl溶液D。浓盐酸（3)除了上述方法外，你认为还可以采取哪些措施来降低化学反应速率？思路解析：(1)EF对应到纵轴上的体积段最大,该段内收集到的二氧化碳最多,EF对应到横轴上的时间段最小，该段化学反应速率最大。（2)加入蒸馏水和氯化钠溶液都能使盐酸的浓度降低，化学反应速率减慢.加入氯化钠固体不能改变盐酸的浓度，故不能改变化学反应速率。加入浓盐酸增加了氯化氢的浓度，能加快化学反应速率。(3)降低反应温度、增大石灰石的块度。答案:(1）EFEF（2）AC(3）降低反应温度、增大石灰石的块度。问题探究问题1请你设计实验，解答下列问题:化学反应速率与哪些因素有关？这些因素对化学反应速率会产生怎样的影响？导思：比较外界条件对速率的影响，要从影响速率的因素进行设计，首先是内因，即反应物本身的性质，要清楚反应物的活泼性与反应速率的关系，设计时使用活动性不同的金属与同浓度的酸反应。其次是外界条件，即浓度、温度、固体的接触面积等。在设计实验时要注意其他条件相同,而改变其中一个条件进行实验。这样得出的结论才能说明问题。注意设计实验时，现象要明显，操作要简单.探究：实验步骤一：取三支试管，分别加入表面积大致相同的铜片、镁条和铁片，从0.5mol·L—1盐酸的试剂瓶中各取适量加入三支试管中，观察到铜片上无气体产生，而镁条上产生气泡的速率比铁片上剧烈.实验步骤二：取两支试管，分别加入表面积大致相同的两块镁条，然后,分别取0.5mol·L—1盐酸和