高考化学微一轮复习学案第23讲化学反应速率

第23讲化学反应速率考纲要求1.理解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3.结合具体实例理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识并能解释其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。考点一化学反应速率的计算与大小比较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＝eq\f(Δc,Δt)，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。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)＝a∶b∶c∶d4．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mA＋nBpC起始浓度(mol·L－1)abc转化浓度(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)某时刻浓度(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)【感悟测评】判断正误(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，反应现象就越明显。()(2)由v＝eq\f(Δc,Δt)计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。()(3)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。()(4)对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√化学反应速率的计算及比较1．利用基本公式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,V·Δt)。2．利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质的物质的量浓度变化量(Δc)之比＝各物质的物质的量的变化量(Δn)之比。3．比较反应的快慢同一化学反应的反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，而要进行一定的转化。(1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA＋bBcC，即比较eq\f(vA,a)与eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)>eq\f(vB,b)，则用A表示时的反应速率比用B表示时大。考向一化学反应速率的计算1．(2018·长春质检)在体积为2L的密闭容器内合成氨，已知在时间t内，氨的物质的量增加了0.6mol，在此时间段内，用氢气表示的平均反应速率是0.45mol/(L·s)，则t是()A．0.44s B.1sC．1.33s D.2s解析：n(H2)＝n(NH3)×eq\f(3,2)＝0.6mol×eq\f(3,2)＝0.9mol，则Δc(H2)＝eq\f(0.9mol,2L)＝0.45mol/L，由v＝eq\f(Δc,Δt)得：Δt＝eq\f(ΔcH2,vH2)＝eq\f(0.45mol/L,0.45molL·s)＝1s。答案：B2．(2018·临沂模拟)在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，5s达到平衡。达到平衡时，生成了2molC，经测定D的浓度为0.5mol·L－1，下列判断正确的是()A．x＝1B．B的转化率为20%C．平衡时A的浓度为1.50mol·L－1D．B的平均反应速率为0.2mol·L－1·s－1解析：平衡时，n(D)＝0.5mol·L－1×4L＝2mol。在相同时间内生成C和D的物质的量相等，因此x＝2；3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)开始/mol:6500转化/mol:3122平衡/mol:3422α(B)＝eq\f(1mol,5mol)×100%＝20%；平衡时，c(A)＝eq\f(3mol,4L)＝0.75mol·L－1；v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(\f(1mol,4L),5s)＝0.05mol·L－1·s－1。答案：B【题后悟道】化学反应速率计算的3种方法(1)定义式法：v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(ΔnB,V·Δt)；(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比，如mA(g)＋nB(g)=pC(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)＝m∶n∶p。(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。例如：反应mA(g)＋nB(g)pC(g)起始浓度(mol·L－1)abc转化浓度(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)某时刻浓度(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)考向二化学反应速率的大小比较3．在四个不同的容器中，在不同条件下进行反应：N2＋3H22NH3，根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨气的速率最快的是()A．v(H2)＝0.2mol·L－1·s－1B．v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1C．v(NH3)＝0.3mol·L－1·s－1D．v(H2)＝0.6mol·L－1·min－1解析：对于反应N2＋3H22NH3，都转化为氢气的反应速率进行判断。A项，v(H2)＝0.2mol·L－1·s－1＝12mol·L－1·min－1；B项，v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)＝3v(N2)＝1.2mol·L－1·min－1；C项，v(NH3)＝0.3mol·L－1·s－1＝18mol·L－1·min－1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)＝1.5v(NH3)＝27mol·L－1·min－1；D项，v(H2)＝0.6mol·L－1·min－1。答案：C4．(2018·宁县校级期末)反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)在不同条件下反应速率如下，其中最快的是()A．v(A)＝0.15mol/(L·min)B．v(B)＝0.6mol/(L·min)C．v(C)＝0.4mol/(L·min) D．v(D)＝0.0075mol/(L·s)解析：A项，eq\f(vA,1)＝＝0.15mol/(L·min)；B项，eq\f(vB,3)＝0.2mol/(L·min)；C项，eq\f(vC,2)＝0.2mol/(L·min)；D项，v(D)＝0.0075mol/(L·s)＝0.45mol/(L·min)，eq\f(vD,2)＝0.225mol/(L·min)，故反应速率v(D)＞v(B)＝v(C)＞v(A)。答案：D【技法归纳】化学反应速率大小的比较方法(1)归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。(2)比值法：将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)，若eq\f(vA,m)>eq\f(vB,n)，则反应速率v(A)>v(B)。考点二化学反应速率的影响因素1．内因(主要因素)反应物本身的性质。2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)：3．理论解释——有效碰撞理论(1)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，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)③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【感悟测评】百分数1．改变反应Fe(s)＋2HCl(aq)=FeCl2(aq)＋H2(g)的下列条件时，判断生成H2的速率变化正误。(1)升高溶液的温度，生成H2的速率增大()(2)增大盐酸的浓度，生成H2的速率增大()(3)增大铁的质量，生成H2速率增大()(4)增加盐酸的体积，生成H2速率减小()(5)加入几滴硫酸铜溶液，生成H2速率增大()(6)加入CH3COONa固体，生成H2速率减小()(7)加入NaCl固体，生成H2速率减小()(8)将稀盐酸换成浓硫酸或浓硝酸，生成H2速率增大()答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√(7)×(8)×2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化()(2)温度、催化剂能改变活化分子的百分数()(3)催化剂参与化学反应，但反应前后的性质和质量均保持不变()答案：(1)×(2)√(3)√3．一定温度下，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：________；(2)恒容充入N2：________；(3)恒容充入He：________；(4)恒压充入He:________。答案：(1)增大(2)增大(3)不变(4)减小1．化学反应速率的图象及应用(1)速率—时间图象及应用(以可逆反应为例分析)①改变反应物浓度②改变生成物浓度③改变气体体系的压强对于正反应方向气体体积增大的反应：④改变温度对于正反应放热的反应：⑤加催化剂或等体反应加压(2)速率－温度(T)或压强(p)图象以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol为例由图可知v(吸热)受温度的影响大，v(缩体)受压强的影响大。2．外界因素对化学反应速率影响的实验探究(1)常见考查形式：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反应的影响。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反应速率的影响。(2)解题策略：①确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。②定多变一。在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。③数据有效。解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。考向一浓度与压强对化学反应速率的影响1．(2018·龙岩模拟)如表为某学生进行的两组实验：反应物Na2S2O3溶液H2SO4溶液水甲0.1mol·L－110mL0.1mol·L－110mL5mL乙0.2mol·L－15mL0.2mol·L－15mL20mL若其他条件均相同，上述两组实验中，对应反应的反应速率关系为()A．甲＞乙 B.甲＜乙C．甲＝乙 D.无法判断解析：实验甲、乙中的n(Na2S2O3)和n(H2SO4)相同，但实验甲溶液的体积是25mL，实验乙溶液的体积是30mL，故实验甲的反应物浓度大，反应速率快。答案：A2．(2018·烟台模拟)反应C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)在一可变体积的容器中进行，则下列条件的改变使其反应速率增大的是()A．增加C的量B．将容器的体积缩小一半C．保持温度和容器体积不变，充入HeD．保持温度和压强不变，充入He解析：因C为固体，当增加C的量时，其浓度不会改变，则不会对速率产生影响；将容器的体积缩小一半，气态物质的浓度均增大一倍，故一定会加快反应的进行；当保持温度和容器体积不变，充入He时，原来各种物质的浓度没有发生变化，故速率不变；当保持温度和压强不变，充入He时，容器的体积必然扩大，各物质的浓度减小，故反应速率变小。答案：B考向二外界条件对化学反应速率影响的综合判断3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLC/(mol·L－1)V/mLC/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：混合液的体积都为20mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。答案：D4．(2018·黄浦区二模)下列关于催化剂的说法错误的是()A．温度越高，催化剂的催化效果越好B．汽车排气管上的“催化转化器”能减少有害气体排放C．催化剂可以改变化学反应速率，但不能破坏化学平衡D．催化剂可以改变化学反应路径，且反应前后其质量和化学性质都不发生变化解析：温度高时催化剂可能会失去活性或者分解等，故A错误；催化转化器可以使汽车尾气中的CO和NO反应生成无毒N2和CO2，能减少有害气体排放，故B正确；催化剂改变反应速率，不改变化学平衡，故C正确；催化剂改变反应速率，也可以改变化学反应路径，但反应前后其质量和化学性质都不变，故D正确。答案：A考向三化学反应速率的变量控制5．实验室用Zn与稀硫酸反应来制取氢气，常加少量CuSO4来加快反应速率。为了探究CuSO4的量对H2生成速率的影响，某同学设计了实验方案(见表)，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/LH2SO4/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()A．t1＝t2＝t3＝t4 B．V4＝V5＝10C．V6＝7.5 D.V1<V2<V3<20解析：甲、乙、丙、丁为对比实验，目的是为了探究CuSO4的量对H2生成速率的影响，为达到此目的，甲、乙、丙、丁四容器中c(H＋)应相同，即开始加入4mol/LH2SO4的体积相同，加水后四种溶液体积也相同。因此，V1＝V2＝V3＝20，根据丁中加入10mLCuSO4溶液和0mLH2O，可知四容器中溶液的总体积均为20＋10＝30(mL)，则V5＝10，V6＝7.5，V4＝2，收集相同量的氢气所需时间不同，即说明CuSO4的量对反应的影响不同。答案：C6．在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IOeq\o\al(－,3)＋5SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=I2＋5SOeq\o\al(2－,4)＋H2O生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：实验序号0.01mol·L－1KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL0.01mol·L－1Na2SO3溶液的体积/mLH2O的体积/mL实验温度/℃溶液出现蓝色时所需时间/s实验15V13525实验2554025实验355V20该实验的目的是_____________________________________；表中V2＝________mL。解析：通过分析表中的数据可知，该实验探究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此V2＝40。答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系(或其他合理答案)40考向四化学反应速率的图象7．可逆反应aX(g)＋bY(g)cZ(g)在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后，t0时改变某一外界条件，化学反应速率(v)—时间(t)图象如图，则下列说法中正确的是()A．若a＋b＝c，则t0时只能是增大了容器的压强B．若a＋b＝c，则t0时只能是加入了催化剂C．若a＋b≠c，则t0时只能是增大了容器的压强D．若a＋b≠c，则t0时只能是加入了催化剂解析：若使用了催化剂，无论a＋b是否等于c，都会出现v(正)＝v(逆)。若a＋b≠c，增大压强，平衡要向气体总分子数减少的方向进行，故v(正)≠v(逆)。答案：D8．密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g)ΔH<0，根据下列速率—时间图象，回答下列问题：(1)下列时刻所改变的外界条件是t1________；t3________；t4________。(2)反应速率最快的时间段是________。(3)下列措施能增大正反应速率的是________。A．通入A(g) B．分离出C(g)C．降温 D.增大容积解析：(1)t1时，v正、v逆都增大，条件改变应是升高温度或增大压强，但v逆增大的程度大，结合ΔH<0和正反应体积缩小的特点说明改变的条件是升高温度；t3时，v正、v逆同等程度地增大，而该反应是气体体积发生改变的反应，因此只能是加入了催化剂；t4时，v正、v逆都减小，v正减小的程度更大，结合反应特点可判断改变的条件是减小压强。(2)根据图象可以看出，t3～t4段时化学反应速率最快。(3)A项可使v(正)增大；B、C项平衡向右移动，v′(正)>v′(逆)，但v′(正)比v(正)要小；D项v(正)、v(逆)均减小。答案：(1)升高温度加入催化剂减小压强(2)t3～t4(3)A1．(2015·高考重庆卷)(多选)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是()A．降低了反应的活化能 B.增大了反应的速率C．降低了反应的焓变 D.增大了反应的平衡常数答案：AB2．(2015·高考福建卷)在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是()A.a＝6.00B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变C．b<318.2D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同解析：分析328.2K的瞬时速率与浓度的关系成正比，则0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，A项正确；从题给数据看，浓度越大、温度越高，反应速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时反应速率可能会不变，B项正确；浓度不变时，bK下反应速率低于318.2K下的反应速率，故b<318.2，C项正确；题给数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断所用时间的依据，D项错误。答案：D3．(2017·高考江苏卷)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