高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第一讲 化学反应速率讲义.docx
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高考化学大一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡第一讲化学反应速率讲义
2019-2020年高考化学大一轮复习第七章化学反应速率与化学平衡第一讲化学反应速率讲义
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考纲要求
真题统计
命题趋势
1.了解化学反应速率的概念、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大作用。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,认识并能用相关理论解释其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
xx,卷Ⅰ27T
(1)、28T(4);
xx,卷Ⅰ9T;
xx,卷Ⅱ26T
(1);
xx,卷Ⅰ28T(3)
预计xx年高考将主要考查对化学反应速率的理解,对化学反应速率表示方法的认识以及运用化学方程式中各物质的化学计量数关系进行相关的计算等。
复习备考时应予以关注。
考点一 化学反应速率[学生用书P155]
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.表达式
v=
,单位:
mol/(L·s)或mol/(L·min),如密闭容器中,合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),开始时c(N2)=8mol/L,2min后c(N2)=4mol/L,则用N2表示该反应的反应速率为2_mol/(L·min)。
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),其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)化学反应速率为5mol·L-1·s-1是指瞬时速率。
( )
(2)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。
( )
(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。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)√
2.在甲、乙、丙、丁四种不同条件下,对于某反应X+3Y2Z+2W,分别测得反应速率,甲:
v(X)=0.3mol·L-1·min-1,乙:
v(Y)=1.2mol·L-1·min-1,丙:
v(Z)=0.8mol·L-1·min-1,丁:
v(W)=0.02mol·L-1·s-1,则反应最快的是( )
A.甲 B.乙
C.丙D.丁
解析:
选D。
本题通过化学方程式的化学计量数将不同物质不同时间单位表示的反应速率折算成同一物质同一时间单位表示的反应速率进行比较即可。
3.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。
由此分析,该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________;
从反应开始至2min时,Z的反应速率为__________。
解析:
2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量分别为Δc(X)=
=0.1mol·L-1,Δc(Y)=
=0.15mol·L-1,Δc(Z)=
=0.05mol·L-1。
根据反应速率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。
根据图像可以确定X是生成物,Y、Z是反应物,即可以确定化学反应方程式为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)=
=
=0.025mol·L-1·min-1。
答案:
3Y+Z2X 0.025mol·L-1·min-1
名师点拨
(1)由v=
计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
(2)对于固体或纯液体反应物,其浓度视为常数,故一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(xx·哈尔滨高三调研)A与B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时刻分别测得部分数据如下表:
n(B)/mol
n(C)/mol
n(D)/mol
反应时间/min
0.12
0.06
0.10
t1
0.06
0.12
0.20
t2
下列说法正确的是( )
A.0~t1时间段内,平均反应速率v(B)=
mol·(L·min)-1
B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=
mol·(L·min)-1
C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大
D.b∶d=6∶1
[解析] 不能确定B的起始物质的量,因此0~t1时间段内,不能确定B的变化量,则不能计算其反应速率,A错误;反应速率是平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B错误;升高温度,反应速率v(B)、v(C)、v(D)均增大,C正确;t1~t2时间段内,B和D的物质的量变化量分别是0.06mol、0.1mol,所以b∶d=3∶5,D错误。
[答案] C
化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率?
上题中为什么没有用反应物A表示化学反应速率?
答案:
化学反应速率一般指平均速率;不能用固体或纯液体表示化学反应速率,因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。
1.化学反应速率的计算思路
某一物质(不能是固体或纯液体)的物质的量变化Δnx
某一物质的浓度变化Δcx
vx
vy、vz等。
2.对于较为复杂的关于反应速率的题目,采用以下步骤和模板计算
(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 + nB pC
起始浓度(mol·L-1)abc
转化浓度(mol·L-1)x
某时刻浓度(mol·L-1)a-xb-
c+
题组一 化学反应速率的概念及应用
1.反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)经一段时间后,SO2的浓度减少了0.4mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L-1·s-1,则这段时间为( )
A.0.1s B.2.5s
C.5sD.10s
解析:
选C。
根据化学方程式,当SO2的浓度减少了0.4mol·L-1时,消耗O2的浓度是0.2mol·L-1,由化学反应速率的计算式v=
得Δt=
=
=5s。
2.(教材改编)如图表示800℃时,A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况,t是反应充分时的时间。
试回答:
(1)该反应的反应物是________。
(2)0~tmin时A、B表示的平均反应速率分别为________________________________________________________________________、
____________________。
(3)该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案:
(1)A
(2)
mol·L-1·min-1
mol·L-1·min-1
(3)3A(g)B(g)+3C(g)
题组二 化学反应速率的大小比较与计算
3.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,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5mol·L-1·min-1
B.v(B)=1.2mol·L-1·s-1
C.v(D)=0.4mol·L-1·min-1
D.v(C)=0.1mol·L-1·s-1
解析:
选D。
本题可以采用归一法进行求解,可以通过化学方程式的化学计量数将不同物质不同时间单位表示的反应速率折算成同一物质同一时间单位表示的反应速率进行比较,B项中的B物质是固体,不能表示反应速率;C项中对应的v(A)=0.2mol·L-1·min-1;D项中对应的v(A)=3mol·L-1·min-1。
4.将等物质的量的A、B混合放于2L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。
经5min后达到平衡,平衡时测得D的浓度为0.5mol/L,c(A)∶c(B)=3∶5,v(C)=0.1mol/(L·min)。
则:
(1)x=________。
(2)前5min内B的反应速率v(B)=________________________________________________________________________。
(3)平衡时A的转化率为________。
解析:
(1)v(D)=
=0.1mol/(L·min)=v(C),由此推知x=2。
(2)v(B)=
=
=0.05mol/(L·min)。
(3) 3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)
起始浓度(mol/L) a a 0 0
转化浓度(mol/L)0.750.250.50.5
平衡浓度(mol/L)a-0.75a-0.250.50.5
(a-0.75)∶(a-0.25)=3∶5 解得a=1.5;
A的转化率α(A)=
×100%=50%。
答案:
(1)2
(2)0.05mol/(L·min)
(3)50%
用“一看二转三比较”法比较化学反应速率的大小
“一看”:
看单位是否统一;
“二转”:
将不同物质表示的化学反应速率转化成用同一物质表示的化学反应速率;
“三比较”:
比较数值确定大小。
考点二 影响反应速率的因素[学生用书P156]
1.内因
反应物本身的性质是主要因素,如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。
2.外因(只改变一个条件,其他条件不变)
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为反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2。
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
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)碳酸钙与盐酸反应过程中,再增加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,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)其他条件不变,恒压,增加惰性气体的量,原化学反应速率减慢。
( )
(8)相同条件下,Mg和Fe分别与0.1mol·L-1的盐酸反应的速率相同。
( )
答案:
(1)√
(2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×
(7)√ (8)×
2.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变,充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变,充入N2使容器体积变大
A.①④ B.②③
C.①③D.②④
解析:
选C。
增加固体的量、恒容时充入惰性气体对反应速率无影响。
名师点拨
(1)反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时也可以从浓度是否发生改变的角度来分析,若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。
(3)其他条件不变,改变温度、使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素的改变,反应速率不一定发生变化。
一定条件下,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。
下列有关叙述正确的是( )
A.升高温度,v(正)增大,v(逆)减小
B.恒温恒容,再充入O2,反应速率增大
C.恒温恒压,再充入N2,反应速率增大
D.恒温恒容,再充入SO3,最终逆反应速率增大,正反应速率不变
[解析] 升高温度,正、逆反应速率均增大,A项错误;恒温恒容,再充入O2,反应物浓度增大,故反应速率增大,B项正确;恒温恒压,再充入与反应不相干的N2,反应容器的容积增大,反应物的浓度减小,则反应速率减小,C项错误;恒温恒容,再充入SO3,相当于增大压强,则正、逆反应速率都会增大,D项错误。
[答案] B
有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。
这种说法是否正确,对此你如何理解?
答案:
这句话是正确的。
但压强仅对有气体参加的反应起作用。
增大压强,所有参与反应的气体的浓度均增大,如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),增大压强,SO2、O2、SO3的浓度均增大,正、逆反应速率均增大。
而增大浓度可以只增大反应物或生成物的浓度,若只增大反应物的浓度,v正瞬间增大,然后逐渐减小,v逆不变,然后逐渐增大。
压强对无气体参与的反应无影响,但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。
气体反应体系中充入惰性气体
(不参与反应)时,对反应速率的影响
(1)恒容:
充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
(2)恒压:
充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减慢。
题组一 浓度和压强对化学反应速率的影响
1.(xx·高考海南卷改编)10mL浓度为1mol·L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )
①K2SO4 ②CH3COONa ③CuSO4 ④Na2CO3
A.①② B.③④
C.①③D.②④
解析:
选A。
盐酸与锌粉的反应速率在温度不变时取决于c(H+),①中K2SO4溶液能起到稀释作用;②中CH3COO-能结合H+生成CH3COOH分子,从而降低c(H+),故①②均可减慢反应速率且不影响H2的生成量;③中锌粉置换出铜后会在溶液中构成原电池,从而加快反应速率;④中Na2CO3会与盐酸反应消耗H+,减慢了反应速率的同时也减少了H2的生成量。
2.(xx·高考上海卷)对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是( )
A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
解析:
选B。
对于合成氨反应,N2+3H22NH3+Q,属于放热反应,升高温度平衡会向吸热方向移动,对逆反应的反应速率影响更大,A错误;增大压强,平衡向体积减小的方向移动,对正反应的反应速率影响更大,B正确;减小反应物浓度,使正反应的反应速率瞬间减小,由于生成物的浓度没有变化,所以逆反应的反应速率不变,故减小反应物浓度,对正反应的反应速率影响更大,C错误;加入催化剂,能同等程度地加快正、逆反应速率,D错误。
题组二 多因素综合影响化学反应速率
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/°C
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
解析:
选D。
本题考查反应速率的影响因素,温度高、浓度大反应速率快,先出现浑浊,D项符合题意。
4.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得到下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl)(mol·L-1)
温度(℃)
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
A.4-3-2-1B.1-2-3-4
C.2-4-3-1D.1-2-4-3
解析:
选A。
从表中铁的形状、盐酸的浓度、反应的温度分析可得出:
1组最慢,其次慢的是2组;由于3组温度最高,4组用的是铁粉,二者反应速率相对大小无法确定,故反应速率:
1<2<3<4或1<2<4<3。
浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应速率的实质——改变了单位体积内活化分子的数目,单位体积内的活化分子数目增加,反应速率加快;反之减慢。
考点三 化学反应速率影响因素的实验探究[学生用书P158]
在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为弄清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变时,再进行实验。
因此,常用变量控制思想解决该类问题。
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,只改变一种因素,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,否则无法作出正确判断。
1.(xx·高考全国卷Ⅰ,9,6分)已知分解1molH2O2放出热量98kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为
H2O2+I-―→H2O+IO- 慢
H2O2+IO-―→H2O+O2+I- 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:
选A。
A.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O+O2↑,该反应中I-作催化剂,其浓度的大小将影响该反应的反应速率。
B.该反应中IO-是中间产物,不是该反应的催化剂。
C.反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量,分解1molH2O2放出98kJ热量,不能据此判断该反应的活化能。
D.由反应速率与化学方程式中对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2)。
2.臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。
O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。
已知:
O3的起始浓度为0.0216mol/L。
t/min
pH
T/℃
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
(1)pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是______________。
(2)在30℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为________mol/(L·min)。
(3)据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填字母代号)。
a.40℃、pH=3.0
b.10℃、pH=4.0
c.30℃、pH=7.0
解析:
(1)pH增大,OH-浓度增大,加速了O3分解,表明OH-对O3分解具有催化作用。
(2)30℃、pH=4.0时,O3分解的Δc=
=0.0108mol/L,用时108min,则O3分解速率v=
=1.00×10-4mol/(L·min)。
(3)据表中递变规律,40℃、pH=3.0时,所用时间介于31~158min;10℃、pH=4.0时所用时间>231min;30℃、pH=7.0时所用时间<15min,则分解速率依次增大顺序为b、a、c。
答案:
(1)OH-
(2)1.00×10-4 (3)b、a、c
名师点拨
(1)不要把外界因素对反应速率的影响和对化学平衡的影响混淆,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。
(2)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。
(xx·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( )
c/mol·L-1
v/mmol·L-1·min-1
T/K
0.600
0.500
0.400
0.300
318.2
3.60
3.00
2.40
1.80
328.2
9.00
7.50
a
4.50
b
2.16
1.80
1.44
1.08
A.a=6.00
B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变
C.b<318.2
D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
[解析] 由表格知328.2K时蔗糖水解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;温度不同,相同浓度下的平均速率不同,浓度减少一半所需的时间也不同,D项错误。
[答案] D
增大上述实验中的压强,蔗糖水解的速率是否加快?
若加入稀硫酸,蔗糖水解的速率是否加快?
答案:
蔗糖水解是在水溶液中进行的反应,改变压强不能影响其水解速率;稀硫酸是蔗糖水解的催化剂,所以会加快其水解速率。
题组 化学反应速率影响因素的实验探究
1.(xx·高考安徽卷)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。
光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O
转化为Cr3+。
某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。
为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
在25℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
解析:
弄清实验目的。
由题干可以看出实验目的是探究初始pH和一定浓度草酸的用量对反应速率的影响。
三个实验中溶液的最终体积都是100mL。
由图中数据对比可以看出②③组实验探究的是草酸的用量对反应速率的影响,因此草酸溶液的体积要改变,为了保证混合溶液其他成分不发生变化,溶液的总体积不能发生改变,因此组合有很多种,如下表所示。
草酸溶液
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- 高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第一讲 化学反应速率讲义 高考 化学 一轮 复习 第七 化学反应 速率 化学平衡 第一 讲义