版步步高《大一轮复习讲义》人教版第7章 第33讲 化学反应速率Word格式文档下载.docx
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2.反应A(g)+3B(g)===2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45mol·
s-1,②v(B)=0.6mol·
s-1,③v(C)=0.4mol·
s-1,④v(D)=0.45mol·
则有关反应速率大小顺序为________。
答案 ①>
④>
②=③
解析 可用比值法进行反应速率大小比较,
=0.45mol·
s-1;
=
=0.2mol·
=0.225mol·
s-1,故①>
②=③。
3.如图安装好实验装置(装置气密性良好),在锥形瓶内盛有6.5g锌粒(Zn的相对原子质量为65),通过分液漏斗加入40mL2.5mol·
L-1的稀硫酸,将产生的H2收集在注射器中,10s时恰好收集到标准状况下的H244.8mL。
回答下列问题
(1)根据装置图,还缺少的实验用品为________。
(2)用H+表示10s内该反应的反应速率为________。
(3)用H2表示10s内该反应的反应速率为________mol·
(4)用锌粒表示10s内该反应的反应速率为________g·
(5)用H+或H2表示的化学反应速率比实际偏大,其原因是什么,怎样改正。
________________________________________________________________________。
答案
(1)秒表
(2)0.01mol·
s-1 (3)0.0002 (4)0.013 (5)由于滴入的稀硫酸占体积,造成进入注射器内的气体体积偏大,H2的体积偏大;
可以把分液漏斗换成恒压滴液漏斗
解析 Zn + 2H+ === Zn2+ + H2↑
65g2mol1mol22.4L
0.13g0.004mol0.002mol0.0448L
v(H+)=
=0.01mol·
用锌粒表示10s内该反应的反应速率为
=0.013g·
用H2表示10s内该反应的反应速率为
=0.0002mol·
1.化学反应速率计算的一般方法
(1)定义式法:
找出各物质的起始量、某时刻量,求出转化量,利用定义式v(A)=
来计算。
(2)用已知物质的反应速率,计算其他物质表示的反应速率——关系式法。
化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。
2.比较化学反应速率大小的常用方法
(1)先换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值的大小。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比较
与
,若
>
,则不同情况下,用A表示的反应速率比用B表示的大。
题组一 速率计算中图表信息的提取
1.一定条件下,在体积为10L的固定容器中发生反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如下图。
下列说法不正确的是( )
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·
min-1
D.10~12min,N2的平均反应速率v(N2)=0.0025mol·
答案 A
解析 t1时刻没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,A项错误;
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)=
=0.0075mol·
min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比v(H2)=
=0.01125mol·
min-1,C项正确;
10~12min,v(NH3)=
=0.005mol·
min-1,v(N2)=
=0.0025mol·
min-1,D项正确。
2.硝基苯甲酸乙酯在OH-存在下发生水解反应:
O2NC6H4COOC2H5+OH-O2NC6H4COO-+C2H5OH,两种反应物的初始浓度均为0.050mol·
L-1,15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示,回答下列问题:
t/s
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
(1)列式计算该反应在120~180s与180~240s区间的平均反应速率:
____________________、__________________。
(2)比较两者大小可得出的结论是____________________________________。
答案
(1)v=
≈7.3×
10-5mol·
s-1
v=
≈5.8×
(2)随反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢
解析
(1)注意“列式计算”的要求是既要列出规范的计算式,又要计算出结果。
(2)120~180s时间段速率大是因为反应物浓度大,180~240s时间段速率小是因为反应物浓度小,即随着反应的进行,反应物浓度降低,反应速率减慢。
题组二 用其他物理量改变表示的化学反应速率
3.合金贮氢材料具有优异的吸氢性能,在配合氢能的开发中起到重要作用。
温度为T1时,2g某合金4min内吸收氢气240mL,吸氢速率v=________mL·
g-1·
min-1。
答案 30
解析 吸氢速率v=
=30mL·
4.在新型RuO2催化剂作用下,使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)+
O2(g)H2O(g)+Cl2(g)具有更好的催化活性。
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:
t/min
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10-3mol
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0~6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·
min-1为单位,写出计算过程)。
答案 解法一 2.0~6.0min时间内,Δn(Cl2)=5.4×
10-3mol-1.8×
10-3mol=3.6×
10-3mol,
v(Cl2)=
=9.0×
10-4mol·
所以v(HCl)=2v(Cl2)=2×
9.0×
min-1=1.8×
10-3mol·
解法二 设HCl转化的物质的量为n,则
2HCl(g)+
O2(g)H2O(g)+Cl2(g)
21
n(5.4-1.8)×
10-3mol
解得n=7.2×
所以v(HCl)=
=1.8×
5.工业制硫酸的过程中,SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步,550℃时,在1L的恒温容器中,反应过程中部分数据见下表:
反应时间/min
SO2(g)/mol
O2(g)/mol
SO3(g)/mol
4
2
5
1.5
10
15
1
若在起始时总压为p0kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,而气态物质分压=总压×
气态物质的物质的量分数,则10min内SO2(g)的反应速率v(SO2)=_______kPa·
答案
解析 列出“三段式”
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
初始/mol
420
转化/mol212
10min/mol
212
气体总压之比等于气体物质的量之比,所以10min时体系总压p10min满足
,即p10min=
p0kPa,p初始(SO2)=
p0kPa,p10min(SO2)=
p0×
p0kPa,故v(SO2)=(
p0kPa-
p0kPa)÷
10min=
p0kPa·
题组三 速率常数的应用
6.工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2,原理为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)该反应的逆反应速率表达式为v逆=k·
c(CO)·
c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示:
CO浓度/(mol·
L-1)
H2浓度/(mol·
逆反应速率/(mol·
min-1)
0.1
c1
c2
16.0
0.15
6.75
由上述数据可得该温度下,c2=___mol·
L-1,该反应的逆反应速率常数k=__L3·
mol-3·
答案 0.2 1.0×
104
解析 根据v逆=k·
c3(H2),由表中数据可得:
c
,c2=
,所以有k×
×
=16.0mol·
min-1,解得k=1.0×
104L3·
min-1,带入c2的等式可得c2=0.2mol·
L-1。
7.300℃时,2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正=k·
cn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:
序号
c(ClNO)/(mol·
v/(mol·
s-1)
①
0.30
3.60×
10-9
②
0.60
1.44×
10-8
③
0.90
3.24×
n=________;
k=________。
答案 2 4.0×
10-8L·
mol-1·
解析 根据表格①②中的数据,带入速率公式然后做比值:
,解得n=2,将n代入①中得k=4×
1.速率常数的含义
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1mol·
L-1时的反应速率。
在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。
因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
2.速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:
aA+bB===gG+hH
则v=k·
ca(A)·
cb(B)(其中k为速率常数)。
如:
①SO2Cl2SO2+Cl2 v=k1·
c(SO2Cl2)
②2NO22NO+O2 v=k2·
c2(NO2)
③2H2+2NON2+2H2O v=k3·
c2(H2)·
c2(NO)
3.速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。
考点二 影响化学反应速率的因素
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Mg>Al。
2.外因
3.用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响
图像
图像分析
(1)其他反应条件一定,化学反应速率随反应物浓度的增大而增大
(2)其他反应条件一定,化学反应速率随温度的升高而增大
(3)有气体参加的反应,化学反应速率随着压强的增大而增大
(4)有气体参加的反应,化学反应速率随着容器体积的增大而减小
(5)分别在较低温度和较高温度下反应,化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大
4.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
5.稀有气体对反应速率的影响
A(g)+B(g)C(g),恒温恒容,充入氦气,对反应速率有何影响?
恒温恒压,充入氦气,对反应速率又有何影响?
(1)催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变(×
催化剂反应前后的化学性质不变,物理性质发生改变。
(2)升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小(×
升温时,吸热反应、放热反应速率均增大。
(3)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,滴入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率
(×
加入CuSO4形成原电池,使化学反应速率加快,而加入CH3COONa,会生成CH3COOH,c(H+)减小,反应速率减慢。
(4)碳酸钙与盐酸反应的过程中,再增加CaCO3固体,可以加快反应速率(×
CaCO3的浓度为常数,化学反应速率保持不变。
(5)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(×
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。
(6)100mL2mol·
L-1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变(×
加入氯化钠溶液,相当于对溶液稀释,c(H+)减小,反应速率应减小。
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不变 (4)减小
题组一 化学反应速率影响因素的基本应用
1.某温度下,在容积一定的密闭容器中进行如下反应:
2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>
0。
下列叙述正确的是( )
A.向容器中充入氩气,反应速率不变
B.加入少量W,逆反应速率增大
C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.将容器的容积压缩,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞次数增大
解析 向恒容容器中充入氩气,各反应组分的浓度不变,反应速率不变,A项正确;
W为固态,加入少量W,反应速率不变,B项错误;
升高温度,正、逆反应速率均增大,C项错误;
将容器的容积压缩,可增大单位体积内活化分子数和有效碰撞次数,但活化分子百分数不变,D项错误。
2.下列表格中的各种情况,可以用对应选项中的图像表示的是( )
选项
反应
甲
乙
A
外形、大小相近的金属和水反应
Na
K
B
4mL0.01mol·
L-1KMnO4溶液分别和不同浓度的2mLH2C2O4(草酸)溶液反应
0.1mol·
L-1的H2C2O4溶液
0.2mol·
C
5mL0.1mol·
L-1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·
L-1H2SO4溶液反应
热水
冷水
D
5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2
无MnO2粉末
加MnO2粉末
答案 C
解析 由于K比Na活泼,故大小相同的金属K和Na与水反应,K的反应速率更快,又由于Na、K与H2O反应均为放热反应,随着反应的进行,放出大量的热,反应速率逐渐加快,A项不正确;
由于起始时乙中H2C2O4浓度大,故其反应速率比甲中快,B项不正确;
由于甲反应是在热水中进行的,温度高,故甲的反应速率大于乙,随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,故甲、乙中反应速率逐渐减小,C项正确;
MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用,故乙的反应速率大于甲,D项不正确。
题组二 催化剂、活化能与转化效率
3.(2020·
天津一中调研)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-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析 A项,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项,该反应中IO-是中间产物,不是该反应的催化剂;
C项,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项,由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2)。
4.(2019·
山东临沂一模)已知反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752kJ·
mol-1的反应机理如下:
①2NO(g)N2O2(g) (快)
②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g) (慢)
③N2O(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g) (快)
下列有关说法错误的是( )
A.①的逆反应速率大于②的正反应速率
B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C.N2O2和N2O是该反应的催化剂
D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
解析 ①为快反应,说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小,反应更容易发生;
②为慢反应,说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大,②中正反应的活化能大于①中逆反应的活化能,因此①的逆反应速率大于②的正反应速率,A项正确;
②反应为慢反应,反应慢说明反应的活化能大,物质微粒发生碰撞时,许多碰撞都不能发生化学反应,因此碰撞仅部分有效,B项正确;
反应过程中N2O2和N2O是中间产物,不是催化剂,C项错误;
总反应为放热反应,则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大,D项正确。
5.[2018·
江苏,20(4)]将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是__________________________;
当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是_______________________。
答案 迅速上升段是催化剂活性随温度的升高增大,与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;
上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大 催化剂活性下降;
NH3与O2反应生成了NO
解析 温度升高,反应速率增大,同时催化剂的活性增大也会提高反应速率。
一段时间后催化剂活性增大幅度变小,主要是温度升高使反应速率增大。
当温度超过一定值时,催化剂的活性下降,同时氨气与氧气反应生成NO而使反应速率减小。
绝大多数催化剂都有活性温度范围,温度太低时,催化剂的活性很小,反应速率很慢,随着温度的升高,反应速率逐渐增大,物质转化效率增大,温度过高又会破坏催化剂的活性。
1.[2020·
新高考全国卷Ⅰ(山东),14改编]1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:
第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正离子(
);
第二步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。
反应进程中的能量变化如下图所示。
已知在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。
下列说法正确的是( )
A.1,4-加成产物不如1,2-加成产物稳定
B.与0℃相比,40℃时1,3-丁二烯的转化率增大
C.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小
D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
答案 D
解析 A项,由图可知1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物的能量低,前者更稳定,错误;
B项,由图可知,第一步为吸热反应,第二步为放热反应,升高温度第二步平衡逆向移动,1,3-丁二烯的转化率减小,错误;
C项,升高温度,反应速率均增大,错误;
D项,1,2-加成反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,所以从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,正确。
2.(2018·
全国卷Ⅰ,28)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:
第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡
第二步 NO2+NO3―→NO+NO2+O2 慢反应
第三步 NO+NO3―→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。
下列表述正确的是________(填字母)。
A.v(第一步的逆反应)>
v(第二步反应)
B.
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