届高三高考化学一轮复习知识点第22讲 化学反应速率含答案.docx
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届高三高考化学一轮复习知识点第22讲化学反应速率含答案
第22讲化学反应速率
【考情分析】
1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。
2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用。
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,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活、生产和科学研究领域中的重要作用。
【核心素养分析】
变化观念与平衡思想:
能认识化学反应速率是变化的,知道化学反应速率与外界条件有关,并遵循一定规律;能多角度。
动态地分析化学反应速率,运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理与模型认知:
建立观点、结论和证据之间的逻辑关系,知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系,建立模型。
能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
科学探究与创新意识:
能发现和提出有关化学反应速的有探究价值的问题;通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。
【重点知识梳理】
知识点一 化学反应速率的概念及计算
1.化学反应速率
2.化学反应速率计算的万能方法——三段式法
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),起始时A的浓度为amol·L-1,B的浓度为bmol·L-1,反应进行至t1s时,A消耗了xmol·L-1,则化学反应速率可计算如下:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1)ab00
转化/(mol·L-1)x
t1/(mol·L-1)a-xb-
则:
v(A)=mol·L-1·s-1,v(B)=mol·L-1·s-1,
v(C)=mol·L-1·s-1,v(D)=mol·L-1·s-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),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。
如一定温度下,在密闭容器中发生反应:
3A(g)+B(g)2C(g)。
已知v(A)=0.6mol·L-1·s-1,则v(B)=0.2mol·L-1·s-1,v(C)=0.4mol·L-1·s-1。
4.化学反应速率的大小比较
(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>,则反应速率A>B。
知识点二 影响化学反应速率的因素
1.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(只改变一个条件,其他条件不变)
【特别提醒】
①改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。
②浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时,正、逆反应速率均增大或减小,如升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,化学反应速率均加快。
(3)反应体系条件改变对反应速率的影响
①恒温时:
体积缩小压强增大浓度增大反应速率增大。
②恒温恒容时:
a.充入气体反应物总压强增大浓度增大反应速率增大。
b.充入“惰性气体”总压强增大,但各气体分压不变―→各物质的浓度不变―→反应速率不变。
③恒温恒压时:
充入“惰性气体”体积增大各反应物浓度减小反应速率减小。
总之,压强改变而对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化,从而对反应速率产生影响。
2.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,E2为逆反应的活化能,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
知识点三速率-时间(vt)图像
由图像变化分析外界条件对其影响,已知反应为mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH=QkJ·mol-1。
1.“渐变”类vt图像
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大,v′逆逐渐增大;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小,v′逆逐渐减小;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大,v′正逐渐增大;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小,v′正逐渐减小;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,减小生成物的浓度
2.“断点”类vt图像
图像
分析
结论
t1时v′正、v′逆均突然增大,且v′正>v′逆;平衡向正反应方向进行
t1时其他条件不变,增大反应体系的压强且m+n>p+q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变,升高温度且Q>0(吸热反应)
t1时v′正、v′逆均突然增大,且v′逆>v′正;平衡向逆反应方向进行
t1时其他条件不变,增大反应体系的压强且m+n<p+q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变,升高温度且Q<0(放热反应)
t1时v′正、v′逆均突然减小,且v′正>v′逆;平衡向正反应方向进行
t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n<p+q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变,降低温度且Q<0(放热反应)
t1时v′逆、v′正均突然减小,且v′逆>v′正;平衡向逆反应方向进行
t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n>p+q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变,降低温度且Q>0(吸热反应)
3.“平台”类vt图像
图像
分析
结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移动
t1时其他条件不变使用催化剂
t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m+n=p+q(反应前后气体体积无变化)
t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正=v′逆,平衡不移动
t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n=p+q(反应前后气体体积无变化)
【典型题分析】
高频考点一化学反应速率
【例1】[2019·全国卷Ⅱ,27(3)]环戊二烯()容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。
不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是________(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-1
【解析】由相同时间内,环戊二烯浓度减小量越大,反应速率越快可知,T1 【答案】CD 【举一反三】[2018·全国卷Ⅰ,28 (2)②]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应: 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。 体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]: t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。 t=62min时,测得体系中pO2=2.9kPa,则此时的pN2O5=________kPa,v=________kPa·min-1。 【解析】t=62min时,体系中pO2=2.9kPa,根据“三段式”法得 2N2O5(g)===2N2O4(g)+O2(g) 起始/kPa35.800 转化/kPa5.85.82.9 62min/kPa30.05.82.9 则62min时pN2O5=30.0kPa,v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。 【答案】30.0 6.0×10-2 【变式探究】(2020·陕西咸阳中学模拟)在一密闭容器中充入一定量的N2和O2,在电火花作用下发生反应N2+O2===2NO,经测定前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L-1·s-1,则6s末NO的浓度( ) A.等于1.2mol·L-1 B.小于1.2mol·L-1 C.大于1.2mol·L-1 D.不能确定 【解析】选B。 前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L-1·s-1,即用NO表示的反应速率为0.2mol·L-1·s-1。 如果3~6s用NO表示的反应速率仍为0.2mol·L-1·s-1,则6s末NO的浓度为1.2mol·L-1。 由于随着反应进行,反应物浓度减小,反应速率减慢,故6s末NO的浓度小于1.2mol·L-1。 高频考点二影响化学反应速率的因素 【例2】(2017·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 【答案】D 【解析】从图甲看出,相同时间内,起始c(H2O2)越大,H2O2的浓度变化量越大,即分解速率越快,A项错误;从图乙看出,NaOH溶液浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,B项错误;从图丙看出,0.1mol·L-1NaOH与1.0mol·L-1NaOH所示曲线相比,0.1mol·L-1NaOH对应曲线表示的H2O2分解速率快,C项错误。 【变式探究】(2018·江苏卷)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。 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(装置如图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________________________________________________________________________。
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