高考化学一轮复习专题五化学反应速率和化学平衡课时20化学反应速率及其影响因素导学案.docx
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高考化学一轮复习专题五化学反应速率和化学平衡课时20化学反应速率及其影响因素导学案
专题五化学反应速率和化学平衡
课时20化学反应速率及其影响因素
(本课时对应学生用书第87~91页)
【课时导航】
复习目标
1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法。
2.了解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。
3.认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
知识网络
问题思考
问题1 如何理解“同一个反应在相同条件下和相同时间内,用不同物质表示的化学反应速率的值可能不一样”?
问题2 对于可逆反应,外界条件对正、逆反应速率的影响分别是什么?
问题3 对于某一个气相反应:
A(g)+B(g)C(g),恒温恒压,充入氦气,对反应速率有何影响?
恒温恒容,充入氦气,对反应速率又有何影响?
【自主学习】
考点1 化学反应速率
【基础梳理】
1.化学反应速率:
用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量,通常用单位时间内 或 来表示。
2.在同一化学反应中,用不同物质表示该反应的化学反应速率时,数值可能不相同,对反应:
aA+bBcC+dD,各物质表示的反应速率分别为v(A)、v(B)、v(C)、v(D),则v(A)∶
v(B)∶v(C)∶v(D)= 。
【举题说法】
例题1 在四个不同的容器中,在不同条件下进行下列反应:
A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),根据下列测定的结果判断,反应进行得最快的是( )
A.A的起始浓度为1mol·L-1,5min后测得A的浓度为0.25mol·L-1
B.2L的恒容容器,充入8molB,5min后容器中还有2molB
C.30s时间段内,测得C的浓度增加了0.2mol·L-1
D.D的起始浓度为3mol·L-1,2min后测得D的浓度为2.1mol·L-1
【答案】 D
【解析】 不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比,比较反应的快慢,转变成用同种物质表示的化学反应速率。
A项,v(A)=0.15mol·L-1·min-1;B项,v(B)=0.6mol·L-1·min-1,转化为用A表示的反应速率v(A)=0.2mol·L-1·min-1;C项,v(C)=0.4mol·L-1·min-1,转化为用A表示的反应速率v(A)=0.2mol·L-1·min-1;D项,v(D)=0.45mol·L-1·min-1,转化为用A表示的反应速率v(A)=0.225mol·L-1·min-1。
所以反应进行最快的是D。
变式1 (2015·广东高考)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益、减少污染。
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10-3mol
0
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】 v(Cl2)===9×10-4mol·min-1,v(HCl)=2v(Cl2)=1.8×10-3mol·min-1
【题组训练】
1.(2014·镇江一模)一定温度时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2和O2,发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196kJ·mol-1,一段时间后达平衡,反应过程中测定的部分数据见下表:
反应时间/min
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
0
2
1
5
1.2
10
0.4
15
0.8
反应在前10min的平均速率为v(SO2)= 。
【答案】 0.06mol·L-1·min-1
【解析】 在10min时,容器中n(O2)=0.4mol,则SO2减少了1.2mol,v(SO2)==0.06mol·L-1·min-1。
2.(2015·泰州二模)臭氧是理想的烟气脱硝剂,其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),在T℃,向2.0L恒容密闭容器中充入2.0molNO2和1.0molO3,经过一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的部分数据见下表:
t/s
0
3
6
12
24
n(O2)/mol
0
0.36
0.60
0.80
0.80
求反应在0~3s内的平均速率v(NO2)= 。
【答案】 0.12mol·L-1·s-1
【解析】 因为在3s时,生成了0.36molO2,故NO2减少了0.72mol,故v(NO2)==0.12mol·L-1·s-1。
1.化学反应速率的常见单位一般为mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1。
2.化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示,一般是以最容易测定的一种物质表示,且应标明是什么物质的反应速率。
3.用不同的物质表示同一时间的反应速率时,其数值可能不同,但表达的意义是相同的,各物质表示的反应速率的数值之间有联系,彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)来说,则有===。
4.一般来说,反应在进行过程中都不是等速进行的,因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
考点2 影响化学反应速率的因素
【基础梳理】
1.内因(主要因素):
反应物本身的性质,如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序为 。
2.外因(其他条件不变,改变一个条件)
(1)浓度:
增大 的浓度,反应速率 ,反之 。
(2)压强:
对于 的反应,增大压强,反应速率 ,反之 。
(3)温度:
升高温度,反应速率 ,反之 。
(4)催化剂:
使用催化剂能改变化学反应速率,对于可逆反应,正、逆反应速率的改变程度 。
(5)其他因素:
反应物间的 、光辐射、放射性辐射、超声波,还有形成原电池也可加快某些反应速率等。
3.外界条件改变,引起反应速率改变的本质原因
改变条件
活化分子百分数
单位体积的活化分子数
反应速率
增大反应物浓度
增大压强(压缩体积)
升高温度
使用催化剂
【核心问题】
1.向反应体系中加入物质一定会加快反应速率吗?
2.对可逆反应,增大生成物浓度能加快反应速率吗?
3.增大压强一定会加快反应速率吗?
4.对系数相等的气相可逆反应,增大压强能加快反应速率吗?
5.对于正反应吸热的可逆反应,升温,正反应速率增大,逆反应速率减慢,这种说法对吗?
6.使用催化剂能提高转化率吗?
【答案】
1.若加入的是固体物质,则对反应速率无影响;若加入的溶液与原来是等浓度的,尽管加入物质,但未改变反应物浓度,对反应速率无影响;若是恒温恒容条件下发生的气相反应,加入的是稀有气体,对反应速率也没有影响。
2.对可逆反应,增大生成物浓度的瞬间,正反应速率不变,逆反应速率增大,使平衡逆向移动,从而使反应物浓度也增大,正反应速率随即增大。
3.对于非气相反应,增大压强对反应速率无影响;恒温恒容条件下的气相反应,充入稀有气体,尽管增大压强,但各个反应物、生成物浓度未发生变化,反应速率不变。
4.对系数相等的气相可逆反应,增大压强,能同等程度地加快正、逆反应速率。
5.对于正反应吸热的可逆反应,升高温度,正、逆反应速率均增大,但正反应速率增大得更多。
6.使用催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,平衡不移动,不能提高反应物转化率。
【举题说法】
例题2 下列有关化学反应速率的说法正确的是 (填字母)。
A.100mL2mol·L-1稀盐酸与锌反应时,加入适量的氯化钠溶液,生成氢气的速率不变
B.100mL2mol·L-1稀盐酸与锌反应时,加入少量硝酸钠固体,生成氢气的速率不变
C.100mL2mol·L-1稀盐酸与锌反应时,加入少量硫酸铜固体,生成氢气的速率加快
D.相同条件下,等量的锌粒分别与100mL2mol·L-1稀硫酸、100mL2mol·L-1稀盐酸反应,反应速率相同
E.无论是恒容密闭容器还是恒压密闭容器,再通入NO2,都可以加快反应2NO2N2O4的反应速率
F.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用铁片和浓硫酸反应可以加快产生氢气的速率
G.对于A(s)+B(g)C(g)+D(g)的反应,加入A,反应速率加快
H.工业生产中常将矿石粉碎,可以增大接触面积,使反应速率加快
I.2NO2N2O4(正反应放热),升高温度,v(正)增大,v(逆)减小
J.某恒容密闭容器中,发生反应A(g)B(g)+C(g),通入He,压强增大,反应速率加快
K.某恒压密闭容器中,发生反应A(g)B(g)+C(g),通入He,压强不变,反应速率不变
【答案】 CH
【解析】 加入氯化钠溶液,将盐酸稀释,c(H+)减小,反应速率减慢,A错误;锌与稀盐酸反应时,加入硝酸钠,N的氧化性大于H+,因而Zn与H+、N反应生成NO,B错误;锌与稀盐酸反应时,加入硫酸铜,锌置换出铜构成原电池,使反应速率加快,C正确;锌与酸反应的本质是与H+反应,2mol·L-1稀硫酸中c(H+)=4mol·L-1,2mol·L-1稀盐酸中c(H+)=2mol·L-1,故反应速率不同,D错误;恒容密闭容器中再通入NO2,反应物浓度增大,反应速率加快,恒压密闭容器中再通入NO2,体积增大,反应物浓度不变,反应速率不变,E错误;铁与浓硫酸常温下钝化,反应速率减慢,F错误;增加或减少固体物质,对反应速率无影响,G错误;矿石粉碎可以增大接触面积,加快反应速率,H正确;无论是放热反应还是吸热反应,升高温度,v(正)、v(逆)均增大,I错误;恒容密闭容器中通入稀有气体,尽管总压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变,J错误;恒压密闭容器中通入稀有气体,压强不变,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小,K错误。
变式2 (2015·上海高考)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
【答案】 B
【解析】 合成氨是放热反应,升温,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)>v(正),因而对逆反应的反应速率影响更大,故A错误;反应前后气体体积减小,增大压强,v(正)、v(逆)均增大,但v(正)>v(逆),因而对正反应的反应速率影响更大,故B正确;减小反应物浓度,v(正)减小,v(逆)瞬间不变,因而对正反应的反应速率影响更大,故C错误;催化剂能同等程度地影响正、逆反应速率,故D错误。
例题3 (2015·广东二模改编)硫酸酸化的草酸(H2C2O4,二元弱酸)溶液能将KMnO4溶液中的Mn转化为Mn2+而使溶液褪色,为研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)常温下,控制KMnO4溶液初始浓度相同,调节不同的初始pH和草酸溶液用量做对比实验,完成以下实验设计表。
实验
编号
温度
初始
pH
0.1mol·L-1草酸溶液
体积/mL
0.01mol·L-1KMnO4
溶液体积/mL
蒸馏水
体积/mL
待测数据(反应混合
液褪色时间/s)
1
常温
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