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学案化学反应速率及影响因素
第七章 化学反应速率与化学平衡
第20讲 化学反应速率及影响因素
考纲要求
学法点拨
1.了解化学反应速率的定义和定量表示方法。
2.了解反应活化能的定义,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。
本讲内容中化学反应速率的的计算与图象判断是历年高考的必考内容之一,预计2019年高考仍会在化学反应速率的大小比较、数值计算及其影响因素等方面进行考查。
请在复习中务必重点关注:
化学反应速率的含义及大小比较;化学反应速率的计算;影响化学反应速率的因素及应用;有关化学反应速率的图象等。
考点一 化学反应速率的计算与大小比较
Z
1.化学反应速率的定义
通常用单位时间内反应物浓度的__减小__或生成物浓度的__增大__(均为正值)来表示。
2.数学表达式及单位
v=__
__,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
对于已知反应:
mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),在同一段时间内,用不同物质来表示该反应速率,当单位相同时,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。
即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=__m∶n∶p∶q__。
如在一个2L的容器中发生反应:
3A(g)+B(g)===2C(g),加入2molA,1s后剩余1.4mol,则v(A)=__0.3_mol·L-1·s-1__,v(B)=__0.1_mol·L-1·s-1__,v(C)=__0.2_mol·L-1·s-1__。
特别提醒:
(1)化学反应速率一般指反应的平均反应速率而不是瞬时反应速率,且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。
(2)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。
(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。
4.化学反应速率计算的三个方法
(1)定义式法:
v(B)=
=
。
(2)比例关系式:
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或
=
=
。
(3)三段式法:
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
t0s/mol·L-1 a b 0
转化/mol·L-1 x
t1s/mol·L-1 a-x b-
则:
v(A)=
mol·L-1·s-1、
v(B)=
mol·L-1·s-1、
v(C)=
mol·L-1·s-1。
5.化学反应速率的比较方法
(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
>
,则反应速率A>B。
X
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)对于任何反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显( × )
(2)由v=
计算平均反应速率,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,数值越大,表示化学反应速率越大( × )
(4)由于固体和纯液体的浓度可视为常数,所以不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。
( √ )
(5)10mol·L-1·s-1的反应速率一定比1mol·L-1·s-1的反应速率大( × )
(6)在2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应中,t1、t2时刻,SO3(g)浓度分别为c1、c2,则t1~t2时间内,SO3(g)生成的平均速率为v=
( √ )
(7)反应速率一般是指某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率( √ )
(8)对于反应N2+3H2
2NH3,v(N2)∶v(H2)一定等于1∶3( √ )
(9)化学反应速率为1.2mol·L-1·s-1是指1秒时,该反应中某物质的浓度为1.2mol·L-1( × )
(10)根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢( √ )
2.在2L的密闭容器中,加入1molH2和2molI2,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)。
回答下列问题:
(1)在2s末时,测得容器中含有0.6mol的HI,则该反应的化学反应速率v(H2)=__0.075_mol·L-1·s-1__;v(I2)=__0.075_mol·L-1·s-1__;v(HI)=__0.15_mol·L-1·s-1__。
(2)根据上述三者的化学反应速率值,分析用不同物质表示同一化学反应时,化学反应速率值之间有何关系?
__同一反应,用不同物质表示的化学反应速率数值可能相同,也可能不同,但表示的意义都相同,并且化学反应速率之比等于化学计量数之比。
__
3.某温度时,在容积为3L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式为__2Z+Y3X__。
(2)反应开始至2min末,X的反应速率为__0.067_mol·L-1·min-1__。
(3)该反应是由__③__(填序号)开始的。
①正反应 ②逆反应 ③正、逆反应同时
[解析]
(1)由图知Z、Y为反应物,X为生成物,且为可逆反应,Z、Y、X三种物质的化学计量数之比为(2.0-1.6)∶(1.2-1.0)∶(1.0-0.4)=2∶1∶3。
(2)v(X)=
≈0.067mol·L-1·min-1。
题组一 化学反应速率的计算
1.(2018·黑龙江哈尔滨高三调研)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:
nB/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
( C )
A.0~t1时间段内,平均反应速率v(B)=
mol·L-1·min-1
B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=
mol·L-1·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,因此无法确定0~t1时间段内的反应速率,A项错误;若起始时,n(D)=0,0~t2时Δn(D)=0.2mol,容器容积为1L,故0~t2时间内:
v(D)=
=
mol·L-1·min-1,又因为反应速率为平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B项错误;升高温度,B、C、D的反应速率均增大,C项正确;t1~t2时间段内,B和D的物质的量变化分别为0.06mol、0.1mol,所以b∶d=3∶5,D项错误。
特别提醒:
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
某一物质的反应速率vx
vy、vx等。
2.(2018·北京高三模拟)一定温度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)
( C )
A.0~6min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)
B.6~10min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.30mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
[解析] 根据题目信息可知,0~6min,生成22.4mL(标准状况)氧气,消耗0.002molH2O2,则v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min),A项正确;随反应浓度的减小,反应速率逐渐降低,B项正确;反应至6min时,剩余0.002molH2O2,此时c(H2O2)=0.20mol/L,C项不正确;反应至6min时,消耗0.002molH2O2,转化率为50%,D项正确。
3.(2018·经典习题选萃)在2L容积不变的容器中,发生N2+3H22NH3的反应。
现通入4molH2和4molN2,10s内用H2表示的反应速率为0.12mol·L-1·s-1,则10s后容器中N2的物质的量是
( C )
A.1.6mol B.2.8mol
C.3.2mol D.3.6mol
[解析] v(H2)=
Δc=0.12mol·L-1·s-1×10s=1.2mol·L-1
N2 + 3H22NH3
起始浓度/mol·L-1 2 2 0
10s后/mol·L-1 1.6 0.8 0.8
变化/mol·L-1 0.4 1.20.8
所以10s后N2的物质的量为:
Δn=Δc·v(N2)=1.6mol·L-1×2L=3.2mol。
题组二 化学反应速率的大小比较
4.(2018·豫南九校第一次联考)反应4CO+2NO2N2+4CO2在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是
( C )
A.v(CO)=1.5mol·L-1·min-1B.v(NO2)=0.7mol·L-1·min-1
C.v(N2)=0.4mol·L-1·min-1D.v(CO2)=1.1mol·L-1·min-1
[解析] 换算成同一物质的反应速率再比较,如以N2为标准,A、B、D项分别换算为0.375mol·L-1·min-1、0.35mol·L-1·min-1、0.275mol·L-1·min-1,所以反应速率最快的为C项。
5.(2018·湖南模拟)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·L-1·s-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1。
下列有关反应速率的比较中正确的是
( B )
A.④>③=②>①B.①>④>②=③
C.①>②>③>④D.④>③>②>①
[解析] 用比值法进行反应速率大小的比较,v(A)=0.45mol·L-1·s-1;
v(B)=
×0.6=0.2mol·L-1·s-1;
v(C)=
×0.4=0.2mol·L-1·s-1;
v(D)=
×0.45=0.225mol·L-1·s-1,故①>④>②=③,B项正确。
6.(2018·湖南师大附中模拟)以煤为原料合成天然气是煤气化的一种重要方法,其工艺核心是合成过程中的甲烷化,涉及的主要反应:
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH<0 ①
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0 ②
现在300℃,容积为2L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验,相关数据记录如下:
CO
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