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第七章化学反应速率和化学平衡

第一节

化学反应速率及其影响因素

　教材复习——打牢基础，基稳才能楼高

化学反应速率

1．概念与表示

（1）概念：

化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。

（2）表示：

通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

（3）表达式：

v＝

。

（4）单位：

一般为mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1。

（1）由v＝

计算得到的反应速率是平均速率而不是瞬时速率，且不论用反应物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表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。

2．与化学方程式中各物质化学计量数的关系

某一反应中，以各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。

如对于反应：

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）；则有v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q或

v（A）＝

v（B）＝

v（C）＝

v（D）。

[对点练习]

1．在容积为3L的密闭容器内进行如下反应：

4A（g）＋bB（g）===2C（g），开始时A为8mol，B为12mol，2s后A为2mol，B为3mol，则b值为（　　）

A．2　　　B．6　　　C．4　　　D．5

解析：

选B　v（A）＝（8－2）mol/（2s×3L）＝1mol·L－1·s－1，v（B）＝（12－3）mol/（2s×3L）＝1.5mol·L－1·s－1，v（A）∶v（B）＝1∶1.5＝4∶b，得b＝6。

2．在一定条件下，合成氨反应为N2＋3H22NH3，在2L密闭容器中进行，5min内氨的质量增加了1.7g，则5min内此反应以各物质的浓度变化表示的平均反应速率中不正确的是（　　）

A．v（H2）＝0.015mol·L－1·min－1

B．v（N2）＝0.3mol·L－1·h－1

C．v（NH3）＝0.0017mol·L－1·min－1

D．v（NH3）＝0.01mol·L－1·min－1

解析：

选C　在2L密闭容器中进行，5min内氨的质量增加了1.7g，Δn（NH3）＝

＝0.1mol，v（NH3）＝

＝0.01mol·L－1·min－1，C项错误，D项正确；v（H2）＝

v（NH3）＝

×0.01mol·L－1·min－1＝0.015mol·L－1·min－1，A项正确；v（N2）＝

v（NH3）＝

×0.01mol·L－1·min－1＝0.005mol·L－1·min－1＝0.3mol·L－1·h－1，B项正确。

3．（2018·清远清城区考试）反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋2D（g）在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示该反应的反应速率最快的是（　　）

A．v（A）＝0.15mol·L－1·min－1

B．v（B）＝0.01mol·L－1·s－1

C．v（C）＝0.40mol·L－1·min－1

D．v（D）＝0.45mol·L－1·min－1

解析：

选D　如果都用物质B表示该反应的反应速率，则根据反应速率之比等于化学计量数之比可知选项A～D分别是0.45mol·L－1·min－1、0.60mol·L－1·min－1、0.60mol·L－1·min－1、0.675mol·L－1·min－1，即选项D表示的该反应的反应速率最快。

影响化学反应速率的因素

1．内因

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Na>Mg>Al。

2．外因

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为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，E2为逆反应的活化能，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、有效碰撞与化学反应速率的关系

[对点练习]

1．一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）===2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是（　　）

A．缩小容积使压强增大　　　　　　B．恒容，充入N2

C．恒容，充入HeD．恒压，充入He

解析：

选C　A项，缩小容积即增大压强，化学反应速率增大，错误。

B项，恒容，充入N2，反应物N2的浓度增大，反应速率增大，错误。

C项，恒容，充入He，没有改变反应物的浓度，故反应速率不变，正确。

D项，恒压，充入He，体积扩大，各物质浓度减小，反应速率减小，错误。

2．由下列生产或实验事实得出的相应结论不正确的是（　　）

选项

事实

结论

A

其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短

当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快

B

工业制硫酸中，在SO3的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环

增大气液接触面积，使SO3的吸收速率增大

C

在容积可变的密闭容器中发生反应2NH3（g）N2H4（l）＋H2（g），把容器的体积缩小一半

正反应速率加快，逆反应速率减慢

D

A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡较快

当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率

解析：

选C　升高温度，反应速率增大，A项正确；增大气液接触面积，可增大反应速率，B项正确；压缩容器体积，反应物、生成物浓度均增大，正逆反应速率均加快，C项错误；FeCl3为过氧化氢分解的催化剂，由反应现象知滴加FeCl3溶液可加快反应速率，D项正确。

[基础过关练]

1．反应2CO2＋6H2CH2===CH2＋4H2O可用于合成烯烃。

下列有关说法错误的是（　　）

A．增大压强可加快该反应速率

B．升高温度能加快该反应速率

C．增大H2的浓度能加快该反应速率

D．密闭容器中，通入略过量的CO2可以实现H2的100%转化

解析：

选D　有气体参加的反应，增大压强化学反应速率加快，所以增大压强可加快该反应速率，A项正确；温度越高反应速率越快，B项正确；反应物浓度越大反应速率越快，C项正确；可逆反应中，原料的转化率小于100%，D项错误。

2．一定温度下，在某密闭容器中发生反应2HI（g）H2（g）＋I2（g）　ΔH>0，若在0～15s内c（HI）由0.1mol·L－1降到0.07mol·L－1，则下列说法正确的是（　　）

A．0～15s内用I2表示的平均反应速率为v（I2）＝0.002mol·L－1·s－1

B．c（HI）由0.07mol·L－1降到0.05mol·L－1所需的反应时间小于10s

C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢

D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快

解析：

选D　0～15s内，v（I2）＝

v（HI）＝

×

＝0.001mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应进行，c（HI）减小，v（HI）减小，故c（HI）由0.07mol·L－1降到0.05mol·L－1，所以时间大于10s，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项正确。

3．在2CH4（g）＋2NH3（g）＋3O2（g）===2HCN（g）＋6H2O（g）反应中，已知v（HCN）＝nmol·L－1·min－1，且v（O2）＝mmol·L－1·min－1，则m与n的关系正确的是（　　）

A．m＝

n　　B．m＝

n　　C．m＝

n　　D．m＝2n

解析：

选C　已知：

v（HCN）＝nmol·L－1·min－1，v（O2）＝mmol·L－1·min－1，反应速率之比等于对应化学计量数之比，故n∶m＝2∶3，即m＝

n。

4．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－的浓度有关

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　把已知两反应依次编号①、②，由两反应的快慢知过氧化氢分解快慢取决于反应①，I－是①的反应物之一，其浓度大小对反应一定有影响，A正确；反应①＋②可得总反应方程式，反应的催化剂是I－，IO－只是中间产物，B错误；1mol过氧化氢分解的ΔH＝－98kJ·mol－1，ΔH不是反应的活化能，是生成物与反应物的能量差，C错误；因为反应是在含少量I－的溶液中进行的，溶液中水的浓度是常数，不能用其浓度变化表示反应速率，D错误。

5．一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是（　　）

A．该反应的化学方程式为3B（g）＋4D（g）6A（g）＋2C（g）

B．反应进行到1s时，v（A）＝v（D）

C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.05mol·L－1·s－1

D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等

解析：

选C　该反应中各物质的物质的量变化量之比等于化学方程式中化学计量数之比，Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）∶Δn（D）＝（1.2－0）mol∶（1.0－0.4）mol∶（1.0－0.2）mol∶（0.4－0）mol＝6∶3∶4∶2，又因为各物质浓度最终不变，应为可逆反应，所以化学方程式为3B（g）＋4C（g）6A（g）＋2D（g），A项错误；任意时刻，用各物质表示的反应速率之比都等于其化学计量数之比，B、D错误。

6．工业上生产硫酸的关键反应为2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0，下图是SO2的平衡转化率与催化剂、温度的关系。

请完成下列各题：

（1）提高化学反应速率的措施有__________________________________________，若你作为上述生产的工程师，要提高化学反应速率，你首先考虑的条件是____________，你选择的原因是________________________________________________________________________。

（2）对上述反应催化效果最好的是___________，实际工业生产中选择的是V2O5，这种选择的原因是_____________________________________________。

解析：

（1）增大浓度、升高温度、使用催化剂、增大接触面积等都可提高化学反应速率；催化剂对化学反应的影响远远超过其他因素的影响。

（2）Pt是最好的催化剂但非常昂贵，生产成本高，V2O5成本低催化效果也比较好。

答案：

（1）增大浓度、升高温度、使用催化剂、增大接触面积等　使用催化剂　催化剂对化学反应的影响最大，远远超过其他因素的影响　

（2）Pt　Pt非常昂贵，生产成本高

　高考研究——把握考情，方向不对努力白费

考纲要求

高频考点

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产、生活和科学研究领域中的重要作用。

1.化学反应速率的计算与比较

5年4考

2.探究影响化学反应速率的因素

5年5考

考点一　化学反应速率的计算与比较

[高考这样考]

1．（2014·北京高考）一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2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）（　　）

A．0～6min的平均反应速率：

v（H2O2）≈3.3×10－2mol·L－1·min－1

B．6～10min的平均反应速率：

v（H2O2）<3.3×10－2mol·L－1·min－1

C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.30mol·L－1

D．反应至6min时，H2O2分解了50%

解析：

选C　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－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，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－1，C项错误；反应至6min时，消耗0.002molH2O2，转化率为50%，D项正确。

2．（2014·重庆高考）在恒容密闭容器中通入X并发生反应：

2X（g）Y（g），温度T1、T2下X的物质的量浓度c（X）随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是（　　）

A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量

B．T2下，在0～t1时间内，v（Y）＝

mol·L－1·min－1

C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆

D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小

解析：

选C　根据图示可知，T1＞T2，温度越高平衡时c（X）越高，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，M点X的转化量小于W点X的转化量，M点放出的热量小于W点放出的热量，A项错误；T2下，Δt＝t1，Δc（Y）＝

mol·L－1，v（Y）＝

mol·L－1·min－1，B项错误；M点温度比W点温度高，所以M点的正反应速率大于W点的逆反应速率，而W点的逆反应速率大于N点的逆反应速率，则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，C项正确；由于是恒容下反应，再加入一定量X，相当于增加压强，平衡向正反应方向移动，再次平衡时X的转化率增大，D项错误。

3．（2014·全国卷Ⅱ节选）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。

在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为________mol·L－1·s－1。

解析：

v（N2O4）＝

＝0.0010mol·L－1·s－1。

答案：

0.0010

[师说高考]

知

考

情

化学反应速率是近年高考的重要考查点，主要涉及反应速率快慢的比较、平均速率的计算及影响因素，特别是结合图像、图表等考查获取数据分析计算的能力

明

学

法

复习本部分内容首先要明确化学反应速率的意义与表示方法，注意容器容积、单位等易错点，并强化练习分析图像、图表及计算的能力

[备考这样办]

1．化学反应速率计算2方法

（1）根据图像计算反应速率

①找出横、纵坐标对应的物理量；

②将图中的变化量转化成相应浓度的变化量；

③根据公式v＝

进行计算。

（2）运用“三段式”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＋

2．化学反应速率大小比较2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v（A）>v（B）。

[过关这样练]

1．在2L的恒容容器中，充入1molA和3molB，并在一定条件下发生反应：

A（s）＋3B（g）2C（g）。

若经3s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，下列说法正确的是（　　）

①用A表示的反应速率为0.1mol·L－1·s－1

②用B表示的反应速率为0.4mol·L－1·s－1

③3s时生成C的物质的量为1.2mol

④3s时B的浓度为0.6mol·L－1

A．①②④　　　B．①③④　　　C．③④　　　D．②③④

解析：

选C　A是固体，不能用A表示反应速率，①错误；v（C）＝

＝0.2mol·L－1·s－1。

化学反应速率之比等于化学计量数之比，v（B）＝

v（C）＝0.3mol·L－1·s－1，②错误；3s时生成C的物质的量为n＝cV＝0.6mol·L－1×2L＝1.2mol，③正确；3s时转化的B的物质的量为1.8mol，剩下的B的物质的量为1.2mol，所以B的浓度为0.6mol·L－1，④正确。

2．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）用A、B物质表示的反应速率分别为______________________、____________________。

（3）该反应的化学方程式为________________________________________________。

解析：

（1）随着反应的进行，c（A）不断减小，c（B）、c（C）不断增大，故A为反应物，B、C为生成物。

（2）由v＝

知，v（A）＝

＝

mol·L－1·min－1，

v（B）＝

＝

mol·L－1·min－1。

（3）由Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）＝1.2∶0.4∶1.2＝3∶1∶3，

可知化学方程式中A、B、C三种物质的化学计量数之比为3∶1∶3。

由图像知反应过程中A、B、C共存，为可逆反应，反应的化学方程式为3A（g）B（g）＋3C（g）。

答案：

（1）A　

（2）

mol·L－1·min－1　

mol·L－1·min－1

（3）3A（g）B（g）＋3C（g）

3．（2018·西安重点高中练兵）可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），取amolA和bmolB置于VL的容器中，1min后，测得容器内A的浓度为xmol·L－1。

这时B的浓度为________mol·L－1，C的浓度为________mol·L－1。

这段时间内反应的平均速率若以物质A的浓度变化来表示，应为__________。

解析：

　　　　　　aA（g）　＋　bB（g）　　cC（g）　＋　dD（g）

起始量（mol）　a　b　0　0

转化量（mol）（a－Vx）

·b

·c

·d

1min时（mol）Vxb－

·b

·c

·d

所以此时，c（B）＝

mol·L－1＝

mol·L－1，

c（C）＝

mol·L－1＝

mol·L－1，

v（A）＝

＝

mol·L－1·min－1。

答案：

－

x　v（A）＝

mol·L－1·min－1

考点二　探究影响化学反应速率的因素

[高考这样考]

1．（2017·江苏高考）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

解析：

选D　由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1mol·L－1NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1mol·L－1NaOH条件下H2O2分解最快，0mol·L－1NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0mol·L－1NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。

2．（2015·福建高考）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）　　　

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：

选D　分析328.2K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，瞬时反应速率可能会不变，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；题给数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断所用时间的依据，D项错误。

[师说高考]

知

考

情

高考对本部分知识的考查，一是根据反应条件判断反应速率的变化；二是考查外界因素对化学反应速率的影响。

考查形式有结合实验现象（如颜色变化等），结合化学方程式，结合图像、图表等进行考查

明

学

法

化学反应速率的影响因素常与活化分子、活化能、化学平衡及平衡常数综合命题，命题方式常以图表或图像为载体综合命制，在备考时一定分析问题的实质并灵活解题

[备考这样办]

1．理清影响化学反应速率的因素

（1）影响化学反应速率的根本因素是反应物的性质。

（2）升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率都加快。

（3）改变压强，实质是通过改变体积而使浓度发生改变来实现化学反应速率的改变。

若压强改变导致了反应物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。

如“惰性气体”对化学反应速率的影响分为以下两种情形：

恒温恒容

充入“惰性气体”

总压强增大，但各物质的浓度不变（活化分子浓度不变），反应速率不变

恒温恒压

充入“惰性气体”

体积增大

各反应物浓度减小（活化分子浓度减小）

反应速率减小

（4）在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时，不能只看加入物质的浓度，应该看加入后其在混合液中的浓度。

（5）不特别指明，催化剂一般是加快反应速率。

（6）固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。

2．学会控制变量法探究影响化学反应速率的因素

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，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验。

此方法称为控制变量法。

（1）常