高级高考化学三维设计一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡.docx
- 文档编号:3968908
- 上传时间:2022-11-26
- 格式:DOCX
- 页数:109
- 大小:1.35MB
高级高考化学三维设计一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡.docx
《高级高考化学三维设计一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高级高考化学三维设计一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡.docx(109页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高级高考化学三维设计一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡
第七章化学反应速率和化学平衡
考点一 化学反应速率
1.化学反应速率
2.化学反应速率与化学计量数的关系
(1)原理:
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方程式中各物质的化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,或
v(A)=
v(B)=
v(C)=
v(D)。
(2)实例:
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。
[拓展归纳]
(1)化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率而不是某一时刻的瞬时反应速率。
(2)同一化学反应,在相同条件下用不同物质表示的化学反应速率,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物质(不是溶液)表示化学反应速率,因为固体和纯液体物质的浓度视为常数。
[题点全练]
题点
(一) 化学反应速率的计算
1.在N2+3H2
2NH3的反应中,在5s内NH3的浓度变化了8mol·L-1,则NH3的平均反应速率( )
A.2.4mol·L-1·s-1 B.0.8mol·L-1·s-1
C.1.6mol·L-1·s-1D.0.08mol·L-1·s-1
解析:
选C 在5s内NH3的浓度变化了8mol·L-1,则v(NH3)=
=1.6mol·L-1·s-1。
2.在298K时,实验测得溶液中的反应:
H2O2+2HI===2H2O+I2,在不同浓度时的化学反应速率见表,由此可推知当c(HI)=0.500mol·L-1,c(H2O2)=0.400mol·L-1时的反应速率为( )
实验编号
1
2
3
4
5
c(HI)/mol·L-1
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
c(H2O2)/mol·L-1
0.100
0.100
0.100
0.200
0.300
v/mol·L-1·s-1
0.00760
0.0153
0.0227
0.0151
0.0228
A.0.0380mol·L-1·s-1B.0.152mol·L-1·s-1
C.0.608mol·L-1·s-1D.0.760mol·L-1·s-1
解析:
选B 当c(HI)=0.100mol·L-1,c(H2O2)=0.100mol·L-1,v=0.00760mol·L-1·s-1,由表中数据可知,速率与c(HI)成正比、与c(H2O2)成正比,所以当c(HI)=0.500mol·L-1,c(H2O2)=0.400mol·L-1,v=0.00760mol·L-1·s-1×5×4=0.152mol·L-1·s-1。
3.反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2min后,B的浓度减少了0.6mol·L-1。
对此反应速率的正确表示是( )
A.用A表示的反应速率是0.8mol·L-1·s-1
B.分别用B、C、D表示的反应速率,其比值是3∶2∶1
C.在2min末时的反应速率,用反应物B来表示是0.3mol·L-1·min-1
D.在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的
解析:
选B A项,A物质是固体,浓度视为常数,不能用来表示反应速率,错误;B项,化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比,其比值为3∶2∶1,正确;C项,v(B)=
mol·L-1·min-1=0.3mol·L-1·min-1,是2min内的平均速率,不是2min末的瞬时速率,错误;D项,化学反应速率之比等于化学计量数之比,错误。
[规律方法] 反应速率计算的三种常用方法
(1)定义式法
v(B)=
=
。
(2)比例关系法
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。
(3)三段式法
列起始量、转化量、最终量,再根据定义式或比例关系计算。
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t1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。
题点
(二) 化学反应速率的比较
4.在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应:
N2+3H22NH3。
根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨的速率最快的是( )
A.v(H2)=0.01mol·L-1·s-1
B.v(N2)=0.3mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=0.15mol·L-1·min-1
D.v(H2)=0.3mol·L-1·min-1
解析:
选B 在速率单位相同时,把速率除以其相应物质的化学计量数,数值大者,反应速率快。
A项,v(H2)=0.01mol·L-1·s-1=0.6mol·L-1·min-1,
v(H2)=0.2mol·L-1·min-1;B项,v(N2)=0.3mol·L-1·min-1;C项,
v(NH3)=0.075mol·L-1·min-1,D项,
v(H2)=0.1mol·L-1·min-1。
由此可知,B项中表示的反应速率最快。
5.(2018·长沙模拟)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( )
A.④>③=②>① B.①>④>②=③
C.①>②>③>④D.④>③>②>①
解析:
选B 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。
[规律方法] 化学反应速率大小的比较方法
(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。
[真题验收]
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·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),随温度升高,混合气体的颜色变深。
在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1。
解析:
由题图可知,0~60s时段,N2O4的物质的量浓度变化为0.060mol·L-1,v(N2O4)=
=0.0010mol·L-1·s-1。
答案:
0.0010
3.(2015·广东高考节选)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)。
解析:
据反应4HCl+O2===2Cl2+2H2O可知:
v(HCl)=
=
=1.8×10-3mol·min-1。
答案:
v(HCl)=
=
1.8×10-3mol·min-1
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影响化学反应速率的主要因素。
如相同条件下,Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系是Na>Mg>Al。
2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)
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
[注意] E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,且ΔH=E1-E2,E3为使用催化剂时的活化能。
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
[拓展归纳]
(1)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。
(2)催化剂能同等程度的改变正、逆化学反应速率,但不能改变反应进行的程度。
(3)压强及惰性气体对化学反应速率的影响
①改变压强,实质是通过改变物质的浓度来实现化学反应速率改变的。
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。
②根据上述第①条原则,充入惰性气体对化学反应速率的影响可分为以下两种情况:
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)
反应速率减慢
③对于没有气体参加的反应,改变体系压强,反应物的浓度不变,则化学反应速率不变。
(4)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。
[题点全练]
题点
(一) 影响化学反应速率的因素
1.下列说法正确的是________。
A.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
B.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
C.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
D.对于A(s)+B(g)C(g)+D(g)的反应,加入A,反应速率加快
E.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
F.2NO2N2O4(正反应放热),升高温度,v(正)增大,v(逆)减小
G.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
H.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:
AE
2.NO和CO都是汽车尾气里的有害物质,它们能缓缓地反应生成N2和CO2,化学方程式为2NO+2CO
N2+2CO2,对此反应,下列叙述错误的是( )
A.使用正催化剂能加大反应速率
B.改变反应物的压强对反应速率产生影响
C.冬天气温低,反应速率减慢,对人体危害更大
D.无论外界条件怎样改变,均对此化学反应的速率无影响
解析:
选D 正催化剂能加大反应速率,故A正确;增大压强反应速率加快,减小压强反应速率减慢,故B正确;降低温度反应速率减慢,故C正确;反应速率随温度、压强、浓度、催化剂的改变而改变,故D错误。
题点
(二) “控制变量法”探究影响化学反应速率的因素
3.下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
实验序号
金属质量/g
金属状态
c(H2SO4)/(mol·L-1)
V(H2SO4)/mL
溶液温度/℃
金属消失的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
4
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
分析上述数据,回答下列问题:
(1)实验1和2表明,__________________对反应速率有影响,而且________,则反应速率越快。
(2)表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验是______(填实验序号)。
(3)实验中影响反应速率的其他因素还有________,其实验序号是________(填实验序号)。
(4)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近,推测其原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)实验1和2中金属的状态不同,其他条件几乎相同,表明固体反应物的表面积对反应速率有影响,而且,表面积越大,则反应速率越快。
(2)实验1和3中只有反应物的浓度不同,其他条件几乎相同,根据实验1和3可知,反应物浓度对反应速率产生影响,且浓度越大,反应速率越快。
(3)根据实验3和4可知,反应温度也会影响反应速率。
(4)实验的所有反应中,硫酸可能均过量,等质量的金属完全反应,放出的热量相等,所以使等体积溶液的温度升高值相近。
答案:
(1)固体反应物的表面积 表面积越大
(2)1和3 (3)反应温度 3和4 (4)可能是硫酸过量,等质量的金属完全反应,放出的热量相等,所以使等体积溶液的温度升高值相近
[规律方法] “控制变量法”的解题策略
题点(三) 利用“断点”突破化学反应速率图像(
t图)
4.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0已达平衡,如果其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响,下列条件与图像不相符的是(O~t1:
v正=v逆;t1时改变条件,t2时重新建立平衡)( )
解析:
选C 分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。
增加O2的浓度,v正增大,v逆瞬间不变,A正确;增大压强,v正、v逆都增大,v正增大的倍数大于v逆,B正确;升高温度,v正、v逆都瞬间增大,C错误;加入催化剂,v正、v逆同时同倍数增大,D正确。
5.密闭容器中发生反应:
A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0,根据下列vt图像,回答下列问题:
(1)下列时刻所改变的外界条件是t1_______________________________________;
t3____________________;t4__________________________________________。
(2)反应速率最快的时间段是________。
(3)下列措施能增大正反应速率的是________。
A.通入A(g) B.分离出C(g)
C.降温D.增大容积
解析:
(1)t1时刻,改变条件,v正、v逆均增大,且v′逆>v′正,平衡逆向移动,说明改变的条件是升高温度。
t3时刻,改变条件,v正、v逆同等程度增大,且该反应是反应前后气体物质的量不相等的反应,故改变的条件是加入催化剂。
t4时刻,改变条件,v正、v逆均减小,且v逆>v正,平衡逆向移动,说明改变的条件是减小压强。
(2)t3~t4时间段内,反应使用催化剂,由图像可知该时间段内反应速率最快。
(3)降温、增大容积均会使正、逆反应速率减小;分离出C(g)时,v正不变,v逆减小,通入A(g),反应物的浓度增大,v正增大。
答案:
(1)升高温度 加入催化剂 减小压强
(2)t3~t4 (3)A
[规律方法]
(1)速率—时间图像“断点”分析
当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率-时间图像的曲线出现不连续的情况,即出现“断点”。
根据“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。
如图,t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
(2)常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
适合正反应为放热的反应
适合正反应为吸热的反应
压强
增大
减小
增大
减小
适合正反应为气体物质的量增大的反应
适合正反应为气体物质的量减小的反应
[真题验收]
1.(2015·海南高考改编)10mL浓度为1mol·L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )
A.K2SO4B.CH3COOH
C.CuSO4D.Na2CO3
解析:
选A Zn与稀盐酸发生反应:
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑,若加入物质使反应速率降低,则c(H+)减小,但是不影响产生氢气的物质的量,说明最终电离产生的n(H+)不变。
A.K2SO4是强酸强碱盐,不发生水解,溶液显中性,溶液中的水对盐酸起稀释作用,使c(H+)减小,但没有消耗H+,因此n(H+)不变,正确;B.当反应进行到一定程度,会发生反应:
2CH3COOH+Zn===(CH3COO)2Zn+H2↑,会使产生氢气的物质的量增大,错误;C.加入CuSO4溶液会与Zn发生置换反应:
CuSO4+Zn===Cu+ZnSO4,产生的Cu与Zn和盐酸构成原电池,会加快反应速率,错误;D.若加入Na2CO3溶液,会与盐酸发生反应:
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑,使溶液中的c(H+)减小,但由于逸出了CO2气体,因此使n(H+)也减小,产生氢气的物质的量减小,错误。
2.(2014·全国卷Ⅰ)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-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:
选A H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;根据所给信息无法确定反应活化能,C项错误;反应速率关系为v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),D项错误。
3.(2013·福建高考)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。
将浓度均为0.020mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合,记录10~55℃间溶液变蓝时间,55℃时未观察到溶液变蓝,实验结果如图。
据图分析,下列判断不正确的是( )
A.40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为
5.0×10-5mol·L-1·s-1
D.温度高于40℃时,淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析:
选B 由题给图像可知,温度低于40℃时,温度升高,溶液变蓝的时间短,但温度高于40℃时情况相反,A项正确;因为b、c两点的温度不同,反应速率不可能相等,B项错误;图中a点,所用的时间为80s,则NaHSO3的反应速率为(0.020mol·L-1×10.0mL×10-3L·mL-1)÷(50mL×10-3L·mL-1)÷80s=5.0×10-5mol·L-1·s-1,C项正确;由题给条件,55℃时未观察到溶液变蓝可知,温度高于40℃时,淀粉易糊化,不宜作该实验的指示剂,D项正确。
[综合演练提能]
[课堂巩固练]
1.在密闭容器中进行的反应:
N2+O22NO,不能加快该反应的反应速率的是( )
A.缩小体积 B.充入少量NO气体
C.体积增大到原来的2倍D.升高温度
解析:
选C A项,缩小体积,反应物浓度增大,化学反应速率增大;B项,充入NO气体增大生成物浓度,反应速率增大;C项,体积扩大,反应物浓度减小,化学反应速率减小;D项,升高温度,加快反应速率。
2.(2018·沧州一中月考)对反应A+BAB来说,常温下按以下情况进行反应:
①20mL溶液中含A、B各0.01mol;②50mL溶液中含A、B各0.05mol;③0.1mol·L-1的A、B溶液各10mL;④0.5mol·L-1的A、B溶液各50mL,四者反应速率的大小关系是( )
A.②>①>④>③B.④>③>②>①
C.①>②>④>③D.①>②>③>④
解析:
选A 对于溶液中进行的反应,反应物A、B的浓度越大,化学反应速率越快。
溶液①中c(A)=c(B)=
=0.5mol·L-1,溶液②中c(A)=c(B)=
=1.0mol·L-1,溶液③中c(A)=c(B)=
×0.1mol·L-1=0.05mol·L-1,溶液④中c(A)=c(B)=
×0.5mol·L-1=0.25mol·L-1,据此推知反应速率的大小关系为②>①>④>③。
3.将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)3C(g)+4D(s),若经2s后测得C的浓度为0.9mol·L-1,则下列几种说法中正确的是( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质D表示的平均反应速率为0.6mol·L-1·s-
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高级高考化学三维设计一轮复习第七章 化学反应速率和化学平衡 高级 高考 化学 三维设计 一轮 复习 第七 化学反应 速率 化学平衡