版高考一轮复习江苏专用专题5 第1讲 化学反应速率.docx

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版高考一轮复习江苏专用专题5第1讲化学反应速率

第1讲　化学反应速率

【2019·备考】

最新考纲：

1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。

2.理解温度、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。

4.认识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。

最新考情：

化学反应速率的考查，一般考查形式如下：

一是考查化学反应速率图像问题，如2017年T10、2016年T10B；二是考查化学反应速率的影响因素，如2015年T13D、2014年T11D；三是在填空题中综合考查，如2016年T20。

预测2019年高考延续这一命题特点，一是在选择题某一选项中出现，二是在填空题中考查有关化学反应速率与工农业生产的综合应用。

考点一　化学反应速率的概念及计算

[知识梳理]

1.化学反应速率

2.化学反应速率与化学计量数的关系

（1）内容：

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。

（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。

名师助学：

（1）由v＝Δc/Δt计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率，且无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）浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。

（4）化学反应速率越快不等于化学反应现象越明显，如某些中和反应。

（5）计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，要转化为物质的量的浓度的变化值（计算时一定要除以体积）再进行计算。

[题组诊断]

　化学反应速率的相关计算

1.基础知识判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显（×）

（2）化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加（×）

（3）化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1（×）

（4）由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值（×）

（5）根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢（√）

（6）固体和纯液体的浓度是固定的，增加固体或纯液体的用量，反应速率保持不变（√）

（7）在2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）反应中，t1、t2时刻，SO3（g）浓度分别是c1、c2，则t1～t2时间内，SO3（g）生成的平均速率为v＝（√）

2.在一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液发生催化分解。

不同时刻测得生成O2的体积（已折算为标准标况）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　6min时生成O2的物质的量为n（O2）＝＝1×10－3mol，根据化学方程式2H2O22H2O＋O2↑，可知，6min时H2O2消耗的物质的量为n（H2O2）＝2n（O2）＝2×10－3mol，则0～6min时H2O2的反应速率v（H2O2）＝≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，A项正确；6～10min内，生成O2的物质的量n（O2）＝＝0.335×10－3mol，消耗n（H2O2）＝0.67×10－3mol，v（H2O2）＝≈1.68×10－2mol·L－1·min－1<3.3×10－2mol·L－1·min－1，B项正确；反应至6min时H2O2的浓度c（H2O2）＝＝0.2mol·L－1，C项错误；反应至6min时，H2O2分解率为×100%＝50%，D项正确。

答案　C

【方法技巧】

计算化学反应速率的常用方法

（1）定义式法：

根据“v＝Δc/Δt”进行计算。

（2）比例式法：

根据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。

（3）三段式法：

具体步骤如下：

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。

则：

v（A）＝mol·L－1·s－1、v（B）＝mol·L－1·s－1、v（C）＝mol·L－1·s－1。

　化学反应速率的大小比较

3.已知反应4CO＋2NO2

N2＋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（　　）

A.v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1

B.v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1

C.v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1

D.v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1

解析　先看单位是否相同，若不同，先换算成同一单位，再换算成同一物质再比较，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，C项正确。

答案　C

4.（2017·南京模拟）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>①B.①＞④＞②＝③

C.①>②>③>④D.④>③>②>①

解析　可用比值法进行反应速率大小比较，＝0.45mol·L－1·s－1；＝mol·L－1·s－1＝0.2mol·L－1·s－1；＝mol·L－1·s－1＝0.2mol·L－1·s－1；＝mol·L－1·s－1＝0.225mol·L－1·s－1，故①＞④＞②＝③，B项正确。

答案　B

【方法技巧】

化学反应速率的比较方法

（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。

（2）转化同一物质法：

将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。

（3）比值法：

用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再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。

考点二　影响化学反应速率的因素

[知识梳理]

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Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为：

v（Mg）>v（Al）。

2.外因（其他条件不变，只改变一个条件）

提醒：

①压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。

②改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率不一定发生变化。

3.理论解释——有效碰撞理论

（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

提醒：

活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。

[题组诊断]

　外界条件对化学反应速率的影响

1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）温度、催化剂能改变活化分子的百分数（√）

（2）碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率（√）

（3）催化剂不参加化学反应（×）

（4）其他条件相同时，增大反应物浓度使分子获得能量，活化分子百分数提高，反应速率增大（×）

（5）100mL2mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变（×）

（6）升高温度可使吸热反应的反应速率增大，使放热反应的反应速率也增大（√）

（7）催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化（×）

（8）对于反应A＋B

C，改变容器体积，化学反应速率一定发生变化（×）

2.下列说法或者设计的实验方案错误的是（　　）

A.（2016·江苏化学，10B）如图表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化

B.（2015·江苏化学，13D）探究催化剂对H2O2分解速率的影响：

在相同条件下，向一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLH2O，向另一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液，观察并比较实验现象

C.（2014·江苏化学，11D）对于乙酸与乙醇的酯化反应（ΔH＜0），加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大

D.（2011·江苏化学，12D）对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率

解析　酶在一定温度下，催化效果好，但是如果温度过高，酶会失去活性，反应速率反而减小，A项正确；H2O2的浓度相同时，一支试管中加催化剂，另一支不加，通过观察生成气泡的快慢来探究加催化剂对H2O2分解速率的影响，B项正确；浓H2SO4是催化剂和吸水剂，加热和加入浓H2SO4都使反应速率增大，酯化反应为放热反应，所以升高温度，平衡常数减小，C项错误；MnO2起催化剂的作用，而升高温度，反应速率会加快，D项正确。

答案　C

3.（2017·江苏化学，10）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　A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B项，NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，错误；C项，由图可知，Mn2＋存在时，0.1mol·L－1的NaOH时H2O2的分解速率比1mol·L－1的NaOH时快，错误；D项，由图可知，碱性条件下，Mn2＋存在时，H2O2分解速率快，正确。

答案　D

【归纳总结】

分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点

1.对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。

但固体颗粒的大小决定反应物接触面积的大小，会影响化学反应速率。

2.压强对速率的影响有以下几种情况：

（1）恒温时：

增大压强体积缩小浓度增大化学反应速率加快。

（2）恒容时：

①充入气体反应物压强增大浓度增大速率加快。

②充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。

（3）恒压时：

压强不变充入惰性气体压强不变体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。

3.温度改变对任何反应的速率都有影响。

4.加入催化剂可以同等程度的改变正逆化学反应速率。

　控制变量法探究影响化学反应速率的因素

4.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是（　　）

实验

反应温度/℃

Na2S2O3溶液

稀H2SO4

H2O

V/mL

c/（mol·L－1）

V/mL

c/（mol·L－1）

V/mL

A

25

5

0.1

10

0.1

5

B

25

5

0.2

5

0.2

10

C

35

5

0.1

10

0.1

5

D

35

5

0.2

5

0.2

10

解析　结合选项知混合液的体积都为20mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊（有硫单质生成）。

答案　D

5.（2017·扬州统考）某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”，实验如下：

实验序号

实验温度/K

参加反应的物质

溶液颜色褪至无色时所需时间/s

KMnO4溶液（含硫酸）

H2C2O4溶液

H2O

V/mL

c/mol·L－1

V/mL

c/mol·L－1

V/mL

A

293

2

0.02

4

0.1

0

t1

B

T1

2

0.02

3

0.1

V1

8

C

313

2

0.02

V2

0.1

1

t1

（1）通过实验A、B，可探究出（填外部因素）的改变对反应速率的影响，其中V1＝，T1＝；通过实验可探究出温度变化对化学反应速率的影响。

（2）若t1<8，则由此实验可以得出的结论是；利用实验B中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v（KMnO4）＝。

（3）该反应中有无色无味气体产生且锰被还原为Mn2＋，写出相应反应的离子方程式。

（4）该小组的一位同学通过查阅资料发现，上述实验过程中n（Mn2＋）随时间变化的趋势如图所示，并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊的作用，则该作用是

，相应的粒子最可能是（填序号）。

解析　

（1）分析表中数据知，本实验是探究浓度、温度变化对反应速率产生的影响。

实验中，探究浓度（温度）对反应速率的影响时，就要确保影响反应速率的其他因素相同。

A、B两组实验，草酸浓度不同，故温度应相同，T1＝293；为使A、B两组实验中KMnO4浓度相同，则溶液总体积均应为6mL，故V1＝1。

C组温度与另外两组不同，加水量与B组相同，故实验B、C是探究温度对化学反应速率的影响，因此V2＝3。

（2）由A、B实验现象及浓度差异知，在其他条件相同的情况下，增大反应物浓度可加快化学反应速率。

计算反应速率时，c（KMnO4）应是混合溶液中的浓度。

利用实验B中数据计算，v（KMnO4）＝0.02mol·L－1×2L×10－3÷（6L×10－3）÷8s＝8.3×10－4mol·L－1·s－1。

（3）气体是CO2，故有MnO＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2↑，依得失电子守恒有2MnO＋5H2C2O4―→2Mn2＋＋10CO2↑，最后依质量守恒原理添加H＋与H2O并配平即可。

（4）由图像知，反应中存在反应速率突然增大的过程，这表明反应中生成的某种粒子对该反应有催化作用，结合反应前后溶液成分的差异知，该粒子是Mn2＋。

答案　

（1）浓度　1　293　BC

（2）其他条件相同时，增大反应物浓度、反应速率增大（其他合理说法也对）　8.3×10－4mol·L－1·s－1

（3）2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　（4）催化作用　Mn2＋

【方法技巧】

利用“控制变量法”的解题策略

　三类化学反应速率的图像问题

6.如图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是（　　）

A.发生的反应可表示为：

2A（g）

2B（g）＋C（g）

B.前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1

C.开始时，正逆反应同时开始

D.2min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1

解析　根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A（g）

2B（g）＋C（g），A项正确；前2min，v（A）＝＝0.1mol·L－1·min－1，B项正确；开始时加入的物质为A和B，没有C，C项错误；根据图像，2min时，A、B、C的浓度分别为0.2mol·L－1、0.3mol·L－1、0.1mol·L－1，D项正确。

答案　C

7.图甲、图乙分别表示反应CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH>0在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况，下列说法正确的是（　　）

A.图甲中t2时刻发生改变的条件是增大反应物的浓度

B.图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强

C.图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度

D.图乙中t2时刻发生改变的条件是从体系中分离出水蒸气

解析　图甲中t2时刻改变条件，正、逆反应速率同等程度的增大，且反应CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）为反应前后气体体积不变的反应，所以改变的条件为增大压强或使用催化剂，A项错误，B项正确；图乙中t2时刻改变条件，CO2浓度增大，CO浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动。

升高温度，平衡正向移动，C项错误；减小H2O（g）浓度，平衡向正反应方向移动，则CO2浓度减小，D项错误。

答案　B

8.[2016·江苏化学，20（3）]纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。

（1）一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH（B元素的化合价为＋3）与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B（OH），其离子方程式为。

（2）纳米铁粉与水中NO反应的离子方程式为

4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O

研究发现，若pH偏低将会导致NO的去除率下降，其原因是。

（3）相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO的速率有较大差异（见图），产生该差异的可能原因是。

Ⅰ含50mg·L－1NO的水样

Ⅱ含50mg·L－1NO＋50mg·L－1Cu2＋的水样

解析　

（1）反应物为Fe2＋、BH，生成物为Fe、H2和B（OH），BH中H显－1价，被氧化为H2，注意溶液呈碱性，配平。

（2）pH偏低，说明c（H＋）大，纳米铁粉能与H＋反应。

（3）由图可知含有Cu2＋的溶液中去除速率快，可以从影响速率的因素角度分析，如Cu2＋的催化作用，铁置换Cu构成原电池，加快纳米铁粉的反应速率。

答案　

（1）2Fe2＋＋BH＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B（OH）　

（2）纳米铁粉与H＋反应生成H2（3）Cu或Cu2＋催化纳米铁粉去除NO的反应（或形成的Fe－Cu原电池增大纳米铁粉去除NO的反应速率）

【归纳总结】

三类速率图像

（1）全程速率—时间图像

例如：

Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。

原因解释：

AB段（v渐大），因反应为放热反应，随反应的进行，温度逐渐升高，导致反应速率逐渐增大；BC段（v渐小），则主要因为随反应的进行，溶液中

c（H＋）减小，导致反应速率减小。

（2）物质的量（或浓度）—时间图像

例如：

某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

根据图像可进行如下计算：

（1）求某物质的平均速率、转化率，如

v（X）＝mol·L－1·s－1；

Y的转化率＝×100%。

（2）确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（n1－n3）∶（n2－n3）∶n2。

（3）常见含“断点”的速率变化图像

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

（4）分析化学反应速率图像有三看：

①看面：

弄清纵、横坐标的含义；②看线：

弄清线的走向、变化趋势及线的斜率；③看点：

弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。

【知识网络回顾】

1.化学反应4A（s）＋3B（g）

2C（g）＋D（g），经2min，B的浓度减少0.6mol/L，对此反应速率的表示正确的是（　　）

A.用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1

B.分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1

C.2min末的反应速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1

D.2min内，v正（B）和v逆（C）表示的反应速率的值都是逐渐减小的

解析　物质A是固体，浓度不变，不能用A表示该反应的反应速率，A错误；速率之比等于化学计量数之比，v（B）∶v（C）∶v（D）＝3∶2∶1，B正确；2min末的反应速率为即时速率，用B表示速率0.3mol/（L·min）是2min内的平均速率，C错误；条件不变时，可逆反应达到平衡前，无论v正和v逆用何种物质表示，都是一个逐渐增大，一个逐渐减小的，D错误。

答案　B

2.下列措施能明显增大原反应的化学反应速率的是（　　）

A.Na与水反应时增大水的用量

B.将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应制取H2

C.在H2SO4与NaOH两溶液反应时，增大压强

D.恒温、恒容条件下，在工业合成氨反应中，增加氮气的量

解析　水为纯液体，增大水的用量，浓度不变，反应速率不变，A项错误；将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应，生成的是二氧化硫气体，不是氢气，B项错误；反应在溶液中进行，没有气体生成，增大压强，反应速率基本不变，C项错误；恒温、恒容条件下，在工业合成氨反应中，增加氮气的量，反应物浓度增大，则反应速率增大，D项正确。

答案　D

3.向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体。

一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[t0～t1阶段c（B）未画出]。

图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中化学反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件并且改变的条件均不同。

已知，t3～t4阶段为使用催化剂。

下列说法正确的是（　　）

A.若t1＝15s，生成物C在t0～t1时间段的化学反应速率为0.004mol·L－1·s－1

B.t4～t5阶段改变的条件为降低反应温度

C.B的起始物质的量为0.02mol

D.t5～t6阶段可能是增大压强

解析　v（C）＝＝＝0.004mol·L－1·s－1，A项正确；由t4～t5阶段，反应速率同等程度减小可知，反应为减小压强的等体积反应，即化学方程式为3A（g）

B（g）＋2C（g），B项错误；化学计量数之比等于Δc之比，根据3A（g）

B（g）＋2C（g）求出Δc（B）＝0.03mol·L－1，则起始浓度为0.02mol·L－1，容器体积为2L，n（B）＝0.04mol，C项错误；t5～t6阶段改变的条件应是升高温度，D项错误。

答案　A

4.

（1）在容积为1.00