2019年高考化學一輪復習 專題7.1 化學反應速率（講）.doc

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專題7.1 化學反應速率 1、 了解化學反應速率的概念、化學反應速率的定量表示方法。 2、 了解反應活化能的概念，了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用。 3、 理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學反應速率的影響，認識其一般規(guī)律。 4、 了解化學反應速率的調控在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用。 一、化學反應速率 1、含義 化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢的物理量。 2、化學反應速率的表示方法 通常用單位時間內反應物濃度的減少或者生成物濃度的增加來表示化學反應速率。 3、表達式 4、單位 mol/(Ls)；molL-1S-1；mol/(Lmin)；molL－1min－1；mol/(Lh)等。 5、意義 衡量化學反應進行的快慢程度。 6、特點 （1）同一化學反應用不同物質濃度的改變量表示速率，數(shù)值可能不同，但表示意義相同。因此，在表示化學反應速率時，必須注明是以哪種物質作標準的。 （2）對于任一化學反應：aA +bB==cC +dD可用υ(A)、υ(B)、υ(C)、υ(D)表示其速率，則有υ(A):υ(B):υ(C):υ(D)== a:b:c:d，即化學反應速率之比等于化學方程式中各物質的系數(shù)之比（還可等于其學其濃度變化之比或物質的量變化之比）。 7、化學反應速率大小的比較 由于同一化學反應的反應速率用不同物質表示時數(shù)值可能不同，所以比較反應的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要進行一定的轉化。 （1）看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位。 （2）換算成同一物質表示的速率，再比較數(shù)值的大小。 （3）比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，即對于一般反應aA＋bB===cC＋dD，比較與， 若＞，則A表示的反應速率比B的大。 （4）注意外界條件對化學反應速率的影響規(guī)律。 【特別提醒】正確理解化學反應速率的表達式 （1）由v＝Δc/Δt計算的反應速率是一段時間內的平均速率而不是瞬時速率，且無論用反應物還是用生成物表示均取正值。 （2）同一化學反應，相同條件下用不同物質表示的反應速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同。因此表示化學反應速率時，必須指明是用反應體系中的哪種物質作依據(jù)。 （3）對于固體或純液體反應物，其濃度視為常數(shù)，故不能用固體或純液體物質表示化學反應速率。 【方法總結】反應速率大小的比較方法 同一反應的化學反應速率用不同物質表示時數(shù)值可能不同，比較化學反應速率的快慢不能只看數(shù)值大小，而要進行一定的轉化且一定注意單位統(tǒng)一。 （1）歸一法 將同一反應中的不同物質的反應速率轉化成同一種物質的反應速率，再進行比較。 （2）比值法 用各物質表示的反應速率除以對應各物質的化學計量數(shù)，然后再對求出的數(shù)值進行大小排序，數(shù)值大的反應速率快。如反應mA＋nBpC＋qD，若＞，則A的反應速率大于B的反應速率。 【典型例題1】【上海魯迅中學2019屆高三上第一次階段性測試】在2A＋B3C＋4D反應中，表示該反應速率最快的是 （ ） A． v(A)＝0.5 molL－1s－1 B． v(B)＝0.3 molL－1s－1 C． v(C)＝0．8 molL－1s－1 D． v(D)＝1 molL－1s－1 【答案】B 【解析】 【分析】 化學反應速率與化學計量數(shù)成正比，反應速率與化學計量數(shù)的比值越大，反應速率越快，以此來解答。 【點評】本題考查反應速率快慢的比較，為高頻考點，把握比值法比較反應速率為解答的關鍵，注意也可轉化為同種物質的速率比較大小，還應注意單位要統(tǒng)一。 【遷移訓練1】【2018年9月20日 《每日一題》-化學反應速率的計算與比較】在一定溫度下，10 mL 0.40 molL?1 H2O2發(fā)生催化分解。不同時刻測定生成O2的體積(已折算為標準狀況)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 下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計) （ ） A． 0~6 min內的平均反應速率：v(H2O2)≈3.310?2 molL?1min?1 B． 6~10 min內的平均反應速率：v(H2O2)<3.310?2 molL?1min?1 C． 反應至6 min時，c(H2O2)=0.3 molL?1 D． 反應至6 min時，H2O2分解了50% 【答案】C 【解析】 二、影響反應速率的因素 1、有效碰撞理論 （1）有效碰撞 反應物分子間能發(fā)生化學反應的碰撞。 發(fā)生條件：①發(fā)生碰撞的分子具有較高的能量；②分子在一定的方向上發(fā)生碰撞。 （2）活化分子 化學反應中，能量較高、能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 （3）活化能 活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差（用Ea表示，其單位為kJ/mol）?；罨茉酱?，反應越難進行。如圖 圖中：E1為正反應的活化能，使用催化劑時的活化能為E3，反應熱為E1－E2。(注：E2為逆反應的活化能) 2、影響化學反應速率的因素 內因：反應物的性質是反應速率大小的決定因素。 外因：主要因素有濃度、溫度、壓強、催化劑等。 （1）濃度：其它條件不變時，增大反應物濃度，化學反應速率加快。 （2）溫度：其它條件不變時，升高溫度，化學反應速率加快。一般來說，溫度每升高10℃，反應速率增大為原來的2～4倍。 （3）壓強：其它條件不變時，增大壓強，對于有氣體物質參加的化學反應，反應速率加快。 （4）催化劑：使用正催化劑，能加快反應速率。未特別指明時，均指正催化劑。 解釋化學反應速率快慢的鏈條思維：活化能→活化分子→有效碰撞→化學反應速率。 【特別提醒】正確理解外界因素對化學反應速率的影響 （1）由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù)，故改變用量反應速率不變。但當固體顆粒變小時，其表面積將增大，其反應速率將加快。 （2）無論是吸熱反應還是放熱反應，溫度對反應速率的影響具有一致性。升高溫度，正、逆反應速率都增大；降低溫度，正、逆反應速率都減小，不會出現(xiàn)v正增大，同時v逆減小的情況。 （3）改變壓強，對反應速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變。對于有氣體參加的反應體系，有以下幾種情況： ①恒溫時：增大壓強引起體積縮小引起濃度增大引起化學反應速率加快。 ②恒溫恒容時： a．充入氣體反應物引起濃度增大引起速率加快。 b．充入“惰性”氣體引起總壓強增大，但各氣體物質的量濃度不變，反應速率不變。 ③恒溫恒壓時：充入“惰性”氣體引起體積增大引起各物質濃度減小引起反應速率減慢。 （4）對于可逆反應，催化劑能同時同等程度地改變正逆反應速率。但它不會使不能發(fā)生的化學反應變得自發(fā)，也不會改變化學反應的反應熱和平衡狀態(tài)，催化劑有正催化劑和負催化劑之分，正催化劑即通常所說的催化劑，負催化劑又稱為抑制劑。催化劑只有在適宜的溫度下催化活性才最高，反應速率才達到最大。。 （5）在溫度、濃度、催化劑等影響化學反應速率的因素中，催化劑影響最大，其次溫度，最后是濃度。 【典型例題2】【福建泉州五中2018屆高三上學期期中】為探究鋅與稀硫酸的反應速率(以v(H2)表示)。向反應混合液中加入某些物質，下列判斷正確的是 （ ） A． 加入NH4HSO4固體，v(H2)不變 B． 加入少量硫酸鈉固體，v(H2)減小 C． 加入CH3COONa固體，v(H2)減小 D． 滴加少量CuSO4固體，v(H2)減小 【答案】C 【點評】本題考查影響化學反應速率的因素，注意把握濃度、原電池對反應速率的影響即可解答。本題的易錯點為D，要注意過程原電池，負極的腐蝕速率加快。 【遷移訓練2】【上?？亟袑W2018屆高三上第一次統(tǒng)一考試】鋅與稀硫酸反應，下列說法錯誤的是（ ） A． 加熱可加快反應速率 B． 增大稀硫酸的濃度可加快反應速率 C． 粉碎鋅?？杉涌旆磻俾? D． 提高鋅的純度可加快反應速率 【答案】D 【解析】A、溫度越高反應速率越快，加熱可加快反應速率,故A正確；B、濃度越大反應速率越快，所以增大稀硫酸的濃度可加快反應速率，故B正確；C、增加反應的接觸面積加快反應速率，所以粉碎鋅?？杉涌旆磻俾?，故C正確；D、粗鋅可形成原電池反應而加快反應速率，而改用純度高的鋅粒，反應速率反而減小，故D錯誤；故選：D。 考點一：計算化學反應速率的常用方法 （1）定義式法：根據(jù)“v＝Δc/Δt”進行計算。 （2）比例式法：根據(jù)“化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比”進行計算。 （3）三段式法 具體步驟如下： ①寫出有關反應的化學方程式。 ②找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。 ③根據(jù)已知條件列方程式計算。 例如，反應 mA ＋ nBpC t0時刻濃度/molL－1 a b 0 轉化濃度/molL－1 x t1時刻濃度/molL－ 1a－x b－ 則：v(A)＝mol/(Ls)、 v(B)＝mol/(Ls)、 v(C)＝mol/(Ls)。 【典型例題3】【黑龍江青岡一中2019屆開學考試】將4molA氣體和2molB氣體在2L的密閉容器中混合,并在一定條件下發(fā)生如下反應：2A(g)+B(g)xC(g),若經(jīng)2s后測得A的物質的量為2.8mol，C的物質的量濃度為0.6mol/L。以下說法中正確的是 （ ） A． 2s內物質A的平均反應速率為0.6mol-1l-1s-1 B． 2s時物質B的轉化率為70％ C． 2s內物質B的平均反應速率為0.6mol-1l-1s-1 D． x＝2 【答案】D A、2s內用物質A表示的平均反應速率為＝0.3mol?L-1?s-1，A錯誤； B、2s時物質B的轉化率為0.6mol/2mol100%＝30%，B錯誤； C、反應速率之比是化學計量數(shù)之比，則2s內用物質B表示的平均反應速率為0.15mol?L-1?s-1，C錯誤； D、由上述計算可知x＝2，D正確； 答案選D。 【點評】本題考查了化學平衡的計算分析，轉化率、反應速率的概念計算應用，掌握基礎是關鍵，注意三段式解題的靈活應用?；瘜W反應速率的計算應注意是變化濃度與時間的比值，許多學生往往用變化的物質的量與時間的比值，同時用化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。 【遷移訓練3】【甘肅武威2018屆四校期末聯(lián)考】將氣體A、B置于容積為5L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：3A(g) +B(g) 2C(g)＋2D（g），反應進行到10s末，測得A的物質的量為1.8mol，B的物質的量為0.6mol，C的物質的量為0.8mol，則： （1）求用C來表示的該反應的速率__________________； （2）求反應前A的物質的量濃度____________________； （3）反應10s后，求B物質的轉化率_________________。 【答案】0.016 mol/（Ls） 0.6 mol?L￣1 40％ 【解析】 【詳解】 設反應物A的量為amol，反應物B的量為b mol；利用三段式進行如下計算： 3A(g) +B(g) 2C(g)＋2D（g） 起始量（mol） a b 0 0 轉化量（mol）1.2 0.4 0.8 0.8 10s后（mol）a－1.2 b－0.4 0.8 0.8 根據(jù)題意可知a－1.2＝1.8，b－0.4＝0.6，解得a＝3.0，b＝1.0。 （1）用C來表示的該反應的速率為0.8/(510)=0.016mol/（Ls）；正確答案：0.016mol/（Ls）。 （2）反應前A的物質的量濃度是3/5=0.6 mol/L；正確答案：0.6 mol/L。 （3）B物質的轉化率為0.4/1100%=40%；正確答案：40%。 考點二：化學反應速率圖像在解題過程中的應用 速率—時間圖像定性揭示了v正、v逆隨時間(含條件改變對速率的影響)而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了外界條件改變對可逆反應速率的影響，以及由此引發(fā)的平衡移動。 平衡體系 條件變化 速率變化 平衡變化 速率變化曲線 任一平衡體系 增大反應物的濃度 v正、v逆均增大，且v正′>v逆′ 正向移動 減小反應物的濃度 v正、v逆均減小，且v逆′>v正′ 逆向移動 任一平衡體系 增大生成物的濃度 v正、v逆均增大，且v逆′>v正′ 逆向移動 減小生成物的濃度 v正、v逆均減小，且v正′>v逆′ 正向移動 正反應方向為氣體體積增大的放熱反應 增大壓強或升高溫度 v正、v逆均增大，且v逆′>v正′ 逆向移動 減小壓強或降低溫度 v正、v逆均減小，且v正′>v逆′ 正向移動 任意平衡或反應前后氣體化學計量數(shù)和相等的平衡 正催化劑或增大壓強 v正、v逆同等倍數(shù)增大 平衡不移動 負催化劑或減小壓強 v正、v逆同等倍數(shù)減小 【典型例題4】【海南省海南中學2018屆高三第五次月考】可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)的v-t圖象如下右圖，如若其它條件不變，只是在反應前加入合適的催化劑，則其v-t圖象如圖：①a1＞a2 ②a1＜a2 ③b1＞b2 ④b1＜b2 ⑤t1＞t2 ⑥t1=t2 ⑦兩圖中陰影部分面積相等 ⑧右圖中陰影部分面積更大，以上說法中正確的是 （ ） A． ②③⑤⑧ B． ①④⑥⑧ C． ②④⑤⑦ D． ①③⑥⑦ 【答案】C 【點評】本題考查影響反應速率的因素及圖象。若其它條件不變，只是在反應前加入合適的催化劑，正逆反應速率均加快，縮小達到化學平衡的時間，陰影部分的面積為反應物濃度的變化量，平衡狀態(tài)沒有改變，則陰影部分面積相同。 【遷移訓練4】【湖南省懷化市2018屆高三上學期期中】一定溫度下，在2L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應：2N2O5（g） 4NO2（g）+O2（g） △H>0，反應物和部分生成物的物質的量隨反應時間變化的曲線如圖所示，則下列敘述正確的是 （ ） A． 曲線b表示NO2的物質的量隨反應時間的變化 B． 10 s時，正反應速率小于逆反應速率 C． 20 s時，正反應速率等于逆反應速率 D． 0-20s內平均反應速率v（N2O5）=0.1 molL-1s-1 【答案】C 考點三：影響化學反應速率的因素的探究 影響化學反應速率的因素有多種，在探究相關規(guī)律時，需要控制其他條件不變，只改變某一個條件，探究這一條件對反應速率的影響。變量探究實驗因為能夠考查學生對于圖表的觀察、分析以及處理實驗數(shù)據(jù)歸納得出合理結論的能力，因而在這幾年高考試題中有所考查。 解答此類試題時，要認真審題，清楚實驗目的，弄清要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個變化的量，弄清在其他幾個量不變的情況下，這個變化量對實驗結果的影響，進而總結出規(guī)律。然后再確定另一個變量，重新進行相關分析。但在分析相關數(shù)據(jù)時，要注意題給數(shù)據(jù)的有效性。 1、常見考查形式 （1）以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù)，讓學生找出每組數(shù)據(jù)的變化對反應的影響。 （2）給出影響化學反應的幾種因素，讓學生設計實驗分析各因素對反應的影響。 2、解題策略 （1）確定變量 解答這類題目時首先要認真審題，理清影響實驗探究結果的因素有哪些。 （2）定多變一 在探究時，應該先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關系。 （3）數(shù)據(jù)有效 解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設置實驗)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法做出正確判斷。 【典型例題5】【2018年9月21日《每日一題》- 影響化學反應速率的因素】某研究性學習小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之間的反應來探究“外界條件改變對化學反應速率的影響”，實驗如下： 實驗 序號 實驗溫度/K 參加反應的物質 溶液顏色褪至無色時所需時間/s KMnO4溶液(含硫酸) H2C2O4溶液 H2O V/mL c/molL－1 V/mL c/molL－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）通過實驗A、B，可探究出________(填外部因素)的改變對反應速率的影響，其中V1＝________，T1＝________；通過實驗____________可探究出溫度變化對化學反應速率的影響。 （2）若t1<8，則由此實驗可以得出的結論是_____________________；利用實驗B中數(shù)據(jù)計算，用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為v(KMnO4)＝________。 （3）該反應中有無色無味氣體產(chǎn)生，且錳被還原為Mn2＋，寫出相應反應的離子方程式____________。 （4）該小組的一位同學通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，上述實驗過程中n(Mn2＋)隨時間變化的趨勢如圖所示，并認為造成此種變化的原因是反應體系中的某種粒子對KMnO4與草酸之間的反應有某種特殊的作用，則該作用是_________，相應的粒子最可能是(填序號)________。 【答案】（1）濃度 1293 B、C （2）其他條件相同時，增大反應物濃度、反應速率增大(其他合理說法也對) 8.310－4 molL－1s－1 （3）2MnO4—＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O （4）催化作用 Mn2＋ 【解析】 （2）若t1＜8，則由此實驗可以得出的結論是其他條件相同時，增大反應物濃度，反應速率增大；草酸的物質的量為：0.1mol?L-10.003L=0.0003mol，高錳酸鉀的物質的量為：0.02mol?L-10.002L=0.00004mol，草酸和高錳酸鉀的物質的量之比為：0.0003mol：0.00004mol=30：4，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應，高錳酸鉀的反應速率為： =8.310-4 mol?L-1?s-1，故答案為：其他條件相同時，增大反應物濃度，反應速率增大；8.310-4 mol?L-1?s-1； （3）草酸和酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應生成二氧化碳、錳離子和水，離子反應方程式為5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案為：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O； （4）根據(jù)實驗過程中n(Mn2＋)隨時間變化圖像可知，反應初期n(Mn2＋)減少，反應速率較小，然后突然增大，反應速率突然加快，說明某種粒子對KMnO4與草酸之間的反應起到了催化劑的作用，根據(jù)反應方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，該粒子可能為Mn2+，故答案為：催化作用；Mn2＋。 【點評】本題結合實驗考查了影響化學反應速率的因素，解題關鍵是對比分析圖表中的數(shù)據(jù)找出相同點和不同點，然后得出合理結論。由于影響化學反應速率的因素有多種，在探究相關規(guī)律時，需要控制其他條件不變，只改變某一個條件，探究這一條件對反應速率的影響。變量探究實驗因為能夠考查學生對于圖表的觀察、分析以及處理實驗數(shù)據(jù)歸納得出合理結論的能力，解答此類題時，要認真審題，清楚實驗目的，弄清要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個變化的量，弄清在其他幾個量不變的情況下，這個變化量對實驗結果的影響，進而總結出規(guī)律。 【遷移訓練5】【2018屆 微考點54—控制變量研究影響反應速率的因數(shù)】用酸性KMnO4溶液與H2C2O4溶液反應來探究影響化學反應速率的因素： Ⅰ.實驗前先用酸性KMnO4標準溶液滴定未知濃度的草酸 反應原理：MnO＋H2C2O4＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O （1）配平上述離子方程式。______ （2）滴定時KMnO4溶液應盛裝于__________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。 Ⅱ.探究影響化學反應速率的因素 實驗 編號 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度 濃度/molL－1 體積/mL 濃度/molL－1 體積/mL ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 （1）探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是________(填編號，下同)。 （2）探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是________。 Ⅲ.測得某次實驗(恒溫)時溶液中Mn2＋物質的量與時間關系如圖所示，請解釋“n(Mn2＋)在反應起始時變化不大，一段時間后快速增大”的原因：________________________。 【答案】2 5 6H＋ 2 10 8 酸式②和③①和② Mn2＋對該反應有催化作用 蝕堿式滴定管的乳膠管，不能用堿式滴定管，要用酸式滴定管盛放高錳酸鉀。II．（1）探究溫度對反應速率的影響時，除了溫度不同以外，控制其它條件完全相同，故選②和③；（2）探究反應物濃度對化學反應速率影響時，反應溫度、溶液體積必須相同，故選①和②；Ⅲ.測得某次實驗(恒溫)時溶液中Mn2＋物質的量與時間關系如圖所示，根據(jù)2MnO4－+5H2C2O4+6H＋=2Mn2＋+10CO2↑+8H2O可知，開始時錳離子濃度增大速率慢，后來大幅度增大，錳離子對該反應起到了催化作用，大大加快了反應速率，故“n（Mn2＋）在反應起始時變化不大、一段時間后快速增大”，即：Mn2＋對該反應有催化作用。