2019版高考化學大一輪復習 第7章 化學反應(yīng)的方向、限度與速率 第3講 化學反應(yīng)速率 工業(yè)合成氨課件 魯科版.ppt

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第3講化學反應(yīng)速率工業(yè)合成氨 2019 備考 最新考綱 1 了解化學反應(yīng)速率的概念 反應(yīng)速率的定量表示方法 2 了解催化劑在生產(chǎn) 生活和科學研究領(lǐng)域中的重大作用 3 理解外界條件 濃度 溫度 壓強 催化劑等 對反應(yīng)速率的影響 認識并能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律 4 了解反應(yīng)活化能的概念 5 了解化學反應(yīng)速率的調(diào)控在生活 生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用 考點一化學反應(yīng)速率 頻數(shù) 難度 1 化學反應(yīng)速率 快慢 增加 2 0mol L 1 min 1 2 化學反應(yīng)速率與系數(shù)的關(guān)系 1 內(nèi)容 對于已知反應(yīng)mA g nB g pC g qD g 其化學反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來表示 當單位相同時 化學反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于方程式中各物質(zhì)的之比 即v A v B v C v D 2 實例 一定溫度下 在密閉容器中發(fā)生反應(yīng) 3A g B g 2C g 已知v A 0 6mol L 1 s 1 則v B mol L 1 s 1 v C mol L 1 s 1 系數(shù) m n p q 0 2 0 4 1 教材基礎(chǔ)知識判斷 答案 1 2 3 4 5 2 LK選修4 P55 活動 探究 改編 某溫度下 濃度都是1mol L 1的兩種氣體X2和Y2 在密閉容器中反應(yīng)生成氣體Z 經(jīng)tmin后 測得各物質(zhì)的濃度分別為 X2 0 4mol L 1 Y2 0 6mol L 1 Z 0 4mol L 1 則該反應(yīng)的化學方程式可表示為 答案B 3 溯源題 全國卷 化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX5 回答下列問題 反應(yīng)AX3 g X2 g AX5 g 在容積為10L的密閉容器中進行 起始時AX3和X2均為0 2mol 反應(yīng)在不同條件下進行 反應(yīng)體系總壓強隨時間的變化如圖所示 1 列式計算實驗a從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v AX5 2 圖中3組實驗從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v AX5 由大到小的次序為 填實驗序號 探源 本考題源于教材LK選修4P63 遷移應(yīng)用 及其拓展 對化學反應(yīng)速率的有關(guān)計算進行考查 題組一化學反應(yīng)速率概念理解及應(yīng)用1 2018 東城區(qū)期末 在2CH4 g 2NH3 g 3O2 g 2HCN g 6H2O g 反應(yīng)中 已知v HCN nmol L 1 min 1 且v O2 mmol L 1 min 1 則m與n的關(guān)系正確的是 A m 1 2nB m 2 3nC m 3 2nD m 2n解析已知 v HCN nmol L 1 min 1 v O2 mmol L 1 min 1 反應(yīng)速率之比等于對應(yīng)計量數(shù)之比 故n m 2 3 即m 3 2n 答案C A v NH3 0 010mol L 1 s 1B v O2 0 0010mol L 1 s 1C v NO 0 0010mol L 1 s 1D v H2O 0 045mol L 1 s 1 答案C 題組二化學反應(yīng)速率的比較與計算3 反應(yīng)A g 3B g 2C g 2D g 在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為 v A 0 45mol L 1 s 1 v B 0 6mol L 1 s 1 v C 0 4mol L 1 s 1 v D 0 45mol L 1 s 1 下列有關(guān)反應(yīng)速率的比較中正確的是 A B C D 答案B 4 一定溫度下 10mL0 40mol L 1H2O2溶液發(fā)生催化分解 不同時刻測得生成O2的體積 已折算為標準狀況 如下表 下列敘述不正確的是 溶液體積變化忽略不計 A 0 6min的平均反應(yīng)速率 v H2O2 3 3 10 2mol L min 1B 6 10min的平均反應(yīng)速率 v H2O2 3 3 10 2mol L min 1C 反應(yīng)至6min時 H2O2 0 30mol L 1D 反應(yīng)至6min時 H2O2分解了50 解析根據(jù)題目信息可知 0 6min 生成22 4mL 標準狀況 氧氣 消耗0 002molH2O2 則v H2O2 3 3 10 2mol L min 1 A項正確 隨反應(yīng)物濃度的減小 反應(yīng)速率逐漸降低 B項正確 反應(yīng)至6min時 剩余0 002molH2O2 此時 H2O2 0 20mol L 1 C項錯誤 反應(yīng)至6min時 消耗0 002molH2O2 轉(zhuǎn)化率為50 D項正確 答案C 規(guī)律方法 定量法比較化學反應(yīng)速率的大小 考點二影響化學反應(yīng)速率的因素 頻數(shù) 難度 1 內(nèi)因 v Mg v Al 2 外因 其他條件不變 只改變一個條件 3 理論解釋 有效碰撞理論 1 活化分子 能夠發(fā)生有效碰撞的分子 2 活化能 如圖圖中 E1為 使用催化劑時的活化能為 E2為 反應(yīng)熱為 3 有效碰撞 活化分子之間能夠引發(fā)化學反應(yīng)的碰撞 正反應(yīng)的活化能 E3 逆反應(yīng)的活化能 E1 E2 活化分子 有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系 1 RJ選修4 P242改編 中國首條 生態(tài)馬路 在上海復興路隧道建成 它運用了 光觸媒 技術(shù) 在路面涂上一種光催化劑涂料 可將汽車尾氣中45 的NO和CO轉(zhuǎn)化成N2和CO2 下列對此反應(yīng)的敘述中正確的是 A 使用光催化劑不改變反應(yīng)速率B 使用光催化劑能增大NO的轉(zhuǎn)化率C 升高溫度能加快反應(yīng)速率D 改變壓強對反應(yīng)速率無影響答案C 2 教材知識拓展 答案 1 增大 2 增大 3 不變 4 減小 總結(jié) 1 恒容 充入 惰性氣體 總壓增大 物質(zhì)濃度不變 活化分子濃度不變 反應(yīng)速率不變 2 恒壓 充入 惰性氣體 體積增大 物質(zhì)濃度減小 活化分子濃度減小 反應(yīng)速率減小 3 溯源題 全國卷節(jié)選 COCl2的分解反應(yīng)為COCl2 g Cl2 g CO g H 108kJ mol 1 反應(yīng)體系達到平衡后 各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示 第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出 1 比較第2min反應(yīng)溫度T 2 與第8min反應(yīng)溫度T 8 的高低 T 2 T 8 填 或 2 比較產(chǎn)物CO在2 3min 5 6min和12 13min時平均反應(yīng)速率 平均反應(yīng)速率分別以v 2 3 v 5 6 v 12 13 表示 的大小 3 比較反應(yīng)物COCl2在5 6min和15 16min時平均反應(yīng)速率的大小 v 5 6 v 15 16 填 或 原因是 解析 1 2min和8min時反應(yīng)都處于平衡狀態(tài) 在4min時生成物濃度都增大 反應(yīng)物濃度減小 則改變的條件是升高溫度 故T 2 T 8 2 分析圖像表示的意義 根據(jù)圖像可得出平均反應(yīng)速率為v 5 6 v 2 3 v 12 13 3 分析圖像可知反應(yīng)在5 6min和15 16min時 反應(yīng)溫度相同 因為在相同溫度時 該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高 反應(yīng)速率越大 故v 5 6 v 15 16 答案 1 2 v 5 6 v 2 3 v 12 13 3 在相同溫度時 該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高 反應(yīng)速率越大 探源 本高考題組源于教材RJ選修4P20 22 實驗2 2 2 3 2 4 和P23 科學探究 及其拓展對外界條件對化學反應(yīng)速率的影響進行了考查 題組影響化學反應(yīng)速率的因素1 一定溫度下 反應(yīng) C s CO2 g 2CO g H 0 反應(yīng) 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 下列有關(guān)以上兩個反應(yīng)的說法正確的是 A 降低溫度反應(yīng) 的速度減小 反應(yīng) 的速率增大B 增大壓強反應(yīng) 的速率不變 反應(yīng) 的速率增大C 增大壓強反應(yīng) 的速率增大 反應(yīng) 的速率增大D 升高溫度反應(yīng) 的速率增大 反應(yīng) 的速率減小解析降低溫度反應(yīng)速率減小 升高溫度反應(yīng)速率增大 A D錯 對于有氣體參加的可逆反應(yīng) 增大壓強 反應(yīng)速率增大 減小壓強反應(yīng)速率減小 B錯 C對 答案C 2 在一定的條件下 某反應(yīng)X g Y g Z g 分解的部分實驗數(shù)據(jù)如下 下列有關(guān)說法正確的是 A X的濃度越大 反應(yīng)速率越大B X的濃度越大 消耗一半時所用的時間越短C X分解的速率與其濃度無關(guān)D X的分解速率先快后慢 解析X的分解速率是勻速的 與其濃度無關(guān) A D錯誤 C正確 X的分解速率不變 X的濃度越大 消耗一半時所用的時間越長 B項錯誤 答案C 3 下列說法中正確的是 A 已知t1 時 反應(yīng)C CO22CO H 0的速率為v 若升高溫度逆反應(yīng)速率減小B 恒壓容器中發(fā)生反應(yīng)N2 O22NO 若在容器中充入He 正逆反應(yīng)的速率均不變C 當一定量的鋅粉和過量的6mol L 1鹽酸反應(yīng)時 為了減慢反應(yīng)速率 又不影響產(chǎn)生H2的總量 可向反應(yīng)器中加入一些水 CH3COONa溶液或NaNO3溶液D 對任何一個化學反應(yīng) 溫度發(fā)生變化 化學反應(yīng)速率一定發(fā)生變化 答案D 考點三工業(yè)合成氨 1 反應(yīng)特點2 合成氨適宜條件的選擇 N2 g 3H2 g 2NH3 g H0 S0 1 溫度以左右為宜 2 壓強大致可分為 1 107Pa 2 107Pa 3 107Pa 和 8 5 107Pa 1 108Pa 三種類型 3 用做催化劑 4 按N2與H2的物質(zhì)的量之比為投料并及時分離出 700K 低壓 中壓 高壓 鐵觸媒 1 2 8 NH3 3 合成氨工業(yè)的簡要過程 1 1 LK選修4 P701改編 合成氨時既要使合成氨的產(chǎn)率增大 又要使反應(yīng)速率加快 可采用的辦法是 減壓 加壓 升溫 降溫 及時從平衡混合氣中分離出NH3 補充N2或H2 加催化劑 減小N2或H2的量答案 2 溯源題 經(jīng)典考題 對于合成氨反應(yīng) 達到平衡后 判斷以下分析正誤 1 升高溫度 對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 2 增大壓強 對正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 3 減小反應(yīng)物濃度 對逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 4 加入催化劑 對逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大 答案 1 2 3 4 探源 本考題源于教材LK選修4P68 化學與技術(shù) 及其拓展 對外界條件對合成氨反應(yīng)速率的影響進行了考查 題組化學平衡和化學反應(yīng)速率理論在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1 某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng) 2A g B g 2M g H 0 下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法中正確的是 A 這是一個放熱的熵減反應(yīng) 在低溫條件下該反應(yīng)一定可自發(fā)進行B 若物質(zhì)B價廉易得 工業(yè)上一般采用加入過量的B 以提高A的轉(zhuǎn)化率C 工業(yè)上一般采用較高溫度合成M 因溫度越高 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D 工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑 因為使用催化劑可提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 解析這是一個放熱的熵減反應(yīng) 只有當 H T S 0時 該反應(yīng)才能自發(fā)進行 A錯誤 加入過量的B 可以提高A的轉(zhuǎn)化率 B正確 升高溫度 平衡逆向移動 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低 C錯誤 使用催化劑只能改變反應(yīng)速率 不能使平衡發(fā)生移動 不能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 D錯誤 答案B 2 2018 河南省豫南豫北名校精英聯(lián)賽 德國化學家哈伯從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨 反應(yīng)原理為 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 4kJ mol 1 1 在恒溫恒容條件下 向反應(yīng)平衡體系中充入氮氣 達到新平衡時 H2 將 填 增大 減小 不變 或 無法判斷 下同 N2 H2 3將 2 工業(yè)上可用CH4與水蒸氣制氫氣 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 在200 時2L的密閉容器中 將1molCH4和1molH2O g 混合 達平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率為80 則200 時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K 保留一位小數(shù) 3 如圖為合成氨反應(yīng)在不同溫度和壓強 使用相同催化劑條件下 初始時氮氣 氫氣的體積比為1 3時 平衡混合物中氨的體積分數(shù) 若分別用vA NH3 和vB NH3 表示從反應(yīng)開始至達平衡狀態(tài)A B時的化學反應(yīng)速率 則vA NH3 填 或 vB NH3 4 工業(yè)生產(chǎn)中逸出的氨可用稀硫酸吸收 若恰好生成NH4HSO4 該溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是 5 H2NCOONH4是工業(yè)合成尿素的中間產(chǎn)物 該反應(yīng)的能量變化如圖所示 用CO2和氨合成尿素的熱化學方程式為 試題分析 2014 課標全國 9 已知分解1molH2O2放出熱量98kJ 在含少量I 的溶液中 H2O2分解的機理為 H2O2 I H2O IO 慢H2O2 IO H2O O2 I 快下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是 A 反應(yīng)速率與I 的濃度有關(guān)B IO 也是該反應(yīng)的催化劑C 反應(yīng)活化能等于98kJ mol 1D v H2O2 v H2O v O2 解題思路 H2O2的分解速率主要是由第一個反應(yīng)決定的 I 濃度越大 反應(yīng)速率越快 A項正確 根據(jù)總反應(yīng)可知 該反應(yīng)的催化劑為I 而IO 為中間產(chǎn)物 B項錯誤 根據(jù)所給信息無法確定反應(yīng)活化能 C項錯誤 反應(yīng)速率關(guān)系為v H2O2 v H2O 2v O2 D項錯誤 正確答案 A 真題演練 1 正誤判斷 正確的打 錯誤的打 1 使用催化劑能夠降低化學反應(yīng)的反應(yīng)熱 H 2016 天津理綜 3A 2 FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解 同等條件下二者對H2O2分解速率的改變相同 2015 天津理綜 3C 3 探究溫度對硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)速率的影響時 若先將兩種溶液混合并計時 再用水浴加熱至設(shè)定溫度 則測得的反應(yīng)速率偏高 2016 浙江理綜 8B 4 探究催化劑對H2O2分解速率的影響 在相同條件下 向一支試管中加入2mL5 H2O2和1mLH2O 向另一支試管中加入2mL5 H2O2和1mLFeCl3溶液 觀察并比較實驗現(xiàn)象 2015 江蘇 13D 答案 1 2 3 4 2 2017 江蘇化學 10 H2O2分解速率受多種因素影響 實驗測得70 時不同條件下H2O2濃度隨時間的變化如圖所示 下列說法正確的是 A 圖甲表明 其他條件相同時 H2O2濃度越小 其分解速率越快B 圖乙表明 其他條件相同時 溶液pH越小 H2O2分解速率越快C 圖丙表明 少量Mn2 存在時 溶液堿性越強 H2O2分解速率越快D 圖丙和圖丁表明 堿性溶液中 Mn2 對H2O2分解速率的影響大 解析A項 濃度對反應(yīng)速率的影響是濃度越大 反應(yīng)速率越快 錯誤 B項 NaOH濃度越大 即pH越大 H2O2分解速率越快 錯誤 C項 由圖 Mn2 存在時 0 1mol L 1的NaOH時H2O2的分解速率比1mol L 1的NaOH時快 錯誤 D項 由圖可知 堿性條件下 Mn2 存在時 H2O2分解速率快 正確 答案D 3 1 2014 全國卷 節(jié)選 在容積為1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 發(fā)生反應(yīng)N2O4 g 2NO2 g 隨溫度升高 混合氣體的顏色變深 在0 60s時段 反應(yīng)速率v N2O4 為 mol L 1 s 1 由圖1和圖2判斷使用硫桿菌的最佳條件為 若反應(yīng)溫度過高 反應(yīng)速率下降 其原因是 答案 1 0 0010 2 降低反應(yīng)活化能 或作催化劑 30 pH 2 0蛋白質(zhì)變性 或硫桿菌失去活性 熱點說明 影響化學反應(yīng)速率的因素有多種 在探究相關(guān)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(yīng)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)得出合理結(jié)論的能力 因而在這幾年高考試題中常有所涉及 1 考查形式 1 以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù) 讓考生找出每組數(shù)據(jù)的變化對化學反應(yīng)速率的影響 2 給出影響化學反應(yīng)速率的幾種因素 讓考生設(shè)計實驗分析各因素對化學反應(yīng)速率的影響 2 解題策略 3 實例分析 探究溫度 催化劑對反應(yīng) 2H2O2 2H2O O2 的影響 可以確定催化劑 是否加入MnO2 和溫度 加熱 常溫 作為可變量 其他的則控制為不變量 根據(jù)兩種條件下的反應(yīng)都有氣體生成的特征 利用導管將生成的氣體導入水槽中 通過觀察水槽中產(chǎn)生氣泡的劇烈程度 并以此判斷該控制變量對化學反應(yīng)速率是否產(chǎn)生影響以及具體的影響效果 模型解題 1 碘在科研與生活中有重要作用 某興趣小組用0 20mol L 1KI 0 4 淀粉溶液 0 20mol L 1K2S2O8 0 010mol L 1Na2S2O3等試劑 探究反應(yīng)條件對化學反應(yīng)速率的影響 2 如果實驗中不使用Na2S2O3溶液 可能存在的不足是 3 為探究反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響 設(shè)計的實驗方案如下表 表中V1 mL 理由是 V2 mL 理由是 顯色時間t1大約是 4 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是 3 該實驗是探究反應(yīng)物濃度對化學反應(yīng)速率的影響 實驗 與實驗 對照 溶液體積一直是25mL 為確保溶液體積不變 所以V1 7 5mL 理由是保證每次實驗溶液總體積相等 V2 1mL 理由是保證淀粉溶液的用量相同 對比幾組實驗數(shù)據(jù) 顯然時間t1大約是72s 4 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比關(guān)系 即 反應(yīng)物濃度越大 反應(yīng)速率越快 答案 1 0 5 2 顯色時間太短 不易測量 3 7 5保證每次實驗溶液總體積相等1保證淀粉溶液的用量相同72s 54s 72s 4 反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比關(guān)系 反應(yīng)物濃度越大 反應(yīng)速率越快 2 興趣小組探究鋅片與鹽酸 醋酸反應(yīng)時 濃度或溫度對反應(yīng)速率的影響 他們準備了以下化學用品 0 20mol L 1與0 40mol L 1的HCl溶液 0 2mol L 1與0 40mol L 1的CH3COOH溶液 0 10mol L 1CuCl2 鋅片 形狀 大小 質(zhì)量相同 秒表 碳棒 導線 燒杯 幾支試管和膠頭滴管 酸液溫度控制為298K和308K 1 酸液都取足量 相同體積 請你幫助完成以下實驗設(shè)計表 表中不要留空格 2 若 1 中實驗 鋅片消失的時間是20s 則鋅片剩余質(zhì)量與時間關(guān)系圖如圖 假設(shè) 該反應(yīng)溫度每升高10 反應(yīng)速率是原來的2倍 溫度相同 濃度相同時 醋酸的平均反應(yīng)速度是鹽酸的1 2 請你在此圖中大致畫出 實驗 用實線 實驗 中醋酸實驗 用虛線 的鋅片質(zhì)量與時間關(guān)系曲線 3 某實驗小組在做 1 中實驗 時誤加少量0 10mol L 1CuCl2溶液 發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率與 1 中實驗 接近 該組同學對影響因素提出如下假設(shè) 請完成假設(shè)三 假設(shè)一 Cu2 對該反應(yīng)起催化劑作用假設(shè)二 Cl 對該反應(yīng)起催化劑作用假設(shè)三 4 請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)三是否成立 寫出實驗步驟及預期現(xiàn)象 3 Zn置換出Cu 構(gòu)成Zn Cu原電池 能夠加快反應(yīng)速率 所以假設(shè)3為 形成Zn Cu原電池 加快反應(yīng)速率 4 設(shè)計對照實驗 其中一個為原電池 如 將不連接的銅 鋅電極插入稀硫酸中 此過程中銅電極不反應(yīng) 鋅電極產(chǎn)生氫氣 將銅 鋅電極用導線連接放入稀硫酸中 可以觀察到在銅電極上迅速產(chǎn)生氫氣 產(chǎn)生氫氣的速率大于 根據(jù) 可知 Zn Cu構(gòu)成原電池后可以大大加快反應(yīng)速率 答案 1 2980 20實驗目的 a 不同溫度b 不同濃度 2 3 形成Zn Cu原電池 加快反應(yīng)速率 其他答案合理亦可 4 將不連接的銅 鋅電極插入稀硫酸中 將銅 鋅電極用導線連接放入稀硫酸中產(chǎn)生氫氣的速率 大于 證明構(gòu)成原電池后可以大大加快反應(yīng)速率