高考化学一轮复习-第三讲-化学反应速率-化学反应条件的优化省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖

第三讲化学反应速率化学反应条件优化1．了解化学反应速率概念、反应速率定量表示方法。2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中重大作用。3．了解外界条件(如浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率影响，认识并能用相关理论解释其普通规律。4．了解化学反应速率调控在生产、生活和科学研究领域中作用。1/671．依据化学方程式及给定条件，计算化学反应速率或判断不一样物质表示反应速率关系。2．外界条件对化学反应速率影响分析及规律，多以图表形式展现，选择题居多。3．化学反应速率和化学平衡调控在生产、生活和科研领域中重大作用，如合成氨适宜条件选择等，以主观题展现并有较大综合性。

2/67对于反应体系体积不变反应，通惯用单位时间内某____________

(或质量、物质量等)减小或某___________

(或质量、物质量等)增大来表示。其表示式为：v＝

。mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。对于任一反应mA＋nB===pY＋qZ，v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)＝____________。一、化学反应速率1．表示方法2．单位3．同一反应用不一样物质表示化学反应速率之间关系物浓度生成物浓度m∶n∶p∶q反应3/67 (1)上述表示式所求v是化学反应平均速率还是瞬时速率？提醒普通来说，化学反应速率伴随反应进行而逐步改变。所以，某一段时间内反应速率，实际是一段时间内平均速率，而不是指瞬时速率。(2)可逆反应N2＋3H2 2NH3在不一样时间段测得反应速率分别为v(N2)＝1mol·L－1·s－1，v(H2)＝2.5mol·L－1·s－1，能否说明v(H2)＞v(N2)?提醒比较化学反应速率大小时，必须使用同一物质反应速率且单位一致，v(N2)换算成v(H2)时，相当于3mol·L－1·s－1，所以上述反应中v(N2)＞v(H2)。4/67二、影响化学反应速率原因1．内因(主要原因)

反应物本身性质，如Na、Mg、Al与水反应速率由大到小次序为：____________。2．外因(其它条件不变，只改变一个条件)Na＞Mg＞Al5/67

有些人说压强对化学反应速率影响是经过改变浓度实现。这种说法是否正确，对此你怎样了解？6/67N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH___0

ΔS___0(1)温度以______左右为宜；(2)压强大致可分为_____(1×107Pa)、______2×107Pa～3×107Pa)和_____(8.5×107Pa～1×108Pa)三种类型；(3)用_______做催化剂；(4)按N2与H2物质量之比为______投料并及时分离出____。＜＜700K低压中压高压铁触媒1∶2.8NH3三、合成氨1．反应特点2．合成氨适宜条件选择7/67

化学反应速率快，转化率一定高吗？提醒化学反应速率是描述反应进行快慢物理量，反应快但转化率不一定高，不过单位时间内产物产量大。8/67

相关化学反应速率注意事项1．化学反应速率是一段时间内平均速率，且不论用反应物还是用生成物表示均取正值。2．在一定温度下，固体和纯液体物质，改变其用量，不影响化学反应速率。3．同一化学反应在相同条件下，用不一样物质表示化学反应速率，其数值不一样，但意义相同。4．计算反应速率时，若给出是物质量改变值，不要忘记转化为物质量浓度改变值。四点注意…………………………9/67“恒容”“恒压”影响有气体参加反应体系中充入惰性气体(不参加反应)时，对化学反应速率影响：(1)恒容：充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变。(2)恒压：充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减慢。两个影响…………………………10/67工业合成氨条件选择依据合成氨反应是一个气体体积减小放热反应。从反应速率考虑：高温、高压、催化剂。从反应平衡和转化率考虑：低温、高压、不停补充原料，即时分离产物。考虑设备、技术条件、催化剂活性等原因。一个依据…………………………11/67化学反应速率应用易错点(1)对概念了解不清引发判断错误。(2)对计算过程中“三段式”应用不熟练而出现错误。(3)比较化学反应速率大小时，注意使用同一物质化学反应速率且单位一致。(4)升高温度，不论对吸热反应还是放热反应，化学反应速率都是加紧。(5)对化学反应速率图像横纵坐标了解出现偏差。(6)“惰性”气体对化学反应速率影响了解不到位。我警示………………………12/67怎样解释催化剂对化学反应速率影响？提醒催化剂参加化学反应，降低了反应活化能，使大量在原反应中不是活化分子反应物分子也变为活化分子，提升了活化分子百分数，从而极大地加紧了化学反应速率。这一过程能量关系可用下列图表示：问题征解………………………Ea1表示没使用催化剂时反应所需活化能；Ea2表示使用催化剂后所需最大活化能。13/67必考点55化学反应速率简单计算14/67求解化学反应速率计算题普通按以下步骤：①写出相关反应化学方程式；②找出各物质起始量、转化量、某时刻量；③依据已知条件利用化学反应速率计算公式或同一反应中不一样物速率关系进行计算。3．化学反应速率计算15/67①用物质A表示反应平均速率为0.3mol·L－1·s－1②用物质B表示反应平均速率为0.6mol·L－1·s－1③2s时物质A转化率为70%④2s时物质B浓度为0.7mol·L－1其中正确是 (

)A．①③ B．①④ C．②③ D．③④(2)若①②中用A、B表示反应平均速率分别为0.3mol·L－1·s－1、0.6mol·L－1·s－1，哪种物质表示化学反应速率更加快？【典例1】16/67(3)若物质A转化率经过计算为30%，那么，物质B转化率为多少？你能快速得出答案吗？17/67(2)把v(B)转化为v(A)可得，v(A)＝2v(B)＝2×0.6mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·s－1，所以，用物质B表示该反应速率更加快。(3)通入A、B两气体物质量之比也等于化学计量数之比2∶1，消耗物质量之比也为2∶1，则A、B转化率相等，都为30%。答案

(1)B

(2)用B物质表示化学反应速率更加快(3)30%，能快速得出答案，因为通入和消耗A、B物质量之比均为2∶1，则A、B转化率相等。18/67——化学反应速率大小比较19/67(1)求0～2s用X物质表示平均反应速率为___________。(2)求物质Y在2s时转化率________________________。(3)若上述反应是在甲、乙、丙三个相同密闭容器中进行反应，经同一段时间后，测得三个容器中反应速率分别为甲：v(X)＝0.2mol·L－1·s－1；乙：v(Y)＝0.12mol·L－1·s－1；丙：v(Z)＝9.6mol·L－1·min－1；则用上述速率表示该反应由快到慢次序为__________。【应用1】20/6721/67答案

(1)0.3mol·L－1·s－1

(2)30%

(3)乙＞甲＞丙22/67参加化学反应物质性质是决定化学反应速率主要原因。反应类型不一样，物质结构不一样，都会造成反应速率不一样。当其它条件不变时：①浓度：增加反应物浓度能够加紧反应速率；②压强：对于有气体参加化学反应，增大气体压强，能够加紧化学反应速率；③温度：升高温度，能够加紧化学反应速率；④催化剂：加入催化剂能够加紧化学反应速率；⑤其它原因：光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物表面积、扩散速率、溶剂等原因也都能影响化学反应反应速率。必考点56外界条件对化学反应速率影响1．影响化学反应速率原因23/67外界条件对化学反应速率影响，实际是经过影响单位体积内活化分子数量，改变有效碰撞次数来实现，影响化学反应速率外界条件主要有温度、浓度、压强和催化剂，我们能够将其进行归纳：2．理论解释24/67尤其强调：(1)浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应速率实质——改变了单位体积内活化分子数目，单位体积内活化分子数目增加，反应速率加紧；反之减慢。(2)压强对反应速率影响是经过改变体积而使浓度改变来实现。(3)温度改变对任何反应速率都有影响。25/67(·课标全国卷)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气试验中，发觉加入少许硫酸铜溶液可加紧氢气生成速率。请回答以下问题。(1)上述试验中发生反应化学方程式有_______________。(2)硫酸铜溶液能够加紧氢气生成速率原因是_________。(3)试验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述试验中CuSO4溶液起相同作用是_____。(4)要加紧上述试验中气体产生速率，还可采取办法有______________________(答两种)。(5)为了深入研究硫酸铜量对氢气生成速率影响，该同学设计了以下一系列试验。将表中所给混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒反应瓶中，搜集产生气体，统计取得相同体积气体所需时间。【典例2】26/67①请完成此试验设计，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。②反应一段时间后，试验A中金属呈________色，试验E中金属呈________色。③该同学最终得出结论为当加入少许CuSO4溶液时，生成氢气速率会大大提升，但当加入CuSO4溶液超出一定量时，生成氢气速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降主要原因________________________________。试验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V1010027/67解析

(1)发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)因为Zn与反应生成Cu及H2SO4溶液组成了Cu—Zn微电池，大大加紧了生成氢气反应速率。(3)只要是比锌金属性差金属都能够与锌组成原电池，都能够加紧生成氢气反应速率，故在所给物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加紧生成氢气反应速率，还能够采取以下办法：升高温度、适当增大硫酸浓度、增加锌粒比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜量对反应速率影响，故应保持硫酸浓度在各组试验中相同，则硫酸溶液体积均取30mL，依据F中增加水与硫酸铜溶液体积之和为20mL，能够求得V6＝10mL，V7＝20mL，V8＝19.5mL，V9＝17.5mL，V10＝15mL。A组中无铜生成，反应后锌呈灰黑色，E中析出较多28/67铜，则显示了铜晶体颜色：暗红色。因为析出铜量较多，会覆盖在锌表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。答案

(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(2)CuSO4和Zn反应产生Cu与Zn可形成Cu－Zn微电池，加紧了氢气产生速率(3)Ag2SO4

(4)升高反应温度、适当增大硫酸浓度、增加锌比表面积等(答两种即可)(5)①30

10

17.5

②灰黑暗红③当加入一定量CuSO4后，生成单质Cu会沉积在Zn表面，降低了Zn与H2SO4溶液接触面积而使反应速率下降29/67影响化学反应速率原因有各种，在探究相关规律时，需要控制其它条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率影响。解答这类题时，要认真审题，清楚试验目标，搞清要探究外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变量在其它几个量不变情况下，这个改变量对试验结果影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。——“定多变—法”在探究影响化学反应速率原因中应用30/67向四个体积相同密闭容器中分别充入一定量SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由大到小次序排列正确是 (

)。甲．在500℃时，SO2和O2各10mol反应乙．在500℃时，用V2O5作催化剂，10molSO2和10molO2反应丙．在450℃时，8molSO2和5molO2反应丁．在500℃时，8molSO2和5molO2反应A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲【应用2】31/67解析甲和乙相比，反应物浓度相同，温度相同，乙中有催化剂，则反应速率乙＞甲；甲与丁相比，温度相同，甲中反应物浓度大于丁中反应物浓度，则反应速率甲＞丁；丙与丁相比，反应物浓度相同，丙中温度比丁中低，则反应速率丁＞丙。故四个容器中反应速率关系为：乙＞甲＞丁＞丙。答案

C32/67化工生产选择适宜条件目标是尽可能加紧反应速率和提升反应进行程度，节约能源和降低成本。依据外界条件对反应速率及化学平衡影响规律，其标准是：(1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提升反应速率和部分(或全部)反应物转化率。实际生产中常利用提升廉价易得原料浓度来提升另一原料转化率，如合成氨中用过量N2提升H2转化率、工业制硫酸中用过量空气(O2)提升SO2转化率等。必考点57合成氨适宜条件选择标准与工业生产1．化工生产适宜条件选择标准33/67(2)对气体分子数降低反应，增大压强既能提升反应速率又能使平衡向正方向移动。但压强越大，对设备和材料强度要求及动力消耗就越高，使成本增加，故应综合考虑，选择适当压强。(3)对放热反应，升温虽能提升反应速率，但转化率降低；若温度太低，转化率即使较高，反应速率又太慢，故需要选择适当温度，能在较低温度下较快地反应。对吸热反应，升温既能提升反应速率又能提升转化率，但要预防反应物或生成物过热分解，还要考虑设备性能和成本。(4)使用催化剂可大大提升反应速率，但不影响化学平衡，使用时必须注意其活性温度范围，并预防催化剂“中毒”。34/67合成氨工业简明流程可用方框图表示为：(1)原料气制取N2：将空气液化，蒸发分离出N2或者将空气中O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2主要反应为：2．合成氨工业简明流程35/67(2)制得N2、H2需净化除去杂质，再用压缩机压缩至高压。(3)氨合成：在适宜条件下，在合成塔中进行。(4)氨分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，使平衡向正反应方向移动提升原料利用率，并将没有完全反应N2和H2循环送入合成塔，使其充分被利用。36/67合成氨工业满足了人口急剧增加对粮食需求，也为有机合成提供了足够原料——氨。合成氨反应是一个可逆反应，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在298K时：ΔH＝－92.2kJ·mol－1，K＝4.1×106(mol·L－1)－2。(1)从平衡常数来看，反应程度已经很大了，为何还需要使用催化剂？______________________________________。(2)试分析实际工业生产中采取700K左右温度原因：_____________________________________________________。(3)298K，1.01×105Pa，在10L密闭容器中充入10mol氮气、30mol氢气和20mol氨气，开始瞬间，反应向____(填“正”或“逆”)方向进行，反应进行5min后体系能量改变为【典例3】37/67________(填“吸收”或“放出”)184.4kJ，容器内压强变为原来________倍。(4)从开始至5min时，用N2浓度改变表示该反应平均速率为：________。解析

(1)使用催化剂不是为了改变反应程度，而是为了提升反应速率。(2)适当高温可加紧反应速率且提升催化剂催化活性。正反应为放热反应，当放热184kJ时有2molN2、6molH2发生反应生成了4molNH3。38/6739/67速率理论和平衡移动理论是化工生产条件选择主要依据，不过同一条件对化学反应速率和化学平衡影响可能与要求不一致，所以在应用理论分析问题时，也要重视实际情况对反应条件进行综合分析选择。40/67(·聊城模拟)合成氨时既要使合成氨产率增大，又要使反应速率加紧，可采取方法是` (

)。①减压②加压③升温④降温⑤及时从平衡混合气中分离出NH3

⑥补充N2或H2

⑦加催化剂⑧减小N2或H2量A．③④⑤⑦ B．②⑤⑥C．②⑥ D．②③⑥⑦答案

C【应用3】41/67

化学反应速率是化学平衡移动基础变量。化学反应速率计算和外界条件对化学反应速率影响，常结合化学平衡应用进行综合考查，有时在选择题和填空题中单独考查，应注意理论联络实际，灵活分析。

Hold住考向名师揭秘考向1化学反应速率计算5年5考考向2影响化学反应速率原因5年6考42/671．(·福建理综，12)一定条件下，溶液酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应影响以下列图所表示。以下判断正确是 (

)。化学反应速率计算与判断43/67A．在0～50min之间，pH＝2和pH＝7时R降解百分率相等B．溶液酸性越强，R降解速率越小C．R起始浓度越小，降解速率越大D．在20～25min之间，pH＝10时R平均降解速率为0.04mol·L－1·min－1答案

A44/67A．H2(g)消耗速率与HI(g)生成速率之比为2∶1B．反应进行净速率是正、逆反应速率之差C．正、逆反应速率比值是恒定D．到达平衡时，正、逆反应速率相等解析

A项用各物质表示化学反应速率之比等于其化学计量数之比，则有2v(H2，消耗)＝v(HI，生成)；C项伴随反应进行，v正不停减小，v逆不停增大，二者比值也不停改变；D项到达平衡，对于某一物质来说，其正、逆反应速率相等，但对于不一样物质，则不一定相等，如平衡时v(HI，逆)＝2v(H2，正)。答案

B45/671．(·上海化学，18)为探究锌与稀硫酸反应速率[以v(H2)表示]，向反应混合液中加入一些物质，以下判断正确是(双选) (

)。 A．加入NH4HSO4固体，v(H2)不变 B．加入少许水，v(H2)减小 C．加入CH3COONa固体，v(H2)减小 D．滴加少许CuSO4溶液，v(H2)减小

解析

A项，加入NH4HSO4固体溶于水发生电离：NH4HSO4===NH4＋＋H＋＋SO42－使溶液中c(H＋)增大，v(H2)增大；D项，滴加少许CuSO4溶液，发生反应：Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，生成Cu与Zn、稀H2SO4形成以Zn为负极，Cu为正极，稀H2SO4为电解质溶液原电池，加紧了反应速率，使v(H2)增大。

答案

BC外界条件对化学反应速率影响46/6747/6748/67答案

D49/673．(·重庆理综，29节选)臭氧是一个强氧化剂，惯用于消毒、灭菌等。 (1)O3与KI溶液反应生成两种单质是____________和____________。(填分子式) (2)O3在水中易分解，一定条件下，O3浓度降低二分之一所需时间(t)以下表所表示。已知：O3起始浓度为0.0216mol·L－1。t/minpHT/℃3.04.05.06.0203012311695830158108481550312615750/67①pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用是________________。②在30℃、pH＝4.0条件下，O3分解速率为______mol·L－1·min－1。③据表中递变规律，推测O3在以下条件下分解速率依次增大次序为________。(填字母代号)a．40℃、pH＝3.0

b．10℃、pH＝4.0

c．30℃、pH＝7.051/67答案

(1)I2

O2

(2)①OH－

②1.00×10－4

③b、a、c

52/671．化学反应速率和影响化学反应速率原因，尤其是化学反应速率计算和影响化学反应速率外界原因一直是高考命题重点，在近几年高考中几乎全部省份都有不一样程度考查，逐年“升温”。

相关化学反应速率考查在高考中要关注以下几个方面命题：

①依据化学反应方程式，计算各物质平均反应速率，或已知反应速率计算反应时间，判断浓度改变。②依据外界条件对反应速率大小影响，判断因外界条件改变而引发53/67反应速率改变，或比较同一反应在不一样条件下反应速率大小。③依据各物质浓度与时间关系图，写出反应化学方程式。④相关影响化学反应速率原因探究试验。2．化学平衡一直是高考重点和热点，在高考中备受出题者青睐，这类题目相对于其它考点题目难度较大，含有良好区分度，选拔功效较强。

相关化学平衡考查在高考中要关注以下几个方面命题：

①判断化学反应是否处于平衡状态；②判断外界条件改变对化学反应速率、化学平衡影响情况往往结合图像进行考查，考查学生读图识表，得出结论能力；③利用转化率等概念来考查化学平衡移动情况；④用“等效问题”来考查相关化学平衡计算能力；⑤化学平衡常数是高考新增热点，命题角度有二：一是表示式及计算，二是影响原因。54/67在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H3(g)2NH3(g)ΔH＜0到达平衡，当单独改变以下条件后，相关叙述错误是 (

)。A．加催化剂，v(正)、v(逆)都发生改变，且改变倍数相等B．加压，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大倍数大于v(逆)增

大倍数C．降温，v(正)、v(逆)都减小，且v(正)减小倍数小于v(逆)减

小倍数D．通入氩气，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大倍数大于v(逆)增大倍数【样题1】影响化学反应速率原因【常考题型】选择题填空题55/67解析

A项，催化剂能同等程度地改变v(正)和v(逆)；B项，加压时，v(正)和v(逆)均增大，但v(正)增大程度大于v(逆)；C项，降温时，v(正)和v(逆)均减小，但吸热反应速率减小倍数大于放热反应速率减小倍数；D项，通入Ar时，若保持恒温、恒容，v(正)和v(逆)不变。答案

D56/67其它条件不变时，增大反应物浓度，会增大化学反应速率；减小反应物浓度，会减小化学反应速率。对于有气体参加化学反应来说，当温度一定时，增大压强，则化学反应速率增大；减小压强，则化学反应速率减小。压强对化学反应速率影响归根到底是浓度影响。(1)若参加反应物质为固体、液体或溶液时，因为压强改变对它们体积改变几乎无影响，因而对它们浓度改变影响也很小，故可认为其反应速率不变。1．浓度对化学反应速率影响：2．压强对化学反应速率影响：57/67(2)对于气体反应，有以下几个情况：①恒温时，增大压强→体积减小→浓度增大→反应速率增大。②恒容时，充入气体反应物→反应物浓度增大→总压强增大→反应速率增大；充入无关气体(稀有气体或与本反应无关气体，如N2等)→总压强增大，但各反应物分压不变，各物质浓度不变→反应速率不变。③恒压时，充入无关气体(稀有气体或与本反应无关气体，如N2等)→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减小。