高考化学一轮复习【专题18】《化学反应速率及其影响因素》ppt课件61页.ppt

化学反应速率及其影响因素 1 了解化学反应速率的概念及反应速率的定量表示方法 2 了解催化剂在生产 生活和科学研究领域中的重大作用 3 理解浓度 温度 压强 催化剂影响化学反应速率的一 般规律 4 了解化学反应速率的调控在生活 生产和科学研究领域 中的重要作用 回归教材 一 化学反应速率 1 表示方法 减少 增加 通常用单位时间内反应物浓度的 或者生成物浓度的 来表示化学反应速率 2 表达式 3 单位mol L s mol L 1 s 1 mol L min mol L h 等 4 意义 衡量化学反应进行的 程度 快慢 5 特点 数值 意义 平均 瞬时 1 同一反应里 用不同物质的浓度变化来表示同一段时间的反应速率时 其 不一定相同 故应标明是用哪种物质表示的化学反应速率 但这些数值表示的 是相同的 2 化学反应速率是某段时间内的 速率而不是 速率 3 对于固体或纯液体参加的化学反应 因在反应中浓度 故不用固体 纯液体表示反应速率 4 无论浓度的变化是增加还是减少 取其绝对值 所以化 学反应速率为 不改变 正值 5 用不同物质表示同一反应的速率时 速率的比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比 如反应mA nB pC qD则有v A v B v C v D 6 比较反应速率的快慢 要转化为 的速率来 比较 m n p q 同一物质 二 有效碰撞理论 活化能 活化能 总能量 总能量 1 有效碰撞 反应物分子间能 的碰撞 发生碰撞的分子具有较高的 分子在一定的方向上发生碰撞 发生反应 能量 2 活化分子 化学反应中 能量较高 有可能发生 的分子 有效碰撞 平均能量 平均能量 难 3 活化能 活化分子的 与所有分子的 之差 用Ea表示 其单位为kJ mol 1 活化能越大 反应越 填 易 或 难 进行 三 影响化学反应速率的因素 1 内因 本身性质 不同 不同 不同 参加反应的物质的 是影响化学反应速率的决定因素 不同的反应 由于反应物质的结构 和反应机理 因此反应速率 2 外因 加快 不会改变 主要因素有浓度 温度 压强 催化剂等 1 浓度 其他条件不变时 增大反应物浓度 化学反应速率 若反应物为固体或纯液体 其浓度可视为常数 因此改变固体或纯液体反应物的量 化学反应速率 2 温度 其他条件不变时 升高温度 化学反应速率 一般来说 温度每升高10 反应速率增大为原来的2 4倍 升高温度对于可逆反应 正逆反应速率均 但吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数 降低温度 正逆反应速率均 吸热反应减小的倍数大于放热反应 减小的倍数 加快 加快 减小 3 压强 其他条件不变时 增大压强 对于有气体物质参加的化学反应 反应速率 改变压强对反应速率产生影响的根本原因是引起反应体系中各物质浓度的改变 若容器恒温 恒容充入稀有气体或其他不反应的气体 虽然改变了容器内气体压强 但由于没有改变反应物质的浓度 所以 化学反应速率 加快 不影响 4 催化剂 其他条件不变时 使用催化剂能降低反应的 使更多的反应物分子成为活化分子 因此使用催化剂能同时同倍 正逆反应的速率 5 反应物间的接触面积的影响 其他条件不变时 增大反应物间的接触面积 由于增大了反应物间的接触机会 因此能 反应的速率 活化能 改变 增大 6 其他因素 除了上述因素外 压强 光波 电磁波 超声波 溶剂等因素对化学反的速率也有影响 1 下列有关化学反应速率的说法不正确的是 自主测评 A 化学反应达到最大限度时 正逆反应速率也达到最大且相等B 催化剂能降低化学反应的活化能 加快反应速率 提高生产效率C 用锌和稀硫酸反应制取H2时 滴加几滴硫酸铜溶液能加快反应速率D 用铁片和稀硫酸反应制H2比用98 的浓硫酸产生H2的速率快 解析 反应达到最大限度时 正逆反应速率相等但不是最大 A错误 催化剂虽然不影响平衡的移动 但缩短了达到平衡的时间 提高了生产效率 B正确 构成铜锌原电池 锌作负极 加快反应速率 C正确 浓硫酸使铁钝化 不产生H2 D正确 答案 A 下列判断不正确的是 2 2013年福建高考 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 依据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 实验结果如右图 据下图分析 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 1D 温度高于40 时 淀粉不宜用作该实验的指示剂 解析 读图可得 10 40 间溶液变蓝时间逐渐减小 40 55 间溶液变蓝时间逐渐增大 A正确 b c两点所代表的温度分别是25 47 其他条件保持不变时 温度越高 反应速率越快 则图中b点对应的NaHSO3反应速率较小 c点对应的NaHSO3反应速率较大 B错误 混合前NaHSO3浓度为0 020mol L 1 忽略稀溶液混合前后溶液体积的变化 根据c1 V1 c2 V2的稀释定律可得 混合后NaHSO3浓度为0 020 mol L 1 80s 5 0 10 5mol L 1 s 1 C正确 配平可得 10NaHSO3 4KIO3 过量 5Na2SO4 2K2SO4 2I2 3H2SO4 2H2O 生成的硫酸是淀粉水解反应的催化剂 若温度高于40 时 淀粉水解反应速率加快 其水解产物遇析出的I2不会变蓝 因此淀粉不宜用作该实验的指示剂 D正确 答案 B 3 溶液中的反应X Y 2Z分别在 三种不 同实验条件下进行 它们的起始浓度均为c X c Y 0 100mol L 1及c Z 0mol L 1 反应物X的浓度随时间变化如下图 A 反应进行到5min时实验 的反应速率最快B 条件 的反应最先达到平衡C 与 比较可能是压强更大D 该反应的正反应是吸热反应 解析 由图看出 5min时实验 X的浓度变化量最大 A正确 条件 的反应最先达到平衡 故其反应速率最快 B正确 与 比较 只有反应速率不同 达到的平衡状态相同 可能为 中加入催化剂 在溶液中进行的反应 压强对反应速率没有影响 C错误 条件 比条件 先达到平衡 说明条件 反应速率比条件 反应速率快 但反应的限度要大于条件 可能为升温所致 且该反应为吸热反应 D正确 答案 C 4 对于反应2SO2 g O2 g 2SO3 g 能增大正反应速 率的措施是 A 通入大量O2C 移去部分SO3 B 增大容器容积D 降低体系温度 解析 增加O2的浓度 反应速率加快 增大容器容积 移去部分SO3 即减小浓度 而减小物质的浓度 降低温度均减小反应速率 答案 A 5 2013年四川高考 在一定温度下 将气体X和气体Y各0 16mol充入10L恒容密闭容器中 发生反应 X g Y g 2Z g H 0 一段时间后达到平衡 反应过程中测 定的数据如下表 下列说法正确的是 A 反应前2min的平均速率v Z 2 0 10 3mol L 1 min 1B 其他条件不变 降低温度 反应达到新平衡前v逆 v正C 该温度下此反应的平衡常数K 1 44D 其他条件不变 再充入0 2molZ 平衡时X的体积分数增大 c2 Z 0 0122 解析 利用反应式可知v Z 2v Y 2 0 16mol 0 12mol 10L 2min 4 0 10 3mol L 1 min 1 A错误 该反应放热 降温平衡正向移动 v正 v逆 B错误 列三段式 K c X c Y 0 01 0 01 1 44 C正确 因反应前后气体物质的 量不变 故再充入0 2molZ 平衡不移动 平衡时X的体积分数不变 D错误 答案 C 重点一 化学反应速率的计算和比较 1 化学反应速率的计算在解题过程中先写出有关反应的化学方程式 找出各物质的起始量 转化量 某时刻量 根据已知条件列方程式计算 例如 对于反应 mA nB pC qD A的浓度为amol L 1 B的浓度为bmol L 1 反应进行至t1s时 A消耗了xmol L 1 则反应速率可计算如下 之间的关系如下 2 化学反应速率的大小比较由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同 所以比较反应的快慢不能只看数值的大小 而要进行一定的转化 1 看单位是否统一 若不统一 换算成相同的单位 2 换算成同一物质表示的速率 再比较数值的大小 3 比较化学反应速率与化学计量数的比值 即对于一般反 表示的反应速率比B大 3 甲酸甲酯水解反应方程式为 HCOOCH3 l H2O l HCOOH l CH3OH l H 0 某小组通过试验研究该反 应 反应过程中体积变化忽略不计 反应体系中各组分的起始量如下表 甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间 t 的变化如下图 请计算15 20min范围内甲酸甲酯的减少量为 mol 出计算过程 解析 第 3 问中 15min时 甲酸甲酯的转化率为6 7 所以15min时 甲酸甲酯的物质的量为1 00mol 1 00mol 6 7 0 933mol 20min时 甲酸甲酯的转化率为11 2 所以20min时 甲酸甲酯的物质的量为1 00mol 1 00mol 11 2 0 888mol 所以15至20min甲酸甲酯的减少量为0 933mol 0 888mol 0 045mol 则甲酸甲酯的平均速率 0 045mol 5min 0 009mol min 1 重点二 化学反应速率的图像 1 图像类型 1 物质的量 时间图 反映浓度随时间的变化关系 其横坐标代表时间 纵坐标代表不同时间反应物或生成物物质的量浓度 若曲线单调减小表示反应物浓度减少 反之表示生成物浓度增大 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右图所示 依据图像可以判断反应物和生成物 确定化学计量数 计算平均速率和转化率 2 速率 时间图 反映化学反应速率随时间的变化关系 其纵坐标代表不同时间的瞬时速率 若曲线单调减小表示反应速率减少 反之表示反应速率增大 如增大生成物浓度的图像如下 2 解题方法 1 看图像 2 想规律 联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影 响规律 3 作判断 通过对比分析 作出正确判断 例2 某温度时 在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z 它们的物质的量随时间的变化如下表所示 1 根据下表中数据 在图甲中画出X Y Z的物质的量 n 随时间 t 变化的曲线 甲 2 体系中发生反应的化学方程式是 3 计算该反应在0 3min时间内产物Z的平均反应速率 4 该反应达到平衡时反应物X的转化率等于 5 如果该反应是放热反应 改变实验条件 温度 压强 催化剂 得到Z随时间变化的曲线 如图乙所示 则曲线 所对应的实验条件改变分别是 乙 解析 1 根据题目中表格给出的数据 在坐标系中找出相应的点 然后用光滑的曲线描点即可 2 根据题意 可以利用 三步法 求解 aX bY cZ 开始转化平衡 1 000 450 55 1 000 90 1 00 90 9 根据各物质的量之比可得体系中发生反应的化学方程式 是 X 2Y 2Z 其平均速率为v Z 0 083mol L 1 min 1 3 根据图像可知在3min时 生成物Z的物质的量为0 5mol c t 0 5mol2L 3min 4 X的转化率等于 X 反应量起始量 100 1 00mol 0 55mol1 00mol 100 45 5 对比曲线1和表中数据可知 曲线1达到平衡所用时间短 2min 且生成的Z较少 即相对原平衡来说是增大了反应速率且平衡向逆反应方向移动 故曲线1改变的条件是升高了温度 对比曲线2和表中数据可知 曲线2达到平衡所用时间短 1min 但生成Z的量不变 即加快了反应速率但平衡没有移动 故曲线2改变的条件是加入了催化剂 对比曲线3和表中数据可知 曲线3达到平衡所用时间短 7min 且平衡时生成Z的量增多 0 95mol 即加快了反应速率且平衡向正反应方向移动 故曲线3改变的条件是增大压强 2L 3min 答案 1 如下图所示 2 X 2Y 2Z 0 50mol 3 4 45 5 升高温度 加入催化剂 增大压强 0 083mol L 1 min 1 控制变量法探究影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素有多种 在探究相关规律时 需要控制其他条件不变 只改变某一个条件 探究这一条件对反应速率的影响 变量探究实验考查对于图表的观察 分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力 表格型题目的解题要点在于通过审题 获取有用信息 然后对表格中数据进行比较分析 依据物质的性质 变化规律进行解答 直角坐标系题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么 注意理解起点 终点 转折点的含义 然后根据所学知识分析概念 图像 数值三者之间的关系 解答试题时需注意以下问题 1 认真审题 清楚实验目的 理清影响实验探究结果的因 素 2 确定变量 在探究时 应该先确定其他的因素不变 只变化一种因素 看这种因素与探究的问题存在怎样的关系 这样确定一种以后 再确定另一种 通过分析每种因素与所探究问题之间的关系 得出所有影响因素与所探究问题之间的关系 进而总结出规律 若需确定另一个变量 则要重新进行相关分析 3 数据筛选 在分析相关数据时 注意选择数据 或设置实 验 要有效 且变量唯一 否则无法做出正确判断 2 为探究反应物浓度对化学反应速率的影响 设计的实验 方案如下表 表中Vx 理由是 答案 1 2 2 2 0 其他条件不变时 改变K2S2O8溶液的浓度 化学 反应速度改变 3 c t的变化曲线如下图所示 拓展应用 2013年广州调研 某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究 条件对化学反应速率的影响 实验时 先分别量取两种溶液 然后倒入试管中迅速振荡混合均匀 开始计时 通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢 该小组设计了如下方案 2 探究温度对化学反应速率影响的实验编号是 填编号 下同 可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是 3 实验 测得KMnO4溶液的褪色时间为40s 忽略混合前后溶液体积的微小变化 这段时间内平均反应速率v KMnO4 1 已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出 KMnO4转化为MnSO4 每消耗1molH2C2O4转移 mol电子 为了观察到紫色褪去 H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n H2C2O4 n KMnO4 mol L 1 min 1 解析 1 H2C2O4中碳的化合价是 3 CO2中碳的化合价为 4 故每消耗1molH2C2O4转移2mol电子 配平反应方程式为 2KMnO4 5H2C2O4 3H2SO4 K2SO4 2MnSO4 10CO2 8H2O 为保证KMnO4完全反应 c H2C2O4 c KMnO4 2 5 2 探究温度对反应速率的影响 则浓度必然相同 则为编号 和 同理探究浓度的实验是 和 3 v KMnO4 答案 1 22 5 2 和 和 3 1 0 10 2 4 考点一 化学反应速率 1 对于化学反应 3W g 2X g 4Y g 3Z g 下列 反应速率关系中 正确的是 A v W 3v Z C 2v X v Y B 2v X 3v Z D 3v W 2v X 解析 速率之比等于方程式的计量系数之比 v W v Z A错误 3v X 2v Z B错误 2v X v Y C正确 2v W 3v X D错误 答案 C 2 化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应 反应物浓度随反应时间变化如下图所示 计算反应4 8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度 结果应是 答案