高考化学一轮总复习 第7章 化学反应的方向、限度与速率 第3节 化学反应速率 工业合成氨检测 鲁科版.doc

第3节化学反应速率工业合成氨考纲定位考情播报1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应速率(v)。2了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。4了解化学反应速率的调控在生活、生产和科研领域中的重要作用。2016全国丙卷t27(2)2015全国卷t27(1)、t28(4)2014全国卷t9/全国卷t26(1)(2)2013全国卷t28(3)2012全国卷t27(4)考点1| 化学反应速率的计算及大小比较基础知识自查1表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减少或反应产物浓度的增加来表示。2数学表达式及单位v，单位为mol/(lmin)或mol/(ls)。3规律同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中各物质的系数之比。应用体验在2 l的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。 回答下列问题：(1)该反应的反应物和反应产物分别是 _，反应方程式为_。(2)010 s的平均反应速率v(h2)_；v(hi)_。(3)根据上述反应速率数值，分析用不同物质表示同一化学反应在同一时间内，化学反应速率值是否必须相同？_。(4)能否用i2(s)表达该反应的反应速率，为什么？_。提示(1)h2和i2、hih2(g)i2(s)2hi(g)(2)0.039 5 moll1s10.079 moll1s1(3)同一反应在同一时间内，用不同物质表示的化学反应速率值可能相同，也可能不同，但表示的意义都相同，并且化学反应速率之比等于系数之比。 (4)不可以。因为对于有固体或纯液体参加的反应，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。 考点多维探究角度1化学反应速率的基本计算与换算1将气体a、b置于容积为2 l的密闭容器中，发生如下反应：4a(g)b(g)2c(g)反应进行到4 s末，测得a为0.5 mol，b为0.4 mol，c为0.2 mol。则下列反应速率不正确的是()av(a)0.05 mol/(ls)bv(b)0.025 mol/(ls)cv(c)0.025 mol/(ls)dv(b)0.0125 mol/(ls)bv(c)0.025 mol/(ls)，根据系数可知v(a)2v(c)0.05 mol/(ls)，v(b)v(c)0.0125 mol/(ls)。2已知反应4nh3(g)5o2(g)4no(g)6h2o(g)，若反应速率分别用v(nh3)、v(o2)、v(no)、v(h2o)表示，则下列正确的关系是() 【导学号：99682243】a4v(nh3)5v(o2)b5v(o2)6v(h2o)c2v(nh3)3v(h2o)d4v(o2)5v(no)d根据可判断。(1)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物表示还是用反应产物表示均取正值。(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)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。角度2反应速率大小的比较3对于反应a2(g)3b2(g)2ab3(g)来说，下列反应速率中表示该反应进行得最快的是()av(a2)0.6 mol/(ls)bv(b2)2.7 mol/(lmin)cv(ab3)12 mol/(lmin)dv(a2)6 mol/(lmin)aa项，可表示为v(a2)36 mol/(lmin)；b项，经转化可表示为v(a2)0.9 mol/(lmin)；c项，经转化可表示为v(a2)6 mol/(lmin)，故a项符合要求。4已知反应4co2no2n24co2在不同条件下的化学反应速率如下，请按由大到小的顺序进行排列_。v(co)1.5 moll1min1v(no2)0.7 moll1min1v(n2)0.4 moll1min1v(co2)1.1 moll1min1v(no2)0.01 moll1s1解析经转化可表示为v(co)2v(no2)1.4 moll1min；v(co)4v(n2)1.6 moll1 min1；v(co)v(co2)1.1 moll1min1；v(co)2v(no2)0.02 moll1s11.2 moll1min1，故。答案化学反应速率的2种比较方法(1)同一物质比较法。换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(2)比值比较法。比较化学反应速率与系数的比值，即对于一般反应aa(g)bb(g)=cc(g)dd(g)，比较与，若，则a表示的化学反应速率比b表示的大。【注】单位必须统一角度3“三段式”法计算v、c等物理量5将2 mol x和2 mol y充入2 l密闭容器中发生如下反应：x(g)3y(g)2z(g)aq(g)，2 min后达到平衡时生成0.8 mol z，测得q的浓度为0.4 moll1，下列叙述错误的是() 【导学号：99682244】aa的值为2b平衡时x的浓度为0.2 moll1cy的转化率为60%d反应速率v(y)0.3 mol(lmin)1b x(g)3y(g)2z(g)aq(g)始态/(moll1)1100反应的量/(moll1) 0.2 0.6 0.4 0.4终态/(moll1) 0.8 0.4 0.4 0.4由已知量(无下划线)可求出其他未知量(带下划线)，在做这种类型的题时，一定要注意，方程式中的量要统一，一般用物质的量浓度。a项，2a0.40.4，a2；b项，x0.8 moll1；c项，(y)100%60%；d项，v(y)0.3 mol(lmin)1。6(2017北京西城调研)向体积为2 l的固定密闭容器中通入3 mol x气体，在一定温度下发生如下反应：2x(g)y(g)3z(g)。经5 min后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍，则用y表示的化学反应速率为_，x的转化率为_，z的平衡浓度为_。解析2x(g)y(g)3z(g)n(始) 3 mol 0 0n x xn(末) 3x x由题意：1.2故x0.6 mol，所以v(y)0.03 mol/(lmin)，(x)100%20%, z0.45 mol/l。答案0.03 mol/(lmin)20%0.45 mol/l“三段式”法思维模式(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。例如，反应manbpct0 s/moll1 a b 0转化/moll1 x t1 s/moll1 ax b v(a)，v(b)，v(c)，(a)100%。角度4化学反应速率与化学平衡的综合应用7(2015全国卷节选)bodensteins研究了下列反应：2hi(g)h2(g)i2(g)h0在716 k时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(hi)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(hi)10.910.850.8150.7950.784x(hi)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数k的计算式为_。(2)上述反应中，正反应速率为v正k正x2(hi)，逆反应速率为v逆k逆x(h2)x(i2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以k和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min1。(3)由上述实验数据计算得到v正x(hi)和v逆x(h2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。解析(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(hi)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设hi的初始浓度为1 moll1，则： 2hi(g)h2(g)i2(g)初始浓度/moll1 1 0 0转化浓度/moll1 0.216 0.108 0.108平衡浓度/moll1 0.784 0.108 0.108k。(2)建立平衡时，v正v逆，即k正x2(hi)k逆x(h2)x(i2)，k逆k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆k正k正。在40 min时，x(hi)0.85，则v正0.002 7 min10.8521.95103 min1。(3)因2hi(g)h2(g)i2(g)h0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，hi的物质的量分数减小，h2、i2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为a点和e点。答案(1)(2)k正/k1.95103(3)a、e考点2| 化学反应速率的影响因素基础知识自查1内因(主要因素)反应物本身的性质，如na、mg、al与水反应的速率由大到小的顺序为：namgal。2外因(其他条件不变，只改变一个条件)3理论解释有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化能：如图 图中：e1为正反应的活化能，e3为使用催化剂时正反应的活化能，e2为逆反应的活化能，反应热h为e1e2。有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系应用体验(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁_铝(填“大于”“小于”或“等于”)。提示小于(2) 对于fe2hcl=fecl2h2，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”或“不变”)升高温度：_；增大盐酸浓度：_；增大铁的质量：_；增加盐酸体积：_；把铁片改成铁粉：_；滴入几滴cuso4溶液：_；加入nacl固体：_；增大压强：_。(3)对于(2)中反应，若将反应中的稀盐酸改为浓h2so4，产生h2的速率是否加快？_(填“是”或“否”)。提示(2)增大增大不变不变增大增大不变不变(3)否考点多维探究角度1化学反应速率的影响因素分析1在恒温恒容的容器中进行反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)，若氮气浓度由0.1 moll1降到0.06 moll1需2 s，那么由0.06 moll1降到0.024 moll1需要的反应时间为()a等于1.8 sb等于1.2 sc大于1.8 s d小于1.8 sc浓度由0.1 moll1降到0.06 moll1的反应速率v0.02 moll1s1，若以此速率进行反应，浓度由0.06 moll1降到0.024 moll1所需时间为 s1.8 s，但随反应进行，反应物浓度变小，反应速率减小，所需时间大于1.8 s。2反应c(s)h2o(g)co(g)h2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 () 【导学号：99682245】增加c的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入n2使体系压强增大保持压强不变，充入ne使容器体积变大a bc dc增大固体的量，不改变反应速率，恒t、v条件下充入“惰性气体”，组分浓度不变，反应速率不变。3(2015福建高考)在不同浓度(c)、温度(t)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是()a.a6.00b同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变cb318.2d不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同d分析328.2 k的瞬时速率与浓度的关系成正比，则0.600/0.4009.00/a，a6.00，a项正确；从题给数据看，浓度越大、温度越高，反应速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时反应速率可能会不变，b项正确；浓度不变时，b k下反应速率低于318.2 k下的反应速率，故b318.2，c项正确；题给数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断所用时间的依据，d项错误。正确理解压强对反应速率的影响气体体积缩小压强增大气体反应物浓度增大反应速率增大注意：(1)恒温恒容：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)恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。角度2控制变量法探究反应速率的影响因素4. 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(v)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是()组别对应曲线c(hcl)/moll1反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状a.第4组实验的反应速率最慢b第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 moll1c第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 moll1d第3组实验的反应温度低于30 d由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用的时间最长，故反应速率最慢，a正确；第1组实验，反应所用的时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法“定多变一”原则知盐酸的浓度应大于2.5 moll1，b正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组中的块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 moll1，c正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ，d错误。5(1)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示：序号纯锌粉(g)2.0 moll1硫酸溶液(ml)温度()硫酸铜固体(g)加入蒸馏水(ml)2.050.025002.040.025010.02.050.0250.202.050.0254.00本实验待测数据可以是_，实验和实验可以探究_对锌与稀硫酸反应速率的影响。实验和实验的目的是_，写出有关反应的离子方程式_。(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_ml，理由是_。解析(1)实验和实验中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，实验和实验中加入硫酸铜，cu2的氧化性强于h，首先发生反应zncu2=zn2cu，生成的铜附着在锌表面，在稀硫酸溶液中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。本实验待测数据可以是“反应结束所需要的时间”或“相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间”，实验 和实验 可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。实验 和实验 加入的硫酸铜的质量不同，可以探究加入硫酸铜的量与反应速率的关系。(2)实验的目的是探究k2s2o8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 ml)，从而可知vx2.0 ml。答案(1)反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间)硫酸浓度探究硫酸铜的量对反应速率的影响zncu2=zn2cu，zn2h=zn2h2(2)2.0保证反应物k2s2o8浓度的改变，而其他物质浓度不变“控制变量法”的思维模板考点3| 化学反应条件的优化工业合成氨基础知识自查1反应特点n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0sc时产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c(h)降低dtc时反应处于平衡状态d铝与硫酸的反应不是可逆反应，不存在化学平衡。对点训练4(2017临沂模拟)根据vt图分析外界条件改变对可逆反应a(g)3b(g)2c(g)hv(正)，平衡逆向移动，故改变的外界条件是升高温度。课堂小结反馈达标11全新理念探究高考明确考向1一组判断，展示高考易误点(1)同一反应，用不同物质表示的反应速率数值越大，反应越快。()(2)对于c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)反应，增加c的量，反应速率增大。()(3)增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成h2的速率。()(4)对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显。()(5)100 ml 2 mol/l的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠