高考化学 7.1 化学反应速率及影响因素课件 新人教版.ppt

第一节化学反应速率及影响因素 三年13考高考指数 1 了解化学反应速率的概念 反应速率的定量表示方法 2 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对反应速率的影响 认识其一般规律 一 化学反应速率1 定义 单位时间内 2 表达式 v c t 单位 如密闭容器中 合成氨的反应n2 3h22nh3 开始时c n2 8mol l 2min后c n2 4mol l 则用n2表示的反应速率为 反应物浓度的减少或生成物浓度的增加 mol l 1 s 1或mol l 1 min 1 2mol l 1 min 1 3 化学反应速率与化学计量数关系对于已知反应ma g nb g pc g qd g 其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示 当单位相同时 化学反应速率的数值之比等于 之比 即v a v b v c v d 化学计量数 m n p q 二 影响化学反应速率的因素1 内因反应物本身的性质是主要因素 如相同条件下mg al与稀盐酸反应的速率大小关系为 mg al 2 外因 外界条件的影响 浓度 增大反应物浓度 反应速率 反之 温度 升高温度 反应速率 反之 压强 对于有气体参加的反应 增大压强 反应速率 反之 催化剂 使用催化剂 反应速 其他 光照 超声波等 能够增大反应速率 增大 减小 增大 减小 增大 减小 增大 增大固体表面积 可记忆为 速率要增大 增浓或加压 升温尤显著 还可用催化 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 使用催化剂时的活化能为 反应热为 有效碰撞 活化分子之间能够引发化学反应的碰撞 反应的活化能 e3 e1 e2 能量 反应过程 生成物 反应物 e1 e2 e3 2 活化分子 有效碰撞与反应速率的关系 降低活化能 吸收能量 1 反应n2 3h22nh3反应一段时间 v n2 为2mol l 1 min 1 v h2 为6mol l 1 min 1 则两者表示的该反应的反应速率不同 分析 将两者表示的反应速率转化为同一种物质比较 两者的反应速率相同 2 碳酸钙与盐酸反应过程中 再增加caco3固体可以增大反应速率 分析 固体物质的量的多少对反应速率没有影响 3 增大反应体系的压强 反应速率不一定增大 分析 压强仅对有气体参加的反应的反应速率有影响 4 增大反应物的浓度 能够增大活化分子的百分含量 所以反应速率增大 分析 增大反应物的浓度 不能增大活化分子的百分含量 只能增大单位体积内活化分子的个数 5 在恒容容器中进行的反应2so2 o22so3 向容器中通入n2 容器内压强增大 反应速率增大 分析 通入n2 容器内压强增大 但是so2 o2 so3各物质的浓度都没有改变 反应速率不变 化学反应速率的计算及大小比较1 化学反应速率计算的两种方法 1 定义式法 v c t n v t 2 化学计量数法 对于任意化学反应 ma nb pc qd 用不同反应物或生成物表示的反应速率 数值之比等于化学计量数之比 若已知某一反应物或生成物的反应速率 可以利用此关系求解未知的某一反应物或生成物的反应速率 如对于反应n2 3h22nh3 已知v n2 xmol l 1 min 1 则可以求得v h2 v nh3 分别为3xmol l 1 min 1 2xmol l 1 min 1 2 化学反应速率比较的两种方法 1 归一法 将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率 再进行比较 如 对于反应2so2 o22so3 如果 v so2 2mol l 1 min 1 v o2 3mol l 1 min 1 v so3 4mol l 1 min 1 比较反应速率的大小 可以将三者表示的反应速率都转化为o2表示的反应速率再作比较 换算得出 v o2 1mol l 1 min 1 v o2 2mol l 1 min 1 则反应速率的大小关系为 2 比值法 用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数 然后再对求出的数值进行大小排序 数值大的反应速率快 如反应ma nb pc qd 若v a m v b n 则反应速率a b 高考警示钟 1 比较同一反应中不同物质的化学反应速率时 要注意单位是否相同 如果单位不同 要化成相同的单位再进行比较 2 单位时间内反应物或生成物的物质的量变化大 反应速率不一定快 因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示的 典例1 2012 沈阳模拟 一定温度下 向容积为2l的密闭容器中通入两种气体发生化学反应 反应中各物质的物质的量变化如图所示 对该反应的推断合理的是 a 该反应的化学方程式为3b 4d6a 2cb 反应进行到1s时 v a v d c 反应进行到6s时 b的平均反应速率为0 05mol l s d 反应进行到6s时 各物质的反应速率相等 解题指南 解答该题应该注意以下两点 1 根据物质的量随时间的变化确定反应物与生成物 2 根据相同时间段内各物质的物质的量变化确定化学计量数与反应速率之间的关系 解析 选c 根据各物质的物质的量随时间的变化图像可知 a d为生成物 b c为反应物 在6s时反应达到平衡 a b c d的物质的量变化分别为1 2mol 0 6mol 0 8mol 0 4mol 根据化学计量数之比等于变化的物质的量之比可知a b c d的化学计量数之比为6 3 4 2 所以反应方程式为3b 4c6a 2d a错 反应过程中和反应达到平衡时各物质的反应速率之比等于化学计量数之比 b d错 反应进行到6s时 b的平均反应速率为0 6mol 2l 6s 0 05mol l 1 s 1 c对 互动探究 1 用a b c d四种物质表示的该反应的反应速率 数值最大的是哪种物质 提示 a 根据反应速率之比等于化学计量数之比可知 化学计量数越大 表示的反应速率越大 2 反应进行到1s时 c的反应速率为多少 提示 1s时d的反应速率为0 2mol 2l 1s 0 1mol l 1 s 1 所以c的反应速率为v c 2v d 0 2mol l 1 s 1 化学反应速率图像及其应用1 物质的量 或浓度 时间图像及应用例如 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图所示 o t1 n3 n mol x y n2 n1 t2 t3 t4 z t s 根据图像可进行如下计算 1 某物质的平均速率 转化率 如 v x mol l s y的转化率 100 2 确定化学方程式中的化学计量数之比 如x y z三种物质的化学计量数之比为 n1 n3 n2 n3 n2 2 速率 时间图像及应用 以可逆反应为例分析 1 改变反应物浓度 v 正 突变 v 逆 渐变 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 增大反应物的浓度 平衡正向移动 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 减小反应物的浓度 平衡逆向移动 2 改变生成物浓度 v 正 渐变 v 逆 突变 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 增大生成物的浓度 平衡逆向移动 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 减小生成物的浓度 平衡正向移动 3 改变气体体系的压强 v 正 v 逆 都突变 对于正反应方向气体体积增大的反应 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 增大压强 平衡向体积缩小的方向移动 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 减小压强 平衡向体积增大的方向移动 对于反应前后气体体积不变的反应 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 增大压强 平衡不移动 o t v v 正 v 逆 减小压强 平衡不移动 4 改变温度 v 正 v 逆 都突变 对于正反应放热的反应 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 升高温度 平衡向吸热方向移动 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 降低温度 平衡向放热方向移动 5 加催化剂 v 正 v 逆 都突变 o t v v 正 v 逆 v 正 v 逆 平衡不移动 高考警示钟 1 只有压强的改变同等程度的引起反应物和生成物浓度的改变时 才是改变压强 2 只是改变一种物质的浓度而引起的压强改变 不应该从压强角度分析 应该从浓度角度分析 拓展延伸 惰性气体对反应速率的影响 1 恒容时充入惰性气体 容器内气体的压强增大 但是各反应物和生成物的浓度不变 反应速率不变 2 恒压容器中通入惰性气体 容器内压强不变 但是容器容积增大 各反应物和生成物的浓度减小 相当于减小压强 反应速率减小 典例2 可逆反应n2 3h22nh3是工业上合成氨的重要反应 1 根据图1请写出合成氨的热化学方程式 热量用e1 e2或e3表示 2 图1中虚线部分是通过改变化学反应中的 条件 该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同 用 t1 t6 表示 3 t3时刻改变的条件是 t5时刻改变的条件是 解题指南 解答本题时应注意以下三点 1 反应热与能量的关系 2 分析e1与e2不同的原因 3 图2中注意分析正 逆反应速率的变化程度及思考引起变化的原因 解析 1 根据图1可知 从n2和h2反应生成1molnh3过程中放出的热量为 e3 e1 kj 所以n2与h2反应生成nh3的热化学方程式为n2 g 3h2 g 2nh3 g h 2 e3 e1 kj mol 1 2 图1中虚线部分表示由反应物到达过渡态的过程中 所需能量减少 说明使用了催化剂 降低了活化能 因为反应n2 3h22nh3为反应前后气体体积不相等的反应 在图2中 t2时刻改变条件 正 逆反应速率的改变相同 说明改变的外界条件只能是使用了催化剂 3 t3时改变条件 v 正 v 逆 都减小 且v 正 v 正 平衡向逆反应方向移动 只能是升高温度 答案 1 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 2 e3 e1 kj mol 1 2 催化剂t2 t3 3 减小压强升高温度 技巧点拨 根据速率 时间图像判断反应条件的方法 1 看图像中正 逆反应速率的变化趋势 两者是同等程度的变化 还是不同程度的变化 同等程度的变化一般从压强 反应前后气体体积不变的反应 和催化剂考虑 若是不同程度的变化 从温度 浓度 压强 反应前后气体体积改变的反应 角度考虑 2 对于反应速率变化不相等的反应 要注意观察改变某个条件瞬间 正 逆反应速率的大小关系及变化趋势 同时要联系外界条件对反应速率的影响规律 加以筛选 验证 排除 变式备选 某密闭容器中充入等物质的量的气体a和b 一定温度下发生反应 a g xb g 2c g 达到平衡后 只改变反应的一个条件 测得容器中物质的浓度 反应速率随时间变化如图所示 下列说法中正确的是 a 8min时表示正反应速率等于逆反应速率b 前20mina的反应速率为0 05mol l 1 min 1c 反应方程式中的x 1 30min时表示增大压强d 40min时改变的条件是升高温度 且正反应为吸热反应 解析 选b 因为8min时没有达到平衡 正 逆反应速率不相等 a错 前20min c的浓度变化为2 0mol l 1 c的反应速率为2 0mol l 1 20min 0 1mol l 1 min 1 根据反应方程式可知 a的反应速率为c的1 2 a的反应速率为0 05mol l 1 min 1 b对 根据图1可知 在30 40minb c的浓度都变为原来的0 75倍 所以采取的措施是增大容器的体积 也就是减小压强 根据图2可知 30 40min之间减小压强 正 逆反应速率都减小相同程度 平衡不移动 可知反应为气体体积不变的反应 x 1 c错 根据图1可知 40min时改变条件 b浓度增加 c浓度减小 平衡向逆反应方向移动 若正反应为吸热反应 升高温度 则正反应速率瞬间的增大程度应该大于逆反应速率的增大程度 从图2可知 d错 实验探究6 定多变一法 突破变量 典例 2011 福建高考 t23 节选 在酸性溶液中 碘酸钾 kio3 和亚硫酸钠可发生如下反应 2io3 5so32 2h i2 5so42 h2o 生成的碘可以用淀粉溶液检验 根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率 某同学设计实验如表所示 探究型实验题 该实验的目的是 表中v2 ml 精讲精析 1 解题关键点 1 关键点1 分析表中数据 准确定位实验目的 从题目中可以看出 三个实验中kio3酸性溶液浓度和体积都相等 变量为温度 亚硫酸钠溶液的浓度 所以本题探究的是反应物浓度 由溶液体积变化决定 温度对反应速率的影响 2 关键点2 三个实验中溶液的体积均为50ml 2 解题疑惑点 1 如何确定亚硫酸钠溶液和水的体积由实验2可以看出混合溶液的总体积应为50ml 为保证三组实验中溶液体积相同 则v1为10ml v2为40ml 2 分别根据哪些实验研究温度 亚硫酸钠溶液浓度对反应速率的影响 对比实验1和实验2可知 kio3溶液的浓度相等 na2so3溶液的浓度不相等 因为体积不同 故这两个实验的目的是探究该反应的反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系 对比实验2和实验3可知 两溶液的浓度都相等 而温度不相等 故实验目的是探究该反应的反应速率与温度的关系 参考答案 探究该反应的反应速率与温度 亚硫酸钠溶液浓度的关系40 变量探究型实验因为能够考查学生对于图表的观察 分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力 因而在这几年高考试题中有所考查 1 常见考查形式 1 以表格的形式给出多组实验数据 让考生找出每组数据的变化对反应的影响 2 给出影响化学反应的几种因素 让考生设计实验分析各因素对反应的影响 2 解题策略 1 确定变量解答这类题目时首先要认真审题 理清影响实验探究结果的因素有哪些 2 定多变一在探究时 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 3 数据有效解答时注意选择数据 或设置实验 要有效 且变量统一 否则无法做出正确判断 1 下列说法中不正确的是 a 对于任何化学反应来说 反应速率越大 反应现象就越明显b 在其他条件不变时 升高温度一定会加快化学反应的反应速率c 使用合理的催化剂 可以改变化学反应速率 但不能改变化学平衡状态d 增大反应物浓度 可使单位体积内活化分子数增加 反应速率加快 解析 选a 有的化学反应反应速率越快 反应现象越明显 有的反应反应速率太快 现象并不明显 a错 升高温度一定能加快反应速率 b对 使用催化剂 能够改变反应速率 但是对平衡无影响 c对 增大浓度 增加的是活化分子总数 d对 2 一定条件下进行反应2x g y g z s 3w g h 0 达到平衡后 t1时刻改变某一条件所得v t图像如图 则改变的条件为 a 增大压强b 升高温度c 加催化剂d 增加生成物浓度 解析 选b 反应2x g y g z s 3w g h 0达到平衡后 t1时刻改变条件 正 逆反应速率都增大 且正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度 平衡向逆反应方向移动 增大压强 正反应速率增大的程度等于逆反应速率增大的程度 a错 升高温度 正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度 b对 加催化剂 正 逆反应速率同等程度增大 c错 增加生成物浓度 逆反应速率增大 正反应速率瞬时不变 d错 3 铁粉与足量1mol l盐酸反应 为了加快反应速率且不影响产生氢气的量可以加入 2mol l的硝酸溶液 少量cuso4 s 少量铜粉 少量ch3coona s 对溶液加热 向反应液中通入hcl气体 加入过量铁粉 将铁粉改为铁片 a b c d 解析 选b 根据反应fe 2hcl fecl2 h2 因为盐酸足量 所以生成h2的量取决于fe的物质的量 若不影响产生气体的量则不能减少fe的物质的量 加入cuso4 fe cuso4 feso4 cu fe cu与盐酸形成原电池 反应速率加快 但是fe的物质的量减少 生成h2的物质的量也减少 错 对 hno3与fe反应不生成h2 生成no 错 加入ch3coona固体 ch3coo 与h 反应生成ch3cooh 溶液中h 浓度减小 反应速率减小 错 将溶液加热 反应速率加快 对 向溶液中通入hcl气体 溶液中h 浓度增大 反应速率加快 对 因为盐酸足量 加入铁粉 fe的物质的量增多 生成h2的物质的量增多 错 将铁粉改为铁片 反应速率减慢 错 故正确选项为b 4 对于反应a g 3b g 2c g 下列各数据表示不同条件下的反应速率 其中反应进行得最快的是 a v a 0 01mol l s b v b 0 02mol l s c v b 0 60mol l min d v c 1 00mol l min 解析 选a 将a b c的反应速率都转化为相同的单位mol l 1 min 1 a b c d四项中表示的反应速率分别为0 60mol l 1 min 1 1 20mol l 1 min 1 0 60mol l 1 min 1 1 00mol l 1 min 1 将a b c物质的反应速率各自除以对应的化学计量数得到的反应速率为0 60mol l 1 min 1 0 40mol l 1 min 1 0 20mol l 1 min 1 0 50mol l 1 min 1 所以反应速率最快的为a a项正确 5 将4mola气体和2molb气体在2l的容器中混合并在一定条件下发生如下反应 2a g b g 2c g 若经2s后测得c的浓度为0 6mol l 1 现有下列几种说法 用物质a表示的反应的平均速率为0 3mol l 1 s 1 用物质b表示的反应的平均速率为0 6mol l 1 s 1 2s时物质a的转化率为70 2s时物质b的浓度为0 7mol l 1其中正确的是 a b c d 解析 选b 2s后c的浓度为