高考化学 7.1 化学反应速率课件 苏教版.ppt

第一单元化学反应速率 三年13考高考指数 1 了解化学反应速率的概念及定量表示方法 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 3 了解化学反应速率的调控在生活 生产和科学研究领域的重要作用 一 化学反应速率1 定义 单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 2 表达式 1 v c t 单位 2 如密闭容器中 合成氨的反应n2 3h22nh3 开始时c n2 8mol l 1 2min后c n2 4mol l 1 则v n2 减少 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 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 可总结为 要想速率大 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 三个概念 活化分子 能量较高能够发生有效碰撞的分子 活化能 如图 填写各符号的意义 有效碰撞 活化分子之间能够引发 的碰撞 化学反应 2 活化分子 有效碰撞与反应速率的关系 分子 总数 百分数 分子总数 百分数 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v h2 者表示的该反应的反应速率更快 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 若增加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数 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 2 化学计量数法 对于任意化学反应 ma g nb g pc g qd g 关系式 化学反应速率之比 物质的量浓度变化之比 物质的量变化之比 化学计量数之比 应用 求解不同物质表示的反应速率 确定未知反应的化学计量数 2 化学反应速率比较的两种方法 1 归一法 如 对于反应2so2 o22so3 v单位 mol l 1 min 1 2 比值法 用各物质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v a v 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 台州模拟 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 前6s内 b的平均反应速率为0 05mol l 1 s 1d 前6s内 各物质的反应速率相等 解题指南 解答该题应该注意下面两点 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 反应在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 反应过程中与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 前6s内 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 前1s内 c的反应速率为多少 提示 前1s内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 1 确定化学方程式的步骤 物质的量减少者为反应物 增加者为生成物 物质的量变化之比 化学计量数之比 后来反应物 生成物共存为可逆反应 据此写出该化学方程式为 n1 n3 x n2 n3 yn2z 2 物质平均反应速率及转化率的计算 如 v x mol l s y的转化率 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 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 拓展延伸 惰性气体对反应速率的影响 1 恒容 充入 惰性气体 总压增大物质的量浓度不变反应速率不变 2 恒压 充入 惰性气体 体积增大物质的量浓度减小反应速率减慢 高考警示钟 1 通过图像分析反应条件或者通过改变条件绘制反应速率变化图像时要注意只有浓度改变时图像是连续的 改变压强 温度或使用催化剂时 图像是不连续的 2 对于有气体参加的反应 如果反应前后气体的物质的量不发生变化 则增大压强时反应速率的变化图像与使用催化剂时的速率变化图像相同 3 对于有气体参加的反应 改变压强不一定改变反应速率 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 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 典例2 2012 宁波模拟 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时刻改变条件后 正 逆反应速率都减小 且正反应速率小于逆反应速率 图像不连续 改变的条件只能从压强和温度考虑 若降低温度 因为反应为放热反应 则应该是正反应速率减小程度小于逆反应速率减小程度 不符合 若是减小压强 因为正反应方向是气体体积减小的方向 应该正反应速率减小程度大于逆反应速率减小程度 符合 所以改变的条件是减小压强 t5时刻改变条件正 逆反应速率都增大 且逆反应速率大于正反应速率 图像不连续 从增大反应速率的措施考虑 只能是升高温度或增大压强 若是升高温度 因为正反应是放热反应 应该是正反应速率增大程度小于逆反应速率增大程度 符合 若是增大压强 因为正反应方向是气体体积减小的方向 增大压强则正反应速率增大程度应该大于逆反应速率增大程度 不符合 所以改变的条件只能是升高温度 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 1 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 2 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 此时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 变式训练 如图表示反应2so2 g o2 g 2so3 g h 0的正反应速率随时间的变化情况 试根据如图曲线判断下列说法可能正确的是 a t1时只减小了压强b t1时只降低了温度c t1时增加了so2和o2的浓度 平衡向正反应方向移动d t1时减小so2浓度的同时 增加了so3的浓度 解析 选d 因为图像表示的是正反应速率随时间的变化图像 在0 t1时刻反应达到平衡 即v 正 v 逆 在t1时刻改变条件的瞬间 因为v 正 小于0 t1时刻的反应速率 且在t2时刻达到新的平衡后 v 正 大于0 t1时刻的反应速率 根据反应速率随外界因素的变化图像可知 t1时v 正 t2时刻v 正 t1时刻v 逆 一定大于t2时刻v 正 也大于0 t1时刻的v 正 也就是在t1时刻改变条件的瞬间 v 逆 瞬间增大 v 正 瞬间减小 改变压强 温度 v 正 v 逆 的变化应该是相同的 增大都增大 减小 都减小 所以a b错 若在t1时刻增大so2和o2的浓度 则正反应速率应该增大 不是减小 c错 t1时减小so2浓度 v 正 瞬间减小 同时增加so3浓度 v 逆 瞬间增大 且因为v 正 v 逆 所以平衡向逆反应方向移动 达到新平衡后v 正 比t1时刻增大 故t2时正反应速率大于t1时的正反应速率 d项正确 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7 定多变一法 突破变量探究型实验题 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 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 1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 a 少量cuso4 s b 少量ch3coona s c 对溶液加热d 将铁粉改为铁片 解析 选c 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 a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 b错 将溶液加热 反应速率加快 c对 将铁粉改为铁片 反应速率减慢 d错 4 2012 温州模拟 已知反应2a b3c 4d在四种不同的情况下进行 表示该反应速率最快的是 a v a 0 5mol l 1 s 1b v b 0 3mol l 1 s 1c v c 0 8mol l 1 s 1d v d 1 0mol l 1 s 1 解析 选b 各物质的反应速率除以对应的化学计量数得到的数值分别为0 25 0 3 0 25 故b项表示的反应速率最大 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0 6mol l 1 则c的反应速率为0 6mol l 1 2s 0 3mol l 1 s 1 所以a的反应速率为0 3mol l 1 s 1 对 b的反应速率为c的1 2 为0 15mol l 1 s 1 错 反应2sa转化的浓度即生成的c的浓度 a的起始浓度为4mol 2l 2mol l 1 a的转化率为0 6mol l 1 2mol l 1 100 30 错 反应2sb转化的浓度为生成c的浓度的1 2 b的转化浓度为0 6mol l 1 1 2 0 3mol l 1 开始b的浓度为2mol 2l 1mol l