复习提纲第一单元化学反应速率.ppt

第一单元化学反应速率 1 化学反应速率的概念 反应速率的定量表示方法 2 催化剂在生产 生活和科学研究领域中的重大作用 3 外界条件 如浓度 温度 压强 催化剂等 对反应速率的影响及其一般规律 4 化学反应速率的调控在生产 生活和科学研究领域中的作用 一 化学反应速率1 表示方法 反应物浓度 生成物浓度 单位mol L 1 s 1或mol L 1 min 1 同一反应用不同物质表示的反应速率之间的关系对于任一反应mA nB pY qZ v A v B v Y v Z 2 3 m n p q 提示比较化学反应速率大小时 必须使用同一物质且反应速率的单位必须一致 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 二 影响化学反应速率的因素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 2 外因 其他条件不变 改变一个条件 Na Mg Al 可逆反应中改变一个外界条件 v 正 和v 逆 同时改变吗 提示对于可逆反应 若增大反应物浓度导致正反应速率瞬间突然增大 同时在增大反应物浓度的瞬间逆反应速率不变 之后逐渐增大 至正 逆反应速率相等 合成氨反应特点N2 g 3H2 g 2NH3 g H0 S0合成氨适宜条件的选择 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的物质的量之比为投料并及时分离出 三 1 2 700K 低压 中压 高压 铁触媒 1 2 8 NH3 化学反应速率快 转化率一定高吗 提示化学反应速率是描述反应进行快慢的物理量 反应快但转化率不一定高 但是单位时间内产物的产量大 三点注意 有关化学反应速率的注意事项1 化学反应速率是一段时间内的平均速率 且无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 不影响反应速率3 同一化学反应在相同条件下 用不同物质表示的反应速率 其数值不同 但意义相同 一种依据 工业合成氨条件选择的依据合成氨反应是一个气体体积减小的放热反应 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 分离产物 考虑设备 技术条件 催化剂活性等因素 我的反思 这一节出错的题真的很多 归类总结一下主要有以下方面 对概念理解不清引起判断错误 对计算过程中 三段式 应用不熟练而出现的错误 升高温度 不论对吸热反应还是放热反应速率都是加快的 对化学反应速率图像横纵坐标理解出现偏差 惰性 气体对速率或平衡的影响理解不到位 复习笔记 化学反应速率的简单计算 2 对某一具体的化学反应来说 用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时 数值往往不同 其数值之比等于化学方程式中系数之比 如 aA bB dD eEv A v B v D v E a b d e 化学反应速率的计算和大小比较 1 3 化学反应速率的计算求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤 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 反应mA nbpC 化学反应速率大小的比较 1 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同 但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小 而要通过转化换算成同一物质表示 再比较数值的大小 3 注意反应速率单位的一致性 4 注意外界条件对化学反应速率的影响规律 2 将4molX气体和2molY气体在2L的容器中混合 并在一定条件下发生如下反应 2X g Y g 2Z g 若经2s后所测得Z的浓度为0 6mol L 1 回答以下问题 1 求0 2s用X物质表示的平均反应速率为 2 求物质Y在2s时的转化率 3 若上述反应是在甲 乙 丙三个相同的密闭容器中进行反应 经同一段时间后 测得三个容器中的反应速率分别为甲 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 典例1 则用上述速率表示该反应由快到慢的顺序为 审题视角 答案 1 0 3mol L 1 s 1 2 30 3 乙 甲 丙 无论浓度的变化是增加还是减少 化学反应速率均取正值 计算化学反应速率时 要注意题目要求用何种物质表示 且注意是单位时间内物质的量浓度的变化量 一般不用物质的量的变化量来表示 A v D 0 4mol L s 1B v C 0 5mol L s 1C v B 0 6mol L s 1D v A 0 15mol L s 1解析比较同一化学反应在不同情况下反应速率的快慢 应选用同种物质作标准 而且单位必须统一 然后利用化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比 求出不同情况下 用同一物质表示的化学反应速率 再进行比较 若选用v A 作比较标准 则 应用1 答案B 不同的反应 反应速率相差很大 有的很快 瞬间完成 如炸药爆炸 有的很慢 需亿万年完成 如石油的形成 同一反应在不同的条件下反应速率也不同 如夏天的食物比冬天易腐败 由此说明反应物的性质不同 反应条件不同 反应速率也不同 反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素 1 化学键的强弱对反应速率的影响 例如 在相同条件下 F2和H2混合后在黑暗处就能发生爆炸 反应速率非常大 而I2和H2在较高温度时才能发生反应 同时生成的HI又分解 反应速率很小 这与反应物X X键及生成物H X键的相对强弱密切相关 影响化学反应速率的因素 1 2 反应物的性质对反应速率的影响 例如 将相同大小的Mg Cu Zn分别放入相同浓度的稀H2SO4中 Mg与稀H2SO4反应剧烈 产生大量气体 Zn与稀H2SO4反应较快 产生气体 Cu与稀H2SO4不反应 由此可知反应速率的快慢是由Mg Zn Cu的自身化学性质决定的 外界条件对化学反应速率的影响 实际是通过影响单位体积内活化分子的数量 改变有效碰撞次数来实现的 影响化学反应速率的外界条件主要有温度 浓度 压强和催化剂 我们可以将其进行归纳 2 惰性气体对反应速率的影响我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为 惰性气体 3 1 恒温恒容时 2 恒温恒压时 2012 厦门一中月考 密闭容器中发生如下反应 A g 3B g 2C g H 0 根据下列速率 时间图像 回答下列问题 1 下列时刻所改变的外界条件是 t1 t3 t4 典例2 2 产物C的体积分数最大的时间段是 3 上述图像中C的体积分数相等的时间段是 4 反应速率最快的时间段是 审题视角注意图像特点 以及外界条件对速率影响的图像规律和浓度图像无跳跃性等 解析 1 t1时 v 逆 增大程度比v 正 增大程度大 说明改变的条件是升高温度 t3时 v 正 v 逆 同等程度地增大 说明加入了催化剂 t4时 v 正 v 逆 都减小且v 正 减小的程度更大 说明改变的条件是减小压强 2 t1 t4时改变条件后 都使化学平衡向逆反应方向移动 C的体积分数都降低 故t0 t1时间段C的体积分数最大 3 在t3时加入了催化剂 虽然使反应速率发生了改变 但并未引起化学平衡的移动 故t2 t3段与t3 t4段C的体积分数相等 4 由图像不难看出t3 t4段化学反应速率最快 答案 1 升高温度加入催化剂减小压强 2 t0 t1 3 t2 t3段与t3 t4段 4 t3 t4段 1 浓度 压强 温度 催化剂影响反应速率的实质 改变了单位体积内活化分子的数目 单位体积内活化分子的数目增加 反应速率加快 反之减小 2 压强对速率的影响是通过改变体积而使浓度改变来实现的 3 温度改变对任何反应的速率都有影响 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2 开始反应时 按正反应速率由大到小顺序排列正确的是 甲 在500 时 SO2和O2各10mol反应乙 在500 时 用V2O5作催化剂 10molSO2和5molO2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 解析本题综合考查化学反应速率的影响因素 催化剂 温度对化学反应速率影响程度较大 其中催化剂为最大 浓度 压强影响程度相对较小 同温时乙中速率最快 同时无催化剂时 甲中浓度大于丁中浓度 故甲 丁 丙温度最低 速率最慢 故C正确 答案C 化工生产适宜条件的选择原则化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度 节约能源和成本 依据外界条件对反应速率及化学平衡影响的规律 其原则是 1 对任一可逆反应 增大反应物浓度 能提高反应速率和部分 或全部 反应物的转化率 实际生产中常利用提高廉价易得原料的浓度来提高另一原料的转化率 如合成氨中N2过量 工业制硫酸中O2过量等 合成氨适宜条件选择的原则与工业生产 1 2 对气体分子数减少的反应 增大压强既能提高反应速率又能使平衡正方向移动 但压强越大 对设备和材料的强度要求及动力消耗就越高 使成本增加 故应综合考虑 选择适当的压强 3 对放热反应 升温虽能提高反应速率 但转化率降低 若温度太低 转化率虽然较高 反应速率又太慢 故需要选择适当的温度 能在较低的温度下较快的反应 对吸热反应 升温既能提高反应速率又能提高转化率 但要防止反应物或生成物的过热分解和设备成本 4 使用催化剂可大大提高反应速率 但不影响化学平衡 使用时必须注意其活性温度范围 并防止催化剂 中毒 合成氨工业的简要流程合成氨工业的简要流程可用方框图表示为 1 原料气的制取N2 将空气液化 蒸发分离出N2或者将空气中的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的主要反应为 2 2 制得的N2 H2需净化 除杂质 再用压缩机压缩至高压 3 氨的合成 在适宜的条件下 在合成塔中进行 4 氨的分离 经冷凝使氨液化 将氨分离出来 提高原料的利用率 并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔 使其充分被利用 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A 温度过高对合成氨不利B 合成氨在高压下进行是有利的C 高温及加入催化剂都能使合成氨的反应速率加快D 增加N2的浓度可提高平衡混合物中NH3的含量解析勒夏特列原理即化学平衡移动原理 引起化学平衡移动的因素主要是浓度 压强 温度等 这些因素对化学平衡的影响都可用勒夏特列原理来概括 催化剂不能引起化学平衡移动 只能引起反应速率的变化 勒夏特列原理不包括反应速率的变化规律 答案C 典例3 速率理论和平衡理论是化工生产的基础 具有指导作用 但是影响二者的因素不同 可能不一致 所以在应用理论分析实际问题时 要重视实际 硝酸是一种重要的化工原料 工业上生产硝酸的主要过程如下 以N2和H2为原料合成氨气 反应为 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 1 下列措施可以提高H2的转化率的是 填选项序号 a 选择适当的催化剂b 增大压强c 及时分离生成的NH3d 升高温度 应用3 解析 1 提高H2的转化率实则是使化学平衡右移 增大压强或移出NH3均可使平衡右移 而升高温度 使平衡左移 使用催化剂平衡不移动 2 设消耗N2的物质的量为x起始物质的量 mol130转化物质的量 molx3x2x平衡物质的量 mol1 x3 3x2x 因为上述反应为体积减小的反应 若在恒压条件下反应 相当在恒容条件下达平衡后加压 平衡进一步右移 平衡转化率增大 故 1 2 答案 1 bc 2 12 5 预计2013年高考对化学反应速率的考查不会有太大的变化 仍将停留在如下几个方面 化学反应速率的大小比较及外界条件对化学反应速率影响的分析判断 通过图像 或图表 的分析 提出合理的解释或简单计算 另外化学反应速率与工农业生产 环境保护 日常生活方面的综合题也是高考命题的热点 请同学们在复习时给予关注 单击此处进入高考揭秘 名师偈语 化学反应速率和影响化学反应速率的因素 尤其是化学反应速率的计算和影响化学反应速率的外界因素一直是高考命题的重点 在近几年高考中几乎所有省份都有不同程度的考查 逐年 升温 在高考中要关注以下几个方面命题 根据化学方程式 计算各物质的平均反应速率 或已知反应速率计算反应时间 判断浓度的变化 根据外界条件对速率大小的影响 判断因外界条件改变而引起的速率变化 或比较同一反应在不同条件下反应速率的大小 根据各物质浓度与时间的关系图 写出反应的化学方程式 有关速率的实验 常考题型 很少单独命题 一般与化学平衡结合在一起考查 例1 化学反应速率的理解和计算 A H2 g 的消耗速率与HI g 的生成速率之比为2 1B 反应进行的净速率是正 逆反应速率之差C 正 逆反应速率的比值是恒定的D 无论是否达到平衡 正 逆反应速率都相等 解析A选项 速率之比等于化学计量数之比 H2 g 的消耗速率与HI g 的生成速率之比应为1 2 B选项出现的净速率在中学没出现过 但根据平均速率的求算 为反应物的净减少量 该项正确 C项明显错误 在反应达到平衡之前的过程中 正反应速率是减小的过程 而逆反应速率是增大的过程 D选项应是达到化学平衡时 正 逆反应速率相等 答案B 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量 在容积不变的反应器中 通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示 数学表达式 对于某物质B的化学反应速率表达式为v B c B t c B 为B的物质的量浓度的变化量 单位为mol L 1 t为时间改变量 单位为min 分 s 秒 或h 小时 等 单位 mol L 1 s 1或mol L 1 min 1或mol L 1 h 1 复习化学反应速率的表示方法和计算时应注意以下问题 1 2 3 1 对于同一个化学反应 在同一时间段内 化学反应速率若用不同物质表示 数值会因化学方程式中的化学计量数的不同而不同 但其实质是完全相同的 用不同的物质表示同一化学反应同一时间段内的化学反应速率时 化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比 如 化学方程式为mA g nB g pC g 的反应中 各种物质的化学反应速率满足关系 v A v B v C m n p 2 对于同一个化学反应 要比较其在不同时间段内化学反应进行的快慢时 将化学反应速率转化成同一种物质的化学反应速率 然后再进行比较 3 比较化学反应速率大小时 必须使化学反应速率的单位一致 4 化学反应速率是指一段时间内的平均速率 且均取正值 5 在一定温度下 固体和纯液体物质在单位体积内的物质的量保持不变 即物质的量浓度为常数 因此 它们的化学反应速率被视为常数 例2 影响化学反应速率的外界因素 A 低温 低压B 低温 高压C 高温