2021版高考化学一轮复习 第7章 化学反应速率与化学平衡 第22讲 化学反应速率学案 新人教版

1 第第 2222 讲讲 化学反应速率化学反应速率 考点一 化学反应速率的概念及计算 知识梳理 1 化学反应速率 2 化学反应速率与化学计量数的关系 同一反应在同一时间内 用不同物质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的化学计量数之比 物质的量变化量之比 物质的量浓度 变化量之比 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 对于任何化学反应来说 反应速率越大 反应现象就越明显 2 对于任何化学反应来说 都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示 化学反应速率 3 单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率 生成物浓度的变化量表示逆反应 速率 2 4 化学反应速率为 0 8 mol l 1 s 1指 1 s 时某物质的浓度为 0 8 mol l 1 5 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 6 同一化学反应 相同条件下用不同物质表示的反应速率 数值越大 表示化学反应 速率越快 7 化学反应速率指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增 加 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 教材改编题 在 2 l 的密闭容器中发生某反应后 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 该反应的反应物是 生成物是 反应的化学方程式为 2 0 10 s 的平均反应速率v h2 3 能否用 i2 s 的物质的量浓度变化量来表示该反应的速率 填 能 或 否 答案 1 h2和 i2 hi h2 g i2 s 2hi g 2 0 039 5 mol l 1 s 1 3 否 演练一 化学反应速率的大小比较 1 对于可逆反应 a g 3b s 2c g 2d g 在不同条件下的化学反应速率如下 其中表示的反应速率最快的是 a v a 0 5 mol l 1 min 1 b v b 1 2 mol l 1 s 1 c v d 0 4 mol l 1 min 1 d v c 0 1 mol l 1 s 1 解析 选 d 本题可以采用归一法进行求解 通过方程式的化学计量数将不同物质表 示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较 b 物质是固体 不能用其浓度的 3 变化表示反应速率 c 项中对应的v a 0 2 mol l 1 min 1 d 项中对应的v a 3 mol l 1 min 1 2 已知反应 4co 2no2n2 4co2在不同条件下的化学反应速率如下 催化剂 v co 1 5 mol l 1 min 1 v no2 0 7 mol l 1 min 1 v n2 0 4 mol l 1 min 1 v co2 1 1 mol l 1 min 1 v no2 0 01 mol l 1 s 1 上述 5 种情况反应的速率由大到小的顺序为 解析 经转化可表示为v co 2v no2 1 4 mol l 1 min 1 经转化可表示 为v co 4v n2 1 6 mol l 1 min 1 经转化可表示为v co v co2 1 1 mol l 1 min 1 经转化可表示为v co 2v no2 0 02 mol l 1 s 1 1 2 mol l 1 min 1 故反应速率由大到小的顺序为 答案 同一化学反应中反应快慢的比较方法 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 即对于一般反应 如aa bb cc dd 比较与 若 则用 a 表示的反应速率比用 b 表示的反应速率大 v a a v b b v a a v b b 演练二 化学反应速率的计算 3 在一密闭容器中充入一定量的 n2和 o2 在电火花作用下发生反应 n2 o2 2no 经测定前 3 s 用 n2表示的反应速率为 0 1 mol l 1 s 1 则 6 s 末 no 的浓度 a 等于 1 2 mol l 1 b 小于 1 2 mol l 1 c 大于 1 2 mol l 1 d 不能确定 解析 选 b 前 3 s 用 n2表示的反应速率为 0 1 mol l 1 s 1 即用 no 表示的反应 速率为 0 2 mol l 1 s 1 如果 3 6 s 用 no 表示的反应速率仍为 0 2 mol l 1 s 1 则 6 s 末 no 的浓度为 1 2 mol l 1 由于随着反应进行 反应物浓度减小 反应速率减 4 慢 故 6 s 末 no 的浓度小于 1 2 mol l 1 4 经典题 将 4 mol a 气体和 2 mol b 气体在 2 l 的容器中混合 并在一定条件下发 生反应 2a g b g 2c g 若经 2 s 后测得 c 的浓度为 0 6 mol 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 3 mol l 1 s 1 用物质 b 表示的反 应的平均速率为 0 6 mol l 1 s 1 2 s 时物质 a 的转化率为 70 2 s 时物质 b 的 浓度为 0 7 mol l 1 其中正确的是 a b c d 解析 选 b a b 的起始浓度分别为 2 mol l 1 1 mol l 1 由 2 s 后 c 的浓度可 得 a b 的变化浓度分别为 0 6 mol l 1 0 3 mol l 1 所以用 a b 表示的反应的平均 速率分别为 0 3 mol l 1 s 1 0 15 mol l 1 s 1 2 s 时 a b 的浓度分别为 1 4 mol l 1 0 7 mol l 1 2 s 时物质 a 的转化率为 30 5 2018 高考全国卷 28 2 f daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究 了 25 时 n2o5 g 分解反应 其中 no2二聚为 n2o4的反应可以迅速达到平衡 体系的总压强p随时间t的变化如下 表所示 t 时 n2o5 g 完全分解 t min040801602601 3001 700 p kpa35 840 342 545 949 261 262 363 1 研究表明 n2o5 g 分解的反应速率v 2 10 3 pn2o5 kpa min 1 t 62 min 时 测得体系中po2 2 9 kpa 则此时的pn2o5 kpa v kpa min 1 解析 t 62 min 时 体系中po2 2 9 kpa 根据 三段式 法得 2n2o5 g 2n2o4 g o2 g 起始 kpa 35 8 0 0 转化 kpa 5 8 5 8 2 9 62 min kpa 30 0 5 8 2 9 则 62 min 时pn2o5 30 0 kpa v 2 10 3 30 0 kpa min 1 6 0 10 2 kpa min 1 答案 30 0 6 0 10 2 化学反应中各物质浓度 或压强 的计算模式 三段式 5 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 ma nb pc 起始浓度 mol l 1 a b c 转化浓度 mol l 1 x nx m px m 某时刻浓度 mol l 1 a x b c nx m px m 考点二 影响化学反应速率的因素 知识梳理 一 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 例如 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 其他条件不变 只改变一个条件 二 理论解释 有效碰撞理论 1 活化分子 活化能 有效碰撞 1 活化分子 能够发生有效碰撞的分子 2 活化能 普通分子变为活化分子所需要吸收的最低能量 6 上图中 e1为反应的活化能 e2为活化分子变成生成物分子放出的能量 e3为使用催 化剂时的活化能 e1 e2为反应热 由此可见 活化能小的反应速率快 活化能大的反应 速率慢 3 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 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 2018 高考江苏卷 在酶催化淀粉水解反应中 温度越高淀粉水解速率越快 2 催化剂都不参加化学反应 3 一般情况下 升高温度时 不论正反应是吸热还是放热 正 逆反应的速率都增大 4 可逆反应中减小产物的浓度可增大正反应的速率 5 增大反应体系的压强 反应速率不一定增大 6 对可逆反应 fecl3 3kscn fe scn 3 3kcl 增大氯化钾浓度 逆反应速率加快 7 催化剂能降低反应的活化能 h也会发生变化 8 温度 催化剂能改变活化分子的百分数 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 2 一定温度下 反应 n2 g o2 g 2no g 在密闭容器中进行 回答下列措施对化 学反应速率的影响 填 增大 减小 或 不变 1 缩小体积使压强增大 2 恒容充入 n2 3 恒容充入 he 4 恒压充入 he 答案 1 增大 2 增大 3 不变 4 减小 7 气体反应体系中充入 惰性气体 不参与反应 时 对反应速率的影响 1 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 1 反应 c s h2o g co g h2 g 在一容积可变的密闭容器中进行 下列条件的 改变对其反应速率几乎无影响的是 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 n2使容器体积变大 a b c d 解析 选 c 增大固体的量 恒容时充入 惰性气体 对化学反应速率均无影响 2 教材改编题 下列措施对增大反应速率明显有效的是 al 在氧气中燃烧生成 al2o3 将 al 片改成 al 粉 fe 与稀硫酸反应制取 h2时 改用 98 浓硫酸 zn 与稀硫酸反应制取 h2时 滴加几滴 cuso4溶液 k2so4与 bacl2两溶液反应时 增大压强 2so2 g o2 g 2so3 g h 0 升高温度 催化剂 na 与水反应时 增大水的用量 2h2o2 2h2o o2 反应中 加入少量 mno2 h2与 cl2混合后 光照 a b c d 解析 选 c 将 al 片改成 al 粉 增大了固体反应物的接触面积 反应速率加快 正确 铁遇浓 h2so4钝化 错误 zn 置换出 cu zn 与 cu 稀硫酸构成原电池 反应 速率加快 正确 没有气体参与的反应 压强不影响反应速率 错误 升高温度 反 应速率加快 正确 增加固体与纯液体的用量 不会影响反应速率 错误 催化剂能 加快反应速率 正确 h2与 cl2混合后光照发生爆炸 反应速率加快 正确 3 下列表格中的各种情况 可以用对应选项中的图像表示的是 选项反应甲乙 8 a 外形 大小相同的金属和水反应 nak b 4 ml 0 01 mol l 1kmno4溶液分别和 不同浓度的 2 ml h2c2o4 草酸 溶液反应 0 1 mol l 1 的 h2c2o4溶液 0 2 mol l 1的 h2c2o4溶液 c 5 ml 0 1 mol l 1na2s2o3溶液和 5 ml 0 1 mol l 1h2so4溶液反应 热水冷水 d 5 ml 4 的过氧化氢溶液分解放出 o2无 mno2粉末加 mno2粉末 解析 选 c 由于 k 比 na 活泼 故外形 大小相同的金属 k 和 na 与水反应 k 的反应 速率更快 又由于 na k 与 h2o 反应均为放热反应 随着反应的进行 放出大量的热 反 应速率逐渐加快 a 项不正确 由于起始时乙中 h2c2o4浓度大 故其反应速率比甲快 b 项 不正确 由于甲反应是在热水中进行的 温度高 故甲的反应速率大于乙 随着反应的进 行 反应物浓度逐渐减小 故甲 乙反应速率逐渐减小 c 项正确 mno2在 h2o2的分解过 程中起催化作用 故乙的反应速率大于甲 d 项不正确 1 研究浓度对反应速率的影响时 只有改变参与离子反应的离子浓度 才会对化学反 应速率产生影响 例如 fe 和稀 h2so4 盐酸反应 改变 c so c cl 对化学反应速 2 4 率无影响 2 比较离子浓度大小时 一定要比较混合液中的离子浓度 此时溶液的体积为混合后 溶液的体积 3 由于固体和纯液体的浓度可视为常数 故改变其用量 反应速率不变 但当固体颗 粒变小时 其表面积增大 反应速率增大 4 压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的 所以分析压强的改变对 反应速率的影响时 要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析 若改变总压强而各物质 的浓度不变 则反应速率不变 一般意义上的增大压强指压缩气体的体积 减小压强指扩 大气体的体积 5 改变温度或使用催化剂 反应速率一定发生变化 其他外界因素的改变 反应速率 则不一定发生变化 催化剂能同时 同等程度地增大正 逆反应速率 6 其他条件一定 升高温度 不论正反应还是逆反应 不论反应放热还是吸热 反应 速率都增大 只不过正 逆反应速率增加的程度不同 7 在温度 浓度 催化剂等影响化学反应速率的因素中 催化剂的影响最大 其次是 温度 最后是浓度 9 1 2019 高考全国卷 27 3 环戊二烯 容易发生聚合生成二聚体 该反应 为可逆反应 不同温度下 溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示 下列说法正 确的是 填标号 a t1 t2 b a 点的反应速率小于 c 点的反应速率 c a 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率 d b 点时二聚体的浓度为 0 45 mol l 1 解析 由相同时间内 环戊二烯浓度减小量越大 反应速率越快可知 t1v b v c b v b v c v a c v c v a v b d v b v a v c 解析 选 b 合成氨的化学方程式为 3h2 g n2 g 2nh3 g 反应速率可换 催化剂 高温 高压 成用同一物质来表示 再比较其大小 5 教材改编题 在一定条件下 可逆反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h0 若 15 s 内c hi 由 0 1 mol l 1降到 0 07 mol l 1 则下列说法正确的是 a 0 15 s 内用 i2表示的平均反应速率为v i2 0 002 mol l 1 s 1 b c hi 由 0 07 mol l 1降到 0 05 mol l 1所需的反应时间小于 10 s c 升高温度 正反应速率加快 逆反应速率减慢 d 减小反应体系的体积 化学反应速率加快 解析 选 d 0 15 s 内 v i2 v hi 0 001 1 2 1 2 0 1 0 07 mol l 1 15 s mol l 1 s 1 a 项错误 随着反应的进行 c hi 减小 v hi 减小 故c hi 由 0 07 mol l 1降到 0 05 mol l 1所需时间大于 10 s b 项错误 升高温度 正 逆反应速率 均加快 c 项错误 减小反应体系的体积 压强增大 反应速率加快 d 项正确 7 如图所示为 800 时 a b c 三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化 只从图 上分析不能得出的结论是 a 发生的反应可表示为 2a g 2b g c g b 前 2 min a 的分解速率为 0 1 mol l 1 min 1 c 开始时 正 逆反应同时开始 d 2 min 时 a b c 的浓度之比为 2 3 1 解析 选 c 根据图像 反应过程中 a 的浓度减小 b c 的浓度增大 因此 a 为反应 物 b c 为生成物 根据浓度的变化量可以确定反应为 2a g 2b g c g a 项正确 前 2 min v a 0 1 mol l 1 min 1 b 项正确 开 0 4 mol l 1 0 2 mol l 1 2 min 始时加入的物质只有 a 和 b 不能进行逆反应 c 项错误 根据图像 2 min 时 a b c 13 的浓度分别为 0 2 mol l 1 0 3 mol l 1 0 1 mol l 1 d 项正确 8 新题预测 反应速率和反应物浓度的关系是用实验方法测定的 化学反应 h2 cl2 2hcl 的反应速率可表示为v k cm h2 cn cl2 式中k为常数 m n值可由 下表中数据确定 由此可推得m n值分别是 c h2 mol l 1 c cl2 mol l 1 v mol l 1 s 1 1 01 01 0k 2 01 02 0k 2 04 04 0k a m 1 n 1 b m n 1 2 1 2 c m 1 n d m n 1 1 2 1 2 解析 选 c 设三组数据编号分别为 则由 2 2m 解得m 1 由 2 2 0 k 1 0 k k 2 0m 1 0n k 1 0m 1 0n 4 0 k 2 0 k 4n 解得n 故选 c k 2 0m 4 0n k 2 0m 1 0n 1 2 9 为了研究一定浓度 fe2 的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率 实验结果如图 所示 判断下列说法正确的是 a ph 越小 氧化率越大 b 温度越高 氧化率越小 c fe2 的氧化率仅与溶液的 ph 和温度有关 d 实验说明降低 ph 升高温度有利于提高 fe2 的氧化率 解析 选 d 由 可知 温度相同时 ph 越小 氧化率越大 由 可知 ph 相同 时 温度越高 氧化率越大 fe2 的氧化率除受 ph 温度影响外 还受其他因素影响 如 浓度等 10 把 0 6 mol 气体 x 和 0 4 mol 气体 y 混合于 2 0 l 的密闭容器中 发生如下反应 3x g y g nz g 2w g 测得 5 min 末生成 0 2 mol w 又知以 z 表示的平均反应 速率为 0 01 mol l 1 min 1 则n值是 14 a 1 b 2 c 3 d 4 解析 选 a v w 0 02 mol l 1 min 1 又因v z 0 01 0 2 mol 2 0 l 5 min mol l 1 min 1 则v w v z 0 02 0 01 2 1 故n 1 二 非选择题 11 根据反应 4fes2 11o22fe2o3 8so2 试回答下列问题 高温 1 常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率 2 当生成 so2的速率为 0 64 mol l 1 s 1时 则氧气减少的速率为 3 若测得 4 s 后 o2的浓度为 2 8 mol l 1 此段时间内 so2的生成速率为 0 4 mol l 1 s 1 则开始时氧气的浓度为 解析 1 一般不用固体和纯液体来表示反应速率 所以可用 o2和 so2来表示该反应的 反应速率 2 不同物质表示的反应速率和化学方程式中对应化学计量数成正比 所以氧气 减少的速率为 0 64 mol l 1 s 1 0 88 mol l 1 s 1 3 此段时间内 so2的生成 11 8 速率为 0 4 mol l 1 s 1 则用 o2表示的反应速率为 0 4 mol l 1 s 1 0 55 11 8 mol l 1 s 1 o2的变化浓度为 0 55 mol l 1 s 1 4 s 2 2 mol l 1 开始时 o2的 浓度为 2 8 mol l 1 2 2 mol l 1 5 0 mol l 1 答案 1 o2和 so2 2 0 88 mol l 1 s 1 3 5 0 mol l 1 12 经典题 煤化工是以煤为原料 经过化学加工使煤转化为气体 液体 固体燃料 以及各种化工产品的工业过程 1 将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气 反应为 c s h2o g co g h2 g h 131 3 kj mol 1 能使化学反应速率加快的措施有 a 增加 c 的物质的量 b 升高反应温度 c 随时吸收 co h2转化为 ch3oh d 密闭定容容器中充入 co g 2 将不同物质的量的 co g 和 h2o g 分别通入体积为 2 l 的恒容密闭容器中 进行反 应 co g h2o g co2 g h2 g 得到如下两组数据 起始量 mol平衡量 mol 实验组 温度 h2ocoh2co 达到平衡所 需时间 min 1650241 62 45 15 2900120 41 63 实验 1 中以v co2 表示的化学反应速率为 该反应的逆