高考化学 第七章 第一节 化学反应速率及影响因素课件 新人教版.ppt

第七章化学反应速率和化学平衡第一节化学反应速率及影响因素 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 1 2min后c n2 4mol l 1 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 如在一个2l的容器中发生反应 3a g b g 2c g 加入2mola 1s后剩余1 4mol 则v a v b v c 化学计量数 m n p q 0 3mol l 1 s 1 0 1mol l 1 s 1 0 2mol l 1 s 1 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 增 大 减小 增大 减小 增大 减小 增大 增大固体表面积 如黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒 加快反应速率 熔化的kclo3放出气泡很慢 撒入少量mno2很快产生气体 是因为mno2的 夏天的食品易变霉 冬天就不易发生该现象 是因为夏天 增大了固体表面积 催化作用 温度高 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 2 活化分子 有效碰撞与反应速率的关系 分子 总数 不变 增加 分子总数 增加 增加 思考辨析 1 化学反应速率一定随着时间的延长而减小 分析 大多数反应的反应速率是随着时间的延长而减小 但是对于一些放热反应 如活泼金属与酸的反应 反应速率是先增大后减小 2 决定化学反应速率快慢的根本因素是温度 浓度和催化剂 分析 化学反应速率的决定因素是反应物自身的性质 3 2012 江苏高考 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 其他条件不变时升高温度 反应速率v h2 和h2的平衡转化率均增大 分析 升高温度可以使反应速率加快 但因该反应为放热反应 升温时平衡逆向移动 h2的转化率减小 4 2010 福建高考 同时改变两个变量来研究反应速率的变化 能更快得出有关规律 分析 同时改变两个变量研究反应速率的因素 难以判断影响反应速率的主导因素 无法得出相关规律 应仅改变一个条件固定其他条件不变来研究化学反应速率的规律 5 二氧化锰能加快所有化学反应的速率 分析 催化剂都有选择性 二氧化锰并不是 万能 催化剂 它只能催化某些反应 6 锌与硫酸反应时 硫酸的浓度越大 产生h2的速率越快 分析 当硫酸浓度增大为浓硫酸时 zn与浓硫酸反应不产生h2 7 恒压 增加惰性气体的量 原化学反应速率减慢 分析 恒压时增加惰性气体的量会使体积增大 反应物浓度减小 反应速率减慢 8 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 考点1化学反应速率的计算及大小比较 1 计算化学反应速率的基本模式只要列出了平衡建立过程中三个阶段的量 不论是计算反应速率 转化率还是平衡常数 都能迎刃而解 堪称万能模式 解题模式可表示如下 其中的a b可以是物质的量 浓度或体积等 ma nbpc qd起始量 ab00转化量 mxnxpxqx平衡量 a mxb nxpxqx 2 计算化学反应速率的常用依据 速率之比等于化学计量数之比 同一个反应的速率 用不同物质表示时 数值之比等于方程式的计量数之比 即对于反应 aa bb cc dd 有v a v b v c v d a b c d或 可利用此比例关系计算用不同物质表示的反应速率或计算方程式中各物质的化学计量数 3 比较反应速率大小的方法 一看二转三比较 比较用不同物质表示的反应速率相对大小时 第一步看单位是否统一 第二步是若单位不统一 转化成同一单位 不同物质表示时转化成用同一物质表示 第三步是比较数值的大小 高考警示 1 由于固体 纯液体的浓度视为常数 所以不计算它们的化学反应速率 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 2013 河东区模拟 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 1 s 1d 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2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 考点2化学反应速率图像及其应用1 全程速率 时间图如zn与足量盐酸的反应 反应速率随时间的变化出现如图情况 解释原因 ab段 v渐大 因反应为放热反应 随反应的进行 温度渐高 导致反应速率的渐大 bc段 v渐小 则主要因为随反应的进行 溶液中c h 渐小 导致反应速率渐小 2 物质的量 或浓度 时间图像例如 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 1 由图像得出的信息是 x y是反应物 z是产物 t3时反应达平衡 x y没有全部反应 2 根据图像可进行如下计算 某物质的平均速率 转化率 如v x mol l 1 s 1 y的转化率 100 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 3 化学平衡移动与速率的关系图像以aa g bb g cc g dd g hc d 为例 高考警示 1 压强对反应速率的影响 实质是体积的改变导致反应物浓度的改变而影响反应速率 若改变压强不影响反应物浓度 则不影响反应速率 2 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 才能考虑压强的影响 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 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 图2中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3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 逆反应速率的变化方式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 都同时减小 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 变式训练 如图表示在密闭容器中进行的反应 2so2 o22so3 h 0达到平衡时 由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况 a时刻改变的条件可能是 b时刻改变的条件可能是 解析 a时刻化学反应速率比原来平衡状态都增大了 且v 正 v 逆 与平衡的反应速率又不是连续的 故可想到是升高了反应温度或增大了压强所致 又因为v 逆 v 正 故只能采用升高温度的方法 b时刻逆反应速率比原来平衡时变小了 正反应速率与原平衡时的速率是连续的 因此只能是减少生成物 so3 的浓度 答案 升高温度减少so3的浓度 1 在铝与稀硫酸的反应中 已知10s末硫酸的浓度减少了0 6mol l 1 若不考虑反应过程中溶液体积的变化 则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是 a 0 02mol l 1 min 1b 1 8mol l 1 min 1c 1 2mol l 1 min 1d 0 18mol l 1 min 1 解析 选c v h2so4 0 06mol l 1 s 1 由于反应3h2so4 2al al2 so4 3 3h2 中v h2so4 v al2 so4 3 3 1 故v al2 so4 3 0 02mol l 1 s 1 1 2mol l 1 min 1 2 2013 宁河县模拟 在四个不同的容器中 在不同的条件下进行合成氨反应 根据下列在相同时间内测得的结果判断 生成氨的反应速率最快的是 a v nh3 0 3mol l min 1b v n2 0 2mol l min 1c v n2 0 01mol l s 1d v h2 0 3mol l min 1 解析 选c 合成氨反应 化学反应速率与化学式前的化学计量数成正比 比较反应速率的快慢时 要将不同物质表示的速率换成同一物质表示的反应速率 且要注意单位的统一 现将各项中的速率都转换成用v nh3 表示 则a项0 3mol l min 1 b项 0 4mol l min 1 c项 1 2mol l min 1 d项0 2mol l min 1 故c项正确 3 下列说法中正确的是 a 二氧化锰是催化剂 能加快反应速率b 温度越高 催化剂的催化效果越好c 食品包装袋中的抗氧化剂实质就是 负催化剂 能使氧化还原反应的反应速率减小d 升高温度 吸热反应和放热反应的反应速率都加快 解析 选d 二氧化锰并不是在所有反应中都作催化剂 a项错误 许多催化剂在某特定温度下催化效果最好 称此时该催化剂催化活性最高 b项错误 食品包装袋中的抗氧化剂实质就是还原剂 消耗包装袋中的氧气 从而保护食品不被氧化 c项错误 升高温度 不论是吸热反应还是放热反应 正反应和逆反应的反应速率都加快 d项正确 4 一定条件下 在体积为10l的固定容器中发生反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 反应过程如图 下列说法正确的是 a t1min时正逆反应速率相等b x曲线表示nh3的物质的量随时间变化的关系c 0 8min h2的平均反应速率v h2 mol l 1 min 1d 10min 12min n2的平均反应速率v n2 0 25mol l 1 min 1 解析 选b t1min后 x和y的量继续变化 t1min时 只是x和y的物质的量相等 没有达到平衡状态 说明正逆反应速率不相等 根据图像 在2min时 x的物质的量增加了0 2mol y减少了0 3mol 所以y表示h2的物质的量随时间的变化关系 x表示nh3的物质的量随时间的变化关系 0 8min h2的平均反应速率v h2 mol l 1 min 1 10min 12min n2的平均反应速率v nh3 0 005mol l 1 min 1 则v n2 0 0025mol l 1 min 1 5 大约有85 的化学反应需要用催化剂 催化剂的研究是21世纪化学研究的重要课题之一 某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物a也能催化氯酸钾的分解 且a和二氧化锰的最佳催化温度均在500 左右 于是对a和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验 实验时均以集满500ml氧气为准 其他可能影响实验的因素均可忽略 用mno2作催化剂 用a作催化剂试回答以下问题 1 上述实验中的待测数据应是 2 完成此研究后 他们准备发表一篇研究报告 请你替他们拟一个报告的题目 已知下列化学反应 5h2o2 2kmno4 3h2so4 k2so4 5o2 2mnso4 8h2o 某化学研究性学习小组在做此实验时发现 在敞口容器中 当h2o2与酸化的kmno4溶液混合时 开始放出氧气的速率很慢 一段时间后产生氧气的速率很快 经过测定发现溶液温度变化不大 学生百思不得其解 向老师询问 老师认为影响化学反应速率的外界因素有浓度 温度 压强和催化剂 现随着反应的进行 反应物的浓度在逐渐降低 敞口容器的压强不受影响 反应的温度变化不大 则可能的影响因素是催化剂 在老师的提示下学生又做了三个对比实验如下 1 空白实验 2 起始时加入少量k2so4固体 3 起始时加入少量mnso4固体 结果发现 1 2 起始反应速率差不多 3 的起始反应速率很快 请解释实验 中反应速率变化的原因是 解析 相同条件下 催化剂的性能主要体现在对化学反应速率的影响方面 因此在实验过程中需测集满500ml氧气所用的时间 本实验主要从定量的角度对不同催化剂的催化效果进行对比分析研究 反应开始慢后来快 说明生成的产物对反应起了催化作用 由题给信息知 起催化作用的产物为mnso4 答案 1 相同条件下集满500ml氧气所用的时间 2 不同催化剂的催化效果对照研究 反应生成的mnso4对此反应起催化作用 故反应速率先慢后快 1 2012 福建高考 一定条件下 溶液的酸碱性对tio2光催化染料r降解反应的影响如图所示 下列判断正确的是 a 在0 50min之间 ph 2和ph 7时r的降解百分率相等b 溶液酸性越强 r的降解速率越小c r的起始浓度越小 降解速率越大d 在20min 25min之间 ph 10时r的平均降解速率为0 04mol l 1 min 1 解题指南 解答本题时应明确以下2点 1 浓度时间图像上斜率越大 反应速率越快 2 溶液酸性越强 ph越小 解析 选a 从图中可以看出 ph 2和ph 7在50min时 r的浓度都等于零 降解率为100 a选项正确 ph 2和ph 7时降解完成需要的时间分别约为20min和40min 但是二者所对应的溶液酸性和起始浓度均不一样 即无法判断降解速率与溶液酸性和起始浓度的关系 所以b c两项错误 在20min 25min ph 10的r其浓度变化量为 0 6 0 4 10 4mol l 1 0 2 10 4mol l 1 则v r 0 04 10 4mol l 1 min 1 d选项错误 2 双选 2012 上海高考 为探究锌与稀硫酸的反应速率 以v h2 表示 向反应混合液中加入某些物质 下列判断正确的是 a 加入nh4hso4固体 v h2 不变b 加入少量水 v h2 减小c 加入ch3coona固体 v h2 减小d 滴加少量cuso4溶液 v h2 减小 解析 选b c a项导致溶液中c h 增大 v h2 加快 a项错误 b项导致溶液中c h 减小 v h2 减小 b项正确 c项因发生反应ch3coo h ch3cooh 导致溶液中c h 减小 v h2 减小 c项正确 d项形成铜锌原电池 v h2 加快 d项错误 3 双选 2011 海南高考 对于可逆反应h2 g i2 g 2hi g 在温度一定下由h2 g 和i2 g 开始反应 下列说法正确的是 a h2 g 的消耗速率与hi g 的生成速率比为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 达到平衡时 正 逆反应速率相等 解析 选b d v h2 v hi 1 2 a选项错误 随着反应的进行 正 逆反应速率在不断发生变化 其比值也不断发生变化 当达到平衡时 正 逆反应速率相等 不