高考化学 精选模块 专题6 化学反应速率和化学平衡专题6课件

化学反应速率和化学平衡(6),一化学反应速率及相关计算1.化学反应速率:在容积不变的反应器中,常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示它的常用单位是mol/(Ls)2.同一反应里用不同物质的浓度变化来表示反应速率时,其数值可以是不同的,故应标明是用哪种物质表示的化学反应速率,但这些数值表示的意义是相同的,均表示该化学反应的快慢,3.同一反应里,各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,也等于同一时间内有关物质浓度变化之比4.化学反应速率在不同的时间间隔内不相等,二影响化学反应速率的外界条件1.碰撞理论反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,但不是每次碰撞都能发生反应,能发生反应的碰撞称为有效碰撞,有效碰撞必须满足两个条件:一是发生碰撞的分子具有较高的能量;二是分子在一定的方向上发生碰撞在化学反应中,能量较高,有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子,特别提醒:a.活化分子的碰撞不一定都是有效碰撞b.活化分子数越多,有效碰撞次数就越多,反应速率就越快,单位体积内活化分子数与单位体积内反应物分子总数成正比c.活化能是指活化分子的平均能量与普通反应物分子的平均能量的差值,2.影响化学反应速率的外界条件(1)浓度:对有气体参加的反应或在溶液中进行的反应产生影响,在其他条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大,与反应物的总量无关(2)压强:对有气体参加的化学反应而言,在温度一定时,对一定量气体增大压强就会使气体体积缩小,使气体浓度增大,化学反应速率增大若减小压强,气体体积扩大,气体反应物浓度就减小,化学反应速率也减小,(3)温度:温度升高,化学反应速率增大,一般地说,温度每升高10,反应速率增大到原来的24倍升高温度,无论是吸热反应还是放热反应,反应速率都增大(4)催化剂:催化剂改变(增大或减弱)化学反应速率,但不能使本来不会发生的反应变为可能催化剂参与反应过程,只是反应前后质量与组成不变(5)其他:光超声波激光放射线电磁波反应物颗粒大小扩散速率溶剂等因素也都能对某些化学反应的反应速率产生影响;形成原电池也是增大反应速率的一种途径,体验热身,1.(2009锦州模拟)下列说法正确的是()A.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大C.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增大D.催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率,答案:A解析:升高温度可增大反应物分子能量,使活化分子百分数增多,A项正确;增大压强或增大反应物浓度,能使单位体积内活化分子数增多,但活化分子的百分数不变,BC不正确;催化剂可降低反应所需的能量,从而使活化分子百分数增多,D项错,2.取100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成的氢气的总量,可采用的方法是()A.加入适量的6mol/L的盐酸B.用酒精灯适当加热C.加入适量蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液答案:B解析:盐酸与过量Zn反应,能加快反应速率,且H2量又不变,故只能升温,故B正确,3.一定温度下,向容积为2L的密闭容器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B.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/(Ls)D.反应进行到6s时,各物质的反应速率相等,答案:C解析:A中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比,n(A)n(B)n(C)n(D)=(1.2-0)mol(1.0-0.4)mol(1.0-0.2)mol(0.4-0)mol=6342,所以化学方程式为3B+4C6A+2D,A项错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,故BD选项错误,4.将等物质的量的AB混合于2L的密闭容器中,发生如下反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A)c(B)=35,C的平均反应速率为0.1mol/(Lmin)求:,(1)此时A的浓度c(A)=_mol/L,反应开始前容器中的AB的物质的量:n(A)=n(B)=_mol(2)B的平均反应速率v(B)=_mol/(Lmin)(3)x的值为_,0.75,3,0.05,2,5.下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:,分析上述数据,回答下列问题:(1)实验4和5表明,_对反应速率有影响,_反应速率越快,能表明同一规律的实验还有_(填实验序号);(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有_(填实验序号);(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_,其实验序号是_;(4)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15)相近,推测其原因:_,固体反应物的表面积,表面积越大,1和2,13468;25,反应温度,6和7;8和9,因为所有反应中,金属质量和硫酸溶液体积均相等,且硫酸过量,产生热量相等,故溶液温度变化值相近,解析:(1)45不同之处是金属的表面积,粉末状的金属消失得快,说明其反应速率快,12也可说明这一点(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验,其他条件应完全相同,则为13468及25(3)从表中可看出,溶液反应前的温度不同,其他条件都相同的是67或89(4)在所有反应中,金属质量和硫酸溶液体积均相等,且H2SO4过量,则产生热量相等,故溶液温度变化值相近,重点探究,外界条件对化学反应速率的影响一从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响,特别提醒:活化分子数是一个绝对值,活化分子百分数是相对值活化分子数发生变化,活化分子百分数不一定变化影响有效碰撞次数的是单位体积内的活化分子数,故影响化学反应速率的是单位体积内的活化分子数,二外界条件对可逆反应化学反应速率的影响(只讨论改变一个条件)1.浓度增大反应物(或生成物)浓度,正反应(或逆反应)速率立即增大,逆反应(或正反应)速率瞬时不变,随后增大同理可得减小浓度的情况2.温度(1)升高温度,正逆反应速率都增大,但吸热反应速率增大得快(2)降低温度,正逆反应速率都减小,但吸热反应速率减小得快,3.压强(1)若参加反应的物质为固体或液体(溶液),由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为改变压强反应速率不变(2)对于有气体参加的可逆反应,增大压强,正反应速率逆反应速率都增大;减小压强,正反应速率逆反应速率都减小,(3)对于有气体参加的反应,讨论压强对反应速率的影响,应区分引起压强改变的原因,由这种改变对反应体系的浓度产生的影响,判断出对反应速率有何影响对于气体反应体系,有以下几种情况:,【例1】(2009聊城模拟)反应A(g)+3B(g)2C(g)Hbcd,由影响反应速率的因素可知,温度越高反应速率越快,粉末状固体比块状固体表面积大,反应速率快,提高温度和将固体做成粉末对速率的影响不确定,故有AC两种可能,(2007广东)“碘钟”实验中,的反应速率可以用I-3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大某探究性学习小组在20进行实验,得到的数据如下表:,回答下列问题:(1)该实验的目的是_(2)显色时间t1=_(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40下进行编号对应浓度的实验,显色时间t2的范围为_(填字母)A.44.0sD.数据不足,无法判断,29.3s,A,(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是_,反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比),【方法归纳】浓度温度压强催化剂等外界条件对化学反应速率的影响规律,都是通过对照实验总结出来的同一个实验反应原理,改变实验的条件,产生不同的实验现象和结果通过对照其异同点从而归纳总结出一个实验结论,是化学实验常用的一个方法,也是高考考查能力的一个考查方向在分析化学反应速率改变的原因时,可采用列举排除法,首先列举出影响化学反应速率的外界条件:a.浓度b.压强c.温度d.催化剂e.固体表面积,然后再逐一排除不可能的因素,如在溶液中进行的反应,不用考虑压强的因素,在求解时没有考虑到试题的落脚点,是分析化学反应速率还是化学平衡问题正确的解法是先明确试题讨论什么,然后再利用影响化学反应速率的因素或影响化学平衡移动的因素进行分析压强的改变不一定影响有气体参加反应的反应速率如恒温恒压时充入“无关气体”(如HeNeAr等不参与反应也不干扰本质反应的气体),能引起总压强增大,但混合物中各组分浓度没变,反应速率不变,化学反应速率的测定1.方法化学反应速率是通过实验测定的,包括能够直接观察的某些性质,如释放出气体的体积和体系的压强,也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅光的吸收光的发射导电能力等在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,人们常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率,实验设计:如按图安装两套装置,通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40mL4mol/L的硫酸,比较二者收集10mLH2所用的时间实验现象:两套装置中加入H2SO4溶液后都立即产生气泡,但加入1mol/L硫酸的装置中产生气泡的速率较慢,收集10mLH2用的时间较长;加入4mol/L硫酸的装置中产生气泡的速率,2.测定较快,收集10mLH2用的时间较短实验结论:通过两套装置收集10mLH2所用的时间就能比较二者反应速率的大小用时间少的反应速率大,用时间多的反应速率小,进而计算出各自的反应速率,1.反应4NH3+5O24NO+6H2O在10L密闭容器中进行,半分钟后水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均反应速率v(X)可表示为()A.v(NH3)=0.002mol/(Ls)B.v(O2)=0.001mol/(Ls)C.v(NO)=0.001mol/(Ls)D.v(H2O)=0.001mol/(Ls),答案:C,2.下列说法正确的是()活化分子间的碰撞一定能发生化学反应普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应活化分子比普通分子具有较高的能量化学反应的实质是原子的重新组合化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞,A.B.C.D.答案:C解析:本题主要考查的内容是活化分子有效碰撞化学反应的实质及其某些关系观点错误,因为活化分子有合适取向时的碰撞,才能发生化学反应,选项中有不可选,A被排除观点错误,因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞,因而不会发生化学反应,选项中有不可选,BD被排除指代不明确,即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高,因而是错误的,3.下列判断正确的是()A.0.1mol/L盐酸和0.1mol/L醋酸分别与0.2mol/LNaOH溶液反应的速率相同B.0.1mol/L盐酸和0.1mol/LHNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同C.Al和Fe分别与0.1mol/LH2SO4反应的速率相同D.大理石块与大理石粉分别与0.1mol/LHCl反应的速率不同答案:BD,解析:影响化学反应速率有内因与外因之分,内因指的是反应物本身的结构性质在完全相同的外界条件下,AlFe由于自身金属活泼性的不同,反应速率v(Al)v(Fe)外因主要指的是温度浓度压强催化剂反应物颗粒的大小,紫外线辐射等因素A中0.1mol/L盐酸和0.1mol/L醋酸中自由移动的c(H+)不同D中大理石粉与盐酸的接触面积大,其反应速率大,4.2007年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德埃特尔(GerhardErtl),以表彰他在固体表面化学研究中取得的开拓性成就他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨气的反应过程(如图所示)下列选项中符合合成氨反应过程的是(),A.B.C.D.答案:D解析:按的顺序正好反映了氢气与氮气在催化剂表面聚集离解成为原子化合生成氨气分子离开催化剂表面的过程,5.在2L容器中,放入0.4molA和0.6molB,在一定温度下,压强为P,放入催化剂(催化剂体积忽略不计)发生反应2A(g)+3B(g)xC(g)+2D(g),在amin后,容器中c(A)=0.1mol/L,此时,若温度与压强均未改变,则v(B)=_,x=_;若温度不变压强为0.9P,则v(C)=_mol/Lmin-1,x=_,3,2,6.以下述反应为例,验证浓度对化学反应速率的影响:Na2S2O3+2HCl=2NaCl+S+SO2+H2O一同学在下午活动课中,配置了0.2mol/L的盐酸置于大烧杯中,并取了3mL0.1mol/LNa2S2O3溶液和3mL该盐酸反应,产生明显浑浊所需时间ts,由于时间另有安排,停止了实验第二天又用了3mL0.2mol/L的Na2S2O3溶液与原盐酸3mL反应,产物明显浑浊所需时间ts左右于是他得出结论:浓度对化学反应速率的影响不大请你评价该同学的这次实验,(1)结论是()A.可靠的B.不可靠的C.基本正确,但有疑点D.可能正确,也可能不正确,B,(2)一般对比实验都要控制条件,且再现性好请评价他实验控制的条件:_请评价他实验现象的对比方法:_;若他的对比不好,请你给出合理的对比方法(若他的对比方法可行,此问可不答)_,a.两次实验的温度可能有差异;b.在敞口烧杯中,盐酸的浓度也有可能改变,故没有控制好条件,所谓“明显浑浊”的标准可能不一致,故不能进行严密的对比,(合理的对比方法)可在进行实验的两支试管的背侧贴同一大小的标志,如“+”,并分别记下“+”看不见时所需时间,解析:本题用实验来验证浓度对反应速率的影响,以考查学生对待实验的态度以及动手做实验和观察实验现象的能力,同时也考查了学生思维的严密性,一选择题1.(2009福建理综)某探究小组利用丙酮的溴代反应来研究反应物浓度与反应速率的关系反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定在一定温度下,获得如下实验数据:,分析实验数据所得出的结论不正确的是()A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大B.实验和的v(Br2)相等C.增大c(HCl),v(Br2)增大D.增大c(Br2),v(Br2)增大答案:D解析:A项,由实验和对比可知增大c(CH3COCH3),反应时间变少,v(Br2)增大B项,实验和反应时间相同,则v(Br2)相等C项,比较实验和可知,增大c(HCl)时,反应时间缩短,v(Br2)增大D项,比较实验和可知,增大c(Br2)时,v(Br2)减小,故选D,2.(2009宁厦理综)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是(),答案:D解析:考查反应速率的影响因素和控制变量分析外界因素对速率的影响,3.下列各组反应(表中的物质均为反应物)开始时,放出H2速率最大的是(),答案:D解析:影响反应速率的内因是反应物的性质,外因是条件所以C项速率最小,其他三项可比较c(H+),但由于A项中不产生氢气,故选D,4.在可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(正反应为放热反应)中,改变下列条件,不能使v正增大的是()A.升高温度B.降低温度C.使用催化剂D.增大容器容积,答案:BD解析:升高温度使用催化剂都能增大正逆反应的速率;降低温度,v正v逆都将减小;增大容器的容积,相当于气体物质的浓度减小,正逆反应速率都将降低,5.煤本身是可燃物质,但是块状的煤用明火靠近都不燃烧,而当煤变为粉末状态时,在空气中达到一定的浓度遇明火即迅速爆炸,其原因是()A.粉末状态的煤比块状煤的着火点低B.粉末状态的煤比块状煤放出的热量多C.粉末状态的煤比块状煤的总表面积大D.粉末状态的煤呈气态,属于可燃性气体,答案:C,解析:煤变为粉末状态时,总表面积大,与空气中的氧气密切接触,一旦遇见火源,便发生剧烈的氧化还原反应,6.(2009杭州)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(cH2)m(cCl2)n,式中K为常数,mn的值可用下表中数据确定之,答案:D,解析:该题已知关于几个未知数的公式和实验中所记录的数据,目的是考查对实验中数据的处理,以及对浓度对化学反应速率影响的理解将表格第2组数据带入公式中,可以计算出m=1,再将第3组数据带入公式,得n=,7.(2008四川调研)2007年诺贝尔化学奖得主德国科学家格哈德埃特尔通过对有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究,发明了汽车尾气净化装置净化装置中的催化转化器,可将CONONO2和碳氢化合物等转化为无害的物质,有效降低尾气对环境的危害下列有关说法不正确的是()A.催化转化器中的铂催化剂可加快CO的氧化B.铂表面做成蜂窝状更有利于提高催化效果C.在铂催化下,NONO2可被CO还原成N2D.碳氢化合物在铂催化下,被CO直接氧化成CO2和H2O,答案:D解析:CO是常见的还原剂,不能将碳氢化合物直接氧化,8.在室温下,反应速率最慢的反应是()A.H2+F2=2HFB.H2+Br2=2HBrC.Ag+Cl-=AgClD.H+OH-=H2O答案:B解析:沉淀反应中和反应在溶液中进行速率极快,9.已知:X(g)+Y(g)3Z(g),X与Y在有催化剂条件下发生反应建立平衡如下列各图实线所示,在无催化剂条件下发生反应建立平衡如下列各图虚线所示,则相应的图示正确的是(),答案:B解析:催化剂能够加快化学反应速率,可以排除AC;催化剂不能改变化学平衡,可以排除D,10.在体积为2L的密闭容器内合成氨,已知在时间t内,氨的物质的量增加了0.6mol,在此时间段内,用氢气表示的平均反应速率是0.45mol(Ls),则t是()A.0.44sB.1sC.1.33sD.2s,答案:B,解析:v(氨气)=0.3/tmol(Ls),而v(氨气)v(氢气)=23,故t=1s,11.(2009广州模拟)一定条件下,可逆反应C(s)+CO2(g)2CO(g);H0达到平衡状态,现进行如下操作:升高反应体系的温度;增加反应物C的用量;缩小反应体系的体积;减少体系中CO的量上述措施中一定能使反应的正反应速率显著加快的是()A.B.C.D.,答案:B解析:温度升高,反应速率加快;缩小反应体系体积,相当于增加反应物和生成物浓度,反应速率加快,12.反应4NH3+5O24NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,半分钟后,NO的物质的量增加了0.3mol则此反应的平均速率vx错误的是()A.vO2=0.01mol/(Ls)B.vNO=0.002mol/(Ls)C.vH2O=0.003mol/(Ls)D.vNH3=0.002mol/(Ls),答案:A解析:根据题目给的已知条件,可以求出vNO,vNO=mol/(Ls);再根据各物质反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比,可求出vNH3vO2vH2O,二非选择题13.某温度时,在3L密闭容器中,XYZ三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图所示由图中数据分析:,(1)该反应的化学方程式:_;(2)反应开始至2min末,X的反应速率为_;(3)该反应是由_开始反应的(填“正反应”“逆反应”或“正逆反应同时”),2Z+Y=3X,0.067mol/(Lmin),正逆反应同时,解析:(1)在时间为“0min”时XYZ的物质的量分别为0.4mol1.2mol2.0mol,在时间为“3min”时,XYZ的物质的量分别为1.0mol1.0mol1.6mol在03min内XYZ的物质的量变化量分别为:0.6mol(增加)0.2mol(减少)0.4mol(减少),即XYZ变化的物质的量之比为:n(X)n(Y)n(Z)=312根据各物质变化的物质的量之比等于其在化学方程式中化学计量数之比,得到化学方程式为:2Z+Y=3X,(2)在时间为“0min”和“2min”时,X的物质的量分别为0.4mol0.8mol即在02min内X增加的物质的量为0.4mol故X的反应速率为:v(X)=mol/(Lmin),(3)由于图中XYZ三条曲线均未通过原点,故可断定该反应是由正逆反应同时开始反应的,分别配制下面几种溶液:溶液A:0.9g碘酸钾溶于少量温水中,再稀释到500mL溶液B:0.45g亚硫酸氢钠配成溶液,稀释到500mL溶液C:取5g可溶性淀粉放在小烧杯中,加入25mL冷水,搅拌成悬浊液另取200mL水加热至沸腾,趁沸腾时倒入淀粉悬浊液并迅速搅拌,使淀粉糊化溶解到溶液冷却后边搅拌边慢慢加入12.5mL浓硫酸,最后也稀释到500mL溶液D:200mL水+50mLA液+50mLC液溶液E:225mL水+25mLA液+50mLC液,试回答下列问题:(1)根据实验原理,化学反应速率由哪步反应决定?_(填“”“”或“”)(2)当哪种离子耗尽时才能见到溶液变蓝色?_(填“I-”“HSO”“H+”或“IO”)(3)在盛放D液和E液的两只烧杯里同时加入50mLB液,DE哪个溶液先变蓝色?_(填“D”或“E”),D,(4)为研究温度对反应速率的影响,准备三份E液(各300mL,配法同上),用三支量筒分别量取50mLB液,同时把三份B液分别加入下述不同温度的三份E液中a.第一份放在石棉网上加热到50左右,b.第二份维持在室温,c.第三份浸在冰水里冷却到接近冰点先变蓝色的是_(填“a”“b”或“c”),a,解析:(1)化学反应速率的快慢由反应中最慢的步骤决定,故应为(2)从知,I2与发生反应,消耗了I2,故当消耗完时才能见到溶液变蓝色(3)比较DE可知,D中A液50mL比E中25mL多,故KIO3的量比E多,而最后两溶液体积相同,则c(IO-3)Dc(IO-3)E,故D的反应速率较快,D溶液先变蓝,15.(2009宁厦中卫一中)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:上述实验中的待测数据应是_;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:_,相同条件下集满500mL氧气所用的时间,不同催化剂的催化效果对照研究,.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,经过测定发现溶液中温度变化不大,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(4)起始时加入少量水结果发现(1)(2)起始反