2024版一轮高考化学总复习优化设计第七章化学反应速率和化学平衡第1讲化学反应速率

高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第1讲化学反应速率第七章2024内容索引0102强基础固本增分探考点精准突破强基础固本增分减小增加一、化学反应速率

易错辨析(1)化学反应速率是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。(

)(2)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。(

)(3)化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L-1。(

)(4)由v=计算平均速率,用反应物表示时为正值,用生成物表示时为负值。(

)(5)根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢。(

)××××√二、影响化学反应速率的因素1.影响化学反应速率的因素(1)内因——主要因素反应物本身的

是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为

,镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为

。

性质

F2>Cl2>Br2>I2Mg>Al>Zn>Fe(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)增大

减小增大

减小增大

减小增大

增大固体表面积2.化学反应速率的理论解释——有效碰撞理论(1)有效碰撞:能够

的碰撞。

(2)活化分子:能够发生

的分子。

(3)活化能:

分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量

。

图中:E1为

,E2为

,使用催化剂时正反应的活化能为

,反应热为

。

发生化学反应

有效碰撞活化之差正反应的活化能逆反应的活化能E3E1-E2应用提升活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

易错辨析(1)对于反应2H2O2===2H2O+O2↑,加入MnO2或降低温度都能加快O2的生成速率。(

)(2)由于固体浓度为常数,所以块状CaCO3和粉末状CaCO3与等浓度的盐酸反应产生氢气的速率一样快。(

)(3)两试管各加入5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液,同时分别滴入55mL0.1mol·L-1硫酸和盐酸,两支试管同时变浑浊。(

)(4)100mL2mol·L-1盐酸和锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变。(

)(5)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同。(

)×××××探考点精准突破考点一化学反应速率的计算与大小比较命题解读新教材变化删去“学与问”和“实验2-1”栏目,删除了用浓度表示速率的前提——“当体系为气态或溶液时”考情透析高频考点分析近几年高考化学试题,常在选择题和非选择题中考查根据图像进行化学反应速率的计算与比较。预测考向新的一年高考可能会以信息形式引入化学反应速率方程式,还可能出现用分压表示反应速率等新方向考向1化学反应速率的计算1.(2022海南卷,16)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环,其中涉及反应:CO2(g)+4H2(g)2H2O(g)+CH4(g)。在相同条件下,CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应:CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)。在反应器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L-1)如下表所示。催化剂t=350

℃t=400

℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化剂Ⅰ10.812722345.242780催化剂Ⅱ9.2107753438932在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,0~2min内生成CH3OH的平均反应速率为

μmol·L-1·min-1;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件,原因是

。

答案

5.4相同催化剂,400℃时反应速率更快;相同温度,催化剂Ⅱ的副产物浓度更低,甲烷比例高解析

在选择使用催化剂Ⅰ和350

℃条件下反应,由表中信息可知,0~2

min内CH3OH的浓度由0增加到10.8

μmol·L-1,因此0~2

min内生成CH3OH的平均反应速率为

=5.4

μmol·L-1·min-1;由表中信息可知,在选择使用催化剂Ⅰ和350

℃条件下反应,0~2

min内CH3OH的浓度由0增加到10.8

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=12

722∶10.8≈1

178;在选择使用催化剂Ⅱ和350

℃条件下反应,0~2

min内CH3OH的浓度由0增加到9.2

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=10

775∶9.2≈1

171;在选择使用催化剂Ⅰ和400

℃条件下反应,0~2

min内CH3OH的浓度由0增加到345.2

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=42

780∶345.2≈124;在选择使用催化剂Ⅱ和400

℃条件下反应,0~2

min内CH3OH的浓度由0增加到34

μmol·L-1,c(CH4)∶c(CH3OH)=38

932∶34≈1

145。因此若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400

℃的反应条件的原因是:相同催化剂,400

℃时反应速率更快;相同温度,催化剂Ⅱ的副产物浓度更低,甲烷比例高。2.把0.6mol气体X和0.4mol气体Y混合于2.0L的密闭容器中,发生反应:3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),测得5min末生成0.2molW,又知以Z表示的平均反应速率为0.01mol·L-1·min-1,则n等于(

)A.1 B.2 C.3 D.4答案A

解析

v(W)==0.02

mol·L-1·min-1,v(Z)=0.01

mol·L-1·min-1,即v(W)∶v(Z)=0.02∶0.01=2∶1,故n=1。3.(2022辽宁卷,12)某温度下,在1L恒容密闭容器中,2.0molX发生反应2X(s)

Y(g)+2Z(g),有关数据如下:下列说法错误的是(

)A.1min时,Z的浓度大于0.20mol·L-1B.2min时,加入0.20molZ,此时v正(Z)<v逆(Z)C.3min时,Y的体积分数约为33.3%D.5min时,X的物质的量为1.4mol答案

B

解析

反应开始一段时间,随着时间的延长,反应物浓度逐渐减小,产物Z的平均生成速率逐渐减小,则0~1

min内Z的平均生成速率大于0~2

min内,故1

min时,Z的浓度大于0.20

mol·L-1,A正确;4

min时生成的Z的物质的量为0.15

mol·L-1·min-1×4

min×1

L=0.6

mol,6

min时生成的Z的物质的量为0.10

mol·L-1·min-1×6

min×1

L=0.6

mol,故反应在4

min时已达到平衡,设达到平衡时生成了a

mol

Y,列三段式:

2X(s) Y(g)+2Z(g)初始量/mol

2.0

0

0转化量/mol

2a

a

2a平衡量/mol

2.0-2a

a

0.6根据2a=0.6,得a=0.3,则Y的平衡浓度为0.3

mol·L-1,Z的平衡浓度为0.6

mol·L-1,平衡常数K=c2(Z)·c(Y)=0.108,2

min时Y的浓度为0.20

mol·L-1,Z的浓度为0.40

mol·L-1,加入0.20

mol

Z后Z的浓度变为0.60

mol·L-1,Q0=c2(Z)·c(Y)=0.072<K,反应正向进行,故v正(Z)>v逆(Z),B错误;反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2,反应体系中只有Y和Z为气体,相同条33.3%,C正确;由B项分析可知5

min时反应处于平衡状态,此时生成Z的物质的量为0.60

mol,则X的转化量为0.60

mol,初始X的物质的量为2.0

mol,剩余X的物质的量为1.40

mol,D正确。归纳总结化学反应速率的计算方法1.根据定义公式直接计算。2.运用“三段式法”进行计算(具体步骤如下)。(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。3.根据图像计算:找出图像中相应物质的变化量,再根据定义公式计算。

例如:化学方程式

考向2化学反应速率大小比较4.氨的大规模合成主要依赖于传统的哈伯—博施法,该法利用碳氢化合物制备原料气氢气的过程中会产生大量二氧化碳副产物,约占全球碳排放的1.4%。一项研究提出了一种合成氢与其他元素间弱化学键的新方法。该方法使得无碳排放的氨合成过程成为可能,并为其下游产品硝酸铵化肥的绿色合成打下了基础。在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应:N2+3H22NH3。根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨的速率最快的是(

)A.v(H2)=0.01mol·L-1·s-1B.v(N2)=0.3mol·L-1·min-1C.v(NH3)=0.15mol·L-1·min-1D.v(H2)=0.3mol·L-1·min-1答案

B

5.可逆反应2A(g)+3B(g)3C(g)+D(g)在四种不同条件下的反应速率分别为:①v(A)=0.5mol·L-1·min-1;②v(B)=0.6mol·L-1·min-1;③v(C)=0.35mol·L-1·min-1;④v(D)=0.4mol·L-1·min-1。下列有关反应速率的比较正确的是(

)A.④>①>②>③ B.④>①>③>②C.①>②>③>④ D.②>①>③>④答案

A

6.a、b、c三个容器分别发生合成氨反应,经过相同的一段时间后,测得数据如表所示:容器abc反应速率v(H2)=3mol·L-1·min-1v(N2)=3mol·L-1·min-1v(NH3)=4mol·L-1·min-1则三个容器中合成氨的反应速率由大到小的顺序为(

)A.v(a)>v(b)>v(c) B.v(b)>v(c)>v(a)C.v(c)>v(a)>v(b) D.v(b)>v(a)>v(c)答案

B

解析

合成氨反应的化学方程式为3H2(g)+N2(g)2NH3(g),反应速率可换算成同一物质来表示,再比较其大小。归纳总结同一化学反应中反应快慢的比较方法(1)归一法:将同一反应中的不同物质表示的反应速率转化成同一单位、同一种物质表示的反应速率,再进行速率的大小比较。(2)比值法:将各物质表示的反应速率转化成同一单位后,再除以各物质对应的化学计量数,然后对求出的数值进行大小排序,数值大的反应速率快。考点二影响化学反应速率的因素命题解读新教材变化新教材删去“科学探究”和实验2-2、2-3、2-4栏目,改为“探究”栏目,引入反应历程(又称反应机理)和基元反应,将活化能由“绪言”部分移到正文。催化剂对反应速率影响的图中出现了“双峰”考情透析高频考点分析近几年高考化学试题,常在选择题和非选择题中考查①根据图像考查改变条件,化学反应速率的计算;②实验探究影响化学反应速率的外界因素;③结合化工生产实际,选择提高化学反应速率的措施。预测考向结合化学反应历程能量变化图,考查化学反应速率的影响因素将成为新的考查方向考向1外界条件对化学反应速率的影响1.泳池中水的常用杀菌消毒处理方法有臭氧消毒、紫外线消毒和含氯消毒剂消毒。臭氧通过臭氧发生器产生,臭氧的消毒原理:臭氧作用于细胞膜使细胞膜组成成分受到损伤,进而导致其新陈代谢障碍,然后渗透并穿透细胞膜,破坏膜内脂蛋白和脂多糖,导致细胞溶解、死亡。O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。T/℃t/minpH=3.0pH=4.0pH=5.0pH=6.02030123116958301581084815503126157据表中的递变规律,推测O3在①40℃、pH=3.0,②10℃、pH=4.0,③30℃、pH=7.0条件下,分解速率依次增大的顺序为(

)A.①②③ B.③②①C.②①③ D.③①②答案

C

解析

由题表中数据可知,温度越高反应速率越快,pH越大反应速率越快,所以①40

℃、pH=3.0时,所需时间在31

~158

min之间;②10

℃、pH=4.0时,所需时间>231

min;③30

℃、pH=7.0时,所需时间<15

min,则分解速率依次增大的顺序为②①③。2.(2022广东卷,15)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、催化剂Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则(

)A.无催化剂时,反应不能进行B.与催化剂Ⅰ相比,催化剂Ⅱ使反应活化能更低C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化D.使用催化剂Ⅰ时,0~2min内,v(X)=1.0mol·L-1·min-1答案D

解析

由题图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度增加,说明反应也在进行,A错误;相同时间内,催化剂Ⅰ作用下产物的物质的量比催化剂Ⅱ作用下多,说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低,反应更快,B错误;使用催化剂Ⅱ时,在0~2

min内Y的浓度变化了2.0

mol·L-1,而a曲线表示的X的浓度也变化了2.0

mol·L-1,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X浓度随时间t的变化,C错误;使用催化剂Ⅰ时,在0~2

min内,Y3.(2022湖南卷,6)甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。旧法合成的反应:(CH3)2C=O+HCN→(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4→CH2=C(CH3)COOCH3+NH4HSO4新法合成的反应:CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2=C(CH3)COOCH3下列说法错误的是(

)D.Pd的作用是降低反应的活化能,使活化分子数目增多,百分数不变

答案D

归纳总结稀有气体对反应速率的影响A(g)+B(g)C(g),恒温恒容,充入氦气,对反应速率有何影响?恒温恒压,充入氦气,对反应速率又有何影响?考向2控制变量探究影响化学反应速率的因素4.Fenton法常用于处理含难降解有机化合物的工业废水,通常是在调节好pH后向含Fe2+的溶液中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物,羟基自由基的产生与溶液pH大小有关。现运用该法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。【实验过程】取20mL工业废水,加入一定量FeSO4溶液和NaOH溶液,调节Fe2+浓度和pH,再加入一定浓度H2O2,用数据采集器测定p-CP的变化情况。【实验数据】

下列说法不正确的是(

)A.实验①②说明其他条件相同时,适当升温可以提高降解速率B.实验①③的目的是探究H2O2浓度对降解速率的影响C.实验①③④说明H2O2浓度改变对降解速率的影响大于Fe2+D.实验⑤降解反应趋于停止的原因可能是Fe2+与H2O2反应生成Fe(OH)3沉淀答案

C

解析

实验②相比于①只升高了温度,且②的曲线斜率更大,故反应速率更大,故A正确;实验①和③相比总体积相同(是15

mL),而H2O2的物质的量不同,故可探究H2O2浓度对降解速率的影响,故B正确;①③变化的是H2O2的浓度,①④变化的是Fe2+浓度,但是仅一组对比实验且浓度变化量不同,无法得到该结论,故C错误;在pH=10时会发生反应2Fe2++H2O2+4OH-===2Fe(OH)3↓,故D正确。5.(2022年6月浙江选考,20)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和不同催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如表所示,下列说法不正确的是(

)编号表面积/cm2c(NH3)/(10-3

mol·L-1)0

min20

min40

min60

min80

min①a2.402.001.601.200.80②a1.200.800.40x

③2a2.401.600.800.400.40A.实验①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol·L-1·min-1B.实验②,60min时处于平衡状态,x≠0.40C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大答案C

解析

实验①中,0~20

min,氨气浓度变化量为2.40×10-3

mol·L-1-2.00×10-3

确;催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10-4

mol·L-1,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10-4

mol·L-1,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,因此实验②60

min时处于平衡状态,x<0.40,即x≠0.40,B正确;实验①、实验②中0~20

min、20~40

min氨气浓度变化量都是4.00×10-4

mol·L-1,实验②中60

min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①60

min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率并没有增大,C错误;对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确。6.以反应5H2C2O4+2+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时,分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液,迅速混合并开始计时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法不正确的是(

)A.实验①②③中所加的H2C2O4溶液均要过量B.实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s,则这段时间内v(KMnO4)=2.5×10-4mol·L-1·s-1C.实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响,实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响D.实验①和②起初反应均很慢,过了一会儿反应速率突然增大,可能是生成的Mn2+对反应起催化作用答案

B

解析

只有H2C2O4过量,才能保证KMnO4完全反应,根据反应方程式可得5H2C2O4~2,由实验数据可知,实验①②③中所加H2C2O4溶液均过量,故A正确。高锰酸钾完全反应,混合后溶液中高锰酸钾的浓度为mol·L-1·s-1,故B错误。分析表中数据可知,实验①和②只是浓度不同,即实验①和②是探究浓度对化学反应速率的影响;实验②和③只是温度不同,所以实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响,故C正确。在其他条件都相同时,开始反应速率很小,过一会儿反应速率突然增大,可能是反应生成了具有催化作用的物质,该实验中起催化作用的可能是Mn2+,故D正确。归纳总结控制变量探究影响化学反应速率题目的解题策略考向3化学反应速率图像分析7.其他条件相同时,在不同pH条件下,用浓度传感器测得反应2A+B===3C+D中生成物D的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是(

)A.pH=8.8时,升高温度,反应速率不变B.保持外界条件不变,反应一段时间后,pH越小,D的浓度越大C.为了实验取样,可以采用调节pH的方法迅速停止反应D.减小外界压强,反应速率一定减小答案

C

解析

pH=8.8时,升高温度,反应速率一定增大,A错误;保持外界条件不变,反应初期,pH=7.5和pH=8.2时D的浓度相同,B错误;pH=8.8时,反应速率接近于0,可认为反应停止,所以调节pH可迅速停止反应,C正确;对于没有气体参加的反应,减小压强,反应速率几乎不变,D错误。8.(2022年1月浙江选考,19)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(

)A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反