适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应速率与化学平衡第34讲化学反应速率及影响因素课件

第34讲化学反应速率及影响因素【课标指引】

1.知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。2.通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。3.知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。考点一化学反应速率及计算考点二影响化学反应速率的因素目录索引

素养发展进阶考点一化学反应速率及计算必备知识•梳理1.化学反应速率

(1)表示及计算指明物质、标清单位

快慢

减小

增大

mol·L-1·s-1

mol·L-1·min-1(2)化学反应速率与化学计量数的关系①同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率的数值之比等于对应物质的________________之比。

②示例:在反应aA(g)+bB(g)═cC(g)+dD(g)中,存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=________________。

(3)定量比较化学反应速率大小的两种方法①归一法:先换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。化学计量数

a∶b∶c∶d【应用示例】反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=24mol·L-1·min-1,②v(B)=1.5mol·L-1·s-1,③v(C)=0.4mol·L-1·s-1,④v(D)=0.5mol·L-1·s-1,该反应进行的快慢顺序为____________。②>①>④>③

解析

同一反应中,不同物质的反应速率与化学方程式中的化学计量数的比值越大,反应速率越快,由题给数据可得:2.利用“三段式法”计算化学反应速率(1)结合题给信息或图表中信息,找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。(2)根据已知条件列方程式计算。关键能力•提升考向1化学反应速率及其计算例1(2023·广东广州二模)汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g)

ΔH。一定条件下,等物质的量N2和O2在恒容密闭容器中反应,曲线a表示该反应在温度T下c(N2)随时间(t)的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时c(N2)随时间(t)的变化。下列叙述不正确的是(

)BA.温度T下,0~40s内v(N2)=

mol·L-1·s-1B.M点v正(N2)小于N点v逆(N2)C.曲线b对应的条件改变可能是充入氧气D.若曲线b对应的条件改变是升高温度,则ΔH>0解析

温度T下,0~40

s内氮气的浓度从c0

mol·L-1减少到c1

mol·L-1,故v(N2)=

mol·L-1·s-1,A正确;M点还在向正反应方向进行,故正反应速率大于逆反应速率,B错误;曲线b可能是充入氧气,反应速率加快,更快达到平衡,且平衡时氮气的浓度比a小,C正确;若曲线b为升温,则说明升温平衡正向移动,则正反应吸热,D正确。[对点训练1](2024·广东湛江调研)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的技术难关,反应为(COOCH3)2(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)

ΔH。如图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为T1时,c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线Ⅰ和Ⅱ,反应温度为T2时,c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是(

)A.ΔH>0B.a、b两时刻生成乙二醇的速率:v(a)=v(b)C.在T2温度下,反应在0~t2s内的平均速率为v(HOCH2CH2OH)=mol·L-1·s-1D.其他条件相同,在T1温度下,起始时向该容器中充入一定量的氮气,则反应达到平衡的时间小于t1

sC解析

反应温度为T1和T2,以c(H2)随时间t的变化曲线比较,Ⅱ比Ⅲ先达到平衡,所以T1>T2,温度升高,c(H2)增大,平衡逆向移动,反应放热,A错误;升高温度,反应速率加快,T1>T2,则反应速率v(a)>v(b),B错误;T2时,在0~t2

s内,Δc(H2)=0.05

mol·L-1,则v(HOCH2CH2OH)=

mol·L-1·s-1,C正确;向恒容容器中充入氮气,不影响反应物浓度,不影响反应速率,D错误。考向2速率常数和速率方程的应用例2(2023·湖南长沙模拟)在起始温度均为T、容积均为10L的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入1molN2O和4molCO,发生反应N2O(g)+CO(g)

N2(g)+CO2(g)

ΔH<0。已知:k(正)、k(逆)分别是正、逆反应速率常数,v(正)=k(正)·c(N2O)·c(CO),v(逆)=k(逆)·c(N2)·c(CO2),A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(

)A.用CO的浓度变化表示曲线N在0~100s内的反应速率为4×10-4mol·L-1·s-1B.曲线N表示B容器中N2O的转化率随时间的变化C.Q点v(正)大于P点v(逆)C[对点训练2]

工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2,原理为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),该反应的逆反应速率表达式为v(逆)=k·c(CO)·c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示:由上述数据可得该温度下,c2=________mol·L-1,该反应的逆反应速率常数k=________L3·mol-3·min-1。

0.21.0×104考点二影响化学反应速率的因素必备知识•梳理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________。

内因包括组成、结构、性质等物质自身因素

Mg>Al(2)外因(次要因素)增大

减小

增大

减小

增大

减小

增大

增大固体表面积

(3)稀有气体对化学反应速率的影响对于反应aA(g)+bB(g)cC(g),恒温条件下,向反应体系中充入少量氦气,利用“模型法”分析化学反应速率的变化,如下:【应用示例】一定温度下,反应H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)在密闭容器中进行,分析下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“无影响”)。(1)缩小体积增大压强:________;

(2)恒容充入氢气:________;

(3)恒容充入氮气:________;

(4)恒压充入氮气:________。

增大

增大

无影响减小

2.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________的分子(具有足够高的能量)。

②活化能:如图所示图中,E1为________的活化能,E2为________的活化能,反应热为________。使用催化剂时,正反应的活化能为________。

③有效碰撞:活化分子之间能够引发________________的碰撞。有效碰撞

正反应

逆反应

E1-E2E3化学反应

(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

外界条件的改变,本质上是改变了活化分子的浓度,从而改变反应速率

增加

不变

增多

不变

增加

增加

关键能力•提升考向1影响化学反应速率的因素例1(2023·广东广州检测)下列有关化学反应速率的说法正确的是(

)A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可加快产生氢气的速率B.100mL2mol·L-1的盐酸和锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变C.SO2的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减慢D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率减慢D解析

常温下浓硫酸与铁发生钝化,阻碍了反应进行,故改用98%的浓硫酸后不能增大生成氢气的速率,A错误;加入氯化钠溶液后,氯化钠不参与反应,但溶液体积增大,相当于稀释,导致盐酸浓度减小,反应速率减小,B错误;升高温度,增大活化分子百分数,增大反应速率,C错误;压强越低反应速率越慢,所以减小压强反应速率减慢,D正确。[对点训练1](2023·广东广州检测)下图是测定铁屑与稀硫酸反应速率的装置图(每次用相同体积的硫酸,忽略反应前后溶液体积变化),结合已学知识分析下列相关说法中正确的是(

)AA.用一根导管将分液漏斗上端气体和锥形瓶内气体连通,操作更容易,结果更准确B.将稀硫酸改为浓硫酸,反应速率明显加快C.若第一次测得v(H+)=0.15mol·L-1·min-1,第二次测得v(Fe2+)=0.08mol·L-1·min-1,则第一次速率大D.每次测得反应速率均先加快,后逐渐减慢,说明硫酸的浓度先增大,后减小解析

用导管将分液漏斗上端气体和锥形瓶内气体连通,可起到平衡气压和减小误差的作用,稀硫酸更容易滴下,也能避免将加入硫酸的体积当作生成H2的体积,A正确;铁遇浓硫酸会钝化,B错误;反应速率要用同一物质比较才能直接比较大小,根据方程式:Fe+2H+═Fe2++H2↑,第二次v(H+)=2v(Fe2+)=0.16

mol·L-1·min-1,比第一次速率大,C错误;反应速率先加快是因为该反应放热,温度升高,后减慢是因为硫酸浓度减小,D错误。考向2控制变量法探究影响化学反应速率的因素例2(2023·广东深圳检测)某研究小组以反应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。下列说法错误的是(

)A.x=2

B.t1<8,t2>8

C.配制KMnO4溶液时可用稀硫酸酸化D.利用实验②③探究温度对化学反应速率的影响B解析

实验②和③只是温度不同,目的是探究温度对反应速率的影响,除温度外,其他条件应相同,则水的体积需要保持一致,因此x=2,A、D正确;分析表中数据可知,实验①和实验②只是浓度不同,则实验①和实验②是探究反应物浓度对化学反应速率的影响,且浓度越大,反应速率越大,可知t1<8,实验②和③只是温度不同,目的是探究温度对反应速率的影响,温度越高,反应速率越快,则t2<8,B错误;高锰酸钾能氧化氯离子生成氯气,配制KMnO4溶液时不能用盐酸酸化,应该用稀硫酸,C正确。[对点训练2]

某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:[实验原理]2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O[实验内容及记录]实验编号①②③实验温度/℃252550试管中所加试剂及其用量/mL0.6mol·L-1H2C2O4溶液3.02.02.0H2OV13.0V23mol·L-1稀硫酸2.02.02.00.05mol·L-1KMnO4溶液3.03.03.0溶液褪至无色所需时间/min1.52.71.0(1)请完成此实验设计,其中:V1=________,V2=________。

(2)实验①、②探究的是________对化学反应速率的影响,根据上表中的实验数据,可以得到的结论是____________________________________________________________。

(3)探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验________(填实验编号)。

(4)利用实验①中的数据,计算用KMnO4表示的化学反应速率为____________________。

2.03.0浓度

其他条件不变时,增大(减小)反应物浓度,化学反应速率加快(减慢)②、③

0.01mol·L-1·min-1解析

(1)实验①、②探究浓度对反应速率的影响,则其他条件应该是相同的,则V1=2.0;实验②、③探究温度对反应速率的影响,则其他条件应该是相同的,则V2=3.0。(2)根据表中数据可知实验①、②探究的是浓度对化学反应速率的影响,根据表中的实验数据,可以得到的结论是其他条件不变时,增大(减小)反应物浓度,化学反应速率加快(减慢)。(3)根据表中数据可知探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验②、③。考向3化学反应速率图像及分析例3(2021·辽宁卷)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期。下列说法错误的是(

)A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大C.条件①,反应速率为0.012mol·L-1·min-1D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0mol·L-1时,半衰期为62.5minB[对点训练3]H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(

)A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大D解析

A项,浓度对反应速率的影响是浓度越大,反应速率越快,错误;B项,NaOH浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,错误;C项,由图可知,Mn2+存在时,0.1

mol·L-1

NaOH溶液中H2O2的分解速率比1.0

mol·L-1

NaOH溶液中的快,错误;D项,由图可知,碱性条件下,Mn2+存在时,对H2O2分解速率影响大,正确。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东广州二中模拟)一定条件下,在容积为10L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH<0,反应过程如下图。下列说法正确的是(

)A.t1min时,正、逆反应速率相等B.曲线X表示NH3的物质的量随时间变化的关系C.0~8min,H2的化学反应速率v(H2)=0.75mol·L-1·min-1D.10~12min,N2的化学反应速率v(N2)=0.25mol·L-1·min-1B2.已知化学反应:NO2+CO

NO+CO2,①当t<250℃时,v=k·c2(NO2),②当t>250℃时,v=k·c(NO2)·c(CO)。以上两式中v为反应速率,k为速率常数(一定温度下为定值)。下列叙述正确的是(

)A.当NO2和CO的浓度相等时,升高或降低温度,反应速率不变B.因反应前后气体分子数目不变,故改变压强反应速率不变C.增大NO2的浓度为原来的2倍,反应速率一定变为原来的4倍D.当温度低于250℃时,改变CO的浓度,反应速率基本不变D解析

升高温度,反应速率加快,降低温度,反应速率减慢,A项错误;该反应前后气体分子数目不变,改变压强,平衡不移动,但反应速率对应改变,B项错误;增大NO2的浓度为原来的2倍,若t>250

℃,根据v=k·c(NO2)·c(CO)可知,反应速率变为原来的2倍,C项错误;当温度低于250

℃时,根据v=k·c2(NO2)可知,一定温度下,反应速率只与c(NO2)有关,改变CO的浓度,反应速率基本不变,D项正确。进阶2练热点·提素能3.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,氧化率越小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D解析

由②③可知,温度相同时,pH越小,氧化率越大,由①②可知,pH相同时,温度越高,氧化率越大,A、B错误;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,C错误。4.已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4══2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响,进行了如下实验(忽略溶液体积变化):下列说法不正确的是(

)A.V1=1,V2=2B.设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响C.实验计时是从溶液混合开始,溶液呈紫红色时结束D.实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01mol·L-1·min-1C解析

实验Ⅰ和实验Ⅱ反应温度相同,实验Ⅱ中加入了1

mL水,根据控制变量法的原则,溶液总体积应保持不变,因而V1=1,类比分析可得V2=2,A正确;实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同,其他条件相同,因而设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响,B正确;酸性KMnO4溶液呈紫红色,由表中数据可知,草酸溶液过量,KMnO4可反应完全,因而可以用颜色变化来判断反应终点,即实验计时是从溶液混合开始,溶液紫红色刚好褪去时结束,C错误