2024屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第七章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第1講化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素課件

第1講化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素第七章內(nèi)容索引0102強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破研專(zhuān)項(xiàng)前沿命題03【本章體系構(gòu)建】【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法,了解測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單方法。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。3.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的,認(rèn)識(shí)基元反應(yīng)活化能對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。4.能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算,能通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究分析不同組分濃度改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,能用一定的理論模型說(shuō)明外界條件改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。5.能運(yùn)用溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)際問(wèn)題,能討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化。強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、化學(xué)反應(yīng)速率1.化學(xué)反應(yīng)速率

指明物質(zhì)、標(biāo)清單位2.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系單位相同,速率數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比對(duì)于已知反應(yīng):mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),在同一段時(shí)間內(nèi),用不同物質(zhì)來(lái)表示該反應(yīng)速率,當(dāng)單位相同時(shí),反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程式中的

化學(xué)計(jì)量數(shù)

之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=

m∶n∶p∶q

或

。如在一個(gè)2L的容器中發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)===2C(g),加入2molA,1s后剩余1.4mol,則v(A)=

0.3

mol·L-1·s-1

,v(B)=

0.1

mol·L-1·s-1

,v(C)=0.2

mol·L-1·s-1。易錯(cuò)辨析

判斷正誤:正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)化學(xué)反應(yīng)速率指一定時(shí)間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加。(

×

)(2)對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō),反應(yīng)速率越大,反應(yīng)現(xiàn)象越明顯。(

×

)(3)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8mol·L-1·s-1指1s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L-1。(

×

)(4)由

計(jì)算平均速率,用反應(yīng)物表示時(shí)為正值,用生成物表示時(shí)為負(fù)值。(

×

)(5)同一化學(xué)反應(yīng),相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。(

√

)(6)根據(jù)反應(yīng)速率的大小可以判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。(

√

)二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)內(nèi)因(主要因素)

內(nèi)因包括組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等物質(zhì)自身因素反應(yīng)物本身的

性質(zhì)

是影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定因素。如在相同條件下鹵素單質(zhì)與H2反應(yīng)的速率大小關(guān)系為

F2>Cl2>Br2>I2

;鎂、鋁、鋅、鐵與稀硫酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為

Mg>Al>Zn>Fe

。

(2)外因(其他條件不變,只改變一個(gè)條件)(3)化學(xué)反應(yīng)速率的基本圖像

圖像圖像分析

其他反應(yīng)條件一定,化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的

增大

而增大

其他反應(yīng)條件一定,化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而

增大

圖像圖像分析

有氣體參加的反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大(容器體積減小)而

增大

有氣體參加的反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率隨著容器體積的增大(壓強(qiáng)減小)而

減小

(T2>T1)有氣體參與的反應(yīng),分別在較低溫度和較高溫度下反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大及溫度的升高而增大2.化學(xué)反應(yīng)速率的理論解釋——有效碰撞理論(1)基本概念(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系外界條件的改變,本質(zhì)上是改變了活化分子的濃度,從而改變反應(yīng)速率旁欄邊角

選擇性必修1第二章第一節(jié)閱讀教材“思考與討論”,回答下列問(wèn)題。(1)活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎?提示

不一定,活化分子的碰撞還應(yīng)具有合理的取向。(2)用有效碰撞理論解釋,在壓強(qiáng)不變時(shí),向反應(yīng)體系中充入稀有氣體,反應(yīng)速率為什么降低?提示

壓強(qiáng)不變,充入稀有氣體使容器容積增大,活化分子濃度減小,有效碰撞次數(shù)減少,反應(yīng)速率降低。(3)利用有效碰撞理論解釋,升高溫度、光輻射、超聲波等為什么能夠加快反應(yīng)速率?提示

升高溫度、光輻射和超聲波等措施,實(shí)際上增大了混合物的總能量,使更多的普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子,有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快。應(yīng)用提升

(1)發(fā)生有效碰撞的兩個(gè)條件:①反應(yīng)物分子必須具有足夠的能量(即活化分子);②分子碰撞時(shí)要有合適的取向。(2)濃度因素(濃度和壓強(qiáng))不改變活化分子百分?jǐn)?shù),改變了活化分子的濃度;能量因素(溫度、光輻射、超聲波等)改變了活化分子百分?jǐn)?shù),導(dǎo)致了活化分子濃度改變。(3)催化劑(尤其是酶)的活性受溫度的影響,一般來(lái)說(shuō),隨著溫度升高,催化劑活性增強(qiáng),但溫度過(guò)高,催化劑活性降低。增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較【能力概述】【新教材·新高考】新教材變化

新教材將化學(xué)反應(yīng)速率和影響因素合為一節(jié),刪去了“學(xué)與問(wèn)”和“實(shí)驗(yàn)2-1”。對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的介紹與老教材略有區(qū)別,以注釋的形式指明“平均反應(yīng)速率”新高考高頻考點(diǎn)

分析近幾年高考化學(xué)試題,常在選擇題和非選擇題中根據(jù)圖像進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較預(yù)測(cè)考向

新高考可能會(huì)以信息形式引入化學(xué)反應(yīng)速率方程式,還可能出現(xiàn)用分壓表示反應(yīng)速率等新方向考向1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算典例突破(2021山東濟(jì)南模擬)煉鐵高爐中發(fā)生的主要反應(yīng)為Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)。一定溫度下,在2L的密閉容器中加入200gFe2O3粉末和一定量的CO氣體模擬煉鐵的反應(yīng)。測(cè)得容器內(nèi)固體的質(zhì)量隨時(shí)間的變化如表所示,反應(yīng)在5~15min的平均速率v(CO)為(

)A.0.025mol·L-1·min-1B.0.05mol·L-1·min-1C.0.075mol·L-1·min-1D.0.15mol·L-1·min-1時(shí)間/min051015固體質(zhì)量/g200170154146答案

C針對(duì)訓(xùn)練1.(2021遼寧沈陽(yáng)六校聯(lián)考)在2L的恒容容器中,充入1molA和3molB,并在一定條件下發(fā)生反應(yīng):A(g)+3B(g)===2C(g),經(jīng)3s后達(dá)到平衡,測(cè)得C氣體的濃度為0.6mol·L-1,下列說(shuō)法不正確的是(

)A.用B表示反應(yīng)速率為0.3mol·L-1·s-1B.平衡后,向容器中充入無(wú)關(guān)氣體(如Ne),反應(yīng)速率增大C.3s時(shí)生成C的物質(zhì)的量為1.2molD.平衡后,v正(A)=v逆(A)答案

B2.(2021廣東佛山檢測(cè))將6molCO2和8molH2充入一容積為2L的密閉容器中(溫度保持不變)發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0。測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示(圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)的坐標(biāo))。該反應(yīng)在8~10min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率是(

)A.0.5mol·L-1·min-1B.0.1mol·L-1·min-1C.0mol·L-1·min-1D.0.125mol·L-1·min-1答案

C3.(2022上海寶山二模)一定條件下,在容積為3L的密閉容器中,一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在一定條件下生成甲醇的量如圖所示。根據(jù)圖像,計(jì)算在500℃時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到平衡的氫氣的平均反應(yīng)速率(

)答案

D解析

由圖中信息可知,在500

℃時(shí),從反應(yīng)開(kāi)始到平衡所用時(shí)間為tB

min,生成的CH3OH的物質(zhì)的量為nB

mol,則根據(jù)反應(yīng)方程式可知,消耗的H2的物質(zhì)的量為2nB

mol,容器的容積為3

L,則該時(shí)間段內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為歸納總結(jié)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算常用方法(1)定義式法:利用公式

計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率,也可以利用公式計(jì)算物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度變化或時(shí)間等。(2)關(guān)系式法:同一反應(yīng)中,用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化量(Δc)之比=物質(zhì)的量變化量(Δn)之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(3)利用“三段式法”計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率①寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量和某時(shí)刻量。③根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算?？枷?.化學(xué)反應(yīng)速率的比較典例突破(2021重慶模擬)已知化學(xué)反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),下列是不同的情況下測(cè)得的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率,其中表示該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率最慢的是(

)A.v(A)=0.20mol·L-1·min-1B.v(B)=0.45mol·L-1·s-1C.v(C)=0.30mol·L-1·min-1D.v(D)=0.35mol·L-1·min-1答案

C考題點(diǎn)睛

針對(duì)訓(xùn)練1.(2021廣西桂林模擬)一定條件下,下列表示4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)的反應(yīng)速率中,最快的是(

)A.v(NH3)=0.8mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.9mol·L-1·s-1C.v(NO)=0.6mol·L-1·s-1D.v(H2O)=1.0mol·L-1·s-1答案

A2.已知反應(yīng)4CO+2NO2N2+4CO2在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下:①v(CO)=1.5mol·L-1·min-1②v(NO2)=0.7mol·L-1·min-1③v(N2)=0.4mol·L-1·min-1④v(CO2)=1.1mol·L-1·min-1⑤v(NO2)=0.01mol·L-1·s-1請(qǐng)比較上述5種情況反應(yīng)的快慢:

(按由大到小的順序)。

答案

③>①>②>⑤>④解析

②v(CO)=2v(NO2)=1.4

mol·L-1·min-1;③v(CO)=4v(N2)=1.6

mol·L-1·min-1;④v(CO)=v(CO2)=1.1

mol·L-1·min-1;⑤v(CO)=2v(NO2)=0.02

mol·L-1·s-1=1.2

mol·L-1·min-1,則由大到小的順序?yàn)棰?gt;①>②>⑤>④。歸納總結(jié)化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法(1)定性比較通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(如氣泡產(chǎn)生快慢、沉淀生成快慢等)來(lái)定性比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小。(2)定量比較同一化學(xué)反應(yīng)中,用不同物質(zhì)來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),數(shù)值可能不同,需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。常用以下兩種方法:考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素【能力概述】【新教材·新高考】新教材變化

刪去“科學(xué)探究”和實(shí)驗(yàn)2-2、2-3、2-4欄目,改為“探究”欄目;新教材引入反應(yīng)歷程(又稱(chēng)反應(yīng)機(jī)理)和基元反應(yīng);將活化能由“緒言”部分移到正文;催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響圖中出現(xiàn)了“雙峰”新高考高頻考點(diǎn)

分析近幾年高考試題,主要考查內(nèi)容有①根據(jù)圖像考查改變的條件及化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算;②實(shí)驗(yàn)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素;③結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,選擇提高化學(xué)反應(yīng)速率的措施預(yù)測(cè)考向

新高考對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素考查側(cè)重有效碰撞理論,可能會(huì)引入反應(yīng)速率方程式,可能從速率常數(shù)、濃度等角度分析瞬時(shí)反應(yīng)速率考向1.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析典例突破(2021湖北模擬)一定量的鐵粉和水蒸氣在一個(gè)容積可變的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)。下列條件能使該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率增大的是(

)A.增加鐵粉的質(zhì)量B.保持容積不變,充入N2,使體系壓強(qiáng)增大C.將容器的容積縮小一半D.保持壓強(qiáng)不變,充入N2,使容器的容積增大答案

C解析

增加固體的量,對(duì)反應(yīng)速率沒(méi)有影響,故A錯(cuò)誤;容積不變,充入氮?dú)馐谷萜鲏簭?qiáng)增大,參加反應(yīng)氣體的濃度不變,則反應(yīng)速率不變,故B錯(cuò)誤;將容器的容積縮小一半,濃度增大,反應(yīng)速率增大,故C正確;壓強(qiáng)不變,充入氮?dú)馐谷萜魅莘e增大,則氣體濃度減小,反應(yīng)速率減小,故D錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練

1.下列表格中的各種情況,可以用對(duì)應(yīng)選項(xiàng)中的圖像表示的是(

)選項(xiàng)反應(yīng)甲乙A外形、大小相近的金屬和水反應(yīng)NaKB4mL0.01mol·L-1KMnO4溶液分別和不同濃度的2mLH2C2O4(草酸)溶液反應(yīng)0.1mol·L-1的H2C2O4溶液0.2mol·L-1的H2C2O4溶液C5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L-1H2SO4溶液反應(yīng)熱水冷水D5mL4%的過(guò)氧化氫溶液分解放出O2無(wú)MnO2粉末加MnO2粉末答案

C解析

由于K比Na活潑,故大小相同的金屬K和Na與水反應(yīng),K的反應(yīng)速率更快,又由于Na、K與H2O反應(yīng)均為放熱反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,放出大量的熱,反應(yīng)速率逐漸加快,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于起始時(shí)乙中H2C2O4濃度大,故其反應(yīng)速率比甲中快,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于甲反應(yīng)是在熱水中進(jìn)行的,溫度高,故甲的反應(yīng)速率大于乙,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物濃度逐漸減小,故甲、乙中反應(yīng)速率逐漸減小,C項(xiàng)正確;MnO2在H2O2的分解過(guò)程中起催化作用,故乙的反應(yīng)速率大于甲,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2021浙江6月選考,20)一定溫度下:在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解反應(yīng):2N2O54NO2+O2。在不同時(shí)刻測(cè)量放出的O2體積,換算成N2O5濃度如下表:下列說(shuō)法正確的是(

)A.600~1200s,生成NO2的平均速率為5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反應(yīng)2220s時(shí),放出的O2體積為11.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推測(cè)上表中的x為3930答案

D解析

A項(xiàng),600~1

200

s,N2O5的變化量為(0.96-0.66)

mol·L-1=0.3

mol·L-1,在此時(shí)間段內(nèi)NO2的變化量為其2倍,即0.6

mol·L-1,因此,生成NO2的平均速率為

=1.0×10-3

mol·L-1·s-1,A不正確;B項(xiàng),由表中數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)2

220

s時(shí),N2O5的變化量為(1.40-0.35)

mol·L-1=1.05

mol·L-1,其物質(zhì)的量的變化量為1.05

mol·L-1×0.1

L=0.105

mol,O2的變化量是其

,即0.052

5

mol,因此,放出的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.052

5

mol×22.4

L·mol-1=1.176

L,B不正確;C項(xiàng),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,用不同物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率時(shí),其數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,2v正(N2O5)=v逆(NO2),C不正確;D項(xiàng),分析表中數(shù)據(jù)可知,該反應(yīng)經(jīng)過(guò)1

110

s(600~1

710,1

710~2

820)后N2O5的濃度會(huì)變?yōu)樵瓉?lái)的

,因此,N2O5的濃度由0.24

mol·L-1變?yōu)?.12

mol·L-1時(shí),可以推測(cè)上表中的x為2

820+1

110=3

930,D正確?？枷?.活化能與化學(xué)反應(yīng)機(jī)理典例突破(雙選)(2021湖南卷,14)鐵的配合物離子(用[L-Fe-H]+表示)催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況如圖所示:下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.該過(guò)程的總反應(yīng)為HCOOH

CO2↑+H2↑B.H+濃度過(guò)大或者過(guò)小,均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價(jià)發(fā)生了變化D.該過(guò)程的總反應(yīng)速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定答案

CD針對(duì)訓(xùn)練

下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是(

)A.化學(xué)反應(yīng)速率與Fe3+濃度的大小有關(guān)B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C.Fe2+是該反應(yīng)的催化劑D.若不加Fe3+,則正反應(yīng)的活化能比逆反應(yīng)的大答案

AB解析

鐵離子可以看作該反應(yīng)的催化劑,根據(jù)反應(yīng)的機(jī)理可知,化學(xué)反應(yīng)速率與Fe3+濃度的大小有關(guān),故A項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故B項(xiàng)正確;此反應(yīng)為放熱反應(yīng),不管加不加催化劑,正反應(yīng)的活化能都低于逆反應(yīng)的活化能,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.

(雙選)(2020山東卷,14)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步:第一步H+進(jìn)攻1,3-丁二烯生成碳正離子();第二步Br-進(jìn)攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如下圖所示。已知在0℃和40℃時(shí),1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例分別為70∶30和15∶85。下列說(shuō)法正確的是(

)A.1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B.與0℃相比,40℃時(shí)1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應(yīng)速率增大,1,4-加成正反應(yīng)速率減小D.從0℃升至40℃,1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度答案

AD解析

從反應(yīng)進(jìn)程圖上看,1,2-加成產(chǎn)物的能量高于1,4-加成產(chǎn)物的能量,所以

1,4-加成產(chǎn)物穩(wěn)定,A項(xiàng)正確;由圖可以看出該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高平衡向左移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C項(xiàng),升高溫度可以增大反應(yīng)速率,因此1,4-加成反應(yīng)速率不會(huì)減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),從0

℃和40

℃時(shí)1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例可以看出,升高溫度時(shí),1,2-加成反應(yīng)明顯慢于1,4-加成反應(yīng),所以1,2-加成反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大程度小于其逆反應(yīng)的增大程度,D項(xiàng)正確。歸納總結(jié)催化劑和活化能(1)催化劑①催化劑的作用原理在有的反應(yīng)中催化劑參與化學(xué)反應(yīng),其作用是降低該反應(yīng)發(fā)生所需要的活化能,可以把一個(gè)較難發(fā)生的反應(yīng)變成幾個(gè)較容易發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。②催化劑的特點(diǎn)和影響因素a.催化劑具有高度的選擇性(或?qū)Ｒ恍?。一種催化劑并非對(duì)所有的化學(xué)反應(yīng)都有催化作用,例如二氧化錳在氯酸鉀受熱分解中起催化作用,加快化學(xué)反應(yīng)速率,但對(duì)其他的化學(xué)反應(yīng)就不一定有催化作用。b.某些化學(xué)反應(yīng)并非只有唯一的催化劑,例如氯酸鉀受熱分解中能起催化作用的還有氧化鎂、氧化鐵和氧化銅等。c.絕大多數(shù)催化劑都有其活性溫度范圍,溫度過(guò)高或過(guò)低,催化活性都會(huì)降低。(2)活化能①活化能與ΔH的關(guān)系正、逆反應(yīng)活化能的差值就是反應(yīng)的焓變,可表示為ΔH=E(正)-E(逆)。②活化能與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系活化能越大,化學(xué)反應(yīng)速率越小。(3)催化劑與活化能、ΔH的關(guān)系催化劑能改變反應(yīng)的活化能,但不能改變反應(yīng)的ΔH。考向3.控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素典例突破已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化學(xué)小組欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)過(guò)程中濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(忽略溶液體積變化):編號(hào)0.01

mol·L-1酸性KMnO4溶液體積/mL0.1

mol·L-1H2C2O4溶液體積/mL水的體積/mL反應(yīng)溫度/℃反應(yīng)時(shí)間/minⅠ220202.1ⅡV121205.5ⅢV220500.5下列說(shuō)法不正確的是(

)A.V1=1,V2=2B.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響C.實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開(kāi)始,溶液呈紫紅色時(shí)結(jié)束D.實(shí)驗(yàn)Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率v(KMnO4)=0.01mol·L-1·min-1答案

C解析

實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)溫度相同,實(shí)驗(yàn)Ⅱ中加入了1

mL水,根據(jù)控制變量的原則,溶液總體積應(yīng)保持不變,因而V1=1,類(lèi)比分析可得V2=2,A正確;實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的溫度不同,其他條件相同,因而可知設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響,B正確;酸性KMnO4溶液呈紫紅色,由表中數(shù)據(jù)可知,草酸溶液過(guò)量,KMnO4可反應(yīng)完全,因而可用顏色變化來(lái)判斷反應(yīng)終點(diǎn),即實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開(kāi)始,溶液紫紅色剛好褪去時(shí)結(jié)束,C錯(cuò)誤;考題點(diǎn)睛

針對(duì)訓(xùn)練1.某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):[實(shí)驗(yàn)原理]

2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4══K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄](méi)實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)溫度/

℃試管中所加試劑及其用量/mL溶液褪至無(wú)色所需時(shí)間/min0.6mol·L-1H2C2O4溶液H2O3mol·L-1H2SO4溶液0.05mol·L-1KMnO4溶液①253.0V12.03.01.5②252.03.02.03.02.7③502.0V22.03.01.0(1)請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:V1=

,V2=

。

(2)實(shí)驗(yàn)①②探究的是

對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得到的結(jié)論是

。

(3)探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,應(yīng)選擇實(shí)驗(yàn)

(填實(shí)驗(yàn)編號(hào))。

(4)利用實(shí)驗(yàn)①中的數(shù)據(jù),計(jì)算用KMnO4表示的化學(xué)反應(yīng)速率為

。

(5)該小組根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2+)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖1所示,但有同學(xué)查閱已有實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn),該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中n(Mn2+)隨時(shí)間變化的實(shí)際趨勢(shì)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè),并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案④繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

①小組同學(xué)提出的假設(shè)是

。

②若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立,應(yīng)觀察到

現(xiàn)象。

答案

(1)2.0

3.0

(2)反應(yīng)物濃度其他條件不變時(shí),增大(減小)反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大(減小)

(3)②③(4)0.01mol·L-1·min-1

(5)①M(fèi)n2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用②褪色時(shí)間變短2.(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案探究影響鋅與稀硫酸反應(yīng)速率的因素,有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示:序號(hào)純鋅粉/g2.0

mol·L-1硫酸溶液/mL硫酸銅固體/g加入蒸餾水/mLⅠ2.050.02500Ⅱ2.040.025010.0Ⅲ2.050.0250.20Ⅳ2.050.0254.00①本實(shí)驗(yàn)待測(cè)數(shù)據(jù)可以是

;實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ可以探究

對(duì)鋅與稀硫酸反應(yīng)速率的影響。

②實(shí)驗(yàn)Ⅲ和實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是

,寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:

。

(2)為探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下表:實(shí)驗(yàn)序號(hào)體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0表中Vx=

,理由是

。

答案

(1)①反應(yīng)結(jié)束所需要的時(shí)間(或相同條件下產(chǎn)生等體積的氫氣所需要的時(shí)間)硫酸濃度②探究硫酸銅固體的質(zhì)量對(duì)反應(yīng)速率的影響Zn+Cu2+===Zn2++Cu,Zn+2H+===Zn2++H2↑(2)2.0保證反應(yīng)物K2S2O8濃度的改變,而其他物質(zhì)濃度不變解析

(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ中,鋅的質(zhì)量和狀態(tài)相同,硫酸的濃度不同,實(shí)驗(yàn)Ⅲ和實(shí)驗(yàn)Ⅳ中加入硫酸銅,Cu2+的氧化性強(qiáng)于H+,首先發(fā)生反應(yīng)Zn+Cu2+===Zn2++Cu,生成的銅附著在鋅表面,在稀硫酸溶液中構(gòu)成原電池,加快化學(xué)反應(yīng)速率。但是加入的硫酸銅過(guò)多,生成的銅會(huì)覆蓋在鋅表面,阻止鋅與稀硫酸進(jìn)一步反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的速率又會(huì)減慢。①本實(shí)驗(yàn)待測(cè)數(shù)據(jù)可以是“反應(yīng)結(jié)束所需要的時(shí)間”或“相同條件下產(chǎn)生等體積的氫氣所需要的時(shí)間”;實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ可以探究硫酸的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。②實(shí)驗(yàn)Ⅲ和實(shí)驗(yàn)Ⅳ加入的硫酸銅的質(zhì)量不同,可以探究加入硫酸銅固體的質(zhì)量與反應(yīng)速率的關(guān)系。(2)實(shí)驗(yàn)的目的是探究K2S2O8溶液的濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,故應(yīng)保證每組實(shí)驗(yàn)中其他物質(zhì)的濃度相等,即溶液的總體積相等(即為20.0

mL),從而可知Vx=2.0。歸納總結(jié)控制變量法探究影響反應(yīng)速率的因素解題策略研專(zhuān)項(xiàng)前沿命題化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及其應(yīng)用

題型考查內(nèi)容選擇題非選擇題考查知識(shí)基元反應(yīng)、速率方程式、速率常數(shù)的意義及影響因素核心素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)考向1速率常數(shù)及影響因素例1.(2020全國(guó)Ⅱ卷,28節(jié)選)天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類(lèi),是重要的燃料和化工原料。高溫下,甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下:2CH4C2H6+H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為:r=k×c(CH4),其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。(1)設(shè)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的反應(yīng)速率為r1,甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2,則r2=

r1。

(2)對(duì)于處于初期階段的該反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是

(填字母)。

A.增加甲烷濃度,r增大 B.增加H2濃度,r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大 D.降低反應(yīng)溫度,k減小思路指導(dǎo)(1)第一步:r=k×c(CH4),說(shuō)明反應(yīng)速率(r)與CH4濃度成正比;第二步:設(shè)“1”法確定速率常數(shù)(k),反應(yīng)初始c(CH4)=1mol·L-1時(shí),初期階段的速率r1=k;第三步:當(dāng)CH4的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r,c(CH4)=(1-α)mol·L-1,則此時(shí)r2=(1-α)r1。(2)第一步:由r=k×c(CH4)可知,初始階段反應(yīng)速率與甲烷的濃度有關(guān);第二步:CH4的濃度越大,反應(yīng)速率r越大,A項(xiàng)正確;增加H2濃度,不影響CH4的初始濃度,則r不受影響,B項(xiàng)錯(cuò)誤;隨著反應(yīng)的進(jìn)行,CH4的濃度逐漸減小,則反應(yīng)速率逐漸減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;降低溫度,反應(yīng)速率降低,說(shuō)明速率常數(shù)k減小,D項(xiàng)正確。答案

(1)(1-α)

(2)AD突破方法(1)速率常數(shù)的含義速率常數(shù)(k)指在給定溫度下,反應(yīng)物濃度皆為1

mol·L-1時(shí)的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下,可用速率常數(shù)大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率?；瘜W(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比,而速率常數(shù)是其比例常數(shù),在恒溫條件下,速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此,可以應(yīng)用速率方程求出該溫度下任意濃度時(shí)的反應(yīng)速率。(2)速率常數(shù)的影響因素溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的,速率常數(shù)是溫度的函數(shù),同一反應(yīng),溫度不同,速率常數(shù)將有不同的值,但濃度不影響速率常數(shù)。(3)速率方程

針對(duì)訓(xùn)練1.(2022河北秦皇島模擬預(yù)測(cè))在一恒容密閉容器中充入NO、H2,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。上述反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程:v正=k正cα(NO)·cβ(H2)(k正為正反應(yīng)速率常數(shù),只與溫度、催化劑有關(guān))。某溫度下,測(cè)得正反應(yīng)速率與物質(zhì)濃度的關(guān)系如下表所示:實(shí)驗(yàn)c(NO)/(mol·L-1)c(H2)/(mol·L-1)v正①0.100.10k②0.200.104k③0.400.2032k下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.α=2B.NO、H2的濃度對(duì)正反應(yīng)速率的影響程度相等C.升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,k正增大D.其他條件不變,增大壓強(qiáng),k正不變答案

B2.(2021河北卷,13)室溫下,某溶液初始時(shí)僅溶有M和N且濃度相等,同時(shí)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng):①M(fèi)+N===X+Y;②M+N===X+Z,反應(yīng)①的速率可表示為v1=k1c2(M),反應(yīng)②的速率可表示為v2=k2c2(M)(k1、k2為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時(shí)間變化情況如圖,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.0~30min時(shí)間段內(nèi),Y的平均反應(yīng)速率為6.67×10-8mol·L-1·min-1B.反應(yīng)開(kāi)始后,體系中Y和Z的濃度之比保持不變C.如果反應(yīng)能進(jìn)行到底,反應(yīng)結(jié)束時(shí)62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD.反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大答案

A解析

由圖中數(shù)據(jù)可知,30

min時(shí),M、Z的濃度分別為0.300

mol·L-1和0.125

mol·L-1,則M的變化量為0.5

mol·L-1-0.300

mol·L-1=0.200

mol·L-1,其中轉(zhuǎn)化為Y的變化量為0.200

mol·L-1-0.125

mol·L-1=0.075

mol·L-1,因此,0~30

min3.(1)300℃時(shí),2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的正反應(yīng)速率表達(dá)式為v(正)=k·cn(ClNO),測(cè)得速率和濃度的關(guān)系如下表:序號(hào)c(ClNO)/(mol·L-1)v/(mol·L-1·s-1)①0.303.60×10-9②0.601.44×10-8③0.903.24×10-8n=

;k=

。

(2)工業(yè)上利用CH4(混有CO和H2)與水蒸氣在一定條件下制取H2,原理為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率表達(dá)式為v(逆)=k·c(CO)·c3(H2),k為速率常數(shù),在某溫度下測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示:由上述數(shù)據(jù)可得該溫度下,c2=

mol·L-1,該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率常數(shù)k=

L3·mol-3·min-1。

答案

(1)2

4.0×10-8L·mol-1·s-1(2)0.2

1.0×104例2.溫度為T(mén)1