2023屆新高考化學選考一輪總復習學案-第22講　化學反應速率

專題七化學反應速率與化學平衡第22講化學反應速率內(nèi)容要求1.知道化學反應速率的表示方法。2.了解測定化學反應速率的簡單方法。3.通過實驗探究,了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響。4.知道化學反應是有歷程的,認識基元反應和活化能對化學反應速率的影響。知識點1化學反應速率概念及計算一、化學反應速率二、化學反應速率與化學計量數(shù)的關系對于已知反應:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),其化學反應速率可用不同的反應物或生成物來表示,當單位相同時,化學反應速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。1.由v=Δc2.對于任何化學反應來說,化學反應速率都只能用單位時間內(nèi)反應物或生成物濃度的變化量來表示。()3.單位時間內(nèi)反應物濃度的變化量表示正反應速率,生成物濃度的變化量表示逆反應速率。()4.化學反應速率為0.8mol·L-1·s-1是指1s時某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L-1。()5.對于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),v(N2)=1mol·L-1·s-1與v(NH3)=2mol·L-1·s-1表示的反應速率相同。()6.對于反應:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l),v(NO)與v(O2)的關系為4v(NO)=5v(O2)。()答案:1.×2.×3.×4.×5.√6.×題點一化學反應速率概念及計算1.反應4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),經(jīng)2min,B的濃度減少0.6mol/L。對此反應速率的表示正確的是(B)A.用A表示的反應速率是0.4mol/LB.分別用B、C、D表示的反應速率,單位相同時,其比值是3∶2∶1C.在2min末的反應速率,用B表示是0.3mol/(L·min)D.前2min,v正(B)和v逆(C)表示的反應速率的值都是逐漸減小的解析:A.A是固體,反應過程濃度不變,不作為表示反應速率的物質(zhì),其速率的單位也不對,錯誤;B.單位相同時,反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,正確;C.反應速率是指某一時段內(nèi)的平均速率,不是某一時刻的瞬時速率,錯誤;D.反應過程中反應物濃度逐漸減小,所以正反應速率逐漸減小,生成物濃度逐漸增大,所以逆反應速率逐漸增大,錯誤。2.某溫度時,在2L容器中X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。由此分析:(1)該反應的化學方程式為。

(2)從反應開始至2min時,Z的反應速率為。

(3)對于上述反應,在不同時間段內(nèi)所測反應速率如下,則表示該化學反應進行最快的是(填字母)。

A.v(X)=0.12mol·L-1·min-1B.v(Y)=0.15mol·L-1·min-1C.v(Z)=0.06mol·L-1·min-1D.v(Z)=0.0015mol·L-1·s-1解析:(1)根據(jù)圖像可知,2min內(nèi)X、Y、Z三種物質(zhì)的濃度變化量分別為Δc(X)=0.2mol2L=0.1mol·L-1,Δc(Y)=1.0mol-0.7mol2L(2)根據(jù)反應速率的概念,可求出從反應開始至2min時,Z的反應速率為Δc(Z)Δt=0.05mol(3)注意換算成用同一物質(zhì)表示且單位相同的再比較。答案:(1)3Y(g)+Z(g)2X(g)(2)0.025mol·L-1·min-1(3)D“三段式”法計算物質(zhì)濃度(1)寫出有關反應的化學方程式。(2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。(3)根據(jù)已知條件列方程式計算。例如:mA(g)+nB(g)pC(g)起始/(mol·L-1) a b c轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) x nxm某時刻/(mol·L-1) a-x b-nxm c+題點二化學反應速率的測定3.為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解反應的催化效果,兩名同學分別設計了如圖甲、乙所示的實驗。下列敘述中不正確的是(B)A.圖甲所示實驗可通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來比較反應速率的大小B.相同環(huán)境下,若圖甲所示實驗中反應速率①>②,則一定說明Fe3+比Cu2+對H2O2分解反應的催化效果好C.用圖乙所示裝置測定反應速率,可測定反應產(chǎn)生的氣體體積及反應時間D.為檢查圖乙所示裝置的氣密性,可關閉A處活塞,將注射器活塞拉出一定距離,一段時間后松開活塞,觀察活塞是否回到原位解析:A.反應速率可以通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢來判斷,正確;B.圖甲所示實驗中沒有控制變量,沒有設計實驗驗證Cl-和SO42-對反應速率的影響,故該實驗不能確定Fe3+和Cu2+對H24.化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢的物理量,某同學利用如圖裝置測定化學反應速率。(1)除如圖裝置所示的實驗用品外,還需要的一件實驗用品是。(2)若在2min時收集到224mL(已折算成標準狀況)氣體,可計算出該2min內(nèi)H+的反應速率,而該測定值比實際值偏小,其原因是。(3)利用該化學反應,試簡述測定反應速率的其他方法:(寫一種)。

解析:(1)測定反應速率時需要測量時間,因此除如圖裝置所示的實驗用品外,還需要的一件實驗用品是秒表。(2)由于SO2會部分溶于水,所以測得的氣體體積偏小。(3)由于反應中還有單質(zhì)S產(chǎn)生,所以利用該化學反應,還可以通過測定一段時間內(nèi)生成硫沉淀的質(zhì)量來測定反應速率。答案:(1)秒表(2)SO2會部分溶于水(3)測定一段時間內(nèi)生成硫沉淀的質(zhì)量(或?qū)崟r測定溶液中氫離子濃度或其他合理答案)知識點2影響化學反應速率的因素一、內(nèi)因(主要因素)反應物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。二、外因(其他條件不變,只改變一個條件)三、理論解釋——有效碰撞理論1.基元反應與反應歷程(1)基元反應:大多數(shù)化學反應往往經(jīng)過多個反應步驟實現(xiàn),其中每步反應都稱為基元反應。(2)反應歷程:基元反應反映了化學反應的歷程,反應歷程又稱反應機理。2.活化分子、活化能、有效碰撞(1)活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子。(2)活化能:如圖圖中:E1為反應的活化能,使用催化劑時的活化能為E3,E2為活化分子變成生成物分子放出的能量,反應熱為E1-E2。(3)有效碰撞①概念:能夠發(fā)生化學反應的碰撞。②條件:具有足夠的能量;具有合適的取向。3.活化分子、有效碰撞與化學反應速率的關系1.一般情況下,升高溫度時,不論正反應是吸熱還是放熱,正、逆反應的速率都增大。()2.可逆反應達到平衡后,增大反應物的濃度,正反應速率增大,逆反應速率減小。()3.對于C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),增加C的量,可以增大反應速率。()4.對可逆反應:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,增大氯化鉀的濃度,逆反應速率加快。()5.100mL2mol·L-1鹽酸與鋅片反應,加入適量的氯化鈉溶液,反應速率不變。()6.催化劑能降低反應的活化能,但反應的ΔH不發(fā)生變化。()7.增大反應物的濃度、升高溫度、加入催化劑都能夠增大活化分子的百分數(shù)使反應速率增大。()答案:1.√2.×3.×4.×5.×6.√7.×題點一外界條件對反應速率的影響1.在一密閉容器中充入1molH2和1molI2,壓強為p(Pa),并在一定溫度下使其發(fā)生反應:H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0。下列說法不正確的是(D)A.保持容器容積不變,向其中加入1molH2(g),反應速率加快B.保持容器容積不變,向其中加入1molHe(g),反應速率不變C.保持容器內(nèi)氣體壓強不變,向其中加入1molHe(g),反應速率減慢D.保持容器內(nèi)氣體壓強不變,向其中加入1molH2(g)和1molI2(g),反應速率加快解析:A.增加反應物,其濃度增大,反應速率加快,正確;B.因為容器容積不變,加入He(g),反應體系中各氣體的濃度不變,故反應速率不變,正確;C.保持壓強不變,加入He(g),容器容積增大,反應體系中各氣體的濃度減小,反應速率減慢,正確;D.保持壓強不變,再次充入1molH2(g)和1molI2(g),則容器容積增大為原來的2倍,反應體系中各氣體的濃度不變,反應速率不變,錯誤。2.高溫高壓液態(tài)水具有接近常溫下弱酸的c(H+)或弱堿的c(OH-),油脂在其中能以較快的反應速率水解。與常溫常壓水相比,下列說法不正確的是(D)A.高溫高壓液態(tài)水中,體系溫度升高,油脂水解反應速率加快B.高溫高壓液態(tài)水中,油脂與水的互溶能力增強,油脂水解反應速率加快C.高溫高壓液態(tài)水中,c(H+)增大,可催化油脂水解,且產(chǎn)生的酸進一步催化水解D.高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解,相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的堿的水解解析:對于任何化學反應,體系溫度升高,均可加快反應速率,A項正確;由于高溫高壓液態(tài)水中,c(H+)和c(OH-)增大,油脂水解向右移動的傾向變大,因而油脂與水的互溶能力增強,反應速率加快,B項正確;油脂在酸性條件下水解,以H+作催化劑,加快水解速率,因而高溫高壓液態(tài)水中,c(H+)增大,可催化油脂水解,且產(chǎn)生的酸進一步催化水解,C項正確;高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解,其水環(huán)境仍呈中性,因而不能理解成相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的堿的水解,而是以體系升溫、增加水和油脂的互溶以及提高水中H+濃度的方式,促進油脂的水解,D項不正確。氣體反應體系中充入氣體(惰性氣體,不參與反應)時對反應速率的影響1.恒溫時V縮小c增大v加快。2.恒溫、恒容時(1)充入反應物c增大v加快。(2)充入惰性氣體總壓增大但分壓不變→c(反應中各物質(zhì))不變v不變。3.恒溫、恒壓時(1)充入與原反應物組成相同氣體→壓強不變→體積增大→反應物濃度不變→反應速率不變。(2)充入惰性氣體V增大,總壓不變(分壓變小)c(反應中各物質(zhì))減小v減慢。題點二活化分子、活化能與反應速率3.已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1,在V2O5存在時,該反應的機理為V2O5+SO22VO2+SO3(快)、4VO2+O22V2O5(慢)。下列說法正確的是(C)A.反應速率主要取決于V2O5的質(zhì)量B.VO2是該反應的催化劑C.逆反應的活化能大于198kJ·mol-1D.增大SO2的濃度可顯著提高反應速率解析:V2O5為催化劑,催化劑質(zhì)量不影響反應速率,A錯誤;VO2為中間產(chǎn)物,不是催化劑,B錯誤;題給反應的逆反應為吸熱反應,逆反應的活化能大于198kJ·mol-1,C正確;SO2參與的是快反應,其濃度改變對反應速率影響不大,D錯誤。4.(2020·浙江1月選考)在一定溫度下,某反應達到了化學平衡,其反應過程對應的能量變化如圖。下列說法正確的是(D)A.Ea為逆反應活化能,E′a為正反應活化能B.該反應為放熱反應,ΔH=E′a-EaC.所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D.溫度升高,逆反應速率加快幅度大于正反應速率加快幅度,使平衡向逆反應方向移動解析:A項,由題圖可知,Ea為正反應活化能,E′a為逆反應活化能,錯誤;B項,由題圖可知,反應物的總能量大于生成物的總能量,該反應為放熱反應,反應熱ΔH=Ea-E′a,錯誤;C項,在相同溫度下,分子的能量并不完全相同,有些分子的能量高于分子的平均能量,稱為活化分子,則所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量,錯誤;D項,題給反應為放熱反應,溫度升高,逆反應速率加快幅度大于正反應速率加快幅度,使平衡向吸熱的逆反應方向移動,正確。當堂檢測1.(2021·浙江6月選考)一定溫度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解反應:2N2O54NO2+O2。在不同時刻測量放出的O2體積,換算成N2O5濃度如下表:t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L-1)1.400.960.660.480.350.240.12下列說法正確的是(D)A.600～1200s,生成NO2的平均速率為5.0×10-4mol·L-1·s-1B.反應2220s時,放出的O2體積為11.8L(標準狀況)C.反應達到平衡時,v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推測上表中的x為3930解析:600～1200s,v(N2O5)=0.96mol·L-1L-1·s-1,則v(NO2)=2v(N2O5)=1.0×10-2220s時,參加反應的N2O5的物質(zhì)的量是(1.40mol·L-1-0.35mol·L-1)×0.1L=0.105mol,則生成氧氣的物質(zhì)的量是0.0525mol,其在標準狀況下的體積是0.0525mol×22.4L·mol-1=1.176L,B錯誤;反應達到平衡時,v正(NO2)=v逆(NO2)=2v正(N2O5),C錯誤;根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可得,c(N2O5)由0.96mol·L-1反應至其一半0.48mol·L-1耗時1110s,與其濃度由0.48mol·L-1反應至其一半0.24mol·L-1耗時一致,則有c(N2O5)為0.12mol·L-1時,t=2820s+1110s=3930s,D正確。2.(2021·廣東卷)反應X2Z經(jīng)歷兩步:①XY;②Y2Z。反應體系中X、Y、Z的濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是(D)A.a為c(X)隨t的變化曲線B.t1時,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2時,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)解析:由題圖知,曲線a起始濃度最大,在整個反應過程中濃度一直減小,所以a代表c(X)隨t的變化曲線,A說法正確;t1時,三條曲線相交,三種物質(zhì)的濃度相等,B說法正確;結(jié)合題給反應判斷,先增加后減小的是c(Y)隨t的變化曲線,一直增大的是c(Z)隨t的變化曲線,t2時,c(Y)在減小,說明Y的消耗速率大于生成速率,C說法正確;由題圖知,t3后,只有Y和Z,X完全反應,結(jié)合反應①②可得出c(Z)=2c0-2c(Y),D說法錯誤。3.為探究硫酸銅的量對Fe與稀硫酸反應生成氫氣速率的影響,某同學設計了如下一系列實驗。表中所給的混合溶液分別加入5個盛有過量鐵粉的反應瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄均獲得相同體積氣體所需的時間。下列說法正確的是(B)實驗編號混合溶液①②③④⑤4mol·L-1H2SO4溶液/mL20V1V2V3V4飽和CuSO4溶液/mL00.52.5V515H2O/mLV6V7V880時間/sT1T2T3T4T5A.V4=20,V8=15B.T5可能大于T4C.CuSO4溶液可以加快反應速率的原因可能是SO4D.加入飽和Na2SO4溶液可以起到與硫酸銅相同的加速作用解析:A.探究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,則需要硫酸的體積、物質(zhì)的量、混合溶液的體積相同,即V1=V2=V3=V4=20,由⑤可知混合溶液的總體積為20mL+15mL=35mL,V2=20,V8=35-20-2.5=12.5,錯誤;B.因為鐵會先與硫酸銅反應,直至硫酸銅反應完才與硫酸反應生成氫氣,硫酸銅量較多時,反應時間較長,而且生成的銅會附著在鐵片上,阻礙鐵片與硫酸繼續(xù)反應,氫氣生成速率減慢,所以T5可能大于T4,正確;C.CuSO4溶液可以加快反應速率的原因可能是鐵置換出的銅與鐵、硫酸形成原電池,加快反應速率,錯誤;D.加入飽和Na2SO4溶液,鈉比鐵活潑,不能形成原電池,起不到加速作用,錯誤。4.如圖表示某溫度下氣體分子的能量分布圖,縱坐標為1N·ΔNΔE,其中N為分子總數(shù),ΔNΔE表示單位能量間