2025屆高三化學一輪復習 化學反應(yīng)速率、催化劑反應(yīng)、反應(yīng)機理 課件

反應(yīng)速率、催化劑與反應(yīng)機理速率求算；速率的影響因素【2021河北13】．室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發(fā)生以下兩個反應(yīng)：①M+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的濃度隨時間變化情況。下列說法錯誤的是A．0～30min時間段內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為

6.67×10-3mol?L-1?min-1B．反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變C．如果反應(yīng)能進行到底，反應(yīng)結(jié)束時62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD．反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大速率方程催化劑與反應(yīng)歷程課

程

標

準核

心

素

養(yǎng)1．知道化學反應(yīng)速率的表示方法，了解測定化學反應(yīng)速率的簡單方法。2．通過實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應(yīng)速率的影響。3．知道化學反應(yīng)是有歷程的，認識基元反應(yīng)活化能對化學反應(yīng)速率的影響。4.認識化學反應(yīng)速率的調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學研究中的作用；知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學反應(yīng)速率有重要意義。1．證據(jù)推理與模型認知：根據(jù)圖像、表格、實驗數(shù)據(jù)等信息，建立化學反應(yīng)速率的計算和比較等題目的解答模型，培養(yǎng)圖像分析和數(shù)據(jù)處理的基本能力。2．科學態(tài)度與社會責任：結(jié)合具體生活生產(chǎn)實例，探究外界條件對化學學反應(yīng)速率影響，形成變量控制的實驗思想和調(diào)控化學反應(yīng)快慢的基本思路。3．宏觀辨識與微觀探析：以碰撞理論和過渡態(tài)理論的簡單要點為基礎(chǔ)，從微觀層面了解化學反應(yīng)是怎樣進行的，加深對化學反應(yīng)速率影響因素的認識，逐步掌握宏觀和微觀相結(jié)合分析問題的方法。“三段式”法計算反應(yīng)速率催化劑的催化機理是高考熱點活化能越小，反應(yīng)速率越大“變量控制法”在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用。

一

化學反應(yīng)速率及影響因素1.化學反應(yīng)速率（1）概念與公式2、理解化學反應(yīng)速率時的注意事項（1）化學計算中用到的化學反應(yīng)速率是平均速率，且均取正值。但在時間－速率圖像中某時刻對應(yīng)的速率為瞬時速率。(2)對于純固體或純液體參加的化學反應(yīng)，因其濃度不改變，故通常不用它們表示反應(yīng)速率，所以改變它們的量對反應(yīng)速率基本無影響，但改變固體的表面積時，則反應(yīng)速率要改變。在濃度--時間曲線上某一時刻的斜率的絕對值代表該時刻的瞬時速率。1）v正=k·c2(HI)2）v凈=v正

-

v逆（3）同一反應(yīng)中，如mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，

用不同的物質(zhì)來表示的速率，數(shù)值可能不同，但意義相同。因此表示反應(yīng)速率時一定要指明反應(yīng)物和生成物中哪種物質(zhì)做標準。

(4)各種物質(zhì)表示的速率之比等于化學方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，也等于相應(yīng)物質(zhì)在同一段時間內(nèi)的濃度（物質(zhì)的量）變化量之比。

v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)=m︰n︰p︰q=△c(A)︰△c(B)︰△c(C)︰△c(D)=△n(A)︰△n(B)︰△n(C)︰△n(D)3.

化學反應(yīng)速率大小的比較方法（1）先換算成用同一物質(zhì)、同一單位表示的反應(yīng)速率，再比較數(shù)

值的大小。

(比值法)(歸一法)

1、化學反應(yīng)速率的多角度計算

A.在這2min內(nèi)用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol·L－1·min－1B.在這2min內(nèi)用C表示的反應(yīng)速率是0.2mol·L－1·min－1C.2min末時的反應(yīng)速率，用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在這2min內(nèi)用B表示的反應(yīng)速率為負值，用C表示的反應(yīng)速率為正值B

A.

t

1min時，正、逆反應(yīng)速率相等B.X曲線表示NH3的物質(zhì)的量隨時

間的變化關(guān)系C.0～8min，H2的平均反應(yīng)速率

v

（H2）＝0.01125mol·L－1·min－1D.10～12min，N2的平均反應(yīng)速率

v

（N2）＝0.0025mol·L－1·min－1A2)利用圖像信息進行計算

A.

v

（N2）＝0.125mol·L－1·min－1B.

v

（H2O）＝0.375mol·L－1·min－1C.

v

（O2）＝0.225mol·L－1·min－1D.

v

（NH3）＝0.250mol·L－1·min－1C3)利用“三段式”進行計算【題后歸納】化學反應(yīng)中反應(yīng)速率

v

（X）、轉(zhuǎn)化率α（X）的計算模式——“三段式”（1）寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式。（2）找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某一時刻量。

（3）根據(jù)題給信息列式求算。

①

t

0s濃度/（mol·L－1）

a

b

0

2、用分壓變化表示的化學反應(yīng)速率的計算

（1）0～20min，用H2表示的化學反應(yīng)速率為

MPa·min－1；

0.03

p

（2）反應(yīng)達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為

?。60％

4.影響化學反應(yīng)速率的因素（1）內(nèi)因：反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為

?。Mg＞Al

(2)外因

恒溫恒壓，充入氦氣等惰性氣體，對反應(yīng)速率的影響：注：此處惰性氣體指不參加反應(yīng)的氣體。(1)該實驗①、②可探究_______對反應(yīng)速率的影響，因此V1＝_____，V2＝_____，V3＝_____。(2)實驗①、③可探究

____________對反應(yīng)速率的影響，因此V4＝______，V5＝______。

(3)下列有關(guān)該實驗的說法中正確的是______(填標號)。A.選擇實驗①和實驗③，測定混合液變渾濁的時間，可探究c(H2SO4)對化學反應(yīng)速率的影響B(tài).可以通過單位時間內(nèi)SO2的體積變化來表示化學反應(yīng)速率的快慢C.已知實驗①10min后沉淀達到最大量，Na2S2O3的反應(yīng)速率為0.01mol·L-1·min-1化

學

反

應(yīng)

速

率

及

其

影

響

因

素

例1：已知：Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，某同學探究影響Na2S2O3與稀硫酸反應(yīng)速率的因素時，設(shè)計了如下系列實驗：實驗序號反應(yīng)溫度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2O

V/mLc/mol/LV/mLc/mol/LV/mL①2010.00.1010.00.500②40V10.10V20.50V3③20V40.104.00.50V5溫度10.010.00濃度或c(H+)10.06.0ASO2易溶于水，無法準確測量其體積“變量控制法”分析速率的影響因素思維建模解答“變量控制”實驗題的思維模型二、催化劑及其特點現(xiàn)代化學理論認為催化劑是一種存在少量就能顯著改變一個化學反應(yīng)的反應(yīng)速度，卻不?改變化學反應(yīng)熱力學平衡位置，本身在化學反應(yīng)中不被明顯地消耗，反應(yīng)結(jié)束時，其自身的質(zhì)量、組成和化學性質(zhì)基本不變的物質(zhì)。催化作用是指催化劑對化學反應(yīng)所產(chǎn)生的效應(yīng)，催化的目標是使化學反應(yīng)沿著精確制定的反應(yīng)路徑進行。催化劑的特點:?①高效性：可以大大地加快反應(yīng)速率。?②選擇性：反應(yīng)不同，催化劑不同。?③同等程度地加快正、逆反應(yīng)的速率。?④不改變反應(yīng)可能性和平衡常數(shù)。催化劑影響反應(yīng)歷程和速率的思繼建模催化劑及其特點催化劑及其特點不同場景下的催化劑影響率的思維模型建構(gòu)均相化和非均相催化與催化劑有關(guān)的問題（1）基元反應(yīng)：大多數(shù)化學反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實

現(xiàn)，每一步反應(yīng)都被稱為基元反應(yīng)；先后進行的基元反應(yīng)反

映了反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱為反應(yīng)機理。（2）有效碰撞①基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞。②并不是反應(yīng)物分子間的每一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)，能夠發(fā)

生化學反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的兩個條件

是反應(yīng)物分子能量足夠和取向合適。三.有效碰撞理論（3）活化分子、活化能①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。②活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平

均能量之差。圖中：

E

1為

，

E

2為活化分子變成生成物

分子放出的能量，使用催化劑時的活化能為

，反應(yīng)熱

為

?。正反應(yīng)的活化能E

3

E

1－

E

2

（4）活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系①基元反應(yīng)過渡態(tài)理論認為，基元反應(yīng)在從反應(yīng)物到產(chǎn)物的變化過程中要經(jīng)歷一個中間狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。AB＋C—→[A…B…C]—→A＋BC反應(yīng)物過渡態(tài)產(chǎn)物四、過渡態(tài)理論1.過渡態(tài)理論②過渡態(tài)是反應(yīng)過程中具有最高能量的一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，過渡態(tài)能量與反應(yīng)物的平均能量的差值相當于活化能。如：一溴甲烷與NaOH溶液反應(yīng)的歷程可以表示為CH3Br＋OH－—→[Br…CH3…OH]—→Br－＋CH3OH反應(yīng)物

過渡態(tài)

產(chǎn)物一溴甲烷與NaOH溶液反應(yīng)歷程示意圖四、過渡態(tài)理論1.過渡態(tài)理論如圖所示是兩步完成的化學反應(yīng)。（1）該反應(yīng)的反應(yīng)物為

，中間體為

，生成物為

?。（2）由A、B生成C的反應(yīng)為

（填“吸”或“放”，下同）

熱反應(yīng)，由C生成D的反應(yīng)為

熱反應(yīng)，總反應(yīng)為

?熱反應(yīng)。（3）第一步為

（填“快”或“慢”，下同）反應(yīng)，第二步為

反應(yīng)，決定總反應(yīng)快慢的是第

?步反應(yīng)。A、B

C

D

吸放

放慢快一例3【2021年山東卷14】18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為：,能量變化如圖所示．已知

為快速平衡，下列說法正確的是（

）A．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為決速步B．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH-C．反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH318OHD．反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變BEa1Ea2Ea3Ea4Ⅰ、ⅣΔH=(Ea1+Ea3)-(Ea2+Ea4)例【2019·全國卷Ⅰ】我國學者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注?？芍簹庾儞Q的ΔH_____0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝_____eV，寫出該步驟的化學方程式_____________________________小于2.02COOH*＋H*＋H2O*==COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*==H*＋OH*)H2O與CO2被吸附到催化劑上放熱，能量降低用?表示微粒在催化劑表面吸附H2O脫附，吸熱，能量降低升高吸附脫附在催化劑表面上分為物理吸附脫附和化學吸附脫附1、物理吸附脫附無鍵的斷裂或形成，每個基元步驟都不視為基元反應(yīng)2、化學吸附脫附存在鍵的斷裂或形成，每個基元步驟則視為基元反應(yīng)1.水煤氣變換【CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)】是重要的化工過程，我國學者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果,研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程,如圖所示,其中吸附在金催化劑表面上的物質(zhì)用*標注。吸附脫附表面反應(yīng)（基元反應(yīng)）武漢9月調(diào)考化學吸附活性中間體（每步勢能凹谷處）活化絡(luò)合物（每步勢能頂峰處）物理脫附化學吸附脫附物理脫附武漢9月調(diào)考（1）速率方程一定溫度下，化學反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計量數(shù)為指數(shù)

的冪的乘積成正比。

則

v

＝

k

·

ca

（A）·

cb

（B）（其中

k

為速率常數(shù)）。

v

＝

k

1·

c

（SO2Cl2）；2.速率常數(shù)與速率方程（2）速率常數(shù)速率常數(shù)（

k

）是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mol·L－1時的反應(yīng)速率。在相同濃度的條件下，可用速率常數(shù)大小來比較化學反應(yīng)的反應(yīng)速率。化學反應(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的反應(yīng)速率。（2）速率常數(shù)的影響因素速率常數(shù)的影響因素:與濃度無關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響，但溫度對化學反應(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)將有不同的值通常反應(yīng)速率常數(shù)越大，反應(yīng)進行得越快。不同反應(yīng)有不同的速率常數(shù)例6【2020山東等級考模擬】NO2可發(fā)生二聚反應(yīng)生成N2O4，化學方程式為2NO2(g)?N2O4(g)，上述反應(yīng)達到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深①，則該反應(yīng)的ΔH_______0(填“>”或“<”)。已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為v正=k正·c2(NO2)，逆反應(yīng)速率方程為v逆=k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)②。則圖(lgk表示速率常數(shù)的對數(shù);表示溫度的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中，能表示lgk正隨

變化關(guān)系的是斜線_______，能表示lgk逆隨

變化關(guān)系的是斜線____。

逆向放熱<增大減小減小正向>lgk逆③④(2020山東)AD真題·體驗品悟021.（2022·廣東高考15題）在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)X→2Y

的影響，各物質(zhì)濃度

c

隨反應(yīng)時間

t

的部分變化曲線如圖，則（

）A.無催化劑時，反應(yīng)不能進行B.與催化劑Ⅰ相比，Ⅱ使反應(yīng)活化能更低C.a曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨

t

的變化D.使用催化劑Ⅰ時，0～2min內(nèi)，

v

（X）＝1.0mol·L－1·min－1D

時間段/min產(chǎn)物Z的平均生成速率/（mol·L－1·min－1）0～20.200～40.150～60.10下列說法錯誤的是（

）A.1min時，Z的濃度大于0.2mol·L－1B.2min時，加入0.20molZ，此時

v

正（Z）＜

v

逆（Z）C.3min時，Y的體積分數(shù)約為33.3％D.5min時，X的物質(zhì)的量為1.4molB3.（2022·浙江6月選考20題）恒溫恒容的密閉容器中，在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應(yīng)：2NH3（g）

N2（g）＋3H2（g），測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化如下表所示，下列說法不正確的是（

）編號

時間/min

c

（NH3）/

（10－3mol·L－1）

表面積/cm2

020406080①

a

2.402.001.601.200.80②

a

1.200.800.40

x

③2

a

2.401.600.800.400.40A.實驗①，0～20min，

v

（N2）＝1.00×10－5mol·L－1·min－1B.實驗②，60