高考化學(xué)微一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第23講化學(xué)反應(yīng)速率

第23講化學(xué)反應(yīng)速率考綱要求1.理解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法。2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。3.結(jié)合具體實例理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認識并能解釋其一般規(guī)律。4.了解化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用?？键c一化學(xué)反應(yīng)速率的計算與大小比較1．表示方法通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。2．?dāng)?shù)學(xué)表達式及單位v＝eq\f(Δc,Δt)，單位為mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系同一反應(yīng)在同一時間內(nèi)，用不同物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率可能不同，但反應(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)計量數(shù)之比。如在反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d4．化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)濃度的計算模式——“三段式”(1)寫出有關(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、某時刻量。(3)根據(jù)已知條件列方程式計算。例如：反應(yīng)mA＋nBpC起始濃度(mol·L－1)abc轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)某時刻濃度(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)【感悟測評】判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)對于任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯。()(2)由v＝eq\f(Δc,Δt)計算平均速率，用反應(yīng)物表示為正值，用生成物表示為負值。()(3)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。()(4)對于固體或純液體反應(yīng)物，其濃度視為常數(shù)，故不能用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√化學(xué)反應(yīng)速率的計算及比較1．利用基本公式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,V·Δt)。2．利用速率之比＝化學(xué)計量數(shù)之比＝各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度變化量(Δc)之比＝各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量(Δn)之比。3．比較反應(yīng)的快慢同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率用不同物質(zhì)的濃度變化表示時，數(shù)值可能不同，比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小不能只看數(shù)值大小，而要進行一定的轉(zhuǎn)化。(1)換算成同一物質(zhì)、同一單位表示，再比較數(shù)值大小。(2)比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的比值。如aA＋bBcC，即比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)>eq\f(vB,b)，則用A表示時的反應(yīng)速率比用B表示時大?？枷蛞换瘜W(xué)反應(yīng)速率的計算1．(2018·長春質(zhì)檢)在體積為2L的密閉容器內(nèi)合成氨，已知在時間t內(nèi)，氨的物質(zhì)的量增加了0.6mol，在此時間段內(nèi)，用氫氣表示的平均反應(yīng)速率是0.45mol/(L·s)，則t是()A．0.44s B.1sC．1.33s D.2s解析：n(H2)＝n(NH3)×eq\f(3,2)＝0.6mol×eq\f(3,2)＝0.9mol，則Δc(H2)＝eq\f(0.9mol,2L)＝0.45mol/L，由v＝eq\f(Δc,Δt)得：Δt＝eq\f(ΔcH2,vH2)＝eq\f(0.45mol/L,0.45molL·s)＝1s。答案：B2．(2018·臨沂模擬)在4L密閉容器中充入6molA氣體和5molB氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，5s達到平衡。達到平衡時，生成了2molC，經(jīng)測定D的濃度為0.5mol·L－1，下列判斷正確的是()A．x＝1B．B的轉(zhuǎn)化率為20%C．平衡時A的濃度為1.50mol·L－1D．B的平均反應(yīng)速率為0.2mol·L－1·s－1解析：平衡時，n(D)＝0.5mol·L－1×4L＝2mol。在相同時間內(nèi)生成C和D的物質(zhì)的量相等，因此x＝2；3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)開始/mol:6500轉(zhuǎn)化/mol:3122平衡/mol:3422α(B)＝eq\f(1mol,5mol)×100%＝20%；平衡時，c(A)＝eq\f(3mol,4L)＝0.75mol·L－1；v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(\f(1mol,4L),5s)＝0.05mol·L－1·s－1。答案：B【題后悟道】化學(xué)反應(yīng)速率計算的3種方法(1)定義式法：v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(ΔnB,V·Δt)；(2)比例關(guān)系法：化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，如mA(g)＋nB(g)=pC(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)＝m∶n∶p。(3)三段式法：列起始量、轉(zhuǎn)化量、最終量，再根據(jù)定義式或比例關(guān)系計算。例如：反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)起始濃度(mol·L－1)abc轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)某時刻濃度(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)考向二化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較3．在四個不同的容器中，在不同條件下進行反應(yīng)：N2＋3H22NH3，根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果判斷，生成氨氣的速率最快的是()A．v(H2)＝0.2mol·L－1·s－1B．v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1C．v(NH3)＝0.3mol·L－1·s－1D．v(H2)＝0.6mol·L－1·min－1解析：對于反應(yīng)N2＋3H22NH3，都轉(zhuǎn)化為氫氣的反應(yīng)速率進行判斷。A項，v(H2)＝0.2mol·L－1·s－1＝12mol·L－1·min－1；B項，v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以v(H2)＝3v(N2)＝1.2mol·L－1·min－1；C項，v(NH3)＝0.3mol·L－1·s－1＝18mol·L－1·min－1，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以v(H2)＝1.5v(NH3)＝27mol·L－1·min－1；D項，v(H2)＝0.6mol·L－1·min－1。答案：C4．(2018·寧縣校級期末)反應(yīng)A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)在不同條件下反應(yīng)速率如下，其中最快的是()A．v(A)＝0.15mol/(L·min)B．v(B)＝0.6mol/(L·min)C．v(C)＝0.4mol/(L·min) D．v(D)＝0.0075mol/(L·s)解析：A項，eq\f(vA,1)＝＝0.15mol/(L·min)；B項，eq\f(vB,3)＝0.2mol/(L·min)；C項，eq\f(vC,2)＝0.2mol/(L·min)；D項，v(D)＝0.0075mol/(L·s)＝0.45mol/(L·min)，eq\f(vD,2)＝0.225mol/(L·min)，故反應(yīng)速率v(D)＞v(B)＝v(C)＞v(A)。答案：D【技法歸納】化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法(1)歸一法：將同一反應(yīng)中的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位、同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，再進行速率的大小比較。(2)比值法：將各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位后，再除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，然后對求出的數(shù)值進行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。如反應(yīng)mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)，若eq\f(vA,m)>eq\f(vB,n)，則反應(yīng)速率v(A)>v(B)?？键c二化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素1．內(nèi)因(主要因素)反應(yīng)物本身的性質(zhì)。2．外因(其他條件不變，只改變一個條件)：3．理論解釋——有效碰撞理論(1)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為正反應(yīng)的活化能，使用催化劑時的活化能為E3，反應(yīng)熱為E1－E2。(注：E2為逆反應(yīng)的活化能)③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系【感悟測評】百分數(shù)1．改變反應(yīng)Fe(s)＋2HCl(aq)=FeCl2(aq)＋H2(g)的下列條件時，判斷生成H2的速率變化正誤。(1)升高溶液的溫度，生成H2的速率增大()(2)增大鹽酸的濃度，生成H2的速率增大()(3)增大鐵的質(zhì)量，生成H2速率增大()(4)增加鹽酸的體積，生成H2速率減小()(5)加入幾滴硫酸銅溶液，生成H2速率增大()(6)加入CH3COONa固體，生成H2速率減小()(7)加入NaCl固體，生成H2速率減小()(8)將稀鹽酸換成濃硫酸或濃硝酸，生成H2速率增大()答案：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√(7)×(8)×2．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，ΔH也會發(fā)生變化()(2)溫度、催化劑能改變活化分子的百分數(shù)()(3)催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，但反應(yīng)前后的性質(zhì)和質(zhì)量均保持不變()答案：(1)×(2)√(3)√3．一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密閉容器中進行，回答下列措施對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(填“增大”、“減小”或“不變”)。(1)縮小體積使壓強增大：________；(2)恒容充入N2：________；(3)恒容充入He：________；(4)恒壓充入He:________。答案：(1)增大(2)增大(3)不變(4)減小1．化學(xué)反應(yīng)速率的圖象及應(yīng)用(1)速率—時間圖象及應(yīng)用(以可逆反應(yīng)為例分析)①改變反應(yīng)物濃度②改變生成物濃度③改變氣體體系的壓強對于正反應(yīng)方向氣體體積增大的反應(yīng)：④改變溫度對于正反應(yīng)放熱的反應(yīng)：⑤加催化劑或等體反應(yīng)加壓(2)速率－溫度(T)或壓強(p)圖象以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ/mol為例由圖可知v(吸熱)受溫度的影響大，v(縮體)受壓強的影響大。2．外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗探究(1)常見考查形式：①以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生找出每組數(shù)據(jù)的變化對反應(yīng)的影響。②給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素，讓學(xué)生設(shè)計實驗分析各因素對反應(yīng)速率的影響。(2)解題策略：①確定變量：解答這類題目時首先要認真審題，理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些。②定多變一。在探究時，應(yīng)該先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。③數(shù)據(jù)有效。解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實驗)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法做出正確判斷。考向一濃度與壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響1．(2018·龍巖模擬)如表為某學(xué)生進行的兩組實驗：反應(yīng)物Na2S2O3溶液H2SO4溶液水甲0.1mol·L－110mL0.1mol·L－110mL5mL乙0.2mol·L－15mL0.2mol·L－15mL20mL若其他條件均相同，上述兩組實驗中，對應(yīng)反應(yīng)的反應(yīng)速率關(guān)系為()A．甲＞乙 B.甲＜乙C．甲＝乙 D.無法判斷解析：實驗甲、乙中的n(Na2S2O3)和n(H2SO4)相同，但實驗甲溶液的體積是25mL，實驗乙溶液的體積是30mL，故實驗甲的反應(yīng)物濃度大，反應(yīng)速率快。答案：A2．(2018·煙臺模擬)反應(yīng)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)在一可變體積的容器中進行，則下列條件的改變使其反應(yīng)速率增大的是()A．增加C的量B．將容器的體積縮小一半C．保持溫度和容器體積不變，充入HeD．保持溫度和壓強不變，充入He解析：因C為固體，當(dāng)增加C的量時，其濃度不會改變，則不會對速率產(chǎn)生影響；將容器的體積縮小一半，氣態(tài)物質(zhì)的濃度均增大一倍，故一定會加快反應(yīng)的進行；當(dāng)保持溫度和容器體積不變，充入He時，原來各種物質(zhì)的濃度沒有發(fā)生變化，故速率不變；當(dāng)保持溫度和壓強不變，充入He時，容器的體積必然擴大，各物質(zhì)的濃度減小，故反應(yīng)速率變小。答案：B考向二外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的綜合判斷3．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是()實驗反應(yīng)溫度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLC/(mol·L－1)V/mLC/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：混合液的體積都為20mL，但選項D中反應(yīng)溫度最高、反應(yīng)物Na2S2O3的濃度最大，其反應(yīng)速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。答案：D4．(2018·黃浦區(qū)二模)下列關(guān)于催化劑的說法錯誤的是()A．溫度越高，催化劑的催化效果越好B．汽車排氣管上的“催化轉(zhuǎn)化器”能減少有害氣體排放C．催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不能破壞化學(xué)平衡D．催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)路徑，且反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不發(fā)生變化解析：溫度高時催化劑可能會失去活性或者分解等，故A錯誤；催化轉(zhuǎn)化器可以使汽車尾氣中的CO和NO反應(yīng)生成無毒N2和CO2，能減少有害氣體排放，故B正確；催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，故C正確；催化劑改變反應(yīng)速率，也可以改變化學(xué)反應(yīng)路徑，但反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變，故D正確。答案：A考向三化學(xué)反應(yīng)速率的變量控制5．實驗室用Zn與稀硫酸反應(yīng)來制取氫氣，常加少量CuSO4來加快反應(yīng)速率。為了探究CuSO4的量對H2生成速率的影響，某同學(xué)設(shè)計了實驗方案(見表)，將表中所給的試劑按一定體積混合后，分別加入四個盛有相同大小的Zn片(過量)的反應(yīng)瓶(甲、乙、丙、丁)中，收集產(chǎn)生的氣體，并記錄收集相同體積的氣體所需的時間。實驗試劑甲乙丙丁4mol/LH2SO4/mL20V1V2V3飽和CuSO4溶液/mL02.5V410H2O/mLV5V680收集氣體所需時間/st1t2t3t4下列說法正確的是()A．t1＝t2＝t3＝t4 B．V4＝V5＝10C．V6＝7.5 D.V1<V2<V3<20解析：甲、乙、丙、丁為對比實驗，目的是為了探究CuSO4的量對H2生成速率的影響，為達到此目的，甲、乙、丙、丁四容器中c(H＋)應(yīng)相同，即開始加入4mol/LH2SO4的體積相同，加水后四種溶液體積也相同。因此，V1＝V2＝V3＝20，根據(jù)丁中加入10mLCuSO4溶液和0mLH2O，可知四容器中溶液的總體積均為20＋10＝30(mL)，則V5＝10，V6＝7.5，V4＝2，收集相同量的氫氣所需時間不同，即說明CuSO4的量對反應(yīng)的影響不同。答案：C6．在酸性溶液中，碘酸鉀(KIO3)和亞硫酸鈉可發(fā)生如下反應(yīng)：2IOeq\o\al(－,3)＋5SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=I2＋5SOeq\o\al(2－,4)＋H2O生成的碘可以用淀粉溶液檢驗，根據(jù)反應(yīng)溶液出現(xiàn)藍色所需的時間來衡量該反應(yīng)的速率。某同學(xué)設(shè)計實驗如下表所示：實驗序號0.01mol·L－1KIO3酸性溶液(含淀粉)的體積/mL0.01mol·L－1Na2SO3溶液的體積/mLH2O的體積/mL實驗溫度/℃溶液出現(xiàn)藍色時所需時間/s實驗15V13525實驗2554025實驗355V20該實驗的目的是_____________________________________；表中V2＝________mL。解析：通過分析表中的數(shù)據(jù)可知，該實驗探究的是溫度、濃度對反應(yīng)速率的影響；由于實驗1和實驗2的溫度相同，故實驗2與實驗3的溶液的濃度一定相同，即水的體積一定相同，因此V2＝40。答案：探究該反應(yīng)的速率與溫度、亞硫酸鈉溶液濃度的關(guān)系(或其他合理答案)40考向四化學(xué)反應(yīng)速率的圖象7．可逆反應(yīng)aX(g)＋bY(g)cZ(g)在一定溫度下的一密閉容器內(nèi)達到平衡后，t0時改變某一外界條件，化學(xué)反應(yīng)速率(v)—時間(t)圖象如圖，則下列說法中正確的是()A．若a＋b＝c，則t0時只能是增大了容器的壓強B．若a＋b＝c，則t0時只能是加入了催化劑C．若a＋b≠c，則t0時只能是增大了容器的壓強D．若a＋b≠c，則t0時只能是加入了催化劑解析：若使用了催化劑，無論a＋b是否等于c，都會出現(xiàn)v(正)＝v(逆)。若a＋b≠c，增大壓強，平衡要向氣體總分子數(shù)減少的方向進行，故v(正)≠v(逆)。答案：D8．密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)＋3B(g)2C(g)ΔH<0，根據(jù)下列速率—時間圖象，回答下列問題：(1)下列時刻所改變的外界條件是t1________；t3________；t4________。(2)反應(yīng)速率最快的時間段是________。(3)下列措施能增大正反應(yīng)速率的是________。A．通入A(g) B．分離出C(g)C．降溫 D.增大容積解析：(1)t1時，v正、v逆都增大，條件改變應(yīng)是升高溫度或增大壓強，但v逆增大的程度大，結(jié)合ΔH<0和正反應(yīng)體積縮小的特點說明改變的條件是升高溫度；t3時，v正、v逆同等程度地增大，而該反應(yīng)是氣體體積發(fā)生改變的反應(yīng)，因此只能是加入了催化劑；t4時，v正、v逆都減小，v正減小的程度更大，結(jié)合反應(yīng)特點可判斷改變的條件是減小壓強。(2)根據(jù)圖象可以看出，t3～t4段時化學(xué)反應(yīng)速率最快。(3)A項可使v(正)增大；B、C項平衡向右移動，v′(正)>v′(逆)，但v′(正)比v(正)要小；D項v(正)、v(逆)均減小。答案：(1)升高溫度加入催化劑減小壓強(2)t3～t4(3)A1．(2015·高考重慶卷)(多選)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是()A．降低了反應(yīng)的活化能 B.增大了反應(yīng)的速率C．降低了反應(yīng)的焓變 D.增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)答案：AB2．(2015·高考福建卷)在不同濃度(c)、溫度(T)條件下，蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列判斷不正確的是()A.a＝6.00B．同時改變反應(yīng)溫度和蔗糖的濃度，v可能不變C．b<318.2D．不同溫度時，蔗糖濃度減少一半所需的時間相同解析：分析328.2K的瞬時速率與濃度的關(guān)系成正比，則0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，A項正確；從題給數(shù)據(jù)看，濃度越大、溫度越高，反應(yīng)速率越快，當(dāng)增大濃度同時降低溫度時，瞬時反應(yīng)速率可能會不變，B項正確；濃度不變時，bK下反應(yīng)速率低于318.2K下的反應(yīng)速率，故b<318.2，C項正確；題給數(shù)據(jù)是瞬時速率而不是平均速率，故不能作為判斷所用時間的依據(jù)，D項錯誤。答案：D3．(2017·高考江蘇卷)H2O2分解速率受多種因素影響。實驗測得70℃時不同條件下H2O2濃度隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是()A．圖甲表明，其他條件相同時，H2O2濃度越小，其