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第一节 化学反应速率及影响因素,考点一化学反应速率的计算及大小比较 【基础回顾】 1.化学反应速率:,减少,增加,2.特点: (1)化学反应速率是一段时间内的_速率,且无论用 反应物还是用生成物表示,均取正值。 (2)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应 速率,其数值_,但表示的意义相同。,平均,可能不同,(3)对于_物质,其浓度视为常数,故不能 用_物质表示化学反应速率。 (4)对于已知反应mA(g)+nB(g) =pC(g)+qD(g),其化 学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单 位相同时,化学反应速率的数值之比等于_ 之比,即v(A)v(B)v(C)v(D)=_。,固体或纯液体,固体或纯液体,化学计量数,mnpq,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”) (1)化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量。() 提示:。化学反应速率的大小体现化学反应进行的快慢。,(2)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。() 提示:。反应速率快的现象不一定明显,如NaOH与HCl的反应;反应速率慢的现象可能明显,如铁生锈。,(3)同一化学反应,2 molL-1s-1的化学反 应速率一定比1 molL-1s-1的化学反应速 率快。() 提示:。同一化学反应,不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,其数值可能不同,但表示的意义相同。,(4)v(A)=1 molL-1s-1一定指1 s内物质A的浓度减小1 molL-1。() 提示:。v(A)=1 molL-1s-1是指1 s内物质A的浓度减少或增加1 molL-1。,(5)根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢。() 提示:。反应速率是表示化学反应进行快慢的物理量。,(6)对于反应4NH3+5O2=4NO+6H2O,v(NO)与v(O2)的关系为4v(NO)=5v(O2)。 提示:。同一化学反应,不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,即5v(NO)=4v(O2)。,【方法点拨】化学反应速率的比较方法 (1)转化同一物质法。 将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物 质的反应速率,再进行比较。 如对于反应2SO2+O2 2SO3,如果v(SO2)= 2 molL-1min-1,v(O2)=3 molL-1min-1, v(SO3)=4 molL-1min-1,比较反应速率的大小,可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出v(O2)=1 molL-1min-1, v(O2)=2 molL-1min-1,则反应速率的大小关系为。,(2)比值法。 用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量 数,然后再对求出的数值进行大小排序,数值大的反应 速率快。如反应mA+nB=pC+qD,若 ,则反 应速率AB。,【题组过关】 1.(RJ选修4P19改编题)NH3和纯净的O2在一定条件下 发生反应:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g),现向 一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后,测得生成的H2O占混合气体体积的40%,则 下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是 (),A.v(N2)=0.125 molL-1min-1 B.v(H2O)=0.375 molL-1min-1 C.v(O2)=0.225 molL-1min-1 D.v(NH3)=0.250 molL-1min-1,【解析】选C。设4 min时,生成6x mol H2O(g) 4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)n(总) 起始/mol 430 0 7 变化/mol 4x 3x 2x 6x 4 min时/mol 4-4x3-3x 2x 6x 7+x 据题意,则有 =0.4 解得x=0.5,则4 min内H2O的变化浓度为c(H2O)= =1.5 molL-1,v(H2O)= = 0.375 molL-1min-1,再由各物质表示的速率之比 等于各物质的化学计量数之比,可得各物质表示的反 应速率分别为v(N2)=0.125 molL-1min-1,v(NH3) =0.250 molL-1min-1,v(O2)= 0.187 5 molL-1min-1。,2.(2018淄博模拟)将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在810 min内CO2的平均反应速率是(),A.0.5 molL-1min-1 B.0.1 molL-1min-1 C.0 molL-1min-1 D.0.125 molL-1min-1,【解析】选C。由图可知,在810 min内,H2的物质的 量都是2 mol,因此v(H2)= = 0 molL-1min-1,根据化学反应速率之比等于化学 计量数之比,v(CO2)= v(H2)=0 molL-1min-1,故 C项正确。,3.某温度时,在2 L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由此分析:导学号79100100,(1)该反应的化学方程式为_。 (2)从反应开始至2 min时,Z的反应速率为_。 (3)对于上述反应,在不同时间段内所测反应速率如下,则表示该化学反应进行最快的是_。 A.v(X)=1.2 molL-1min-1 B.v(Y)=1.5 molL-1min-1 C.v(Z)=0.6 molL-1min-1 D.v(Z)=0.015 molL-1s-1,【解析】(1)根据图象找出2 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为 c(X)= =0.1 molL-1, c(Y)= =0.15 molL-1, c(Z)= =0.05 molL-1。,根据反应速率之比等于化学计量数之比,可以确定X、 Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。根据图 象可以确定X是生成物,Y、Z是反应物,即可以确定化学 反应方程式为3Y(g)+Z(g) 2X(g)。,(2)根据反应速率的概念,可求出从反应开始至 2 min时,Z的反应速率为v(Z)= =0.025 molL-1min-1。 (3)由化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各 物质的化学计量数之比。可得 A项:v(Z)= v(X)=0.6 molL-1min-1,B项:v(Z)= v(Y)=0.5 molL-1min-1, D项:v(Z)=0.015 molL-1s-160 smin-1= 0.9 molL-1min-1 ,可得D项最大,即D项最快。 答案:(1)3Y(g)+Z(g) 2X(g) (2)0.025 molL-1min-1(3)D,【加固训练】 1.(RJ选修4P19改编题)对于化学反应3W(g)+2X(g) =4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的 是() A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z) C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X),【解析】选C。对于任一化学反应,用不同的物质表示该反应的速率,其数值之比等于其化学计量数之比,v(W)v(X)v(Y)v(Z)=3243。v(W)= v(Z),A错误;3v(X)=2v(Z),B错误;2v(X)=v(Y),C正确;2v(W)=3v(X),D错误。,2. 在四种不同条件下测得反应2SO2+O2 2SO3的反 应速率如表所示:,其中反应速率最快的是() A.B.C.D.,【解析】选D。依据反应速率之比等于化学计量数之 比,v(O2)= v(SO2)=0.2 molL-1min-1,v(O2)= v(SO2)=0.25 molL-1min-1,可得中速率最大, 即D项符合题意。,考点二影响化学反应速率的因素 【基础回顾】 1.影响化学反应速率的因素: (1)内因:反应物本身的_。 (2)外因:,性质,常见因素:,增大,减小,增大,减小,增大,减小,加快,其他影响因素:固体反应物的_、超声波、溶 剂、放射线、电弧、强磁场、高速研磨等。 2.理论解释有效碰撞理论: (1)活化分子、活化能、有效碰撞。 活化分子:能够发生_的分子。,表面积,有效碰撞,活化能(如图): 图中E1为活化能 ,使用催化剂时的活化能为E3,反应热 为_。,E1-E2,有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。 (2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”) (1)可逆反应达到平衡后,增大反应物的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小。() 提示:。增大反应物的浓度,正反应速率增大,逆反应速率也增大。,(2)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大。 () 提示:。压强对无气体参加的反应体系的反应速率无影响。,(3)对有气体参加的反应体系,缩小容器体积,能够增大活化分子的百分含量,所以反应速率增大。() 提示:。缩小容器体积,能够增大单位体积内活化分子数,但活化分子的百分含量不变。,(4)铁与浓硫酸反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速率越快。() 提示:。常温下浓硫酸使铁钝化后,不再发生反应。,(5)对于可逆反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,增 加氯化钾浓度,逆反应速率加快。() 提示:。该反应的实质是Fe3+3SCN- Fe(SCN)3, 增加KCl浓度平衡不移动。,【方法点拨】 外界因素对化学反应速率的影响时的注意事项 (1)改变固体或纯液体反应物的用量,化学反应速率不变。 (2)催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应的限度和反应热。,(3)升高温度正反应速率和逆反应速率都加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。 (4)压强对速率的影响是通过改变体积而使浓度改变来实现的。对于气体反应,有如下3种类型:,类型一:恒温时,压缩体积 压强增大 反应物浓 度增大 反应速率加快。 类型二:恒温时,对于恒容密闭容器。 a.充入气体反应物 气体反应物浓度增大(压强也 增大) 反应速率加快。 b.充入“惰性”气体 总压强增大 反应物浓度 未改变 反应速率不变。,类型三:恒温恒压时。 充入“惰性”气体 体积增大 气体反应物浓度 减小 反应速率减小。,【题组过关】 1. (2018淮南模拟)下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图象曲线表示的是() 导学号79100101,【解析】选C。由于K比Na活泼,故相同大小的金属K和 Na与水反应,K的反应速率快,又由于Na、K与H2O反应 均为放热反应,随反应进行,放出大量的热,反应速率 逐渐加快,故A图象错误;由于起始时乙中H2C2O4浓度大, 故其反应速率比甲中快,B图象错误;由于甲反应是在 热水中反应,温度高,故甲的反应速率高于乙的,随反,应进行,反应物浓度逐渐减小,故甲、乙的反应速率逐渐减小,C图象正确;MnO2在H2O2分解过程中起催化作用,故乙的反应速率大于甲的,D图象错误。,2.(2018开封模拟)外界其他条件相同,不同pH条件下,用浓度传感器测得反应2A+B=3D中产物D的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是导学号79100102(),A.pH=8.8时,升高温度,反应速率不变 B.保持外界条件不变,反应一段时间后,pH越小,D的浓度越大 C.为了实验取样,可采用调节pH的方法迅速停止反应 D.减小外界压强,反应速率一定减小,【解析】选C。pH=8.8时,升高温度,反应速率一定增大,故A错误;保持外界条件不变,反应一段时间后, pH=7.5和pH=8.2时,有可能D的浓度相同,故B错误;当pH=8.8时,c(D)基本不变,反应速率接近于0,说明反应停止,故C正确;没有气体参加的反应,减小压强对反应速率几乎没有影响,故D错误。,【加固训练】 1.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率可由如图表示。在下列因素中:盐酸的浓度;镁条的表面积;溶液的温度;Cl-的浓度。影响反应速率的因素是() A.B. C.D.,【解析】选C。镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为Mg+2H+=Mg2+H2,是镁与H+间的置换反应,与Cl-无关;在镁条的表面有一层氧化膜,将镁条投入盐酸中时,随着氧化膜的不断溶解,镁与盐酸接触面积不断增大,产生H2的速率会加快;溶液的温度对该反应也有影响,反应放出热量,使温度升高,反应速率也会加快;随着反应的进行,c(H+)不断减小,反应速率会逐渐减慢。,2.已知:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H= -49.0 kJ mol-1。一定条件下,向体积为1 L的恒容 密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和 CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述 中正确的是(),A.3 min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率 B.从反应开始到10 min,H2的平均反应速率v(H2)= 0.225 molL-1min-1 C.13 min时,向容器中充入2 mol氦气,该反应的化学反应速率增加 D.13 min时,向容器中充入2 mol氦气,CO2的消耗速率增大,【解析】选B。A项,3 min时,只能计算出用CH3OH的浓 度增加表示的正反应速率,无法计算逆反应速率,错 误;B项,v(H2)=3v(CO2)=3 = 0.225 molL-1min-1,正确;C项,由于恒容容器的体 积没有变化,所以各成分的浓度没有变化,化学反应速 率不变,错误;D项,化学反应速率不变,错误。,考点三化学反应速率的图象及其应用 【基础回顾】 1. v-t图象:分清正逆反应,分清各因素(浓度、温度、 压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。 对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H0, 填写改 变的条件:,t1时, 增大反应物的浓度 ; t2时,_; t3时,_; t4时,_;,降低温度,增大压强,使用催化剂,小结: (1)改变某一反应物或生成物的浓度条件,图象一点保 持连续。 (2)改变_,两点突变。 (3)_使正逆反应速率同等程度的增大而平 衡不移动。,温度、压强,使用催化剂,2. c(或n)-t图象:分清反应物和生成物,浓度减小的为反应物,浓度增大的为生成物,分清消耗浓度和增加浓度,反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比,等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。,如图表示一定温度下,A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况,试回答:,(1)该反应的化学方程式为_。 (2)反应物的转化率是_。 (3)10 s内v(C)=_。,2A B+3C,40%,0.12 molL-1s-1,【典题探究】 角度一 v-t图象 【典题1】(2018临沂模拟)根据v-t图象分析外界条 件改变对可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)H0的 影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:,可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是() 导学号79100103,A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度 B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂 C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度 D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂,【解析】选D。t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C选项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,D选项符合。,【母题变式】 (1)若该反应的H 0,则升高温度时,在 t2t4过程中反应速率变化情况如何? 提示:升高温度,正、逆反应速率均增大,但是正反应速率增加的程度大,v(正)v(逆)。,(2)若可逆反应改为A(s)+2B(g) 2C(g)H 0, 则t8时改变的条件可能是什么? 提示:因该反应是气体体积不变的反应,t8时正、逆反 应速率同等程度增大,则改变的条件可能是增大压强 或使用催化剂。,【归纳提升】 利用“断点”破译化学反应速率图象 (1)当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件 发生改变,都可能使速率-时间图象的曲线出现不连续 的情况,即出现“断点”。根据“断点”前后的速率 大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图,t1 时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅 适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。,(2)常见含“断点”的速率变化图象分析。,角度二 c(或n)-t图象 【典题2】(2018洛阳模拟)某密闭容器中充入等物 质的量的A和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g) 2C(g),达到平衡后,在不同的时间段,下列说法中正确 的是导学号79100104(),A.3040 min间该反应使用了催化剂 B.化学方程式中的x=1,正反应为吸热反应 C.30 min时降低温度,40 min时升高温度 D.8 min前A的平均反应速率为0.08 molL-1min-1,【解析】选D。A项,若使用催化剂,则化学反应速率加 快,A不正确;由物质的量浓度-时间图象可知,A、B的 浓度变化相同,故A、B的化学计量数相同,都为1,由反 应速率-时间图象可知,30 min时改变的条件为降 压,40 min时改变的条件为升温,且升高温度平衡向逆 反应方向移动,则正反应为放热反应,B、C不正确;,8 min前A的平均反应速率为 =0.08 molL-1min-1。,【素养升华】模型认知速率图象分析思路,【题组过关】1.(2018广州模拟)在稀硫酸与锌反应 制取氢气的实验中,探究加入硫酸铜溶液的量对氢气 生成速率的影响。实验中锌粒过量且颗粒大小相同, 饱和硫酸铜溶液用量04.0 mL,保持溶液总体积为 100.0 mL,记录获得相同体积(336 mL)的气体所需时 间,实验结果如图所示(气体体积均转化为标准状况 下)。据图分析,下列说法不正确的是(),A.饱和硫酸铜溶液用量过多不利于更快收集氢气 B.a、c两点对应的氢气生成速率相等 C.b点对应的反应速率为v(H2SO4)=1.0 10-3 molL-1s-1 D.d点没有构成原电池,反应速率减慢,【解析】选D。根据图象可知随着饱和硫酸铜溶液的 增加,收集相同体积的气体所需时间先逐渐减少,然后 又逐渐增加,因此饱和硫酸铜溶液用量过多不利于更 快收集氢气,A正确;根据图象可知a、c两点对应的时 间都是250 s,所以氢气生成速率相等,B正确;b点对应 的时间是150 s,生成氢气的物质的量是 =0.015 mol,消耗稀硫酸的物质的量是0.015 mol,其,浓度是 =0.15 molL-1,所以反应速率为 v(H2SO4)= =1.010-3 molL-1s-1,C正 确;d点锌也与硫酸铜溶液反应生成铜从而构成原电 池,D不正确。,2.在一定温度下,将2 mol A和2 mol B两种气体混合 于2 L密闭容器中,发生反应:3A(g)+2B(g) x C(g) +2D(g) H 0,2 min末反应达到平衡状态,生成 了0.8 mol D,并测得C的浓度为0.2 molL-1。由此推 断: (1)x值等于_。,(2)由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,ab过程中改变的条件可能是_;bc过程中改变的条件可能是_;若增大压强时,请把反应速率变化情况画在下图中的cd处标明v(正)和v(逆)。,【解析】(1) 3A(g)+2B(g) xC(g)+2D(g) c(始) /( molL-1)11 0 0 c(变) /( molL-1)0.60.4 0.20.4 c(2 min) /( molL-1)0.40.6 0.20.4 c(C)c(D)=0.20.4=x 2,整理得x=1。,(2)已知反应是正向气体体积减小的放热反应。根据速率-时间图象,ab过程中,正、逆反应速率均增大且逆反应速率增大的程度更大,因此改变的条件是升高温度。bc过程中,b点正反应速率不变然后逐渐减小,逆反应速率突然减小然后逐渐增大,改变的条件可能是减小生成物的浓度。若增大压强,正、逆反应速率均增大且正、逆反应速率发生“突变”,且正反应速率增大的程度更大。,答案:(1) 1(2) 升高温度减小生成物浓度,【加固训练】 1.如图是相同条件下做H2O2分解的对比实验时,放出O2的体积随时间的变化关系示意图,a为使用催化剂,b为不使用催化剂,其中正确的图象是(),【解析】选A。使用催化剂只能加快反应速率,不能改变生成O2的量,故只有A正确。,2.向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示t0t1阶段c(B)未画出。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中化学反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件并且改变的条件均不同。已知,t3t4阶段为使用催化剂。下列说法错误的是(),A.若t1=15 s,生成物C在t0t1时间段的化学反应速率 为0.004 molL-1s-1 B.t4t5阶段改变的条件为减小压强,t5t6阶段改变 的条件是升高温度 C.B的起始物质的量为0.02 mol D.该化学反应的表达式为3A(g) B(g)+2C(g),【解析】选C。v(C)= = 0.004 molL-1s-1,A正确;由t4t5阶段,反应速率 同等程度减小可知,反应为减小压强的等体积反应,即 化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g),t5t6阶段改变 的条件只能是升高温度,则B、D正确;化学计量数之比 等于c之比,根据3A(g) B(g)+2C(g)求出c(B)=,0.03 molL-1,则起始浓度为0.02 molL-1,容器体积为2 L,n(B)=0.04 mol,C错误。,
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