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第七单元化学反应的方向、限度 与速率,第1节化学反应速率工业合成氨,考纲要求:1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。(宏观辨识与微观探析) 2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用。(宏观辨识与微观探析) 3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律。(科学探究与创新意识) 4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。(科学态度与社会责任),考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,化学反应速率 1.表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的来表示。 2.数学表达式及单位 v=,单位为或等。 3.化学反应速率与化学计量数的关系 对于已知反应:mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),在同一段时间内,用不同物质来表示该反应速率,当单位相同时,反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的 之比。即v(A) v(B)v(C)v(D)=。如在一个2 L的容器中发生反应:3A(g)+B(g)=2C(g),加入2 mol A,1 s后剩余1.4 mol A,则v(A)= ,v(B)= ,v(C)= 。,减小,增大,molL-1min-1,molL-1s-1,化学计量数,mnpq,0.3 molL-1s-1,0.1 molL-1s-1,0.2 molL-1s-1,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量 () (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 () (3)对于反应4NH3+5O2 4NO+6H2O,v(NO)与v(O2)的关系为4v(NO)=5v(O2) () (4)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 () (5)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 (),考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.对于反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),能否用C来表示该反应的化学反应速率?,提示 不能。因固体或纯液体的浓度是常数,不随物质用量的改变而改变,即c=0,故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.反应4A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),经2 min后,B的浓度减少了0.6 molL-1。对此反应速率的正确表示是() A.用A表示的反应速率是0.8 molL-1s-1 B.分别用B、C、D表示的反应速率,其比值是321 C.在2 min末时的反应速率,用反应物B来表示是0.3 molL-1min-1 D.在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的,B,解析A物质是固体,浓度视为常数,不能用来表示反应速率,A项错误;化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比,B项正确;v(B)= molL-1min-1=0.3 molL-1min-1,该反应速率是2 min内的平均速率,不是2 min末的瞬时速率,C项错误;化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比,D项错误。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向化学反应速率的计算 例(2018陕西榆林模拟)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合,并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 2C(g),若经2 s后测得C的浓度为0.6 molL-1,下列几种说法不正确的是() 用物质A表示的平均反应速率为0.3 molL-1s-1 用物质B表示的平均反应速率为0.6 molL-1s-1 2 s时物质A的转化率为70% 2 s时物质B的浓度为0.7 molL-1 A.B. C.D.,答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,易错警示(1)由 计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率,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,其数值可能不同,但表示的意义相同。 (3)固体或纯液体其浓度保持不变(可视为常数),因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结化学反应速率的比较方法 (1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。 (2)换算成用同一物质表示的反应速率,再比较反应速率的大小。 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),比较 ,则用A表示的反应速率比用B表示的反应速率大。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)=0.45 molL-1s-1 v(B)=0.6 molL-1s-1v(C)=0.4 molL-1s-1v(D)=0.45 molL-1s-1。 下列有关反应速率的比较中正确的是() A.=B.= C.D.,答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,外界条件对化学反应速率的影响 1.影响化学反应速率的因素 (1)内因(主要因素)。 反应物本身的。,性质,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)。,增大,减小,增大,减小,增大,减小,增大,接触面积增大,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.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:能够发生有效碰撞的分子。 活化能:如图 图中:E1为,使用催化剂时的活化能为,反应热为。(注:E2为逆反应的活化能) 有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。,正反应的活化能,E3,E1-E2,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。,分子,总数,百分数,分子总数,百分数,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.工业合成氨 (1)反应特点: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H0 S0 (2)合成氨适宜条件的选择: 降低温度,有利于合成氨反应正向移动,但温度越低,反应速率,且催化剂的活性有一个适宜的温度。工业合成氨选用温度以左右为宜; 增大压强,有利于合成氨反应正向移动,但压强越大,对设备的要求越高,成本越大。工业合成氨的压强大致可分为 (1 107 Pa)、(21073107 Pa)和(8.51071108 Pa)三种类型;,越慢,700 K,低压,中压,高压,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,使用催化剂,能大幅度提高反应速率,工业合成氨用 做催化剂; 按N2与H2的物质的量之比为投料并及时分离出。,铁,12.8,NH3,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)升高温度时,不论正反应是吸热还是放热,正、逆反应的速率都增大 () (2)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大 () (3)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分含量,所以反应速率增大 () (4)对可逆反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,增加氯化钾的浓度,逆反应速率加快 () (5)催化剂能降低反应所需的活化能,H也会发生变化 () (6)温度、催化剂能改变活化分子的百分数 (),考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是() A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B.恒压,通入稀有气体,反应速率不变 C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1t2内,SO2(g)消耗的平均速率为,解析催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,A项错误;恒压下通入稀有气体,反应速率减小,B项错误;降低温度可增大反应限度,但反应速率减小,达到平衡的时间延长,C项错误;v(SO2)=v(SO3)= ,D项正确。,D,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率如图所示。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.,C,解析反应的本质是Mg+2H+=Mg2+H2,则反应速率与Cl-浓度无关。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向影响化学反应速率的因素 例下列说法中正确的是() A.已知t1 时,反应C+CO2 2COH0的速率为v,若升高温度则逆反应速率减小 B.恒压容器中发生反应N2+O2 2NO,若在容器中充入He,正逆反应的速率均不变 C.当一定量的锌粉和过量的6 molL-1盐酸反应时,为了减慢反应速率,又不影响产生H2的总量,可向反应器中加入一些水或CH3COONa溶液或NaNO3溶液 D.对任何一个化学反应,温度发生变化,化学反应速率一定发生变化,答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,易错警示(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数,故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。 (2)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的,所以,分析压强的改变对反应速率的影响时,要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。 (3)改变温度、使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素改变,反应速率是否发生变化要具体情况具体分析。 (4)其他条件一定,升高温度,不论正反应还是逆反应,不论放热反应还是吸热反应,反应速率都要增大,只不过正逆反应速率增加的程度不同。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练 (2018福建厦门高三质检)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-198 kJmol-1,在V2O5存在时,该反应的机理为V2O5+SO2=2VO2+SO3(快)4VO2+O2=2V2O5(慢) 下列说法正确的是() A.反应速率主要取决于V2O5的质量 B.VO2是该反应的催化剂 C.逆反应的活化能大于198 kJmol-1 D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率,答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,化学反应速率图像及应用 1.v-t图像 分清正逆反应,分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和平衡移动的影响。对于反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H0,根据图中反应速率的变化填写改变的条件: t1时,增大反应物的浓度; t2时,; t3时,; t4时,; 小结: (1)改变某一反应物或生成物的浓度条件,图像中一点保持连续。 (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。,降低温度,增大压强,使用催化剂,温度、压强,使用催化剂,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.c(或n)-t图像 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。 某温度时,在一个容积为2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 则该反应的化学方程式为,前2 min内v(X)=。,0.075 molL-1min-1,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,自主练习 1.Zn与足量盐酸反应的全程速率时间图像中,为何AB段v渐增,BC段v渐小?,提示 AB段v渐增,因反应为放热反应,随反应的进行,温度渐高,导致反应速率渐大;BC段v渐小,则主要因为随反应的进行,溶液中c(H+)渐小,导致反应速率渐小。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.(2018河南开封模拟)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() 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,答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,3.(2018山东临沂模拟)根据v-t图像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() 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,答案,解析,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向化学反应速率的图像分析 例(2018河南洛阳模拟)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() A.3040 min时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,答案,解析,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结利用“断点”破译化学反应速率图像 (1)当可逆反应达到平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,可能使速率时间图像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)。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(2)常见含“断点”的速率变化图像分析。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,通过控制变量测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示,根据图示分析实验条件,下列说法中一定不正确的是(),考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,A.第4组实验的反应速率最慢 B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 molL-1 C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 molL-1 D.第3组实验的反应温度低于30 ,答案,解析,2,3,4,1,1,2,3,4,1.下列说法正确的是() A.催化剂是影响化学反应速率的本质因素 B.当反应体系容积不变时,减小反应物的量肯定能降低反应速率 C.可逆反应达到反应限度时,化学反应速率为0 D.化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的变化量来表示,答案,解析,1,2,3,4,2.(2018山东济宁中学模拟)一定条件下,在容积固定的某密闭容器中发生反应N2+3H2 2NH3。在10 s内N2的浓度由5 molL-1降至4 molL-1,下列说法正确的是() A.用NH3表示的化学反应速率为0.1 molL-1s-1 B.使用合适的催化剂,可以加快该反应的速率 C.增加H2的浓度或降低温度都会加快该反应的速率 D.反应足够长时间,N2、H2中至少有一种物质浓度降为零,答案,解析,1,2,3,4,3.在密闭容器中进行反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)H0,测得c(CH4)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断不正确的是 () A.10 min时,改变的外界条件可能是升高温度 B.010 min内,v(H2)=0.15 molL-1min-1 C.恒温下,缩小容器体积,一段时间内v(逆)v(正) D.12 min时,反应达平衡的本质原因是气体总质量不再变化,答案,解析,1,2,3,4,4.(2017天津,10,节选)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列问题。 生物脱H2S的原理为 H2S+Fe2(SO4)3=S+2FeSO4+H2SO4 4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O (1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5105倍,该菌的作用是。 (2)由图(a)和(b)判断使用硫杆菌的最佳条件为。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是。,1,2,3,4,1,2,3,4,答案 (1)降低反应活化能(或作催化剂) (2)30 、pH=2.0蛋白质变性(或硫杆菌失去活性) 解析 (1)硫杆菌的存在加快了FeSO4的氧化速率,故起到催化剂作用;(2)由图(a)可知30 时氧化速率最快,由图(b)可知pH=2.0时氧化速率最快,故使用硫杆菌的最佳条件为30 、pH=2.0。酶一般属于蛋白质,温度过高会使蛋白质变性,从而使酶失去生理活性,从而丧失催化能力。,
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