资源描述
第,22,讲化学反应速率及影响因素,考点一,考点二,高考真题演练,随堂过关训练,考点一,考点一化学反应速率的概念及计算,必备知识梳理,夯实学科基础,1.,化学反应速率,快慢,减少,增加,2,化学反应速率与化学计量数的关系,对于已知反应,m,A(g),n,B(g),=,=,p,C(g),q,D(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化学方程式中相应物质的化学计量数之比，即,v,(A),v,(B),v,(C),v,(D),_,或,。,m,n,p,q,特别提醒,(1),由公式,v,计算得到的反应速率是指某一时间段内的平均反应速率而不是某一时刻的瞬时反应速率。,(2),同一化学反应在相同条件下用不同物质表示的化学反应速率，其数值可能不同，但表示的意义可能相同。,(3),不能用固体或纯液体物质,(,不是溶液,),表示化学反应速率，因为固体和纯液体物质的浓度视为常数。,易错易混辨析,(,错误的说明错因,),(1),对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率,(,),错因：,_,_,。,(2),单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率,(,),错因：,_,。,对于一些化学反应，也可以用单位时间内某物质的质量、物质的量、体积、压强的变化量来表示化学反应速率,单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加均表示正反应速率,(3),化学反应速率为,0.8 molL,1,s,1,是指,1 s,时某物质的浓度为,0.8 molL,1,(,),错因：,_,。,(4),对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显,(,),错因：,_,。,(5),同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快,(,),错因：,_,_,。,0.8 molL,1,s,1,是指一段时间内的平均反应速率，不是即时速率,有些化学反应并无明显现象,化学反应速率数值的大小和化学计量数有关，化学计量数越大，数值越大，速率之比等于化学计量数之比，但都表示该反应的反应速率,深度思考,(1),一定温度下，在密闭容器中发生反应：,3A(g),B(g),2C(g),。已知,v,(A),0.6 molL,1,s,1,，则,v,(B),_ molL,1,s,1,，,v,(C),_ molL,1,s,1,。,(2),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,1,s,1,，,v,(B),0.6 molL,1,s,1,，,v,(C),0.4 molL,1,s,1,，,v,(D),0.45 molL,1,s,1,。则有关反应速率大小顺序为,_,_,_,。,0.2,0.4,解析：,(2),可用比值法进行反应速率大小比较，,0.45 molL,1,s,1,；,0.2 molL,1,s,1,；,0.2 molL,1,s,1,；,0.225 molL,1,s,1,，故,。,微点拨,1,化学反应速率计算的一般方法,(1),定义式法：找出各物质的起始量、某时刻量，求出转化量，利用定义式,v,(A),来计算。,(2),用已知物质的反应速率，计算其他物质表示的反应速率,关系式法。,化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。,2,比较化学反应速率大小的常用方法,(1),先换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值的大小。,(2),比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应,a,A(g),b,B(g),c,C(g),d,D(g),，比较,与,，若,，则不同情况下，用,A,表示的反应速率比用,B,表示的大。,题组强化训练,形成关键能力,题组一,速率计算中图表信息的提取,1,将,6 mol CO,2,和,8 mol H,2,充入一容积为,2 L,的密闭容器中,(,温度保持不变,),，发生反应,CO,2,(g),3H,2,(g),CH,3,OH(g),H,2,O(g),H,0,，测得,H,2,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,8,10 min,内,CO,2,的平均反应速率是,(,),A,0.5 molL,1,min,1,B,0.1 molL,1,min,1,C,0 molL,1,min,1,D,0.125 molL,1,min,1,答案：,C,解析,：,由题图可知，,H,2,的物质的量在对应的,c,、,d,点都是,2 mol,，因此该反应在,8,10 min,内，,v,(H,2,),0 molL,1,min,1,，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可得,v,(CO,2,),v,(H,2,),0 molL,1,min,1,。,2,一定条件下，在体积为,10 L,的固定容器中发生反应：,N,2,(g),3H,2,(g),2NH,3,(g),，反应过程如下图。下列说法不正确的是,(,),A,t,1,min,时正、逆反应速率相等,B,X,曲线表示,NH,3,的物质的量随时间的变化关系,C,0,8 min,，,H,2,的平均反应速率,v,(H,2,),0.011 25 molL,1,min,1,D,10,12 min,，,N,2,的平均反应速率,v,(N,2,),0.002 5 molL,1,min,1,答案：,A,解析：,t,1,时刻没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，,A,项错误；根据图像，,X,的物质的量增加，属于生成物，因此,X,为,NH,3,的曲线，,B,项正确；,0,8 min,时，,v,(NH,3,),0.007 5 molL,1,min,1,，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v,(H,2,),0.011 25 molL,1,min,1,，,C,项正确；,10,12 min,，,v,(NH,3,),0.005 molL,1,min,1,，,v,(N,2,),0.002 5 molL,1,min,1,，,D,项正确。,题组二用其他单位表示的反应速率,3,合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为,T,1,时，,2 g,某合金,4 min,内吸收氢气,240 mL,，吸氢速率,v,_ mLg,1,min,1,。,30,解析：,v,30 mLg,1,min,1,4,工业制硫酸的过程中，,SO,2,(g),转化为,SO,3,(g),是关键的一步，,550,时，在,1 L,的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表,：,若,在起始时总压为,p,0,kPa,，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压总压,气态物质的物质的量分数，则,10 min,内,SO,2,(g),的反应速率,v,(SO,2,),_ kPamin,1,。,反应时间,/min,SO,2,(g)/mol,O,2,(g)/mol,SO,3,(g)/mol,0,4,2,0,5,1.5,10,2,15,1,解析：,列出,“,三段式,”,2SO,2,(g,),O,2,(g),2SO,3,(g),初始,/mol,4,2,0,转化,/mol,2,1,2,10min/mol 2,1,2,气体总压之比等于气体物质的量之比，所以,10 min,时体系总压,p,10 min,满足,，即,p,10 min,p,0,kPa,，,p,初始,(SO,2,),p,0,kPa,，,p,10 min,(SO,2,),p,0,p,0,kPa,，故,v,(SO,2,),(,p,0,kPa,p,0,kPa)10 min,p,0,kPamin,1,。,题组三,速率常数的应用,5,工业上利用,CH,4,(,混有,CO,和,H,2,),与水蒸气在一定条件下制取,H,2,，原理为,CH,4,(g),H,2,O(g),CO(g),3H,2,(g),该反应的逆反应速率表达式为,v,逆,k,c,(CO),c,3,(H,2,),，,k,为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：,由,上述数据可得该温度下，,c,2,_ molL,1,，该反应的逆反应速率常数,k,_,_,_,L,3,mol,3,min,1,。,CO,浓度,/(molL,1,),H,2,浓度,/(molL,1,),逆反应速率,/(molL,1,min,1,),0.1,c,1,8.0,c,2,c,1,16.0,c,2,0.15,6.75,0.2,1.0,10,4,解析,：,根据,v,逆,k,c,(CO),c,3,(H,2,),，由表中数据可得：,，,c,2,，所以有,k,16.0 molL,1,min,1,，解得,k,1.0,10,4,L,3,mol,3,min,1,，带入,c,2,的等式可得,c,2,0.2 molL,1,。,6,300,时，,2NO(g),Cl,2,(g),2ClNO(g),的正反应速率表达式为,v,正,k,c,n,(ClNO),，测得速率和浓度的关系如下表：,n,_,；,k,_,_,_,。,序号,c,(ClNO)/(molL,1,),v,/(molL,1,s,1,),0.30,3.60,10,9,0.60,1.44,10,8,0.90,3.24,10,8,2,4.0,10,8,Lmol,1,s,1,解析：,根据表格,中的数据，带入速率公式然后做比值：,，解得,n,2,，将,n,代入,中得,k,4,10,8,Lmol,1,s,1,。,微点拨,1,速率常数的含义,速率常数,(,k,),是指在给定温度下，反应物浓度皆为,时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。,化学反应速率与反应物浓度,(,或浓度的次方,),成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。,2,速率方程,一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计,量数为指数的幂的乘积成正比。,对于反应：,a,A,b,B,=,=,g,G,h,H,则,v,k,c,a,(A),c,b,(B)(,其中,k,为速率常数,),。,如：,SO,2,Cl,2,SO,2,Cl,2,v,k,1,c,(SO,2,Cl,2,),2NO,2,2NO,O,2,v,k,2,c,2,(NO,2,),2H,2,2NO,N,2,2H,2,O,v,k,3,c,2,(H,2,),c,2,(NO,),3,速率常数的影响因素,温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。,考点二,必备,知识梳理,夯实学科基础,1.,主要因素,内因,反应物的组成、结构和性质等因素是决定反应速率的主要因素，如,Na,、,Mg,、,Al,与酸反应的速率大小关系为,_,。,Na,Mg,Al,2,外界因素,外因,加快,减慢,加快,减慢,加快,减慢,相同,3,用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响,图像,图像分析,(1),其他反应条件一定，化学反应速率随反应物浓度的,_,而增大,(2),其他反应条件一定，化学反应速率随温度的升高而,_,(3),有气体参加的反应，化学反应速率随着压强的增大而,_,(4),有气体参加的反应，化学反应速率随着容器体积的增大而,_,(5),分别在较低温度和较高温度下反应，化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大,增大,增大,增大,减小,特别提醒,浓度对化学反应速率影响的理解,(1),固体和纯液体对化学反应速率无影响，但要注意水,(,液态,),对溶液的稀释作用。,(2),浓度的改变必须是真正参加反应离子的浓度，如酸碱中和反应影响速率的是,H,、,OH,浓度。,(3),一般温度每升高,10,，反应速率通常增大为原来的,2,4,倍。,(4),压强影响反应速率适用于有气体参加的化学反应，同时压强改变反应速率是通过改变物质浓度引起的。,4.,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：发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量。,活化能：如,图,图中：,E,1,表示,_,_,_,，使用催化剂时的活化能为,_,，反应热为,_,。,(,注：,E,2,表示活化分子变成生成物分子放出的能量,),有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。,反应的活化能,E,3,E,1,E,2,(2),理论解释影响反应速率的外界因素,浓度：其他条件相同，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数,_,，单位时间内有效碰撞的次数,_,，反应速率增大。,温度：其他条件相同时，升高温度，增加了反应物分子中,_,，单位时间内有效碰撞的次数,_,，反应速率增大。,压强：其他条件相同时，增大压强，反应物浓度,_,，反应速率增大。,催化剂：催化剂改变反应历程，活化能的示意,图,使用催化剂，活化能降低，活化分子百分数,_,，单位体积内活化分子数,_,，反应速率增大。,增多,增加,活化分子百分数,增加,增大,增大,增大,(3),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,5,“,惰气,”,对反应速率的影响,在恒温恒容条件下,通入,“,惰气,”,，总压增大，反应物浓度,_,，反应速率,_,恒温恒压条件下,通入,“,惰气,”,，总体积增大，反应物浓度,_,，反应速率,_,不变,不变,减小,减小,易错易混辨析,(,错误的说明错因,),(1),温度、浓度和压强是决定化学反应速率的主要因素,(,),错因：,_,。,(2),升高温度和增大压强化学反应速率一定增大,(,),错因：,_,。,(,3),碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加,CaCO,3,固体，可以加快反应速率,(,),错因：,_,。,(,4),一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，滴入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率,(,),错因：,_,_,。,决定化学反应速率的主要因素是反应物的,性质,无气体参与的化学反应，增大压强，化学反应速率不变,CaCO,3,的浓度为常数，化学反应速率保持不变,加入,CuSO,4,形成原电池，使化学反应速率加快，而加入,CH,3,COONa,，会生成,CH,3,COOH,，,c,(H,),减小，反应速率减慢,(5),升温时吸热反应速率增大，放热反应速率减小,(,),错因：,_,。,(,6)100 mL 2 molL,1,盐酸与锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变,(,),错因：,_,_,_,。,(,7),催化剂参与化学反应，改变了活化能，但反应前后的性质保持不变,(,),错因：,_,。,(,8),增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大,(,),错因：,_,_,_,。,升温时，吸热反应、放热反应速率均增大,加入氯化钠溶液，相当于对溶液稀释，,c,(H,),减小，反应速率应减小,催化剂反应前后的化学性质不变，物理性质发生改变,增大反应物的浓度，能增大活化分子的浓度，其百分数保持不变,深度思考,一定温度下，反应,N,2,(g),O,2,(g),2NO(g),在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响,(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,”,),。,(1),缩小体积使压强增大：,_,，,原,因是,_,_,_,。,(2),恒容充入,N,2,：,_,。,(3),恒容充入,He,：,_,，,原,因是,_,。,(4),恒压充入,He,：,_,。,增大,单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多,增大,不变,单位体积内活化分子数不变,减小,题组强化训练,形成关键能力,题,组一,影响反应速率的因素,1,下列说法正确的是,(,),A,0.1 molL,1,盐酸和,0.1 molL,1,硫酸与,2 molL,1,NaOH,溶液反应，其反应速率相同,B,大理石块与大理石粉分别同,0.1 molL,1,盐酸反应，其反应速率相同,C,Mg,、,Al,在相同条件下分别与,0.1 molL,1,盐酸反应，其反应速率相同,D,0.1 molL,1,盐酸和,0.1 molL,1,硝酸与形状和大小相同的大理石反应，其反应速率相同,答案：,D,解析,：,0.1 molL,1,盐酸中,H,的浓度为,0.1 molL,1,，,0.1 mol,L,1,H,2,SO,4,中,H,的浓度为,0.2 molL,1,，反应速率不同，,A,项错误；大理石粉的表面积大于大理石块，反应速率不同，,B,项错误；,Mg,、,Al,金属活动性不同，反应速率不同，,C,项错误；,0.1 molL,1,盐酸和,0.1 molL,1,硝酸中,H,的浓度相同，反应速率相同，,D,项正确。,2,在一密闭容器中充入,1 mol H,2,和,1 mol I,2,，压强为,p,(Pa),，并在一定温度下使其发生反应：,H,2,(g),I,2,(g),2HI(g),H,0,，下列说法正确的是,(,),A,保持容器容积不变，向其中加入,1 mol H,2,(g),，反应速率一定加快,B,保持容器容积不变，向其中加入,1 mol N,2,(N,2,不参加反应,),，反应速率一定加快,C,保持容器内气体压强不变，向其中加入,1 mol N,2,(N,2,不参加反应,),，反应速率一定加快,D,保持容器内气体压强不变，向其中加入,1 mol H,2,(g),和,1 mol I,2,(g),，反应速率一定加快,答案：,A,解析：,增大,H,2,的物质的量且保持容器容积不变，,H,2,的浓度增大，反应速率加快，,A,项正确；保持容器容积不变，向其中加入,1 mol N,2,(N,2,不参加反应,),，反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变，,B,项错误；保持容器内气体压强不变，向其中充入,1 mol N,2,(N,2,不参加反应,),，容器体积增大，各组分的浓度减小，反应速率减小，,C,项错误；保持容器内气体压强不变，向其中加入,1 mol H,2,(g),和,1 mol I,2,(g),，因容器的体积变为原来的,2,倍，起始物质的量变为原来的,2,倍，则浓度不变，反应速率不变，,D,项错误。,题组二催化剂、活化能与转化效率,3,已知分解,1 mol H,2,O,2,放出热量,98 kJ,，在含少量,I,的溶液中，,H,2,O,2,分解的机理为,H,2,O,2,I,H,2,O,IO,慢,H,2,O,2,IO,H,2,O,O,2,I,快,下列有关该反应的说法正确的是,(,),A,反应速率与,I,浓度有关,B,IO,也是该反应的催化剂,C,反应活化能等于,98 kJmol,1,D,v,(H,2,O,2,),v,(H,2,O),v,(O,2,),答案：,A,解析,：,A,项，将题给两个反应合并可得总反应为,2H,2,O,2,=,=2H,2,O,O,2,，该反应中,I,作催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率；,B,项，该反应中,IO,是中间产物，不是该反应的催化剂；,C,项，反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解,1 mol H,2,O,2,放出,98 kJ,热量，不能据此判断该反应的活化能；,D,项，由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知,v,(H,2,O,2,),v,(H,2,O),2,v,(O,2,),。,4,已知反应,2NO(g),2H,2,(g),N,2,(g),2H,2,O(g),H,752 kJmol,1,的反应机理如下：,2NO(g),N,2,O,2,(g),(,快,),N,2,O,2,(g),H,2,(g),N,2,O(g),H,2,O(g),(,慢,),N,2,O(g),H,2,(g),N,2,(g),H,2,O(g),(,快,),下列有关说法错误的是,(,),A,的逆反应速率大于,的正反应速率,B,中,N,2,O,2,与,H,2,的碰撞仅部分有效,C,N,2,O,2,和,N,2,O,是该反应的催化剂,D,总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大,答案：,C,解析：,为快反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小，反应更容易发生；,为慢反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大，,中正反应的活化能大于,中逆反应的活化能，因此,的逆反应速率大于,的正反应速率，,A,项正确；,反应为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，物质微粒发生碰撞时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，,B,项正确；反应过程中,N,2,O,2,和,N,2,O,是中间产物，不是催化剂，,C,项错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，,D,项正确。,题组三,“,控制变量法,”,探究反应速率的影响,5,一定条件下，反应,H,2,(g),Br,2,(g),=,=2HBr(g),的速率方程为,v,kc,(H,2,),c,(Br,2,),c,(HBr),，某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下,：,根,据表中的测定结果，下列结论错误的是,(,),A.,表中,c,的值为,1,B.,、,、,的值分别为,1,、,2,、,1,C.,反应体系的三种物质中，,Br,2,(g),的浓度对反应速率影响最大,D.,在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大,HBr(g),浓度，会使反应速率降低,c,(H,2,),/(molL,1,),c,(Br,2,),/(molL,1,),c,(HBr),/(molL,1,),反应速率,0.1,0.1,2,v,0.1,0.4,2,8,v,0.2,0.4,2,16,v,0.4,0.1,4,2,v,0.2,0.1,c,4,v,答案：,B,解析：,由速率方程,v,kc,(H,2,),c,(Br,2,),c,(HBr),，将,H,2,、,Br,2,、,HBr,和速率都代入到速率方程可以得到，,v,k,0.1,0.1,2,、,8,v,k,0.1,0.4,2,、,16,v,k,0.2,0.4,2,、,2,v,k,0.4,0.1,4,，由,得到,，,得到,1,，,得到,1,，对于,4,v,k,(0.2),(0.1),c,(HBr),与,，将,1,，,，,1,代入，解得,c,1,，由此分析，表中,c,的值为,1,，故,A,不符合题意；,、,、,的值分别为,1,、,、,1,，故,B,符合题意；由于,v,kc,(H,2,),c,(Br,2,),c,(HBr),，,、,、,的值分别为,1,、,、,1,，则反应体系的三种物质中，,Br,2,(g),的浓度对反应速率影响最大，故,C,不符合题意；由于,1,，增大,HBr(g),浓度，,c,(HBr),减小，在反应体系中保持其他物质浓度不变，会使反应速率降低，故,D,不符合题意。,6,研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。,(1),为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如表所示的三组实验，请完善表格中的数据,。,利,用实验编号,_,验证温度对反应速率的影响规律。,实验,编号,温度,/,c,(NH,3,),初始,/(molL,1,),c,(NO,2,),初始,/(molL,1,),催化剂的比表面,积,/(m,2,g,1,),350,8.0,10,3,6.0,10,3,120,80,150,80,350,8.0,10,3,6.0,10,3,8.0,10,3,6.0,10,3,与,解析,：,(1),验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律时，根据控制单一变量原则，三组实验中,NH,3,、,NO,2,的初始浓度应相同，结合,、,中温度不同，,、,中催化剂的比表面积不同，则,、,中应温度相同,。,(2),已知该反应为放热反应，请在给出的坐标图中，画出表中,、,中,NO,2,浓度随时间变化的趋势曲线，并标明实验编号。,解析：,(,2),中催化剂的比表面积比,中的小，达到平衡的时间比,的长；,、,中催化剂的比表面积相同，,的反应温度较低，则达到平衡时用时最长；又由题意知，该反应为放热反应，降低温度会使平衡正向移动，故平衡时,中的,c,(NO,2,),要比,、,中的,c,(NO,2,),小。,情,境,创,新,设,计,催化剂的重要作用,合成氨工业中，在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，约为,335 kJmol,1,。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应的活化能为,126 kJmol,1,167 kJmol,1,，第二阶段的反应的活化能为,13 kJmol,1,。催化剂的催化过程一般是催化剂跟其中的一种反应物首先发生反应，生成过渡物，然后再跟另外的反应物反应生成产物，同时催化剂重新生成。催化剂生成的过渡物比没有催化剂生成的过渡物的能量要低，因而使反应更加容易发生和进行。这就是改变了其反应历程。,问题探究,(1),依据合成氨的能量变化图，你能判断出合成氨的反应是放热反应还是吸热反应？,_,(,2),工业合成氨中，使用铁触媒作催化剂，能加快化学反应速率的原因是什么？,_,_,(,3),工业合成氨时，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率降低吗？,_,由于反应物的总能量高于生成物的总能量，故工业合成氨的反应是放热反应。,使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数，有效碰撞次数增加，反应速率加快。,不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率一定增大。,(4),热催化合成氨面临的两难问题：采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致,NH,3,产率降低。我国科研人员研制了,TiHFe,双温区催化剂,(TiH,区域和,Fe,区域的温度差可超过,100,),。,TiHFe,双温区催化合成氨的反应历程如图所示,(,其中吸附在催化剂表面上的物种用,*,标注,),。,a.,图中历程,氮气分子中氮氮三键断裂了吗？该历程发生了怎样的变化？,_,b,判断反应历程,哪些在高温区进行？哪些在低温区进行？,_,_,_,历程,是氮气分子吸附在催化剂表面的过程，,N,2,分子中的氮氮三键没有断裂。,历程,、,、,是吸附断键的过程，需要提高化学反应速率，故在高温区进行；历程,、,是氮原子的传递和合成氨的过程，需要提高合成氨的产率，使合成氨,(,放热反应,),平衡正移，故在低温区进行。,高考真题演练,高考真题演练,明确考查方向,1,2021,湖南卷,铁的配合物离子,(,用,LFeH,表示,),催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示,：,下列说法错误的是,(,),A.,该过程的总反应为,HCOOH,CO,2,H,2,B.H,浓度过大或者过小，均导致反应速率降低,C.,该催化循环中,Fe,元素的化合价发生了变化,D.,该过程的总反应速率由,步骤决定,答案：,D,解析：,分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为,HCOOH,，生成物为,CO,2,和,H,2,，则该过程的总反应为,HCOOH,CO,2,H,2,，,A,说法正确；,H,浓度过大，抑制,HCOOH,的电离，,HCOO,浓度减小，会降低,步骤的反应速率，,H,浓度过小，会降低,步骤反应速率，故,H,浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，,B,说法正确；由,过程中，脱去,CO,2,，碳元素化合价升高，则,Fe,元素化合价降低，,C,正确；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的,步骤的活化能,E,a,86.1 kJmol,1,，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为,步骤，,D,说法错误。,2,2020,全国卷,铑的配合物离子,可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是,(,),A.CH,3,COI,是反应中间体,B.,甲醇羰基化反应为,CH,3,OH,CO,=,=CH,3,CO,2,H,C.,反应过程中,Rh,的成键数目保持不变,D.,存在反应,CH,3,OH,HI,=,=CH,3,I,H,2,O,答案：,C,解析：,由,反应过程图,可知,是反应的中间产物，,A,项正确；把各步反应累加，得到,CH,3,OH,CO,=,=CH,3,CO,2,H,，,B,项正确；,中,Rh,的成键数为,6,，,中,Rh,的成键数为,5,，,中,Rh,的成键数为,4,，反应过程中,Rh,的成键数不相同，,C,项错误；由题图可知，甲醇的第一步反应为,CH,3,OH,HI,=,=CH,3,I,H,2,O,，,D,项正确。,3,2020,山东卷,(,双选,)1,，,3 ,丁二烯与,HBr,发生加成反应分两步：第一步,H,进攻,1,，,3 ,丁二烯生成碳正离子,( ),；第二步,Br,进攻碳正离子完成,1,，,2 ,加成或,1,，,4 ,加成。反应进程中的能量变化如下图所示。已知在,0,和,40,时，,1,，,2 ,加成产物与,1,，,4,加成产物的比例分别为,70,30,和,15,85,。下列说法正确的是,(,),A.1,，,4,加成产物比,1,，,2,加成产物稳定,B.,与,0,相比，,40,时,1,，,3,丁二烯的转化率增大,C.,从,0,升至,40,，,1,，,2,加成正反应速率增大，,1,，,4,加成正反应速率减小,D.,从,0,升至,40,，,1,，,2,加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,答案：,AD,解析：,结合图像可知，,1,，,4,加成产物的能量比,1,，,2,加成产物的能量低，即,1,，,4,加成产物比,1,，,2,加成产物稳定，,A,项正确；结合题图和题中信息只能判断不同温度下,1,，,3,丁二烯发生,1,，,2,加成反应和,1,，,4,加成反应的倾向，不能判断,1,，,3,丁二烯的转化率，,B,项错误；温度升高，,1,，,2,加成反应和,1,，,4,加成反应的正反应速率均加快，,C,项错误；由,0,升温至,40,时，,1,，,3,丁二烯发生的反应由以,1,，,2,加成为主变为以,1,，,4,加成为主，即,1,，,2,加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，,D,项正确。,4,2020,全国卷,，,(,节选,),高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：,2CH,4,C,2,H,6,H,2,。反应在初期阶段的速率方程为：,r,，其中,k,为反应速率常数。,设反应开始时的反应速率为,r,1,，甲烷的转化率为,时的反应速率为,r,2,，则,r,2,_,r,1,。,对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是,_,。,A.,增加甲烷浓度，,r,增大,B.,增加,H,2,浓度，,r,增大,C.,乙烷的生成速率逐渐增大,D.,降低反应温度，,k,减小,(1,),AD,解析：,反应初始时可认为,1 molL,1,，则根据初期阶段的速率方程可知,k,r,1,，当,CH,4,的转化率为,时,(1,) molL,1,，则此时,r,2,(1,),r,1,。,由,r,可知，,CH,4,的浓度越大，反应速率,r,越大，,A,项正确；增加,H,2,浓度，,CH,4,的浓度减小或不变，则,r,减小或不变，,B,项错误；随着反应的进行，,CH,4,的浓度逐渐减小，则反应速率逐渐减小，,C,项错误；降低温度，该反应进行非常缓慢甚至停止，即,k,也随着减小，,D,项正确。,随堂过关训练,1,一定温度下，向容积恒为,V,L,的密闭容器中充入,NO,，,NO,转化为两种氧化物,X,和,Y,，平衡时，体系中各物质的物质的量相等。容器内,NO,的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是,(,),A.,反应的化学方程式为,3NO,NO,2,N,2,O,B.1,3 min,时，,v,(,生成物,),molL,1,min,1,C.,平衡时,NO,的转化率为,25%,D.,充入,He,，反应速率增大,答案：,A,解析：,A,项，根据题图可知，,3 min,时反应达到平衡状态，,NO,的物质的量的变化量为,3 mol,，平衡时,NO,和,X,、,Y,的物质的量相等，均为,1 mol,，参与反应的各物质的物质的量的变化量之比等于各物质的化学计量数之比，则反应的化学方程式为,3NO,X,Y,，根据原子守恒，可知反应的化学方程式为,3NO,NO,2,N,2,O,，正确；,B,选项，根据题图可知，,1,3 min,时，每个生成物的物质的量的变化量均为,mol,，故,v,(,生成物,),molL,1,min,1,，错误；,C,选项，,n,(NO),3 mol,，,(NO),100%,75%,，错误；,D,选项，恒温恒容，充入,He,，浓度不变，反应速率不变，错误。,2. PdMg/SiO,2,催化剂上,CO,2,甲烷化反应机理如图所示。下列说法错误的是,(,),A.,如图甲烷化过程总反应可表示,为,B.,整个甲烷化过程真正起催化作用的物质为,MgO,C.PdMg/SiO,2,催化剂加快了甲烷化速率，但不能提高,H,2,的平衡转化率,D.,经过一个加氢循环后的,MgO,再次与,CO,2,结合形成碳酸盐，继续一个新的加氢循环过程,答案：,B,解析,：,由图可知，,CO,2,和,H,2,在,PdMg/SiO,2,催化条件下生成甲烷和水，,A,正确；由反应机理可知,CO,2,甲烷化反应的关键在于加氢，整个甲烷化过程真正起催化作用的物质为,Pd,，,B,错误；催化剂可以加快反应速率，但不能提高平衡转化率，,C,正确；,MgO,与,CO,2,结合形成碳酸盐经过一个加氢循环后，又得到,MgO,，化学性质没有变化，继续参加新的加氢循环过程，,D,正确。,3,汽车尾气处理时存在反应：,NO,2,(g),CO(g),NO(g),CO,2,(g),，该反应过程及能量变化如图所示,。,下列,说法不正确的是,(,),A.,使用催化剂活化分子百分数增多,B.,使用催化剂，反应物分子的能量变高,C.,使用催化剂不改变反应的反应热,D.,无论是反应物还是生成物，转化为,活,化,络合物都要吸收能量,答案：,B,解析：,使用催化剂，反应物活化能降低，活化分子百分数增多，但反应物分子能量不变，但也不改变反应热，,B,错误。,A.10,15 min,内反应速率小于,15,20 min,的反应速率，,P,为升高温度,B.10,20 min,内反应速率小于,20,40 min,的反应速率，,P,为减小,SO,3,的浓度,C.10,15 min,内反应速率大于,40,50 min,的反应速率，,P,为减小压强,D.,该反应中，随着反应物浓度的减小，反应速率一直减小,4,某恒容密闭容器中进行反应：,SO,2,(g),NO,2,(g),SO,3,(g),NO(g),H,a,kJmol,1,；某科研小组通过实验测出,SO,2,的转化率,(SO,2,、,NO,起始量一定,),随条件,P,的变化情况如图所示，下列说法正确的是,(,),答案：,A,解析,：,在相同时间内，转化率变化值越大，表明反应中消耗的反应物越多，反应速率越大。由表中数据知，,10,15 min,、,15,20 min,内，反应物转化率变化值分别为,3.7%,、,4.5%,，故后一个时间段内反应速率较快，随着反应的进行，反应物浓度减小，又因容器容积不变，故改变的条件只能是升温，,A,正确，,C,、,D,错误；,10,20 min,、,20,40 min,两个时间段内，转化率分别改变了,8.2%,、,10.3%(,注：时间间隔不同,),，故,10,20 min,反应速率快，,B,错误。,
展开阅读全文