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第七单元 化学反应速率和化学平衡,第1节 化学反应速率及影响因素,考纲要求:1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。 2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用。 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。 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。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,化学反应速率的概念和定量表示方法 1.表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。 2.数学表达式及单位 ,单位为molL-1min-1或molL-1s-1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化学计量数之比。即v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq。如在一个容积为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,则v(A)=0.3 molL-1s-1,v(B)=0.1 molL-1s-1,v(C)=0.2 molL-1s-1。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,特别提醒(1)化学反应速率一般指反应的平均反应速率而不是瞬时反应速率,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)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,1.化学反应速率计算 (1)公式法: 同一反应速率,用不同的物质表示时,反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(2)“三段式”法: 写出有关反应的化学方程式; 找出各物质的起始量、转化量、某时刻量; 根据已知条件列方程式计算。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,下列说法正确的是( ),答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,跟踪训练 1.(2017湖南长沙模拟)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-1 v(C)=0.4 molL-1s-1 v(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,基础梳理,考点突破,考点三,2.(2017湖南师大附中模拟)以煤为原料合成天然气是煤气化的一种重要方法,其工艺核心是合成过程中的甲烷化,涉及的主要反应: 现在300 、容积为2 L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验,相关数据记录如下:,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,下列有关说法错误的是( ) A.a=30,b=1.5 B.c=25,d=4.5 C.前30 min内,反应的平均反应速率v(CH4)=0.05 molL-1min-1 D.后40 min内,反应的平均反应速率v(H2)=0.025 molL-1min-1,答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,活化能 影响化学反应速率的因素 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。 (2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,特别提醒(1)对于固体和纯液体物质,可认为其浓度是一个常数,改变它们的用量不会影响化学反应速率。 (2)压强只能对有气体参与的化学反应的速率有影响,对无气体参与的化学反应的反应速率无影响。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,2.从活化分子角度的理论解释 (1)有效碰撞、活化分子和活化能。 有效碰撞:能发生反应的分子之间的碰撞。 活化分子:能够发生有效碰撞的分子。 活化能: 如图所示,E1表示活化能;使用催化剂时的活化能为E3,E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量;反应热为E1-E2。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,自主巩固 (1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率:铁小于铝(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)对于反应Fe+2HClFeCl2+H2,改变下列条件对生成氢气的速率有何影响?(填“增大”“减小”或“不变”) 升高温度:增大; 增大盐酸浓度:增大; 增大铁的质量:不变; 增加盐酸体积:不变; 把铁片改成铁粉:增大; 滴入几滴CuSO4溶液:增大; 加入CH3COONa固体:减小; 加入一定体积的Na2SO4溶液:减小。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,2.外界条件对可逆反应反应速率的影响结果 (1)温度: 正反应是放热反应:升高温度,v(正)、v(逆)均增大;但v(逆)增大的幅度更大。 正反应是吸热反应:升高温度,v(正)、v(逆)均增大;但v(正)增大的幅度更大。 (2)压强: 正反应是气体物质的量减小的反应:增大压强,v(正)、v(逆)均增大,但v(正)增大的幅度更大。 正反应是气体物质的量增大的反应:增大压强,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)增大的幅度更大。 反应前后气体物质的量不变的反应:增大压强,v(正)、v(逆)同等程度地增大。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(3)催化剂: 使用催化剂,v(正)、v(逆)同等程度地增大。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,例2(2017江苏化学)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( ),考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,误区警示(1)要把压强的改变转化为浓度的变化,然后依据浓度的变化分析反应速率的变化。 (2)外界条件的改变对反应速率的影响,一定要排除化学平衡移动的干扰,如升高温度平衡逆向移动,不能认为正反应速率减小,逆反应速率增大,而是正、逆反应速率均增大,只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度,从而导致平衡逆向移动。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,跟踪训练 3.(2017湖南衡阳统考)一定条件下,在容积为2 L的密闭容器中,3 mol X和3 mol Y发生反应:3X(g)+Y(g) 2Z(g) H0,经60 s反应达到平衡,生成0.4 mol Z。下列说法正确的是( ) A.60 s内反应速率为v(X)=0.05 mol(Ls)-1 B.其他条件不变,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小 C.其他条件不变,若初始投入2 mol X和2 mol Y,则物质Y的转化率减小 D.其他条件不变,将容器容积变为4 L,Z的平衡浓度变为原来的,答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,4.在一定条件下,将A与B各0.32 mol充入10 L的恒容密闭容器中,发生如下反应:A(g)+B(g) 2C(g) H0,反应过程中测定的数据如表,则下列说法正确的是( ),A.其他条件不变,向平衡体系中再充入0.32 mol A,再达到平衡时,B的转化率增大 B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前,v(逆)v(正) C.其他条件不变,起始时向容器中充入A和B各0.64 mol,平衡时n(C)0.48 mol D.反应前2 min的平均反应速率v(C)=0.004 molL-1min-1,答案,解析,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,化学反应速率图像及应用 1.物质的量(或浓度)时间图像 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a,b,c如图所示。 则该反应的化学方程式为3X+Y 2Z, 前2 min内v(X)=0.075 molL-1min-1。,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.化学平衡的移动与化学反应速率的关系,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固 有可逆反应A(s)+3B(g) 2C(g) H0。该反应的反应速率与时间的关系如下图所示。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,请根据反应速率的变化回答各时间点改变的条件。t2:升高温度、t4:减小压强、t6:增大B的浓度、t8:使用了催化剂。,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,根据v-t图分析外界条件的改变应注意“三看” 一看起点:看速率变化是否为逐渐变化,若是逐渐变化,一定是改变了反应物或生成物的浓度。若不是逐渐变化,而是发生跳跃式变化,则改变的是温度、压强或使用了催化剂。 二看变化:若v(正)和v(逆)增大,说明增大浓度、压强,升高温度或使用催化剂。反之,为减小浓度、压强,或降低温度。 三看v(正)和v(逆)的相对大小:结合反应特点,联系外界条件对化学反应速率的影响规律判断改变的条件。,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例3某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应:A(g)+xB(g) 2C(g)。达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的量浓度、反应速率随时间变化如下图所示,下列说法中正确的是( ) A.8 min时表示正反应速率等于逆反应速率 B.前20 min A的反应速率为0.05 molL-1min-1 C.反应方程式中的x=1,30 min时表示增大压强 D.40 min时改变的条件是升高温度,且正反应为吸热反应,答案,解析,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,方法技巧(1)如果正逆反应速率同等程度的变化要从催化剂、压强(针对反应前后气体体积不变的反应)角度分析。 (2)温度改变平衡一定发生移动,正逆反应速率不能同等程度地变化。 (3)从“断点”入手,如果图像中的曲线出现不连续的情况,要根据“断点”前后速率大小,结合反应速率的影响因素分析出外界条件的变化情况。,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练 5.可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H0,在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件,化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g) B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度 C.维持温度、容积不变,t1时充入一定量Ar D.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g),答案,解析,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,6.图甲、乙分别表示反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H0,在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况,下列说法正确的是( ) A.图甲中t2时刻发生改变的条件是同比增大CO2和H2的浓度 B.图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强 C.图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度 D.图乙中t2时刻发生改变的条件是增大CO2的浓度,答案,解析,1.反应速率的1个表达式和1个连比 (1) (2)对于mA(g)+nB(g) pC(g), v(A)v(B)v(C)=n(A)n(B)n(C)=c(A)c(B)c(C)=mnp。 2.3个反应速率的注意点 (1)所求反应速率为平均反应速率。 (2)不能用固体和纯液体表示。 (3)不同物质表示的反应速率值可能不同。 3.2个比较反应速率大小的方法 (1)归一法,(2)比值法。 4.增大化学反应速率的措施 增大反应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度、使用催化剂、增大反应物表面积。,2,1,3,4,6,5,1.NH3与纯净的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(g)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,答案,解析,2,1,3,4,6,5,2. 一定温度下,反应2CO+2NO N2+2CO2在密闭容器中进行,下列措施不改变化学反应速率的是( ) A.缩小体积使压强增大 B.恒容时充入N2 C.恒容时充入He D.恒压时充入He,C,解析:该反应中的反应物和生成物都是气体。缩小体积使压强增大,气体的浓度增大,化学反应速率增大,A项不符合题意;恒容充入N2,增大了N2的浓度,反应速率将增大,B项不符合题意;恒容,充入He,不影响反应物和生成物的浓度,化学反应速率不发生变化,C项符合题意;恒压充入He,容器体积增大,反应物和生成物的浓度均减小,化学反应速率减小,D项不符合题意。,4,3,1,2,6,5,3.在C(s)+CO2(g) 2CO(g) H0反应中,可使反应速率增大的措施是( ) 升高温度 增加碳的量 恒容通入CO2 恒压下充入N2 恒容下充入N2 恒容通入CO 降低温度 恒压下充入CO2 A. B. C. D.,C,解析:升高温度,反应速率增大;碳单质是固体,固体的量的变化对反应速率无影响;恒容通入CO2,CO2浓度增大,正反应速率增大;体积增大反应物及生成物浓度都减小,正、逆反应速率降低;体积不变,反应物及生成物的浓度不变,正、逆反应速率不变;恒容通入CO,CO浓度增大,逆反应速率增大;降低温度,正、逆反应速率都减小;恒压下充入CO2,CO2浓度不变,正反应速率不变,CO浓度减小,逆反应速率减小。,4,3,1,2,6,5,4.在2 L密闭容器中发生反应xA(g)+yB(g) zC(g)。图甲表示200 时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系,图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)n(B)的变化关系。则下列结论正确的是( ),甲 乙 A.200 时,反应从开始到平衡的平均反应速率v(B)=0.04 molL-1min-1 B.200 时,该反应的平衡常数为25 C.当温度由200 降到100 时,原平衡一定被破坏,且正、逆反应速率均增大 D.由图乙可知,反应xA(g)+yB(g) zC(g)的H0,且a=2,答案,解析,6,5,3,1,2,4,5.(2016北京理综)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( ) A.抗氧化剂 B.调味剂 C.着色剂 D.增稠剂,A,解析:A项,抗氧化剂可以在一定时间内保护食品不被O2氧化,从而延长了保质期,减慢了反应速率,正确;B项,调味剂是用来增添食品味道的,错误;C项,着色剂是用来改善食品外观的,错误;D项,增稠剂是为了增加食品的黏稠度,与速率无关,错误。,6,5,3,1,2,4,6.在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是 ( ),A.a=6.00 B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变 C.b318.2 D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同,答案,解析,
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