2018-2019版高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 微型专题4学案 鲁科版选修4.doc

微型专题4化学反应速率学习目标定位1.掌握化学反应速率的有关计算。2.熟知外界条件对化学反应速率影响的规律。一、化学反应速率的影响因素1.控制变量思想在比较反应速率中的应用例1某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所用HNO3浓度为1.00 molL1、2.00 molL1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K。请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号T(K)大理石规格HNO3浓度(molL1)实验目的298粗颗粒2.00()实验和探究HNO3浓度对该反应速率的影响()实验和_探究温度对该反应速率的影响()实验和_探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响粗颗粒答案298粗颗粒1.003082.00298细颗粒2.00()()解析考查影响反应速率的因素的实验设计。实验和探究HNO3浓度对反应速率的影响，故大理石规格和反应温度应相同，而HNO3浓度不同；同理，和应选择不同的温度、和应选择不同的规格，而另外2个条件相同。考点影响化学反应速率的因素题点控制变量方法的应用规律方法当分析多个因素对化学反应速率的影响时，注意“求同存异”，确定相同的因素，研究某一因素的不同所导致的结果的变化，从而得到相应的结论。例2碘在科研与生活中有重要应用，某兴趣小组用0.50 molL1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL1 K2S2O8、0.10 molL1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O2I=2SOI2(慢)I22S2O=2IS4O(快)(1)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表所示：实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx为_mL，理由是_。(2)已知某条件下，c(S2O)与反应时间t的变化曲线如下图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。答案(1)2.0保证反应物K2S2O8浓度改变，而其他的条件不变，才能达到实验目的(2)如图解析(1)由表格数据观察分析得知其他条件不变，只要改变K2S2O8的浓度就可以达到探究反应物浓度对化学反应速率的影响的目的。(2)催化剂可以加快反应的反应速率，而降低温度会减慢反应的反应速率，所以可以根据图中标准线画出另外两条曲线，但要注意两点：第一是曲线的拐点，第二是曲线的终点。考点影响化学反应速率的因素题点控制变量法的应用方法规律研究多因素对化学反应速率的影响的解题思路为确定变量定多变一。【相关链接】控制变量法分析化学反应速率影响因素的解题策略影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他因素不变，只改变某一因素，探究这一因素对反应速率的影响。故解答此类问题的策略：首先确定变量，通过认真分析，理清影响实验探究结果的因素有哪些；然后采取“定多变一”法，在探究时，应该首先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有因素与探究问题之间的关系。此外，在解答过程中应确保数据有效且变量要统一。2.充入“惰性气体”对化学反应速率的影响例3已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，反应速率为v2。对于上述两个可逆反应，当改变条件时，试判断v1、v2的变化(填“增大”“减小”或“不变”)(1)保持压强不变，反应通入“He”气，v1_，v2_。(2)反应均压缩体积，v1_，v2_。(3)保持体积不变，反应通入“He”气，v1_，v2_。答案(1)减小减小(2)增大增大(3)不变不变考点影响化学反应速率的因素题点压强对化学反应速率的影响误区警示分析充入气体对反应速率影响时，不能只看表面上压强的变化，关键是充入气体后，反应体系中相关物质的浓度是否发生了变化。要注意如下事项：(1)充入的气体是否真的是“无关”气体，是否与某种成分发生反应。(2)反应容器是恒压容器还是恒容容器。【相关链接】充入“惰性气体”对化学反应速率的影响改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：(1)恒温时：增大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率增大。(2)恒容时充入气体，反应物浓度增大，总压强增大，反应速率增大。充入“稀有气体”，总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。(3)恒压时：充入“稀有气体”，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小。二、化学反应速率的计算例4对于反应A2(g)3B2(g)=2AB3(g)来说，下列反应速率中表示该反应进行得最快的是()A.v(A2)0.6 molL1s1B.v(B2)2.7 molL1min1C.v(AB3)12 molL1min1D.v(A2)6 molL1min1答案A解析A项，可表示为v(A2)36 molL1min1；B项，经转化可表示为v(A2)0.9 molL1min1；C项，经转化可表示为v(A2)6 molL1min1，故A项符合要求。考点化学反应速率题点化学反应速率大小的比较规律方法根据各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，首先将不同物质表示的反应速率统一转化成同一物质的反应速率，然后看反应速率的单位是否统一，最后再比较数值的大小。例5在2 L的密闭容器中，放入0.4 mol A和0.6 mol B，在一定温度下，压强为p，加入催化剂(体积忽略)，发生反应：2A(g)3B(g)xC(g)2D(g)，保持温度不变，在a min后反应达到平衡状态，容器中c(D)0.1 molL1，容器内压强变为0.9p，则：(1)物质B的转化率是_。(2)化学反应速率v(C)是_。(3)x为_。答案(1)50%(2) molL1min1(3)2解析2A(g)3B(g) xC(g)2D(g)起始/mol 0.4 0.6 0 0转化/mol 0.2 0.3 0.1x 0.2平衡/mol 0.2 0.3 0.1x 0.2(B)100%50%。同温同体积下气体的压强之比等于气体的物质的量之比：(0.60.4)(0.20.30.1x0.2)10.9，解得x2，v(C)0.2 mol/(2 La min) molL1min1。考点化学反应速率和化学平衡计算的综合题点“三段式”法突破化学平衡计算方法规律可以利用“三段式法”进行较复杂的化学反应速率的相关计算。【相关链接】化学反应速率大小比较的注意事项由于同一反应的化学反应速率用不同的物质表示数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。(1)单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。(3)比较反应速率与化学系数的比值，即对于一般的化学反应：aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)，比较与，若，则用A表示的反应速率比B的大。三、速率、平衡图像题的分析1.化学平衡图像题的分析例6对于可逆反应A2(g)3B2(g)2AB3(g)Hv逆，D项错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点化学平衡图像的综合2.速率、平衡图像题的综合分析例7臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是()A升高温度，平衡常数减小B03 s内，反应速率为v(NO2)0.2 molL1Ct1时仅加入催化剂，平衡正向移动D达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)答案A解析从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，A项正确；依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)0.2 molL1s1，单位不对，B项错误；催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，C项错误；增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，D项错误。考点化学平衡图像题点化学平衡图像的综合【相关链接】1.常见的图像类型(1)全程速率时间图(2)浓度时间图(3)反应速率时间图(4)反应速率温度(压强)图(正反应为吸热反应，且体积减小)(5)含量时间温度图(6)含量时间压强图(7)含量时间催化剂图(8)恒压(或恒温)线图(9)特殊图像对于反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)Hv逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正v逆的是点3，表示v正v逆的是点1，而点2、4表示v正v逆。2.速率、平衡图像题的解题思路及方法(1)解题思路与步骤(2)解题技巧与方法先拐先平数值大：即在含量(转化率)时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的反应速率快，表示温度较高、压强较大或有催化剂等。定一议二：即当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线(等温线、等压线)。三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。例8已知反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HT1答案C解析由图甲计算，对于B点SO2平衡浓度为0.03 molL1， 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)起始 0.2 molL1 0.1 molL1 0转化 0.16 molL1 0.08 molL1 0.16 molL1平衡 0.04 molL1 0.02 molL1 0.16 molL1K800 mol1L，故A、B项错误；达平衡后，缩小容器体积，v正、v逆均增大，平衡正向移动，v正v逆，故C项正确；题图丙中T1条件下先达到平衡，故T1T2，D项错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点化学平衡图像的综合题组1外界因素对化学反应速率的影响1.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析不正确的是()A.升高温度，对逆反应的反应速率影响更大B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大C.减小反应物浓度，对正反应的反应速率影响更大D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大答案D解析合成NH3反应为气体体积缩小的放热反应，升高温度，v正、v逆均增大，平衡向左移动，故升高温度，对逆反应的反应速率影响更大，A项正确；增大压强，v正、v逆均增大，平衡向正反应的方向移动，故增大压强，对v正影响更大，B项正确；减小反应物浓度，v正减小，v逆瞬间不变，对v正影响更大，C项正确；加入催化剂，v正、v逆均增大且影响程度相同，D项不正确。考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合应用2.对于反应：N2O22NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()A.增大体积使压强减小B.体积不变充入N2使压强增大C.体积不变充入氦气使压强增大D.使总压强不变，充入氖气答案B解析增大体积引起浓度减小，反应速率减慢；体积不变充入N2，N2的浓度增大，反应速率加快；体积不变，充入氦气，各反应物的浓度并没有改变，反应速率不变；总压强不变，充入氖气，体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢。考点影响化学反应速率的因素题点压强对化学反应速率的影响3.反应2A(g)2B(g)C(g)H0，达到平衡时，要使逆反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是()A.减压 B.加压C.增大B的浓度 D.降温答案D解析题目要求逆反应速率降低，则可排除增加浓度和增大压强，即B、C项错误；根据正反应为吸热反应可知，降低温度平衡向逆反应方向移动，且反应速率减小，D项正确；正反应气体物质的量增加，则减小压强，平衡向正反应方向移动，A的浓度减小，A项错误。考点化学平衡影响因素的综合题点改变条件使化学平衡定向移动4.一定量的锌粒与足量稀硫酸反应，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是()A.加入少量水，产生H2速率减小，H2体积改变B.加入NH4HSO4固体，产生H2速率不变，H2体积不变C.加入CH3COONa固体，产生H2速率减小，H2体积不变D.滴加少量CuSO4溶液，产生H2速率变大，H2体积不变答案C解析加入少量水，减小了H的浓度，锌粒的物质的量不变，则v(H2)减小，生成H2体积不变，故A项错误；加入NH4HSO4固体，增大了H的浓度，锌粒的物质的量不变，则反应速率加快，生成H2体积不变，故B项错误；加入CH3COONa固体，生成醋酸，减小了H的浓度，锌粒的物质的量不变，则v(H2)减小，生成H2体积不变，故C项正确；滴加少量CuSO4溶液，构成CuZn原电池，反应速率加快，锌粒的物质的量减少，则v(H2)增大，生成H2的量减少，故D项错误。考点影响化学反应速率的因素题点浓度对化学反应速率的影响5.制取水煤气的反应为C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0；在一定条件下达化学平衡后，在时间为t时突然改变条件，反应速率的变化如图所示，在t时所改变的条件是()A.加压B.升温C.增大水蒸气浓度D.增大碳的物质的量答案B解析从图像来看，在时间t时，突然改变条件，正、逆反应速率均增加，有可能是升高温度，也可能是增大压强，从时间t后来看，v正大于v逆，说明平衡向正反应方向移动。只有升高温度才使平衡正向移动，故为升高温度。考点影响化学反应速率的因素题点反应速率影响因素的综合应用题组2化学反应速率与化学平衡图像6.25 时，在含有Pb2、Sn2的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)Pb2(aq)Sn2(aq)Pb(s)，体系中c(Pb2)和c(Sn2)变化关系如图所示。下列判断正确的是()A.往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2)增大B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2)变小C.升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，说明该反应H0D.25 时，该反应的平衡常数K2.2答案D解析体系中有过量的锡且金属活泼性SnPb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2)不变，A错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn2)增大，平衡逆向移动，c(Pb2)增大，B错误；升温使c(Pb2)增大，说明平衡逆向移动，H0，正反应为放热反应，C错误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K2.2，D正确。考点化学平衡图像题点浓度(物质的量)时间图像7.现有mA(s)nB(g)qC(g)H0的可逆反应，在一定温度下达平衡时，B的体积分数(B)和压强p的关系如图所示，则有关该反应的下列描述正确的是()A.mnqC.x点的混合物中v正v逆D.x点比y点的混合物的正反应速率小答案D解析从曲线的走向可以判断出：增压，(B)增大，即平衡左移，所以右边系数大，因A为固体，所以nv逆，所以C项错；D项，在y点和x点的(B)相同，相当于在x点的基础上压缩(y点的压强大于x点)，所以正、逆反应速率都增大，D项正确(若进一步探讨，可得其顺序为v逆yv正yv正xv逆x)。考点化学平衡图像题点含量或转化率的变化图像8.一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)。设起始Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是()A.该反应的焓变H0B.图中Z的大小为a3bC.图中X点对应的平衡混合物中3D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小答案A解析由题中图像看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，H0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b3a，B项错误；起始时3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即的分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点“定一议二”分析化学平衡图像9.在10 L密闭容器中，A、B、C三种气态物质构成可逆反应体系。某温度下，A、B、C三者物质的量与时间的关系如图(a)所示，而C的百分含量与温度的关系如图(b)所示。据图判断下列说法错误的是()A.04 min时，A的平均反应速率为0.01 molL1min1B.由T1向T2变化时，v正v逆C.此反应的正反应为吸热反应D.其他条件不变时给平衡体系加压，达新平衡时，C的体积分数增大答案C解析由图(a)可以求出，t1时，n(A)n(B)n(C)(2.41.6)(1.61.2)(0.40)211，则化学方程式为2A(g)B(g)C(g)，属于气体物质的量减小的反应，故其他条件不变时给平衡体系加压，平衡正向移动，C的体积分数增大，D项正确；v(A)0.4 mol10 L4 min0.01 molL1min1，A项正确；由图(b)可以看出，T3时C的百分含量最高，说明该时刻达到平衡，再升温C的百分含量减小，说明此反应的正反应为放热反应，故B项正确，C项错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点化学平衡图像的综合10.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是()A.由图1可知，T1T2，该反应正反应为吸热反应B.由图2可知，该反应mnv逆的是点3D.图4中，若mnp，则a曲线一定使用了催化剂答案C解析图1中，反应在T2条件下先到达平衡状态，故T2T1，因为升高温度(T1T2)，平衡体系中C%降低，平衡向左移动，所以Hp，B项错误；图3中，点2、4对应v正v逆，点1对应(B)(B)平衡，故v正v逆，点3对应(B)v逆，C项正确；图4中，若mnp，则a曲线表示使用催化剂或增大压强(缩小体积)，D项错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点化学平衡图像的综合11.汽车尾气中，产生NO的反应：N2(g)O2(g)2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A.温度T下，该反应的平衡常数KB.温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D.若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的H0答案A解析A项，根据平衡常数表达式和反应平衡时的量的关系，正确；B项，密度等于气体的总质量除以体积，反应中气体质量不会改变，在恒容容器中容积也不变，故密度不变，错误；C项，催化剂只加快反应的速率，平衡不会移动，和图像不符合，错误；D项，从图形可知b线先到平衡状态，则b线表示的温度高，而平衡时b线表示的氮气浓度低，表明升高温度平衡正向移动，正反应为吸热反应，错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点浓度时间图像12.反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)O2(g)2H2O(g)H550 kJmol1，它由两步组成：.H2SO4(l)=SO3(g)H2O(g)H177 kJmol1；.SO3(g)分解。L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图，表示L一定时，中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。(1)X代表的物理量是_。(2)判断L1、L2的大小关系，并简述理由：_。答案(1)压强(2)L1”“”“”或 “”)0.90 mol。(4)若将物质的量均为3.00 mol物质X、Y混合于5 L容器中发生反应，在反应过程中Z的物质的量分数随温度变化如图乙。A、B两点Z物质正反应速率的大小关系是_。温度TT0时，Z%逐渐增大的原因是_。答案(1)0.045 molL1min1(2)E(4)BA反应未达到平衡，反应仍在向正反应方向进行，故Z%逐渐增大解析设消耗Y的物质的量为x2X(g)Y(g)2Z(g)起始量(mol) 2 1 0变化量(mol) 2x x 2x平衡量(mol) 22x 1x 2x若达到平衡时气体总物质的量变为原来的0.85倍，则22x1x2x(21)0.85，解得x0.45 mol，则(1)若反应经历5 min达到平衡，则Y的平均反应速率(0.45 mol2 L)5 min0.045 molL1min1。(2)若c0.90 mol，由图像分析可知反应速率增大，但平衡状态不变，反应是气体体积变化的反应，所以t1时刻改变的条件是加入了催化剂，反应速率增大，达到平衡所需要的时间缩短，小于5 min。(3)若其他条件不变，原容器为恒压容器，恒压容器中反应是气体体积减小的反应，为保持恒压体积缩小相当于平衡正向进行，Z的物质的量增大，达到平衡后Z的物质的量大于0.90 mol。(4)起始时加入物质的量均为3.00 mol的物质X、Y，随着温度的升高，反应向正反应方向进行，当温度达到T0时，Z的物质的量分数最大，说明达到反应的最大限度，即平衡状态，此时正、逆反应速率相等，随着温度的继续升高，Z的物质的量分数逐渐减小，说明温度升高平衡左移，则正反应为放热反应，温度越高，反应速率越大，B点温度大于A点，则A点正反应速率小于B点的。温度TT0时，Z%逐渐增大的原因是温度T0前，反应还没有达到平衡，反应向正反应方向进行，随着温度升高，生成的Z越来越多。考点化学反应速率和化学平衡的综合题点相关概念、规律、计算的综合应用14.(2017九江模拟).工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：6H2(g)2CO2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)H0。升高温度，该反应的化学平衡移动后达到新的平衡时，CH3OCH3的产率将_(填“变大”“变小”或“不变”，下同)，混合气体的平均相对分子质量将_。.某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下，改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂的反应4NO2(g)O2(g)2N2O5(g)H”“(2)c(3)0.125 mol3L3解析.温度升高，化学平衡逆向移动，CH3OCH3的产率变小；逆反应是气体分子数增加的反应，升高温度气体的物质的量增大，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量将变小。.(1)图中T1T2时(N2O5)增加，平衡向放热的正反应方向移动，则T1T2。(2)起始时n(O2)越大，NO2的转化率越大。(3)b点时N2O5的体积分数最大，则此点通入O2、NO2的物质的量之比与化学方程式中对应的化学系数之比相等，即通入4 mol NO2，列三段式可计算该反应的化学平衡常数。考点化学反应速率和化学平衡的综合题点相关概念、规律、计算的综合应用15.在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示：(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率 v(CO2)_。(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则H_(填“”“(3)cb解析(1)FeFeO，固体质量增加3.2 g，说明生成FeO 0.2 mol，v(CO2)0.1 molL1min1。(2)由图可知，23 min内CO2和CO物质的量的改变量大于01 min的改变量，且23 min内CO2的物质的量减小，CO的物质的量增加，由此推知建立新平衡的反应速率加快，则升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。(3)充入CO(g)，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大。考点化学反应速率和化学平衡图像题点物质的量时间图像