2019-2020年高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第一讲 化学反应速率讲义.doc

2019-2020年高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第一讲 化学反应速率讲义xx高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。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，认识并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产、生活和科学研究领域中的重要作用。xx，卷 27T(1)、28T(4)；xx，卷 9T；xx，卷 26T(1)；xx，卷 28T(3)预计xx年高考将主要考查对化学反应速率的理解，对化学反应速率表示方法的认识以及运用化学方程式中各物质的化学计量数关系进行相关的计算等。复习备考时应予以关注。考点一化学反应速率学生用书P1551表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。2表达式v，单位：mol/(Ls)或mol/(Lmin)，如密闭容器中，合成氨的反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，开始时c(N2)8 mol/L，2 min后c(N2)4 mol/L，则用N2表示该反应的反应速率为2_mol/(Lmin)。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)，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计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)化学反应速率为5 molL1s1是指瞬时速率。()(2)由v计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。()(3)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。()答案：(1)(2)(3)2在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，对于某反应X3Y2Z2W，分别测得反应速率，甲：v(X)0.3 molL1min1，乙：v(Y)1.2 molL1min1，丙：v(Z)0.8 molL1min1，丁：v(W)0.02 molL1s1，则反应最快的是()A甲B乙C丙 D丁解析：选D。本题通过化学方程式的化学计量数将不同物质不同时间单位表示的反应速率折算成同一物质同一时间单位表示的反应速率进行比较即可。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，该反应的化学方程式为_；从反应开始至2 min时，Z的反应速率为_。解析：2 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量分别为c(X)0.1 molL1，c(Y)0.15 molL1，c(Z)0.05 molL1。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为2、3、1。根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3YZ2X。再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 molL1min1。答案：3YZ2X0.025 molL1min1名师点拨(1)由v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)对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。(xx哈尔滨高三调研)A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应：aA(s)bB(g)cC(g)dD(g)，t1、t2时刻分别测得部分数据如下表：n(B)/moln(C)/moln(D)/mol反应时间/min0.120.060.10t10.060.120.20t2下列说法正确的是()A0t1时间段内，平均反应速率v(B) mol(Lmin)1B若起始时n(D)0，则t2时v(D) mol(Lmin)1C升高温度，v(B)、v(C)、v(D)均增大Dbd61解析不能确定B的起始物质的量，因此0t1时间段内，不能确定B的变化量，则不能计算其反应速率，A错误；反应速率是平均反应速率，而不是瞬时反应速率，B错误；升高温度，反应速率v(B)、v(C)、v(D)均增大，C正确；t1t2时间段内，B和D的物质的量变化量分别是0.06 mol、0.1 mol，所以bd35，D错误。答案C化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率？上题中为什么没有用反应物A表示化学反应速率？答案：化学反应速率一般指平均速率；不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。1化学反应速率的计算思路某一物质(不能是固体或纯液体)的物质的量变化nx某一物质的浓度变化cxvxvy、vz等。2对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算(1)写出有关反应的化学方程式；(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；(3)根据已知条件列方程式计算。例如：反应mAnBpC起始浓度(molL1) a b c转化浓度(molL1) x 某时刻浓度(molL1) ax b c 题组一化学反应速率的概念及应用1反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)经一段时间后，SO2的浓度减少了0.4 molL1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 molL1s1，则这段时间为()A0.1 sB2.5 sC5 s D10 s解析：选C。根据化学方程式，当SO2的浓度减少了0.4 molL1时，消耗O2的浓度是0.2 molL1，由化学反应速率的计算式v得t5 s。2(教材改编)如图表示800 时，A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况，t是反应充分时的时间。试回答：(1)该反应的反应物是_。(2)0t min时A、B表示的平均反应速率分别为_、_。(3)该反应的化学方程式为_。答案：(1)A(2) molL1min1 molL1min1(3)3A(g)B(g)3C(g)题组二化学反应速率的大小比较与计算3对于可逆反应A(g)3B(s)2C(g)2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1min1Bv(B)1.2 molL1s1Cv(D)0.4 molL1min1Dv(C)0.1 molL1s1解析：选D。本题可以采用归一法进行求解，可以通过化学方程式的化学计量数将不同物质不同时间单位表示的反应速率折算成同一物质同一时间单位表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)0.2 molL1min1；D项中对应的v(A)3 molL1min1。4将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。经5 min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)c(B)35，v(C)0.1 mol/(Lmin)。则：(1)x_。(2)前5 min内B的反应速率v(B)_。(3)平衡时A的转化率为_。解析：(1)v(D)0.1 mol/(Lmin)v(C)，由此推知x2。(2)v(B)0.05 mol/(Lmin)。(3)3A(g)B(g)2C(g)2D(g)起始浓度(mol/L) a a 0 0转化浓度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5平衡浓度(mol/L) a0.75 a0.25 0.5 0.5(a0.75)(a0.25)35解得a1.5；A的转化率(A)100%50%。答案：(1)2(2)0.05 mol/(Lmin)(3)50%用“一看二转三比较”法比较化学反应速率的大小“一看”：看单位是否统一；“二转”：将不同物质表示的化学反应速率转化成用同一物质表示的化学反应速率；“三比较”：比较数值确定大小。 考点二影响反应速率的因素学生用书P1561内因反应物本身的性质是主要因素，如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)v(Al)。2外因(只改变一个条件，其他条件不变)3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为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1E2。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1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。()(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)升高温度，可以增加活化分子百分数，使反应速率加快。()(5)双氧水中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用。()(6)锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。()(7)其他条件不变，恒压，增加惰性气体的量，原化学反应速率减慢。()(8)相同条件下，Mg和Fe分别与0.1 molL1的盐酸反应的速率相同。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入N2使体系压强增大保持压强不变，充入N2使容器体积变大ABC D解析：选C。增加固体的量、恒容时充入惰性气体对反应速率无影响。名师点拨(1)反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时也可以从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)其他条件不变，改变温度、使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率不一定发生变化。一定条件下，2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H231 min；30 、pH7.0时所用时间15 min，则分解速率依次增大顺序为b、a、c。答案：(1)OH(2)1.00104(3)b、a、c名师点拨(1)不要把外界因素对反应速率的影响和对化学平衡的影响混淆，如升温，正、逆反应速率都增大，但是增大的幅度不同，导致化学平衡发生移动。(2)催化剂有正催化剂和负催化剂之分，正催化剂即通常所说的催化剂，负催化剂又称为抑制剂。(xx高考福建卷)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()c /molL1v /mmolL1min1T/K0.6000.5000.4000.300318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A.a6.00B同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变Cb318.2D不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同解析由表格知328.2 K时蔗糖水解的瞬时速率与浓度的关系成正比，则0.600/0.4009.00/a，a6.00，A项正确；从题给数据看，浓度越大、温度越高，反应速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时速率可能会不变，B项正确；浓度不变时，b K下反应速率低于318.2 K下的反应速率，故b318.2，C项正确；温度不同，相同浓度下的平均速率不同，浓度减少一半所需的时间也不同，D项错误。答案D增大上述实验中的压强，蔗糖水解的速率是否加快？若加入稀硫酸，蔗糖水解的速率是否加快？答案：蔗糖水解是在水溶液中进行的反应，改变压强不能影响其水解速率；稀硫酸是蔗糖水解的催化剂，所以会加快其水解速率。题组化学反应速率影响因素的实验探究1(xx高考安徽卷)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3。某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：在25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL46010305601030560解析：弄清实验目的。由题干可以看出实验目的是探究初始pH和一定浓度草酸的用量对反应速率的影响。三个实验中溶液的最终体积都是100 mL。由图中数据对比可以看出组实验探究的是草酸的用量对反应速率的影响，因此草酸溶液的体积要改变，为了保证混合溶液其他成分不发生变化，溶液的总体积不能发生改变，因此组合有很多种，如下表所示。草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL2020或15或25或25或15a(0a)可得出如下结论：溶液的碱性增强，能加快H2O2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢H2O2的分解。答案：(1)降低了活化能(2)探究浓度对反应速率的影响向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率探究影响化学反应速率因素的两种题型(1)以表格或图像的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应速率的影响规律。(2)给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应速率的影响规律。 考点四化学反应速率图像学生用书P160一、全程速率时间图像例如：Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。原因解释：AB段(v渐大)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度逐渐升高，导致反应速率逐渐增大；BC段(v渐小)，主要是因为随反应的进行，溶液中c(H)减小，导致反应速率减小。二、物质的量(或浓度)时间图像例如：某温度时，在定容(V L)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。1由图像得出的信息：(1)X、Y是反应物，Z是生成物；(2)t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。2根据图像可进行如下计算：(1)某物质的平均反应速率、转化率，如X的反应速率v(X) mol/(Ls)；Y的转化率(Y)100%。(2)确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1n3)(n2n3)n2。三、速率时间图像(以可逆反应为例分析)1改变反应物浓度2改变生成物浓度3改变气体体系的压强(1)对于正反应方向为气体体积增大(或减小)的反应(2)对于反应前后气体体积不变的反应：4改变温度对于正反应放热(或吸热)的反应：5加催化剂(1)条件增强，曲线在原图像的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。(2)浓度改变时，图像曲线一条连续，一条不连续；其他条件改变，图像曲线均不连续。1可逆反应mA(g)nB(g)pC(s)HQ，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，以下叙述正确的是()Amn，Q 0Bmnp，Q 0Cmn，Q 0 Dmnp，Q v正，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应；压强增大，v正、v逆都增大，且v正v逆，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，C正确。2如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强，速率的变化都符合示意图的反应是()A2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0B4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H0D2A(g)B(g)2C(g)H0解析：选B。由图像可知，升高温度或增大压强正、逆反应速率均增大，且平衡都向逆反应方向移动，则该反应为气体分子数增加的放热反应，A、C、D三项错误，B项正确。3图甲、图乙分别表示反应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增大反应物的浓度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从体系中分离出水蒸气解析：选B。图甲中t2时刻改变条件，正、逆反应速率同等程度地增大，且反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)为反应前后气体体积不变的反应，所以改变的条件为增大压强或使用催化剂，B对、A错；图乙中t2时刻改变条件，CO2浓度增大，CO浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，升高温度，平衡正向移动，C错；减小H2O(g)浓度，平衡向正反应方向移动，则CO2浓度减小，D错。名师点拨分析化学反应速率图像有三看：(1)看面：弄清纵、横坐标的含义；(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的斜率；(3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)是工业上合成氨的重要反应。(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式：_(热量用E1、E2或E3表示)。(2)图1中虚线部分改变的化学反应中的条件是_，该条件的改变与图2中_时刻条件的改变相同(用“t1t6”表示)。(3)图2中t3时刻改变的条件是_，t5时刻改变的条件是_。解析(1)根据图1可知，N2和H2反应生成1 mol NH3过程中放出的热量为(E3E1) kJ，所以N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H2(E1E3) kJmol1。(2)图1中虚线部分表示由反应物到达过渡态的过程中，所需能量减少，说明使用了催化剂，降低了活化能。因为反应N23H22NH3为反应前后气体体积不相等的反应，在图2中，t2时刻改变条件，正、逆反应速率的改变相同，说明改变的外界条件只能是使用了催化剂。(3)t3时刻改变条件，v(正)、v(逆)都同时减小，且v(正)v(正)，正、逆反应速率与原平衡时的速率不是连续的，平衡向逆反应方向移动，只能是升高温度。答案(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H2(E1E3) kJmol1(2)加催化剂t2(3)减小压强升高温度(1)对反应：N2O4(g)2NO2(g)H0，上题图2中t3时刻改变的条件是_，t5时刻改变的条件是_。(2)若在t6时刻向恒容容器中加入N2O4，请在下图中t6后画出速率变化关系。答案：(1)降低温度增大压强(2)根据速率时间图像判断反应条件的方法(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。 题组化学反应速率图像1(教材改编)对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0分别进行如下操作：升高反应体系的温度；增加反应物C的用量；缩小反应体系的体积；减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应的反应速率显著加快的是()A BC D解析：选D。改变固体反应物的用量不影响反应速率；减少CO的量，将会使反应速率降低。8一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图。下列叙述中正确的是()A反应的化学方程式为5YXBt1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍Ct2时，正、逆反应速率相等Dt3时，逆反应速率大于正反应速率解析：选B。反应开始时Y物质为10 mol，X物质为2 mol，t1时刻，X为4 mol，增加2 mol，Y为6 mol，减少4 mol，故反应的化学方程式为2YX，故A不正确；从图像可以看出，t2时刻X、Y两物质的物质的量相等，而不是反应速率相等，故C不正确；t3时，反应达到平衡状态，所以正反应速率等于逆反应速率，故D不正确。9Fenton试剂常用于氧化降解有机污染物X。在一定条件下，反应初始时c(X)2.0103 molL1，反应10 min进行测定，得图1和图2。下列说法不正确的是()A50 、pH在36时，X降解率随pH增大而减小BpH2、温度在4080 时，X降解率随温度升高而增大C无需再进行后续实验，就可以判断最佳反应条件是pH3、温度为80 DpH2、温度为50 时，10 min内X的平均降解速率v(X)1.44104 molL1min1解析：选C。由图1可知，50 、pH在36时，X降解率随pH增大而减小，故A正确；由图2可知，pH2、温度在4080 时，X降解率随温度升高而增大，故B正确；因溶液pH、温度都会影响X的降解率，故还需要进行pH3时温度对X降解率影响的实验或温度为80 时pH对X降解率影响的实验，故C错误；D项，由图2可知，pH2、50 时X的降解率为72%，X的浓度变化量2.0103 molL172%1.44103 molL1，故v(X)1.44104 molL1min1，故D正确。二、非选择题10(xx江门高三模拟)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)从反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为_。X的物质的量浓度减少了_，Y的转化率为_。(2)该反应的化学方程式为_。(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其反应速率随时间的变化图像如图所示：则下列说法符合该图像的是_。At1时刻，增大了X的浓度Bt1时刻，升高了体系温度Ct1时刻，缩小了容器体积Dt1时刻，使用了催化剂解析：(1)v(Z)0.079 molL1s1，c(X)0.395 molL1，Y的转化率为(Y)100%79%。(2)根据化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，可得化学方程式为X(g)Y(g)2Z(g)。(3)因为改变条件时平衡未发生移动，该反应又为等体积反应，所以可能是增大压强或加入了催化剂。答案：(1)0.079 molL1s10.395 molL179%(2)X(g)Y(g)2Z(g)(3)CD11草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：MnOH2C2O4HMn2CO2H2O(未配平)。用4 mL 0.001 mol/L KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol/L H2C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下：组别10%硫酸体积/mL温度/其他物质22022010滴饱和MnSO4溶液2301201 mL蒸馏水(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验_和_(用表示，下同)。如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验_和_。(3)对比实验和，可以研究_对化学反应速率的影响，实验中加入1 mL蒸馏水的目的是_。解析：(1)根据电子守恒列式可得：n(MnO)(72)n(H2C2O4)2(43)，则n(MnO)n(H2C2O4)25。(2)研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全相同。(3)对比和，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅有c(H)不同，故可研究c(H)对反应速率的影响。加1 mL水的目的是确保c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体积不变。答案：(1)25(2)(3)c(H)(或硫酸溶液的浓度)确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体积不变12工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。图中数据A(1，6)表示：在1 min时H2的物质的量是6 mol。(1)A点正反应速率_(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。(2)下列时间段平均反应速率最大的是_。A01 min B13 minC38 min D811 min(3)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线对应的实验条件改变是_，曲线对应的实验条件改变是_；体积不变再充入3 mol CO2和4 mol H2，H2O(g)的体积分数_(填“增大”“不变”或“减小”)。解析：(1)由图像看出，反应在6 min左右达到平衡，A点时，反应还没达到平衡，故正反应速率大于逆反应速率。(2)随反应进行，反应物浓度不断减小，正反应速