2019版高考化学大一轮复习 第7章 化学反应的方向、限度与速率 第3讲 化学反应速率 工业合成氨课件 鲁科版.ppt

第3讲化学反应速率工业合成氨 2019 备考 最新考纲 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 了解反应活化能的概念 5 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 考点一化学反应速率 频数 难度 1 化学反应速率 快慢 增加 2 0mol L 1 min 1 2 化学反应速率与系数的关系 1 内容 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方程式中各物质的之比 即v A v B v C v D 2 实例 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 6mol L 1 s 1 则v B mol L 1 s 1 v C mol L 1 s 1 系数 m n p q 0 2 0 4 1 教材基础知识判断 答案 1 2 3 4 5 2 LK选修4 P55 活动 探究 改编 某温度下 浓度都是1mol L 1的两种气体X2和Y2 在密闭容器中反应生成气体Z 经tmin后 测得各物质的浓度分别为 X2 0 4mol L 1 Y2 0 6mol L 1 Z 0 4mol L 1 则该反应的化学方程式可表示为 答案B 3 溯源题 全国卷 化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5 回答下列问题 反应AX3 g X2 g AX5 g 在容积为10L的密闭容器中进行 起始时AX3和X2均为0 2mol 反应在不同条件下进行 反应体系总压强随时间的变化如图所示 1 列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v AX5 2 图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v AX5 由大到小的次序为 填实验序号 探源 本考题源于教材LK选修4P63 迁移应用 及其拓展 对化学反应速率的有关计算进行考查 题组一化学反应速率概念理解及应用1 2018 东城区期末 在2CH4 g 2NH3 g 3O2 g 2HCN g 6H2O g 反应中 已知v HCN nmol L 1 min 1 且v O2 mmol L 1 min 1 则m与n的关系正确的是 A m 1 2nB m 2 3nC m 3 2nD m 2n解析已知 v HCN nmol L 1 min 1 v O2 mmol L 1 min 1 反应速率之比等于对应计量数之比 故n m 2 3 即m 3 2n 答案C A v NH3 0 010mol L 1 s 1B v O2 0 0010mol L 1 s 1C v NO 0 0010mol L 1 s 1D v H2O 0 045mol L 1 s 1 答案C 题组二化学反应速率的比较与计算3 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 45mol L 1 s 1 v B 0 6mol L 1 s 1 v C 0 4mol L 1 s 1 v D 0 45mol L 1 s 1 下列有关反应速率的比较中正确的是 A B C D 答案B 4 一定温度下 10mL0 40mol L 1H2O2溶液发生催化分解 不同时刻测得生成O2的体积 已折算为标准状况 如下表 下列叙述不正确的是 溶液体积变化忽略不计 A 0 6min的平均反应速率 v H2O2 3 3 10 2mol L min 1B 6 10min的平均反应速率 v H2O2 3 3 10 2mol L min 1C 反应至6min时 H2O2 0 30mol L 1D 反应至6min时 H2O2分解了50 解析根据题目信息可知 0 6min 生成22 4mL 标准状况 氧气 消耗0 002molH2O2 则v H2O2 3 3 10 2mol L min 1 A项正确 随反应物浓度的减小 反应速率逐渐降低 B项正确 反应至6min时 剩余0 002molH2O2 此时 H2O2 0 20mol L 1 C项错误 反应至6min时 消耗0 002molH2O2 转化率为50 D项正确 答案C 规律方法 定量法比较化学反应速率的大小 考点二影响化学反应速率的因素 频数 难度 1 内因 v Mg v Al 2 外因 其他条件不变 只改变一个条件 3 理论解释 有效碰撞理论 1 活化分子 能够发生有效碰撞的分子 2 活化能 如图图中 E1为 使用催化剂时的活化能为 E2为 反应热为 3 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 逆反应的活化能 E1 E2 活化分子 有效碰撞与反应速率的关系 1 RJ选修4 P242改编 中国首条 生态马路 在上海复兴路隧道建成 它运用了 光触媒 技术 在路面涂上一种光催化剂涂料 可将汽车尾气中45 的NO和CO转化成N2和CO2 下列对此反应的叙述中正确的是 A 使用光催化剂不改变反应速率B 使用光催化剂能增大NO的转化率C 升高温度能加快反应速率D 改变压强对反应速率无影响答案C 2 教材知识拓展 答案 1 增大 2 增大 3 不变 4 减小 总结 1 恒容 充入 惰性气体 总压增大 物质浓度不变 活化分子浓度不变 反应速率不变 2 恒压 充入 惰性气体 体积增大 物质浓度减小 活化分子浓度减小 反应速率减小 3 溯源题 全国卷节选 COCl2的分解反应为COCl2 g Cl2 g CO g H 108kJ mol 1 反应体系达到平衡后 各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示 第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出 1 比较第2min反应温度T 2 与第8min反应温度T 8 的高低 T 2 T 8 填 或 2 比较产物CO在2 3min 5 6min和12 13min时平均反应速率 平均反应速率分别以v 2 3 v 5 6 v 12 13 表示 的大小 3 比较反应物COCl2在5 6min和15 16min时平均反应速率的大小 v 5 6 v 15 16 填 或 原因是 解析 1 2min和8min时反应都处于平衡状态 在4min时生成物浓度都增大 反应物浓度减小 则改变的条件是升高温度 故T 2 T 8 2 分析图像表示的意义 根据图像可得出平均反应速率为v 5 6 v 2 3 v 12 13 3 分析图像可知反应在5 6min和15 16min时 反应温度相同 因为在相同温度时 该反应的反应物浓度越高 反应速率越大 故v 5 6 v 15 16 答案 1 2 v 5 6 v 2 3 v 12 13 3 在相同温度时 该反应的反应物浓度越高 反应速率越大 探源 本高考题组源于教材RJ选修4P20 22 实验2 2 2 3 2 4 和P23 科学探究 及其拓展对外界条件对化学反应速率的影响进行了考查 题组影响化学反应速率的因素1 一定温度下 反应 C s CO2 g 2CO g H 0 反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 下列有关以上两个反应的说法正确的是 A 降低温度反应 的速度减小 反应 的速率增大B 增大压强反应 的速率不变 反应 的速率增大C 增大压强反应 的速率增大 反应 的速率增大D 升高温度反应 的速率增大 反应 的速率减小解析降低温度反应速率减小 升高温度反应速率增大 A D错 对于有气体参加的可逆反应 增大压强 反应速率增大 减小压强反应速率减小 B错 C对 答案C 2 在一定的条件下 某反应X g Y g Z g 分解的部分实验数据如下 下列有关说法正确的是 A X的浓度越大 反应速率越大B X的浓度越大 消耗一半时所用的时间越短C X分解的速率与其浓度无关D X的分解速率先快后慢 解析X的分解速率是匀速的 与其浓度无关 A D错误 C正确 X的分解速率不变 X的浓度越大 消耗一半时所用的时间越长 B项错误 答案C 3 下列说法中正确的是 A 已知t1 时 反应C CO22CO H 0的速率为v 若升高温度逆反应速率减小B 恒压容器中发生反应N2 O22NO 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6mol L 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 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D 考点三工业合成氨 1 反应特点2 合成氨适宜条件的选择 N2 g 3H2 g 2NH3 g H0 S0 1 温度以左右为宜 2 压强大致可分为 1 107Pa 2 107Pa 3 107Pa 和 8 5 107Pa 1 108Pa 三种类型 3 用做催化剂 4 按N2与H2的物质的量之比为投料并及时分离出 700K 低压 中压 高压 铁触媒 1 2 8 NH3 3 合成氨工业的简要过程 1 1 LK选修4 P701改编 合成氨时既要使合成氨的产率增大 又要使反应速率加快 可采用的办法是 减压 加压 升温 降温 及时从平衡混合气中分离出NH3 补充N2或H2 加催化剂 减小N2或H2的量答案 2 溯源题 经典考题 对于合成氨反应 达到平衡后 判断以下分析正误 1 升高温度 对正反应的反应速率影响更大 2 增大压强 对正反应的反应速率影响更大 3 减小反应物浓度 对逆反应的反应速率影响更大 4 加入催化剂 对逆反应的反应速率影响更大 答案 1 2 3 4 探源 本考题源于教材LK选修4P68 化学与技术 及其拓展 对外界条件对合成氨反应速率的影响进行了考查 题组化学平衡和化学反应速率理论在工农业生产中的应用1 某工业生产中发生反应 2A g B g 2M g H 0 下列有关该工业生产的说法中正确的是 A 这是一个放热的熵减反应 在低温条件下该反应一定可自发进行B 若物质B价廉易得 工业上一般采用加入过量的B 以提高A的转化率C 工业上一般采用较高温度合成M 因温度越高 反应物的转化率越高D 工业生产中常采用催化剂 因为使用催化剂可提高反应物的转化率 解析这是一个放热的熵减反应 只有当 H T S 0时 该反应才能自发进行 A错误 加入过量的B 可以提高A的转化率 B正确 升高温度 平衡逆向移动 反应物的转化率降低 C错误 使用催化剂只能改变反应速率 不能使平衡发生移动 不能提高反应物的转化率 D错误 答案B 2 2018 河南省豫南豫北名校精英联赛 德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨 反应原理为 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 4kJ mol 1 1 在恒温恒容条件下 向反应平衡体系中充入氮气 达到新平衡时 H2 将 填 增大 减小 不变 或 无法判断 下同 N2 H2 3将 2 工业上可用CH4与水蒸气制氢气 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 在200 时2L的密闭容器中 将1molCH4和1molH2O g 混合 达平衡时CH4的转化率为80 则200 时该反应的平衡常数K 保留一位小数 3 如图为合成氨反应在不同温度和压强 使用相同催化剂条件下 初始时氮气 氢气的体积比为1 3时 平衡混合物中氨的体积分数 若分别用vA NH3 和vB NH3 表示从反应开始至达平衡状态A B时的化学反应速率 则vA NH3 填 或 vB NH3 4 工业生产中逸出的氨可用稀硫酸吸收 若恰好生成NH4HSO4 该溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是 5 H2NCOONH4是工业合成尿素的中间产物 该反应的能量变化如图所示 用CO2和氨合成尿素的热化学方程式为 试题分析 2014 课标全国 9 已知分解1molH2O2放出热量98kJ 在含少量I 的溶液中 H2O2分解的机理为 H2O2 I H2O IO 慢H2O2 IO H2O O2 I 快下列有关该反应的说法正确的是 A 反应速率与I 的浓度有关B IO 也是该反应的催化剂C 反应活化能等于98kJ mol 1D v H2O2 v H2O v O2 解题思路 H2O2的分解速率主要是由第一个反应决定的 I 浓度越大 反应速率越快 A项正确 根据总反应可知 该反应的催化剂为I 而IO 为中间产物 B项错误 根据所给信息无法确定反应活化能 C项错误 反应速率关系为v H2O2 v H2O 2v O2 D项错误 正确答案 A 真题演练 1 正误判断 正确的打 错误的打 1 使用催化剂能够降低化学反应的反应热 H 2016 天津理综 3A 2 FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解 同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同 2015 天津理综 3C 3 探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时 若先将两种溶液混合并计时 再用水浴加热至设定温度 则测得的反应速率偏高 2016 浙江理综 8B 4 探究催化剂对H2O2分解速率的影响 在相同条件下 向一支试管中加入2mL5 H2O2和1mLH2O 向另一支试管中加入2mL5 H2O2和1mLFeCl3溶液 观察并比较实验现象 2015 江苏 13D 答案 1 2 3 4 2 2017 江苏化学 10 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 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 解析A项 浓度对反应速率的影响是浓度越大 反应速率越快 错误 B项 NaOH浓度越大 即pH越大 H2O2分解速率越快 错误 C项 由图 Mn2 存在时 0 1mol L 1的NaOH时H2O2的分解速率比1mol L 1的NaOH时快 错误 D项 由图可知 碱性条件下 Mn2 存在时 H2O2分解速率快 正确 答案D 3 1 2014 全国卷 节选 在容积为1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 发生反应N2O4 g 2NO2 g 随温度升高 混合气体的颜色变深 在0 60s时段 反应速率v N2O4 为 mol L 1 s 1 由图1和图2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 答案 1 0 0010 2 降低反应活化能 或作催化剂 30 pH 2 0蛋白质变性 或硫杆菌失去活性 热点说明 影响化学反应速率的因素有多种 在探究相关规律时 需要控制其他条件不变 只改变某一个条件 探究这一条件对反应速率的影响 变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察 分析以及处理实验数据得出合理结论的能力 因而在这几年高考试题中常有所涉及 1 考查形式 1 以表格的形式给出多组实验数据 让考生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响 2 给出影响化学反应速率的几种因素 让考生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响 2 解题策略 3 实例分析 探究温度 催化剂对反应 2H2O2 2H2O O2 的影响 可以确定催化剂 是否加入MnO2 和温度 加热 常温 作为可变量 其他的则控制为不变量 根据两种条件下的反应都有气体生成的特征 利用导管将生成的气体导入水槽中 通过观察水槽中产生气泡的剧烈程度 并以此判断该控制变量对化学反应速率是否产生影响以及具体的影响效果 模型解题 1 碘在科研与生活中有重要作用 某兴趣小组用0 20mol L 1KI 0 4 淀粉溶液 0 20mol L 1K2S2O8 0 010mol L 1Na2S2O3等试剂 探究反应条件对化学反应速率的影响 2 如果实验中不使用Na2S2O3溶液 可能存在的不足是 3 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 表中V1 mL 理由是 V2 mL 理由是 显色时间t1大约是 4 根据表中数据可以得出的结论是 3 该实验是探究反应物浓度对化学反应速率的影响 实验 与实验 对照 溶液体积一直是25mL 为确保溶液体积不变 所以V1 7 5mL 理由是保证每次实验溶液总体积相等 V2 1mL 理由是保证淀粉溶液的用量相同 对比几组实验数据 显然时间t1大约是72s 4 根据表中数据可以得出的结论是反应速率与反应物浓度成正比关系 即 反应物浓度越大 反应速率越快 答案 1 0 5 2 显色时间太短 不易测量 3 7 5保证每次实验溶液总体积相等1保证淀粉溶液的用量相同72s 54s 72s 4 反应速率与反应物浓度成正比关系 反应物浓度越大 反应速率越快 2 兴趣小组探究锌片与盐酸 醋酸反应时 浓度或温度对反应速率的影响 他们准备了以下化学用品 0 20mol L 1与0 40mol L 1的HCl溶液 0 2mol L 1与0 40mol L 1的CH3COOH溶液 0 10mol L 1CuCl2 锌片 形状 大小 质量相同 秒表 碳棒 导线 烧杯 几支试管和胶头滴管 酸液温度控制为298K和308K 1 酸液都取足量 相同体积 请你帮助完成以下实验设计表 表中不要留空格 2 若 1 中实验 锌片消失的时间是20s 则锌片剩余质量与时间关系图如图 假设 该反应温度每升高10 反应速率是原来的2倍 温度相同 浓度相同时 醋酸的平均反应速度是盐酸的1 2 请你在此图中大致画出 实验 用实线 实验 中醋酸实验 用虚线 的锌片质量与时间关系曲线 3 某实验小组在做 1 中实验 时误加少量0 10mol L 1CuCl2溶液 发现反应速率与 1 中实验 接近 该组同学对影响因素提出如下假设 请完成假设三 假设一 Cu2 对该反应起催化剂作用假设二 Cl 对该反应起催化剂作用假设三 4 请你设计实验验证上述假设三是否成立 写出实验步骤及预期现象 3 Zn置换出Cu 构成Zn Cu原电池 能够加快反应速率 所以假设3为 形成Zn Cu原电池 加快反应速率 4 设计对照实验 其中一个为原电池 如 将不连接的铜 锌电极插入稀硫酸中 此过程中铜电极不反应 锌电极产生氢气 将铜 锌电极用导线连接放入稀硫酸中 可以观察到在铜电极上迅速产生氢气 产生氢气的速率大于 根据 可知 Zn Cu构成原电池后可以大大加快反应速率 答案 1 2980 20实验目的 a 不同温度b 不同浓度 2 3 形成Zn Cu原电池 加快反应速率 其他答案合理亦可 4 将不连接的铜 锌电极插入稀硫酸中 将铜 锌电极用导线连接放入稀硫酸中产生氢气的速率 大于 证明构成原电池后可以大大加快反应速率