通用版2019版高考化学微一轮复习第23讲化学反应速率学案.pdf

通用版 2019 版高考化学微一轮复习第 23 讲化学反应速率学案20180509145 第 2 页 第 23 讲 化学反应速率 考纲要求 1.理解化学反应速率的概念、化学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要作用。3.结合具体实例理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识并能解释其一般规律。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 化学反应速率的计算与大小比较 1表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2数学表达式及单位 vct，单位为 molL1min1或 molL1s1。第 3 页 3化学反应速率与化学计量数的关系 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但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。如在反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)中，存在v(A)v(B)v(C)v(D)abcd 4化学反应中各物质浓度的计算模式“三段式”(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 mA nB pC 起 始 浓 度(molL 1)a b c 转 化 浓 度(molL 1)x 第 4 页 nxm pxm 某时刻浓度(molL 1)ax bnxm cpxm【感悟测评】判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。()(2)由 vct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。()(4)对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。()第 5 页 答案：(1)(2)(3)(4)化学反应速率的计算及比较 1利用基本公式 vctnVt。2利用速率之比化学计量数之比各物质的物质的量浓度变化量(c)之比各物质的物质的量的变化量(n)之比。3比较反应的快慢 同一化学反应的反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，而要进行一定的转化。(1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如 aAbBcC，即比较vAa与vBb，若vAavBb，则用A 表示时的反应速率比用 B 表示 第 6 页 时大。考向一 化学反应速率的计算 1(2019长春质检)在体积为 2 L 的密闭容器内合成氨，已知在时间 t 内，氨的物质的量增加了 0.6 mol，在此时间段内，用氢气表示的平均反应速率是0.45 mol/(Ls)，则t是()A0.44 s B.1 s C1.33 s D.2 s 解析：n(H2)n(NH3)320.6 mol320.9 mol，则 c(H2)0.9 mol2 L0.45 mol/L，由 vct得：tcH2vH20.45 mol/L0.45 molLs1 s。答案：B 2(2019临沂模拟)在 4 L 密闭容器中充入 6 mol A 气体和 5 mol B 气体，在一定条件下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)xD(g)，5 s 第 7 页 达到平衡。达到平衡时，生成了 2 mol C，经测定 D 的浓度为 0.5 molL1，下列判断正确的是()Ax1 BB 的转化率为 20%C平衡时 A 的浓度为 1.50 molL1 DB 的平均反应速率为 0.2 molL1s1 解析：平衡时，n(D)0.5 molL14 L2 mol。在相同时间内生成 C 和 D 的物质的量相等，因此 x2；3A(g)B(g)2C(g)2D(g)开始/mol:6 5 0 0 转化/mol:3 1 2 2 平衡/mol:3 4 2 2(B)1 mol5 mol100%20%；第 8 页 平衡时，c(A)3 mol4 L0.75 molL1；v(B)cBt1 mol4 L5 s0.05 molL1s1。答案：B【题后悟道】化学反应速率计算的 3 种方法(1)定义式法：v(B)cBtnBVt；(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比，如 mA(g)nB(g)=pC(g)中，v(A)v(B)v(C)mnp。(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。例 如：反 应 mA(g)nB(g)pC(g)起始浓度(molL1)a b 第 9 页 c 转 化 浓 度(molL1)x nxm pxm 某 时 刻 浓 度(molL 1)a x bnxm cpxm 考向二 化学反应速率的大小比较 3在四个不同的容器中，在不同条件下进行反应：N23H22NH3，根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨气的速率最快的是()Av(H2)0.2 molL1s1 Bv(N2)0.4 molL1min1 Cv(NH3)0.3 molL1s1 Dv(H2)0.6 molL1min1 解析：对于反应 N23H22NH3，都转化为氢气的反应速率进行判断。A 项，v(H2)0.2 第 10 页 molL1s112 molL1min1；B 项，v(N2)0.4 molL1min1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以 v(H2)3v(N2)1.2 molL1min1；C 项，v(NH3)0.3 molL1s118 molL1min1，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)1.5v(NH3)27 molL1min1；D 项，v(H2)0.6 molL1min1。答案：C 4(2019宁县校级期末)反应 A(g)3B(g)2C(g)2D(g)在不同条件下反应速率如下，其中最快的是()Av(A)0.15 mol/(Lmin)Bv(B)0.6 mol/(Lmin)Cv(C)0.4 mol/(Lmin)Dv(D)0.007 5 mol/(Ls)解析：A 项，vA10.15 mol/(Lmin)；第 11 页 B 项，vB30.2 mol/(Lmin)；C 项，vC20.2 mol/(Lmin)；D 项，v(D)0.007 5 mol/(Ls)0.45 mol/(Lmin)，vD20.225 mol/(Lmin)，故反应速率 v(D)v(B)v(C)v(A)。答案：D【技法归纳】化学反应速率大小的比较方法(1)归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。(2)比值法：将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应 mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，若vAmvBn，则反应速率 v(A)v(B)。第 12 页 考点二 化学反应速率的影响因素 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)：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为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为 E3，反应热为 E1E2。(注：E2为逆反应的活化能)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【感悟测评】百分数 1 改变反应 Fe(s)2HCl(aq)=FeCl2(aq)H2(g)的下列条件时，判断生成 H2的速率变化正误。第 13 页(1)升高溶液的温度，生成 H2的速率增大 ()(2)增大盐酸的浓度，生成 H2的速率增大 ()(3)增大铁的质量，生成 H2速率增大()(4)增加盐酸的体积，生成 H2速率减小 ()(5)加入几滴硫酸铜溶液，生成 H2速率增大 ()(6)加入 CH3COONa 固体，生成 H2速率减小()(7)加入 NaCl 固体，生成 H2速率减小()(8)将稀盐酸换成浓硫酸或浓硝酸，生成 H2速率增大()答 案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2判断正误(正确的打“”，错误的打“”)第 14 页(1)催化剂能降低反应所需的活化能，H也会发生变化()(2)温度、催化剂能改变活化分子的百分数 ()(3)催化剂参与化学反应，但反应前后的性质和质量均保持不变 ()答案：(1)(2)(3)3 一 定 温 度 下，反 应N2(g)O2(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：_；(2)恒容充入 N2：_；(3)恒容充入 He：_；(4)恒压充入 He:_。答案：(1)增大(2)增大(3)不变(4)减小 1化学反应速率的图象及应用 第 15 页(1)速率时间图象及应用(以可逆反应为例分析)改变反应物浓度 改变生成物浓度 改变气体体系的压强 对于正反应方向气体体积增大的反应：改变温度 对于正反应放热的反应：加催化剂或等体反应加压(2)速率温度(T)或压强(p)图象 以 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol 为例 由图可知v(吸热)受温度的影响大，v(缩体)受压强的影响大。2外界因素对化学反应速率影响的实验探究(1)常见考查形式：以表格的形式给出多组实验数据，让学生 第 16 页 找出每组数据的变化对反应的影响。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。(2)解题策略：确定变量：解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。定多变一。在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，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，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。数据有效。解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。考向一 浓度与压强对化学反应速率的影响 1(2019龙岩模拟)如表为某学生进行的 第 17 页 两组实验：反应物 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 水 甲 0.1 molL1 10 mL 0.1 molL1 10 mL 5 mL 乙 0.2 molL1 5 mL 0.2 molL1 5 mL 20 mL 若其他条件均相同，上述两组实验中，对应反应的反应速率关系为()A甲乙 B.甲乙 解析：实验甲、乙中的 n(Na2S2O3)和 n(H2SO4)相同，但实验甲溶液的体积是 25 mL，实验乙溶液的体积是 30 mL，故实验甲的反应物浓度大，反应速率快。答案：A 2 (2019 烟 台 模 拟)反 应C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)在一可变体积的容器中 第 18 页 进行，则下列条件的改变使其反应速率增大的是()A增加 C 的量 B将容器的体积缩小一半 C保持温度和容器体积不变，充入 He D保持温度和压强不变，充入 He 解析：因 C 为固体，当增加 C 的量时，其浓度不会改变，则不会对速率产生影响；将容器的体积缩小一半，气态物质的浓度均增大一倍，故一定会加快反应的进行；当保持温度和容器体积不变，充入 He 时，原来各种物质的浓度没有发生变化，故速率不变；当保持温度和压强不变，充入 He 时，容器的体积必然扩大，各物质的浓度减小，故反应速率变小。答案：B 考向二 外界条件对化学反应速率影响的综合判断 3硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方 第 19 页 程式为：Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验 反应 温度/Na2S2O3溶液 稀 H2SO4 H2O V/mL C/(molL1)V/mL C/(molL1)V/mL A 25 5 10 5 B 25 5 5 10 C 35 5 10 5 D 35 5 5 10 解析：混合液的体积都为 20 mL，但选项 D中反应温度最高、反应物 Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。答案：D 4(2019黄浦区二模)下列关于催化剂的说法错误的是()A温度越高，催化剂的催化效果越好 第 20 页 B汽车排气管上的“催化转化器”能减少有害气体排放 C催化剂可以改变化学反应速率，但不能破坏化学平衡 D催化剂可以改变化学反应路径，且反应前后其质量和化学性质都不发生变化 解析：温度高时催化剂可能会失去活性或者分解等，故 A 错误；催化转化器可以使汽车尾气中的 CO 和 NO 反应生成无毒 N2和 CO2，能减少有害气体排放，故 B 正确；催化剂改变反应速率，不改变化学平衡，故 C 正确；催化剂改变反应速率，也可以改变化学反应路径，但反应前后其质量和化学性质都不变，故 D 正确。答案：A 考向三 化学反应速率的变量控制 5实验室用 Zn 与稀硫酸反应来制取氢气，常加少量 CuSO4来加快反应速率。为了探究 CuSO4的量对 H2生成速率的影响，某同学设计了实验方 第 21 页 案(见表)，将表中所给的试剂按一定体积混合后，分别加入四个盛有相同大小的 Zn 片(过量)的反应瓶(甲、乙、丙、丁)中，收集产生的气体，并记录收集相同体积的气体所需的时间。实 验 试 剂 甲 乙 丙 丁 4 mol/L H2SO4/mL 20 V1 V2 V3 饱和 CuSO4溶液/mL 0 V4 10 H2O/mL V5 V6 8 0 收集气体所需时间/s t1 t2 t3 t4 下列说法正确的是()At1t2t3t4 BV4V510 CV67.5 1V2V320 解析：甲、乙、丙、丁为对比实验，目的是为了探究 CuSO4的量对 H2生成速率的影响，为达 第 22 页 到此目的，甲、乙、丙、丁四容器中 c(H)应相同，即开始加入 4 mol/L H2SO4的体积相同，加水后四种溶液体积也相同。因此，V1V2V320，根据丁中加入 10 mL CuSO4溶液和 0 mL H2O，可知四容器中溶液的总体积均为 201030(mL)，则 V510，V67.5，V42，收集相同量的氢气所需时间不同，即说明 CuSO4的量对反应的影响不同。答案：C 6在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO35SO232H=I25SO24H2O 生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：实验 0.01 molL1 0.01 molLH2O 的实验溶液出现蓝 第 23 页 序号 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 1Na2SO3溶液的体积/mL 体积/mL 温度/色时所需时间/s 实验 1 5 V1 35 25 实验 2 5 5 40 25 实验 3 5 5 V2 0 该实验的目的是_；表中 V2_mL。解析：通过分析表中的数据可知，该实验探究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1 和实验 2 的温度相同，故实验 2 与实验 3 的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此V240。第 24 页 答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系(或其他合理答案)40 考向四 化学反应速率的图象 7 可逆反应 aX(g)bY(g)cZ(g)在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后，t0时改变某一外界条件，化学反应速率(v)时间(t)图象如图，则下列说法中正确的是()A若 abc，则 t0时只能是增大了容器的压强 B若 abc，则 t0时只能是加入了催化剂 C若 abc，则 t0时只能是增大了容器的压强 D若 abc，则 t0时只能是加入了催化剂 解析：若使用了催化剂，无论 ab 是否等于 c，都会出现 v(正)v(逆)。若 abc，增大压强，平衡要向气体总分子数减少的方向进 第 25 页 行，故 v(正)v(逆)。答案：D 8密闭容器中发生如下反应：A(g)3B(g)2C(g)H0，根据下列速率时间图象，回答下列问题：(1)下 列 时 刻 所 改 变 的 外 界 条 件 是t1_；t3_；t4_。(2)反应速率最快的时间段是_。(3)下 列 措 施 能 增 大 正 反 应 速 率 的 是_。A通入 A(g)B分离出 C(g)解析：(1)t1时，v正、v逆都增大，条件改变应是升高温度或增大压强，但 v逆增大的程度大，结合 Hv(逆)，但 v(正)比 v(正)要小；D 项 v(正)、v(逆)均减小。答案：(1)升高温度 加入催化剂 减小压强(2)t3t4(3)A 1(2019高考重庆卷)(多选)研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在 CuCl。关于CuCl 在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是()答案：AB 2(2019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。第 27 页 下列判断不正确的是()B同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v 可能不变 D不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 解析：分析 328.2 K 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，瞬时反应速率可能会不变，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；题给数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能作为判断所用时间的依据，D 项错误。答案：D 3(2019高考江苏卷)H2O2分解速率受多种 第 28 页 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：2存在下 0.1 molL1NaOH 溶液中H2O2分解速度大于 1 molL1NaOH 溶液中 H2O2的分解速率，C 错误；由图丙和图丁可知，Mn2浓度越大，双氧水分解越快，D 正确。答案选 D。答案：D 4(2019高考广东卷，31(3)一定条件下 第 29 页 测得反应 2HCl(g)12O2(g)Cl2(g)H2O(g)的反应过程中 n(Cl2)的数据如下：t/min 0 n(Cl2)/103mol 0 计算 2.06.0 min 内以 HCl 的物质的量变化表示的反应速率(以 molmin1为单位，写出计算过程)。答案：反应速率103mol2min1.8103 molmin1 5(2019高考全国卷，27(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示：温度/30 35 40 45 50 TiO2xH2O 转化率/%99998 第 30 页 2 5 7 3 8 分析 40 时 TiO2xH2O 转化率最高的原因_ _。解析：当温度低于 40 时，H2O2、NH3H2O不易分解，但是温度低，反应速率慢，TiO2xH2O转化率低；当温度高于 40 时，H2O2分解，NH3逸出，反应物浓度降低，反应速率下降，TiO2xH2O 的转化率低。答案：低于 40，TiO2xH2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过 40，双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2xH2O 转化率下降