(统考版)2023版高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡第1讲化学反应速率学生用书.docx

第1讲化学反应速率考纲要求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，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。考点一化学反应速率基础梳理·自我排查1.表示方法通常用单位时间内反应物浓度的_或生成物浓度的_来表示。2数学表达式及单位vct，单位为_或_。3化学反应速率与化学计量数的关系(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)0.6 mol·L1·s1，则v(B)_mol·L1·s1，v(C)_mol·L1·s1。思考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(g)nB(g)pC(g)起始浓度/mol·L1 a b c转化浓度/mol·L1 x nxm pxm某时刻浓度/mol·L1 ax bnxm cpxm判断(正确的打“”，错误的打“×”)(1)10 mol·L1·s1的反应速率一定比1 mol·L1·s1的反应速率大()(2)固体和纯液体的浓度是固定的，增加固体或纯液体的用量，反应速率保持不变()(3)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加()(4)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()(5)对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显()微点拨1化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。2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视为常数。考点专练·层级突破练点一化学反应速率的计算1氨分解反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)在容积为2 L的密闭容器内进行，已知起始时氨气的物质的量为4 mol，5 s末为2.4 mol，则用氨气表示该反应的反应速率为()A.0.32 mol·L1·s1B0.16 mol·L1·s1C1.6 mol·L1·s1 D0.8 mol·L1·s12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.a6.00B同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变Cb<318.2D不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同3.将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H<0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在13 min内H2平均反应速率是_，在810 min内CO2的平均反应速率是_。练点二化学反应速率大小判断4可逆反应A(g)2B(g)C(g)D(g)，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是()Av(A)0.15 mol·L1·min1Bv(B)0.6 mol·L1·min1Cv(C)0.4 mol·L1·min1Dv(D)0.02 mol·L1·s1方法总结比较化学反应速率大小的方法由于同一反应的化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应速率大小时不能只看数值的大小，而要进行相应的转化。(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时可换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如，对于一般反应aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)，比较不同时间段内vAa与vBb的大小，若vAa>vBb，则A表示的反应速率比B表示的大。5.硝基苯甲酸乙酯在OH存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5OHO2NC6H4COOC2H5OH，两种反应物的初始浓度均为0.050 mol·L1，15时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率随时间变化的数据如表所示，回答下列问题：t/s0120180240330530600700800/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式计算该反应在120180 s与180240 s区间的平均反应速率_。(2)比较两者大小可得出的结论是_。练点三化学反应速率的灵活计算6合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v_mL·g1·min1。7在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)12O2(g)H2O(g)Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.2计算2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min1为单位，写出计算过程)。考点二影响化学反应速率的因素基础梳理·自我排查1.内因：反应物的_为影响化学反应速率的主要因素，起决定性作用。2外因(其他条件不变时)3稀有气体对有气体参与的反应速率的影响(1)恒温恒压(2)恒温恒容4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_，反应热为_。(注：E2为逆反应的活化能)(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。思考一定温度下，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：_，原因是_。(2)恒容充入N2：_。(3)恒容充入He：_，原因是_。(4)恒压充入He：_。判断(正确的打“”，错误的打“×”)(1)其他条件相同时，增大反应物浓度使分子获得能量，活化分子百分数提高，反应速率增大()(2)100 mL 2 mol·L1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变()(3)升高温度可使吸热反应的反应速率增大，使放热反应的反应速率也增大()(4)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大()(5)催化剂能降低反应所需的活化能，H也会发生变化()(6)温度、催化剂能改变活化分子的百分数()微点拨活化分子、有效碰撞与反应速率的关系：考点专练·层级突破练点一影响化学反应速率的常见因素1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 D2下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是()选项反应甲乙A外形、大小相近的金属和水反应NaKB4 mL 0.01 mol·L1KMnO4溶液分别和不同浓度的2 mLH2C2O4(草酸)溶液反应0.1 mol·L1的H2C2O4溶液0.2 mol·L1的H2C2O4溶液C5 mL 0.1 mol·L1 Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 mol·L1H2SO4溶液反应热水冷水D5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2无MnO2粉末加MnO2粉末3实验测得某反应在不同pH下产物A的浓度随时间变化的关系如图所示(其他条件相同)。则下列有关说法正确的是()A若增大压强，该反应的反应速率一定增大BpH6.8时，随着反应的进行，反应速率逐渐增大C一定pH范围内，溶液中H浓度越小，反应速率越快D可采取调节pH的方法使反应停止练点二反应速率与活化能4.如图，这种具有不同能量的分子百分数和能量的对应关系图，叫做一定温度下分子能量分布曲线图。图中E表示分子平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量。下列说法不正确的是()A图中Ec与E之差表示活化能B升高温度，图中阴影部分面积会增大C使用合适的催化剂，E不变，Ec变小D能量大于Ec的分子间发生的碰撞一定是有效碰撞5已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为：H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I快下列有关该反应的说法正确的是()A反应速率与I浓度有关BIO也是该反应的催化剂C反应活化能等于98 kJ·mol1Dv(H2O2)v(H2O)v(O2)练点三“控制变量法”实验应用6.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是()组别对应曲线c(HCl)/(mol·L1)反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状A.第4组实验的反应速率最慢B第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L1C第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L1D第3组实验的反应温度低于30 7某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度/浓度/mol·L1体积/mL浓度/mol·L1体积/mL0.102.00.0104.0250.202.00.0104.0250.202.00.0104.050(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4每消耗1 mol H2C2O4转移_mol电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)n(KMnO4)_。(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是_。(3)已知50 时c(MnO4)反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25 时c(MnO4)反应时间t的变化曲线示意图。方法总结利用“控制变量法”的解题策略真题演练·素养通关1.2021·湖南卷，14铁的配合物离子(用LFeH表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A该过程的总反应为 HCOOH催化剂CO2H2BH浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D该过程的总反应速率由步骤决定22019·全国卷，27(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。A.T1>T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 mol·L132020·浙江1月，22在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是()A.Ea为逆反应活化能，Ea为正反应活化能B该反应为放热反应，HEaEaC所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移4浙江4月选考对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度(mol·L1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。时间水样0510152025(pH2)0.400.280.190.130.100.09(pH4)0.400.310.240.200.180.16(pH4)0.200.150.120.090.070.05(pH4，含Cu2)0.200.090.050.030.010下列说法不正确的是()A在020 min内，中M的分解速率为0.015 mol·L1·min1B水样酸性越强，M的分解速率越快C在025 min内，中M的分解百分率比大D由于Cu2存在，中M的分解速率比快5北京卷，27近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：(1)反应： 2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g)H1551 kJ·mol1反应：S(s)O2(g)=SO2(g)H3297 kJ·mol1反应的热化学方程式：_。(2)对反应，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2_p1(填“”或“”)，得出该结论的理由是_。(3)I可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。iSO24I4H=S2I22H2Oii.I22H2O_=_ _2I(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)序号ABCD试剂组成0.4 mol·L1KIa mol·L1KI02 mol·L1H2SO40.2 mol·L1H2SO40.2 mol·L1KI0000 2 mol I2实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快B是A的对比实验，则a_。比较A、B、C，可得出的结论是_。实验表明，SO2的歧化反应速率DA。结合i、ii反应速率解释原因：_。第七章化学反应速率和化学平衡第1讲化学反应速率考点一基础梳理·自我排查1减少增加2mol·L1·min1mol·L1·s13化学计量数mnpq0.20.4判断答案：(1)×(2)(3)×(4)×(5)×考点专练·层级突破1解析：反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。反应进行到5 s时，消耗的氨气为4 mol2.4 mol1.6 mol，所以用氨气表示的反应速率为1.6 mol2 L·5s0.16 mol/(L·s)，所以选项B是正确的。答案：B2解析：根据题中数据分析，温度不变时，反应的瞬时速率与浓度成正比，则可求出a6.00，A项正确；温度为b K、浓度为0.500 mol·L1和温度为318.2 K、浓度为0.300 mol·L1对应的瞬时速率相等，B项正确；浓度不变时，温度由318.2 K变成b K时，反应速率减小，则b<318.2，C项正确；不同温度时，反应速率不同，蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，D项错误。答案：D3答案：0.75 mol·L1·min10 mol·L1·min14解析：根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比，将选项中的其他物质的速率都转化为A物质的速率。B项，v(A)0.3 mol·L1·min1；C项，v(A)0.4 mol·L1·min1；D项，v(A)0.02 mol·L1·s11.2 mol·L1·min1。所以D项表示的反应速率最快。答案：D5解析：(1)注意“列式计算”的要求是既要列出规范的计算式，又要计算出结果。(2)要求考生进行比较分析，120180 s时间段速率大是因为反应物浓度大，180240 s时间段速率小是因为反应物浓度小，即随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢。答案：(1)v7.3×105 mol·L1·s1v5.8×105 mol·L1·s1(2)随反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢6解析：吸氢速率v240 mL2 g×4 min30 mL·g1·min1。答案：307答案：解法一2.06.0 min时间内，n(Cl2)5.4×103 mol1.8×103 mol3.6×103 mol，v(Cl2)9.0×104 mol·min1所以v(HCl)2v(Cl2)2×9.0×104 mol·min11.8×103 mol·min1。解法二HCl转化的物质的量为n，则2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g) 2 1 n(5.41.8)×103mol解得n7.2×103mol，所以v(HCl)1.8×103mol·min1。考点二基础梳理·自我排查1性质2加快减慢加快减慢加快减慢相同接触面积4(2)正反应的活化能E3E1E2思考答案：(1)增大单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多，因而反应速率增大(2)增大(3)不变单位体积内活化分子数不变，因而反应速率不变(4)减小判断答案：(1)×(2)×(3)(4)(5)×(6)考点专练·层级突破1解析：增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。答案：C2解析：由于K比Na活泼，故大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。答案：C3解析：不知该反应中有没有气体参加，不能根据压强变化判断反应速率，A项错误；图像中表示反应速率的是曲线的斜率，随着反应的进行，每个时间段的斜率不一定都增大，B项错误；pH越小，H浓度越大，反应速率越快，C项错误；pH8.8时，反应速率接近于0，D项正确。答案：D4解析：E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能产生有效碰撞，活化分子具有的最低能量Ec与分子的平均能量E之差叫活化能，A正确；当温度升高时，使活化分子百分数增大，阴影部分面积会增大，B正确；催化剂使活化能降低，加快反应速率，使用合适的催化剂，E不变，Ec变小，C正确；E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能产生有效碰撞，D错误。答案：D5解析：H2O2的分解反应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；根据总反应可确定该反应的催化剂为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。答案：A6解析：由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ，D错误。答案：D7解析：(1)H2C2O4中碳的化合价是3价，CO2中碳的化合价为4价，故每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子，配平反应的化学方程式为2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O，为保证KMnO4完全反应，c(H2C2O4)c(KMnO4)2.5。(2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为实验和；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是和。(3)温度降低，化学反应速率减小，故KMnO4褪色时间延长，故作图时要同时体现25 MnO4浓度降低比50 时MnO4的浓度降低缓慢和反应完全时间比50 时“拖后”。答案：(1)22.5(2)和和(3)真题演练·素养通关1解析：分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHCO2H2，A说法正确；H浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO浓度减小，会降低步骤的反应速率，H浓度过小，会降低步骤反应速率，故H浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；由过程中，脱去CO2，碳元素化合价升高，则Fe元素化合价降低，C说法正确；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的步骤的活化能Ea86.1 kJ·mol1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为步骤，D说法错误。答案：D2解析：A项，观察不同温度下曲线的变化趋势，不难发现T2时反应更快，则T2>T1，故错误；B项，a点对应温度低于c点对应温度，但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度，故v(a)与v(c)大小无法确定，故错误；C项，v(a，正)>v(a，逆)，v(b，正)>v(b，逆)，又v(a，正)>v(b，正)，则v(a，正)必然大于v(b，逆)，故正确；D项，由图像可知b点环戊二烯的浓度为0.6 mol·L1，环戊二烯转化的浓度1.5 mol·L10.6 mol·L10.9 mol·L1，则生成的二聚体的浓度0.9 mol·L1×120.45 mol·L1，故正确。答案：CD3解析：本题考查化学反应过程中的能量变化关系。由题图可知，该反应是一个放热反应，温度升高时，正、逆反应速率都增大，但逆反应速率增幅比正反应速率增幅大，平衡会向逆反应方向移动，D正确；由题图可知，Ea为逆反应的活化能，Ea为正反应的活化能，A错误；由题图可知，生成物的总能量小于反应物的总能量，HEaEa，B错误；活化分子的平均能量比普通分子的平均能量要高，C错误。答案：D4解析：v(M)（0.400.10）mol·L120 min0.015 mol·L1·min1，A项正确；对比水样、可知，M的起始浓度相同，中酸性强，分解速率快，B项正确；C项，025 min内，中M的分解百分率为75%，中分解百分率为60%，C项正确；05 min内，中c(M)0.12 mol·L1，中c(M)0.11 mol·L1，的分解速率快，D项错误。答案：D5解析：(1)由于反应是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应的化学方程式为：3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)。根据盖斯定律，反应与反应的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)S(s)=3SO2(g)2H2O(g)H254 kJ·mol1，所以反应的热化学方程式为：3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJ·mol1。(3)由题意知二氧化硫的歧化反应可由i与ii相加所得，所以反应的离子方程式3SO22H2O=4H2SO42S，减去i式得：2I24H2O2SO2=2SO428H4I，化简得到：I22H2OSO2=SO424H2I。(4)由于B是A的对比实验，所以两组实验中KI的浓度必须相同，即a0.4。A说明I能催化二氧化硫发生歧化反应；C中无明显现象，说明H单独存在时不具有催化作用，不能使二氧化硫歧化反应速率加快；B中溶液变黄，出现浑浊较A快，结合C可知，增强溶液的酸性，可增强I的催化效果。由于I催化二氧化硫的歧化反应是i与ii两个过程分步进行，所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D中直接加入I2，故反应ii可立即发生，而由反应ii产生的H可使反应i速率加快，所以D的反应速率比A快。答案：(1)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJ·mol1(2)>反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2SO424H(4)0.4I是SO2歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率反应ii比i快，D中由反应ii产生的H使反应i加快