2023届新高考新教材化学人教版一轮学案-第七章第1讲　化学反应速率.docx

第1讲化学反应速率复习目标核心素养1.能进行化学反应速率的简单计算。2能通过实验探究或用一定的理论模型分析说明外界条件改变对化学反应速率的影响。3能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的简单实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。1.知道活化能的含义及其对化学反应速率的影响。2理解外界条件(温度、浓度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。3了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。认识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。4能通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。考点一化学反应速率的概念及计算1含义化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量。2常用表示方法及计算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(g)nB(g)pC(g)起始浓度/mol·L1 a b c转化浓度/mol·L1 x 某时刻浓度/mol·L1 ax b c(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显。(×)(2)对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率。(×)(3)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。(×)(4)化学反应速率为0.8 mol·L1·s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L1。(×)(5)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。()(6)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快。(×)题点一化学反应速率的计算与比较将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)H0。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810 min内CO2的平均反应速率是()A0.5 mol·L1·min1B0.1 mol·L1·min1C0 mol·L1·min1D0.125 mol·L1·min1【解析】由图可知，在810 min内，H2的物质的量都是2 mol，因此v(H2)0 mol·L1·min1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(CO2)v(H2)0 mol·L1·min1，故C项正确。【答案】C对点训练1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 mol·L1·min1Bv(B)1.2 mol·L1·s1Cv(D)0.4 mol·L1·min1Dv(C)0.1 mol·L1·s1解析：D本题可以采用归一法进行求解，通过方程式的化学计量数将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率进行比较，B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)0.2 mol·L1·min1；D项中对应的v(A)3 mol·L1·min1。题点二化学反应速率的其它表示方法在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)O2(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)。【解析】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 1n (5.41.8)×103 mol解得n7.2×103 mol，所以v(HCl)1.8×103 mol·min1。【答案】见解析对点训练2工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550 时，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：反应时间/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol042051.5102151若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)_ kPa·min1。解析：列出“三段式” 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)初始/mol 4 2 0转化/mol 2 1 210 min/mol 2 1 2气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p10 min满足，即p10 minp0 kPa，p初始(SO2)p0 kPa，p10 min(SO2)p0×p0 kPa，故v(SO2)÷10 minp0 kPa·min1。答案：考点二影响化学反应速率的因素1内因反应物的组成、结构和性质等因素。2外因3用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响图像图像分析(1)其他反应条件一定，化学反应速率随反应物浓度增大而增大(2)其他反应条件一定，化学反应速率随温度的升高而增大(3)有气体参加的反应，化学反应速率随着压强增大而增大(4)有气体参加的反应，化学反应速率随着容器体积的增大而减小(T2>T1)(5)分别在较低温度和较高温度下反应，化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大4.活化能(1)相关概念活化分子：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，E2为活化分子变成生成物分子放出的能量；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稀有气体对反应速率的影响A(g)B(g)C(g)，恒温恒容，充入氦气，对反应速率有何影响？恒温恒压，充入氦气，对反应速率又有何影响？(1)催化剂都不参加化学反应。(×)(2)升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大。()(3)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，滴入少量硫酸铜能够提高反应速率。()(4)已知反应A2(g)2B2(g)2AB2(g)的H<0，升高温度可缩短达到平衡的时间。()(5)碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加CaCO3固体，可以加快反应速率。(×)(6)增大反应体系的压强，反应速率一定增大。(×)(7)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大。(×)(8)加热使反应速率增大的原因之一是活化分子百分数增大。()题点一外界条件对化学反应速率的影响下列说法正确的是()A对于A(s)B(g)C(g)D(g)的反应，加入A，反应速率加快B2NO2N2O4(正反应放热)，升高温度，v(正)增大，v(逆)减小C一定温度下，反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行，恒压条件下，充入He不改变化学反应速率D100 mL 2 mol·L1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快【解析】A为固体，加入A对反应速率没有影响，A项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，B项错误；恒压条件下，充入He，容器体积增大，正、逆反应速率都减小，C项错误；锌与硫酸铜反应生成铜，可形成铜锌原电池，生成氢气的速率加快，D项正确。【答案】D母题延伸用vt时间图像表示上题B、C两项平衡后，改变条件v正、v逆随时间的变化图像。提示：B项C项对点训练1O3在水中易分解，一定条件下，相同浓度的O3的浓度减小一半所需的时间(t)如下表。根据表中的递变规律，推测O3分别在以下条件下反应：40 、pH3.0；10 、pH5.0；30 、pH7.0，分解速率依次增大的顺序为()A BC D解析：C分析题表中数据，温度一定时，pH越大，c(O3)减小一半所需时间越短；pH一定时，温度越高，c(O3)减小一半所需时间越短。由题表中数据可知，c(O3)减小一半，在40 、pH3.0时，所需时间在31158 min之间；在10 、pH5.0时，所需时间大于169 min；在30 、pH7.0时，所需时间小于15 min，则分解速率依次增大的顺序为<<，C项正确。题点二利用图像“断点”突破外因对反应速率的影响在密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然变化的条件可能是()A催化剂失效B减小生成物的浓度C降低体系温度D增大容器的体积【解析】催化剂只能同等程度地增大或减小正、逆反应速率，A项错误；减小生成物的浓度，正反应速率瞬时不变，逆反应速率瞬时减小，B项错误；正反应放热，降低温度，正、逆反应速率都减小，平衡正向移动，C项正确；增大容器的体积，正、逆反应速率都减小，但平衡逆向移动，D项错误。【答案】C母题延伸画出上题B、D改变条件时的速率变化图像。提示：B D对点训练2合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图。下列说法正确的是()At1时升高了温度Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强Dt4时降低了温度解析：BA项，t1时正反应速率增大，且大于逆反应速率，则应为增大压强，错误；B项，t2时正逆反应速率同等程度增大，为使用了催化剂，正确；C项，t3时正反应速率减小，且逆反应速率大于正反应速率，则为减小压强，错误；D项，t4时反应速率瞬间不变，然后减小，应为减小生成物浓度，错误。思维建模 常见含“断点”的速率变化图像分析图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小适合正反应为气体物质的量增大的反应适合正反应为气体物质的量减小的反应【命题分析】控制变量法是化学实验设计类试题中的一种常用思想方法，通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究。当影响实验某项内容的变量有多个(多方面)时，往往先控制某些变量不变化，而只改变某个变量，弄清在其他量不变的情况下，这个变量对实验结果的影响，进而得出相关结论，然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。最后综合得出相关结论。该法是化学学习中常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，可以使研究的问题简单化、条理化、规律化。1探究流程2注意事项(1)要选择合适的化学反应，所选择的反应不能太灵敏也不能太迟钝。(2)反应物的浓度要适当，不能太大，而探索浓度变量时，浓度间的差别也不能太大。(3)要有规律地设计不同的反应体系的温度，也要注意物质的相应性质，不能选择会引起反应体系发生变化的温度。(4)对变量要进行适当的组合，组合的一般原则是“变一定多”，即保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系列实验，找出变量对反应的影响。1实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是()实验编号温度/酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液251 mL 0.01 mol·L112 mL 0.01 mol·L1251 mL 0.01 mol·L112 mL 0.02 mol·L1501 mL 0.01 mol·L112 mL 0.01 mol·L1A实验中要记录溶液褪色所需时间B实验探究的是浓度对化学反应速率的影响C实验探究的是温度对化学反应速率的影响D起始向中加入MnSO4固体，不影响反应速率解析：D该实验原理是2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O，KMnO4被还原为MnSO4，溶液由紫红色变为无色，故实验中通过记录溶液褪色时间，判断反应速率的快慢，A正确；实验中温度、c(KMnO4)均相同，c(H2C2O4)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B正确；实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)均相同，温度不同，故实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，C正确；该反应中Mn2起催化作用，中加入MnSO4固体，会加快反应速率，D错误。2为了进一步探究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF4 mol·L1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。解析：若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响，则实验中除CuSO4的量不同之外，其他物质的量均相同，则V1V2V3V4V530，最终溶液总体积相同。由实验F可知，溶液的总体积均为50 mL，则V610，V9 17.5。答案：301017.53碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L1 K2S2O8、0.10 mol·L1 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)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为n(S2O)n(S2O)_。(2)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：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_ mL，理由是_。(3)已知某条件下，浓度c(S2O)反应时间t的变化曲线如图所示，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)。解析：(1)淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3耗尽。由题给离子方程式可得关系式S2OI22S2O，n(S2O)n(S2O)<2时，能观察到蓝色。(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx2.0。(3)降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O)变化减慢。加入催化剂时，化学反应速率加快，c(S2O)变化加快，c(S2O)t的变化曲线如图所示。答案：(1)S2O(其他合理写法也可)<2(2)2.0保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他的不变(3)见解析图1(2021·6月浙江选考，20)一定温度下：在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应：2N2O54NO2O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表：t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L1)1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是()A6001200 s，生成NO2的平均速率为5.0×104 mol·L1·s1B反应2220 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况)C反应达到平衡时，v正(N2O5)2v逆(NO2)D推测上表中的x为3930解析：DA6001200 s，N2O5的变化量为(0.960.66)mol·L10.3 mol·L1，在此时间段内NO2的变化量为其2倍，即0.6 mol·L1，因此，生成NO2的平均速率为1.0×103 mol·L1·s1，A说法不正确；B.由表中数据可知，反应2220 s时，N2O5的变化量为(1.400.35)mol·L11.05 mol·L1，其物质的量的变化量为1.05 mol·L1×0.1 L0.105 mol，O2的变化量是其，即0.0525 mol，因此，放出的O2在标准状况下的体积为0.0525 mol×22.4 L/mol1.176 L，B说法不正确；C.反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，2v正(N2O5)v逆(NO2)，C说法不正确；D.分析表中数据可知，该反应经过1110 s(6001710，17102820)后N2O5的浓度会变为原来的，因此，N2O5的浓度由0.24 mol·L1变为0.12 mol·L1时，可以推测上表中的x为(28201110)3930，D说法正确。2(2021·广东卷，14)反应X=2Z经历两步：XY；Y2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()Aa为c(X)随t的变化曲线Bt1时，c(X)c(Y)c(Z)Ct2时，Y的消耗速率大于生成速率Dt3后，c(Z)2c0c(Y)解析：DAX是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，由图可知，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；B.由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此，t1时c(X)c(Y)c(Z)，B正确；C.由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时刻反应两步仍在向正反应方向发生，而且反应生成Y的速率小于反应消耗Y的速率，即t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；D.由图可知，t3时刻反应完成，X完全转化为Y，若无反应发生，则c(Y)c0，由于反应Y2Z的发生，t3时刻Y浓度的变化量为c0c(Y)，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为2c0c(Y)，这种关系在t3后仍成立，因此，D不正确。3(2021·河北卷，13)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：MN=XY；MN=XZ。反应的速率可表示为v1k1c2(M)，反应的速率可表示为v2k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是()A030 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×103 mol·L1·min1B反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD反应的活化能比反应的活化能大解析：A030 min时间段内，c(Z)0.125 mol·L1，c(M)0.500 mol·L10.300 mol·L10.200 mol·L1，反应中c(M)0.200 mol·L10.125 mol·L10.075 mol·L1，则c(Y)0.075 mol·L1，v(Y)2.5×103 mol·L1·min1，A说法错误；反应、速率之比为，为定值，则Y、Z的浓度变化量之比也为定值，故反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变，B说法正确；由上述分析可知，如果反应能进行到底，反应结束时、的转化率之比为35，因此有(即62.5%)的M转化为Z，C说法正确；结合C选项，反应的速率小于反应的速率，所以反应的活化能比反应的活化能大，D说法正确。4(2020·山东卷，14)(双选)1，3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H进攻1，3丁二烯生成碳正离子()；第二步Br进攻碳正离子完成1，2加成或1，4加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 和40 时，1，2加成产物与1，4加成产物的比例分别为7030和1585。下列说法正确的是()A1，4加成产物比1，2加成产物稳定B与0 相比，40 时1，3丁二烯的转化率增大C从0 升至40 ，1，2加成正反应速率增大，1，4加成正反应速率减小D从0 升至40 ，1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度解析：AD根据题给反应进程中的能量关系，1，3丁二烯与HBr的加成反应为放热反应，两种温度下，1，4加成产物比1，2加成产物的能量低，所以1，4加成产物更稳定，A项正确；1，3丁二烯与HBr的加成反应为放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，1，3丁二烯的转化率降低，且说明正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，B项错误，D项正确；升温时，1，2加成正反应速率和1，4加成正反应速率都增大，C项错误。5(经典高考题)(双选)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()AT1>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·L1解析：CD由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1<T2，A项错误；影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等，a点时温度较低，但环戊二烯浓度较大，c点时温度较高，但环戊二烯浓度较小，故无法比较a点和c点的反应速率大小，B项错误；a点和b点温度相同，a点时环戊二烯的浓度大于b点时环戊二烯的浓度，即a点的正反应速率大于b点的正反应速率，因为b点时反应未达到平衡，b点的正反应速率大于逆反应速率，故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C项正确；b点时，环戊二烯的浓度减小0.9 mol·L1，结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变化量的，可知二聚体的浓度为0.45 mol·L1，D项正确。6(经典高考题)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min 内的平衡速率v(a)_ kPa·min1。解析：由题图可知，3090 min内v(a)0.0047 kPa·min1。答案：0.0047