(新)2022届高考化学考点37 化学反应速率-备战年高考化学考点一遍过.doc
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1、考点37 化学反应速率一、化学反应速1定义化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。2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。数学表达式为v,单位为mol/(L·min)、mol/(L·s)或mol/(L·h)。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物质来表示,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化学计量数之比,即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。例如:在一个2 L的容器中发生反应:3A(g)B(g)2C(g),加入2 mol
2、A,1 s后剩余1.4 mol,则v(A)0.3 mol·L1·s1,v(B)0.1 mol·L1·s1,v(C)0.2 mol·L1·s1。过 关 秘 籍(1)在同一化学反应中,无论选用反应物还是生成物表示化学反应速率,其值均为正值。(2)化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时反应速率。(3)同一化学反应中,在相同的反应时间内,不同的物质表示的反应速率的数值可能不同。但表示的意义相同。因此表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。(4)固体或纯液体的浓度恒为常数,不能用固体或纯液体的
3、浓度表示化学反应速率。但是化学反应速率与固体和纯液体参与反应的表面积有关,因此,通常增大固体或纯液体参与反应的表面积(如将固体粉碎,将液体变成雾状,加速搅拌等)可加快化学反应速率。(5)同一化学反应中,各物质表示的化学反应速率之比=化学方程式中各物质的化学计量数之比=各物质的浓度变化量之比。4化学反应速率的测定(1)测定原理测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度,可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质,再进行适当的转换和计算达到测定目的。(2)测定方法量气法:对于反应2H2O2=2H2OO2,CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O等有气体生成的反应,可测量反应在一定温度和压强下释放出来的
4、气体的体积。比色法:有些反应物(或生成物)有颜色,随着反应的进行,溶液的颜色不断变化,可以用比色的方法测定溶液的颜色深浅,换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。二、化学反应速率的计算与大小比较方法1根据定义求化学反应速率v2根据反应速率与化学方程式中各物质化学计量数的关系计算同一个化学反应,同一段时间内,用不同物质的浓度变化表示的反应速率,数值可能不同,但意义相同,其数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。例如:对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g),即v(A)v(B)v(C)mnp,或。3由于同一反应的化学反应速率用不同的物质表示时数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看
5、数值的大小,而要进行一定的转化。(1)单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。(3)比较反应速率与化学计量数的比值,即对于一般的化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g),比较与,若,则用A表示的反应速率比B的大。三、影响化学反应速率的因素1内因(主要因素) 反应物的结构、性质。2外因(其他条件不变,只改变一个条件)条件变化活化能单位体积内活化分子百分数单位时间内有效碰撞的次数化学反应速率分子总数活化分子数浓度增大不变增多增多不变增多增大减小不变减少减少不变减少减小压强加压(减小容器体积)不变增多增多不变增多增大减压(增大容器体积)
6、不变减少减少不变减少减小温度升高不变不变增多增大增多增大降低不变不变减少减小减少减小使用催化剂减小不变增多增大增多增大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,E3为使用催化剂时的活化能,E2为逆反应的活化能,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(3)浓度、压强、温度、催化剂与活化分子的关系:影响外因单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增加增加不变增加加快增大压强增加增加不变增加加快升高温度不变增加增
7、加增加加快使用催化剂不变增加增加增加加快(1)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。催化剂只有在适宜的温度下催化活性才最高,反应速率才达到最大。(2)固体或纯液体的浓度可视为常数,其物质的量的变化不会引起反应速率的变化,但固体颗粒的大小会影响接触面积的大小,从而影响反应速率的大小。(3)改变压强,对反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系,有以下几种情况:恒温时:增大压强体积缩小浓度增大反应速率增大。恒温恒容时:a充入气体反应物反应物浓度增大反应速率增大。b充入稀有气体(或非反应气体)总压强增大,但各物质的浓度不变,反应速
8、率不变。恒温恒压时:充入稀有气体(或非反应气体)体积增大各物质浓度减小反应速率减小。(4)增加反应物的浓度,v正急剧增大(突变),v逆逐渐增大(渐变)。(5)催化剂能同时同等程度地改变正逆反应速率。四、化学反应速率图象及其应用(一)全程速率时间图象例如: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),则主要因为随反应的进行,溶液中c(H)减小,导致反应速率减小。(二)物质的量(或浓度)时间图象例如: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
9、线如图所示。1由图象得出的信息是(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根据图象可进行如下计算:(1)求某物质的平均速率、转化率,如v(X) mol/(L·s);Y的转化率×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)速率外界条件图象及反应以N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol为例。1速率浓度(c)图象条件变化速率变化速率变化曲线增大反应物的浓度v正、v逆均增大,且v正>v逆减小反应物的浓度v正、v逆均减小,且v逆>v正
10、增大生成物的浓度v正、v逆均增大,且v逆>v正减小生成物的浓度v正、v逆均减小,且v正>v逆2速率温度(T)的图象条件变化速率变化速率变化曲线升高温度v正、v逆均增大,且v逆>v正降低温度v正、v逆均减小,且v正>v逆3速率压强(p)图象条件变化速率变化速率变化曲线增大压强v正、v逆均增大,且v正>v逆减小压强v正、v逆均减小,且v逆>v正4速率催化剂图象使用催化剂,v正、v逆同等倍数增大,图象为说明:(1)条件增强,曲线在原图象的上方;条件减弱,曲线在原图象的下方。(2)浓度改变时,图象曲线一条连续,一条不连续;其他条件改变,图象曲线不连续。(3)对于反应
11、前后气体的体积不变的反应,改变压强时,v正、v逆同等倍数增大或减小。考向一 化学反应速率的理解与计算典例1 将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)B(g)2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L1,现有下列几种说法:用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L1·s1用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L1·s12 s末时物质B的浓度为0.7 mol·L12 s末,物质A的转化率为70%其中正确的是A B C D【解析】2 s末C的浓度为0.6
12、mol·L1,则2 s末n(C)0.6 mol·L1×2 L1.2 mol,由三段式表示2A(g) B(g) 2C(g) 4 2 0 1.2 0.6 1.2 2.8 1.4 1.2v(A)0.3 mol·L1·s1,v(B)0.15 mol·L1·s1,A的转化率为×100%30%,2 s末时B的浓度c(B)0.7 mol·L1。【答案】B1把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中,使它们发生如下反应:3X(g)+Y(g)n Z(g)+2W(g),在5 min时已经生成0.2 m
13、ol W,若测知以Z的浓度变化表示平均反应速率为0.01 mol·L1·min1,则上述反应中Z气体的化学计量数n的值是A1 B2 C3 D4化学反应速率计算的三个方法(1)定义式法:v(B)=。(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(mol·L1) a b c转化浓度(mol·L1) x 某时刻浓度(mol·L1)ax b c+考向二
14、化学反应速率的比较典例1 对反应ABAB来说,常温下按以下情况进行反应:20 mL溶液中含A、B各0.01 mol50 mL溶液中含A、B各0.05 mol0.1 mol·L1的A、B溶液各10 mL0.5 mol·L1的A、B溶液各50 mL。四种情况下反应速率的大小关系是A>>> B>>>C>>> D>>>【解析】中c(A)c(B)0.5 mol·L1;中c(A)c(B)1 mol·L1;中c(A)c(B)0.05 mol·L1;中c(A)c(B)0.25 mol
15、83;L1。在其他条件一定的情况下,浓度越大,化学反应速率越大,所以反应速率由大到小的顺序为>>>。【答案】A2反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)=0.15 mol·L1·s1v(B)=0.6 mol·L1·s1v(C)=0.4 mol·L1·s1v(D)=0.45 mol·L1·s1该反应进行的快慢顺序为A>>>B>>>C>=>D>=>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
16、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>,则反应速率A>B。考向三 外界条件对化学反应速率的影响典例1 少量铁片与100 mL 0.01 mol·L1的稀盐酸反应,反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量,可以使用如下方法中的加H2O加KNO3溶液滴入几滴浓盐酸加入少量铁粉加NaCl溶液滴入几滴硫酸铜溶液升高温度(不考虑盐酸挥发)改用10 mL 0.1 mo
17、l·L1盐酸A BC D【解析】铁片与稀盐酸反应的实质是Fe2H=Fe2H2。加水稀释,c(H)减小,反应速率减慢, 错误;加KNO3溶液,溶液中含有、H,与Fe发生反应生成NO,得不到H2,错误;滴加浓盐酸后,c(H)增大,反应速率加快,由于铁片不足量,产生H2的量不变,正确;加入少量铁粉,c(H)不变,反应速率不变,Fe的质量增加,则生成H2的量增加,错误;加NaCl溶液,相当于加水稀释,c(H)减小,反应速率减慢,错误;滴加CuSO4溶液,Fe与CuSO4发生置换反应析出Cu,形成原电池,反应速率加快,但由于置换Cu时消耗一部分Fe粉,生成H2的量减少,错误;升高温度,反应速率
18、加快,n(HCl)不变,则生成H2的量不变,正确;改用10 mL 0.1 mol·L1盐酸,c(H)增大,n(H)不变,反应速率加快,n(Fe)不变,则生成H2的量不变,正确;故可使用的方法有。【答案】C32SO2(g)O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是A催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B增大反应体系的压强,反应速率一定增大C该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间D在某时刻,SO3(g)的浓度分别是c1,c2,则时间间隔t1t2内,SO3(g)生成的平均速率为v分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点1对于固体和纯液体反应物,其浓
19、度可视为常数,改变用量速率不变。2压强对速率的影响有以下几种情况:(1)恒温时:增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。(2)恒容时:充入气体反应物浓度增大速率加快。充入惰性气体总压增大,但各气体物质的量浓度不变,反应速率不变。(3)恒压时:充入惰性气体体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。考向四 化学反应速率的变量控制典例1 其他条件相同时,不同pH条件下,用浓度传感器测得反应2AB=3CD中产物D的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是ApH8.8时,升高温度,反应速率不变B保持外界条件不变,反应一段时间后,pH越小,D的浓度越大C为了实验取样,可以采用调节pH的方法迅速停止反应D减
20、小外界压强,反应速率一定减小【解析】pH8.8时,升高温度,活化分子之间的有效碰撞概率增大,反应速率一定增大,A错误;保持外界条件不变,反应初期,pH7.5和pH8.2时D的浓度相同,B错误;pH8.8时,反应速率接近于0,可认为反应停止,所以调节pH可迅速停止反应,C正确;对于没有气体参加的反应,减小压强,反应速率几乎不变,不知道参与此反应的物质的状态,故该反应速率不一定减小,D错误。【答案】C4为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,某同学设计了如下一系列实验。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,记录获得相同体积的气体所需时间。下列说法正确
21、的是实验混合溶液ABCDEF4 mol·L1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100AV130,V610B反应一段时间后,实验A、E中的金属呈暗红色C加入MgSO4与Ag2SO4可以起到与硫酸铜相同的加速作用D硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越快利用“控制变量法”的解题策略考向五 化学反应速率的图象问题典例1 向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如图1所示t0t1阶段的c(B)变化未画出。图2为t2时刻后改变条
22、件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况,四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同,t3t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是A若t115 s,则用A的浓度变化表示的t0t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L1·s1Bt4t5阶段改变的条件一定为减小压强C该容器的容积为2 L,B的起始物质的量为0.02 molDt5t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.06 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)2C(g)H50a kJ·mol1【解析】C的浓度变化为0.11 mol·L10.05 mo
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