2019版高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡第一单元化学反应速率学案.doc
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1、- 1 -第一单元第一单元 化学反应速率化学反应速率考试标准 知识条目必考要求加试要求1.化学反应速率及简单计算ab2.影响化学反应速率的因素,控制反应条件在生产和科学研究中的作用ab3.活化分子、活化能、有效碰撞的概念a4.碰撞理论b5.实验数据的记录与处理c考点一考点一 化学反应速率及其影响因素化学反应速率及其影响因素(一)化学反应速率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v,单位为 molL1min1或 molL1s1。c t3规律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
2、计量数之比。(二)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)- 2 -3理论解释有效碰撞理论(加试)(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1(2016浙江 4 月选考,18)X(g)3Y(g)2Z(g) Ha kJmol1,一定条件下,将 1 mol X 和 3 mol Y 通入 2 L 的恒容密闭容器中,反应 10 min,测得
3、 Y 的物质的量为 2.4 mol。下列说法正确的是( )A10 min 内,Y 的平均反应速率为 0.03 molL1s1 B第 10 min 时,X 的反应速率为 0.01 molL1min1C10 min 内,消耗 0.2 mol X,生成 0.4 mol Z D10 min 内,X 和 Y 反应放出的热量为a kJ答案 C解析 将 1 mol X 和 3 mol Y 通入 2 L 的恒容密闭容器中,反应 10 min,测得 Y 的物质的量为 2.4 mol,则- 3 -X(g)3Y(g)2Z(g)开始/mol 1 3 0转化/mol 0.2 0.6 0.410 min/mol 0.8
4、2.4 0.410 min 内,Y 的平均反应速率为0.03 molL1min1,A 错误;10 min 内,X 的0.6 mol 2 L 10 min平均反应速率为0.01 molL1min1,不是即时速率,B 错误;由上述分析可知,0.2 mol 2 L 10 min10 min 内,消耗 0.2 mol X,生成 0.4 mol Z,C 正确;由反应可知,1 mol X 与 3 mol Y 完全反应放出热量为a kJ,则 10 min 内,X 和 Y 反应放出的热量为 0.2a kJ,D 错误。2(2015浙江 10 月选考,20)某温度时,2NO(g)O2(g)=2NO2(g)反应 2
5、 s 后,NO 的浓度减少了 0.06 molL1,则以 O2表示该时段的化学反应速率是( )A0.03 molL1s1 B0.015 molL1s1C0.12 molL1s1 D0.06 molL1s1答案 B解析 根据表达式v,由表达式计算可得:v(NO)0.03 c tc t0.06 molL1 2 smolL1s1,根据同一化学反应中各物质的反应速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比:v(NO)v(O2)21,即0.03 molL1s1v(O2)21,则v(O2)0.015 molL1s1,B 正确。备考导向 1主要考查vct的应用;2“三段式”在反应速率计算中的应用。题组一 化学反
6、应速率的计算(“v”的应用) c t1一定温度下,在 2 L 的密闭容器中,X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题:(1)从反应开始到 10 s 时,v(Z)_。(2)反应的化学方程式为_。- 4 -答案 (1)0.079 molL1s1 (2)XY2Z解析 (1)n(Z)1.58 molv(Z)0.079 molL1s1。1.58 mol 2 L 10 s(2)n(X)n(Y)n(Z)0.79 mol0.79 mol1.58 mol112所以反应的化学方程式为 XY2Z。2在一定温度下,将气体 X 和 Y 各 3 mol 充入 10 L 恒容密闭容器中,发生反应
7、:3X(g)Y(g)2Z(g) W(g)。8 min 时,Z 的物质的量为 1.6 mol。下列关于从反应开始至第 8 min 的平均反应速率的计算正确的是( )Av(X)0.30 molL1min1Bv(Y)0.02 molL1min1Cv(Z)0.02 molL1min1Dv(W)0.10 molL1min1答案 C解析 8 min 时,Z 的物质的量为 1.6 mol,则从反应开始至第 8 min 时 Z 的平均速率v(Z)0.02 molL1min1,根据速率之比等于化学计量数之比,相应的v(X)n V t1.6 mol 10 L 8 min v(Z)0.03 molL1min1、v(
8、Y)v(Z)0.01 molL1min1、v(W)v(Z)3 21 21 20.01 molL1min1, C 正确。3(2017浙江名校协作体高三上学期考试)一定温度下,10 mL 0.40 molL1 H2O2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。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )A06 min 的平均反应速率:v(H2O2)3.3102 molL1min1B610 min 的平均反应速率:v(H2O2)答案 B 解析 NO2的降解平均速率2v(CH4)20
9、.025 0.50 mol0.25 mol 1 L 20 minmolL1min1,A 错误;温度越高反应速率越大,达平衡所需时间越短,由实验数据可知实验控制的温度T1,D 错误。12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)的数据如图所示,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)/ molL1反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状- 10 -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 molL1C第 2 组实验中盐酸的浓度等于 2.5 mol
10、L1D第 3 组实验的反应温度低于 30 答案 D解析 由图示可知,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 molL1,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 molL1,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。题组四 有效碰撞理论(加试)13下列说法正确的是( )活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 普通
11、分子有时也能发生有效碰撞 升高温度会加快反应速率,原因是增加了活化分子的有效碰撞次数 增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多 使用催化剂能提高反应速率,原因是提高了分子的能量,使有效碰撞频率增大 化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞A BC D答案 B解析 只有活化分子间合理取向的碰撞才能发生化学反应,错误;使用催化剂改变反应过程,降低反应的活化能,增大活化分子百分数,使有效碰撞频率增大,提高反应速率,错误。14(2016宁波效实中学高二期中)1918 年,Lewis 提出反应速率的碰撞理论:反应物分子之间的相互碰撞是反应进行的必要条件,但并不是每次碰撞都能
12、引起反应,只有少数碰撞才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。- 11 -(1)图是 HI 分解反应中 HI 分子之间的几种碰撞示意图,其中属于有效碰撞的是_(填“A” “B”或“C”)。(2)20 世纪 30 年代,Eyring 和 Pelzer 在碰撞理论的基础上提出化学反应的过滤态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。图是 NO2和 CO 反应生成 CO2和 NO 过程中能量变化示意图,请写出 NO2和 CO 反应的热化学方程式:_。(3)过渡态理论认为,催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径,对大多数反应而言
13、主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化。在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1和E2的变化:E1_,E2_(填“增大” “减小”或“不变”)。请在图中作出 NO2和 CO 反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图。答案 (1)C (2)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g) H234 kJmol1 (3)减小 减小能量变化示意图:考点二考点二 控制变量法探究影响化学反应速率的因素控制变量法探究影响化学反应速率的因素( (加试加试) )在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变,再进行实验。因此,常用
14、控制变量思想解决该类问题。1常见考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据,让学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,让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。- 12 -2解题策略(1)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。(2)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。(3)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,否则无法作出
15、正确判断。1(2017浙江 4 月选考,21)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(molL1)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 molL1min1B水样酸性越强,M 的分解速率越快C在 025 m
16、in 内,中 M 的分解百分率比大D由于 Cu2存在,中 M 的分解速率比快答案 D解析 在 020 min 内,中 M 的分解速率为0.015 0.400.10 molL120 minmolL1min1,A 正确;根据实验、数据对比可判断水样酸性越强,M 的分解速率越快,B 正确;在 025 min 内,中 M 的分解百分率是100%75%,中 M 的分0.200.05 0.20- 13 -解百分率是100%60%,C 正确;、中 pH 也不同,D 错误。0.400.16 0.402(2016浙江 10 月选考,21)为研究某溶液中溶质 R 的分解速率的影响因素,分别用三份不同初始浓度的 R
17、 溶液在不同温度下进行实验,c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是( )A25 时,在 1030 min 内,R 的分解平均速率为 0.030 molL1min1B对比 30 和 10 曲线,在 50 min 时,R 的分解百分率相等C对比 30 和 25 曲线,在 050 min 内,能说明 R 的分解平均速率随温度升高而增大D对比 30 和 10 曲线,在同一时刻,能说明 R 的分解速率随温度升高而增大答案 D解析 v(R)0.030 molL1min1,A 正确;在 50 min、两个温1.40.8 molL120 min度下 R 全部分解,分解率均为 100%,B 正确;在 50
18、min、30 时,R 分解了 1.6 molL1,而在 25 时,R 分解了 1.3 molL1,所以在 050 min 内,R 的平均分解速率随温度升高而增大,C 正确;对比 30 和 10 的曲线,不能在同一时刻,应指明在同一段时间内 R 的分解速率随温度升高而增大,D 错误。备考导向 以“图表”的方式考查“控制变量法” ,结合图表先确定一个变量,考虑在其他几个量不变的情况下,此变量对实验的影响,进而得出结论。1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
19、需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。H2C2O4溶液酸性 KMnO4溶液编号浓度/ molL1体积/ mL浓度/ molL1体积/ mL温度/0.102.00.0104.025- 14 -0.202.00.0104.0250.202.00.0104.050(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),探究反应物浓度对化学
20、反应速率影响的实验编号是_。(3)实验测得 KMnO4溶液的褪色时间为 40 s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)_molL1min1。(4)已知 50 时c(MnO)t(反应时间)的变化曲线如图。若保持其他条件不变,请在坐标 4图中画出 25 时c(MnO)t的变化曲线示意图。 4答案 (1)2 2.5 (2)和 和 (3)0.010(或 1.0102)(4)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,配平化学方程式为2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO4
21、2MnSO410CO28H2O,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,则编号为和;同理探究浓度对反应速率的影响的实验是和。(3)v(KMnO4)(0.010 molL1 )()0.010 molL1min1。4 640 s 60 smin1(4)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 时MnO浓度降低比 50 时 MnO的浓度降低缓慢和达到平衡时间比 50 时“拖后” 。 4 42Fenton 法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好 pH 和 Fe2浓度的废水
22、中加入 H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物pCP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。- 15 -实验设计控制 pCP 的初始浓度相同,恒定实验温度在 298 K 或 313 K(其他实验条件见下表),设计如下对比实验。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。c/103 molL1实验编号实验目的T/KpHH2O2Fe2为以下实验作参照29836.00.30探究温度对降解反应速率的影响298106.00.30数据处理实验测得 pCP 的浓度随时间变化的关系如图所示。(2)请根据图中实验曲线,计算降解反应在 50150 s 内的反应速率:v(pCP)_
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