2023届新教材新高考一轮复习鲁科版第7章第22讲 化学反应的速率学案.docx
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1、第22讲化学反应的速率复习目标核心素养1.知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。2通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。3知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。1.变化观念与平衡思想:能认识化学反应速率是变化的,知道化学反应速率与外界条件有关,并遵循一定规律;能多角度、动态地分析化学反应速率,运用化学反应原理解决实际问题。2证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据之间的逻辑关系,知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系,建立模型;能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。3科学探究与创新意识
2、:能发现和提出有关化学反应速率的有探究价值的问题;通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。考点一化学反应的速率1表示方法用单位时间反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。2数学表达式及单位v,单位为molL1min1或molL1s1。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数值可能不同,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型“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
3、、转化量、某时刻量。(3)根据已知条件列方程式计算。例如:反应 mAnBpC起始浓度(molL1) a b c转化浓度(molL1) x 某时刻浓度(molL1) ax b c不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。 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。(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)化学反应速率为0.8 molL1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL1。()(3)由v计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值。()(4)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
4、的意义相同。()(5)有时也可以用单位时间内某物质质量的变化量来表示化学反应速率。()(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。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)典例一定温度下,在密闭容器内进行着某一反应,X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列叙述中正确的是()A反应的化学方程式为5Y=XBt1时,Y的浓度是X浓度的1.5倍Ct2时,X的反应速率与Y的反应速率相等DY的反应速率:t1时刻t2时刻t3时刻解析A0t1时X的物质的量增大了:4 mol2 mol2 mol,Y的物质的量减小了:10 mol6 mol4 mo
5、l,则X为生成物、Y为反应物,Y、X的计量数之比为:4 mol2 mol21,t3时反应达到平衡,所以该反应的化学方程式为:2Y(g)X(g),A项错误;B.根据图示可知,t1时X的物质的量为4 mol,Y的物质的量为6 mol,由于容积相同,则二者的浓度之比等于其物质的量之比,所以Y的浓度是X浓度的1.5倍,B项正确;C.t2之后X的物质的量继续增大、Y的物质的量继续减小,说明反应仍然正向进行,X的反应速率与Y的反应速率之比为12,反应没有达到平衡状态,C项错误;D.Y的浓度在减小,则Y的反应速率:t1时刻t2时刻t3时刻,D项错误。答案B对点练1(化学反应速率的大小比较)在2A(g)B(g
6、)3C(g)4D(g)反应中,下列反应速率中最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1Dv(D)6 molL1min1解析:B将不同物质表示的反应速率均转化为v(B),且单位统一为molL1s1。A项,v(B)v(A)0.25 molL1s1,B项,v(B)0.3 molL1s1,C项,v(B)v(C)0.8 molL1s10.27 molL1s1,D项,v(B)v(D)6 molL1min11.5 molL1min10.025 molL1s1,故反应速率最快的是v(B)0.3 molL1s1,B项正确。练后归纳定量比较化学反应
7、速率大小的2种方法(1)归一法:按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA(g)bB(g)cC(g),即比较与,若,则用A表示时的反应速率比用B表示时大。 对点练2(化学反应速率的计算)将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。经5 min后达到平衡,平衡时测得D的浓度为0.5 mol/L,c(A)c(B)35,v(C)0.1 mol/(Lmin)。(1)x_。(2)前5 min内B的反应速率v(B)_。(3)平衡时A的转化率为_。解析:(1)v(D)0.1 mo
8、l/(Lmin)v(C),由此推知x2。(2)v(B)0.05 mol/(Lmin)。(3) 3A(g) B(g) 2C(g)2D(g)起始浓度/(mol/L) a a 0 0转化浓度/(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5平衡浓度/(mol/L) a0.75 a0.25 0.5 0.5(a0.75)(a0.25)35解得:a1.5;A的转化率(A)100%50%。答案:(1)2(2)0.05 mol/(Lmin)(3)50%考点二影响化学反应速率的因素1内因反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)v(Al)。2外因(其他条件不变,只
9、改变一个条件)(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)可逆反应中减小产物的浓度可增大正反应的速率。()(4)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大。()(5)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分含量,所以反应速率增大。()(6)对可逆反应FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl,增加氯化钾浓度,逆反应速率加快。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)典例 O3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
10、 、pH5.0;30 、pH7.0,分解速率依次增大的顺序为()ABC D解析分析题表中数据,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。答案C对点练1(浓度和温度对化学反应速率的影响)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O,下列各组实验中最先出
11、现浑浊的是()选项反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(molL1)V/mLc/(molL1)V/mLA2550.1100.15B.2550.250.210C.3550.1100.15D.3550.250.210解析:D结合选项知混合液的体积都为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)。对点练2(压强对化学反应速率的影响)一定温度下,反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在密闭容器中进行,分析下列措施对化学反应速率的影响。(1)升高温度:_;(2)缩小体积增大压强:_;(3)恒容充入氢气:_;(
12、4)恒容充入氮气:_;(5)恒压充入氮气:_。答案:(1)增大(2)增大(3)增大(4)无影响(5)减小对点练3(多种因素对化学反应速率的影响)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()Aa6.00B同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变Cb318.2D不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同解析:D分析328.2 K的瞬时速率与浓度的关系成正比,则,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b
13、318.2,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。练后归纳(1)增减反应物的量并不一定能改变反应速率,如固体和纯液体在反应中可视为浓度不变,故增加其量并不能加快反应速率。(2)不论是吸热反应还是放热反应,温度对反应速率的影响具有一致性。升高温度,正、逆反应速率都增大,但增大的倍数可能不同;降低温度,正、逆反应速率都减小,不会出现v正增大,同时v逆减小的情况。考点三化学反应的历程活化能1基元反应大多数的化学反应都是分几步完成的。其中每一步反应称为基元反应。2反应机理基元反应构成的反应序列称为反应历程,反应历程又称反应机理。3基元反应发生的先决条件基元
14、反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞,但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。4有效碰撞5活化分子:能够发生有效碰撞的分子。6活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。活化能越小,反应速率越大。7反应物、生成物的能量与活化能的关系图中:E1为正反应的活化能,E3为使用催化剂时正反应的活化能,E2为逆反应的活化能。8理论解释外界因素对反应速率的影响有效碰撞理论(1)中和反应、沉淀反应等反应速率很快,理由是这些反应的活化能很小几乎为零。()(2)活化分子的碰撞都是有效碰撞。()(3)升高温度和增大压强均可增大活化分子百分数。()(4)催化剂可以参与反
15、应,改变反应机理。()答案:(1)(2)(3)(4)典例甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。我国学者采用量子力学方法研究表明,利用钯基催化剂表面吸附发生解离:CH3OH(g)CO(g)2H2(g)的五个路径与相对能量历程关系,如图所示,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是()A该吸附过程最终释放能量B决速步骤的能垒(活化能)为179.6 kJmol1C催化剂在吸附过程中降低反应的活化能D历程中速率最快的反应为:CH2O*=CHO*H*解析A起始相对能量为0 kJmol1,终态为65.7 kJmol1,能量升高,该吸附过程最终吸收能量,A错误;B.活化能为反应物的总能量与
16、过渡态能量之差,从图中可以看出,过渡态反应活化能最大反应最慢,因此决速步骤为,能垒(活化能)为113.9 kJmol1(65.7 kJmol1)179.6 kJmol1,B正确;C.催化剂加快反应速率是因为降低了反应的活化能,C正确;D.活化能越小反应速率越快,过渡态为活化能最低,历程中速率最快的反应为:CH2O*=CHO*H*,D正确。答案A(1)活化能与H的关系正、逆反应活化能的差值就是反应的焓变,可表示为HE正E逆。(2)活化能与化学反应速率的关系活化能越大,化学反应速率越小。(3)催化剂与活化能、H的关系催化剂能改变反应的活化能,但不能改变反应的H。对点练1已知反应:2NO(g)Br2
17、(g)2NOBr(g)Ha kJmol1(a0),其反应机理如下:NO(g)Br2(g)NOBr2(g)快NO(g)NOBr2(g)2NOBr(g)慢下列有关该反应的说法正确的是()A该反应的速率主要取决于的快慢BNOBr2是该反应的催化剂C正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJmol1D增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数,加快反应速率解析:C反应速率主要取决于慢的一步,所以该反应的速率主要取决于的快慢,故A错误;NOBr2是反应过程中的中间产物,不是该反应的催化剂,故B错误;由于该反应为放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,所以正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJmol
18、1,故C正确;增大Br2(g)浓度,活化分子百分数不变,但单位体积内的活化分子数目增多了,所以能加快反应速率,故D错误。对点练2(双选)汽车尾气处理时存在反应:NO2(g)CO(g)=NO(g)CO2(g),该反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是()A使用催化剂活化分子百分数增多B使用催化剂,反应物分子的能量变高C使用催化剂可以有效减少反应放出的热量D无论是反应物还是生成物,转化为活化配合物都要吸收能量解析:AD使用催化剂,反应物活化能降低,活化分子百分数增多,但反应物分子能量不变,也不改变反应热,B、C错误。对点练3在有气体参与的反应中,增大反应物浓度、升高温度、增大压强(压缩体积)
19、、加入催化剂,若以上四种方法均可使反应速率增大,完成下列问题(填序号):(1)降低反应活化能的是_。(2)增加活化分子百分比的是_。(3)未改变活化分子百分比,增加单位体积内分子总数的是_。(4)增加单位体积内活化分子数的是_。答案:(1)(2)(3) (4)考点四化学反应速率图像及其应用1全程速率时间图像如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),则主要是因为该反应为放热反应,随着反应的进行,温度逐渐升高,导致反应速率逐渐增大;BC段(v渐小),则主要原因随着反应的进行,溶液中c(H)逐渐减小,导致反应速率逐渐减小。2物质的量(或浓度)时间图像示例:
20、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线如图所示。(1)由图像得出如下信息反应物是X、Y,生成物是Z;t3时反应达到平衡,X、Y没有全部反应。(2)根据图像可进行如下计算某物质的平均反应速率、转化率,如v(X) molL1s1,Y的转化率100%。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。3速率时间图像及应用平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系增大反应物浓度v(正)、v(逆)均增大,且v(正)v(逆)正向移动减小反应物浓度v(正)、v(逆)均减小,且v(逆)v(正)逆向移动任一
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- 2023 新教材 新高 一轮 复习 鲁科版第 22 化学反应 速率
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