(高中化学步步高大一轮全书完整的PPT课件-2022版)第七章 第35讲 化学反应速率.pptx
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1、大一轮复习讲义 化学反应速率 第七章第35讲 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。 2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用。 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活、生产和科学研究领域中的重 要作用。 考点一化学反应速率的概念及计算 真题演练明确考向 课时精练巩固提高 考点二影响化学反应速率的因素 微专题17控制变量探究影响化学反应速率的因素 专项提能特训12速率图像与实验探究 考点一化学反应速率的概念及计算 知识梳理夯基础 1.化学反应速率 快慢 减小 增加 2.化学反应速率与化学计量数的
2、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 ,但反 应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的 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) 。 不同 化学计量数 abcd 3.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/molL1 a b c 转化浓度/molL1 x 某时刻浓度/molL1 ax 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)对于任何化
3、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( ) 错因:_ _。 (2)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( ) 错因:_ _。 对于一些化学反应,也可以用单位时间内某物质的质量、物质 的量、体积、压强的变化量来表示化学反应速率 单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加均表示正反 应速率 (3)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 ( ) 错因:_。 (4)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( ) 错因:_ _。 0.8
4、molL1s1是指一段时间内的平均反应速率,不是即时速率 化学反应速率数值的大小和化学计量数有关,化学计量数越大, 数值越大,速率之比等于化学计量数之比,但都表示该反应的反应速率 深度思考 1.一定温度下,在密闭容器中发生反应:3A(g)B(g) 2C(g)。已知v(A) 0.6 molL1s1,则v(B)_molL1s1,v(C)_molL1s1。 2.反应A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为 v(A)0.45 molL1s1,v(B)0.6 molL1s1,v(C)0.4 mol L1s1,v(D)0.45 molL1s1。则有关反应速率大小顺序为_ _
5、。 0.20.4 3.如图安装好实验装置(装置气密性良好),在锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(Zn 的相对原子质量为65),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 molL1的稀硫酸, 将产生的H2收集在注射器中,10 s时恰好收集到标 准状况下的H2 44.8 mL。 回答下列问题 (1)根据装置图,还缺少的实验用品为_。 (2)用H表示10 s内该反应的反应速率为_。 (3)用H2表示10 s内该反应的反应速率为_mols1。 (4)用锌粒表示10 s内该反应的反应速率为_ gs1。 秒表 0.01 molL1s1 0.000 2 0.013 (5)用H或H2表示的化学反应速率比实际偏大,其原因是
6、什么,怎样改正。 _ _。 由于滴入的稀硫酸占体积,造成进入注射器内的气体体积偏大,H2的 体积偏大;可以把分液漏斗换成恒压滴液漏斗 解析Zn2H=Zn2H2 65 g 2 mol 1 mol 22.4 L 0.13 g 0.004 mol 0.002 mol 0.044 8 L 1.化学反应速率计算的一般方法化学反应速率计算的一般方法 (1)定义式法:找出各物质的起始量、某时刻量,求出转化量,利用定 (2)用已知物质的反应速率,计算其他物质表示的反应速率关系 式法。 化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化 学计量数之比。 归纳总结 2.比较化学反应速率大小的常用方法比较化学反
7、应速率大小的常用方法 (1)先换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值的大小。 (2)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA(g) bB(g)=cC(g)dD(g),比较 ,则不同情况 下,用A表示的反应速率比用B表示的大。 续上页续上页 题组一速率计算中图表信息的提取题组一速率计算中图表信息的提取 递进题组练能力 1.一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)3H2(g) 2NH3(g),反应过程如图。下列说法不正确的是 A.t1 min时正、逆反应速率相等 B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的 变化关系 C.08 min,H2的平均反应速率v(H2) 0
8、.011 25 molL1min1 D.1012 min,N2的平均反应速率v(N2)0.002 5 molL1min1 解析t1时刻没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,A项错误; 根据图像,X的物质的量增加,属于生 成物,因此X为NH3的曲线,B项正确; 08 min时,v(NH3) 0.007 5 molL1min1,根据化学反应 速率之比等于化学计量数之比v(H2) 0.011 25 molL1min1,C项正确; 2.硝基苯甲酸乙酯在OH存在下发生水解反应: O2NC6H4COOC2H5OH O2NC6H4COOC2H5OH,两种反应物的 初始浓度均为0.050 molL1,15
9、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: (1)列式计算该反应在120180 s与180240 s区间的平均反应速率: _、 _。 t/s0120180240330530600700800 /%033.041.848.858.069.070.471.071.0 解析注意“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)比较两者大小可得出的结论是_ _。 解析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,即随着反应的进行,反应物浓度降低,反 应速率减慢。 随反应的进行,反应物浓度降低
10、,反 应速率减慢 题组二用其他物理量改变表示的化学反应速率题组二用其他物理量改变表示的化学反应速率 3.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 _mLg1min1。30 4.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/min02.04.06.08.0 n(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
11、应速率(以molmin1 为单位,写出计算过程)。 答案解法一2.06.0 min时间内,n(Cl2)5.4103 mol1.8 103 mol3.6103 mol, 所以v(HCl)2v(Cl2)29.0104 molmin11.8103 molmin1。 解法二设HCl转化的物质的量为n,则 2 1 n (5.41.8)103 mol 解得n7.2103 mol, 5.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: 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
12、的物质的量分数,则10 min内SO2(g) 的反应速率v(SO2)_ kPamin1。 反应时间/min SO2(g)/mol O2(g)/mol SO3(g)/mol 0420 5 1.5 102 15 1 解析列出“三段式” 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 初始/mol 4 2 0 转化/mol 2 1 2 10 min/mol 2 1 2 气体总压之比等于气体物质的量之比, 题组三速率常数的应用题组三速率常数的应用 6.工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2,原理为 CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)该反应的逆反应速率表达式为v逆 kc(
13、CO)c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示: 由上述数据可得该温度下,c2_molL1,该反应的逆反应速率 常数k_L3mol3min1。 CO浓度/(molL1)H2浓度/(molL1)逆反应速率/(molL1min1) 0.1c18.0 c2c116.0 c20.156.75 0.2 1.0104 解得k1.0104 L3mol3min1,带入c2的等式可得c20.2 molL1。 n_;k_。 7.300 时,2NO(g)Cl2(g) 2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正 kcn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表: 序号c(ClNO)/(molL1)v/(
14、molL1s1) 0.303.60109 0.601.44108 0.903.24108 24.0108 Lmol1s1 解得n2,将n代入中得k4108 Lmol1s1。 1.速率常数的含义速率常数的含义 速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 molL1时的反应 速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反 应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其 比例常数,在恒温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。 因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 知识拓展 2.速率方程速率方程 一定温度下,化学反应速率与反应物浓
15、度以其计量数为指数的幂的乘 积成正比。 对于反应:aAbB=gGhH 则vkca(A)cb(B)(其中k为速率常数)。 如:SO2Cl2 SO2Cl2vk1c(SO2Cl2) 2NO2 2NOO2vk2c2(NO2) 2H22NO N22H2Ovk3c2(H2)c2(NO) 续上页续上页 3.速率常数的影响因素速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数,同一 反应,温度不同,速率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。 续上页续上页 返回 考点二影响化学反应速率的因素 知识梳理夯基础 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
16、大小关 系为 。 2.外因 MgAl 增大 减小 增大减小 增大减小 增大 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的 _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 _ (3)有气体参加的反应,化学反应速率随着压强的增大 而_ 3.用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响 增大 增大 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_ (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 减小 4.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:发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量。
17、活化能:如图 图中:E1表示_,使用催化剂时的活化能为_,反应热为 _。(注:E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量) 有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。 反应的活化能E3 E1E2 (2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 分子 百分数 总数 分子 总数 百分数 5.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)催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变 ( ) 错因:_。 (2)升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小( ) 错因:_。 (3)一定量的锌与过量的
18、稀硫酸反应制取氢气,滴入少量硫酸铜与醋酸钠 均能够提高反应速率( ) 错因:_ _。 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 催化剂反应前后的化学性质不变,物理性质发生改变 升温时,吸热反应、放热反应速率均增大 加入CuSO4形成原电池,使化学反应速率加快,而加入CH3COONa, 会生成CH3COOH,c(H)减小,反应速率减慢 (4)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 ( ) 错因:_。 (5)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 ( ) 错因:_。 (6)100 mL 2 molL1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速 率不
19、变( ) 错因:_ _。 CaCO3的浓度为常数,化学反应速率保持不变 增大反应物的浓度,能增大活化分子的浓度,其百分数保持不变 加入氯化钠溶液,相当于对溶液稀释,c(H)减小,反应速率应 减小 深度思考 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:_。 增大单位体积内,活化分子数目增 加,有效碰撞的次数增多 增大 不变单位体积内活化分子数不变 减小 递进题组练能力 题组一化
20、学反应速率影响因素的基本应用题组一化学反应速率影响因素的基本应用 1.某温度下,在容积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)Y(g) Z(g)W(s)H0。下列叙述正确的是 A.向容器中充入氩气,反应速率不变 B.加入少量W,逆反应速率增大 C.升高温度,正、逆反应速率均增大 D.将容器的容积压缩,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞 次数增大 解析向恒容容器中充入氩气,各反应组分的浓度不变,反应速率不变, A项正确; W为固态,加入少量W,反应速率不变,B项错误; 升高温度,正、逆反应速率均增大,C项正确; 将容器的容积压缩,可增大单位体积内活化分子数和有效碰撞次数,但 活化分子百分
21、数不变,D项错误。 选项反应甲乙 A外形、大小相近的金属和水反应NaK B 4 mL 0.01 molL1 KMnO4溶液分别和 不同浓度的2 mL H2C2O4(草酸)溶液反应 0.1 molL1的 H2C2O4溶液 0.2 molL1的 H2C2O4溶液 C 5 mL 0.1 molL1 Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 molL1 H2SO4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 2.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 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H2
22、O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。 题组二催化剂、活化能与转化效率题组二催化剂、活化能与转化效率 3.(2020天津一中调研)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 H2O2I H2OIO慢 H2O2IO H2O
23、O2I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B.IO也是该反应的催化剂 C.反应活化能等于98 kJmol1D.v(H2O2)v(H2O)v(O2) 解析A项,将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2=2H2OO2, 该反应中I作催化剂,其浓度的大小将影响该反应的反应速率; B项,该反应中IO是中间产物,不是该反应的催化剂; C项,反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量,分解1 mol H2O2放出98 kJ热量,不能据此判断该反应的活化能; D项,由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)v(H2O) 2v(O2)。 4.(2019山东临沂一模)已
24、知反应2NO(g)2H2(g) N2(g)2H2O(g)H 752 kJmol1的反应机理如下: 2NO(g) N2O2(g)(快) N2O2(g)H2(g) N2O(g)H2O(g)(慢) N2O(g)H2(g) N2(g)H2O(g)(快) 下列有关说法错误的是 A.的逆反应速率大于的正反应速率 B.中N2O2与H2的碰撞仅部分有效 C.N2O2和N2O是该反应的催化剂 D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大 解析为快反应,说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小,反 应更容易发生;为慢反应,说明正反应的活化能和逆反应的活化能都 较大,中正反应的活化能大于中逆反应的活化能,因此的逆反
25、应 速率大于的正反应速率,A项正确; 反应为慢反应,反应慢说明反应的活化能大,物质微粒发生碰撞时, 许多碰撞都不能发生化学反应,因此碰撞仅部分有效,B项正确; 反应过程中N2O2和N2O是中间产物,不是催化剂,C项错误; 总反应为放热反应,则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大, D项正确。 5.2018江苏,20(4)将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入 装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。 反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50 250 范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主 要原因是_ _ _; 当反应温度高于38
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