1、必备知识 整合 关键能力 突破 专题七化学反应速率和化学平衡专题七化学反应速率和化学平衡 第第1 1讲化学反应速率讲化学反应速率 必备知识 整合 关键能力 突破 一、化学反应速率的概念及计算一、化学反应速率的概念及计算 必备知识 整合 1.化学反应速率化学反应速率 必备知识 整合 关键能力 突破 2.化学反应速率与化学计量数的关系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= 物质的量变化量之比=物质的量浓度变化量之比。 必备知识 整合 关键能力 突破 二、影响化学反应速率的因素二、影
2、响化学反应速率的因素 1.影响因素影响因素 (1)主要因素 相同条件下Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为:NaMgAl。 说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)外界因素 必备知识 整合 关键能力 突破 2.理论解释理论解释有效碰撞理论有效碰撞理论 (1)活化分子:能够发生有效碰撞的分子。 (2)活化能(如下图) 图中E1为正反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,E2为逆反应 的活化能,反应热为E1-E2。 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。 (4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关
3、系 活化能 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 增大浓度不变增加增加不变增加加快 增大压强(恒 温、体积减小) 不变增加增加不变增加加快 升高温度不变不变增加增加增加加快 加催化剂减小不变增加增加增加加快 改变条件 项目 必备知识 整合 关键能力 突破 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生 成物浓度的增加() (2)大理石块与大理石粉分别与0.1molL-1的HCl溶液反应的速率相同() (3)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显() (4)同一化学反应
4、,2molL-1s-1的化学反应速率一定比1molL-1s-1的化学反应 速率快() 必备知识 整合 关键能力 突破 (5)升高温度,可减小放热反应的反应速率() (6)锌与硫酸反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速率越快() (7)同时改变两个变量来研究反应速率的变化,能更快得出有关规律() (8)活化分子间的碰撞一定能发生化学反应() (9)普通分子有时也能发生有效碰撞() (10)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() 必备知识 整合 关键能力 突破 2.某温度时,在容积为3L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间 变化的曲线如图所示,由图中数据分析: (
5、1)该反应的化学方程式为2Z+Y3X。 (2)反应开始至2min末,用X表示的反应速率为 0.067molL-1min-1。 (3)该反应是由(填序号)开始的。 正反应逆反应正、逆反应同时 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)由题图知Z、Y为反应物,X为生成物,且为可逆反应,Z、Y、X三种 物质的化学计量数之比为(2.0-1.6) (1.2-1.0) (1.0-0.4)=2 1 3。(2)v(X)= 0.067molL-1min-1。 (0.80.4)mol 3L 2min 必备知识 整合 关键能力 突破 3.一定温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行,回答下
6、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:增大; (2)恒容充入N2:增大; (3)恒容充入He:不变; (4)恒压充入He:减小。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.Zn与盐酸的反应为放热反应,其反应速率时间图像如图所示,试分析图像 各段意义: (1)AB段:v逐渐增大,原因是该反应为放热反应,随着反应的进行温度 逐渐升高,导致v逐渐增大,此阶段以温度影响为主。 (2)BC段:v逐渐减小,原因是溶液中c(H+)逐渐减小,导致v逐渐减小,此 阶段以浓度影响为主。 必备知识 整合 关键能力 突破 考点一化学反应速率的概念及计算 典例探究典例探究
7、例例在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨的反应:N2+3H2 2NH3。根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨的速率最快的是() A.v(H2)=0.01molL-1s-1B.v(N2)=0.3molL-1min-1 C.v(NH3)=0.15molL-1min-1D.v(H2)=0.3molL-1min-1 关键能力 突破 B 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析在反应速率单位相同时,反应速率除以其相应物质的化学计量数,数值大 者,反应速率快。A项,v(H2)=0.01molL-1s-1=0.6molL-1min-1,v(H2)=0.2molL-1 min-1;B项,v(N2)=
8、0.3molL-1min-1;C项,v(NH3)=0.075molL-1min-1;D项,v(H2)= 0.1molL-1min-1;由此可知,B项中表示的反应速率最快。 1 3 1 2 1 3 必备知识 整合 关键能力 突破 名师点拨名师点拨 化学反应速率快慢的比较方法 (1)归一法:将同一反应中的不同物质表示的反应速率转化成同一单位、同一 种物质表示的反应速率,再进行反应速率的大小比较。 (2)比值法:将各物质表示的反应速率转化成同一单位后,再除以各物质对应 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
9、v(A)v(B)。 (A)v m (B)v n 必备知识 整合 关键能力 突破 题组训练题组训练 题组一化学反应速率的计算题组一化学反应速率的计算 1.(2020山东泰安模拟)现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3mol O2,发生反应4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)。4min后,测得生成的H2O占 混合气体体积的40%,则下列表示此段时间内该反应的平均反应速率不正确的 是() A.v(N2)=0.125molL-1min-1B.v(H2O)=0.375molL-1min-1 C.v(O2)=0.225molL-1min-1D.v(NH3)=0.250mo
10、lL-1min-1 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析设4min时,生成6xmolH2O(g),则 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) 起始量/mol4300 变化量/mol4x3x2x6x 4min时/mol4-4x3-3x2x6x 4min时体系的总物质的量为(4-4x+3-3x+2x+6x)mol=(7+x)mol。据题意,则有 =0.4,解得x=0.5,则4min内H2O的变化浓度为c(H2O)=1.5mol L-1,v(H2O)=0.375molL-1min-1,再由各物质表示的反应速率之比等 6 mol (7)mol x x 3mol 2L 1 1.
11、5mol L 4min 必备知识 整合 关键能力 突破 于各物质的化学计量数之比,可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)= 0.125molL-1min-1、v(NH3)=0.250molL-1min-1、v(O2)=0.1875molL-1min-1, 故C项错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2020上海高三二模)一定条件下,向体积为1L的密闭容器中充入1molCO2 和4molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述 中正确的是() D 必备知识 整合 关键能力 突破 A.该反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)2CH3OH(g) B.10
12、min时,反应停止 C.2min时,CO2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率 D.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.225molL-1min-1 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析根据题图可知,CO2的浓度减小,CH3OH(g)的浓度增大,CO2是反应物, CH3OH是生成物,反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l), 故A错误;10min时,各物质的浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,并不是反 应停止,故B错误;2min时,CO2的浓度变化量等于CH3OH的浓度变化量,CO2的 消耗速率等于CH3OH的生成速率,并没有达到平衡状态,故
13、C错误;从反应开始 到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=,根据反应的化学方程式 可知,v(H2)=3v(CO2)=0.225molL-1min-1,故D正确。 1 (1 0.25)mol L 10min 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(2020甘肃高三期末)对于反应A(g)+3B(g)2C(g)来说,下列反应速率最 快的是() A.v(A)=0.3molL-1min-1B.v(B)=0.6molL-1min-1 C.v(C)=0.5molL-1min-1D.v(A)=0.01molL-1s-1 题组二化学反应速率快慢的比较题组二化学反应速率快慢的比较 解析解析A项,=0.3molL
14、-1min-1;B项,=0.2molL-1min-1;C项,=0.25mol L-1min-1;D项,=(0.0160)molL-1min-1=0.6molL-1min-1; D项符合题意。 (A) 1 v(B) 3 v(C) 2 v (A) 1 v 11 0.01mol Ln 1 mi D 必备知识 整合 关键能力 突破 考点二影响化学反应速率的因素 典例探究典例探究 例例反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,下列 条件的改变对其反应速率几乎无影响的是() 增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变,充入N2使体系 压强增大保持压强不变,充入N2使容器
15、体积变大 A.B.C.D. 解析解析增大固体的量、恒容时充入“惰性气体”对反应速率几乎无影响,故选C。 C 必备知识 整合 关键能力 突破 名师点拨名师点拨 气体反应体系中充入“惰性气体”(不参与 反应)时对反应速率的影响 (1)恒容:充入“惰性气体” 总压强增大 物质浓度不变(活化分子浓 度不变) 反应速率不变。 (2)恒压:充入“惰性气体” 体积增大 物质浓度减小(活化分子浓度 减小) 反应速率减小。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组训练题组训练 题组一影响化学反应速率的因素题组一影响化学反应速率的因素 1.NaClO2可作漂白剂,在常温下不见光时可保存一年,但在酸性溶液里因生成 亚氯
16、酸而发生分解:5HClO24ClO2+H+Cl-+2H2O。分解时,刚开始反应 很慢,随后反应突然释放出很多ClO2,这是因为() A.酸使亚氯酸的氧化性增强 B.溶液中的H+起催化剂的作用 C.溶液中的Cl-起催化剂的作用 D.逸出的ClO2使反应的生成物的浓度降低 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析酸使亚氯酸的氧化性增强与反应分解速率快慢无关,故A错误;开始时 溶液中就有氢离子,分解反应却非常慢,可见不是氢离子的催化作用,故B错 误;反应开始时,溶液中氯离子浓度很小,随着反应的进行,溶液中氯离子浓度 增大,反应速率加快,可见是氯离子的催化作用,故C正确;逸出的ClO2使反应 的生
17、成物的浓度降低,不会出现反应速率突然加快的现象,故D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 2.氮的氧化物虽然是空气的重要污染物,但也是重要的化工原料。某化学课 外小组查阅资料后得知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步: 2NO(g)N2O2(g)(快)H10K1 N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)H20K2 决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应速率的是反应 (填序号),则反应的活化能E1与反应的活化能E2的大小关系为E1”“”或“=”)E2。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)决定总化学反应速率的反应是反应历程中的慢反应,则决定2NO(g
18、)+ O2(g)2NO2(g)的反应速率的是反应,所以反应的活化能E1小于反应 的活化能E2。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组二控制变量法题组二控制变量法实验探究影响化学反应速率的因素实验探究影响化学反应速率的因素 3.在锌与某浓度的盐酸反应的实验中,得到如下结果: 实验序号锌的质量/g锌的形状温度/ 锌完全溶解于 酸的时间/s 12薄片15150 22薄片35t1 32粉末35t2 必备知识 整合 关键能力 突破 下列说法中,正确的是() t1150 实验1和实验2比较,单位时间内消耗的锌的质量前者小于后者 A.只有B.C.只有D. C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析实验2、
19、3中温度相同,锌的形状不同,粉末状锌与酸反应的反应速率 快,则实验3中反应速率快,即t1t2,错误;实验1和实验2锌的质量和形状均相 同,但温度不同,温度越高,反应速率越快,实验2中反应速率快,则t1150,错误; 实验1和实验2锌的质量和形状均相同,但温度不同,温度越高,反应速率越快, 实验2的反应速率快,则单位时间内消耗的锌的质量大于实验1,正确;故选C。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.某兴趣小组为了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。(已知I2+2S2S4+2I-,其中Na2S2O3溶液足量,且S2与S4 均为无色) 2 3 O 2 6 O 2 3 O 2
20、6 O 实验 序号 体积V/mL 蓝色褪去 时间/s Na2S2O3溶液淀粉溶液碘水水 10.02.04.00.0t1 8.02.04.02.0t2 6.02.04.0Vt3 必备知识 整合 关键能力 突破 表中V=4.0mL,t1、t2、t3的大小关系是t1t2t3。 解析解析3组实验中的唯一变量只有Na2S2O3溶液的浓度,溶液的总体积要保持 不变,所以(6.0+2.0+4.0+V)mL=(10.0+2.0+4.0)mL,解得V=4.0;Na2S2O3的浓度越 大反应速率越快,则蓝色褪去所用时间越短,所以t1t2t3。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.(2020课标,28节选)硫酸是一
21、种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生 产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)H= -98kJmol-1。回答下列问题: (4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为: v=k(-1)0.8(1-n) 式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;为SO2平衡转化率,为某时刻 SO2转化率,n为常数。在=0.90时,将一系列温度下的k、值代入上述速率方 程,得到vt曲线,如图所示。 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 曲线上v最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度tm。ttm后,v逐渐下降。原因是升高温度,k增大使v逐渐提高,但降低使v逐 渐下降。ttm后,
22、k增大对v的提高小 于引起的降低。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(4)由反应的速率方程可知,当=0.90时,(1-n)是常数,温度大于tm后,温 度升高,k增大,而v逐渐下降,原因是SO2(g)+O2(g)SO3(g)是放热反应,升高 温度时平衡逆向移动,减小,(-1)0.8减小,k增大对v的提高小于引起的降低。 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2020课标,28节选)天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是 重要的燃料和化工原料。 (2)高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的 速率方程为:r=k,其中k为反应速率常数。
23、 设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为时的反应速率为r2,则r2= (1-)r1。 对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是AD。 A.增加甲烷浓度,r增大B.增加H2浓度,r增大 C.乙烷的生成速率逐渐增大D.降低反应温度,k减小 4 CH c 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(2)设反应开始时甲烷的浓度为1mol/L,则: 2CH4C2H6+H2 开始1mol/L00 转化mol/L 平衡(1-)mol/L 则=1-,r2=(1-)r1。 根据反应在初期阶段的速率方程,对于初期阶段,增加反应物甲烷浓度,反 应速率增大,而增加生成物浓度,对反应速率影响不大,A项正确,B项错
24、误;随 着反应的进行,反应物浓度越来越小,故乙烷的生成速率越来越小,C项错误; 2 1 r r (1)mol/ L 1mol/ L k k 必备知识 整合 关键能力 突破 根据速率方程,结合化学反应速率影响因素,降低反应温度,化学反应速率减 小,k减小,D项正确。 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(2020课标,28节选)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研 究领域。回答下列问题: (4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8 等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当 选择合适催化剂等。 解析解析(4)催化剂可以提
25、高反应速率及反应的选择性。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.(2019课标,28节选)水煤气变换CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)是重要 的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下 列问题(已知水煤气变换的HT2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45molL-1 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(3)A项,观察不同温度下曲线的变化趋势,不难发现T2时反应更快,则T2T1, 故错误;B项,a点对应温度低于c点对应温度,但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二 烯的浓度,故v(a)与v(c)大小无法确定,故错误;C项,v(a,正)v(a,逆),v(b,正)v(b,逆), 又 v(a,正)v(b,正),则v(a,正)必然大于v(b,逆),故正确;D项,由题图可知b点环戊二烯的 浓度为0.6molL-1,环戊二烯转化的浓度为1.5molL-1-0.6molL-1=0.9molL-1,则生 成的二聚体的浓度为0.9molL-1=0.45molL-1,故正确。 1 2
