1、第七单元化学反应速率和化学平衡第24讲化学反应速率考纲要求 学科素养1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率()。2.了解催化剂的重要作用。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。考纲要求 学科素养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
2、用相关理论解释其一般规律。4.了解反应活化能的概念。5.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。3.科学探究与创新意识: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。考点一化学反应速率基础自主诊断素养全面提升1.化学反应速率 molL-1s-1molL-1min-1 平均速率正常数 化学计量数mnpq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.化学反应速率的基本图像增大增大图像图像分析(3)有气体参加的反应,化学反应速率随着压强增大而(4)有气体参加
3、的反应,化学反应速率随着体积的增大而(续表)增大减小图像图像分析(T2T1)(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(续表)(3)固体和纯液体的浓度是固定的,不能用它们表示反应速率()(2)10molL-1s-1的反应速率一定比1molL-1s-1的反应速率大()判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)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()对点自测 解析速率数值所对应的化学反应速率的快慢与该物质在化学反应方程式中的化学计量数有关,可用速率与化学计量数比值的大小判断反应快慢。(4)化学反应方程式中的化学
4、计量数之比表示某一时刻对应物质的物质的量之比()解析方程式中的化学计量数之比可以表示同一时间内对应物质的物质的量的变化量之比。解析速率都取正值。(6)对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显()解析速率越快现象不一定越明显,如盐酸与NaOH溶液的中和反应。(7)化学反应速率为0.8molL-1s-1是指1s时某物质的浓度为0.8molL-1()解析正确的是1s内某物质的浓度变化为0.8molL-1。C 题组一化学反应速率的计算 t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10-3mol01.83.75.47.2 t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10-3mol
5、01.83.75.47.2 规律小结化学反应速率的计算方法(1)根据公式直接进行计算化学反应中各物质浓度的计算模式“三段式”写出有关反应的化学方程式。找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。题组二化学反应速率大小比较解析 A项,可表示为v(A2)=36molL-1min-1;B项,经转化可表示为v(A2)=0.9molL-1min-1;C项,经转化可表示为v(A2)=6molL-1min-1,故A项符合要求。A2.反应A(g)+3B(g)=C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为:v(A)=0.45molL-1s-1,v(B)=0.6molL-1s-1,v(C)=0.4molL-1s
6、-1,v(D)=0.45molL-1s-1。下列有关反应速率的比较中正确的是()A.=B.=C.D.001 B 方法技巧 考点二影响化学反应速率的因素基础自主诊断素养全面提升1.内因(主要因素)反应物本身的是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为,镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为。性质F2Cl2Br2I2MgAlZnFe2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)浓度增大反应物的浓度,化学反应速率,反之。压强对于有气体参加的反应,增大压强,化学反应速率,反之。温度升高温度,化学反应速率,反之。催化剂使用催化剂,能改变化学反应速率,且正、逆反应速率的改
7、变程度。其他因素固体反应物的、光波、电磁波、溶剂等加快减慢加快减慢加快减慢相同表面积3.速率的理论解释有效碰撞理论(1)有效碰撞:分子之间能够引发化学反应的碰撞。(2)活化分子:能够发生的分子。(3)活化能:如图。图中:E1为,使用催化剂时的活化能为,反应热为。(注:E2为逆反应的活化能)活化有效碰撞正反应的活化能E3E1-E2(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系分子数不变增多分子数增多判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)催化剂能改变反应的活化能()(2)升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小()对点自测 解析升温时会增大活化分子百分数,不论吸热反应还是放热反应,反应速率都增大,
8、错误。(3)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,滴入少量硫酸铜溶液能够提高反应速率()解析一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,滴入少量硫酸铜溶液会形成原电池,所以能够提高反应速率,正确。解析不论是放热反应还是吸热反应,只要升温反应速率都会提高,所以会缩短达到平衡的时间,正确。(5)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()解析碳酸钙是固体,再增加CaCO3也不会提高反应物浓度,不可以加快反应速率。(6)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大()解析在恒容条件下,通入惰性气体,反应体系的压强增大,但反应物浓度未变,故反应速率不增大,所以不正确。(7)增大反应物的浓度
9、,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大()解析增大反应物的浓度,活化分子的百分含量不变,错误。(8)升温使反应物活化分子百分数增大,使反应速率增大()(9)100mL2molL-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变()解析加氯化钠溶液,对氢离子有稀释作用,反应速率减小。C题组一外界条件对化学反应速率的影响反应时间/min01020304050c(X)/(molL-1)0.100 0.090 0.0800.0700.060 0.050反应时间/min60708090100c(X)/(molL-1)0.040 0.030 0.0200.0100.000下列有关说法正确的是(
10、)A.X的浓度越大,反应速率越大B.X的浓度越大,消耗一半时所用的时间越短C.X分解的速率与其浓度无关D.X的分解速率先快后慢解析 X的分解速率是匀速的,与其浓度无关,A、D错误,C正确;X的分解速率不变,X的浓度越大,消耗一半时所用的时间越长,B项错误。C解析 A项增加H2O(g)的量,逆反应速率加快,正反应速率随之加快;B项保持容器体积不变,增加H2输入量,c(H2)增大,正反应速率加快;C项充入He,容器内压强虽然增大,但c(H2)、c(H2O)未变,正、逆反应速率都不变;D项将Fe2O3(s)粉碎得更细,接触面积增大,正反应速率加快。1.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70时不
11、同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快题组二化学反应速率图像分析D解析 图甲表明相同pH下,H2O2浓度越大,分解速率越快,A项错误;1.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快D图乙表明在H2O2初始浓度相同时,溶液的碱性越强,即pH越大,H2O2分解速率越快,B项错误;1.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确
12、的是()C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快D图丙中间溶液pH为14,下面溶液pH为13,C项错误;1.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大D图丙和图丁表明在碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。2.600时,在一容积为2L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10min和20min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。(1)前10min正反应速率
13、逐渐(填“增大”“减小”或“不变”)。解析前10min随着反应不断进行,反应物SO2和O2的浓度不断减小,正反应速率减小。减小2.600时,在一容积为2L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10min和20min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。(2)前15min内用SO3表示平均反应速率为。1.3310-3molL-1min-12.600时,在一容积为2L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10min和20min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。(3)图中反应进程,
14、表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是。解析反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段为1520min和2530min,反应处于平衡状态。1520min,2530min2.600时,在一容积为2L的密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,在反应进行至10min和20min时,分别改变了影响反应的一个条件,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。(4)根据图示判断,10min时改变的反应条件可能是(填写编号,下同);20min时改变的反应条件可能是。a.加入催化剂b.缩小容器容积c.降低温度d.增加O2的物质的量解析10min时各物质的物质的量不变,1015min三条曲线
15、的斜率突然增大,说明反应速率突然加快,其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积。反应进行至20min时,曲线发生的变化是O2的物质的量突然增大,平衡发生移动,引起SO2、SO3的物质的量随之发生变化,则可能是增加了O2的物质的量。abd 方法技巧常见速率-时间变化图像分析(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化,同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。
16、同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。(3)改变条件判断v正、v逆的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v正v逆,若平衡逆移,v正v逆。实验序号0102030405018001.0 0.80 0.67 0.57 0.500.502800a0.60 0.50 0.50 0.500.5038201.0 0.40 0.25 0.20 0.200.20 根据表中数据,下列说法正确的是()A.实验1中,反应在0至10min内,v(HI)=0.02molL-1min-1B.800时,该反应的平衡常数K=0.25C.根据实验1和实验2可说明:反应物浓度越大,反应速率越快D
17、.HT2B.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-1CD解析 A项,从图像看,T2变化曲线较陡,说明反应较快,则T2对应的温度高,错误;B项,a处浓度高,c处温度高,所以无法判断两者反应速率大小,错误;1.2019全国卷节选环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是(填标号)。A.T1T2B.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-1CDC项,a、b两点的温度相同,但
18、是由a至b,反应未达平衡,故a点正反应速率比b点正反应速率大,由于b点时反应仍在正向进行,故b点正反应速率大于逆反应速率,所以a点正反应速率大于b点逆反应速率,正确;D项,2mol环戊二烯生成1mol的二聚体,b处,环戊二烯减少了(1.5-0.6)molL-1=0.9molL-1,则生成的二聚体为0.45molL-1,正确。2.2018全国卷节选对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。(1)在343K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是;要缩短反应达到平
19、衡的时间,可采取的措施有、。及时移去产物改进催化剂 提高反应物压强(浓度)解析移走产物,可以提高SiHCl3的转化率;该反应前后气体体积不变,故可以通过加压来加快反应速率,也可以通过改进催化剂来提高反应速率。大于1.3 大于1.3 大于1.3 D解析温度升高,正逆反应的速率均增大,A错误;在恒压容器中充入不参加反应的气体,导致容器的体积增大,反应物和生成物的浓度均减小,正逆反应的速率均减小,B错误;D D任何一个化学反应的发生都有热效应,因此温度发生变化,化学反应速率一定会发生变化,D正确。实验序号010203040506018001.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.
20、5028001.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.503800c 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.6048201.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20下列说法不正确的是()A.c1.0B.实验2可能使用了催化剂C.实验3比实验2先达到化学平衡状态D.前10min,实验4的平均化学反应速率比实验1的大时间温度浓度C解析 实验3达到平衡时,X的浓度大于实验1,温度相同,说明X起始浓度大于1.0molL-1,A项正确;实验2和实验1起始浓度相同且达到相同的平衡状态,但实验2所需时间短,说明可能使用了催化剂,催化剂改变反应速率,不
21、改变化学平衡,B项正确;实验序号010203040506018001.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.5028001.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.503800c 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.6048201.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20时间温度浓度 实验序号010203040506018001.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.5028001.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.503800c 0.92 0.75 0.63 0.60 0
22、.60 0.6048201.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20时间温度浓度3.某小组用探究酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应中溶液紫色消失快慢的方法研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定:所用酸性KMnO4溶液的浓度可选择0.010molL-1、0.0010molL-1,催化剂的用量可选择0.5g、0g,实验温度可选择298K、323K。每次实验酸性KMnO4溶液的用量均为4mL、H2C2O4溶液(0.10molL-1)的用量均为4mL。(1)写出反应的离子方程式:。解析高锰酸钾具有强氧化性,把草酸中的C从+3价氧化成+4价,Mn从+7价变化到+2价,由于
23、草酸分子中有2个C,所以高锰酸钾与草酸反应的物质的量之比为25。实验编号T/K催化剂的用量/g酸性KMnO4溶液的浓度/(molL-1)实验目的2980.50.010a.实验和探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响;b.实验和探究对反应速率的影响;c.实验和探究催化剂对反应速率的影响2980.50.0013230.50.010，(2)请完成以下实验设计表:完成的实验条件,并将实验目的补充完整。29800.010温度解析实验和中温度不同,探究的是温度对反应速率的影响;实验和探究催化剂对反应速率的影响,所以实验中除了催化剂用量以外其余与实验均相同。(3)该反应的催化剂选择MnCl2还是Mn
24、SO4:。简述选择的理由:，。MnSO4如果选择MnCl2,则酸性高锰酸钾溶液会和Cl-反应,而且引入Cl-无法证明是Mn2+起了催化作用解析如果选择MnCl2,则酸性高锰酸钾溶液会和Cl-反应,而且引入Cl-无法证明是Mn2+起了催化作用,因此需要选择硫酸锰。(4)某同学对实验和分别进行了三次实验,测得以下数据(从混合振荡均匀开始计时):a.实验中用KMnO4的浓度变化来表示的平均反应速率为(忽略混合前后溶液的体积变化)。110-4molL-1min-1 实验编号溶液褪色所需时间t/min第1次第2次第3次12.813.011.04.95.15.0(4)某同学对实验和分别进行了三次实验,测得
25、以下数据(从混合振荡均匀开始计时):b.该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下,酸性KMnO4溶液浓度越小,溶液褪色所需时间就越短,亦即其反应速率越快”的结论,你认为是否正确?，(填“是”或“否”)。否解析从表中数据可知,相同体积的0.01molL-1酸性KMnO4溶液的浓度是0.001molL-1酸性KMnO4溶液的10倍,而前者反应的时间是后者反应时间的二倍多,这是因为虽然酸性KMnO4溶液的浓度越大,反应速率越快,但KMnO4的量也多,因此褪色时间长,结论错误。实验编号溶液褪色所需时间t/min第1次第2次第3次12.813.011.04.95.15.0(4)某同学对实验和分别
26、进行了三次实验,测得以下数据(从混合振荡均匀开始计时):c.某同学认为不用经过计算,直接根据褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系,你认为应该如何设计实验:，。取过量的相同体积、不同浓度的草酸溶液,分别与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应解析直接根据褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系,需满足高锰酸钾的物质的量相同,草酸溶液的浓度不同,所以实验方案为取过量的相同体积、不同浓度的草酸溶液,分别与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应。实验编号溶液褪色所需时间t/min第1次第2次第3次12.813.011.04.95.15.04.2019青岛一诊H2S和SO2会对环境和人
27、体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放。H2S的除去方法:生物脱H2S的原理为:H2S+Fe2(SO4)3=S+2FeSO4+H2SO44FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5105倍,该菌的作用是。降低反应活化能(或作催化剂)解析由硫杆菌存在时的反应速率是无菌时的5105倍可知,硫杆菌为该反应的催化剂,该反应中硫杆菌改变了反应路径,降低了反应的活化能。(2)由图甲和图乙判断使用硫杆菌的最佳条件为。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是。30、pH=2.0解析由图甲可知,温度在30左右时,速率最快;由图乙可知,反应混合液的pH=2.0左右时,速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件是温度为30、混合液的pH=2.0。若反应温度过高,硫杆菌蛋白质受热变性(失去活性),导致反应速率下降。蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)
