高三化学一轮 第七章 第1讲 化学反应速率

第1讲化学反应速率[考纲要求]1.了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。考点一化学反应速率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＝ΔcΔt，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．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计量数之比。深度思考1．化学反应速率指瞬时速率还是平均速率？答案化学反应速率一般指平均速率。2．能否用固体或纯液体表示化学反应速率？答案不能，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。3．在恒温恒容的容器中进行反应N2(g)＋3H2(g)高温高压催化剂2NH3(g)，若氮气浓度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需2s，那么由0.06mol·L－1降到0.024mol·L－1需要的反应时间为()A．等于1.8sB．等于1.2sC．大于1.8sD．小于1.8s答案C解析前2s内的反应速率为v(N2)＝0.1mol·L－1－0.06mol·L－12s＝0.02mol·L－1·s－1，若反应速率不变，t＝0.06mol·L－1－0.024mol·L－10.02mol·L－1·s－1＝1.8s。因为随着反应的进行，反应速率减慢，所以t1.8s。4．某温度时，在2L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。由此分析，该反应的化学方程式为___________________________________；从反应开始至2min时，Z的反应速率为____________。答案3Y＋0.025mol·L－1·min－1解析找出2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc(X)＝0.2mol2L＝0.1mol·L－1，Δc(Y)＝1.0mol－0.7mol2L＝0.15mol·L－1，Δc(Z)＝1.0mol－0.9mol2L＝0.05mol·L－1。根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋。再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2min时，Z的反应速率为v(Z)＝Δc(Z)/Δt＝0.05mol·L－12min＝0.025mol·L－1·min－1。题组一化学反应速率的大小比较1．已知反应4CO＋2NO22＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是()A．v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1B．v(NO2)＝0.7mol·L－1·min－1C．v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1答案C解析转化为相同的物质表示的反应速率进行比较，B项v(CO)＝1.4mol·L－1·min－1，C项v(CO)＝1.6mol·L－1·min－1，D项v(CO)＝1.1mol·L－1·min－1，C项速率最快。2．对于可逆反应A(g)＋＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.2mol·L－1·s－1C．v(D)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.1mol·L－1·s－1答案D解析本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3mol·L－1·min－1。化学反应速率大小的比较方法由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(3)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＋bB===cC＋dD，比较va与vb，若va＞vb，则A表示的反应速率比B大。题组二“三段式”模板突破化学反应速率的计算3．(1)将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋，若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应速率为0.3mol·L－1·s－1②用物质B表示的反应速率为0.6mol·L－1·s－1③2s时物质A的转化率为70%④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．③④(2)若①②中用A、B表示的反应速率分别为0.3mol·L－1·s－1、0.6mol·L－1·s－1，哪种物质表示的反应速率更快？(3)若物质A的转化率经过计算为30%，那么，物质B的转化率为多少？你能迅速得出答案吗？答案(1)B(2)B物质表示的反应速率更快(3)30%，能迅速得出答案，因为通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则A、B转化率相等。解析(1)本题是考查用不同反应物或生成物表示反应速率的方法和反应中转化率、物质浓度的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。v(C)＝0.6mol·L－12s＝0.3mol·L－1·s－1①v(A)＝v(C)＝0.3mol·L－1·s－1②v(B)＝12v(C)＝0.3mol·L－1·s－1×12＝0.15mol·L－1·s－1③参加反应的A的物质的量为0．3mol·L－1·s－1×2s×2L＝1.2molA的转化率为1.2mol4mol×100%＝30%④2s时B的浓度为1mol·L－1－0.15mol·L－1·s－1×2s＝0.7mol·L－1(2)把v(B)转化为v(A)可得，v(A)＝2v(B)＝2×0.6mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·s－1，所以，用物质B表示的该反应的速率更快。(3)通入A、B两气体的物质的量之比等于化学计量数之比2∶1，消耗物质的量之比也为2∶1，则A、B的转化率相等，都为30%。4．NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min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速率不正确的是()A．v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1答案C解析设4min时，生成6xmolH2O(g)据题意，则有：6x7＋x＝0.4解得：x＝0.5则4min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)＝3mol2L＝1.5mol·L－1v(H2O)＝1.5mol·L－14min＝0.375mol·L－1·min－1，再由各物质表示的速率之比等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)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算(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＋nBpC起始浓度(mol·L－1)abc转化浓度(mol·L－1)xnxmpxm某时刻浓度(mol·L－1)a－xb－nxmc＋pxm考点二影响化学反应速率的因素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)3．理论解释——有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞。①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。②活化能：如图图中：E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。③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深度思考1．(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁______铝；(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？①升高温度：________；②增大盐酸浓度：__________；③增大铁的质量：__________；④增加盐酸体积：____________。答案(1)小于(2)①反应速率增大②反应速率增大③无影响④无影响2．有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。这种说法是否正确，对此你如何理解？答案这句话是正确的。但压强仅对有气体参加的反应起作用。增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2(g)＋O23(g)增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。而增大浓度可只增大反应物或生成物的浓度，若只增大反应物的浓度，v正瞬间增大，v逆不变。压强对无气体参与的反应无影响，但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率()(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大()(3)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()答案(1)√(2)√(3)×题组一浓度与压强对化学反应速率的影响1．对反应A＋来说，常温下按以下情况进行反应：①20mL溶液中含A、B各0.01mol②50mL溶液中含A、B各0.05mol③0.1mol·L－1的A、B溶液各10mL④0.5mol·L－1的A、B溶液各50mL四者反应速率的大小关系是()A．②①④③B．④③②①C．①②④③D．①②③④答案A解析①中c(A)＝c(B)＝0.01mol0.02L＝0.5mol·L－1；②中c(A)＝c(B)＝0.05mol0.05L＝1mol·L－1；③中c(A)＝c(B)＝0.1mol·L－12＝0.05mol·L－1；④中c(A)＝c(B)＝0.5mol·L－12＝0.25mol·L－1；在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②①④③。2．一定温度下，反应N2(g)＋O2在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是()A．缩小体积使压强增大B．恒容，充入N2C．恒容，充入HeD．恒压，充入He答案C解析A选项，气体的物质的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然增大；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越大；C选项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。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。题组二外界条件对反应速率的综合影响3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/mol·L－1V/mLc/mol·L－1V/mLA2550.1100.15B2550.250.