搜索
第24讲化学反应速率及其影响因素-2-基础梳理考点突破对点演练化学反应速率的概念和定量表示方法1.表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。2.数学表达式及单位,单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1等。3.化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应:mA(g)+nB(g)==pC(g)+qD(g),在同一段时间内,用不同物质来表示该反应速率,当单位相同时,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。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。如在一个容积为2L的容器中发生反应:3A(g)+B(g)==2C(g),加入2molA,1s后剩余1.4mol,则v(A)=0.3mol·L-1·s-1,v(B)=0.1mol·L-1·s-1,v(C)=0.2mol·L-1·s-1。v=Δ𝑐Δ𝑡-3-基础梳理考点突破对点演练名师点拨(1)化学反应速率一般指反应的平均反应速率而不是瞬时反应速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2)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。(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。-4-基础梳理考点突破对点演练1.化学反应速率的计算(1)公式法:②同一反应速率,用不同的物质表示时,反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。①v(A)=Δ𝑐(A)Δ𝑡=Δ𝑛(A)𝑉·Δ𝑡。-5-基础梳理考点突破对点演练(2)“三段式”法: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+nBpCt0s/(mol·L-1)ab0转化/(mol·L-1)x𝑛𝑥𝑚𝑝𝑥𝑚t1s/(mol·L-1)a-xb-𝑛𝑥𝑚𝑝𝑥𝑚则:v(A)=𝑥𝑡1-𝑡0mol·L-1·s-1、v(B)=𝑛𝑥𝑚(𝑡1-𝑡0)mol·L-1·s-1、v(C)=𝑝𝑥𝑚(𝑡1-𝑡0)mol·L-1·s-1。-6-基础梳理考点突破对点演练2.化学反应速率的比较方法(1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。(2)换算成用同一物质表示的反应速率,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+bBcC+dD,比较𝑣(A)𝑎与𝑣(B)𝑏,若𝑣(A)𝑎𝑣(B)𝑏,则A表示的反应速率比B表示的反应速率大。-7-基础梳理考点突破对点演练例1(2018天津和平高三模拟)将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在8~10min内CO2的平均反应速率是()A.0.5mol·L-1·min-1B.0.1mol·L-1·min-1C.0mol·L-1·min-1D.0.125mol·L-1·min-1答案解析解析关闭由图可知,在8~10min内,H2的物质的量都是2mol,因此v(H2)=2mol-2mol2L×2min=0mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(CO2)=13v(H2)=0mol·L-1·min-1,故C项正确。答案解析关闭C-8-基础梳理考点突破对点演练考向一化学反应速率的计算1.反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2min后,B的浓度减少了0.6mol·L-1。下列说法正确的是()A.用A表示的反应速率是0.8mol·L-1·s-1B.分别用B、C、D表示的反应速率,其比值是3∶2∶1C.2min末时的反应速率,用反应物B来表示是0.3mol·L-1·min-1D.在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的答案解析解析关闭A物质是固体,浓度视为常数,不能用来表示反应速率,A项错误;用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比,其比值为3∶2∶1,B项正确,D项错误;v(B)=0.62mol·L-1·min-1=0.3mol·L-1·min-1,是2min内的平均速率,不是2min末的瞬时速率,C项错误。答案解析关闭B-9-基础梳理考点突破对点演练考向二比较反应进行的快慢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①v(A)=0.45mol·L-1·s-1②v(B)=0.6mol·L-1·s-1③v(C)=0.4mol·L-1·s-1④v(D)=0.45mol·L-1·s-1下列有关反应速率的比较中正确的是()A.④③=②①B.①④②=③C.①②③④D.④③②①答案解析解析关闭可用比值法进行反应速率大小比较,𝑣(A)1=0.45mol·L-1·s-1;𝑣(B)3=0.6mol·L-1·s-13=0.2mol·L-1·s-1;𝑣(C)2=0.4mol·L-1·s-12=0.2mol·L-1·s-1;𝑣(D)2=0.45mol·L-1·s-12=0.225mol·L-1·s-1,故①④②=③,B项正确。答案解析关闭B-10-基础梳理考点突破对点演练2.从活化分子角度的理论解释(1)有效碰撞、活化分子和活化能。①有效碰撞:能发生反应的分子之间的碰撞。②活化分子:能够发生有效碰撞的分子。③活化能:如图所示,E1表示活化能;使用催化剂时的活化能为E3,E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量;反应热为E1-E2。-11-基础梳理考点突破对点演练(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。-12-基础梳理考点突破对点演练1.压强对有气体参与的化学反应速率的影响(1)恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率增大。(2)恒温时,对于恒容密闭容器。①充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率增大。②充入“惰性”气体总压强增大反应物浓度未改变反应速率不变。(3)恒温恒压时。充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。-13-基础梳理考点突破对点演练2.速率—时间图像“断点”分析(1)当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图,t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。-14-基础梳理考点突破对点演练(2)常见含“断点”的速率变化图像分析。图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小适合正反应为气体物质的量增大的反应适合正反应为气体物质的量减小的反应-15-基础梳理考点突破对点演练例2H2O2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()A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快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.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大答案解析解析关闭A项,从图甲看,其他条件相同时,起始时H2O2的浓度越小,对应曲线的斜率越小,则反应速率越慢,错误;B项,从图乙看,其他条件相同时,溶液中OH-的浓度越大,pH越大,对应曲线的斜率越大,则H2O2分解得越快,错误;C项,从图丙看,相同时间内,0.1mol·L-1NaOH条件下,H2O2分解速率最快,0mol·L-1NaOH的条件下,H2O2分解速率最慢,而1.0mol·L-1NaOH的条件下,H2O2分解速率处于两者之间,错误。答案解析关闭D-16-基础梳理考点突破对点演练考向一外界条件对化学反应速率的影响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)ΔH0,下列叙述正确的是()A.在容器中加入氩气,反应速率不变B.加入少量W,逆反应速率增大C.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小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,有效碰撞次数增大答案解析解析关闭在容器中加入氩气,参与反应的各组分的浓度不变,反应速率不变,A项正确;W为固态,加入少量W,逆反应速率不变,B项错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,C项错误;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,但活化分子百分数不变,D项错误。答案解析关闭A-17-基础梳理考点突破对点演练考向二化学反应速率图像(v-t图)2.可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH0,在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件,化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是()A.维持温度、反应体系容积不变,t1时充入SO3(g)B.维持压强不变,t1时升高反应体系温度C.维持温度、容积不变,t1时充入一定量ArD.维持温度、压强不变,t1时充入SO3(g)答案解析解析关闭温度、容积不变,充入SO3(g)的瞬间正反应速率不变,A项错误;升温条件下,正、逆反应速率都增大,B项错误;温度、容积不变,充入一定量Ar,各物质的浓度不变,反应速率不变,C项错误;SO3(g)的浓度增大,维持恒压则容积变大,反应物的浓度变小,正反应速率变小、逆反应速率变大,D项正确。答案解析关闭D-18-基础梳理考点突破对点演练3.有可逆反应A(s)+3B(g)2C(g)ΔH0。该反应的反应速率与时间的关系如下图所示。在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,请根据反应速率的变化回答各时间点改变的条件。t2:、t4:、t6:、t8:。答案:升高温度减小压强增大B的浓度使用了催化剂-19-控制变量法探究影响化学反应速率的因素在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变,再进行实验。此方法称为控制变量法。1.常见考查形式。(1)以表格的形式给出多组实验数据,要求找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素,要求设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。-20-2.解题策略。-21-典例1某学习小组用铁与稀硫酸反应探究“影响化学反应速率的因素”,数据如下表:实验序号铁的质量/g铁的形态𝑉(H2𝑆O4)mL𝑐(H2𝑆O4)(mol·L-1)反应前溶液的温度/℃金属完全消失的时间/s①0.10片状500.820200②0.10粉状500.82025③0.10片状501.020125④0.10片状501.03550分析上表信息,下列说法错误的是()A.实验①和②表明固体反应物的表面积越大,反应速率越大B.仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有①和③C.实验③和④表明反应物温度越高,反应速率越小D.实验③将稀硫酸改为同体积、c(H+)相同的盐酸(其他条件不变),发现放出气泡的速率盐酸明显比硫酸快,其可能的原因是Cl-起催化作用答案解析解析关闭实验①和②中,其他条件相同,只有铁的状态不同,因此固体反应物的表面积越大,反应速率越大,A项正确;实验①和③中,其他条件相同,只有c(H2SO4)不同,B项正确;实验③和④中,温度越高,金属完全消失的时间越短,反应速率越大,C项错误;因为其他条件都相同,不同的是SO42-和Cl-,盐酸中冒出气泡的速率快,可能是Cl-的催化作用,D项正确。答案解析关闭C-22-典例2某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可以增大氢气的生成速率。请回答下列问题:(1)上述实验中发生反应的化学方程式有。(2)硫酸铜溶液可以增大H2生成速率的原因是。(3)实验室中现有Na2SO4溶液、MgSO4溶液、Ag2SO4溶液、K2SO4溶液,可与上