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第3讲化学反应速率工业合成氨【2020·备考】最新考纲：1.了解化学反应速率的概念、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大作用。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，认识并能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。核心素养：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.实验探究与创新意识：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(频数：★★☆难度：★☆☆)化学反应速率在高考中主要在二卷中设项考查，考查角度有以下几名师课堂导语个方面：(1)速率影响因素分析。(2)根据图表信息求算化学反应速率。(3)根据图表信息比较反应速率大小。(4)根据信息求算某一反应的正逆速率。1.化学反应速率快慢增加2.0mol·L－1·min－1计算反应速率时，我们往往忽略溶液的体积，特别是给出的是物质的量的变化量时，一定要先转化为物质的量浓度的变化量，再进行计算。2.化学反应速率与化学计量数的关系(1)内容：对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝。(2)实例：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)＝0.6mol·L－1·s－1，则v(B)＝mol·L－1·s－1，v(C)＝mol·L－1·s－1。系数m∶n∶p∶q0.20.4当比较用不同物质表示同一反应速率的相对大小时，必须做到两个统一：即按照系数关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。3.求解反应速率的解题模式：“三段式”法对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1时，A消耗了xmol·L－1，则化学反应速率可计算如下：则：v(A)＝xt1mol·L－1·s－1，v(B)＝nxmt1mol·L－1·s－1，v(C)＝pxmt1mol·L－1·s－1，v(D)＝qxmt1mol·L－1·s－1。[速查速测]1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”(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)化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1()(3)由v＝ΔcΔt计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值()(4)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()(5)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显()×××××2.（教材改编题）（LK选修4·P55“活动·探究”改编）某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经tmin后，测得各物质的浓度分别为c（X2）＝0.4mol·L－1，c（Y2）＝0.6mol·L－1，c（Z）＝0.4mol·L－1，则该反应的化学方程式可表示为（）A.2X2＋3Y22X2Y3B.3X2＋2Y22X3Y2C.X2＋2Y22XY2D.2X2＋Y22X2Y答案B3.(思维探究题)比较化学反应速率大小时，可通过比较化学反应速率与系数的比值的大小快速判定。[运用]反应4CO＋2NO2=====催化剂N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下。①v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1②v(NO2)＝0.7mol·L－1·min－1③v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1④v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1⑤v(NO2)＝0.01mol·L－1·s－1上述5种情况反应的速率由大到小的顺序为________。答案③①②⑤④[A组基础知识巩固]1.(2018·淄博联考)对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(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解析本题可以采用归一法进行求解，通过方程式的系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。答案D2.将等物质的量的A、B混合于2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5min后，测得D的物质的量为1mol，C的平均反应速率是0.1mol·L－1·min－1。则x的值为()A.1B.2C.3D.4解析先计算出用D表示的该反应的反应速率：v(D)＝1mol÷2L÷5min＝0.1mol·L－1·min－1，根据C与D的反应速率关系有x∶2＝0.1mol·L－1·min－1∶0.1mol·L－1·min－1，则x＝2。答案B3.(2018·浙江杭州四校期中联考)一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0，反应过程如图所示，下列说法正确的是()A.t1min时，正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系C.0～8min内，H2的平均反应速率v(H2)＝0.075mol·L－1·min－1D.10～12min，升高温度，反应速率减慢解析t1min后，X、Y的物质的量继续发生变化，则t1min时该反应未达到平衡状态，故t1min时，正、逆反应速率不相等，A错误。由题图可知，8～10min处于平衡状态，0～8min内，X、Y的物质的量变化分别为0.6mol、0.9mol，二者的比值为0.6mol∶0.9mol＝2∶3，结合反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)推知，X曲线表示NH3，Y曲线表示H2，B正确。0～8min内，n(H2)由1.2mol减少到0.3mol，则v(H2)＝1.2mol－0.3mol10L×8min＝0.01125mol·L－1·min－1，C错误。该反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，n(X)减小，n(Y)增大，与题图不符，D错误。答案B【方法规律】依据图像求反应速率的步骤[B组考试能力过关]4.(全国卷节选)在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。在0～60s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1。解析由题图可知，0～60s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060mol·L－1，v(N2O4)＝0.060mol·L－160s＝0.0010mol·L－1·s－1。答案0.00105.[2018·课标全国Ⅰ，28(2)]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示(t＝∞时，N2O5(g)完全分解)：研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62min时，测得体系中pO2＝2.9kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1解析t＝62min时，体系中pO2＝2.9kPa，根据三段式法得2N2O5（g）===2N2O4（g）＋O2（g）起始35.8kPa00转化5.8kPa5.8kPa2.9kPa62min30.0kPa5.8kPa2.9kPa则62min时pN2O5＝30.0kPa，v＝2×10－3×30.0kPa·min－1＝6.0×10－2kPa·min－1。答案30.06.0×10－26.[2018·课标全国Ⅲ，28(3)]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。问题：比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的v正v逆＝________(保留1位小数)。解析温度越高，反应速率越大，a点所在曲线对应的温度高于b点所在曲线对应的温度，所以a点反应速率大于b点反应速率。a点所在曲线达到平衡时，v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，从题图上可知a点所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%，设投入SiHCl3ymol，则根据三段式法得2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）开始/moly00转化/mol0.22y0.11y0.11y平衡/mol0.78y0.11y0.11y代入k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4得，k正0.782＝k逆0.112，k正k逆＝0.1120.782①在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）开始/moly00转化/mol0.2y0.1y0.1ya处/mol0.8y0.1y0.1y则v正v逆＝k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4＝k正k逆×0.820.12，将①代入计算得出v正/v逆＝1.3。答案大于1.3考点二影响化学反应速率的因素(频数：★★★难度：★★☆)化学反应速率的影响因素是高频考点，主要考查外界条件改变名师课堂导语对速率影响的结论判断；由图像速率的改变判断外界条件的改变；另外要注意外界条件改变对速率的影响和平衡的影响的关系。1.内因反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下，Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为：。v(Mg)v(Al)2.外因(其他条件不变，只改变一个条件)浓度对化学反应速率的影响的理解①固体和纯液体对化学反应速率无影响，但要注意水(液态)对溶液的稀释作用。②浓度的改变必须是真正参加反应离子的浓度，如酸碱中和反应影响速率的是H＋、OH－浓度。③体系中各组分气体浓度同等程度的改变相当于压强的改变。3.理论解释——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：如图图中：E1为，使用催化剂时的活化能为，E2为，反应热为。(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。正反应的活化能E3逆反应的活化能E1－E2(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系[速查速测](1)升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大()(2)可逆反应中减小产物的浓度可增加正反应的速率()(3)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大()(4)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()(5)对可逆反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快()1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”√×√××2.(教材改编题)(RJ选修4·P242改编)中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和