2019-2020年高考化學一輪復習 課時25 化學反應速率考點過關(guān).docx

2019-2020年高考化學一輪復習 課時25 化學反應速率考點過關(guān)化學反應速率的概念及表示方法【基礎(chǔ)梳理】1. 概念:化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量，通常用單位時間內(nèi)或來表示。說明:應注意這里所說的化學反應速率指的是平均反應速率，而不是瞬時反應速率。一定溫度下，鋅粒在1 molL-1稀鹽酸中的反應速率與反應時間的關(guān)系如右圖所示，圖像中的A點的斜率就是在反應時間t1時刻的瞬時反應速率。2. 數(shù)學表達式:如對于反應aA+bBcC+dD，v(A)=。單位:molL-1s-1或molL-1min-1或molL-1h-13. 關(guān)系:在同一個化學反應中，用不同物質(zhì)表示該反應的化學反應速率時，數(shù)值可能不相同。對于反應aA+bBcC+dD，用各物質(zhì)表示的反應速率分別為v(A)、v(B)、v(C)、v(D)，則v(A)v(B)v(C)v(D)=。4. 同一反應在不同階段的反應速率的變化同一反應在不同反應階段的反應速率一般是不同的，主要原因:反應物濃度的不斷變化;而且反應所引起的熱量變化對反應也有較大影響。5. 轉(zhuǎn)換率:=100%微課1有關(guān)反應過程中化學反應速率的計算1. 反應速率計算的“三段式”模板以反應4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)為例說明:現(xiàn)向一容積不變的2 L密閉容器中充入4 mol NH3和3 mol O2，4 min后，測得生成的H2O占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時間內(nèi)該反應的平均速率不正確的是 ()A. v(N2)=0.125 molL-1min-1B. v(H2O)=0.375 molL-1min-1C. v(O2)=0.225 molL-1min-1D. v(NH3)=0.250 molL-1min-1答案C解析設(shè)4 min時，生成6x mol H2O(g)4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)n(總)起始量/mol:43 007變化量/mol: 4x3x 2x 6x4 min量/mol: 4-4x 3-3x 2x 6x 7+x據(jù)題意，則有:=0.4，解得:x=0.5，則4 min內(nèi)H2O的變化濃度為c(H2O)=1.5 molL-1，v(H2O)=0.375 molL-1min-1，再由各物質(zhì)表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，可得各物質(zhì)表示的反應速率分別為v(N2)=0.125 molL-1min-1，v(NH3)=0.250 molL-1min-1，v(O2)=0.187 5 molL-1min-1。【典型例題】一、 基本計算(xx廣東模擬)一定溫度時，向容積為2 L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2，發(fā)生反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196 kJmol-1，一段時間后達平衡，反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表:反應時間/minn(SO2)/moln(O2)/mol02151.2100.4150.8反應在前10 min的平均速率為v(SO2)=。答案0.06 molL-1min-1解析在10 min時，容器中n(O2)=0.4 mol，則n(SO2)=0.8 mol，則SO2減少了1.2 mol，v(SO2)=0.06 molL-1min-1。 一定條件下進行反應:2NO2(g)N2O4(g)，向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol NO2(g)，經(jīng)過一段時間后達到平衡。反應過程中測得的有關(guān)數(shù)據(jù)見下表:t/s02468n(N2O4)/mol00.300.390.400.40反應在前2 s的平均速率為v(NO2)=。答案0.15 molL-1s-1解析根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以計算出v(N2O4)=0.075 molL-1s-1，根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，得到v(NO2)=0.15 molL-1s-1。二、 同一化學反應的反應速率關(guān)系及反應速率大小的比較 已知反應4NH3+5O24NO+6H2O，若反應速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，則下列關(guān)系正確的是 ()A. v(NH3)=v(O2)B. v(O2)=v(H2O)C. v(NH3)=v(H2O)D. v(O2)=v(NO)答案B解析5v(NH3)=4v(O2)，選項A錯誤;3v(NH3)=2v(H2O)，選項C錯誤;6v(O2)=5v(H2O)，選項B正確;4v(O2)=5v(NO)，選項D錯誤。 在2A+2BC+5D反應中，表示該反應速率最快的是 ()A. v(A)=0.5 molL-1s-1B. v(B)=0.3 molL-1s-1C. v(C)=0.4 molL-1s-1D. v(D)=1 molL-1s-1答案C解析在不同時間段進行的化學反應，用不同物質(zhì)表示化學反應速率時，應該轉(zhuǎn)化為用同一物質(zhì)表示的速率，然后再比較其大小。我們不妨用C的濃度變化來表示。A項，v(C)=0.25 molL-1s-1;B項，v(C)=0.15 molL-1s-1;C項，v(C)=0.4 molL-1s-1;D項，v(C)=0.2 molL-1s-1。所以化學反應速率最快的是選項C。三、 化學反應速率的圖像分析 大氣中的部分碘源于O3對海水中I-的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究。(1)O3將I-氧化成I2的過程由3步反應組成:I-(aq)+O3(g)IO-(aq)+O2(g)IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq)HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)總反應的化學方程式為 。(2)為探究Fe2+對氧化I-反應的影響(反應體系如圖1)，某研究小組測定兩組實驗中濃度和體系pH，結(jié)果見圖2。 圖1 圖2據(jù)圖2，計算318 s內(nèi)第2組實驗中生成的平均反應速率(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案(1)2I-+O3+2H+I2+H2O+O2(2)v()=5.510-4 molL-1s-1解析由圖可知，318 s內(nèi)第2組實驗中，c()由3.510-3 molL-1增加到11.810-3 molL-1，則生成的平均反應速率:v()=5.510-4 molL-1s-1，此問需要注意縱坐標中“c()/10-3 molL-1”隱含的信息，計算時需要將圖中所得數(shù)據(jù)乘以“10-3 molL-1”。 鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，是許多領(lǐng)域尤其是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料。已知:M(Ni)=59 gmol-1。羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應依次為反應:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)H1<0反應:Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)H2(1)在溫度不變的情況下，要提高反應中Ni(CO)4的產(chǎn)率，可采取的措施有、。(2)已知350 K下的2 L密閉容器中裝有100 g粗鎳(純度98.5%，所含雜質(zhì)不與CO反應)，通入6 mol CO氣體發(fā)生反應制備Ni(CO)4，容器內(nèi)剩余固體質(zhì)量和反應時間的關(guān)系如上圖所示，10 min后剩余固體質(zhì)量不再變化。反應在010 min的平均反應速率vNi(CO)4=。答案(1)增大CO濃度加壓(2)0.05 molL-1min-1解析(1)要提高反應中Ni(CO)4的產(chǎn)率，即使平衡向正反應方向移動，可采取的措施有增大CO濃度、加壓等。(2)由圖可知，10 min時，消耗的鎳的質(zhì)量為59 g，即消耗了1 mol鎳，同時生成了1 mol Ni(CO)4，反應是在2 L密閉容器中進行的，所以cNi(CO)4=0.50 molL-1，vNi(CO)4=0.05 molL-1min-1。四、 反應過程曲線變化圖與基本計算 固定和利用CO2能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體。工業(yè)上有一種用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法，原理如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0 kJmol-1某科學實驗將6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密閉容器中，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖所示(實線)。(1)a點正反應速率(填“>”、“<”或“=”)逆反應速率。(2)下列時間段平均反應速率最大的是，最小的是。(填字母)A. 01 min B. 13 min C. 38 min D. 811 min答案(1)>(2)AD解析(1)a點反應正向進行，則v(正)>v(逆)。(2)圖像中，01 min斜率最大，化學反應速率最大;811 min斜率為0，反應宏觀結(jié)束。 在25 時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的濃度變化情況如下圖，下列說法錯誤的是 ()A. 反應可表示為3X+Y2ZB. 從反應開始到0.4 s時，以Y表示的化學反應速率為0.25 molL-1s-1C. 增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，正反應速率增大，逆反應速率減小D. 升高溫度，正反應為吸熱反應，平衡常數(shù)一定增大答案C解析從反應開始到0.4 s時，X、Y、Z的物質(zhì)的量濃度變化量分別為0.3 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL-1，則其化學計量數(shù)之比為312，A正確;從反應開始到0.4 s時，以Y表示的化學反應速率為=0.25 molL-1s-1，B正確;增大壓強，正、逆反應速率均增大，但增大的倍數(shù)不同，C錯誤。 化學反應速率的理解在反應速率的計算中，要明確反應速率是指單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加，為平均反應速率。要避免用物質(zhì)的量直接計算;固體無濃度概念，故一般不用固體表示反應速率。影響化學反應速率的因素【基礎(chǔ)梳理】1. 反應速率理論(碰撞理論和活化理論)(1)有效碰撞:的碰撞稱為有效碰撞。有效碰撞必須具備兩個條件:一是發(fā)生碰撞的分子具有，二是分子必須在。(2)活化分子:在化學反應中，能量較高，有可能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子?；罨肿拥陌俜謹?shù)=100%(3)活化能:活化分子具有的最低能量與所有分子的平均能量之差稱為活化能。在下圖中，反應的活化能是，反應熱是。2. 影響化學反應速率的因素(1)內(nèi)因(決定因素):化學反應速率的大小由參加反應的物質(zhì)本身的性質(zhì)所決定。如金屬與水反應的速率:NaMgAl。(2)外因濃度:當其他條件不變時，增大反應物的濃度，可以化學反應速率;減小反應物的濃度，可以化學反應速率。壓強:在其他條件不變時，對有氣體參加的反應，增大壓強，反應速率;減小壓強，反應速率。溫度:在其他條件不變時，升高溫度，可以化學反應速率，溫度越高，化學反應速率越快(實驗測得，溫度每升高10 ，化學反應速率通常增大到原來的24倍);降低溫度，可以化學反應速率，溫度越低，化學反應速率越慢。催化劑:使用催化劑可以化學反應速率(不作特殊強調(diào)，一般指正催化劑)。其他因素:除濃度、溫度、壓強、催化劑這四大影響因素外，光、超聲波、激光、放射線、電磁波、反應物顆粒的大小、構(gòu)成微小原電池等也能影響反應速率。3. 用化學反應速率理論來解釋化學反應的快慢活化能活化分子有效碰撞化學反應速率影 響外因單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)化學反應速率分子總數(shù)活化分子數(shù)活化分子百分數(shù)增大反應物濃度增大壓強升高溫度使用催化劑微課2有關(guān)化學反應速率的易錯點分析1. 向反應體系中加入物質(zhì)一定會加快反應速率嗎?2. 對可逆反應，增大生成物濃度能加快反應速率?3. 增大壓強一定會加快反應速率?4. 對系數(shù)相等的氣相可逆反應，增大壓強能加快反應速率嗎?5. 對于正反應是吸熱的可逆反應，升溫，正反應速率增大，逆反應速率減慢，這種說法對嗎?6. 使用催化劑能提高轉(zhuǎn)化率嗎?答案1. 若加入的是固體物質(zhì)，則對反應速率無影響;若加入的溶液與原來是等濃度的，盡管加入物質(zhì)，但未改變反應物濃度，對反應速率無影響;若是恒溫恒容條件下發(fā)生的氣相反應，加入的是稀有氣體，對反應速率也沒有影響。2. 對可逆反應，增大生成物濃度的瞬間，正反應速率不變，逆反應速率增大，使平衡逆向移動，從而使反應物濃度也增大，正反應速率隨即增大。3. 對于非氣相反應，增大壓強對反應速率無影響;恒溫恒容條件下的氣相反應，充入稀有氣體，盡管增大壓強，但各個反應物、生成物濃度未發(fā)生變化，反應速率不變。4. 對系數(shù)相等的氣相可逆反應，增大壓強，能同等程度地加快反應速率。5. 對于正反應是吸熱的可逆反應，升高溫度，正反應和逆反應速率均增大。6. 使用催化劑能同等程度的改變反應速率，平衡不移動，不能提高反應物轉(zhuǎn)化率。【典型例題】 某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗:【實驗原理】2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O【實驗內(nèi)容及記錄】實驗編號室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min0.6 molL-1H2C2O4溶液H2O3 molL-1稀硫酸0.05 molL-1KMnO4溶液13.02.02.03.01.522.03.02.03.02.731.04.02.03.03.9請回答:(1)根據(jù)上表中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是。(2)利用實驗1中數(shù)據(jù)計算，用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為v(KMnO4)=。(3)該小組同學根據(jù)經(jīng)驗繪制了n(Mn2+)隨時間變化趨勢的示意圖，如圖1所示。但有同學查閱已有的實驗資料發(fā)現(xiàn)，該實驗過程中n(Mn2+)隨時間變化的趨勢應如圖2所示。該小組同學根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè)，并繼續(xù)進行實驗探究。 圖1 圖2該小組同學提出的假設(shè)是 。請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。實驗編號室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL再向試管中加入少量固體室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min0.6 molL-1H2C2O4溶液H2O3 molL-1稀硫酸0.05 molL-1 KMnO4溶液43.02.02.03.0t若該小組同學提出的假設(shè)成立，應觀察到的現(xiàn)象是 。答案(1)其他條件相同時，增大H2C2O4濃度(或反應物濃度)，反應速率增大(2)1.010-2 molL-1min-1(3)生成物中的MnSO4為該反應的催化劑(或Mn2+對該反應有催化作用)MnSO4與實驗1比較，溶液褪色所需時間短解析(1)從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是H2C2O4濃度;其他條件相同時，增大H2C2O4濃度，反應速率增大;原因是反應物濃度增大，單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)增多，有效碰撞幾率增大。(3)由圖2可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4(或Mn2+)為該反應的催化劑，做對比實驗與實驗1比較，其他條件相同時加入MnSO4，若反應加快，溶液褪色的時間小于1.5 min，說明Mn2+是催化劑。 某合作小組同學將銅片加入稀硝酸，發(fā)現(xiàn)開始時反應非常慢，一段時間后反應速率明顯加快。該小組通過實驗探究其原因。(1)該反應的離子方程式為 。(2)提出合理假設(shè)。該實驗中反應速率明顯加快的原因可能是(填字母)。A. 反應放熱導致溫度升高B. 壓強增大C. 生成物的催化作用D. 反應物接觸面積增大(3)初步探究。測定反應過程中溶液不同時間的溫度，結(jié)果如下表:時間/min05101520253550607080溫度/25262626262626.527272727結(jié)合實驗目的和表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是 。(4)進一步探究。查閱文獻了解到化學反應的產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對反應有催化作用，請完成以下實驗設(shè)計表并將實驗目的補充完整。實驗編號銅片質(zhì)量/g0.1 molL-1硝酸體積/mL硝酸銅晶體/g亞硝酸鈉晶體/g實驗目的520實驗和探究的影響;實驗和探究亞硝酸根的影響?0.5答案(1)3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(2)AC (3)溫度不是反應速率明顯加快的主要原因(4)實驗編號銅片質(zhì)量/g0.1 molL-1硝酸體積/mL硝酸銅晶體/g亞硝酸鈉晶體/g實驗目的52000實驗和探究Cu2+的影響;實驗和探究亞硝酸根的影響5200.5052000.5解析(1)銅片與稀硝酸的反應為3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO+4H2O，改為離子方程式即可。(2)該反應為氧化還原反應，反應放熱，溫度升高使化學反應速率增大，A項合理;在溶液中進行的反應，壓強對化學反應速率無影響，B項不合理;催化劑能使化學反應速率加快，C項合理;在溶液中進行的反應，反應物的接觸面積不可能增大，D項不合理。(3)反應從開始至80 min結(jié)束，體系的溫度變化不明顯，但題目明確化學反應速率升高，因此溫度并非本實驗化學反應速率變化的主要因素。(4)題干明確“產(chǎn)物(含中間產(chǎn)物)可能對反應有催化作用”，結(jié)合表格知用Cu2+、N的變化對比即可得出結(jié)論，參照實驗兩者皆為0即可。 H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。某小組擬在同濃度Fe3+的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器:30%H2O2、0.1 molL-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。(1)設(shè)計實驗方案:在不同H2O2濃度下，測定(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應速率大小)。(2)設(shè)計實驗裝置，完成右圖的裝置示意圖。(3)參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)用字母表示)。物理量實驗序號V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mL1a2a答案(1)收集相同體積的氧氣所需時間(或相同時間所收集氧氣的體積)(2)(3)物理量實驗序號V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mLV(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)/mL時間/s1abced2acbef或物理量實驗序號V0.1 molL-1Fe2(SO4)3/mLV(H2O2)/mLV(H2O)/mL時間/sV(O2)/mL1abced2acbef解析反應速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)濃度的改變量，所以測定不同濃度的過氧化氫對分解速率的影響，需測定相同的時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積的多少，或生成相同體積的氧氣所需時間的多少;要保證除了H2O2濃度不同之外，其他物質(zhì)的濃度均相等，因而溶液的總體積一定，加入的硫酸鐵一定，H2O2和H2O的體積和相等即可。 某探究小組用HNO3與大理石反應過程中質(zhì)量減小的方法，研究影響反應速率的因素。所用HNO3濃度為1.00 molL-1、2.00 molL-1，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實驗溫度為298 K、308 K，每次實驗HNO3的用量為25.0 mL、大理石用量為10.00 g。(1)請完成以下實驗設(shè)計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號。實驗編號T/K大理石規(guī)格HNO3濃度/molL-1實驗目的298粗顆粒2.00()實驗和探究HNO3濃度對該反應速率的影響()實驗和探究溫度對該反應速率的影響()實驗和探究大理石規(guī)格(粗、細)對該反應速率的影響298粗顆粒1.00308粗顆粒2.00298細顆粒2.00(2)實驗中CO2質(zhì)量隨時間變化的關(guān)系見右圖，計算實驗在7090 s內(nèi)HNO3的平均反應速率。(忽略溶液體積變化，寫出計算過程)(3)請畫出實驗、和中CO2質(zhì)量隨時間變化關(guān)系的預期結(jié)果示意圖。答案(1)(2)依據(jù)反應CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2+H2O計算，實驗在7090 s范圍內(nèi)n(CO2)=2.5 10-3 mol，v(HNO3)=0.01 molL-1s-1。(3)解析作圖要點:實驗中，HNO3不足量，縱坐標對應的每一個值均為中的;實驗、的圖像類似，恰好完全反應，但反應條件改變，升高溫度與大理石細顆粒增大表面積可加快反應速率，所以圖像曲線斜率變大，平衡位置縱坐標與實驗相同。