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1、第24讲化学反应速率【考纲要求】1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。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，能用相关理论解释其一般规律。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(重点保分型师生共研)授课提示：对应学生用书第119页核心知识大通关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加来表示。2数学表达式及单位v，单位为mol/(Lmin)或molL1min1。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)，
2、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化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。小题热身正误判断，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。()(2)10 molL1s1的反应速率一定比1 molL1s1的反应速率大。()(3)固体和纯液体的浓度是固定的，增加固体或纯液体的用量，反应速率保持不变。()(4)化学反应速率表示的是化学反应进行的限度。()(5)由v计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。()(6)对于任何化学反应
3、来说，反应速率越快，反应现象就越明显。()(7)化学反应速率为0.8 molL1s1是指1 s 时某物质的浓度为0.8 molL1。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)考向精练提考能考向一化学反应速率的计算1依据公式“v”计算2依据图像计算3依据“三段式”计算类型1依据化学反应速率表达式(v)计算1在密闭容器中，合成氨的反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，开始时N2的浓度为8 molL1,5 min后，N2的浓度为6 molL1，则N2的化学反应速率为_。解析：v(N2)0.4 molL1min1。答案：0.4 molL1min12(2017河南信阳高中质检)在恒温、恒
4、容的容器中进行反应2A(g)B(g)，若反应物的浓度由0.1 molL1降到0.06 molL1需要20 s，那么由0.06 molL1降到0.036 molL1所需反应时间应()A等于10 sB等于12 sC大于12 s D小于12 s解析：反应物的浓度由0.1 molL1降到0.06 molL1需20 s，则其反应速率为0.002 molL1s1。若由0.06 molL1降到0.036 molL1，所需反应时间为x s，则其反应速率为 molL1s1。因为随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小，即12。答案：C类型2依据图像计算第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量；第二步：将
5、图中的变化量转化成相应的浓度变化量；第三步：根据公式v进行计算。3.某温度时，在2 L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2 min时，Z的反应速率为_。解析：找出2 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为c(X)0.1 molL1，c(Y)0.15 molL1，c(Z)0.05 molL1。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为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(g)Z(g)2X(g)。再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2
6、 min时，Z的反应速率为v(Z)0.025 molL1min1。答案：3Y(g)Z(g)2X(g)0025 molL1min1练后反思解答此类题常出现的错误(1)“=”“”运用不准确。(2)计算速率时忽略体积，用物质的量变化值除以时间。(3)单位运算不规范，如把a mol/(Lmin)表示为a mol/Lmin或a mol/(L min)。类型3依据“三段式”计算化学反应速率“三段式”解题模式(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(g)nB(g)pC(g)起始浓度/(molL1)a b c转化浓度/(molL
7、1) x 某时刻浓度/(molL1) ax b c 高考总复习化学 4(RJ选修4P193题改编)将A、B气体置于容积为2 L的密闭容器中，发生反应：2A(g)B(g)=2C(g)，反应进行4 s末；测得A为0.6 mol，B为0.3 mol，C为0.2 mol，则(1)用反应物B的浓度减少来表示该反应的速率为_。(2)A的起始浓度为_。解析： 2A(g)B(g)=2C(g)c(始)/(molL1)0.40.2 0c(变)/(molL1)0.10.050.1c(4 s末)/(molL1)0.30.150.1(1)v(B)0.0125 molL1s1(2)A的起始浓度为0.4 molL1答案：(
8、1)0.012 5 molL1s1(2)0.4 molL1考向二比较反应进行的快慢走“3步”即可比较反应的快慢第一步：统一单位；第二步：转化为用同种物质表示的化学反应速率；第三步：根据数值比大小。5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v(A)0.45 mol/(Lmin)；v(B)0.6 mol/(Ls)；v(C)0.4 mol/(Ls)；v(D)0.45 mol/(Ls)下列有关反应速率的比较中正确的是()A B D解析：若四种反应速率都用A表示单位mol/(Ls)，数值分别为v(A)0.007 5 mol/(Ls)，v(A)0.2 mol/(Ls)，
9、v(A)0.2 mol/(Ls)，v(A)0.225 mol/(Ls)，所以，故A正确。答案：A6在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，对于某反应X3Y2Z2W，分别测得反应速率，甲：v(X)0.3 molL1min1，乙：v(Y)1.2 molL1min1，丙：v(Z)0.8 molL1min1，丁：v(W)0.02 molL1s1，则反应最快的是()A甲 B乙C丙 D丁解析：甲：0.3 molL1min1，乙：0.4 molL1min1，丙：0.4 molL1min1，丁：v(W)0.0260 molL1min11.2 molL1min1，0.6 molL1min1。故丁反应最快。答案：D练后反
10、思比较反应快慢的另一种方法归“1”法第一步：统一单位；第二步：用题给反应速率除以各自的化学计量数(归“1”)：aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)，求，；第三步：比快慢(上述比值越大，反应越快)。考点二|影响化学反应速率的因素(重点保分型师生共研)授课提示：对应学生用书第120页核心知识大通关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.速率的理论解释有效碰撞理论(1)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：能够发生有效碰撞的分子。(3)活化能：如图图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1E2。(注：E2为
11、逆反应的活化能)(4)根据有效碰撞理论，完成下表。项目条件改变活化能单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大浓度不变增加增加不变增加增大增大压强不变增加增加不变增加增大升高温度不变不变增加增加增加增大加催化剂降低不变增加增加增加增大小题热身改变反应Fe(s)2HCl(aq)=FeCl2(aq)H2(g)的下列条件时，判断生成H2的速率变化正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)升高溶液的温度，生成H2的速率增大。()(2)增大盐酸的浓度，生成H2的速率增大。()(3)增大铁的质量，生成H2速率增大。()(4)增加盐酸的体积，生成H2速率减小。()(5)加入几滴硫酸
12、铜溶液，生成H2速率增大。()(6)加入CH3COONa固体，生成H2速率减小。()(7)加入NaCl固体，生成H2速率减小。()(8)将稀盐酸换成浓硫酸或浓硝酸，生成H2速率增大。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)考向精练提考能考向一压强对化学反应速率的影响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。1一定温度下，反应N2(g)O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是()
13、A缩小体积使压强增大B恒容，充入N2C恒容，充入He D恒压，充入He答案：C2(2016江西九江质检)在C(s)CO2(g)2CO(g)H0反应中，可使反应速率增大的措施是()升高温度增加碳的量恒容通入CO2恒压下充入N2恒容下充入N2恒容通入CO降低温度恒压下充入CO2A BC D解析：升高温度，反应速率增大；碳单质是固体，固体的量的变化对反应速率无影响；恒容通入CO2，CO2浓度增大，正反应速率增大；体积增大反应物及生成物浓度都减小，正、逆反应速率降低；体积不变，反应物及生成物的浓度不变，正、逆反应速率不变；恒容通入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大；降低温度，正、逆反应速率都减小；恒压
14、下充入CO2，CO2浓度不变，正反应速率不变，CO浓度减小，逆反应速率减小。答案：C考向二外界因素对可逆反应速率的影响1温度(1)正反应是放热反应：升高温度，v(正)、v(逆)均增大；但v(逆)增大的幅度更大。(2)正反应是吸热反应：升高温度，v(正)、v(逆)均增大；但v(正)增大的幅度更大。2压强(1)正反应是气体物质的量减小的反应：增大压强，v(正)、v(逆)均增大，但v(正)增大的幅度更大。(2)正反应是气体物质的量增大的反应：增大压强，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的幅度更大。(3)反应是反应前后气体物质的量不变的反应：增大压强，v(正)、v(逆)同等程度的增大。3催化剂使
15、用催化剂，v(正)、v(逆)同等程度的增大。3.(RJ选修4P24改编题)一定条件下进行反应2X(g)Y(g)Z(s)3W(g)H0。达到平衡后，t1时刻改变某一条件所得vt图像如图，则改变的条件为()A增大压强B升高温度C加催化剂D增加生成物浓度答案：B4.(2017甘肃部分重点高中联考)可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，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
16、不变，t1时充入SO3(g)解析：温度、容积不变，充入SO3(g)的瞬时正反应速率不变，A错误；升温条件下，正、逆反应速率都加快，B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正确。答案：D考向三用“控制变量”思想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。因此，常用控制变量思想解决该类问题。5为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积V/
17、mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx_ mL，理由是_。答案：2.0保证溶液总体积相同，仅改变S2O的浓度而其他物质的浓度不变(其他合理答案也可)6某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验编号反应物催化剂10 mL 2% H2O2溶液无10 mL 5% H2O2溶液无10 mL 5% H2O2溶液1 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液10 mL 5% H2O2溶液少量HCl溶液1 mL 0.1 molL
18、1 FeCl3溶液10 mL 5% H2O2溶液少量NaOH溶液1 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是_。(2)实验和的目的是_。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_。(3)实验、中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图：分析上图能够得出的实验结论是_。答案：(1)降低了反应的活化能(2)探究浓度对反应速率的影响向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中)(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率真题发
19、掘知识串联串线索固双基回扣关键知识以草酸处理工业废水中Cr2O的影响因素为载体串联化学反应速率及其影响因素知识授课提示：对应学生用书第122页高考载体(安徽高考卷改编)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3，反应的离子方程式为Cr2O3H2C2O48H=2Cr36CO27H2OH0某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：在25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，实验数据见下表
20、：实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL460103056010305602020测得实验和溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。知识串联高考还可以这样考(1)从图中可以看出，实验中Ot1时间段的Cr3的化学反应速率v(Cr3)是多少？_，H2C2O4的化学反应速率v(H2C2O4)是多少？_。(2)升高温度，实验中，Cr3化学反应速率如何变化？_。(3)实验中加入铁明矾，对化学反应速率有何影响？_。(4)实验、中，实验的化学反应速率较实验大，其原因是什么？_。(5)从图中可以看出实验、反应进行的哪一个快？影响反应快慢的因素是什么？_。答案(1)v(Cr3)
21、，v(H2C2O4)(2)增大Cr3的化学反应速率(3)增大化学反应速率(4)H2C2O4的浓度越大，化学反应速率越大(5)实验的反应进行得快；溶液的酸碱性，pH越小，化学反应速率越大课时作业(授课提示：对应学生用书第292页)1(2016北京高考卷)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是()A抗氧化剂B调味剂C着色剂 D增稠剂解析：食品中添加抗氧化剂，目的是减慢食品的变质速率，与反应速率有关，A选项正确；调味剂的主要作用是补充、增强或增加食品的味道，与反应速率无关，B选项不正确；着色剂又称食品色素，是以食品着色为主要目的，丰富和改善食品色泽的物质，与反应速率无关，C选项不正确；增稠剂
22、在食品中主要是赋予食品所要求的流变特性，改变食品的质构和外观，将液体、浆状食品形成特定形态，并使其稳定、均匀，提高食品质量，以使食品具有黏滑适口的感觉，与反应速率无关，D选项不正确。答案：A2.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由如图表示。在下列因素中：盐酸的浓度；镁条的表面积；溶液的温度；Cl的浓度。影响反应速率的因素是()ABC D解析：镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为Mg2H=Mg2H2，是镁与H间的置换反应，与Cl无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反
23、应放出热量，使温度升高，反应速率也会加快；随着反应的进行，c(H)不断减小，反应速率会逐渐减慢。答案：C3一定温度下，在一个2 L的密闭容器中发生反应4A(s)3B(g)2C(g)D(g)，经2 min达到平衡状态，此时B反应了1.2 mol，下列说法正确的是()A充入N2使压强增大可加快反应速率BA的平均反应速率为0.4 mol/(Lmin)C平衡状态时，B、C的反应速率相等DC的平均反应速率为0.2 mol/(Lmin)解析：容器容积不变，充入氮气对反应物和生成物浓度没有影响，化学反应速率不变，故A错误；不能用单位时间内固体的量的变化表示化学反应速率，故B错误；化学反应速率之比等于化学计量
24、数之比，所以2v(B)3v(C)，故C错误；v(C)v(B)0.2 molL1min1，故D正确。答案：D42SO2(g)O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B恒压条件下，通入稀有气体，反应速率不变C该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1t2内，SO2(g)消耗的平均速率为v解析：催化剂可同等程度地改变正、逆反应的反应速率，故A错误；恒压条件下，向容器中通入稀有气体，容器体积变大，各反应物质的浓度变小，因此反应速率变小，故B错误；无论反应是吸热
25、反应还是放热反应，降低温度反应速率一定变慢，则达到平衡的时间将延长，故C错误；根据v，浓度变化量为c2c1，时间变化量为t2t1，SO3(g)生成的平均速率为v(SO3)，SO2的消耗速率与SO3的生成速率相等，即v(SO2)，故D正确。答案：D5.用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是()AOE段表示的平均速率最快BEF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol/(Lmin)COE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为267DF点收集到的CO2的量最多解析：OE段、EF
26、段、FG段中生成的CO2分别为0.01 mol、0.02 mol、0.005 mol，则消耗HCl的量分别为0.02 mol、0.04 mol、0.01 mol，用HCl表示的反应速率分别为0.2 mol/(Lmin)、0.4 mol/(Lmin)、0.1 mol/(Lmin)，所以EF段平均反应速率最快，G点收集到的CO2的量最多。答案：B6已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I的溶液中，H2O2分解的机理为H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I快下列有关该反应的说法正确的是()A反应速率与I浓度有关BIO也是该反应的催化剂C反应活化能等于98 kJmol1Dv(
27、H2O2)v(H2O)v(O2)解析：A.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2=2H2OO2，该反应中I做催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率。B该反应中IO是中间产物，不是该反应的催化剂。C反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解1 mol H2O2放出98 kJ热量，不能据此判断该反应的活化能。D由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)v(H2O)2v(O2)。答案：A7兴趣小组探究锌片与盐酸、醋酸反应时，浓度或温度对反应速率的影响，他们准备了以下化学用品：0.20 molL1与0.40 molL1的HCl溶液、0.2 molL1与0.40 molL
28、1的CH3COOH溶液、0.10 molL1CuCl2溶液、锌片(形状、大小、质量相同)、秒表、碳棒、导线、烧杯、几支试管和胶头滴管，酸液温度控制为298 K和308 K。(1)酸液都取足量、相同体积，请你帮助完成以下实验设计(表中不要留空格)：实验编号温度/ K盐酸浓度醋酸浓度实验目的2980.20 molL1a.实验和是探究_对锌与盐酸反应速率的影响；b实验和是探究_对锌与盐酸反应速率的影响；c实验和是探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与锌反应速率的区别。3080.20 molL12980.40 molL1 (2)若(1)中实验锌片消失的时间是20 s，则锌片剩余质量与时间关系图如图。假
29、设：该反应温度每升高10 ，反应速率是原来的2倍；温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的1/2。请你在此图中大致画出“实验”(用实线)、“实验中醋酸实验”(用虚线)的锌片质量与时间关系曲线。(3)某实验小组在做(1)中实验时误加少量0.10 molL1CuCl2溶液，发现反应速率与(1)中实验接近。该组同学对影响因素提出如下假设，请完成假设三：假设一：Cu2对该反应起催化剂作用假设二：Cl对该反应起催化剂作用假设三：_解析：(1)实验和的不同点是盐酸的温度，所以是探究不同温度对Zn与盐酸反应速率的影响，实验和的不同点是盐酸的浓度，所以是探究不同浓度对Zn与盐酸反应速率的影响，实验和是
30、探究相同温度下，相同浓度的盐酸、醋酸与锌反应速率的区别，所以实验的温度是298 K，醋酸的浓度是0.20 molL1。(2)该反应温度每升高10 ，反应速率是原来的2倍，温度相同、浓度相同时，醋酸的平均反应速度是盐酸的，与比较，温度升高10 ，反应速率是原来的2倍，所以反应时间缩短到10 s；的反应速率是的，则反应时间是的2倍，即20 s240 s，据此可画出图像。(3)Zn置换出Cu，构成ZnCu原电池，能够加快反应速率，所以假设三为molL1形成ZnCu原电池，加快反应速率。答案：(1)2980.20实验目的：a.不同温度b不同浓度(2)(3)形成ZnCu原电池，加快反应速率(其他答案合理亦可)- 14 -