2023统考版高考化学一轮第七章化学反应速率和化学平衡第1讲化学反应速率课件

第1讲　化学反应速率\n考点一考点二真题演练·素养通关\n考纲要求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，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。\n考点一\n考点一　化学反应速率基础梳理·自我排查1.表示方法通常用单位时间内反应物浓度的_____或生成物浓度的______来表示。2．数学表达式及单位v＝，单位为____________或____________。减少增加mol·L－1·min－1mol·L－1·s－1\n3．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。化学计量数m∶n∶p∶q0.20.4\n[思考]化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”(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/mol·L－1abc转化浓度/mol·L－1x某时刻浓度/mol·L－1a－xb－c＋\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)10mol·L－1·s－1的反应速率一定比1mol·L－1·s－1的反应速率大()(2)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()(3)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()(4)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()(5)对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显()×√×××\n考点专练·层级突破练点一化学反应速率的计算1．氨分解反应2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)在容积为2L的密闭容器内进行，已知起始时氨气的物质的量为4mol，5s末为2.4mol，则用氨气表示该反应的反应速率为()A.0.32mol·L－1·s－1B．0.16mol·L－1·s－1C．1.6mol·L－1·s－1D．0.8mol·L－1·s－1解析：反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。反应进行到5s时，消耗的氨气为4mol－2.4mol＝1.6mol，所以用氨气表示的反应速率为＝0.16mol/(L·s)，所以选项B是正确的。答案：B\n2．在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是()A.a＝6.00B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变C．b<318.2D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同答案：D\n解析：根据题中数据分析，温度不变时，反应的瞬时速率与浓度成正比，则可求出a＝6.00，A项正确；温度为bK、浓度为0.500mol·L－1和温度为318.2K、浓度为0.300mol·L－1对应的瞬时速率相等，B项正确；浓度不变时，温度由318.2K变成bK时，反应速率减小，则b<318.2，C项正确；不同温度时，反应速率不同，蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，D项错误。\n3.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)ΔH<0。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1～3min内H2平均反应速率是______________，在8～10min内CO2的平均反应速率是__________。0.75mol·L－1·min－10mol·L－1·min－1\n练点二化学反应速率大小判断4．可逆反应A(g)＋2B(g)⇌C(g)＋D(g)，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是()A．v(A)＝0.15mol·L－1·min－1B．v(B)＝0.6mol·L－1·min－1C．v(C)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(D)＝0.02mol·L－1·s－1解析：根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比，将选项中的其他物质的速率都转化为A物质的速率。B项，v(A)＝0.3mol·L－1·min－1；C项，v(A)＝0.4mol·L－1·min－1；D项，v(A)＝0.02mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·min－1。所以D项表示的反应速率最快。答案：D\n方法总结比较化学反应速率大小的方法由于同一反应的化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应速率大小时不能只看数值的大小，而要进行相应的转化。(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时可换算成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。例如，对于一般反应aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较不同时间段内与的大小，若>，则A表示的反应速率比B表示的大。\n5.硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5＋OH－⇌O2NC6H4COO－＋C2H5OH，两种反应物的初始浓度均为0.050mol·L－1，15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示，回答下列问题：(1)列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率？(2)比较两者大小可得出的结论？t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0随反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢\n解析：(1)注意“列式计算”的要求是既要列出规范的计算式，又要计算出结果。(2)要求考生进行比较分析，120～180s时间段速率大是因为反应物浓度大，180～240s时间段速率小是因为反应物浓度小，即随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢。\n练点三化学反应速率的灵活计算6．合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。30解析：吸氢速率v＝＝30mL·g－1·min－1。\n7．在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋O2(g)⇌H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2\n\n考点二\n考点二　影响化学反应速率的因素基础梳理·自我排查1.内因：反应物的____为影响化学反应速率的主要因素，起决定性作用。性质\n2．外因(其他条件不变时)加快减慢加快减慢加快减慢相同接触面积\n3．稀有气体对有气体参与的反应速率的影响(1)恒温恒压(2)恒温恒容\n4．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____，反应热为________。(注：E2为逆反应的活化能)(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E3E1－E2\n[思考]一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。(1)缩小体积使压强增大：________，原因？(2)恒容充入N2：______。(3)恒容充入He：________，原因？(4)恒压充入He：____。增大单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多，因而反应速率增大增大不变单位体积内活化分子数不变，因而反应速率不变减小\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)其他条件相同时，增大反应物浓度使分子获得能量，活化分子百分数提高，反应速率增大()(2)100mL2mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变()(3)升高温度可使吸热反应的反应速率增大，使放热反应的反应速率也增大()(4)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大()(5)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化()(6)温度、催化剂能改变活化分子的百分数()××√√×√\n微点拨活化分子、有效碰撞与反应速率的关系：\n考点专练·层级突破练点一影响化学反应速率的常见因素1．反应C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()①增加C的量②将容器的体积缩小一半③保持体积不变，充入N2使体系压强增大④保持压强不变，充入N2使容器体积变大A．①④B．②③C．①③D．②④解析：增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。答案：C\n2．下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是()选项反应甲乙A外形、大小相近的金属和水反应NaKB4mL0.01mol·L－1KMnO4溶液分别和不同浓度的2mLH2C2O4(草酸)溶液反应0.1mol·L－1的H2C2O4溶液0.2mol·L－1的H2C2O4溶液C5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反应热水冷水D5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2无MnO2粉末加MnO2粉末答案：C\n解析：由于K比Na活泼，故大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。\n3．实验测得某反应在不同pH下产物A的浓度随时间变化的关系如图所示(其他条件相同)。则下列有关说法正确的是()A．若增大压强，该反应的反应速率一定增大B．pH＝6.8时，随着反应的进行，反应速率逐渐增大C．一定pH范围内，溶液中H＋浓度越小，反应速率越快D．可采取调节pH的方法使反应停止解析：不知该反应中有没有气体参加，不能根据压强变化判断反应速率，A项错误；图像中表示反应速率的是曲线的斜率，随着反应的进行，每个时间段的斜率不一定都增大，B项错误；pH越小，H＋浓度越大，反应速率越快，C项错误；pH＝8.8时，反应速率接近于0，D项正确。答案：D\n练点二反应速率与活化能4.如图，这种具有不同能量的分子百分数和能量的对应关系图，叫做一定温度下分子能量分布曲线图。图中E表示分子平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量。下列说法不正确的是()A．图中Ec与E之差表示活化能B．升高温度，图中阴影部分面积会增大C．使用合适的催化剂，E不变，Ec变小D．能量大于Ec的分子间发生的碰撞一定是有效碰撞答案：D\n解析：E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能产生有效碰撞，活化分子具有的最低能量Ec与分子的平均能量E之差叫活化能，A正确；当温度升高时，使活化分子百分数增大，阴影部分面积会增大，B正确；催化剂使活化能降低，加快反应速率，使用合适的催化剂，E不变，Ec变小，C正确；E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能产生有效碰撞，D错误。\n5．已知分解1molH2O2放出热量98kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：H2O2＋I－―→H2O＋IO－慢H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－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B．IO－也是该反应的催化剂C．反应活化能等于98kJ·mol－1D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)解析：H2O2的分解反应速率主要是由第一个反应决定的，I－浓度越大，反应速率越快，A项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I－，而IO－为中间产物，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，D项错误。答案：A\n练点三“控制变量法”实验应用6.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是()A.第4组实验的反应速率最慢B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1D．第3组实验的反应温度低于30℃组别对应曲线c(HCl)/(mol·L－1)反应温度/℃铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状答案：D\n解析：由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30℃，D错误。\n7．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4每消耗1molH2C2O4转移____mol电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥________。(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。编号H2C2O4溶液酸性KMnO4溶液温度/℃浓度/mol·L－1体积/mL浓度/mol·L－1体积/mL①0.102.00.0104.025②0.202.00.0104.025③0.202.00.0104.05022.5②和③①和②\n(3)已知50℃时)～反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25℃时)～反应时间t的变化曲线示意图。\n解析：(1)H2C2O4中碳的化合价是＋3价，CO2中碳的化合价为＋4价，故每消耗1molH2C2O4转移2mol电子，配平反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证KMnO4完全反应，c(H2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。(2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为实验②和③；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是①和②。(3)温度降低，化学反应速率减小，故KMnO4褪色时间延长，故作图时要同时体现25℃Mn浓度降低比50℃时Mn的浓度降低缓慢和反应完全时间比50℃时“拖后”。\n方法总结利用“控制变量法”的解题策略\n真题演练·素养通关\n1.[2021·湖南卷，14]铁的配合物离子(用[L—Fe—H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A．该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑B．H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C．该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定答案：D\n解析：分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHCO2↑＋H2↑，A说法正确；H＋浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO－浓度减小，会降低Ⅰ→Ⅱ步骤的反应速率，H＋浓度过小，会降低Ⅲ→Ⅳ步骤反应速率，故H＋浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；由Ⅱ→Ⅲ过程中，脱去CO2，碳元素化合价升高，则Fe元素化合价降低，C说法正确；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能Ea＝86.1kJ·mol－1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为Ⅳ→Ⅰ步骤，D说法错误。\n2．[2019·全国卷Ⅱ，27(3)]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。A.T1>T2B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1CD\n解析：A项，观察不同温度下曲线的变化趋势，不难发现T2时反应更快，则T2>T1，故错误；B项，a点对应温度低于c点对应温度，但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度，故v(a)与v(c)大小无法确定，故错误；C项，v(a，正)>v(a，逆)，v(b，正)>v(b，逆)，又v(a，正)>v(b，正)，则v(a，正)必然大于v(b，逆)，故正确；D项，由图像可知b点环戊二烯的浓度为0.6mol·L－1，环戊二烯转化的浓度＝1.5mol·L－1－0.6mol·L－1＝0.9mol·L－1，则生成的二聚体的浓度＝0.9mol·L－1×＝0.45mol·L－1，故正确。\n3．[2020·浙江1月，22]在一定温度下，某反应达到了化学平衡，其反应过程对应的能量变化如图。下列说法正确的是()A.Ea为逆反应活化能，E′a为正反应活化能B．该反应为放热反应，ΔH＝E′a－EaC．所有活化分子的平均能量高于或等于所有分子的平均能量D．温度升高，逆反应速率加快幅度大于正反应加快幅度，使平衡逆移答案：D\n解析：本题考查化学反应过程中的能量变化关系。由题图可知，该反应是一个放热反应，温度升高时，正、逆反应速率都增大，但逆反应速率增幅比正反应速率增幅大，平衡会向逆反应方向移动，D正确；由题图可知，E′a为逆反应的活化能，Ea为正反应的活化能，A错误；由题图可知，生成物的总能量小于反应物的总能量，ΔH＝Ea－E′a，B错误；活化分子的平均能量比普通分子的平均能量要高，C错误。\n4．[浙江4月选考]对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度(mol·L－1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。下列说法不正确的是()A．在0～20min内，Ⅰ中M的分解速率为0.015mol·L－1·min－1B．水样酸性越强，M的分解速率越快C．在0～25min内，Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大D．由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快答案：D\n解析：v(M)＝＝0.015mol·L－1·min－1，A项正确；对比水样Ⅰ、Ⅱ可知，M的起始浓度相同，Ⅰ中酸性强，分解速率快，B项正确；C项，0～25min内，Ⅲ中M的分解百分率为75%，Ⅱ中分解百分率为60%，C项正确；0～5min内，Ⅰ中Δc(M)＝0.12mol·L－1，Ⅳ中Δc(M)＝0.11mol·L－1，Ⅰ的分解速率快，D项错误。\n5．[北京卷，27]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：(1)反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3＝反应Ⅱ的热化学方程式：______________________________。3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1\n(2)对反应Ⅱ，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2________p1(填“＞”或“＜”)，得出该结论的理由？>反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大(3)I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。i．SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2Oii.I2＋2H2O＋______===______＋______＋2I－SO2S4H＋\n解析：(1)由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)。根据盖斯定律，反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)＋S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋254kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为：3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－1。(3)由题意知二氧化硫的歧化反应可由i与ii相加所得，所以反应Ⅱ的离子方程式3SO2＋2H2O===4H＋＋2S＋S↓，减去i式得：2I2＋4H2O＋2SO2===2S＋8H＋＋4I－，化简得到：I2＋2H2O＋SO2===S＋4H＋＋2I－。\n(4)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)①B是A的对比实验，则a＝____。②比较A、B、C，可得出的结论?③实验表明，SO2的歧化反应速率D＞A。结合i、ii反应速率解释原因：________________________________________。序号ABCD试剂组成0.4mol·L－1KIamol·L－1KI0．2mol·L－1H2SO40.2mol·L－1H2SO40.2mol·L－1KI0．0002molI2实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快0.4I－是SO2歧化反应的催化剂，H＋单独存在时不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反应速率反应ii比i快，D中由反应ii产生的H＋使反应i加快\n(4)①由于B是A的对比实验，所以两组实验中KI的浓度必须相同，即a＝0.4。②A说明I－能催化二氧化硫发生歧化反应；C中无明显现象，说明H＋单独存在时不具有催化作用，不能使二氧化硫歧化反应速率加快；B中溶液变黄，出现浑浊较A快，结合C可知，增强溶液的酸性，可增强I－的催化效果。③由于I－催化二氧化硫的歧化反应是i与ii两个过程分步进行，所以两个反应中任何一个反应的速率都会影响总反应的速率。D中直接加入I2，故反应ii可立即发生，而由反应ii产生的H＋可使反应i速率加快，所以D的反应速率比A快。