1、第七章 化学反应速率与化学平衡 第21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活、生产和科学研究领域中的重要作用。,考点1 化学反应速率的计算与大小比较,知识梳理,化学反应速率的基础知识,快慢,减少,增加,【多维思考】,提示:(1) (2) (3) (4) (5),1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)利用v= 计算出的化学反应速率,在用反应物表示时是正值,用生成物表示
2、时是负值。( ) (2)化学反应速率为1.2 molL-1s-1是指1秒时,该反应中某物质的浓度为1.2 molL-1。( ) (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)由于固体和纯液体的浓度可视为常数,所以不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。( ) (5)有时也可以用单位时间内某物质质量的变化量来表示化学反应速率。( ),2.反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行,1 min后,NH3减少了0.12 mol。求: (1)以NH3表示的化学反应速率 ; (2)以H2O表示的化学反应速率
3、 ; (3)NO的浓度是 ; (4)反应消耗O2的物质的量 。,提示:(1)0.06 molL-1 min-1 (2)0.09 molL-1 min-1 (3)0.06 molL-1 (4)0.15 mol,考点演练,考向一 化学反应速率的计算 1.(2017湖北省重点高中联考)在一定的温度下,向一个容积为2 L的恒容密闭容器中(事先装入催化剂),充入2 mol N2和3 mol H2,3 min后测得密闭容器内的压强是起始时的 0.9倍。在这段时间内,用H2表示该反应的平均反应速率是( ),A.0.125 molL-1 min-1 B.0.100 molL-1s-1 C.0.200 molL
4、-1 min-1 D.0.375 molL-1s-1,A,2.(2017河南郸城第一高级中学模拟)将4 mol A气体和 2 mol B气体在2 L的容器中混合,并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 2C(g),若经2 s后测得C的浓度为 0.6 molL-1,下列几种说法不正确的是( ) 用物质A表示的平均反应速率为0.3 molL-1s-1 用物质B表示的平均反应速率为0.6 molL-1s-1 2 s时物质A的转化率为70% 2 s时物质B的浓度为0.7 molL-1 A. B. C. D.,C,方法规律 化学反应速率的求算方法,考向二 化学反应速率的大小比较 3.已知反应4CO+
5、2NO2 N2+4CO2在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是( ) A.v(CO)=1.5 molL-1 min-1 B.v(NO2)=0.7 molL-1 min-1 C.v(N2)=0.4 molL-1 min-1 D.v(CO2)=1.1 molL-1 min-1,解析:转化为用相同的物质表示的反应速率进行比较,B项 v(CO)=1.4 mol L-1 min-1;C项v(CO)=1.6 molL-1 min-1;D项v(CO)=1.1 molL-1min-1, C项反应速率最快。,C,4.导学号 96656134 反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)在四
6、种不同情况下的反应速率分别为v(A)=0.45 molL-1s-1 v(B)=0.6 molL-1s-1 v(C)=0.4 molL-1s-1 v(D)=0.45 molL-1s-1。下列有关反应速率的比较中正确的是( ) A.= B.= C. D.,B,化学反应速率大小的比较方法,方法规律,考点2 化学反应速率的影响因素,知识梳理,1.内因(根本因素) 反应物本身的性质。 2.外因(其他条件不变,只改变一个条件),有气体参加的,相同,3.理论解释有效碰撞理论 (1)活化分子、活化能、有效碰撞 活化分子:能够发生有效碰撞的分子。,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
7、,反应热为 (E2为逆反应的活化能)。,E3,E1-E2,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、有效碰撞与反应速率的关系,不变,增加,增加,增加,【多维思考】,1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)催化剂能降低反应所需的活化能,H也会发生变化。( ) (2)反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在固定容积的容器中进行,充入N2后,体系压强增大,反应速率加快。( ) (3)对于反应A+B C,改变容器体积,化学反应速率一定发生变化。( ) (4)对于固体而言,其浓度可以看作是一个常数,所以块状的CaCO3和粉末状的CaCO3与等浓度的
8、盐酸反应速率没差别。( ) (5)升高温度可以使吸热反应的反应速率加快,但放热反应的反应速率减慢。( ) (6)对于高温、高压、使用催化剂条件下的反应A一定比常温常压无催化剂条件下的反应B速率快。( ),提示:(1) (2) (3) (4) (5) (6),提示:(1)小于 (2)增大 增大 不变 不变 增大 增大 不变 (3)不会产生H2,稀硝酸和浓硫酸具有强氧化性,Fe与稀HNO3反应生成NO;常温下,Fe在浓硫酸中“钝化”。,2.按要求填空。 (1)形状大小相同的铁块、铝块分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率:铁 铝。 (2)对于Fe+2HCl FeCl2+H2,改变下列条件对生成氢气的
9、速率有何影响?(填“增大”“减小”或“不变”) 升高温度: ; 增大盐酸浓度: ; 增大铁的质量: ; 增加盐酸体积: ; 把铁片改成铁粉: ; 滴入几滴CuSO4溶液: ; 加入NaCl固体: 。 (3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2,为什么?,考点演练,D,考向一 外界条件对化学反应速率的影响 1.导学号 96656282 下列有关反应速率的说法正确的是( ) A.用铁片和稀硫酸反应制氢气时,改用98%的硫酸可以加快反应速率 B.100 mL 2 molL-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 C.SO2的催化氧化反应是一个放热的反应,所以升
10、高温度,反应速率变慢 D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率变慢,解析:A项,铁遇浓硫酸钝化,错误;B项,加入NaCl溶液,溶液体积增大,c(H+)减小,反应速率减小,错误;C项,升高温度,正、逆反应速率都增大,错误;D项,减小压强,反应速率减小,正确。,2.一定温度下,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( ) A.缩小容积使压强增大 B.恒容,充入N2 C.恒容,充入He D.恒压,充入He,C,解析:A项,气体的物质的量不变,缩小容积,气体的物质的量浓度增大,化学反应速率增大;B项,容积不变,充入N2,
11、使反应物N2的物质的量浓度增大,化学反应速率增大;C项,容积不变,充入He,反应容器内压强增大,但N2、O2、NO的物质的量浓度并没有变化,因此不改变化学反应速率;D项,压强不变,充入He,反应容器的容积增大,N2、O2、NO的物质的量浓度减小,化学反应速率减小。,气体反应体系中充入“惰性气体”(不参加反应)时对反应速率的影响结果,方法规律,考向二 化学反应速率图像(v-t图) 3.(2017河北唐山模拟)合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如图。下列说法正确的是( )A.t1时升高了温度 B.t2时使用了催化剂 C
12、.t3时增大了压强 D.t4时降低了温度,B,解析:A项,t1时正反应速率增大,且大于逆反应速率,则应为增大压强,错误;B项,t2时正、逆反应速率同等程度增大,为使用了催化剂,正确;C项,t3时正反应速率减小,且逆反应速率大于正反应速率,则为减小压强,错误;D项,t4时正反应速率瞬间不变,然后减小,应为减小生成物浓度,错误。,4.导学号 96656135 向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如甲图所示t0t1阶段的c(B)变化未画出。乙图为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况,且四个阶段
13、都各改变一种反应条件且互不相同,t3t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是( ) A.若t1=15,则用A的浓度变化表示的t0t1阶段的平均反应速率为0.004 molL-1s-1 B.t4t5阶段改变的条件一定为减小压强 C.该容器的容积为2 L,B的起始的物质的量为0.02 mol D.t5t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.06 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g) H=-50a kJmol-1,B,外界条件改变后,化学反应速率的变化图像可分为以下几类: 1.渐变型:在图像上呈现为反应速率从平衡速率逐渐发生变化,则
14、改变的条件一定是浓度。速率增大则为增大浓度;速率减小则为减小浓度。 2.突变型;在图像上呈现为反应速率从平衡速率跳跃性发生变化,然后逐渐到达平衡,改变的条件是温度或压强。速率增大,则为升高温度或增大压强;速率减小,则为降低温度或减小压强。 3.平变型:在图像上呈现为正、逆反应速率同等程度地增大或减小,平衡不变。增大则是使用了催化剂或反应前后气体体积不变的反应增大了压强(容器体积减小);减小则是反应前后气体体积不变的反应减小了压强(容器体积增大)。,归纳总结,微点突破21 控制变量法探究影响化学反应速率的因素,影响化学反应速率的因素有多种,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件
15、,探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据得出合理结论的能力,因而在这几年高考试题中常有所涉及。 1.考查形式 (1)以表格的形式给出多组实验数据,让考生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,让考生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。,2.实例分析,探究温度、催化剂对反应2H2O2 2H2O+O2的影响,选择催化剂(是否加入MnO2)和温度(加热、常温)作为可变量,其他的则控制为不变量。,根据两种条件下的反应都有气体生成的特征,利用导管将生成的气体导入水槽中,通过观察水槽中产生气泡的剧烈程度,并
16、以此判断该控制变量对化学反应速率是否产生影响以及具体的影响效果。,【题组巩固】 1.(2017河北衡水模拟)为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,某同学设计了如下一系列实验。表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。下列说法正确的是( ),A.V1=30,V6=10 B.反应一段时间后,实验A、E中的金属呈暗红色 C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用 D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越快,A,解析:研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,硫酸的体积、物质的量应相同,由A、F可知溶液的总体积为3
17、0 mL+20 mL=50 mL,V1=30,V6=50-30-10=10,A正确;实验A中没有加入硫酸铜溶液,不会出现暗红色,B错误;MgSO4与Zn不反应,不能置换出Mg,也就不能形成原电池,C错误;硫酸铜溶液的量太多,产生大量的铜覆盖在Zn粒表面,反应速率反而减慢,D错误。,2.导学号 96656136 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
18、MnSO4,每消耗1 mol H2C2O4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 。,(2)探究温度对反应速率的影响,则浓度必须相同,则为编号和;同理,探究浓度对反应速率的影响的实验是和。,答案:(1)2 2.5 (2)和 和,(3)实验测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s,忽略混合前后溶液体积的微小变化,这段时间内平均反应速率 v(KMnO4)= molL-1 min-1。,答案:(3)0
19、.010(或1.010-2),(4),3.碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用 0.50 molL-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL-1 K2S2O8、0.10 molL-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。,(1)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:,表中Vx= ,理由是 。,解析:(1)为探究浓度对反应速率的影响,须保证其他条件完全一致,故应加水2.0 mL,以保证溶液总体积相同。,答案:(1)2.0 保证溶液总体积不变,即仅改变 的浓度而其他物质的浓度不变(其他合理答案也可),答案:(2)如图,解析:(2)温度降低,反应速
20、率变慢;加入催化剂,反应速率加快。,“控制变量法”的解题思路,方法规律,真题体验 感悟考法明确考向,考向一 化学反应速率的计算 1.(2014北京卷,12)一定温度下,10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。,C,下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( ) A.06 min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2 mol/(Lmin) B.610 min的平均反应速率:v(H2O2)3.310-2 mol/(Lmin) C.反应至6 min时,c(H2O2)=0.30 mol/L D.反应至6 min时,H2O
21、2分解了50%,答案:0.001 0,3.(2015广东卷,31节选)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下:,计算2.06.0 min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)。,考向二 影响化学反应速率的因素 4.(2017江苏卷,10)H2O2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( ),D,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
22、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,解析:由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 molL-1 NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 molL-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 molL-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 molL-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C错误;由图丁可知,碱性条件下c(Mn2+)越大,H2O2的分解速率越快,
23、说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D正确。,5.下列说法正确的是( ) A.(2016天津卷)使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H) B.(2015天津卷)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解,同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同 C.(2016浙江卷)探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时,若先将两种溶液混合并计时,再用水浴加热至设定温度,则测得的反应速率偏高 D.(2015江苏卷)探究催化剂对H2O2分解速率的影响:在相同条件下,向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,观察并比较
24、实验现象,D,解析:使用催化剂能够降低反应的活化能,但不能改变反应的反应热;FeCl3和MnO2为不同的催化剂,催化效果不同;C中实验应先用水浴加热至设定温度,再将两溶液混合,题干中做法会使测得的反应速率偏低。,6.(2015海南卷,8改编)10 mL浓度为1 molL-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( ) A.K2SO4 B.H2SO4 C.CuSO4 D.Na2CO3,A,解析:A项,加入K2SO4溶液对盐酸产生稀释作用,氢离子浓度减小,但H+物质的量不变,正确;B项,加入H2SO4溶液,使溶液中H+的浓度和物质的量均增大,导致反应速率加快,生成氢气的量增大,错误;C项,加入硫酸铜溶液,Cu2+会与锌反应生成铜,构成原电池,会加快反应速率,错误;D项,加入碳酸钠溶液,会与盐酸反应,使溶液中氢离子的物质的量减少,导致反应速率减慢,生成氢气的量减少,错误。,7.(2015全国卷,27节选)以铁硼矿(主要成分为 Mg2B2O5H2O 和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有 (写出两条)。,解析:影响化学反应速率的因素有温度、浓度、压强、催化剂、表面积等。,答案:提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径,
