高考化学大一轮专题复习第三单元化学基本理论第15讲化学反应速率.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,15,讲,化学反应速率,考纲定位,选项示例,1.,了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率,(),。,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.,了解化学反应速率在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,1.,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：,D.,不同温度时，蔗糖浓度减,.,少一半所需的时间相同。,(2015,年福建卷,),2.,图乙表示酶催化反应的反应速率随反,应温度的变化,。,(2016,年江苏卷,T,10,B,),3.,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。,(2016,年浙江卷,),考纲导视,.,基础反馈,1.,判断正误，正确的画“”，错误的画“,”,。,(1),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),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,(,),。,(3),化学反应速率为,0.8 molL,1,s,1,是指,1 s,时某物质的浓度,为,0.8 molL,1,(,),。,(4),由,v,c,t,计算平均速率，用反应物表示时为正值，用生,成物表示时为负值,(,),。,(5),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，但表示的实际意义相同,(,),。,(6),根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢,(,(,),。,(7),催化剂能降低反应所需的活化能，,H,也会发生变化,),。,(8),温度、催化剂能改变活化分子的百分数,(,),。,答案：,(1),(2),(3),(4),(5)(6),(7),(8),2.,对于,Fe,2HCl=FeCl,2,H,2,，改变下列条件对生成氢,气的速率有何影,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,CuSO,4,溶液：,_,；,加入,NaCl,固体：,_,；,加入,CH,3,COONa,固体：,_,；,加入一定体积的,Na,2,SO,4,溶液：,_,。,答案：,增大,增大,不变,不变,增大,增大,不变,减小,减小,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,m,A(g),n,B(g)=,p,C(g),q,D(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化学计,量数之比，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),0.6 molL,1,s,1,，则,v,(B),_,molL,1,s,1,，,v,(C),_molL,1,s,1,。,m,n,p,q,0.2,0.4,【,考点集训,】,例,1,将等物质的量的,A,、,B,混合放于,2 L,的密闭容器中，,发生反应：,3A(g),B(g),x,C(g),2D(g),。经,5 min,后达到平,衡，平衡时测得,D,的浓度为,0.5 molL,1,，,c,(A),c,(B),35,，,v,(C),0.1 molL,1,min,1,。则：,(1),x,_,。,(2),前,5 min,内,B,的反应速率,v,(B),_,。,(3),平衡时,A,的转化率为,_,。,思路指导：,依据化学反应速率之比等于化学方程式中化学,计量数之比，可以求得,x,和,v,(B),；运用,“,三段式,”,即可求得,A,的转化率。,答案：,(1)2,(2)0.05 molL,1,min,1,(3),3A(g),B(g),2C(g),2D(g),a,a,0,0,0.75,0.25,0.5,0.5,a,0.75,a,0.25,0.5,0.5,(,a,0.75)(,a,0.25),35,，,解得,：,a,1.5,；,(3)50%,解题模型,求解化学反应速率的计算题的一般计算步骤：,(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：,m,A,n,B,p,C,例,2,(2015,年广东卷,),用,O,2,将,HCl,转化为,Cl,2,，可提高效益，,减少污染。一定条件下测得反应过程中,n,(Cl,2,),的数据如下：,计算,2.0,6.0 min,内以,HCl,的物质的量变化表示的反应速,率,(,以,molmin,1,为单位，写出计算过程,),。,t,/min,0,2.0,4.0,6.0,8.0,n,(Cl,2,)/10,3,mol,0,1.8,3.7,5.4,7.2,(5.4,1.8),10,3,mol,解：,设,2.0,6.0 min,内，,HCl,转化的物质的量为,n,。,2,1,n,解得,n,7.2,10,3,mol,A.,C.,B.,D.,例,3,(2016,年湖南长沙模拟,),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,L,1,s,1,；,v,(B),0.6 molL,1,s,1,；,v,(C),0.4 molL,1,s,1,；,v,(D),0.45 molL,1,s,1,。下列有关反应速率的比较中正确的是,(,),。,答案：,B,方法技巧,化学反应速率快慢比较,1.,同一化学反应速率用不同物质,表示时数值可能不同，因,此比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换,算成用同一物质表示，再比较数值的大小。,3.,注意反应速率单位的一致性。,4.,注意外界条件对化学反应速率的影,响规律。,例,4,反应,a,A,b,B,c,C,在体积为,2 L,的容器中进行,反应。在,、,、,阶段体系中各物质的量随时间变化的曲线,如图所示：,请回答下列问题：,(1),反应的化学方程式为,_,。,(2)A,的平均反应速率,v,(A),、,v,(A),、,v,(A),从大到小排列次,序为,_,。,(3),由计算可知，第,阶段,20 min,时，,C,的平均速率,v,(C),_,。,解析：,(1),反应达到平衡时,，,n,(A),2.0 mol,1.0 mol,1.0,mol,，,n,(B),6.0 mol,3.0 mol,3.0 mol,，,n,(C),2.0 mol,0 mol,2.0 mol,，,则,n,(A),n,(B),n,(C),1.0 mol3.0 mol2.0,mol,132,，,即该反应的 化学方程式为,A,3B,2C,。,答案：,(1)A,3B,2C,(2),v,(A),v,(A),v,(A),(3)0.05 molL,1,min,1,方法技巧,化学反应速率图象的分析技巧,分析图象问题时，应从以下几个方面着手：,(1),看起点，分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，,浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。,(2),看变化趋势，分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸,热反应。,(3),看终点，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度,和生成物的增加浓度,(,或物质的量,),之比等于反应方程式中各物,质的化学计量数之比。,(4),时间,速率图象，,看清曲线是连续的还是跳跃的，分清,“,渐变,”和“突,变,”“,大变,”,和,“小变”。,考点二,影响化学反应速率的因素,【,知识梳理,】,一、影响化学反应速率的因素,本身性质,1.,内因：反应物的,_,是化学反应速率大小,的决定,性因素。,2.,外因,(,其他条件不变，只改变一个条件,),。,加快,减慢,相同,接触面积,加快,减慢,加快,减慢,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。,图中：,E,1,为,_,，使用催化剂时的活化能为,_,，,反应热为,_,。,反应的活化能,E,3,E,1,E,2,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。,分子,百分数,活化分子百分数,总数,分子,总数,二、注意的问题,1.,化学反应速率是一段时,间内的变化量，无论用反应物还,是用生成物表示均取正值。,2.,一定温度下，固体和纯液体物质，改变其用量，不影响,反应速率。,3.,纯液体和固体浓度可视为常数，所以一般不用固体或纯,液体来表示化学反应速率。,4.,化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率。,【,考点集训,】,例,5,(2016,年山东烟台质检,),反应,C(s),H,2,O(g),CO(g),H,2,(g),在一可,变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其,增加,C,的量,将容器的体积缩小一半,保持体积不,保持压强不变，充入,N,2,使容,变，充入,N,2,使体系压强增,大,器体积变大,A.,B.,C.,D.,答案：,C,归纳总结,气体反应体系中充入惰性气体,(,不参与反应,),时，对反应速,率的影响规律：,(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。,例,6,(2015,年福建卷,),在不同浓度,(,c,),、,温度,(,T,),条件下，蔗,A.,a,6.00,B.,同时改变反应温度和蔗糖的浓度，,v,可能不变,C.,b,318.2,D.,不同温度,时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同,v,/(mmol,L,1,min,1,),c,/(molL,1,),0.600,0.500,0.400,0.300,T,/K,318.2,3.60,3.00,2.40,1.80,328.2,9.00,7.50,a,4.50,b,2.16,1.80,1.44,1.08,升高温度，水解速率增大。增大浓度，水解速率也增大，若同,时改变反应物的浓度和反应的温度，则二者对水解反应速率的,影响可能相互抵消，反应速率可能不发生改变，,B,正确；由表,可知温度由,328.2 K,b,，在浓度相同的情况下，水解速率变小，,所以温度降低，所以温度,b,318.2 K,，,C,正确；温度越高反应,速率越快，所以蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，温度高的,所需,时间短，,D,错误。,答案：,D,例,7,某实验小组以,H,2,O,2,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%H,2,O,2,溶液,无,10 mL 5%H,2,O,2,溶液,无,10 mL 5%H,2,O,2,溶液,1 mL 0.1 molL,1,FeCl,3,溶液,10 mL 5%H,2,O,2,溶液少量,HCl,溶液,1 mL 0.1 molL,1,FeCl,3,溶液,10 mL 5%H,2,O,2,溶液少量,NaOH,溶液,1 mL 0.1 molL,1,FeCl,3,溶液,(1),催化剂能加快化学反应速率的原因是,_,_,。,(2),常温下,5%H,2,O,2,溶液的,pH,约为,6,，,H,2,O,2,的电离方程式,为,_,。,(3),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,H,2,O,2,稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原,实验方案的改进措施是,_,_,。,(4),实验、中，测得生成氧气的体积随时间变化的,关系如下图：,分析上图能够得出的实验结论是,_,_,。,思路指导：,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，探究这,一条件对反应速率的影响。解答此类题时，要认真审题，清楚,实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。,解析：,(1),加入催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分,子成为活化分子，从而加快化学反应速率,。,(2),常温下,，,H,2,O,2,的,pH,约为,6,，,则,H,2,O,2,为弱酸，其电离方程式为,H,2,O,2,H,的浓度，故实验,、的目的是探究浓度对化学反,应速率的影,响。因实验过程中现象不明显，可采用升温或使用同种催化剂,的方法加快反应速率来达到实验目的。,(4),实验,、,中,H,2,O,2,的浓度相同，并加入相同量的同种催化剂，而改变的条件是,中酸性增强，,中碱性增强。通过相同时间内产生,O,2,的快慢,(),可得出如下结论：溶液的碱性增强，能加快,H,2,O,2,的,分解，而溶液的酸性增强，能减慢,H,2,O,2,的分解。,答案：,(1),降低了,活化能,(3),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,),(4),碱性环境能增大,H,2,O,2,分解的速率，酸性环境能减小,H,2,O,2,分解的速率,例,8,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 molL,1,与,0.40 molL,1,的,HCl,溶液、,0.20 molL,1,与,0.40 molL,1,的,CH,3,COOH,溶液、,0.10 molL,1,CuCl,2,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,(,表中不要留空格,),：,实验,编号,温度,/,K,盐酸浓度,/,(molL,1,),醋酸浓度,/,(molL,1,),实验目的,298,0.20,a.,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,308,0.20,298,0.40,(2),若,(1),中实验锌片消失的时间是,20 s,，则锌片剩余质量,与时间关系图如图所示。假设：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,“,实验”,(,用虚线,),的锌片质量与时间关系曲线。,实验步骤,预期现象,假设一：,Cu,2,对该反应起催化剂作用；,假设二：,Cl,对该反应起催化剂作用；,(3),某实验小组在做,(1),中实验,时误加少量,0.10 molL,1,CuCl,2,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：,假设三：,_,。,(4),请你设,计实验验证上述假设三是否成立，写出实验步骤,及预期现象：,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 molL,1,。,(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,时间是,的,2,倍，即,20 s2,40 s,，据此可画出图象。,(3)Zn,置换出,Cu,，构成,Zn-Cu,原电池，能够加快反应速率。,(4),设计,对照实验，其中一个为原电池，如：,将不连接的铜、锌电极,插入,稀硫酸中，此过程中铜电极不反应，锌电极产生氢气；,将铜、锌电极用导线连接放入稀硫酸中，可以观察到在铜电极,上迅速产生氢气，产生氢气的速率大于,，根据,可知，,Zn-Cu,构成原电池后可以大大加快反应速率。,答案：,(1)298,0.20,a.,不同温度,b.,不同浓度,(2),(3),形成,Zn-Cu,原电池，加快反应速率,(,其他答案合理亦可,),(4),将不连接的铜、锌电极插入稀硫酸中，将铜、锌电,极用导线连接放入稀硫酸中,产生氢气的速率大于，证明,构成原电池后可以大大加快反应速率,解题模型,有关化学反应速率影响因素题型的考查,1.,常见考查形式。,(1),以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据,的变化对反应的影响。,(2),给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各,因素对反应的影响。,2.,解题策略。,(1),确定变量。,解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果,的因素有哪些。,(2),定多变一。,在探究时，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，,再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。,(3),数据有效。,解答时注意选择数据,(,或设置实验,),要有效，且变量统一，,否则无法做出正确判断。,思维模型,数形结合思想,用化学反应速,率图象突破化,学平衡概念,速率,时间图象能定性揭示,v,正,、,v,逆,随时间,(,含条件改变对,速率的影响,),而变化的规律，体现了外界条件改变对可,逆反应速,率的影响，以及由此引发的平衡移动。,平衡,体系,条件变化,速率变化,平衡,变化,速率变,化曲线,任意平,衡体系,增大反应物的浓度,v,正,、,v,逆,均增大，且,v,正,v,逆,正向,移动,减小反应物的浓度,v,正,、,v,逆,均减小，且,v,逆,v,正,逆向,移动,(,续表,),平衡,体系,条件变化,速率变化,平衡,变化,速率变,化曲线,任意平,衡体系,增大生成物的浓度,v,正,、,v,逆,均增大，且,v,逆,v,正,逆向,移动,减小生成物的浓度,v,正,、,v,逆,均减小，且,v,正,v,逆,正向,移动,(,续表,),平衡,体系,条件变化,速率变化,平衡,变化,速率变,化曲线,正反应,方向为,气体体,积增大,的放热,反应的,平衡体,系,增大压强或升高温度,v,正,、,v,逆,均增大，且,v,逆,v,正,逆向,移动,(,续表,),平衡,体系,条件变化,速率变化,平衡,变化,速率变,化曲线,正反应,方向为,气体体,积增大,的放热,反应的,平衡体,系,减小压强或降低温度,v,正,、,v,逆,均减小，且,v,正,v,逆,正向,移动,(,续表,),平衡,体系,条件变化,速率变化,平衡,变化,速率变,化曲线,正反应,方向为,气体体,积增大,的放热,反应的,平衡体,系,正催化剂或增大压强,v,正,、,v,逆,同等倍数增大,平衡,不移,动,负催化剂或减小压强,v,正,、,v,逆,同等倍数减小,典例,某密闭容器中充入等物质的量的气体,A,和,B,，一定,温度下发生反应：,A(g),x,B(g),2C(g),，达到平衡后，只改变,反应的一个条件，测得容器中物质的量浓度、反应速率随时间,),。,变化的图象如下图所示。下列说法中正确的是,(,A.8 min,前正反应速率大于逆反应速率,B.20 min,时,A,的反应速率为,0.05 molL,1,min,1,C.,反应方程式中的,x,1,40,54 min,时为升高温度，正反应,为吸热反应,D.30 min,时降低温度，,40 min,时升高温度,解析：,前,20 min,内,A,的平均反应速率为,0.05 molL,1,min,1,，,B,错误；因为,A,、,B,变化的趋势一样，故,x,1,，再根据时间,-,速率图象可知，升高温度反应逆向移动，因此正反应为放,热反,应，,C,错误；,30 min,时，速率下降，但平衡未发生移动，故改,变的条件是减小压强，,D,错误。,答案：,A,方法技巧,解图象题,“,三步曲”,：,“,一看,”“,二想,”“三判断”,(1)“,一看”,看图象。,看面：弄清纵、横坐标的含义。,看线：弄清线的走向、变化趋势及线的平陡情况。,看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与,坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。,看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的,变化。,看要不要作辅助线，如等温线、等压线等。,(2)“,二想”,想规律。,观察图象后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影,响规律。,(3)“,三判断”。,通过对比分析，作出正确判断。,应用,(20162017,学年河南开封杞县高级中学月考,),某研,究小组在实验室探究氨基,甲酸铵,(NH,2,COONH,4,),分解反应平衡,常数和水解反应速率的测定。,(1),将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空,容器中,(,假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计,),，在恒定,2NH,3,(g),温度下使其达到分解平衡：,NH,2,COONH,4,(s),CO,2,(g),。,实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：,可以判断该分解反应已经达到平衡的是,_(,填编号,),。,A.2,v,(NH,3,),v,(CO,2,),B.,密闭容器中总压强不变,C.,密闭容器中混合气体的密度不变,D.,密闭容器中氨气的体积分数不变,温度,/,15.0,20.0,25.0,30.0,35.0,平衡总压强,/kPa,5.7,8.3,12.0,17.1,24.0,平衡气体总浓,度,/(molL,1,),2.4,10,3,3.4,10,3,4.8,10,3,6.8,10,3,9.4,10,3,根据表中数据，列式计算,25.0,时的分解平衡常数：,_,。,取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空,容器中，在,25.0,下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，,氨基甲酸铵固体的质量,_(,填“增加”“减少”或“不,变”,),。,氨基甲酸铵分解反应的焓变,H,_0(,填“”“”,或“”,),，熵变,S,_0(,填“”“”或“”,),。,(2),已知：,NH,2,COONH,4,2H,2,O,NH,4,HCO,3,NH,3,H,2,O,，,该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水,解反应速率，得到,c,(NH,2,COO,),随时间的变化趋势如图所示。,计算,25.0,时，,0,6 min,氨基甲酸铵水解反应的平均速率,_,。,解析：,(1),2,v,(NH,3,),v,(CO,2,),，不能说明正逆反应速率相等，,不一定是,平衡状态，,A,错误；该反应是一个前后系数和变化的,反应，密闭,容器中总压强不变，证明达到了平衡状态，,B,正确；,容器中总密度不变，证明达到了平衡状态，,C,正确；由于氨气,和二氧化碳的体积比,是固定的，且只有这两种物质是气体，因,此氨气的体积分数始终不变，则密闭容器中氨气的体积分数不,变，不能证明达到平衡状态，,D,错误。若在恒温下压缩容器,体积，则会使压强增大，平衡向左移动，固体质量增大。,根,据表中的数据分析：温度越高，则平衡气体的总,浓度越大，所,以升高温度，平衡正向移动，该反应是吸热反应，,H,0,，反应,物是固体，产物是气体，该反应是熵增加的过程，即,S,0,。,(2)0.05 molL,1,min,1,答案：,(1)BC,增加,