2022版高考化学一轮复习-专题7-化学反应速率和化学平衡-第1单元-化学反应速率学案.doc

2022版高考化学一轮复习 专题7 化学反应速率和化学平衡 第1单元 化学反应速率学案2022版高考化学一轮复习 专题7 化学反应速率和化学平衡 第1单元 化学反应速率学案年级：姓名：- 25 -第一单元化学反应速率课标解读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，了解催化反应机理。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、生产和科研领域中的重要作用。化学反应速率的有关计算知识梳理1化学反应速率的含义(1)表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加(均取正值)来表示。(2)定义式：v，单位为molL1min1或molL1s1。2化学反应速率与化学计量数的关系同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。如在反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)中，存在v(A)v(B)v(C)v(D)abcd。3化学反应速率的有关注意事项(1)化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2)在一定温度下，固体和纯液体物质的浓度是常数，不能用其浓度变化表示速率。(3)同一化学反应在相同条件下，用不同物质表示的化学反应速率，其数值可能不同，但意义可能相同。(4)计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。(5)化学反应速率在不同的时间间隔内一般不相等。辨易错(1)对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显。()(2)化学反应速率是指单位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)甲、乙两容器中分别充入2 mol NO2和4 mol NO2，5分钟后两者各反应掉NO2 1 mol 和2 mol，则说明二者反应速率之比为12。()(4)对于C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)反应，在一定的时间内v(H2O)1 mol/(Ls)，可知v(C)1 mol/(Ls)。()(5)对于2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，v(SO2)1 mol/(Ls)与v(O2)0.5 mol/(Ls)表示的反应速率前者快。()答案(1)(2)(3)(4)(5)知识应用1一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)B(g)2C(g)。已知v(A)0.6 molL1s1，则v(B) molL1s1，v(C) molL1s1。答案0.20.42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：(1)该反应的化学方程式为 。(2)从反应开始至2 min时，Z的反应速率为 。(3)前2 min内，Y的转化率为 。答案(1)3Y(g)Z(g)2X(g)(2)0.025 mol/(Lmin)(3)30%命题点1化学反应速率的基本计算与反应快慢的判断1一定条件下反应A(s)3B(g)2C(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，A的物质的量由20 mol减小到8 mol，下列说法正确的是 ()A用A表示该反应的反应速率为0.6 molL1min1B用B表示该反应的反应速率为2.4 molL1min1C2v(B)3v(C)D2 min末，用C表示该反应的反应速率为3.6 molL1min1CA为固体，不能用A的浓度变化量来表示速率，A错；v(B) mol/(Lmin)1.8 mol/(Lmin)，B错误；v(C)不能表示2 min 末这一时刻的速率，D错误。2.将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H化学反应快慢比较的两种方法(1)统一物质法：统一单位，统一物质，反应速率值大反应快。(2)比值法：先统一单位；然后计算各物质反应速率与相应化学计量数之比的值，比值大者反应快(此法易掌握)。命题点2“三段式”法计算反应速率和转化率“三段式”求算v(X)、模板根据已知条件列方程式计算。例如，反应mA(g)nB(g)pC(g)t0 s浓度/(molL1) a b 0转化浓度/(molL1) x t1 s浓度/(molL1) ax b v(A)，v(B)，v(C)，(A)100%。4NH3和纯净的O2在一定条件下发生如下反应：4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%。请回答：(1)用O2、H2O表示的反应速率分别为 、 。(2)NH3的转化率为 。(3)4 min后N2的浓度为 。解析设4 min时，生成6x mol H2O(g)4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)n(总) 4 3007 4x 3x 2x 6x 44x 33x 2x 6x 7x据题意，则有：0.4解得：x0.5。(1)则4 min内H2O的变化浓度为c(H2O)1.5 molL1，v(H2O)0.375 molL1min1，v(O2)v(H2O)0.187 5 molL1min1。(2)(NH3)100%50%。(3)c(N2) molL10.5 molL1。答案(1)0.187 5 molL1min10.375 molL1min1(2)50%(3)0.5 molL1命题点3速率常数的计算与应用5已知反应：2NO(g)2H2(g)=N2(g)2H2O(g)生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为vkcx(NO)cy(H2)，k为速率常数。在800 时测得的相关数据如下表所示。实验数据初始浓度生成N2的初始速率/(molL1s1)c(NO)/ (molL1)c(H2)/ (molL1)12.001036.001031.9210321.001036.001034.8010432.001033.001039.60104下列说法中不正确的是 ()A关系式中x1、y2B800 时，k的值为8104C若800 时，初始浓度c(NO)c(H2)4.00103 molL1，则生成N2的初始速率为5.12103 molL1s1D当其他条件不变时，升高温度，速率常数将增大A由实验数据1和2可知，c(H2)不变，c(NO)扩大1倍，反应速率扩大为原来的4倍，则x2，由实验数据1和3可知，c(NO)不变，c(H2)扩大1倍，反应速率扩大为原来的2倍，则y1，A项错误；根据数据1可知800 时，k的值为8104，B项正确；若800 时，初始浓度c(NO)c(H2)4.00103 molL1，则生成N2的初始速率vkc2(NO)c(H2)8104(4.00103)2(4.00103)molL1s15.12103 molL1s1，C项正确；温度升高，反应速率加快，则当浓度和其他条件不变时，升高温度，速率常数一定是增大的，D项正确。速率方程与速率常数(1)速率方程：对于aAbB=gGhH的vkca(A)cb(B)，其中k为速率常数。(2)k是温度的函数，只与温度有关，与浓度无关。化学反应速率的影响因素知识梳理1化学反应速率的影响因素(1)内因(主要因素)反应物本身的性质，如Na、Mg、Al在相同条件下与水反应的速率由大到小的顺序为NaMgAl。(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)2对于可逆反应的速率的影响(vt图像)有下列vt图像：图甲图乙图丙图丁(1)增大反应物浓度的图像为图甲。(2)增大压强的图像为图乙或图丁。(3)升高温度的图像为图丙。(4)使用催化剂的图像为图丁。辨易错(1)对于任何反应，增加反应物的量，反应速率均增大。()(2)一定温度下，恒容密闭容器中发生N23H22NH3，向容器中充入Ne，压强增大，反应速率增大。()(3)对于放热反应，升高温度，v正减小，v逆增大。()(4)影响化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂。()(5)Zn与硫酸反应时，浓硫酸产生H2的反应速率比稀硫酸的反应快。()答案(1)(2)(3)(4)(5)3基元反应与活化能(1)基元反应与反应历程示例：2HI=H2I2可分两类基元反应：2HIH22I，2II2，上述两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2I2的反应历程，又称反应机理。基元反应的先决条件是反应物分子必须发生碰撞。(2)有效碰撞：能发生反应的碰撞。有效碰撞的两个条件：一是发生碰撞的分子具有足够高的能量，二是分子在一定的方向上发生碰撞。(3)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子的能量较高。(4)活化能是指活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。图中：E1为正反应活化能，使用催化剂时的活化能为E3，E2为逆反应活化能，反应热为E1E2。使用催化剂可以降低正、逆反应的活化能，但不影响反应的反应热。活化能越低，反应速率越快。(5)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系知识应用1如图是关于反应A2(g)3B2(g)2C(g)H0。下列叙述正确的是 ()A向容器中充入氩气，反应速率不变B加入少量W，逆反应速率增大C升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小D将容器的容积压缩，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞次数增大AA项，恒容通“惰气”，反应物浓度没有改变，速率不变，正确；B项，W为固体，加入W，速率不改变，错误；C项，升温、v正、v逆均增大，错误；D项，改变压强、活化分子百分数不变，错误。2为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是()A在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快B将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等C将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相向体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同B镁与铝的活泼性不同，反应速率不相等，B错误。3合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H91.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示：下列说法正确的是 ()At1时升高了温度Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强 Dt4时降低了温度B升温，v正增大的倍数小，A错误；加压，v正增大，C错误；降温，v正瞬间减小，D错误。(1)压强改变对反应速率的影响恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。恒温恒容：充入“惰性气体”总压强增大，但各物质的浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减慢。(2)vt图模型2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HDA项，根据控制变量法，若选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，的温度必须控制在35 ，错误；B项，收集相同条件下等体积的气体所需的时间越长，则反应速率越慢，错误；C项，题中各组实验中稀硫酸的浓度均相同，故无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响，错误；D项，本题影响反应速率大小的主要因素是温度和硫酸铜固体的质量，由A项分析可知实验的温度应为35 ，则反应速率，实验中锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电池，使的反应速率比的快，实验中CuSO4用量过多，置换出的铜可能覆盖在锌表面而阻止反应的进行，从而使Zn与H2SO4反应速率大大减小，故四个反应的反应速率的大小关系可能为，正确。2某兴趣小组用0.5 molL1 KI、0.2 molL1 K2S2O8、0.1 molL1 Na2S2O3、0.2%淀粉溶液等试剂，探究反应条件对反应速率的影响。已知：S2O2I=2SOI2，I22S2O=2IS4O(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：实验序号体积V/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 。(2)已知某条件下，浓度c(S2O)反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。解析(1)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx2.0。 (2)降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O)变化减慢。加入催化剂时，化学反应速率加快，c(S2O)变化加快，c(S2O)t的变化曲线如图所示。答案(1)2.0保持溶液总体积相同，仅使反应物K2S2O8的浓度改变，而其他物质浓度不变(2)如图所示催化反应历程的试题分析催化反应机理试题是2020年全国、卷中新型试题，其中卷涉及的是铑的配合物离子Rh(CO)2I2催化甲醇羰基化的反应机理过程，卷涉及的是Fe(CO)5催化某一反应机理过程。此类试题充分考查了学生从微观化学键分析反应机理的能力。体现了“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”的化学核心素养。(2020全国卷，T11)据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如图所示。下列叙述错误的是()AOH参与了该催化循环B该反应可产生清洁燃料H2C该反应可消耗温室气体CO2D该催化循环中Fe的成键数目发生变化思路点拨从整个循环反应机理图可以得出四点：一是OH既参与反应又是生成的物质，二是CO和H2O只参与反应为反应物，三是CO2和H2为生成物，四是Fe(CO)5为催化剂，开始参与反应，最后又生成。答案C催化反应历程思维模式(1)分析反应目的：分清反应物与目标产物。(2)寻找各步反应的反应物和生成物。(3)综合分析所有反应历程，确定总反应的反应物、生成物及中间产物、循环物质和催化剂等。1(2020福建高三模拟)Pd/Al2O3催化H2还原CO2的机理示意图如图。下列说法不正确的是()AHH的断裂需要吸收能量B，CO2发生加成反应C中，CO被氧化为CH4D生成CH4总反应的化学方程式是CO24H2CH42H2OC中，CO被还原为CH4，C项错误。2(2020山东名校联考)1,2丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理如图所示。下列说法不正确的是()A由过程知，在催化剂MoO3作用下1,2丙二醇中羟基上的OH键断裂B该过程中催化剂MoO3通过降低反应的焓变提高化学反应速率C过程中有键生成D过程中反应产物有4种BA项，分析过程知，在催化剂MoO3作用下，1,2丙二醇中羟基上的OH键断裂，正确；B项，催化剂可降低反应的活化能，但是不能改变化学反应的焓变，错误；C项，过程中有碳氧双键生成，即有键生成，正确；D项，由题图可知，1,2丙二醇发生脱氧脱水反应，生成了甲醛、乙醛、丙烯和水，反应产物有4种，正确。3(2020北京高三模拟)2007年诺贝尔化学奖授予埃特尔以表彰其对于合成氨反应机理的研究，氮气和氢气分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示，下列说法不正确的是()N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1A升高温度不能提高一段时间内NH3的产率B图过程吸热，图过程放热CN2在反应过程中叁键均发生断裂D反应过程中存在NH、NH2等中间产物A升高温度能提高反应速率，所以在达到平衡前升高温度能提高一段时间内氨气的产率，A错误；图是NN断裂过程，断键吸热；图是NH键形成过程，成键放热，B正确；虽然本反应是可逆反应，但反应中，所有氮气均能断开叁键，只是同时又有新的氮氮叁键形成，因此体系中总含有氮气，C正确；从图中可知，断键产生的氮原子，能逐一和氢原子结合形成NH、NH2和NH3，D正确。4甲烷直接氧化制甲醇是富有挑战性的课题，Sen等在CF3COOH水溶液中成功将甲烷转化为CF3COOCH3(水解生成CH3OH)，其反应机理如图所示，下列说法正确的是()A上述反应的总反应式为CH4CF3COOHO2CF3COOCH3BCF3COOCH3水解生成CH3OH的反应式为CF3COOCH3H2OCF3COOHCH3OHCPb2是该反应的中间产物D每生成1 mol CH3OH，消耗标准状况下O2的体积为22.4 LB由反应机理图可知反应物为CH4、CF3COOH和O2，生成物为CF3COOCH3、H2O，则总反应式为CH4CF3COOHO2CF3COOCH3H2O，A错误；CF3COOCH3发生水解反应的产物为CF3COOH和CH3OH，故生成CH3OH的反应式为CF3COOCH3H2OCF3COOHCH3OH，B正确；反应中Pd2参与反应，反应中又生成等物质的量的Pd2，故Pd2为催化剂不是中间产物，C错误；根据反应CH4CF3COOHO2CF3COOCH3H2O、CF3COOCH3H2OCF3COOHCH3OH可得制甲醇的反应方程式为CH4O2CH3OH，故每生成1 mol CH3OH，消耗标准状况下O2的体积为11.2 L，D错误。真题验收1(2020全国卷，T10)铑的配合物离子Rh(CO)2I2可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。下列叙述错误的是()ACH3COI是反应中间体B甲醇羰基化反应为CH3OHCO=CH3CO2HC反应过程中Rh的成键数目保持不变D存在反应CH3OHHI=CH3IH2OC由反应过程图可知CH3OHCH3ICH3COICH3CO2H，CH3COI是反应的中间产物，A项正确；把各步反应累加，得到CH3OHCO=CH3CO2H，B项正确；和中Rh的成键数为6，中Rh的成键数为5，中Rh的成键数为4，反应过程中Rh的成键数不相同，C项错误；由题图可知，甲醇的第一步反应为CH3OHHI=CH3IH2O，D项正确。2(2020全国卷，T28(2)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6H2。反应在初期阶段的速率方程为rkcCH4，其中k为反应速率常数。(1)设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为时的反应速率为r2，则r2 r1。(2)对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是 。A增加甲烷浓度，r增大B增加H2浓度，r增大C乙烷的生成速率逐渐增大D降低反应温度，k减小解析(1)反应初始时可认为cCH41 molL1，则根据初期阶段的速率方程可知kr1，当CH4的转化率为时，cCH4(1) molL1，则此时r2(1)r1。(2)由rkcCH4可知，CH4的浓度越大，反应速率r越大，A项正确；增加H2浓度，CH4的浓度减小或不变，则r减小或不变，B项错误；随着反应的进行，CH4的浓度逐渐减小，则反应速率逐渐减小，C项错误；降低温度，该反应进行非常缓慢甚至停止，即k也随着减小，D项正确。答案(1)1(2)AD3(2019全国卷，节选)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)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL1解析升高温度，反应速率增大，由ct图像的变化趋势可看出T2时，环戊二烯浓度的变化趋势大，因此T2大于T1，选项A错误；由a、c点浓度：ac，温度：ca，故无法判断， 选项B错误；相同温度下，随着时间的延长，反应物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，选项C正确；由图像知，开始时环戊二烯的浓度为1.5 molL1，b点时的浓度为0.6 molL1，设环戊二烯转化的物质的量浓度为2x molL1，则有：2二聚体初始物质的量浓度/(molL1) 1.5 0转化物质的量浓度/(molL1) 2x x平衡物质的量浓度/(molL1) 0.6 x则有1.52x0.6，解得x0.45，因此选项D正确。答案CD4(2020江苏卷，T20(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图所示。HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成 (填化学式)。研究发现：其他条件不变时，以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是 。解析根据原子守恒并结合题图，可知HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成HD。从题图可以看出，HCOOH催化释氢的第一步是转化为HCOO，故以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢，可以提高释放氢气的速率，又HCOOK催化释氢时，氢元素的来源单一，提高释放出氢气的纯度。答案HD提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度5(2018全国卷，节选)(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t时，N2O5(g)完全分解：t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103pN2O5(kPamin1)。t62 min时，测得体系中pO22.9 kPa，则此时的pN2O5 kPa，v kPamin1。(2)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2NO3快速平衡第二步NO2NO3NONO2O2慢反应第三步NONO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。Av(第一步的逆反应)v(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高解析(1)t62 min时，体系中pO22.9 kPa，根据三段式法得2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)起始 35.8 kPa0 0转化 5.8 kPa5.8 kPa2.9 kPa62 min 30.0 kPa 5.8 kPa2.9 kPa则62 min时pN2O530.0 kPa，v210330.0 kPamin16.0102 kPamin1。(2)快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较大，则第一步反应的逆反应速率大于第二步反应的速率，A项正确；反应的中间产物除NO3外还有NO，B项错误；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；第三步反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。答案(1)30.06.0102(2)AC新题预测1PdMg/SiO2催化剂上CO2甲烷化反应机理如图所示。下列说法错误的是()A上述甲烷化过程总反应可表示为CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)B整个甲烷化过程真正起催化作用的物质为MgOCPdMg/SiO2催化剂加快了甲烷化速率，但不能