2022届高考一轮复习化学(人教版)-第七章-化学反应速率和化学平衡.docx

第七章化学反应速率和化学平衡1了解化学反应速率的概念及定量表示方法。2了解催化剂在生产、生活和科学领域中的重大作用。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，生疏其一般规律。第一节化学反应速率及其影响因素考点一 化学反应速率教材学问层面1表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的削减或生成物浓度的增加表示。2表达式：vc/t，单位：molL1s1或molL1min1。如在密闭容器中，合成氨的反应N23H22NH3，开头时c(N2)8 mol/L,2 min后c(N2)4 mol/L，则用N2表示的化学反应速率为2_molL1min1。3化学反应速率与化学计量数关系对于已知反应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化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。高考考查层面命题点1化学反应速率的理解与计算1理解化学反应速率要留意以下几点(1) 化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2) 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。(3)不能用固体或纯液体表示化学反应速率，由于固体或纯液体的浓度视为常数。2计算化学反应速率的常用方法(1)定义式法：依据“vc/t”进行计算。(2)比例式法：依据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。(3)三段式法：具体步骤如下。写出有关反应的化学方程式。找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。依据已知条件列方程式计算。例如，反应 mAnBpCt0时刻浓度/molL1ab0转化浓度/molL1x t1时刻浓度/molL1axb 则：v(A) mol/(Ls)、v(B) mol/(Ls)、v(C) mol/(Ls)。典题示例1下列关于化学反应速率的说法正确的是()A化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物或生成物的浓度变化量B化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时速率C在反应过程中，反应物的浓度渐渐削减，所以用反应物表示的化学反应速率为负值D同一反应，用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比解析：选D化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的削减量或生成物的浓度增加量来表示。固体和纯液体的浓度为常数，不用来表示速率，所以A错。反应物浓度的削减量或生成物的浓度增加量，都为正值，所以反应速率都为正值，C错。化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率，所以B错。2将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L容器中混合，确定条件下发生反应：2A(g)B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 molL1，现有下列说法：用物质A表示的反应速率为0.3 molL1s1用物质B表示的反应速率为0.6 molL1s12 s时物质A的转化率为70%2 s时物质B的浓度为0.7 molL1。其中正确的是()ABC D解析：选B由题意知，2 s时C的浓度为0.6 molL1，依据化学方程式中化学计量数之比可知，B的变化浓度为0.3 molL1，进而确定2 s时B的浓度是1 molL10.3 molL10.7 molL1，正确；A的变化浓度为0.6 molL1，从而求出A的转化率为30%，错误；用C表示的反应速率为0.3 molL1s1，可推知用A表示的反应速率为0.3 molL1s1，正确；用B表示的反应速率为0.15 molL1s1，错误。命题点2化学反应速率的比较由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行确定的转化。(1)先看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)再用转化同一物质法(或比值法)进行比较。转化同一物质法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。比值法：用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mAnB=pCqD，若，则反应速率AB。典题示例1已知反应4CO2NO2N24CO2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()Av(CO)1.5 molL1min1Bv(NO2)0.7 molL1min1Cv(N2)0.4 molL1min1Dv(CO2)1.1 molL1min1解析：选C换算成同一物质再比较，如以N2为标准，A、B、D项分别换算为0.375 molL1min1、0.35 molL1min1、0.275 molL1min1，所以最快的为C项。2(2021长沙模拟)反应A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四种不同状况下的反应速率分别为v(A)0.45 mol/(Ls)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 BC D解析：选B可用比值法进行反应速率大小比较，0.45 mol/(Ls)；0.2 mol/(Ls)；0.2 mol/(Ls)；0.225 mol/(Ls)，故，B项正确。考点达标层面1对于反应A23B2=2AB3来说，下列反应速率中表示该反应进行得最快的是()Av(A2)0.6 mol/(Ls)Bv(B2)2.7 mol/(Lmin)Cv(AB3)12 mol/(Lmin)Dv(A2)6 mol/(Lmin)解析：选AA项，可表示为v(A2)36 mol/(Lmin)；B项，经转化可表示为v(A2)0.9 mol/(Lmin)；C项，经转化可表示为v(A2)6 mol/(Lmin)，故A项符合要求。2(2021安庆质检)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)xC(g)2D(g)。经 5 min 后达到平衡，平衡时测得D的浓度为 0.5 mol/L，c(A)c(B)35，v(C)0.1 mol/(Lmin)。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_。(4)若用v(A)12 mol/(Lmin)、v(C)0.1 mol/(Ls)分别表示该反应速率，则反应速率较快的是_(填序号)。解析：(1)v(D)0.1 mol/(Lmin)v(C)，由此推知x2。(2)v(B)0.05 mol/(Lmin)。(3)3A(g)B(g)2C(g)2D(g)起始(mol/L)aa00转化(mol/L)0.750.250.5 0.5平衡(mol/L) a0.75a0.25 0.5 0.5(a0.75)(a0.25)35，解得：a1.5，A的转化率100%50%。(4)v(C)0.1 mol/(Ls)606 mol/(Lmin)，依据速率之比等于计量数之比可知：该状况下v(A)9 mol/(Lmin)Al。2外因(其他条件不变，只转变一个条件)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为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1E2。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高考考查层面命题点1外界条件对化学反应速率的影响1理解外界条件对化学反应速率的影响(1)反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。(2)压强对化学反应速率的影响是通过转变浓度实现的，所以分析压强的转变对反应速率的影响时也可以从浓度是否发生转变的角度来分析，若转变总压强而各物质的浓度不转变，则反应速率不变。(3)转变温度，使用催化剂，反应速率确定发生变化，其他外界因素的转变，反应速率不愿定发生变化。(4)固体反应物量的增减，不能转变化学反应速率，固体的表面积转变才能转变化学反应速率。2气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)对反应速率的影响(1)恒温恒容：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)恒温恒压：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。典题示例1下列说法中正确的是()A增大反应物浓度，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大B使用合适的催化剂，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大C对于任何反应，增大压强都可加快反应速率D上升温度，只能增大吸热反应的反应速率解析：选B增大浓度和增大气体反应的压强(缩小体积)，不能增大活化分子百分数，只能增大活化分子浓度；升温存使用催化剂才能增大活化分子百分数；增大压强只能增大有气体参与的反应的反应速率。2(2021烟台质检)反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的转变对其反应速率几乎无影响的是()增加C的量将容器的体积缩小一半保持体积不变，充入N2使体系压强增大保持压强不变，充入N2使容器体积变大ABC D解析：选C增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。命题点2把握变量法探究影响化学反应速率的外界因素在争辩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把握其他因素相同或不变时，再进行试验。因此，常用把握变量思想解决该类问题。1常见考查形式(1)以表格的形式给出多组试验数据，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，让考生设计试验分析各因素对化学反应速率的影响。2解题策略(1)确定变量。解答这类题目时首先要认真审题，理清影响试验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一。在探究时，应当先确定其他的因素不变，只变化一种因素，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，得出全部影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效。解答时留意选择数据(或设置试验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确推断。典题示例1硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组试验中最先毁灭浑浊的是()试验来源:学优高考网反应温度/来源:学优高考网gkstkNa2S2O3溶液来源:学优高考网稀H2SO4来源:gkstk.ComH2OV/mLc/molL1V/mLc/molL1V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：选D结合选项知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。2某试验小组以H2O2分解为例，争辩浓度、催化剂、溶液的酸碱性对反应速率的影响。在常温下依据如下方案完成试验。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 mol/L FeCl3溶液10 mL 5%H2O2溶液少量HCl溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液10 mL 5%H2O2溶液少量NaOH溶液1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液(1)催化剂能加快化学反应速率的缘由是_。(2)常温下5%H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为_。(3)试验和的目的是_。试验时由于没有观看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。为了达到试验目的，你对原试验方案的改进是_。(4)试验、中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。分析图示能够得出的试验结论是_。解析：加入催化剂可降低反应的活化能，反应速率增大；因过氧化氢显示出弱酸性，因此为部分电离；试验和过氧化氢的浓度不同，试验目的是探究浓度对反应速率的影响，但可能因过氧化氢性质稳定，反应速率太慢，现象不明显，可以给不同浓度的过氧化氢供应相同的温度或催化剂，然后探究浓度对反应速率的影响。分析试验、表中的反应物和催化剂结合图像知道，酸碱性环境影响反应速率，对平衡移动没有影响。答案：(1)降低了反应的活化能(2)H2O2HHO(3)探究浓度对化学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H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率，但酸碱性环境对平衡移动无影响考点达标层面某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的试验中，发觉加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述试验中发生反应的化学方程式有_；(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的缘由是_；(3)试验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4 、K2SO4等4种溶液，可与试验中CuSO4溶液起相像作用的是_；(4)要加快上述试验中气体产生的速率，还可实行的措施有_(答两种)；(5)为了进一步争辩硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列试验。将表中所给的混合溶液分别加入到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。试验混合溶液 ABCDEF4 molL1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此试验设计，其中：V1_，V6_，V9_；反应一段时间后，试验A中的金属呈_色，试验E中的金属呈_色；该同学最终得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过确定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要缘由：_。解析：(1)锌在溶液中发生的反应有：ZnCuSO4=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)锌置换出CuSO4溶液中的铜后，铜附着在锌表面，形成原电池加快反应速率。(3)K、Na、Mg都比锌活泼，4种溶液中只有硫酸银与锌反应，置换出银后与银形成原电池。(4)分析时，可先回顾教材中加快化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂和表面积等因素，依据实际反应选择适宜的条件。(5)为保证明验的可比性，试验中H2SO4的体积应固定不变，还要保证溶液的总体积相等，这样才能保证硫酸和锌的因素固定不变，争辩CuSO4对反应的影响，所以饱和硫酸铜与水的体积和可以由F组试验来确定，为20 mL。则V130、V610、V917.5。锌参与反应后表面变为灰黑色，在铜的量很大的F组中，锌表面附着了一层红色的铜，减小了锌与溶液的接触面积，反应速率减慢。答案：(1)ZnCuSO4=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成CuZn微电池，加快了氢气产生的速率(3)Ag2SO4(4)上升反应温度，适当增加硫酸的浓度，增加锌粒的比表面积等(答两种即可)(5)301017.5灰黑暗红当加入确定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积考点三 化学反应速率图像及其应用高考考查层面命题点1全程速率时间图像如Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化毁灭如图所示状况。缘由解释：AB段(v增大)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐渐上升，导致化学反应速率渐渐增大；BC段(v减小)，则主要由于随反应的进行，溶液中c(H)减小，导致化学反应速率减小。典题示例1把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由图表示。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：选C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，反应放出热量，使温度上升，反应速率也会加快；随着反应的进行，c(H)不断减小，反应速率会渐渐减慢。2用纯洁的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，试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：选BOE段、EF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。命题点2物质的量(或浓度)时间图像例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图像得出的信息是：X、Y是反应物，Z是产物； t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。(2)依据图像可进行如下计算：某物质的平均速率、转化率，如v(X) mol/(Ls)；Y的转化率100%。确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1n3)(n2n3)n2。典题示例1(2021廊坊模拟)如图所示为800 时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是()A发生的反应可表示为：2A(g)2B(g)C(g)B前2 min A的分解速率为0.1 molL1min1C开头时，正逆反应同时开头D2 min时，A、B、C的浓度之比为231解析：选C依据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，依据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)C(g)，A说法正确。前2 min，v(A)0.1 molL1min1，B说法正确。开头时加入的物质为A和B，没有C，C说法错误。依据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 molL1、0.3 molL1、0.1 molL1，因此D说法正确。2确定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是()A该反应的化学方程式为3B4D6A2CB反应进行到1 s时，v(A)v(D)C反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol/(Ls)D反应进行到6 s时，各物质的平均反应速率相等解析：选CA中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，n(A)n(B)n(C)n(D)(1.20)mol(1.00.4)mol(1.00.2)mol(0.40)mol6342，所以化学方程式为3B4C6A2D，A错误；不论在什么时刻，用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比，B、D错误。命题点3速率外界条件图像及应用以N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol为例。1速率浓度(c)图像条件变化速率变化速率变化曲线增大反应物的浓度v正、v逆均增大，且v正v逆减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且v逆v正增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆v正减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正v逆2速率温度(T)图像条件变化速率变化速率变化曲线上升温度v正、v逆均增大，且v逆v正降低温度v正、v逆均减小，且v正v逆3速率压强(p)图像条件变化速率变化速率变化曲线增大压强v正、v逆均增大，且v正v逆减小压强v正、v逆均减小，且v逆v正4速率催化剂图像使用催化剂，v正、v逆同等倍数增大，图像为说明：(1)条件增加，曲线在原图像的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。(2)浓度转变时，图像曲线一条连续，一条不连续；其他条件转变，图像曲线不连续。(3)对于反应前后气体的化学计量数之和相等的反应，转变压强时，v正、v逆同等倍数增大或减小。典题示例1对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0已达平衡，假如其他条件不变时，分别转变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(Ot1：v正v逆；t1时转变条件，t2时重新建立平衡)()解析：选C分析时要留意转变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；上升温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。2合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图：下列说法正确的是()At1时上升了温度Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强Dt4时降低了温度解析：选B升温，正逆反应速率同时上升，但由于该反应是放热反应，平衡向左移动，达到新的平衡之前，正反应速率应增大，A不对；加压，正逆反应速率同时增加，C不对；降温，正逆反应速率瞬间即降低，D不对。考点达标层面1某密闭容器中充入等物质的量的A和B，确定温度下发生反应A(g)xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段内，下列说法中正确的是()A3040 min间该反应使用了催化剂B化学方程式中的x1，正反应为吸热反应C30 min时降低温度，40 min时上升温度D8 min前A的平均反应速率为0.08 mol/(Lmin)解析：选DA项，若使用催化剂，则化学反应速率加快，故错误；由物质的量浓度时间图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由反应速率时间图像可知，30 min时转变的条件为减小压强，40 min时转变的条件为上升温度，且上升温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。8 min前A的平均反应速率为(2.00 mol/L1.36 mol/L)/8 min0.08 mol/(Lmin)。2确定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图所示：(1)从反应开头到10 s时，用Z表示的反应速率为_，X的物质的量浓度削减了_，Y的转化率为_。(2)该反应的化学方程式为_。(3)10 s后的某一时刻(t1)转变了外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是_。At1时刻，增大了X的浓度Bt1时刻，上升了体系温度Ct1时刻，缩小了容器体积Dt1时刻，使用了催化剂解析：(1)分析图像知：c(Z)0.79 mol/L，v(Z)0.079 mol/(Ls)，c(X)0.395 mol/L。Y的转化率(Y)100%79.0%。(2)由各物质转化的量：X为0.79 mol，Y为0.79 mol，Z为1.58 mol可知化学方程式中各物质的化学计量数之比为112，则化学方程式为X(g)Y(g)2Z(g)。(3)由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度，上升体系温度均不会同等程度地转变正、逆反应速率，A、B错误。由(2)中的解析可知，该反应为反应前后气体体积不变的反应，缩小容器体积或增大压强，均可同等程度地增大正、逆反应速率，C正确。D使用催化剂可同等程度地转变正、逆反应速率，D正确。答案：(1)0.079 mol/(Ls)0.395 mol/L79.0%(2)X(g)Y(g) 2Z(g)(3)CD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学问高考载体(2021安徽高考T28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，若015 s内c(HI)由0.1 molL1降到0.07 molL1，则下列说法正确的是()A015 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)0.001 molL1s1Bc(HI)由0.07 molL1降到0.05 molL1所需的反应时间小于10 sC上升温度正反应速率加快，逆反应速率减慢D减小反应体系的体积，化学反应速率加快解析：选DI2为固态，故不能用它表示化学反应速率，A错误；v(HI)0.002 molL1s1，若反