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考点10 化学反应速率及影响因素
【核心考点梳理】
一、化学反应速率
1.化学反应速率及其表示方法
(1)概念:化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。
(2)表示方法:可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加(均取正值)来表示。
(3)计算:表达式为v=或v=。
式中:Δc为浓度的变化量,一般以mol·L-1为单位;
Δt为时间,一般以s或min为单位。
(4)常用单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
2.规律
对于同一反应,用不同的物质来表示反应速率,其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
如对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
【核心归纳】
(1)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质,因而定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。
(2)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,其化学反应速率都取正值,而且是某一段时间内的平均速率,不是某一时刻的瞬时速率。
(3)在一定温度下,对于固体和纯液体物质来说,其单位体积里的物质的量不会改变,即它们的物质的量浓度为常数,故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。
(4)反应速率大小比较的两种方法
【典型例题】
例1.(辽宁省抚顺市重点高中2020-2021学年高一下学期期末考试)可逆反应在不同条件下的反应速率如下,其中反应速率最快的是
A. B.
C. D.
例2.(河北省保定市2020-2021学年高一下学期期末考试)一定条件下,向2L密闭容器中加入2molA和10molB,发生反应,2min时测得剩余A为1mol,下列化学反应速率表示正确的是
A. B.
C. D.
二、影响化学反应速率的因素
1.[基础实验]化学反应速率的影响因素
实验1.催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象
①有少量气泡出现
②产生大量气泡
实验结论
MnO2可以使H2O2分解的速率加快
催化剂有正、负之分,正催化剂能加快反应速率,负催化剂减慢反应速率,不特别指明的条件下,均指正催化剂。催化剂只对某一特定反应具有催化作用,即有专一性。
实验2.温度对化学反应速率的影响
实验操作
试管中均为5 mL12%的H2O2溶液
实验现象
①产生气泡速率较慢
②产生气泡速率较快
实验结论
其他条件相同时,用水浴加热,化学反应速率增大,常温,化学反应速率减小
实验3.浓度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象
①产生气泡速率较慢
②产生气泡速率较快
实验结论
其他条件相同时,增大浓度,化学反应速率增大,减小浓度,化学反应速率减小
实验4.反应物状态对化学反应速率的影响
实验操作
取两支试管,向其中一支加入约5 g块状大理石,另一支加入约5 g粉末状大理石,再各加入5 mL 4 mol·L-1盐酸,观察并记录实验现象
现象与结论
块状大理石与盐酸反应的速率较慢,粉末状大理石与盐酸反应的速率快,说明增大反应物的接触面积,能增大反应速率
影响化学反应速率的因素除温度、催化剂和反应物浓度外,还有反应物的状态、固体的表面积等许多因素。
2.控制变量法
受多因素影响的问题每次只改变其中的一个因素,而控制其余几个因素不变,研究被改变的因素对事物发展的影响。这样,就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究,化繁为简,再进行综合分析,最后得出结论。这种方法称为控制变量法。
【核心归纳】
【典型例题】
例1.(安徽省芜湖市2020-2021学年高一下学期期末考试)用100mL1mol·L-1盐酸与锌粒反应制取氢气,采取下列措施能使反应速率加快的是( )
①升高温度;②改用50mL2mol·L-1盐酸;③改用300mLlmol·L-1盐酸;④改用98%的浓硫酸
A.①②④ B.①②
C.①②③④ D.①③
例2.(河北省保定市2020-2021学年高一下学期期末考试)对于在一个密闭容器中进行的反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ,下列条件的改变对反应速率几乎没有影响的是
①增加C的量; ②增加CO的量;
③将容器的体积缩小一半; ④保持体积不变,充入N2以增大压强;
⑤升高反应体系的温度; ⑥保持压强不变,充入N2以增大体积。
A.②③ B.①④ C.①⑥ D.④⑥
【考点达标随堂练】
1.下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
B.化学反应速率通常表示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
C.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1
D.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
2.(江西省南昌市第十中学2020-2021学年高一下学期期末考试)在2L密闭容器中充有2molSO2和一定量的O2,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。当反应进行到4min时,测得此时SO2为0.4mol,则2min时密闭容器中SO3的物质的量为
A.1.6mol B.1.2mol C.大于1.6mol D.小于1.2mol
3.某反应:2A(g)3B(g)的各物质的浓度随时间的变化如图所示,则有关反应速率的表示正确的是( )
A.v(A)=0.1 mol/(L·min)
B.v(B)=0.2 mol/(L·min)
C.v(A)=v(B)=0.5 mol/(L·min)
D.v(A)=v(B)=0.3 mol/(L·min)
4.反应4A(s)+3B(g)===2C(g)+D(g)经2 min后,B的浓度减少了0.6 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.用A表示的化学反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B.分别用B、C、D表示化学反应速率,其比是3∶2∶1
C.在2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L-1·min-1
D.在这2 min内B和C两物质的浓度都减小
5.反应在四种不同情况下的反应速率如下,则反应速率由快到慢的顺序为( )
①②③④
A.②>④>③>① B.②=③>④>① C.①>②=③>④ D.④>①>②>③
6.某温度时,浓度均为的两种气体和,在体积恒定的密闭容器中反应生成气体,4s时、、的浓度分别是、、,若用、表示,则该反应的化学方程式可表示为
A. B.
C. D.
7.(2021·广东东莞·高一期末)纯净的碳酸钙与稀盐酸反应,不同时间收集到CO2的量如图所示。下列分析不合理的是
A.EF段反应速率最快
B.FG段生成的CO2最多
C.用CO2物质的量变化表示OE段的反应速率为0.05mol/min
D.为降低该反应速率,可向稀盐酸中加入适量的NaCl溶液
实验组别
c(HCl)/mol·L-1
温度/℃
形状(Fe)
Ⅰ
2.0
30
块状
Ⅱ
2.5
30
块状
Ⅲ
2.5
50
粉末状
Ⅳ
2.5
50
块状
8.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定反应过程中产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得下图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别,有关说法错误的是( )
A.曲线a对应的实验组别为Ⅰ
B.对比实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度对化学反应速率的影响
C.对比实验Ⅱ、Ⅳ说明温度对化学反应速率的影响
D.曲线a、b、c、d对应的实验组别分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ
9.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
A.图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B.相同环境下若图甲所示实验中反应速率为①>②,则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好
C.用图乙所示装置测定反应速率,可测定反应产生的气体体积及反应时间
D.为检查图乙所示装置的气密性,可关闭A处活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位
10.(2021·河南平顶山·高一期末)KI溶液和I2的反应原理为,某温度下,反应体系中I-浓度的变化如下表所示:
t/s
0
10
20
30
40
…
1.0
0.6
0.4
0.3
0.3
…
下列说法错误的是A.该反应由快变慢是因为反应物浓度逐渐减小
B.30 s时,正、逆反应速率相等
C.50 s时,c()=0.3 mol/L
D.10~20 s内,v(I2)=0.02 mol/(L·s)
11.一定温度下,在2L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)从反应开始到10s,X的物质的量减少了_______ mol,Z的物质的量浓度增大了 _______ mol/L,用Z表示的反应速率为 _______ mol/(L•s)。
(2)该曲线对应的化学方程式:_______(用X、Y、Z表示)
12.影响H2O2分解速率的因素外因
(1)【实验探究】
实验1:影响H2O2分解速率的因素
实验操作
实验现象
实验结论
在两支试管中各加入5mL 4% H2O2溶液,向其中一只试管内加入MnO2粉末
________
________
在两支试管中各加入5mL 12% H2O2溶液,其中一只试管用水浴加热
________
________
在两支试管中分别加入5mL 4%、12% H2O2溶液,再各加入2滴0.2mol·L-1FeCl3溶液
________
________
实验2:取两支试管,其中一支加入约5g块状大理石,另一支加入约5g粉末状大理石,再各加入5mL 4mol·L-1盐酸。
实验现象________________________________________________。
实验结论:________________________________。
(2)催化剂、反应温度和反应物浓度都是影响化学反应速率的外界因素:
①当其他条件不变时,使用适当的催化剂能显著地________化学反应速率;反应的温度越高,反应速率________;反应物的浓度越大,反应速率________。
对于有气体参加的反应,反应体系的压强越大,反应速率________。
②增大固体反应物的接触面积:固体颗粒越小,其单位质量的表面积________,与其他反应物的接触面积________,化学反应速率________。
③反应物状态:一般来说,配成溶液或反应物是气体,都能________反应物之间的接触面积,有利于________反应速率。
④光照等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。
13.(2021·黑龙江·齐齐哈尔市教育局高一期末)Ⅰ.某温度下,在一个10 L的恒容密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如下图所示。根据图中数据回答下列问题:
(1)反应开始至2min,以气体Y表示的平均反应速率为_____。
(2)平衡时混合气体的压强与起始时压强之比为______。
(3)将含a mol X与b mol Y的混合气体充入该容器发生反应,某时刻测得容器中各物质的物质的量恰好满足:n(X) = n(Y) = n(Z),则原混合气体中a :b=______。
Ⅱ.某学习小组欲探究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验如下表所示:
实验序号
温度
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol•L-1)
V/mL
c/(mol•L-1)
V/mL
I
25
5
0.1
10
0.1
5
II
25
5
0.2
5
0.2
10
III
35
5
0.1
10
0.1
5
IV
35
5
0.2
X
0.2
Y
(4)写出该探究实验中发生反应的化学方程式______ ,根据______,可以判断反应进行的快慢。
(5)实验I、II探究的是:其它条件相同时,Na2S2O3溶液的浓度对反应速率的影响,实验I、III探究的是:______,若实验III、IV也想达到与实验I、II相同的探究目的,则X=______,Y=_____。
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