2017高考化学一轮复习《化学反应速率 》专题

第三讲化学反应速率1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2．根据化学方程式及给定的条件，计算化学反应速率或判断不同物质表示的反应速率关系。3．理解外界条件(如浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，认识并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产、生活和科学研究领域中的作用。如合成氨适宜条件的选择等，以主观题呈现并有较大的综合性。对于反应体系体积不变的反应，通常用单位时间内某____________(或质量、物质的量等)的减小或某___________(或质量、物质的量等)的增大来表示。其表达式为：v＝。mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。对于任一反应mA＋nB===pY＋qZ，v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)＝____________。一、化学反应速率1．表示方法2．单位3．同一反应用不同物质表示的化学反应速率之间的关系ΔcΔt物浓度生成物浓度m∶n∶p∶q反应有关化学反应速率的注意事项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，改变其用量，不影响化学反应速率。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，其数值不同，但意义相同。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。四点注意…………………………………………………………………………必考点化学反应速率的简单计算1．数学表达式：v＝ΔcΔt。2．对某一具体的化学反应来说，用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时，数值往往不同，其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比，如：aA＋bB===dD＋eEv(A)∶v(B)∶v(D)∶v(E)＝a∶b∶d∶e，或v（A）a＝v（B）b＝v（D）d＝v（E）e。求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤：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根据已知条件利用化学反应速率计算公式或同一反应中不同物的速率关系进行计算。3．化学反应速率的计算例如：反应mA＋nBpC起始浓度/(mol·L－1)abc转化浓度/(mol·L－1)xnxmpxm某时刻浓度/(mol·L－1)a－xb－nxmc＋pxm——化学反应速率大小的比较(1)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，但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同一物质表示，再比较数值的大小。(2)比较化学反应速率与化学方程式中化学计量数的比值，即比较v（A）a与v（B）b，若v（A）av（B）b，则A表示的反应速率比B大。(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。解析：若将各反应速率均化为以B表示的速率，且以mol/(L·s)为单位，①②③④表示的速率分别是0.0225mol/(L·s)、0.6mol/(L·s)、0.6mol/(L·s)、0．675mol/(L·s)，故A正确。A．④③＝②①B．④③＝②①C．①②③④D．④③②①3．(2013·衡阳联考)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①v(A)＝0.45mol/(L·min)②v(B)＝0.6mol/(L·s)③v(C)＝0.4mol/(L·s)④v(D)＝0.45mol/(L·s)下列有关反应速率的比较中正确的是()答案：A(1)求0～2s用X物质表示的平均反应速率为___________。(2)求物质Y在2s时的转化率________________________。(3)若上述反应是在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行反应，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(X)＝0.2mol·L－1·s－1；乙：v(Y)＝0.12mol·L－1·s－1；丙：v(Z)＝9.6mol·L－1·min－1；则用上述速率表示该反应由快到慢的顺序为__________。将4molX气体和2molY气体在2L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2X(g)＋Y(g)2Z(g)，若经2s后所测得Z的浓度为0.6mol·L－1，回答以下问题。答案(1)0.3mol·L－1·s－1(2)30%(3)乙＞甲＞丙二、影响化学反应速率的因素1．内因(主要因素)反应物本身的性质，如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序为：____________。2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)Na＞Mg＞Al“恒容”“恒压”影响有气体参加的反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时，对化学反应速率的影响：(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)→反应速率减慢。两个影响（充入惰性气体）……………………………………………n活=n总×活%活化分子百分数：（活化分子数/反应物分子数）×100%化学反应速率主要取决于：所有能够改变内能,运动速率,以及碰撞几率的方法，都可以用来改变、控制反应的速率。有效碰撞理论：普通分子活化能活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物质能量有效碰撞频率外界条件对化学反应速率的影响，实际是通过影响单位体积内活化分子的数量，改变有效碰撞次数来实现的，影响化学反应速率的外界条件主要有温度、浓度、压强和催化剂，我们可以将其进行归纳：2．理论解释特别强调：(1)浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应速率的实质——改变了单位体积内活化分子的数目，单位体积内的活化分子数目增加，反应速率加快；反之减慢。(2)压强对反应速率的影响是通过改变体积而使浓度改变来实现的。(3)温度改变对任何反应的速率都有影响。控制变量法在研究影响化学反应速率因素实验中的应用1.控制变量法在探究某种因素对反应速率的影响规律时，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规律，这种研究问题的方法叫做控制变量法。2.解题策略（1）确定变量。解答此类题目时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。（2）控制变量。在探究时，应先确定一个变化的量，控制其他量不变，研究这个变化量对实验结果的影响进而总结出影响规律，然后用同样的方法再进一步确定其他变量对实验结果的影响规律。（3）数据有效。解答时应注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。【典例】某实验小组以H2O2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①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液比较数据，控制变量，分析判断(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________。(2)常温下5%H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为_______________。(3)实验①和②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H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是___________________________________________。降低了活化能H2O2H＋＋HO－2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)实验编号反应物催化剂①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液(4)实验③、④、⑤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。碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率转解析实验编号反应物催化剂①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液1．以表格或图像的形式给出多组实验数据，让学生分析每组数据的变化找出条件改变对反应速率的影响规律。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速率的影响规律。探究影响化学反应速率因素的两种题型【真题】(2013·安徽理综，28)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O2－7转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL①4601030②5601030③5602020测得实验①和②溶液中的Cr2O2－7浓度随时间变化关系如图所示。(2)上述反应后草酸被氧化为___________(填化学式)。(3)实验①和②的结果表明________________________________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：Fe2＋起催化作用；假设二：______________________________；假设三：_______________________________；……CO2溶液pH对该反应的速率有影响2c0－c1t1SO2－4起催化作用Al3＋起催化作用(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O2－7的浓度可用仪器测定]实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他条件与实验①相同，进行对比实验反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O2－7)大于实验①中的c(Cr2O2－7)，则假设一成立，若两溶液中的c(Cr2O2－7)相同，则假设一不成立(本题属于开放性试题，合理答案均可)