2016届《创新方案》高考化学大一轮复习课件 第七章 化学反应速率与平衡 第一节 化学反应速率

第一节化学反应速率【高考导航】1.了解化学反应速率的概念，反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。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，认识其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的作用。1．表示方法用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2．表达式和单位(1)表达式：v＝ΔcΔt。由v＝ΔcΔt计算得到的反应速率是平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．与化学方程式中化学计量数的关系化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。1．在2L的密闭容器中，加入1molH2和2molI2，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)。回答下列问题：(1)在2s末时，测得容器中含有0.6mol的HI，则该反应的化学反应速率v(H2)＝________；v(I2)＝________；v(HI)＝________。(2)根据上述三者的化学反应速率值，分析用不同物质表示同一化学反应时，化学反应速率值是否必须相同？答案：(1)0.075mol·L－1·s－10.075mol·L－1·s－10．15mol·L－1·s－1(2)同一反应，用不同物质表示的化学反应速率值可能相同，也可能不同，但表示的意义都相同，并且化学反应速率之比等于化学计量数之比。2．若上题中的反应在标准状况下(I2为固体)进行，______(填“可以”或“不可以”)用I2的浓度的变化来描述该反应的化学反应速率，为什么？答案：不可以因为对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。角度一：化学反应速率的比较和计算1．(2014·北京高考)一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如表所示。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A．0～6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1B．6～10min的平均反应速率：v(H2O2)3.3×10－2mol·L－1·min－1C．反应至6min时，c(H2O2)＝0.30mol·L－1D．反应至6min时，H2O2分解了50%解析：根据题目信息可知，0～6min，生成22.4mL氧气(标准状况)，消耗0.002molH2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6min时，剩余0.002molH2O2，此时c(H2O2)＝0.20mol·L－1，C项错误；反应至6min时，消耗0.002molH2O2，转化率为50%，D项正确。答案：C2.(2015·陕西西安质检)某温度时，在2L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，该反应的化学方程式为__________________；从反应开始至2min时，Z的反应速率为________________________。解析：2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc(X)＝0.2mol2L＝0.1mol·L－1，Δc(Y)＝1.0mol－0.7mol2L＝0.15mol·L－1，Δc(Z)＝1.0mol－0.9mol2L＝0.05mol·L－1。根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，化学反应方程式为3Y＋Z2X。再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2min时，Z的反应速率为v(Z)＝ΔcZΔt＝0.05mol·L－12min＝0.025mol·L－1·min－1。答案：3Y＋Z2X0.025mol·L－1·min－13．已知反应4CO＋2NO2=====催化剂N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中所表示的化学反应速率最快的是()A．v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1B．v(NO2)＝0.7mol·L－1·min－1C．v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1解析：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0.375mol·L－1·min－1、0.35mol·L－1·min－1、0.275mol·L－1·min－1，所以最快的为C项。答案：C化学反应速率比较的3种方法(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bBcC＋dD，比较vAa与vBb，若vAavBb，则A表示的化学反应速率比B表示的大。角度二：“三段式”模板突破化学反应速率的计算[典例]NH3和O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后反应达到平衡，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是()A．v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1[解析]设转化的NH3的物质的量为x，4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)n(始)/mol4300n(变)/molx0.75x0.5x1.5xn(平)/mol4－x3－0.75x0.5x1.5x有1.5x4－x＋3－0.75x＋0.5x＋1.5x×100%＝40%，解得x＝2，v(NH3)＝2mol2L4min＝0.250mol·L－1·min－1，则v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1，v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1。[答案]C【对点训练】4．(2015·北京西城调研)向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体，在一定温度下发生如下反应：2X(g)Y(g)＋3Z(g)。经5min后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍，则用Y表示的速率为________________，X的转化率为____________。解析：定温、定容下，压强之比等于气体的物质的量之比，则依据三段式计算：2X(g)Y(g)＋3Z(g)起始/mol300转化/mol2aa3a平衡/mol3－2aa3a所以有3＋2a＝1.2×3，a＝0.3，则v(Y)＝0.3mol2L×5min＝0.03mol·L－1·min－1，X的转化率＝2×0.3mol3mol×100%＝20%。答案：0.03mol·L－1·min－120%5．(2014·全国高考节选)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。(1)列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)___________________。(2)用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为________；实验a和c的平衡转化率：αa为________、αc为________。解析：(1)开始时n0＝0.4mol，总压强为160kPa，平衡时总压强为120kPa，则120kPa160kPa＝n0.40mol，n＝0.40mol×120kPa160kPa＝0.30mol，AX3(g)＋X2(g)AX5(g)起始/mol0.200.200平衡/mol0.20－x0.20－xx(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30，得x＝0.10v(AX5)＝0.10mol10L×60min≈1.7×10－4mol·L－1·min－1。(2)开始时n0＝0.40mol，总压强为p0，平衡时总压强为p，则平衡时pp0＝n0.40mol，n＝0.40mol×pp0，AX3(g)＋X2(g)AX5(g)起始/mol0.200.200平衡/mol0.20－x0.20－xx[(0.20－x)＋(0.20－x)＋x]mol＝0.40mol×pp0，则x＝0.40－0.40×pp0，则α＝x0.20×100%＝21－pp0×100%，代入数据可分别计算出αa＝50%，αc＝40%。答案：(1)解：开始时n0＝0.4mol，总压强为160kPa，平衡时总压强为120kPa，则气体的总物质的量有关系式120kPa160kPa＝n0.40mol，得n＝0.40mol×120kPa160kPa＝0.30mol，AX3(g)＋X2(g)AX5(g)起始/mol0.200.200平衡/mol0.20－x0.20－xx(0.20－x)＋(0.20－x)＋x＝0.30，得x＝0.10v(AX5)＝0.10mol10L×60min≈1.7×10－4mol·L－1·min－1(2)α＝21－pp050%40%“三段式法”的解题模式对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始(t0s)时A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了xmol·L－1，则化学反应速率可计算如下：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)t0s/mol·L－1ab00转化/mol·L－1xnxmpxmqxmt1s/mol·L－1a－xb－nxmpxmqxm则：v(A)＝xt1－t0mol·L－1·s－1，v(B)＝nxmt1－t0mol·L－1·s－1，v(C)＝pxmt1－t0mol·L－1·s－1，v(D)＝qxmt1－t0mol·L－1·s－1。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。NaMgAl2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)增大减小增大减小增大减小相等表面积3．理论解释——有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。②活化能：如图图中：E1为，使用催化剂时的活化能为，E2为逆反应的活化能，反应热为。③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。正反应的活化能E3E1-E2(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系1．压强对化学反应速率影响的实质是什么？改变体系压强，化学反应速率是否一定改变？2．升高温度，吸热化学反应的反应速率加快，放热反应的化学反应速率减慢。这种说法正确吗？提示：改变压强，实质是改变体积而使浓度发生改变来实现化学反应速率的改变。若压强改变导致了反应物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。提示：不正确。不论反应是放热还是吸热，升高温度，化学反应速率都加快。3．按要求填空(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁________铝(填“大于”、“小于”或“等于”)。(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，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”)①升高温度：________；②增大盐酸浓度：________；③增大铁的质量：________；④增加盐酸体积：________；⑤把铁片改成铁粉：________；⑥滴入几滴CuSO4溶液：________；⑦加入NaCl固体：________。(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸