2020届高三全国化学一轮复习专题四化学反应速率--化学平衡-专题4-第20讲-化学反应速率

专题四化学反应速率化学平衡第20讲化学反应速率目标导航复习目标1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。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，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、生产和科学研究领域中的重要作用。知识体系课前思考问题1：如何比较同一化学反应用不同物质表示的化学反应速率的大小？[答案]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简单比较数值的大小，而要先根据“速率之比等于化学计量数之比”进行必要的转化后，再比较化学反应速率大小。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＋bB===cC＋dD，比较vAa与vBb，若vAa＞vBb，则A表示的反应速率比B的大。同时还要注意：(1)单位是否统一，若不统一，要换算成相同的单位。(2)如果所给的数据不是物质的量浓度，那么要转化为物质的量浓度。特别要注意的是容器的体积是否是1L，避免错误。课前思考问题2：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0，升高温度，逆反应速率增大，正反应速率减小吗？[答案]不减小；升高温度，v(正)、v(逆)都增大。课前8min栏目导航考点透视质量验收课前8minC1.(2018·广州番禺模拟)某温度下，N2O5在CCl4中发生反应：2N2O5===4NO2＋O2，N2O5的浓度随反应时间(t)的变化如下表。在0～10s内，平均反应速率为()t/s051015c(N2O5)/mol·L－10.820.400.320.28A.v(N2O5)＝0.032mol·L－1B.v(N2O5)＝0.050mol·L－1C.v(N2O5)＝0.050mol·L－1·s－1D.v(N2O5)＝0.032mol·L－1·s－1[解析]在0～10s内，Δc(N2O5)＝0.82mol·L－1－0.32mol·L－1＝0.5mol·L－1，v(N2O5)＝0.5mol·L－110s＝0.05mol·L－1·s－1。D2.(2017·江苏卷)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如下图所示。下列说法正确的是()A.图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快B.图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C.图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D.图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大[解析]图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越大，其分解速率越快，A错误；图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越大，H2O2分解速率越快，B错误；图丙表明，少量Mn2＋存在时，0.1mol·L－1NaOH溶液中H2O2的分解速率最快，C错误。C3.(2018·厦门期末)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1，V2O5存在时，该反应的机理为V2O5＋SO2―→2VO2＋SO3(快)、4VO2＋O2―→2V2O5(慢)。下列说法正确的是()A.反应速率主要取决于V2O5的质量B.VO2是该反应的催化剂C.逆反应的活化能大于198kJ·mol－1D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率[解析]总反应速率的快慢主要取决于反应中速率较慢的一步，O2的浓度是影响反应速率的主要因素，A、D错误；V2O5是反应的催化剂，B错误。4.(2018·全国Ⅱ卷)CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH/kJ·mol－175172催化剂X3391活化能/kJ·mol－1催化剂Y4372劣于(1)由上表判断，催化剂X________(填“优于”或“劣于”)Y，理由是________________________________________________________________________________________________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填字母)。A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小，而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD(2)在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为___________________________。pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)[解析](1)积碳反应和消碳反应的ΔH均大于0，所以温度升高，两个反应平衡均向右移动，K都增大，A正确、C错误；升高温度，积碳反应和消碳反应速率均加快，但由图像可知，温度超过600℃，积碳量减小，所以消碳反应速率增加的倍数比积碳反应速率增加的倍数大，B错误、D正确。(2)由速率方程可知，p(CH4)一定时，沉积碳的速率与p(CO2)成反比，即p(CO2)越小，沉积碳的速率越快，所以pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。考点透视反应物浓度的减少考点1化学反应速率的概念及表示方法基础梳理1.化学反应速率(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，通常用单位时间内________________________或________________________来表示。说明：应注意这里所说的化学反应速率指的是平均反应速率，而不是瞬时反应速率。生成物浓度的增加一定温度下，锌粒在1mol·L－1稀盐酸中的反应速率与反应时间的关系如下图所示，图像中的A点的斜率就是在反应时间t1时刻的瞬时反应速率。(2)数学表达式：如对于反应aA＋bB===cC＋dD，v(A)＝_____。单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1。ΔcAΔta∶b∶c∶d(3)关系：在同一个化学反应中，用不同物质表示该反应的化学反应速率时，数值可能不相同。对于反应aA＋bB===cC＋dD，用各物质表示的反应速率分别为v(A)、v(B)、v(C)、v(D)，则v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝_____________________。(4)同一反应在不同阶段的反应速率的变化同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的，主要原因：反应物浓度的不断变化；而且反应所引起的热量变化对反应速率也有较大影响。2.转化率α＝反应物起始浓度－反应物反应后浓度反应物起始浓度×100%C有关反应过程中化学反应速率的计算1.反应速率计算的“三段式”模板以反应4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)为例说明：现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，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4min时，生成6xmolH2O(g)，则4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)n(总)起始量/mol：43007变化量/mol:4x3x2x6x4min量/mol:4－4x3－3x2x6x7＋x据题意，则有6x7＋x＝0.4，解得x＝0.5，则4min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)＝3mol2L＝1.5mol·L－1，v(H2O)＝1.5mol·L－14min＝0.375mol·L－1·min－1，再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1、v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1、v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。2.从图像中获取计算的数据纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。例如：某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右图所示。根据图像可进行如下计算：(1)求某物质的平均速率、转化率，如：v(X)＝n1－n3V·t3mol·L－1·s－1，Y的转化率＝n2－n3n2×100%。(2)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(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。(3)在计算的时候还要注意两点：①反应系统的体积是否为1L，若不是1L，在物质由物质的量转化为物质的量浓度的时候，要以c＝nV进行转化；②注意单位要一致，特别要看清楚时间是s还是min。0.0016举题悟法类型1计算反应速率(2012·江苏卷)温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20反应在前50s的平均速率为v(PCl3)＝________mol·L－1·s－1。[解析]v(PCl3)＝0.16mol2.0L50s＝0.0016mol·L－1·s－1。0.02(1)700℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应过程中测定的部分数据见下表：反应时间/minn(CO)/moln(H2)/mol00.601.20200.20300.40反应在20min内的平均速率为v(H2)＝________mol·L－1·min－1。0.025mol·L－1·min－1(2)Bodensteins研究反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH0。温度为T时，在体积为1L的密闭容器中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表：起始物质t/min0204060801000.5molI2、0.5molH2w(HI)/%05068768080前20min的平均速率v(HI)＝______________________。[解析](1)由反应可知，20min时转化的CO为0.40mol，则反应的H2为0.80mol，反应在20min内的平均速率为v(H2)＝0.80mol2L20min＝0.02mol·L－1·min－1。(2)根据在20min时w(HI)＝50%可知，在该时间段内生成HI0.5mol，故v(HI)＝0.5mol1L×20min＝0.025mol·L－1·min－1。B类型2比较反应速率对于可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是()A.v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B.v(C)＝1.6mol·L－1·min－1C.v(D)＝0.4mol·L－1·min－1D.v(B)＝1.8mol·L－1·min－1[解析]A项，v(A)＝0.5mol·L－1·min－1；B项，v(A)＝12v(C)＝0.8mol·L－1·min－1；C项，v(A)＝12v(D)＝0.2mol·L－1·min－1；D项，v(A)＝13v(B)＝0.6mol·L－1·min－1。则反应速