【高中化学】一轮复习学案：7.1-化学反应速率及影响因素(选修4)

第一节化学反应速率及影响因素【高考新动向】考点梳理（三年13考）1.了解化学反应速率的概念及定量表示方法。2.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。【考纲全景透析】一、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。2.表示方法：通常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（也可用单位时间内反应物的变化量或生成物的变化量来表示）。公式：v=△C/△t（△C表示物质的物质的量浓度变化，△t表示时间变化）单位：mol·L-1·S-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1等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)=m∶n∶p∶q。4.注意事项：①同一反应中，用不同物质来表示反应速率时，其数值可能不同，但其表达的意义是相同的，都表示在同一段时间内的平均反应速率而不是瞬时速率。因此表示化学反应速率时，必须指明用反应物或生成物中哪种物质做标准，且一般不能用固体物质做标准。②用不同物质表示同一反应的速率时，速率的比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。③比较反应速率的快慢，要转化为同一物质的速率来比较。二．影响化学反应速率的因素1.内因：参加反应的物质的本身性质是影响化学反应速率的决定因素。不同的反应，由于反应物质的结构不同和反应机理不同，因此反应速率不同。2.外因：同一反应在不同条件下，反应的速率不同，浓度、温度、催化剂等外界条件对化学反应的速率有影响。（1）浓度的影响：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，使单位体积内分子数增多，因此可加快反应的速率。（2）压强的影响：当其它条件不变时，加压（缩小体积）对有气体参加的反应，正逆反应速率均加快，气体体积缩小方向的反应速率增加的倍数大于气体体积增大方向增加的倍数；降压（增大体积），正逆反应速率均减小，气体体积缩小方向的反应速率减小的倍数大于气体体积增大方向减小的倍数。注意：改变压强对反应速率产生影响的根本原因是引起反应体系中各物质浓度的改变，若容器恒温、恒容充入稀有气体或其它不反应气体，虽然改变了容器内气体压强，但由于没有改变反应物质的浓度，所以不影响化学反应速率。（3）温度的影响：其它条件不变时，升高温度，反应物的能量增加，使原来一部分能量较低的分子变成活化分子，所以可以加快反应的速率。通常情况下，温度每升高10度，化学反应的速率增大到原来的2至4倍。升高温度，对可逆反应，正逆反应速率均加快，但吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数；降低温度，正逆反应速率均减小，吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数。（4）催化剂的影响：其他条件不变的时，使用催化剂能降低反应的活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，因此使用催化剂能同时同倍改变正逆反应的速率。（5）其他因素：除了上述因素外，压强、光波、电磁波、超声波、溶剂等因素对化学反的速率也有影响。3.从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响(1)有效碰撞、活化分子和活化能①有效碰撞：能发生反应的分子之间的碰撞。②活化分子：能够发生有效碰撞的分子。③活化能：如图E1表示活化能；E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量；E2－E1表示ΔH。（2）有效碰撞理论的指导作用影响单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增加增加不变增加加快增大压强增加增加不变不变增加加快升高温度不变增加增加增加加快使用催化剂不变增加增加增加加快【热点难点全析】〖考点一〗化学反应速率的计算和比较1．化学反应速率的简单计算方法(1)根据定义式v＝ΔcΔt算。(2)对某一具体反应，知其中一种物质的反应速率，其余物质的反应速率可根据化学方程式中的化学计量数之比求算。(3)对于较为复杂的题目，采用以下步骤和模板计算：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根据已知条件列方程式计算。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＋pxm2．化学反应速率大小的比较(1)归一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，再进行比较。如：对于反应2SO2+O22SO3，如果①v(SO2)=2mol·L-1·min-1，②v(O2)=3mol·L-1·min-1，③v(SO3)=4mol·L-1·min-1，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出：①v(O2)=1mol·L-1·min-1，③v(O2)=2mol·L-1·min-1，则反应速率的大小关系为：②＞③＞①。(2)比值法用各物质的量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mA＋nB====pC＋qD，若v(A)/mv(B)/n，则反应速率AB。【高考警示钟】(1)比较同一反应中不同物质的化学反应速率时，要注意单位是否相同，如果单位不同，要化成相同的单位再进行比较。(2)单位时间内反应物或生成物的物质的量变化大，反应速率不一定快，因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示的。【典例1】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－1·min－1②v(B)＝0.6mol·L－1·s－1③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1该反应进行的快慢顺序为()A．④③＝②①B．④③＝②①C．①②③④D．④③②①解析：本题考查化学反应速率大小的比较，难度较小。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，①、②、③、④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。答案：A〖考点二〗化学反应速率的图象问题1.物质的量(或浓度)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图所示。根据图像可进行如下计算：(1)某物质的平均速率、转化率，如：v(X)=133nnVtmol/(L·s)，Y的转化率=232nnn×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。2.速率—时间图象定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了外界条件改变对可逆反应速率的影响，以及由此引发的平衡移动（1）改变反应物浓度增大反应物浓度平衡正向移动减小反应物的浓度，平衡逆向移动（2）改变生成物浓度增大生成物的浓度，逆向移动减小生成物的浓度，正向移动（3）改变气体体系的压强①对于正反应方向气体体积增大的反应增大压强，平衡向体积缩小的方向移动平衡向体积增大的方向移动②对于反应前后气体体积不变的反应增大压强，平衡不移动减小压强，平衡不移动0T0CtVV逆V正V正=V逆=V逆V正=V逆=V逆0T0CtVV逆V正（4）改变温度对于正反应放热的反应升高温度平衡向吸热方向移动降低温度平衡向放热方向移动（5）加催化剂平衡不移动【提醒】(1)只有压强的改变同等程度的引起反应物和生成物浓度的改变时，才是改变压强。(2)只是改变一种物质的浓度而引起的压强改变，不应该从压强角度分析，应该从浓度角度分析。【典例2】一定条件下进行反应2X(g)+Y(g)Z(s)＋3W(g)ΔH＜0。达到平衡后，t1时刻改变某一条件所得v﹣t图像如图，则改变的条件为()A.增大压强B.升高温度C.加催化剂D.增加生成物浓度【解析】选B。反应2X(g)+Y(g)Z(s)＋3W(g)ΔH＜0达到平衡后，t1时刻改变条件，正、逆反应速率都增大，且正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，平衡向逆反应方向移动，增大压强，正反应速率增大的程度等于逆反应速率增大的程度，A错；升高温度，正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，B对；加催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，C错；增加生成物浓度，逆反应速率0T0CtVV逆V正V正=V逆=V逆增大，正反应速率瞬时不变，D错。【高考零距离】【2012高考】1、（2012·四川高考·12）12.在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100molO2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B.降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980gD.达到平衡时，SO2的转化率是90%【解题指南】解答本题时应注意以下几点：（1）体积恒定的条件下，体系的压强之比等于物质的量之比；（2）氯化钡溶液只与三氧化硫反应生成硫酸钡沉淀，与二氧化硫不反应。【解析】选D。三氧化硫的生成与二氧化硫的消耗均是正向反应，因此两者相等不能说明反应达到平衡状态；由于反应为放热反应，降低温度，正逆反应速率都降低，但是由于逆反应速率减小的程度比正反应速率大，因此平衡向正向移动；由于反应过程中气体物质减小的物质的量等于生成的三氧化硫的一半，因此反应中生成的三氧化硫为0.63mol，反应体系中只有三氧化硫与氯化钡溶液反应，得到硫酸钡沉淀，其质量为：0.63mol×233g/mol=146.97g；此时二氧化硫的转化率为90％。2、（2012·江苏高考·14）14.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下列说法正确的是A.反应在前50s的平均速率为v(PCl3)=0.0032mol·L－1·s－1B.保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c(PCl3)=0.11mol·L－1,则反应的△H＜0C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，达到平衡前v(正)＞v(逆)D.相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%【参考答案】C【分析】本题素材似乎来源于《选修四》课本第32页习题的第8题，属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念理解与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。A.反应在前50s内的平均速率应该是前50s内PCl3浓度变化与时间的比值，而不是PCl3物质的量的变化与时间的比值。B.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2应先求平衡常数K为0.025，再求浓度商（Qc）为0.02,K＞Qc,说明平衡向正反应方向移动。C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。D.从等效平衡的角度，先建立原容器两倍关系的模型，即与原平衡完全等效，再把容器两倍关系压缩成原容器，则平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率应大于80%【解题指南】解答本题时应看清题目所给数据，运用等效的思想分析具体的平衡问题，结合外界条件的改变和有关数据分析平衡移动的方向。【解析】选C。A项，前50秒，v(PCl3)=0.0016mol·L-1·S