2018届一轮复习人教版化学反应速率学案(2) 8页

第七单元　化学反应速率与化学平衡 第一课时　化学反应速率 考纲解读：‎ ‎1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应速率(v)。‎ ‎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、生产和科研领域中的重要作用。‎ 考点一 化学反应速率的计算及大小比较 自主梳理：‎ ‎1．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。‎ ‎2．数学表达式及单位：v＝，单位为mol/(L·min)或mol/(L·s)。‎ ‎3．规律：同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。‎ ‎【深度思考】‎ ‎(1)将4 mol A气体和2 mol B气体在‎2 L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：‎2A(g)＋B(g)＝2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，判断下列几种说法的正误：‎ ‎①用物质A表示反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1(　　)‎ ‎②用物质B表示反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1(　　)‎ ‎③2 s时物质A的转化率为70%(　　)‎ ‎④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1(　　)‎ ‎(2)若①②中用A、B表示反应的平均速率分别为0.3 mol·L－1·s－1、0.6 mol·L－1·s－1，则用________(填“A”或“B”)物质表示的化学反应速率更快。‎ ‎(3)若物质A的转化率经过计算为30%，那么，物质B的转化率为________，其理由为_________。‎ ‎【答案】(1)①　②×　③×　④　(2)B　(3)30%　‎ 因通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则A、B的转化率相等 例1、将气体A、B置于容积为‎2 L的密闭容器中，发生如下反应：4A(g)＋B(g)2C(g)。反应进行到4 s末，测得A为0.5 mol，B为0.4 mol，C为0.2 mol。则下列反应速率不正确的是(　　)‎ A．v(A)＝0.05 mol/(L·s)‎ B．v(B)＝0.025 mol/(L·s)‎ C．v(C)＝0.025 mol/(L·s)‎ D．v(B)＝0.0125 mol/(L·s)‎ ‎【答案】B ‎【解析】v(C)＝＝0.025 mol/(L·s)，根据化学计量数可知v(A)＝2v(C)＝0.05 mol/(L·s)，v(B)＝v(C)＝0.0125 mol/(L·s。‎ ‎【发散类比1】已知反应4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则下列正确的关系是(　　)‎ A．4v(NH3)＝5v(O2)‎ B．5v(O2)＝6v(H2O)‎ C．2v(NH3)＝3v(H2O)‎ D．4v(O2)＝5v(NO)‎ ‎【答案】D ‎【归纳总结】‎ ‎(1)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。‎ ‎(2)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。‎ ‎(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。‎ 例2、对于反应A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)来说，下列反应速率中表示该反应进行得最快的是(　　) ‎ A．v(A2)＝0.6 mol/(L·s)‎ B．v(B2)＝2.7 mol/(L·min)‎ C．v(AB3)＝12 mol/(L·min)‎ D．v(A2)＝6 mol/(L·min)‎ ‎【答案】A ‎【解析】A项，可表示为v(A2)＝36 mol/(L·min)；B项，经转化可表示为v(A2)＝0.9 mol/(L·min)；C项，经转化可表示为v(A2)＝6 mol/(L·min)，故A项符合要求。‎ ‎【发散类比2】将2 mol X和2 mol Y充入‎2 L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2 min后达到平衡时生成0.8 mol Z，测得Q的浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述错误的是(　　)‎ A．a的值为2‎ B．平衡时X的浓度为0.2 mol·L－1‎ C．Y的转化率为60%‎ D．反应速率v(Y)＝0.3 mol·(L·min)－1‎ ‎【答案】B ‎【解析】[　　　　　　　　X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)‎ 始态/(mol·L－1)　　　 1　　　1　　　　0　　　0‎ 反应的量/(mol·L－1) 0.2 0.6 0.4 0.4‎ 终态/(mol·L－1) 0.8 0.4 0.4 0.4‎ 由已知量(无下划线)可求出其他未知量(带下划线)，在做这种类型的题时，一定要注意，方程式中的量要统一，一般用物质的量浓度。‎ A项，2∶a＝0.4∶0.4，a＝2；B项，c(X)＝0.8 mol·L－1；C项，α(Y)＝×100%＝60%；D项，v(Y)＝＝0.3 mol·(L·min)－1。‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1.化学反应速率的2种比较方法 ‎(1)同一物质比较法。换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。‎ ‎(2)比值比较法。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(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若>，则A表示的化学反应速率比B表示的大。‎ ‎【注】　单位必须统一 ‎2. “三段式”法思维模式 ‎(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　＋　nB　　pC ‎①t0 s/mol·L－‎1 ‎‎ a b 0‎ ‎②转化/mol·L－1 x ‎③t1 s/mol·L－‎1 ‎‎ a－x b－ v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝，‎ α(A)＝×100%。‎ 考点二 化学反应速率的影响因素 自主梳理：‎ ‎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：Na>Mg>Al。‎ ‎2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)‎ ‎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：‎ a．图中：E1为正反应的活化能，E3为使用催化剂时的活化能，E2为逆反应的活化能，反应热ΔH为E1－E2。‎ b．使用催化剂可降低活化能，但焓变ΔH不变。‎ ‎③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。‎ ‎(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系：‎ ‎【深度思考】判断正误 ‎(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。(　　)‎ ‎(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。(　　)‎ ‎(3)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大。(　　)‎ ‎(4)同时改变两个变量来研究反应速率的变化，能更快得出有关规律。(　　)‎ ‎(5)二氧化锰能加快所有化学反应的速率。(　　)‎ ‎(6)锌与稀硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。(　　)‎ ‎(7)恒压，增加惰性气体的量，原化学反应速率减慢。(　　)‎ ‎【答案】(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√‎ 例3、2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是(　　)。‎ A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大 C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均反应速率为v＝ ‎【答案】D ‎【解析】催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，A项错误；压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，增大反应体系的压强，浓度不一定增大，如恒容下充入惰性气体，速率并没有增大，B项错误；降低温度反应速率减小，将延长反应达到平衡的时间，C项错误；化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，D项正确。‎ ‎【发散类比3】反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是 (　　) ‎ ‎①增加C的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持压强不变，充入Ne使容器体积变大 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④‎ ‎【答案】C ‎【归纳总结】分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点 ‎1．对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。‎ ‎2．压强对速率的影响有以下几种情况：‎ ‎(1)恒温时：增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。‎ ‎(2)恒容时：‎ ‎①充入气体反应物浓度增大速率加快。‎ ‎②充入惰性气体总压增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。‎ ‎(3)恒压时：充入惰性气体体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。‎ ‎3．温度改变对任何反应的速率都有影响。‎ 例4、等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是(　　)‎ 组别 对应曲线 c(HCl)/mol·L－1‎ 反应温度/℃‎ 铁的状态 ‎1‎ a ‎30‎ 粉末状 ‎2‎ b ‎30‎ 粉末状 ‎3‎ c ‎2.5‎ 块状 ‎4‎ d ‎2.5‎ ‎30‎ 块状 A.第4组实验的反应速率最慢 B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1‎ C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1‎ D．第3组实验的反应温度低于‎30 ℃‎ ‎【答案】D ‎【解析】由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用的时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用的时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法“定多变一”原则知盐酸的浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组中的块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于‎30 ℃‎，D错误。‎ ‎【发散类比4】(1)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示： ‎ 序号 纯锌 粉(g)‎ ‎2.0 mol·L－1‎ 硫酸溶液(mL)‎ 温度 ‎(℃)‎ 硫酸铜 固体(g)‎ 加入蒸 馏水(mL)‎ Ⅰ ‎2.0‎ ‎50.0‎ ‎25‎ ‎0‎ ‎0‎ Ⅱ ‎2.0‎ ‎40.0‎ ‎25‎ ‎0‎ ‎10.0‎ Ⅲ ‎2.0‎ ‎50.0‎ ‎25‎ ‎0.2‎ ‎0‎ Ⅳ ‎2.0‎ ‎50.0‎ ‎25‎ ‎4.0‎ ‎0‎ ‎①本实验待测数据可以是________________________，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究________________对锌与稀硫酸反应速率的影响。‎ ‎②实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是________________，写出有关反应的离子方程式______________。‎ ‎(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：‎ 表中Vx＝________mL，理由是_________________________________。‎ ‎【答案】(1)①反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间)　硫酸浓度　②探究硫酸铜的量对反应速率的影响　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑‎ ‎(2)2.0　保证反应物K2S2O8浓度的改变，而其他物质浓度不变 ‎【解析】(1)实验Ⅰ和实验Ⅱ中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜，Cu2＋的氧化性强于H＋，首先发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜附着在锌表面，在稀硫酸溶液中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。①本实验待测数据可以是“反应结束所需要的时间”或“相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间”，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。②实验Ⅲ和实验Ⅳ加入的硫酸铜的质量不同，可以探究加入硫酸铜的量与反应速率的关系。(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx＝2.0 mL。‎ ‎【归纳总结】“控制变量法”的思维模板