（人教通用版）2015届高考化学一轮总复习讲义 第一节 化学反应速率与其影响因素.doc

第一节化学反应速率与其影响因素明考纲要求理主干脉络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。一、化学反应速率二、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：Na>Mg>Al。2外因(其他条件不变，只改变一个条件)1 / 163理论解释有效碰撞理论(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；E1E2表示反应热。(4)根据有效碰撞理论，完成下表。项目条件改变活化能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浓度不变增加增加不变增加加快增大压强不变增加增加不变增加加快升高温度不变不变增加增加增加加快加催化剂降低不变增加增加增加加快1.判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)(2012·江苏高考)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0其他条件不变时升高温度，反应速率v(H2)和H2的转化率均增大。()(2)(2011·江苏高考)对于反应2H2O2=2H2OO2，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率。()(3)(2011·北京高考)常温下钠与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快。()(4)(2011·海南高考)对于可逆反应H2(g)I2(g)2HI(g)，H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为21。()(5)(2010·福建高考)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。()(6)化学反应速率一定随着时间的延长而减小。()(7)锌与稀H2SO4反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快。()(8)合成氨反应是放热反应，所以工业合成氨时温度越低越好。()提示：(1)×(2)(3)×(4)×(5)×(6)×(7)× (8)×2表达式v中的v是平均速率还是即时速率？答案：平均速率。3甲、乙两容器中分别充入2 mol NO2和4 mol NO2,5分钟后两者各反应掉NO2 1 mol和2 mol，能否说明乙中反应速率大？答案：不能，因为甲、乙两容器的容积不一定相等，若甲、乙两容器的容积比为12，则两者的反应速率相等。4可逆反应N23H22NH3在不同时间段测得的反应速率分别为v(N2)1 mol·L1·s1，v(H2)2.5 mol·L1·s1，能否说明v(H2)>v(N2)?答案：比较化学反应速率大小时，必须使用同一物质的反应速率且单位一致，v(N2)换算成v(H2)时，相当于3 mol·L1·s1，所以上述反应中v(N2)>v(H2)。5有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。这种说法是否正确，对此你如何理解？答案：这种说法是正确的。对于有气体参加的反应，压强改变气体物质的浓度改变化学反应速率改变，如对于2SO2(g)O2(g)2SO3(g)增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。6写出以下影响反应速率的因素。(1)黄铁矿煅烧要粉碎成细小颗粒_。(2)向H2O2中加入MnO2，迅速产生O2_。(3)夏天的食品易霉，而冬天不易发生_。(4)煤气中毒的病人要迅速抬至室外有新鲜空气的地方_。答案：(1)固体表面积(2)催化剂(3)温度(4)浓度化学反应速率的计算与比较1已知反应4CO2NO2N24CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是()Av(CO)1.5 mol·L1·min1Bv(NO2)0.7 mol·L1·min1Cv(N2)0.4 mol·L1·min1Dv(CO2)1.1 mol·L1·min1解析：选C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0.375 mol·L1·min1、0.35 mol·L1·min1、0.275 mol·L1·min1，所以最快的为C项。2在恒温恒容的容器中进行反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，若氮气浓度由0.1 mol·L1降到0.06 mol·L1需2 s，那么由0.06 mol·L1降到0.024 mol·L1需要的反应时间为()A等于1.8 sB等于1.2 sC大于1.8 s D小于1.8 s解析：选C浓度由0.1 mol·L1降到0.06 mol·L1的反应速率，v0.02 mol·L1·s1，若此速率进行反应，浓度由0.06 mol·L1降到0.024 mol·L1所需时间为s1.8 s，但随反应进行，反应物浓度变小，反应速率减小，所需时间大于1.8 s。3向体积为2 L的固定密闭容器中通入3 mol X气体，在一定温度下发生如下反应：2X(g)Y(g)3Z(g)。(1)经5 min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_。(2)若上述反应在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行，在同一段时间内测得容器内的反应速率分别为：甲：v(X)3.5 mol/(L·min)；乙：v(Y)2 mol/(L·min)；丙：v(Z)4.5 mol/(L·min)；丁：v(X)0.075 mol/(L·s)。若其他条件相同，温度不同，则温度由高到低的顺序是_(填序号)。解析：(1)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/mol3 0 0转化/mol2aa 3a平衡/mol32a a 3a所以有32a1.2×3，a0.3 mol，则v(Y)0.03 mol/(L·min)。X的转化率×100%20%。(2)均用X来表示反应速率：甲：v(X)3.5 mol/(L·min)，乙：v(X)2v(Y)4 mol/(L·min)，丙：v(X)v(Z)3 mol/(L·min)，丁：v(X)60×0.075 mol/(L·min)4.5 mol/(L·min)，反应速率大小顺序为丁乙甲丙，由于温度越高，反应速率越快，故四容器温度由高到低的顺序为丁乙甲丙。答案：(1)0.03 mol/(L·min)20%(2)丁乙甲丙1化学反应速率比较的两种方法(1)转化同一物质法：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2SO2O22SO3，如果v(SO2)2 mol/(L·min)，v(O2)3 mol/(L·min)，v(SO3)4 mol/(L·min)，比较其反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为用O2表示的反应速率，再比较数值大小。换算得出：v(O2)1 mol/(L·min)，v(O2)2 mol/(L·min)，则反应速率的大小关系为：。(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，数值大的反应速率大。如反应mAnB=pCqD，若，则用A表示的反应速率>用B表示的反应速率。2“三段式法”的解题模式对于反应mAnBpCqD，起始(t0 s)时A的浓度为a mol/L，B的浓度为b mol/L，反应进行至t1 s时，A消耗了x mol/L，则反应速率可计算如下：mA nBpC qDt0 s时/mol/L a b 0 0转化/mol/L x t1 s时/mol/L ax b 则：v(A) mol/(L·s)，v(B) mol/(L·s)，v(C) mol/(L·s)，v(D) mol/(L·s)。控制变量法在影响化学反应速率因素实验探究中的应用在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，若搞清某个因素的影响，均需控制其他因素相同或不变，才能进行实验。因此，控制变量思想在这部分体现较为充分，在近几年高考题中也多有考查，且大多以探究型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手段，尽管涉及因素较多，有其复杂性，但仍然重在考查考生的基础知识、基本技能、分析能力和实验能力。1考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应速率的影响。2解题策略(1)确定变量：在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验，从而理清影响实验探究结果的因素。(2)定多变一：在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种因素的影响结果以后，再确定另一种因素的影响结果，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效：解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。典例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·L1反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530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·L1C第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L1D第3组实验的反应温度低于30 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，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应大于2.5 mol·L1，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·L1，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。答案D1(2011·福建高考节选)在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO5SO2H=I25SOH2O生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：0.01 mol·L1KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL0.01 mol·L1Na2SO3溶液的体积/mLH2O的体积/mL实验温度/°C溶液出现蓝色时所需时间/s实验15V13525实验2554025实验355V20该实验的目的是_；表中V2_mL。解析：通过分析表中的数据可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液体积一定相同，因此V240。答案：探究该反应的反应速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系402某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：实验原理2KMnO25H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O实验内容及记录实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量/mL0.6 mol/L H2C2O4溶液H2O0.2 mol/L KMnO4溶液3 mol/L稀硫酸室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min13.02.03.02.04.023.03.02.02.05.233.04.01.02.06.4请回答：(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_。(2)利用实验1中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为：v(KMnO4)_。(3)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2)随时间变化趋势的示意图，如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设。并继续进行实验探究。该小组同学提出的假设是_。请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量/mL再向试管中加入少量固体室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min0.6 mol/L H2C2O4溶液H2O0.2 mol/L KMnO4溶液3 mol/L稀硫酸43.02.03.02.0t若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是_。解析：(1)可由图表中的数据直接得出结论：其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。(2)v(KMnO4)1.5 × 102 mol·L1·min1；(3)由图可以看出Mn2在一定的时间后生成速率增大，故可以想到生成物中的MnSO4可能为该反应的催化剂，而提出假设；在反应时KMnO4是用H2SO4酸化的，如果用MnCl2来证明Mn2的催化作用，就又引进了Cl，这时就不知道是Mn2的催化作用还是Cl的催化作用。而用MnSO4就能避免这个问题，因为KMnO4是使用H2SO4酸化的，此时溶液中已存在SO，从而可以说明不是SO的催化作用，而是Mn2的催化作用。有了催化剂，在其他条件相同时，褪色时间就会缩短。答案：(1)其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大(2)1.5 × 102mol·L1·min1(3)生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2对该反应有催化作用) MnSO4与实验1比较，溶液褪色所需时间短 (或所用时间(t)小于4 min及其他合理答案)3某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_；(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_；(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4 、K2SO4等4中溶液，可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是_；(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)；(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液 ABCDEF 4 mol·L1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_；反应一段时间后，实验A中的金属呈_色，实验E中的金属呈_色；该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_。解析：(1)锌在溶液中发生的反应有：ZnCuSO4=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)锌置换出CuSO4溶液中的铜后，铜附着在锌表面，形成原电池加快反应速率。(3)K、Na、Mg都比锌活泼，4种溶液中只有硫酸银与锌反应，置换出银后与银形成原电池。(4)分析时，可先回顾教材中加快化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂和表面积等因素，根据实际反应选择适宜的条件。(5)为保证实验的可比性，实验中H2SO4的体积应固定不变，还要保证溶液的总体积相等，这样才能保证硫酸和锌的因素固定不变，研究CuSO4对反应的影响，所以饱和硫酸铜与水的体积和可以由F组实验来确定，为20mL。则V130、V610、V917.5。锌参与反应后表面变为灰黑色，在铜的量很大的F组中，锌表面附着了一层红色的铜，减小了锌与溶液的接触面积，反应速率减慢。答案：(1)ZnCuSO4=ZnSO4CuZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu­Zn微电池，加快了氢气产生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反应温度，适当增加硫酸的浓度，增加锌粒的比表面积等(答两种)(5)301017.5灰黑暗红当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与溶液的接触面积4(2012·广东高考)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L1 K2S2O8、0.10 mol·L1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O2I=2SOI2 (慢)I22S2O=2IS4O (快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为：n(S2O)n(S2O)_。(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：实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx_ mL，理由是_。(3)已知某条件下，浓度c(S2O)反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。解析：(1) 淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3耗尽。由题给离子方程式可得关系式S2OI22S2O，n(S2O)n(S2O)2时，能观察到蓝色。(2)对照实验探究浓度对反应速率的影响须保证其他条件完全一致，故应加水2.0 mL，以保证溶液总体积相同。(3)温度降低反应速率变慢，加入催化剂，反应速率加快。 答案：(1)S2O(其他合理写法也可)2(2)2.0保证溶液总体积相同，仅改变S2O的浓度而其他物质的浓度不变(其他合理答案也可)(3)如右图以“草酸处理工业废水中Cr2O的影响因素”为载体串联化学反应速率及影响因素知识高考载体(2013·安徽高考T28改编)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3，反应的离子方程式为：Cr2O3H2C2O48H=2Cr36CO27H2OH<0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：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，实验数据见下表：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/mL460103056010305602020测得实验和溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。知识串联设计(1)从图中可以看出，实验中0t1时间段的Cr3的反应速率v(Cr3)是多少？H2C2O4的反应速率v(H2C2O4)是多少？ (2)升高温度，实验中，Cr3反应速率如何变化？(3)实验中加入铁明矾，对化学反应速率有何影响？(4)实验、中，实验的反应速率较实验大，其原因是什么？(5)从图中可以看出实验、反应进行的哪一个快？影响反应快慢的因素是什么？答案：(1)v(Cr3)，v(H2C2O4)(2)加快Cr3的反应速率(3)加快化学反应速率(4)H2C2O4的浓度越大，化学反应速率越快(5)实验的反应速率快；溶液的酸碱性，pH越小，反应速率越快。 希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！