(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
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1、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
2、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
3、)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
4、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
5、183;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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、%。(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
11、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
12、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
13、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
14、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
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