届高考化学一轮复习化学反应速率学案.docx

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届高考化学一轮复习化学反应速率学案

第23讲　化学反应速率

考纲要求

　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。

考点一　化学反应速率的概念及计算

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－1·min－1或mol·L－1·s－1。

3.化学反应速率与化学计量数的关系

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。

如在反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）中，存在v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝a∶b∶c∶d

（1）对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显（×）

（2）对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率（×）

解析　对于一些化学反应也可以用单位时间内某物质的质量、物质的量、体积、压强的变化量来表示化学反应速率。

（3）单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率（×）

（4）化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1（×）

（5）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（√）

（6）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快（×）

题组一　化学反应速率的大小比较

1.（2018·郑州质检）对于可逆反应A（g）＋3B（s）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－1

B.v（B）＝1.2mol·L－1·s－1

C.v（D）＝0.4mol·L－1·min－1

D.v（C）＝0.1mol·L－1·s－1

答案　D

解析　本题可以采用归一法进行求解，通过方程式的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v（A）＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v（A）＝3mol·L－1·min－1。

2.已知反应4CO＋2NO2

N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下：

①v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1

②v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1

③v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1

④v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1

⑤v（NO2）＝0.01mol·L－1·s－1

请比较上述5种情况反应的快慢：

____________________________（由大到小的顺序）。

答案　③①②⑤④

解析　②经转化可表示为v（CO）＝2v（NO2）＝1.4mol·L－1·min－1；

③v（CO）＝4v（N2）＝1.6mol·L－1·min－1；

④v（CO）＝v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1；

⑤v（CO）＝2v（NO2）＝0.02mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·min－1，故③>①>②>⑤>④。

同一化学反应中反应快慢的比较方法

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看数值的大小，而要进行一定的转化。

（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。

（2）换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。

（3）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

与

，若

＞

，则A表示的反应速率比B的大。

题组二　化学反应速率的计算

3.（2018·西安模拟）将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中（温度保持不变）发生反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＜0。

测得H2的物质的量随时间变化如图所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。

该反应在8～10min内CO2的平均反应速率是（　　）

A.0.5mol·L－1·min－1B.0.1mol·L－1·min－1

C.0mol·L－1·min－1D.0.125mol·L－1·min－1

答案　C

解析　由图可知，在8～10min内，H2的物质的量都是2mol，因此v（H2）＝

＝0mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，v（CO2）＝

v（H2）＝0mol·L－1·min－1，故C项正确。

4.合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。

温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。

答案　30

解析　吸氢速率v＝

＝30mL·g－1·min－1。

5.在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl（g）＋

O2（g）H2O（g）＋Cl2（g）具有更好的催化活性。

一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：

t/min

0

2.0

4.0

6.0

8.0

n（Cl2）/10－3mol

0

1.8

3.7

5.4

7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min－1为单位，写出计算过程）。

答案　解法一　2.0～6.0min时间内，Δn（Cl2）＝5.4×10－3mol－1.8×10－3mol＝3.6×10－3mol，

v（Cl2）＝

＝9.0×10－4mol·min－1

所以v（HCl）＝2v（Cl2）＝2×9.0×10－4mol·min－1＝1.8×10－3mol·min－1。

解法二　HCl转化的物质的量为n，则

2HCl（g）＋

O2（g）H2O（g）＋Cl2（g）

2　　　　　　　　　　　1

n　　　　　　　　　　　（5.4－1.8）×10－3mol

解得n＝7.2×10－3mol，

所以v（HCl）＝

＝1.8×10－3mol·min－1。

化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”

（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　＋　nBpC

起始浓度（mol·L－1）abc

转化浓度（mol·L－1）x

某时刻浓度（mol·L－1）a－xb－

c＋

考点二　影响化学反应速率的因素

1.内因：

反应物本身的性质是主要因素。

如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg＞Al。

2.外因

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

图中：

E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。

（注：

E2为逆反应的活化能）

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

（1）催化剂都不参加化学反应（×）

（2）升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大（√）

（3）可逆反应中减小产物的浓度可增大正反应的速率（×）

（4）增大反应体系的压强，反应速率不一定增大（√）

（5）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（×）

（6）对可逆反应FeCl3＋3KSCNFe（SCN）3＋3KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快（×）

1.对于Fe＋H2SO4（稀）===FeSO4＋H2↑，改变某些条件会影响产生氢气的速率，请回答下列问题：

（1）v（H2）－t图像中，为何AB段v逐渐增大，BC段又逐渐减小？

答案　AB段（v渐增），主要原因是反应放热，导致温度升高，反应速率渐大；BC段（v渐小），则主要原因是随反应的进行，溶液中c（H＋）渐小，导致反应速率渐小。

（2）若增加铁的用量，对反应速率有何影响（不考虑表面积的变化），为什么？

答案　无影响，因为固体以及纯液体的浓度视为常数，其量的变化对反应速率无影响。

（3）若将稀硫酸换成浓硫酸能加快产生H2的速率吗？

为什么？

答案　不能，因为常温下浓硫酸使铁钝化。

（4）在铁与稀硫酸的反应混合物中分别加入少量①CuSO4，②CH3COONa固体，产生氢气的速率如何变化？

解释变化的原因。

答案　①产生氢气的速率加快。

原因：

Fe置换Cu2＋生成单质Cu，与Fe形成原电池加快反应速率。

②产生H2的速率减小。

原因是：

CH3COO－结合H＋，降低H＋浓度，反应速率减小。

2.一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）2NO（g）在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响（填“增大”“减小”或“不变”）。

（1）缩小体积使压强增大：

__________，原因是_________________________________。

（2）恒容充入N2：

__________。

（3）恒容充入He：

__________，原因是________________________________________。

（4）恒压充入He：

__________。

答案　

（1）增大　单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多，因而反应速率增大　

（2）增大　（3）不变　单位体积内活化分子数不变，因而反应速率不变　（4）减小

气体反应体系中充入惰性气体（不参与反应）时

对反应速率的影响

（1）恒容：

充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变（活化分子浓度不变）―→反应速率不变。

（2）恒压：

充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小（活化分子浓度减小）―→反应速率减小。

1.（2018·山西质检）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N2使容器体积变大

A.①④B.②③

C.①③D.②④

答案　C

解析　增大固体的量、恒容时充入不参与反应的气体对化学反应速率无影响。

2.2SO2（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，化学反应速率一定增大

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，生成SO3（g）的平均反应速率v＝

答案　D

解析　V2O5作为催化剂，能同等程度改变正、逆化学反应速率，A项错误；压强并不是影响化学反应速率的唯一因素，只有当其他条件不变时增大压强，化学反应速率才增大，B项错误；不管是吸热反应还是放热反应，降低温度化学反应速率均减小，使达到平衡所需的时间增多，C项错误；据v＝

可知，Δc＝c2－c1，Δt＝t2－t1，D项正确。

3.（2018·天津一中调研）已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为

H2O2＋I－―→H2O＋IO－　　　　慢

H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　　快

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A.反应速率与I－浓度有关B.IO－也是该反应的催化剂

C.反应活化能等于98kJ·mol－1D.v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）

答案　A

解析　A项，将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，该反应中I－作催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率；B项，该反应中IO－是中间产物，不是该反应的催化剂；C项，反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解1molH2O2放出98kJ热量，不能据此判断该反应的活化能；D项，由反应速率与对应物质的化学计量数的关系可知v（H2O2）＝v（H2O）＝2v（O2）。

4.下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是（　　）

选项

反应

甲

乙

A

外形、大小相近的金属和水反应

Na

K

B

4mL0.01mol·L－1KMnO4溶液分别和不同浓度的2mLH2C2O4（草酸）溶液反应

0.1mol·L－1的H2C2O4溶液

0.2mol·L－1的H2C2O4溶液

C

5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反应

热水

冷水

D

5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2

无MnO2粉末

加MnO2粉末

答案　C

解析　由于K比Na活泼，故大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。

（1）由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。

但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。

（2）压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。

若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。

（3）改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率则不一定发生变化。

（4）其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。

1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）使用催化剂能够降低化学反应的反应热（ΔH）（×）

（2016·天津理综，3A）

（2）FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同（×）

（2015·天津理综，3C）

（3）探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，则测得的反应速率偏高（×）

（2016·浙江理综，8B）

（4）探究催化剂对H2O2分解速率的影响：

在相同条件下，向一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLH2O，向另一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液，观察并比较实验现象（√）

（2015·江苏，13D）

2.（2015·海南，8改编）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是（　　）

A.K2SO4B.H2SO4　C.CuSO4D.Na2CO3

答案　A

3.下列叙述不正确的是（　　）

A.用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率（2018·全国卷Ⅲ，10A）

B.向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液，观察实验现象，不能达到探究浓度对反应速率的影响的目的（2018·全国卷Ⅱ，13D改编）

C.在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快（2018·江苏，10D）

D.下图是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c（H2O2）随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小（2018·江苏，13B）

答案　C

解析　可形成锌铜原电池，加快反应速率，A正确；反应的离子方程式为HSO

＋H2O2===SO

＋H＋＋H2O，这说明反应过程中没有明显的实验现象，因此无法探究浓度对反应速率的影响，B正确；温度过高可能使酶（一种蛋白质）变性，失去生理活性，C错误；根据图像，随着时间的推移，c（H2O2）变化趋于平缓，随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小，D正确。

4.[2018·全国卷Ⅲ，28（3）②③]对于反应2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）　ΔH＝＋48kJ·mol－1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

②在343K下，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

③比较a、b处反应速率大小：

va________vb（填“大于”“小于”或“等于”）。

反应速率v＝v正－v逆＝

，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的

＝__________（保留1位小数）。

答案　②及时移去产物　改进催化剂　提高反应物浓度　③大于　1.3

解析　②在343K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物浓度、改进催化剂等。

③温度越高，反应速率越快，a点温度为343K，b点温度为323K，故反应速率：

va>vb。

反应速率v＝v正－v逆＝

，则有v正＝

，v逆＝

，343K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即

，此时SiHCl3的平衡转化率α＝22%，经计算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.782＝k逆×0.112，k正/k逆＝0.112/0.782≈0.02。

a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1，则有

＝

＝

·

＝

≈1.3。

5.[2014·新课标全国卷Ⅱ，26

（1）]在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。

在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为_______________________________mol·L－1·s－1。

答案　0.0010

解析　由题意及图示知，0～60s时N2O4消耗的浓度Δc（N2O4）＝0.100mol·L－1－0.040mol·L－1＝0.060mol·L－1，v（N2O4）＝

＝0.0010mol·L－1·s－1。

1.以下是几位同学在学习化学反应速率理论后发表的一些看法，其中不正确的是（　　）

A.化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率

B.化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品

C.影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，浓度、温度、催化剂、反应物颗粒大小等外部因素也会对化学反应速率产生影响

D.正确利用化学反应速率理论可提高化工生产的综合经济效益

答案　A

解析　化学反应速率理论研究的是化学反应进行的快慢问题，不能指导提高原料的转化率和生成物的产率。

2.向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液时，首先产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为红褐色沉淀，这是因为发生了反应4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3，对于该反应速率的描述正确的是（　　）

A.在这一反应中，各物质的消耗速率相等

B.若反应中消耗4molH2O，则必定同时生成2molFe（OH）3

C.4v[Fe（OH）2]＝2v（H2O）＝v（O2）

D.反应中消耗1molO2，必定同时消耗2molH2O

答案　D

解析　对于同一个反应来说，化学反应速率可以用各反应物或生成物的浓度变化来表示，且各物质表示的反应速率的数值与化学方程式中的化学计量数成正比，A项错误；根据化学方程式可知，若消耗4molH2O，则同时生成8molFe（OH）3，B项错误，同理可推知D项正确；Fe（OH）2为固体不能用来表示反应速率，且系数比错误，C项错误。

3.（2018·福建龙岩教学质量检查）某温度下，镍和镁分别在O2中发生反应，两种金属表面形成氧化膜厚度的实验记录如下：

反应时间t/h

1

4

9

16

25

MgO层厚Y/nm

0.05a

0.20a

0.45a

0.80a

1.25a

NiO层厚Y′/nm

b

2b

3b

4b

5b

表中a和b均为与温度有关的常数。

下列判断错误的是（　　）

A.可用氧化膜生成速率表示金属氧化速率

B.相同条件下，镁比镍耐氧化腐蚀

C.温度越高，a、b的值越大

D.金属氧化的本质为M－ne－===Mn＋

答案　B

解析　结合数据可知，氧化膜的厚度随时间延长而增加，A项正确；因a、b关系不确定，无法比较，B项错误；温度升高，反应速率加快，C项正确；金属氧化的本质是金属失电子发生氧化反应，D项正确。

4.下列说法中正确的是（　　）

A.已知t1℃时，反应C＋CO22CO　ΔH＞0的速率为v，若升高温度，逆反应速率减小

B.恒压容器中发生反应N2＋O22NO，若在容器中充入He，正、逆反应的速率均不变

C.当一定量的锌粉和过量的6mol·L－1盐酸反应时，为了减慢反应速率，又不影响产生H2的总量，可向反应器中加入一些水、CH3COONa溶液或NaNO3溶液

D.对任何一个化学反应，温度发生变化，化学反应速率一定发生变化

答案　D

解析　温度升高，正、逆反应的速率均增大，A错误；在恒压容器中充入不参加反应的气体，导致容器的体积增大，反应物和生成物的浓度均减小，正、逆反应的速率均减小，B错误；若能使溶液中氢离子浓度减小，则反应速率将减小，因此可选水或CH3COONa溶液，但不能用NaNO3溶液，在酸性溶液中NO

与锌粉发生氧化还原反应，生成氮的氧化物，从而使生成H2的量减少，C错误；任何一个化学反应的发生都有热效应，因此温度发生变化，化学反应速率一定会发生变化，D正确。

5.A与B在容积为1L的密闭容器中发生反应：

aA（s）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g），t1、t2时刻分别测得部分数据如下表：

n（B）/mol

n（C）/mol

n（D）/mol

反应时间/min

0.12

0.06

0.10

t1

0.06

0.12

0.20

t2

下列说法正确的是（　　）

A.0～t1内，平均反应速率v（B）＝

mol·L－1·min－1

B.若起始时n（D）＝0，则t2时v（D）＝

mol·L－1·min－1

C.升高温度，v（B）、v（C）、v（D）均增大

D.b∶d＝6∶1

答案　C

解析　不能确定起始时B的物质的量，因此0～t1时间段内，不能确定B的变化量，则不能计算其反应速率，A项错误；反应速率是平均反应速率，而不是瞬时反应速率，B项错误；t1～t2时间段内，B和D的物质的量的变化量分别是0.06mol、0.1mol，所以b∶d＝3∶5，D项错误。

6.煅烧硫铁矿（主要成分是Fe