K12教育学习资料学习高考化学一轮复习 专题71 化学反应速率讲.docx
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K12教育学习资料学习高考化学一轮复习专题71化学反应速率讲
专题7.1化学反应速率
1、了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。
2、了解反应活化能的概念，了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3、理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率的影响，认识其一般规律。
4、了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
一、化学反应速率
1、含义
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
2、化学反应速率的表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
3、表达式
4、单位
mol/（L·s）；mol·L-1·S-1；mol/（L·min）；mol·L－1·min－1；mol/（L·h）等。
5、意义
衡量化学反应进行的快慢程度。
6、特点
（1）同一化学反应用不同物质浓度的改变量表示速率，数值可能不同，但表示意义相同。
因此，在表示化学反应速率时，必须注明是以哪种物质作标准的。
（2）对于任一化学反应：
aA+bB==cC+dD可用υ（A）、υ（B）、υ（C）、υ（D）表示其速率，则有υ（A）:
υ（B）:
υ（C）:
υ（D）==a:
b:
c:
d，即化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比（还可等于其学其浓度变化之比或物质的量变化之比）。
7、化学反应速率大小的比较
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Aa与Bb，
若Aa＞Bb，则A表示的反应速率比B的大。
（4）注意外界条件对化学反应速率的影响规律。
【特别提醒】正确理解化学反应速率的表达式
（1）由v＝Δc/Δt计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物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。
因此表示化学反应速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。
（3）对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
【方法总结】反应速率大小的比较方法
同一反应的化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，而要进行一定的转化且一定注意单位统一。
（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。
（2）比值法
用各物质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Am＞Bn，则A的反应速率大于B的反应速率。
【典型例题1】【上海鲁迅中学2019届高三上第一次阶段性测试】在2A＋B
3C＋4D反应中，表示该反应速率最快的是（）
A．v（A）＝0.5mol·L－1·s－1B．v（B）＝0.3mol·L－1·s－1
C．v（C）＝0．8mol·L－1·s－1D．v（D）＝1mol·L－1·s－1
【答案】B
【解析】
【分析】
化学反应速率与化学计量数成正比，反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快，以此来解答。
【点评】本题考查反应速率快慢的比较，为高频考点，把握比值法比较反应速率为解答的关键，注意也可转化为同种物质的速率比较大小，还应注意单位要统一。
【迁移训练1】【2018年9月20日《每日一题》-化学反应速率的计算与比较】在一定温度下，10mL0.40mol·L−1H2O2发生催化分解。
不同时刻测定生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V（O2）/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（）
A．0~6min内的平均反应速率：
v（H2O2）≈3.3×10−2mol·L−1·min−1
B．6~10min内的平均反应速率：
v（H2O2）<3.3×10−2mol·L−1·min−1
C．反应至6min时，c（H2O2）=0.3mol·L−1
D．反应至6min时，H2O2分解了50%
【答案】C
【解析】
二、影响反应速率的因素
1、有效碰撞理论
（1）有效碰撞
反应物分子间能发生化学反应的碰撞。
发生条件：
①发生碰撞的分子具有较高的能量；②分子在一定的方向上发生碰撞。
（2）活化分子
化学反应中，能量较高、能够发生有效碰撞的分子。
（3）活化能
活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差（用Ea表示，其单位为kJ/mol）。
活化能越大，反应越难进行。
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）
2、影响化学反应速率的因素
内因：
反应物的性质是反应速率大小的决定因素。
外因：
主要因素有浓度、温度、压强、催化剂等。
（1）浓度：
其它条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率加快。
（2）温度：
其它条件不变时，升高温度，化学反应速率加快。
一般来说，温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2～4倍。
（3）压强：
其它条件不变时，增大压强，对于有气体物质参加的化学反应，反应速率加快。
（4）催化剂：
使用正催化剂，能加快反应速率。
未特别指明时，均指正催化剂。
解释化学反应速率快慢的链条思维：
活化能→活化分子→有效碰撞→化学反应速率。
【特别提醒】正确理解外界因素对化学反应速率的影响
（1）由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变用量反应速率不变。
但当固体颗粒变小时，其表面积将增大，其反应速率将加快。
（2）无论是吸热反应还是放热反应，温度对反应速率的影响具有一致性。
升高温度，正、逆反应速率都增大；降低温度，正、逆反应速率都减小，不会出现v正增大，同时v逆减小的情况。
（3）改变压强，对反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。
对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：
①恒温时：
增大压强引起体积缩小引起浓度增大引起化学反应速率加快。
②恒温恒容时：
a．充入气体反应物引起浓度增大引起速率加快。
b．充入“惰性”气体引起总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。
③恒温恒压时：
充入“惰性”气体引起体积增大引起各物质浓度减小引起反应速率减慢。
（4）对于可逆反应，催化剂能同时同等程度地改变正逆反应速率。
但它不会使不能发生的化学反应变得自发，也不会改变化学反应的反应热和平衡状态，催化剂有正催化剂和负催化剂之分，正催化剂即通常所说的催化剂，负催化剂又称为抑制剂。
催化剂只有在适宜的温度下催化活性才最高，反应速率才达到最大。
。
（5）在温度、浓度、催化剂等影响化学反应速率的因素中，催化剂影响最大，其次温度，最后是浓度。
【典型例题2】【福建泉州五中2018届高三上学期期中】为探究锌与稀硫酸的反应速率（以v（H2）表示）。
向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是（）
A．加入NH4HSO4固体，v（H2）不变B．加入少量硫酸钠固体，v（H2）减小
C．加入CH3COONa固体，v（H2）减小D．滴加少量CuSO4固体，v（H2）减小
【答案】C
【点评】本题考查影响化学反应速率的因素，注意把握浓度、原电池对反应速率的影响即可解答。
本题的易错点为D，要注意过程原电池，负极的腐蚀速率加快。
【迁移训练2】【上海控江中学2018届高三上第一次统一考试】锌与稀硫酸反应，下列说法错误的是（）
A．加热可加快反应速率B．增大稀硫酸的浓度可加快反应速率
C．粉碎锌粒可加快反应速率D．提高锌的纯度可加快反应速率
【答案】D
【解析】A、温度越高反应速率越快，加热可加快反应速率,故A正确；B、浓度越大反应速率越快，所以增大稀硫酸的浓度可加快反应速率，故B正确；C、增加反应的接触面积加快反应速率，所以粉碎锌粒可加快反应速率，故C正确；D、粗锌可形成原电池反应而加快反应速率，而改用纯度高的锌粒，反应速率反而减小，故D错误；故选：
D。
考点一：
计算化学反应速率的常用方法
（1）定义式法：
根据“v＝Δc/Δt”进行计算。
（2）比例式法：
根据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。
（3）三段式法
具体步骤如下：
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
t0时刻浓度/mol·L－1ab0
转化浓度/mol·L－1xnxmpxm
t1时刻浓度/mol·L－1a－xb－nxmpxm
则：
v（A）＝xt1－t0mol/（L·s）、
v（B）＝nxm（t1－t0mol/（L·s）、
v（C）＝pxm（t1－t0mol/（L·s）。
【典型例题3】【黑龙江青冈一中2019届开学考试】将4molA气体和2molB气体在2L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生如下反应：
2A（g）+B（g）
xC（g）,若经2s后测得A的物质的量为2.8mol，C的物质的量浓度为0.6mol/L。
以下说法中正确的是（）
A．2s内物质A的平均反应速率为0.6mol-1·l-1·s-1B．2s时物质B的转化率为70％
C．2s内物质B的平均反应速率为0.6mol-1·l-1·s-1D．x＝2
【答案】D
A、2s内用物质A表示的平均反应速率为
＝0.3mol•L-1•s-1，A错误；
B、2s时物质B的转化率为0.6mol/2mol×100%＝30%，B错误；
C、反应速率之比是化学计量数之比，则2s内用物质B表示的平均反应速率为0.15mol•L-1•s-1，C错误；
D、由上述计算可知x＝2，D正确；
答案选D。
【点评】本题考查了化学平衡的计算分析，转化率、反应速率的概念计算应用，掌握基础是关键，注意三段式解题的灵活应用。
化学反应速率的计算应注意是变化浓度与时间的比值，许多学生往往用变化的物质的量与时间的比值，同时用化学反应速率之比等于化学计量数之比。
【迁移训练3】【甘肃武威2018届四校期末联考】将气体A、B置于容积为5L的密闭容器中，发生如下反应：
3A（g）+B（g）
2C（g）＋2D（g），反应进行到10s末，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol，则：
（1）求用C来表示的该反应的速率__________________；
（2）求反应前A的物质的量浓度____________________；
（3）反应10s后，求B物质的转化率_________________。
【答案】0.016mol/（L·s）0.6mol•L‾140％
【解析】
【详解】
设反应物A的量为amol，反应物B的量为bmol；利用三段式进行如下计算：
3A（g）+B（g）
2C（g）＋2D（g）
起始量（mol）ab00
转化量（mol）1.20.40.80.8
10s后（mol）a－1.2b－0.40.80.8
根据题意可知a－1.2＝1.8，b－0.4＝0.6，解得a＝3.0，b＝1.0。
（1）用C来表示的该反应的速率为0.8/（5×10）=0.016mol/（L·s）；正确答案：
0.016mol/（L·s）。
（2）反应前A的物质的量浓度是3/5=0.6mol/L；正确答案：
0.6mol/L。
（3）B物质的转化率为0.4/1×100%=40%；正确答案：
40%。
考点二：
化学反应速率图像在解题过程中的应用
速率—时间图像定性揭示了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。
平衡体系
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
任一平衡体系
增大反应物的浓度
v正、v逆均增大，且v正′>v逆′
正向移动
减小反应物的浓度
v正、v逆均减小，且v逆′>v正′
逆向移动
任一平衡体系
增大生成物的浓度
v正、v逆均增大，且v逆′>v正′
逆向移动
减小生成物的浓度
v正、v逆均减小，且v正′>v逆′
正向移动
正反应方向为气体体积增大的放热反应
增大压强或升高温度
v正、v逆均增大，且v逆′>v正′
逆向移动
减小压强或降低温度
v正、v逆均减小，且v正′>v逆′
正向移动
任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡
正催化剂或增大压强
v正、v逆同等倍数增大
平衡不移动
负催化剂或减小压强
v正、v逆同等倍数减小
【典型例题4】【海南省海南中学2018届高三第五次月考】可逆反应mA（g）＋nB（g）
pC（g）+qD（g）的v-t图象如下右图，如若其它条件不变，只是在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图象如图：
①a1＞a2②a1＜a2③b1＞b2④b1＜b2⑤t1＞t2⑥t1=t2⑦两图中阴影部分面积相等⑧右图中阴影部分面积更大，以上说法中正确的是（）
A．②③⑤⑧B．①④⑥⑧C．②④⑤⑦D．①③⑥⑦
【答案】C
【点评】本题考查影响反应速率的因素及图象。
若其它条件不变，只是在反应前加入合适的催化剂，正逆反应速率均加快，缩小达到化学平衡的时间，阴影部分的面积为反应物浓度的变化量，平衡状态没有改变，则阴影部分面积相同。
【迁移训练4】【湖南省怀化市2018届高三上学期期中】一定温度下，在2L固定容积的密闭容器中发生反应：
2N2O5（g）
4NO2（g）+O2（g）△H>0，反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是（）
A．曲线b表示NO2的物质的量随反应时间的变化
B．10s时，正反应速率小于逆反应速率
C．20s时，正反应速率等于逆反应速率
D．0-20s内平均反应速率v（N2O5）=0.1mol·L-1·s-1
【答案】C
考点三：
影响化学反应速率的因素的探究
影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。
变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。
解答此类试题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。
然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。
然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。
但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
1、常见考查形式
（1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响。
（2）给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应的影响。
2、解题策略
（1）确定变量
解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。
（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；这样确定一种以后，再确定另一种，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，否则无法做出正确判断。
【典型例题5】【2018年9月21日《每日一题》-影响化学反应速率的因素】某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”，实验如下：
实验
序号
实验温度/K
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
KMnO4溶液（含硫酸）
H2C2O4溶液
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
A
293
2
0.02
4
0.1
0
t1
B
T1
2
0.02
3
0.1
V1
8
C
313
2
0.02
V2
0.1
1
t1
（1）通过实验A、B，可探究出________（填外部因素）的改变对反应速率的影响，其中V1＝________，T1＝________；通过实验____________可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
（2）若t1<8，则由此实验可以得出的结论是_____________________；利用实验B中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v（KMnO4）＝________。
（3）该反应中有无色无味气体产生，且锰被还原为Mn2＋，写出相应反应的离子方程式____________。
（4）该小组的一位同学通过查阅资料发现，上述实验过程中n（Mn2＋）随时间变化的趋势如图所示，并认为造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应有某种特殊的作用，则该作用是_________，相应的粒子最可能是（填序号）________。
【答案】
（1）浓度1293B、C
（2）其他条件相同时，增大反应物浓度、反应速率增大（其他合理说法也对）8.3×10－4mol·L－1·s－1
（3）2MnO4—＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
（4）催化作用Mn2＋
【解析】
（2）若t1＜8，则由此实验可以得出的结论是其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大；草酸的物质的量为：
0.1mol•L-1×0.003L=0.0003mol，高锰酸钾的物质的量为：
0.02mol•L-1×0.002L=0.00004mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为：
0.0003mol：
0.00004mol=30：
4，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，高锰酸钾的反应速率为：
=8.3×10-4mol•L-1•s-1，故答案为：
其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大；8.3×10-4mol•L-1•s-1；
（3）草酸和酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成二氧化碳、锰离子和水，离子反应方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案为：
5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
（4）根据实验过程中n（Mn2＋）随时间变化图像可知，反应初期n（Mn2＋）减少，反应速率较小，然后突然增大，反应速率突然加快，说明某种粒子对KMnO4与草酸之间的反应起到了催化剂的作用，根据反应方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，该粒子可能为Mn2+，故答案为：
催化作用；Mn2＋。
【点评】本题结合实验考查了影响化学反应速率的因素，解题关键是对比分析图表中的数据找出相同点和不同点，然后得出合理结论。
由于影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。
变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。
然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。
【迁移训练5】【2018届微考点54—控制变量研究影响反应速率的因数】用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来探究影响化学反应速率的因素：
Ⅰ.实验前先用酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理：
MnO
＋
H2C2O4＋
―→
Mn2＋＋
CO2↑＋
H2O
（1）配平上述离子方程式。
______
（2）滴定时KMnO4溶液应盛装于__________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。
Ⅱ.探究影响化学反应速率的因素
实验
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度
浓度/mol·L－1
体积/mL
浓度/mol·L－1
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
（1）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________（填编号，下同）。
（2）探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
Ⅲ.测得某次实验（恒温）时溶液中Mn2＋物质的量与时间关系如图所示，请解释“n（Mn2＋）在反应起始时变化不大，一段时间后快速增大”的原因：
________________________。
【答案】256H＋2108酸式②和③①和②
Mn2＋对该反应有催化作用
蚀碱式滴定管的乳胶管，不能用碱式滴定管，要用酸式滴定管盛放高锰酸钾。
II．
（1）探究温度对反应速率的影响时，除了温度不同以外，控制其它条件完全相同，故选②和③；
（2）探究反应物浓度对化学反应速率影响时，反应温度、溶液体积必须相同，故选①和②；Ⅲ.测得某次实验（恒温）时溶液中Mn2＋物质的量与时间关系如图所示，根据2MnO4－+5H2C2O4+6H＋=2Mn2＋+10CO2↑+8H2O可知，开始时锰离子浓度增大速率慢，后来大幅度增大，锰离子对该反应起到了催化作用，大大加快了反应速率，故“n（Mn2＋）在反应起始时变化不大、一段时间后快速增大”，即：
Mn2＋对该反应有催化作用。
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