资料简介
第五单元 化学反应速率 化学平衡
第1节 化学反应速率及其影响因素
考纲点击: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的转化率(α)。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。
回归教材
一、化学反应速率
快慢
增加
2 mol·L-1·min-1
二、化学反应速率的影响因素
1.内因(主要因素)
v(Mg)>v(Al)
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______________。
2.外因(其他条件不变,只改变一个条件):
加快 减慢
加快 减慢
加快 减慢
相同
接触面积
3.理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
有效碰撞①活化分子:能够发生__________的分子。
②活化能:如图
正反应的活化能
E3 E1-E2
图中:E1 为_______________,使用催化剂时的活化能为
____,反应热为__________。(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.下列说法错误的是(
基础测评
)。
A.催化剂能降低反应所需的活化能,ΔH 也会发生变化
B.温度、催化剂能改变活化分子的百分数
C.催化剂参与化学反应,但反应前后的化学性质和质量
均保持不变
D.增大反应体系的压强,反应速率不一定增大
答案:A
. .
3.反应4CO+2NO2 N2+4CO2 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( )。
A.v(CO)=1.5 mol·L-1·min-1
B.v(NO2)=0.7 mol·L-1·min-1
C.v(N2)=0.4 mol·L-1·min-1
D.v(CO2)=1.1 mol·L-1·min-1
解析:换算成同一物质的反应速率再比较,如以N2为标准,A、B、D项分别换
算为0.375 mol·L-1·min-1、0.35 mol·L-1·
min-1、0.275 mol·L-1·min-1,所以反应速率最快的为C项。
答案:C
4.已知分解 1 mol H2O2 放出热量 98 kJ。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98 kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解析:由于反应速率由慢反应决定,故 I-浓度越大,反应
速率越快,A 正确;IO-为中间产物,不是催化剂,B 错误;活
化能不是反应热,反应热是正、逆反应活化能的差值,C 错误;
依据总反应 2H2O2===2H2O+O2↑和反应速率与计量数间的关
系判断,D 错误。
答案:A
5.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3
+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先
出现浑浊的是( )。
实验 反应
温度/℃
Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O
V/
mL
c/
(mol·L-1) V/mL c/
(mol·L-1) V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
解析:结合选项知混合液的体积都为 20 mL,但选项 D 中
反应温度最高、反应物 Na2S2O3 的浓度最大,其反应速率最大,
故最先看到浑浊(有硫单质生成)。
答案:D
C,经测定 D 的浓度为 0.5 mol·L-1,下列判断正确的是(
C.平衡时 A 的浓度为 1.50 mol·L
D.B 的平均反应速率为 0.2 mol·L ·s
考点一
考向1
化学反应速率
“三段式”在反应速率计算中的应用
[典例1](2018 年山东临沂模拟)在 4 L 密闭容器中充入 6 mol
A 气体和 5 mol B 气体,在一定条件下发生反应:3A(g) +
B(g) 2C(g)+xD(g),5s达到平衡。达到平衡时,生成了2 mol
)。
A.x=1
B.B 的转化率为 20%
-1
-1 -1
[方法技巧] “三段式”模式进行化学反应速率的计算
考向2 化学反应速率的比较
[典例2](2018 年湖南长沙模拟)反应 A(g)+3B(g)===2C(g)
+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=0.45 mol/(L·min) ②v(B)=0.6 mol/(L·s)
③v(C)=0.4 mol/(L·s) ④v(D)=0.45 mol/(L·s)
下列有关反应速率的比较中正确的是( )。
A.④>③=②>①
C.①>②>③>④
B.④②>①
解析:若四种反应速率都用A表示(单位 mol·L-1·s-1),数值分别为①v(A)=0.0075
mol·L-1·s-1,②v(A)=0.2 mol·L-1·s-1,③v(A)=0.2 mol·L-1·s-1,④v(A)=0.225
mol·L-1·s-1,所以反应速率④>③=②>①,故A正确。
答案:A
v(A) v(B) v(A) v(B)
[方法技巧] 定量法比较化学反应速率的大小
(1)归一法:按照化学计量数关系换算成用同一物质、同一
单位表示的化学反应速率,再比较数值大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。 如
aA(g)+bB(g) cC(g),即比较
a b
与 ,若
a b> ,则
用 A 表示的反应速率比用 B 表示的大。
A.用 A 表示的反应速率是 0.4 mol·L ·min
C.在 2 min 末的反应速率,用 B 表示为 0.3 mol·L ·min
【拓展演练】
1.(2018 年山东烟台模拟)一定温度下反应:4A(s)+3B(g)
2C(g)+D(g),经 2 min,B 的浓度减少 0.6 mol·L-1,对此
反应速率的表示正确的是( )。
-1 -1
B.分别用 B、C、D 表示反应的速率其比值是 1∶ 2∶ 3
-1 -1
D.在这 2 min 内用 B 和 C 表示的瞬时速率的值都是逐渐
减小的
解析:A 是固体,不能用其浓度的变化来表示反应速率,
A 错误;用各物质表示的化学反应速率之比等于其化学计算数
之比,B 错误;vB=0.3 mol·L-1·min-1 表示 2 min 内的平均反应
速率, 在 2 min 末的速率为瞬时速率,不等于 0.3 mol·L-1·min-1,
C 错误;在反应过程中 B 的浓度逐渐减小,故 A、B 反应生成
C、D 的瞬时速率也逐渐减小,D 正确。
答案:D
2.(2018 年河南郑州模拟)已知:反应 aA(g)+bB(g)
cC(g),某温度下,在 2 L 的密闭容器中投入一定量的 A、B,
两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)经测定前4 s 内 v(C)=0.05 mol·L-1·s-1,则该反应的化学
方程式为____________________________________________。
(2)请在图中将生成物 C 的物质的量浓度随时间的变化曲线
绘制出来。
(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进
行,经同一段时间后,测得三个容器中的反应速率分别为
则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为
______________。
甲:v(A)=0.3 mol·L-1·s-1;
乙:v(B)=0.12 mol·L-1·s-1;
丙:v(C)=9.6 mol·L-1·min-1,
2C(g)答案:(1)3A(g)+B(g)
(2)
(3)乙>甲>丙
考点二 化学反应速率的影响因素
考向 1 外界因素对化学反应速率的影响
[典例3](2018 年湖北武汉模拟)反应 C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在一密闭容器中进行,则下列说法或结论中,能
够成立的是( )。
A.其他条件不变,仅将容器的容积缩小一半,反应速率
减小
B.反应达到平衡状态时,v(CO)正=v(H2O)逆
C.保持容器容积不变,充入少量 He 使体系压强增大,反
应速率一定增大
D.其他条件不变,适当增加 C(s)的质量会使反应速率增
大
解析:A 项,将容器的容积缩小一半相当于体系压强增加
一倍,反应速率加快;B 项,不同物质表示的正、逆反应速率
之比等于化学计量数之比,反应达到平衡;C 项,由于容器容
积保持不变,充入 He 后,各组分的浓度不变,反应速率不变;
D 项,改变固体物质的用量不影响化学反应速率。
答案:B
[方法技巧]
1.压强对反应速率的影响是通过改变气体的浓度来实现
的,故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积,减小压强
是指扩大气体的体积。
2.压强对反应速率的影响情况:
压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。
压强增大 反应物浓度增大①恒温时,压缩体积
反应速率加快。
②恒温时,对于恒容密闭容器:
a.充入气体反应物 气体反应物浓度增大(压强也增
大) 反应速率加快。
总压强增大―→反应物浓度未b.充入“惰性”气体
改变―→反应速率不变。
③恒温恒压时,
体积增大 气体反应物浓度减
小
充入“惰性”气体
反应速率减小。
[典例4](2018 年四川成都棠湖中学一模)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.恒压条件下,通入稀有气体,反应速率不变
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,SO2(g)消耗的平均速率为 v= c2-c1
t2-t1
解析:催化剂可同等程度地改变正、逆反应的反应速率,
A 错误;恒压条件下,向容器中通入稀有气体,容器体积变大,
各反应物的浓度变小,因此反应速率变小,B 错误;不论反应
是吸热反应还是放热反应,降低温度反应速率一定变慢,则达
答案:D
[方法技巧](1)温度对反应速率的影响具有一致性,升高温
度,v正、v逆都增大,降低温度,v正、v逆都减小。
(2)催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反
应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应
的限度和反应热。
解析:A 项,加入 NaOH,中和 HBr,减少反应物的浓度,
平衡逆向移动,乙醇的物质的量增大,正确;B 项,增大 HBr
的浓度,即平衡正向移动,有利于 C2H5Br 生成,正确,C 项,
若反应物增大至 2 mol,实际上就是将反应的浓度都增大至原来
的 2 倍,比例不变(两次实验反应物的比例都是 1∶ 1,等于方程
式中的系数比),这里有一个可以直接使用的结论:只要反应物
的投料比等于系数比,达平衡时反应物的转化率一定是相等的。
所以两种反应物的转化率一定是 1∶ 1,正确;D 项,若起始温
度提高至 60 ℃,考虑到 HBr 是挥发性酸,在此温度下易挥发,
降低 HBr 的浓度,减慢化学反应速率,延长了达到平衡的时间,
错误。
答案:D
4.(2017 年江苏卷)H2O2 分解速率受多种因素影响。实验
测得 70 ℃时不同条件下 H2O2 浓度随时间的变化如图所示。下
列说法正确的是( )。
甲 乙
丙 丁
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2 浓度越小,其分解
速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液 pH 越小,H2O2 分解
速率越快
解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对 H2O2 分解速率
的影响大
解析:由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速
率越慢,A错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L-1NaOH对应的pH最大,
曲线下降最快,即H2O2分解最快,B错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L
-1NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0
mol·L-1NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C错误;由图丁可知,Mn2+越多,
H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D正确。
答案:D
控制变量法探究影响化学反应速率的因素
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,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。因此,常用控制变量思想解决该类问题。
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
的变化对化学反应速率的影响。
(2)给出影响化学反应速率的几种因素,让学生设计实验分
析各因素对化学反应速率的影响。
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,
否则无法作出正确判断。
3.实例分析
探究温度、催化剂对反应:2H2O2===2H2O+O2↑的影响,
可以确定催化剂(是否加入 MnO2)和温度(加热、常温)作为可变
量,其他的则控制为不变量。
探究对象
的反应 2H2O2===2H2O+O2↑
控制的可变量 催化剂 温度
控制的不变量 浓度、温度等 浓度、催化剂等
实验方案
取相同量的5%H2O2溶液
于两支规格相同的试管
中,向其中一支试管中
加入少量MnO2,另一支
不加,在常温下观察
取相同量的5%H2O2
溶液于两支规格相同
的试管中,给其中一
支试管加热,另一支
不加热,观察
[典例](2018 年浙江宁波镇海中学月考)为了进一步探究硫
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,记录获得相同体积气体所需的时间。
请完成此实验设计,其中:V1=________,V6=________,
V9=________。
实验 A B C D E F
4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
解析:若研究 CuSO4 的量对 H2 生成速率的影响,则实验中
除 CuSO4 的量不同之外,其他物质的量均相同,则 V1=V2=V3
=V4=V5=30,最终溶液总体积相同。由实验 F 可知,溶液的
总体积均为 50 mL,则 V6=10,V9=17.5。
答案:30 10 17.5
[演练](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:
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。
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
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____________________。
实验
序号
体积V/mL
K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液
① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0
② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0
③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0
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。
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
Zn+Cu2+===Zn2++Cu,Zn+2H+===Zn2++应速率的影响
H2↑
(2)2.0 保证反应物 K2S2O8 浓度的改变,而其他物质浓度
不变
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