2018届高考化学：第20讲-化学反应速率ppt课件.ppt

专题四 化学反应速率　化学平衡 第 20 讲　 化学反应速率 复习目标 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。 知识网络 问题思考 问题 1 ： 如何比较同一化学反应用不同物质表示的化学反应速率的大小？ 问题 2 ： (1) Zn 粒和稀盐酸反应一段时间后，反应速率会减慢，当加热或加入浓盐酸后，反应速率明显加快。由此判断，影响化学反应速率的因素有 _____ 和 _____ 。 (2) 锌与盐酸的反应速率可以通过观察 __________________ 进行判断，也可通过实验测定。通过实验测定锌与盐酸的反应速率，除测量反应时间外，还需要测量的物理量是 _____________ 或 _______________ 。 (3) 为探究锌与盐酸反应过程的速率变化，某同学的实验测定方法是：在 100 mL 稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气。实验记录如下 ( 氢气体积已换算为标准状况 ) ： 温度 浓度 反应放出 H 2 的快慢 锌的质量变化 生成氢气的体积 时间 /min 1 2 3 4 5 体积 / mL 50 120 232 290 310 ① 哪一时间段反应速率最大 _________( 填 “ 0 ～ 1 min ” 、 “ 1 ～ 2 min ” 、 “ 2 ～ 3 min ” 、 “ 3 ～ 4 min ” 或 “ 4 ～ 5 min ” ) 。 ② 2 ～ 3 min 时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率 ( 设溶液体积不变 ) 为 _________________ 。 ③ 试分析 1 ～ 3 min 时间段里，反应速率变大的主要原因是 _________ 。 2 ～ 3 min 0.1 mol·L － 1 ·min － 1 反应放热 1. (2016· 北京卷 ) 下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是 ( 　　 ) A. 抗氧化剂 B. 调味剂 C. 着色剂 D. 增稠剂 [ 解析 ] 　抗氧化剂是为了减少食品与氧气的接触量，延缓氧化的反应速率， A 正确。 A D 3. 化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是 ( 　　 ) 选项 化学反应 测量依据 ( 单位时间内 ) A CO(g) ＋ H 2 O(g)===CO 2 (g) ＋ H 2 (g) 压强变化 B Zn ＋ H 2 SO 4 ===ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ H 2 体积 C 2SO 2 (g) ＋ O 2 (g)  2SO 3 (g) 压强变化 D Ca(OH) 2 ＋ Na 2 CO 3 ===CaCO 3 ↓ ＋ 2NaOH 沉淀质量 A [ 解析 ] 　反应前后气体化学计量数之和相等，即压强始终相等， A 不可行；测规定时间内产生气体的体积， B 可行；随反应进行体系压强减小， C 可行；碳酸钙不溶于水，测量规定时间内的沉淀量， D 可行。 4. (2016· 北京房山二模 ) H 2 O 2 是一种绿色试剂，在化学工业中用于生产过氧乙酸、亚氯酸钠等的原料，医药工业用作杀菌剂、消毒剂。某化学小组为探究 H 2 O 2 的性质做了如下实验： (1) 下表是该小组研究影响过氧化氢 (H 2 O 2 ) 分解速率的因素时采集的一组数据。 用 10 mL H 2 O 2 制取 150 mL O 2 所需的时间 (s) 浓度 时间 /s 反应条件　　　 30%H 2 O 2 15%H 2 O 2 10%H 2 O 2 5%H 2 O 2 无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 无催化剂、加热 360 480 540 720 MnO 2 催化剂、加热 10 25 60 120 ① 研究小组在设计方案时，考虑了浓度、 _____ 、 _______ 因素对过氧化氢分解速率的影响。 ② H 2 O 2 分解的化学方程式为 ________________________ 。 (2) 另一研究小组拟在同浓度 Fe 3 ＋ 的催化下，探究 H 2 O 2 浓度对 H 2 O 2 分解反应速率的影响。限选试剂与仪器： 30% H 2 O 2 、 0.1 mol·L － 1 FeCl 3 、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。设计实验装置，完成图 1 方框内的装置示意图 ( 要求所测得的数据能直接体现反应速率大小 ) 。 温度 催化剂 图 1 图 2 (3) 对于 H 2 O 2 分解反应， Cu 2 ＋ 也有一定的催化作用。为比较 Fe 3 ＋ 和 Cu 2 ＋ 对 H 2 O 2 分解的催化效果，研究小组的同学设计了如图 2 所示的实验。请回答相关问题： ① 可通过观察 _________________ ，比较得出结论。 ② 有同学提出将 0.1 mol·L － 1 FeCl 3 溶液改为 0.05 mol·L － 1 Fe 2 (SO 4 ) 3 更为合理，其理由是 ___________________________ 。 反应产生气泡快慢 消除阴离子不同对实验的干扰 (4) 已知 FeCl 3 溶液中主要含有 H 2 O 、 Fe 3 ＋ 和 Cl － 三种微粒，甲同学又做了两种猜想。 猜想 1 ：真正催化分解 H 2 O 2 的是 FeCl 3 溶液中的 Fe 3 ＋ 。 猜想 2 ：真正催化分解 H 2 O 2 的是 ____ 。 完成表格验证猜想： 所需试剂 操作及现象 结论 Cl － 对 H 2 O 2 分解无催化作用 Cl － H 2 O 2 ，盐酸 向盛有 H 2 O 2 溶液的试管中加入少量盐酸，然后把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃 反应物浓度的减少 生成物浓度的增加 a ∶ b ∶ c ∶ d C 再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为 v (N 2 ) ＝ 0.125 mol·L － 1 ·min － 1 、 v (NH 3 ) ＝ 0.250 mol·L － 1 ·min － 1 、 v (O 2 ) ＝ 0.187 5 mol·L － 1 ·min － 1 。 2. 从图像中获取计算的数据 纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。 反应时间 /min n (SO 2 )/mol n (O 2 )/mol 0 2 1 5 1.2 10 0.4 15 0.8 0.06 mol·L － 1 ·min － 1 t /s 0 2 4 6 8 n (N 2 O 4 )/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40 0.15 mol·L － 1 ·s － 1 B C 2I － ＋ O 3 ＋ 2H ＋ ===I 2 ＋ H 2 O ＋ O 2 已知 350 K 下的 2 L 密闭容器中装有 100 g 粗镍 ( 纯度 98.5% ，所含杂质不与 CO 反应 ) ，通入 6 mol CO 气体发生反应 Ⅰ 制备 Ni(CO) 4 ，容器内剩余固体质量和反应时间的关系如上图所示， 10 min 后剩余固体质量不再变化。反应 Ⅰ 在 0 ～ 10 min 的平均反应速率 v [Ni(CO) 4 ] ＝ __________________ 。 0.05 mol·L － 1 ·min － 1 —— 核 心 突 破 —— 化学反应速率的理解 在反应速率的计算中，要明确反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加，为平均反应速率。要避免用物质的量直接计算；固体无浓度概念，故一般不用固体表示反应速率。 能够发生化学反应 较高的能量 一定的方向上发生碰撞 (3) 活化能：活化分子具有的最低能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。在下图中反应的活化能是 ___ ，反应热是 ____ 。 E a Δ H (4) 活化能与化学反应速率的关系：在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率就越快。 2. 影响化学反应速率的因素 (1) 内因 ( 决定因素 ) ：化学反应速率的大小由参加反应的物质本身的性质所决定。如金属与水反应的速率： Na___Mg___Al 。 (2) 外因 ① 浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以 _____ 化学反应速率；减小反应物的浓度，可以 _____ 化学反应速率。 ＞ ＞ 加快 减慢 ② 压强：在其他条件不变时，对有气体参加的反应，增大压强，反应速率 _____ ，减小压强，反应速率 _____ 。 ③ 温度：在其他条件不变时，升高温度，可以 _____ 化学反应速率，温度越高，化学反应速率越快；降低温度，可以 _____ 化学反应速率，温度越低，化学反应速率越慢。 实验测得，温度每升高 10 ℃ ，化学反应速率通常增大到原来的 2 ～ 4 倍。 ④ 催化剂：使用催化剂可以 _____ 化学反应速率 ( 不作特殊强调，一般指正催化剂 ) 。正催化剂 _____ 反应的活化能，使更多的分子变为活化分子，从而大大地加快了化学反应的速率。 加快 减慢 加快 减慢 加快 降低 3. 用化学反应速率理论来解释化学反应的快慢 活化能 → 活化分子 → 有效碰撞 → 化学反应速率 影响 外因 　　　　　 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 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 使用催化剂 增加 增加 不变 增加 加快 增加 增加 不变 加快 加快 加快 增加 增加 增加 不变 不变 增加 增加 增大 增大 [ 归纳 ] 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 B 2. 催化剂对化学反应速率的影响 实验内容：过氧化氢分解的对比实验。 B D C [ 解析 ] 　由图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应， A 错；催化剂不能改变反应的焓变， B 错；由图像可以看出，催化剂能降低该反应的活化能， C 正确；由图像可以看出 E 1 ＞ E 2 ，即逆反应的活化能小于正反应的活化能， D 错。 C B B 类型 3 　实验探究反应速率的变化 典型例题 7 　硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na 2 S 2 O 3 ＋ H 2 SO 4 ===Na 2 SO 4 ＋ SO 2 ↑ ＋ S ↓ ＋ H 2 O ，下列各组实验中最先出现浑浊的是 ( 　　 ) 实验 反应温度 / ℃ Na 2 S 2 O 3 浓度 稀硫酸 H 2 O 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 D 变式训练 7 　已知某化学实验的结果如下表： 下列结论正确的是 ( 　　 ) A. v 1 > v 2 > v 3 B. v 3 > v 2 > v 1 C. v 1 > v 3 > v 2 D. v 2 > v 3 > v 1 实验序号 反应物 在相同温度下测得的化学反应速率 v /mol·L － 1 ·min － 1 大小相同的金属片 酸溶液 1 镁条 1 mol·L － 1 盐酸 v 1 2 铁片 1 mol·L － 1 盐酸 v 2 3 铁片 0.1 mol·L － 1 盐酸 v 3 A [ 解析 ] 　影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，由于镁的活泼性比铁强，所以与相同浓度的盐酸反应时，镁条放出氢气的速率大，故 v 1 > v 2 ；反应物浓度也影响反应速率，反应物浓度越大，反应速率越快，故 v 2 > v 3 。 —— 核 心 突 破 —— 有关化学反应速率的图像分析方法 (1) 认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。 (2) 看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。 (3) 抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时， v ( 吸 )> v ( 放 ) ，在速率时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度， v ( 吸 ) 大增， v ( 放 ) 小增，增大反应物浓度， v ( 正 ) 突变， v ( 逆 ) 渐变。 (4) 注意终点。例如在浓度时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 A [ 解析 ] 　碘为催化剂，增大反应速率，在一定范围内催化剂浓度越大，反应速率越大， A 正确；反应 Ⅰ 中碘元素化合价降低， HI 为还原产物， B 错误；焓变为反应物与生成物的活化能之差， C 错误；反应 Ⅰ 较慢，决定着总反应的速率， D 错误。 2. 下列四支试管中，过氧化氢分解产生氧气的化学反应速率最大的是 ( 　　 ) [ 解析 ] 　 A 、 C 使用了催化剂，则反应速率应大于 B 和 D ；将 A 和 C 相比较， C 温度较高，则反应速率较大，故选 C 。 试管 温度 过氧化氢浓度 催化剂 A 室温 (25 ℃ ) 12% 有 B 水浴加热 (50 ℃ ) 4% 无 C 水浴加热 (50 ℃ ) 12% 有 D 室温 (25 ℃ ) 4% 无 C C Na 2 S 2 O 3