2022年高考化学二轮复习讲义第1讲 化学反应速率及影响因素（教案）

第1课时　必备知识——化学反应速率及影响因素知识清单[重要概念]①化学反应速率；②活化能；③活化分子；④有效碰撞[基本规律]①化学反应速率的计算；②化学反应速率的比较；③外界条件对化学反应速率的影响知识点1　化学反应速率的概念及计算1．化学反应速率2．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。[通关1](易错排查)判断正误(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(×)(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(×)[通关2](2021·辽宁沈阳六校联考)在2L的恒容容器中，充入1molA和3molB，并在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，经3s后达到平衡，测得C气体的浓度为0.6mol/L，下列说法中不正确的是(　　)A．用B表示反应速率为0.3mol/(L·s)B．平衡后，向容器中充入无关气体(如Ne)，反应速率增大C．3s时生成C的物质的量为1.2molD．平衡后，v正(A)＝v逆(A)B　[3s后达到平衡时，测得C气体的浓度为0.6mol/L，则有v(C)＝(0.6mol/L)/3s＝0.2mol/(L·s)，根据反应速率与化学计量数的关系可知，v(B)＝v(C)＝×0.2mol/(L·s)＝0.3mol/(L·s)，A项正确；恒容时充入Ne等气体，反应物的浓度不变，则反应速率不变，B项错误；3s时C气体的浓度为0.6mol/L，则有n(C)＝0.6mol/L×2L＝1.2mol，C项正确；达到平衡时，A的正、逆反应速率相等，则有v正(A)＝v逆(A)，D项正确。][通关3](2021·河北衡水检测)对于某反应X(g)＋3Y(g)2E(g)＋2F(g)，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率：甲中v(X)＝0.3mol·L－1·min－1；乙中v(Y)＝1.2mol·L－1·min－1；丙中v(E)＝0.6mol·L－1·min－1；丁中v(F)＝0.9mol·L－1·min－1。则反应最快的是(　　)A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁D　[若以物质X为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比等于各物质的化学计量数之比，将乙、丙、丁的反应速率换算为用物质X表示的反应速率，则有：乙中v(X)＝v(Y)＝×1.2mol·L－1·min－1＝0.4mol·L－1·min－1；丙中v(X)＝v(E)＝×0.6mol·L－1·min－1＝0.3mol·L－1·min－1；丁中v(X)＝v(F)＝×0.9mol·L－1·min－1＝0.45mol·L－1·min－1，故反应最快的为丁。] [通关4](2021·广东佛山检测)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－1C．0mol·L－1·min－1D．0.125mol·L－1·min－1C　[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。][通关5](2021·四川检测)将2molX和2molY充入2L密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2min时生成0.8molZ，测得Q的浓度为0.4mol·L－1，下列叙述错误的是(　　)A．a的值为2B．2min时X的浓度为0.2mol·L－1C．Y的转化率为60%D．反应速率v(Y)＝0.3mol/(L·min) B　[根据题意，依据“三段式法”计算：　　　　　　　X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)11000.20.60.40.40.80.40.40.42∶a＝0.4∶0.4，a＝2,A项正确；c(X)＝0.8mol/L，B项错误；α(Y)＝×100%＝60%，C项正确；v(Y)＝＝0.3mol/(L·min)，D项正确。] 知识点2　影响化学反应速率的因素1．影响化学反应速率的因素(1)内因(主要因素)反应物本身的组成、结构与性质是主要因素。例如，相同条件下，Mg、Al与等浓度的稀盐酸反应的速率大小：Mg_＞_Al(填“＞”或“＜”，下同)，其原因是金属的活动性：Mg_＞_Al。(2)外因(次要因素)①改变固体或纯液体的量，其浓度不变，则化学反应速率不变。②对于固体，一般通过改变颗粒大小来改变固体表面积，如将固体粉碎等；增加固体的用量，不考虑固体表面积的增大。(3)用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响图像图像分析(1)其他反应条件一定，化学反应速率随反应物浓度增大而增大 (2)其他反应条件一定，化学反应速率随温度的升高而增大(3)有气体参加的反应，化学反应速率随着压强增大而增大(4)有气体参加的反应，化学反应速率随着容器体积的增大而减小(T2＞T1)(5)分别在较低温度和较高温度下反应，化学反应速率随着压强的增大及温度的升高而增大2.利用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响(1)活化分子、活化能和有效碰撞①活化分子：具有足够能量能够发生有效碰撞的分子叫作活化分子。②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫作反应的活化能。如图所示：图中：E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，则反应热ΔH＝E1－E2。③有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞叫作有效碰撞。发生有效碰撞的两个条件：①反应物分子必须具有足够的能量(即活化分子)；②分子碰撞时要有合适的取向。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 非反应气体对反应速率的影响对于反应A(g)＋B(g)C(g)，恒温恒容或恒温恒压时，充入非反应气体(如He)，对化学反应速率的影响，分析如图所示：[通关1](易错排查)判断正误(1)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(√)(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大(√)(3)对可逆反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快(×)(4)(2018·全国卷Ⅲ)用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率(√)(5)(2018·江苏卷)在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快(×)(6)(2018·全国卷Ⅱ)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，探究浓度对反应速率的影响(×)[通关2](人教选修4·P24，2题改编)在C(s)＋CO2(g)2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是(　　)①减小容器体积使增大压强　　②增加碳的量　③恒容时通入CO2　④ 恒压下充入N2　　⑤恒容下充入N2A．①③⑤　　　　　　　　B．②④C．①③　　　D．③⑤C　[该反应为气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，①正确；增加碳的量，固体物质的浓度不变不影响化学反应速率，②错误；恒容通入CO2，反应物浓度增大，反应速率加快，③正确；恒压下充入N2，体积增大反应物浓度减小，反应速率减小，④错误；恒容下充入N2，反应物的浓度不变，反应速率不变，⑤错误。][通关3](2021·湖北武汉联考)已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－752kJ·mol－1的反应机理如下：①2NO(g)N2O2(g)　(快)②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)　(慢)③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)　(快)下列有关说法错误的是(　　)A．①的逆反应速率大于②的正反应速率B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效C．N2O2和N2O是该反应的催化剂D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大C　[①为快反应，说明反应物的活化能和生成物的活化能都较小，反应更容易发生；②为慢反应，说明反应物的活化能和生成物的活化能都较大，②中反应物的活化能大于①中生成物的活化能，因此①的逆反应速率大于②的正反应速率，A项正确；②反应为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，物质微粒发生碰撞时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B项正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C项错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D项正确。][通关4](深度思考)在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是(　　)A．加催化剂，v正、v逆都发生变化，而且变化的倍数相等B．加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数D．恒容下通入氩气，v正、v逆都增大且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数D　[加入催化剂，正、逆反应速率都增大，且增大的倍数相同，平衡不移动，A 项正确；反应物气体的化学计量数大于生成物气体的化学计量数，增大压强，v正、v逆都增大，平衡向正反应方向移动，说明v正增大的倍数大于v逆增大的倍数，B项正确；正反应放热，则降低温度，正、逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动，v正减小的倍数小于v逆减小的倍数，C项正确；恒容时通入氩气，虽然压强增大，但参加反应的气体的浓度不变，反应速率不变，D项错误。]训练(三十四)　化学反应速率及影响因素1．(2021·宁夏银川检测)在2L的密闭容器中发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4mol，在前5s内，A的平均反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则5s时容器中B的物质的量为(　　)A．3.4mol　　　　　　　　　B．2.4molC．2.8mol　　　D．1.2molA　[前5s内，A的平均反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则B的反应速率为0.06mol·L－1·s－1，故5s时容器中B的物质的量为4mol－0.06mol·L－1·s－1×5s×2L＝3.4mol。]2．(2021·黑龙江检测)水煤气是一种绿色环保的气体燃料，极大的提高了煤炭的燃烧效率。近年来研究推出以生活垃圾热解处理后的残渣为原料生产水煤气的技术工艺，其主要反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＞0。现将一定量的C(s)和水蒸气放在一密闭容器中进行上述反应， 则下列有关说法错误的是(　　)A．其他条件不变，升高温度，反应速率增大B．其他条件不变，将容器体积缩小一半，反应速率减小C．恒容时，抽出少量H2使反应体系反应速率减小D．其他条件不变，适当增加C(s)的质量，反应速率不变B　[其他条件不变，将容器体积缩小一半，反应混合物的浓度增大，反应速率加快，B项错误；恒容时，抽出少量H2，c(H2)减小，反应速率减小，C项正确；碳是固体，增加C(s)的质量，其浓度不变，反应速率不变，D项正确。]3．(2021·江苏常熟调研)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(　　)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C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大D　[浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，A项错误；NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，B项错误；由图可知，Mn2＋存在时，0.1mol·L－1NaOH中H2O2的分解速率比1.0mol·L－1的NaOH中的快，C项错误；由图可知，碱性条件下，Mn2＋存在时，对H2O2分解速率影响大，D项正确。]4．(2021·湖南八校联考)在一定条件下在体积为10L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图。下列说法正确的是(　　) A．t1min时正、逆反应速率相等B．X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系C．0～8min，H2的平均反应速率v(H2)＝0.75mol·L－1·min－1D．10～12min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.25mol·L－1·min－1B　[t1时刻没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，A项错误；根据图像，单位时间内X、Y变化量之比为2∶3对比反应的化学计算数，则X为NH3的曲线，B项正确；0～8min时，v(NH3)＝＝0.0075mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比得v(H2)＝＝0.01125mol·L－1·min－1，C项错误；10～12min，v(NH3)＝＝0.005mol·L－1·min－1，则v(N2)＝＝0.0025mol·L－1·min－1，D项错误。]5．(2021·浙江宁波十校联考)某温度下，在容积为2L的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应3A(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)，12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．前12s内，A的平均反应速率为0.025mol·L－1·s－1B．12s后，A的消耗速率等于B的生成速率C．化学计量数之比b∶c＝1∶2D．12s内，A和B反应放出的热量为0.2QkJC　[分析图像可知12s内A的浓度变化为(0.8－0.2)mol·L－1＝0.6mol·L－1，反应速率 v(A)＝＝＝0.05mol·L－1·s－1，A项错误；分析图像，12s内B的浓度变化为(0.5－0.3)mol·L－1＝0.2mol·L－1，v(B)＝＝mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，3∶b＝0.05∶，则b＝1，3∶c＝0.05∶，则c＝2，A、B的化学计量数不同，12s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B项错误，C项正确；消耗3molA放热QkJ，12s内消耗A的物质的量为0.6mol·L－1×2L＝1.2mol，消耗1.2molA放出的热量为0.4QkJ，D项错误。]6．(1)(2020·全国卷Ⅱ，28题节选)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×cCH4,其中k为反应速率常数。①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝________r1。②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________。A．增加甲烷浓度，r增大B．增加H2浓度，r增大C．乙烷的生成速率逐渐增大D．降低反应温度，k减小(2)(2018·全国卷Ⅲ，28题节选)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，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。①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________________、________________。②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x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，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)。解析　(1)①若甲烷的转化率为α，则此时余下甲烷的浓度为c(CH4)×(1－α)，根据速率方程，可以得出r2＝(1－α)r1；②根据速率方程，可以得出甲烷浓度越大，反应速率越大，A项正确；速率方程中没有涉及H2的浓度，即r的大小与H2的浓度无关，B项错误；随着反应进行，甲烷浓度变小，反应速率变小，C项错误；降低温度，化学反应速率会变慢，D项正确。(2)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线a达到平衡的时间短，则曲线a代表343K时SiHCl3的转化率变化，曲线b代表323K时SiHCl3的转化率变化。①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压强或浓度、改进催化剂等。②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＝k正x2SiHCl3－k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4，则有v正＝k正·x2SiHCl3，v逆＝k逆xSiH2Cl2·xSiCl4，343K下反应达到平衡状态时v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆·xSiH2Cl2·xSiCl4，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，＝≈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＝＝·＝0.02×≈1.3。答案　(1)①1－α　②AD(2)①及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)　②大于　1.3