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第七章 化學反應速率和化學平衡,第一節(jié) 化學反應速率及其影響因素,考綱要求 1.了解化學反應速率的概念、反應速率的定量表示方法。2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重大作用。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響，認識并能用相關理論解釋其一般規(guī)律。4.了解化學反應速率的調控在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用。,1．表示方法 通常用單位時間內反應物濃度的 或生成物濃度的_____來表示。,考點一 化學反應速率,減小,增加,3．化學反應速率與化學計量數(shù)的關系 對于已知反應mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化學反應速率可用不同的反應物或生成物來表示，當單位相同時，化學反應速率的數(shù)值之比等于方程式中各物質的________________之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝_________________。 如在一個2 L的容器中發(fā)生反應：3A(g)＋B(g)===2C(g)，加入2 mol A,1 s后剩余1.4 mol，則v(A)＝_____________________，v(B)＝_________________，v(C)＝____________________。,化學計量數(shù),m∶n∶p∶q,0.3_molL－1s－1,0.1_molL－1s－1,0.2_molL－1s－1,答案：(1) (2) (3)√ (4)√,1．(2014年長沙模擬)反應A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四種不同情況下的反應速率分別為： ①v(A)＝0.45 mol/(Lmin) ②v(B)＝0.6 mol/(Ls) ③v(C)＝0.4 mol/(Ls) ④v(D)＝0.45 mol/(Ls) 下列有關反應速率的比較中正確的是( ) A．④③＝②① B．④②③④ D．④③②①,化學反應速率的大小比較,解析：若四種反應速率都用A表示[單位mol/(Ls)]，數(shù)值分別為：①v(A)＝0.007 5 mol/(Ls)， ②v(A)＝0.2 mol/(Ls)， ③v(A)＝0.2 mol/(Ls)， ④v(A)＝0.225 mol/(Ls)， 所以④③＝②①，故A正確。 答案：A,解析：將各項換算為v(A)且以mol/(Ls)為單位進行比較：,答案：A,化學反應速率大小的比較方法 由于同一化學反應的反應速率用不同物質表示時數(shù)值可能不同，所以比較反應的快慢不能只看數(shù)值的大小。 (1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位。 (2)轉化同一物質法： 將同一反應中的不同物質的反應速率轉化成同一種物質的反應速率，再進行速率的大小比較。,化學反應速率的計算,答案：B,4．(2015年安溪質檢)反應4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，經(jīng)2 min，B的濃度減少0.6 molL－1。對此反應速率的表示，正確的是( ) ①用A表示的反應速率是0.4 molL－1min－1 ②分別用B、C、D表示的反應速率其比值為3∶2∶1 ③在2 min末的反應速率，用B表示是 0．3 molL－1min－1 ④在這2 min內用B表示的反應速率的值是逐漸減小的，用C表示的反應速率的值是逐漸增大的 A．①② B．②③ C．② D．②④ 答案：C,答案：B,化學反應速率計算的解題模式——“三段式法” 依據(jù)化學方程式計算化學反應速率時，可按以下模式求解： (1)寫出有關反應的化學方程式。 (2)找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。 (3)根據(jù)已知條件列方程式計算。,(1)計算速率時忽略體積，用物質的量變化值除以時間。 (2)單位運算不規(guī)范。 如把a mol/(Lmin)表示為a mol/Lmin或a mol/(Lmin)。,1．內因(主要因素) 反應物本身的 是影響化學反應速率的決定因素。如鹵素單質與H2反應的速率F2Cl2Br2I2。,考點二 影響化學反應速率的因素,性質,2．外因(其他條件不變，改變一個條件),①③⑥⑦,3．理論解釋——有效碰撞理論 (1)活化分子、活化能、有效碰撞： ①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 ②活化能：如圖所示。 圖中：E1為 反應的活化能，使用催化劑時的活化能為____，反應熱為ΔH＝__________。 ③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學反應的碰撞。,,正,E3,E1－E2,(2)理論解釋：,4.具體影響規(guī)律及變化圖像 (1)濃度： ①影響規(guī)律：,,②變化圖像：,,,(2)溫度： ①影響規(guī)律：,,②變化圖像： 對于正反應放熱的反應：,,(3)壓強： ①影響規(guī)律： 總之，壓強對氣體分子數(shù)較多的一側影響更大。,,②變化圖像： 對于正反應方向氣體體積增大的反應： 對于反應前后氣體體積不變的反應：,,,(4)催化劑： ①影響規(guī)律： 催化劑可以同等程度地改變正反應速率和逆反應速率。 ②變化圖像： 圖像(與反應前后氣體體積不變的反應中增大壓強對反應速率影響圖像相似)：,,總之：(1)條件增強，曲線在原圖像的上方；條件減弱，曲線在原圖像的下方。 (2)濃度改變時，圖像曲線一條連續(xù)，一條不連續(xù)，其他條件改變，圖像曲線不連續(xù)。 上述v t圖像可簡記為：“增上減下，哪移哪大；濃度相連，溫壓要斷”。,1．思考 (1)壓強對反應速率影響的實質是什么？改變體系壓強，反應速率是否一定改變？ (2)升高溫度，吸熱反應的反應速率加快，放熱反應的反應速率減慢。這種說法正確嗎？ 提示：(1)改變壓強，實質是改變體積而使?jié)舛劝l(fā)生改變來實現(xiàn)反應速率的改變。對于沒有氣體參加的反應，改變體系壓強，反應物的濃度不變，反應速率不發(fā)生改變。 (2)不正確。 不論反應是放熱還是吸熱，升高溫度，反應速率都加快。,答案：(1) (2) (3) (4)√ (5) (6),1．將質量相同的鋅粉分別投入下列4個燒杯的溶液中，反應速率最快的是( ) 答案：D,外界條件對化學反應速率的影響,,2．(2014年高考新課標全國卷Ⅰ)已知分解1 mol H2O2放出熱量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為： H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快 下列有關該反應的說法正確的是( ) A．反應速率與I－濃度有關 B．IO－也是該反應的催化劑 C．反應活化能等于98 kJmol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2),解析：A.將題給兩個反應合并可得總反應為2H2O2===2H2O＋O2↑，該反應中I－作催化劑，其濃度的大小將影響該反應的反應速率。 B．該反應中IO－是中間產(chǎn)物，不是該反應的催化劑。 C．反應的活化能表示一個化學反應發(fā)生所需要的最小能量，分解1 mol H2O2放出98 kJ熱量，不能據(jù)此判斷該反應的活化能。 D．由反應速率與對應物質的化學計量數(shù)的關系可知v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)。 答案：A,3．(2014年安慶模擬)對恒溫恒容密閉容器中的可逆反應：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH0，下列敘述錯誤的是( ) A．升高溫度v(正)、v(逆)都增大，但v(逆)增大得更大 B．增大壓強v(正)、v(逆)都增大，但v(正)增大得更大 C．增大A的濃度v(正)會增大，但v(逆)會減小 D．采用正的催化劑一般v(正)、v(逆)同時增大，而且增大的倍數(shù)相同,解析：根據(jù)方程式可知，正反應是放熱反應，所以升高溫度，正逆反應速率都是增大的，總能量較低的生成物受影響更大，即逆反應速率增大得更大，平衡向逆反應方向移動，A正確；正反應是體積減小的可逆反應，所以增大壓強，正逆反應速率都是增大的，化學計量數(shù)大的反應物受影響更大，即正反應速率增大得更大，平衡向正反應方向移動，B正確；增大反應物的濃度，正反應速率突然增大，而逆反應速率逐漸增大，平衡向正反應方向移動，C不正確；催化劑是同等程度改變正逆反應速率，選項D正確，答案選C。 答案：C,答案：(1)增大 (2)增大 (3) 不變 (4)減小,影響化學反應速率的圖像,,A．圖甲中t2時刻發(fā)生改變的條件是增大反應物的濃度 B．圖甲中t2時刻發(fā)生改變的條件可能是增大壓強 C．圖乙中t2時刻發(fā)生改變的條件是升高溫度 D．圖乙中t2時刻發(fā)生改變的條件是從體系中分離出水蒸氣,答案：B,6．等質量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測得在不同時間(t)內產(chǎn)生氣體體積(V)的數(shù)據(jù)如圖所示，根據(jù)圖示分析實驗條件，下列說法中一定不正確的是( ),A．第4組實驗的反應速率最慢 B．第1組實驗中鹽酸的濃度大于2.5 molL－1 C．第2組實驗中鹽酸的濃度等于2.5 molL－1 D．第3組實驗的反應溫度低于30 ℃ 解析：由圖像可知，1、2、3、4組實驗產(chǎn)生的氫氣一樣多，只是反應速率有快慢之分。第4組實驗，反應所用時間最長，故反應速率最慢，A正確；第1組實驗，反應所用時間最短，故反應速率最快，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸濃度應大于2.5 molL－1，B正確；第2組實驗，鐵是粉末狀，與3、4組塊狀鐵相區(qū)別，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸的濃度應等于2.5 molL－1，C正確；由3、4組實驗并結合圖像知第3組實驗中反應溫度應高于30 ℃，D錯誤。 答案：D,,,(1)下列時刻所改變的外界條件是： t1____________；t3____________；t4____________。 (2)反應速率最快的時間段是____________。 (3)下列措施能增大正反應速率的是________。 a．通入A(g) B．分離出C(g) c．降溫 D．增大容積,解析：(1)t1時，v正、v逆都增大，條件改變應是升高溫度或增大壓強，但v逆增大的程度大，結合ΔHv′(逆)，但v′(正)比v(正)要小。d項v(正)、v(逆)均減小。 答案：(1)升高溫度 加入催化劑 減小壓強 (2)t3～t4段 (3)a,1．全程速率—時間圖像 如Zn與足量鹽酸的反應，反應速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖情況。 解釋原因：AB段(v漸大)，因反應為放熱反應，隨反應的進行，溫度漸高，導致反應速率的漸大；BC段(v漸小)，則主要因為隨反應的進行，溶液中c(H＋)漸小，導致反應速率漸小。,,2．物質的量(或濃度)—時間圖像 如：,,由圖可知v(吸熱)受溫度的影響大，v(縮體)受壓強的影響大。,,控制變量法探究影響化學反應速率的因素 在研究影響化學反應速率的因素時，由于外界影響因素較多，故為搞清某個因素的影響均需控制其他因素相同或不變時，再進行實驗。因此，常用變量控制思想解決該類問題。 1．考查形式 (1)以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù)，讓考生找出每組數(shù)據(jù)的變化對反應速率的影響。 (2)給出影響化學反應速率的幾種因素，讓考生設計實驗分析各因素對反應速率的影響。,2．解題策略 (1)確定變量： 在研究影響化學反應速率和化學平衡的因素時，由于外界影響因素較多，故搞清某個因素的影響均需控制其他因素相同或不變時，再進行實驗，從而理清影響實驗探究結果的因素。 (2)定多變一： 在探究時，應該先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關系。 (3)數(shù)據(jù)有效： 解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設置實驗)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。,(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案見下表： 表中Vx＝________，理由是_______________________________ _______________________________________________________。,,,答案 (1)Na2S2O3 2∶1 (2)2.0 保證反應物K2S2O8的濃度改變，而其他的不變 (3)如圖所示,,即時訓練 1．在298 K時，實驗測得溶液中的反應：H2O2＋2HI===2H2O＋I2，在不同濃度時的化學反應速率見下表，由此可推知當c(HI)＝0.500 molL－1，c(H2O2)＝0.400 molL－1時的反應速率為( ),A.0.038 0 molL－1s－1 B．0.152 molL－1s－1 C．0.608 molL－1s－1 D．0.760 molL－1s－1,答案：B,2．一定條件下，溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應的影響如圖所示。下列判斷正確的是( ),,A．在0～50 min之間，pH＝2和pH＝7時R的降解百分率相等 B．溶液酸性越強，R的降解速率越小 C．R的起始濃度越小，降解速率越大 D．在20～25 min之間，pH＝10時R的平均降解速率為0.04 molL－1min－1,答案：A,3．某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。,①請完成此實驗設計，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________。 解析：為保證實驗的可比性，實驗中H2SO4的體積應固定不變，還要保證溶液的總體積相等，這樣才能保證硫酸和鋅的因素固定不變，研究CuSO4對反應的影響，所以飽和硫酸銅與水的體積和可以由F組實驗來確定，為20 mL。則V1＝30、V6＝10、V9＝17.5。 答案：30 10 17.5,回答下列問題： (1)該實驗的目的是______________________________________。 (2)顯色時間t1＝________。 (3)溫度對反應速率的影響符合一般規(guī)律，若在40 ℃以下進行編號③對應濃度的實驗，顯色時間t2的范圍為________。 A．44.0 s D．數(shù)據(jù)不足，無法判斷 (4)通過分析比較表中數(shù)據(jù)，得到的結論是__________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。,