2021版高考化学一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡1化学反应速率课件苏教版 58页

专题 7 　化学反应速率与化学平衡 　　　第一单元　化学反应速率 考点 1: 化学反应速率的计算及大小比较 化学反应速率 (a 、 b) 1. 表示方法 : 通常用单位时间内反应物浓度的 _____ 或 生成物浓度的 _____ 来表示。 2. 数学表达式及单位 : v = , 单位为 mol·L -1 ·min -1 或 mol·L -1 ·s -1 。 减少 增加 3. 化学反应速率与化学计量数的关系 : 对于已知反应 m A(g)+ n B(g) ==== p C(g)+ q D(g), 其化学 反应速率可用不同的反应物或生成物来表示 , 当单位相 同时 , 化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的 ___________ 之比 , 即 v (A)∶ v (B)∶ v (C)∶ v (D)= _______ _____ 。 化学计量数 m ∶ n ∶ p ∶ q 如在一个 2 L 的容器中发生反应 :3A(g)+B(g)==== 2C(g), 加入 2 mol A,1 s 后剩余 1.4 mol, 则 v (A)= ________________, v (B)=________________, v (C)= ________________ 。  0.3 mol·L -1 ·s -1 0.1 mol·L -1 ·s -1 0.2 mol·L -1 ·s -1 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错的打“ ×”) (1) 同一化学反应 ,2 mol·L -1 ·s -1 的化学反应速率一定比 1 mol·L -1 ·s -1 的化学反应速率快。 ( 　　 ) 提示 : × 。同一化学反应 , 不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程式中各物质的化学计量数之比 , 其数值可能不同 , 但表示的意义相同。 (2) 有时也可以用单位时间内某物质质量或物质的量的变化量来表示化学反应速率。 ( 　　 ) 提示 : √ 。反应速率表达式是一种通常用物质的量浓度的改变量来表示的 , 在某些特定情况下也可用单位时间内质量或物质的量的改变量来表示。 (3) 对于任何化学反应来说 , 反应速率越大 , 反应现象就越明显。 ( 　　 ) 提示 : × 。反应速率快的现象不一定明显 , 如 NaOH 与 HCl 的反应。 (4) 对于反应 4NH 3 +5O 2 ==== 4NO+6H 2 O, v (NO) 与 v (O 2 ) 的关系为 4 v (NO)=5 v (O 2 ) 。 ( 　　 ) 提示 : × 。同一化学反应 , 不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程式中各物质的化学计量数之比 , 即 5 v (NO)=4 v (O 2 ) 。 2. 一定温度下 ,10 mL 0.40 mol·L -1 H 2 O 2 溶液发生催化分解。不同时刻测得生成 O 2 的体积 ( 已折算为标准状况 ) 如下表 : t /min 0 2 4 6 8 10 V (O 2 )/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 ～ 6 min 的平均反应速率 : v (H 2 O 2 )≈3.3× 1 0 -2 mol·L -1 ·min -1 B.6 ～ 10 min 的平均反应速率 : v (H 2 O 2 )<3.3× 1 0 -2 mol·L -1 ·min -1 C. 反应至 6 min 时 , c (H 2 O 2 )=0.30 mol·L -1 D. 反应至 6 min 时 ,H 2 O 2 分解了 50% 【 解析 】 选 C 。根据题目信息可知 ,0 ～ 6 min, 生成 22.4 mL( 标准状况 ) 氧气 , 消耗 0.002 mol H 2 O 2 , 则 v (H 2 O 2 )≈3.3×1 0 -2 mol·(L·min) -1 ,A 项正确 ; 随反应 物浓度的减小 , 反应速率逐渐降低 ,B 项正确 ; 反应至 6 min 时 , 剩余 0.002 mol H 2 O 2 , 此时 c (H 2 O 2 )= 0.20 mol·L -1 ,C 项错误 ; 反应至 6 min 时 , 消耗 0.002 mol H 2 O 2 , 转化率为 50%,D 项正确。 3. 对于可逆反应 A(g)+3B(s) 2C(g)+2D(g), 在不同 条件下的化学反应速率如下 , 其中表示的反应速率最快 的是 ( 　　 ) A. v (A)=0.5 mol·L -1 ·min -1 B. v (B)=1.2 mol·L -1 ·s -1 C. v (D)=0.4 mol·L -1 ·min -1 D. v (C)=0.1 mol·L -1 ·s -1 【 解题思路 】 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。 【 解析 】 选 D 。本题可以采用归一法进行求解 , 通过方程式的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较 ,B 物质是固体 , 不能表示反应速率 ;C 项中对应的 v (A)= 0.2 mol·L -1 ·min -1 ;D 项中对应的 v (A)= 3 mol·L -1 ·min -1 。 【 考题变式 】 将 4 mol A 气体和 2 mol B 在 2 L 的容器中混合 , 并在一定条件下发生上述反应 , 若经 2 s 后测得 C 的浓度为 0.6 mol·L -1 , 用物质 A 表示的反应的平均速率为 ________mol·L -1 ·s -1 ,2 s 时物质 A 的浓度为 ________mol·L -1 。  提示 : 0.15 　 1.7 。 A 的起始浓度为 2 mol·L -1 , 由 2 s 后 C 的浓度可得 A 的变化浓度为 0.3 mol·L -1 , 所以用 A 表示的反应的平均速率为 0.15 mol·L -1 ·s -1 。 2 s 时 A 的浓度为 1.7 mol·L -1 。 4.( 新题预测 ) 煤在高温下与水蒸气可生成 CO 和 H 2 , 再将 它们转化为甲醇 , 在一恒温密闭容器中 , 充入一定量的 H 2 和 CO, 发生反应 :2H 2 (g)+CO(g) CH 3 OH(g), 测定的 部分实验数据如下 : 世纪金榜导学号 t /s 0 500 1 000 c (H 2 )/(mol·L -1 ) 5.00 3.52 2.48 c (CO)/(mol·L -1 ) 2.50 (1) 在 500 s 内用 H 2 表示的化学反应速率是 ________ 。  (2) 在 1 000 s 内用 CO 表示的化学反应速率是 ________,1 000 s 时 CO 的转化率是 ________ 。  (3) 在 500 s 时生成的甲醇的浓度是 ________ 。  【 解析 】 (1) 在 500 s 内 , v (H 2 )= =2.96×10 -3 mol · L -1 · s -1 。 (2) 在 1 000 s 时反应的 H 2 的浓度是 Δ c (H 2 )= 5.00 mol · L -1 -2.48 mol · L -1 =2.52 mol · L -1 , 则反应 了的 CO 的浓度是 :Δ c (CO)= Δ c (H 2 )=1.26 mol · L -1 , 用 CO 表示此段时间的平均速率为 v (CO)= =1.26×10 -3 mol · L -1 · s -1 , CO 的转化率为 ×100%=50.4% 。 (3) 在 500 s 时反应了的 H 2 的浓度为 Δ c (H 2 )= 1.48 mol · L -1 , 则生成的 CH 3 OH 的浓度为 Δ c (CH 3 OH)= Δ c (H 2 )=0.74 mol · L -1 。 答案 : (1)2.96×10 -3 mol · L -1 · s -1 (2)1.26×10 -3 mol · L -1 · s -1 　 50.4% (3)0.74 mol · L -1 【 归纳总结 】 1. 反应速率的计算及大小比较的常用依据 “速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比”是反应速率的计算及大小比较的常用依据。同一个反应的速率 , 用不同物质表示时 , 数值之比等于方程式中各物质的计量数之比 , 即对于反应 : a A+ b B ==== c C+ d D, 有 v (A)∶ v (B)∶ v (C)∶ v (D)= a ∶ b ∶ c ∶ d 或 v (A)= v (B)= v (C)= v (D); 可利用此比例关系计算用不 同物质表示的反应速率或计算方程式中各物质的化学 计量数。 2. 计算化学反应速率的基本模式 (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　　　　　　 m A+ 　 n B 　 p C 起始浓度 (mol · L -1 ) a b c 转化浓度 (mol · L -1 ) x 某时刻浓度 (mol · L -1 ) a - x b - c + 考点 2: 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的影响因素 (a 、 b 、 c) 1. 内因 : 反应物本身的 _____ 。 2. 外因 ( 其他条件不变 , 只改变一个条件 ) 性质 3. 理论解释 —— 有效碰撞理论 (1) 活化分子、活化能、有效碰撞。 ①活化分子 : 能够发生有效碰撞的分子。 ②活化能 : 如图 图中 : __ 为无催化剂时反应的活化能 , 使用催化剂时的 活化能为 __ , 反应热为 _____ 。 ③有效碰撞 : 活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。 E 1 E 3 E 1 - E 2 (2) 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。 【 典例精析 】 【 典例 】 某温度时 , 在一个容积为 2 L 的密闭容器中 ,X 、 Y 、 Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 若上述反应在 2 min 后的 t 1 ～ t 6 内反应速率与反应时间图象如下 , 在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素 世纪金榜导学号 ( 　　 ) A. 在 t 1 时增大了压强 B. 在 t 3 时加入了催化剂 C. 在 t 4 时一定降低了温度 D. t 2 ～ t 3 时 X 的转化率最高 【 解题思路 】 解答化学反应速率图象题的思路 【 解析 】 选 B 。在 t 1 时如果增大压强 , 则正、逆反应速率 都会增大 , 且应是 v ( 正 ) 增大的幅度大于 v ( 逆 ),A 错误 ; 在 t 3 时应该是加入了催化剂 , 正、逆反应速率都增大 , 并 且增大的倍数相同 , 平衡不移动 ,B 正确 ; 在 t 4 时不知道正 反应是吸热还是放热 , 无法确定是降低温度 , 由图象知 t 4 时应是减小压强 ,C 错误 ; 由题图可以看出 , 从 t 1 ～ t 2 , 平 衡向逆反应方向移动 ,X 的转化率降低 , 从 t 2 ～ t 4 , 平衡不移动 ,X 的转化率不变 , 从 t 4 ～ t 5 , 平衡继续向逆反应方向移动 ,X 的转化率又降低 , 因此 , t 0 ～ t 1 时 X 的转化率最高 ,D 错误。 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错的打“ ×”) (1) 固体、纯液体的“物质的量”变化 , 而化学反应速率不改变。 ( 　　 ) 提示 : √ 。固体或纯液体物质的浓度可视为常数 , 故其反应速率只与表面积的大小和其扩散的速率有关 , 而与其用量多少无关。 (2) 用铁片与硫酸反应制备氢气时 , 增大硫酸浓度一定会加快产生氢气的速率。 ( 　　 ) 提示 : × 。浓硫酸能够使铁钝化 , 形成的氧化膜隔绝了硫酸与铁的接触 , 反应停止。 (3) 对可逆反应 FeCl 3 +3KSCN Fe(SCN) 3 +3KCl, 增加 氯化钾浓度 , 逆反应速率加快。 ( 　　 ) 提示 : × 。该反应属于离子反应 ,K + 、 Cl - 实际没有参与 离子反应。 (4) 可逆反应达到平衡后 , 增大反应物的浓度 , 正反应速率增大 , 逆反应速率减小。 ( 　　 ) 提示 : × 。增大反应物的浓度 , 正反应速率增大 , 逆反应速率也增大。 (5) 化学反应速率既有正值 , 又有负值。 ( 　　 ) 提示 : × 。化学反应速率是一段时间内的平均速率 , 只有正值没有负值。 (6) 通入不反应的稀有气体 He 增大容器压强 , 对于有气体参加的反应 , 反应速率一定增大。 ( 　　 ) 提示 : × 。因为没有改变单位体积内活化分子数目 , 所以不影响反应速率。 2. 将 6 mol CO 2 和 8 mol H 2 充入一容积为 2 L 的密闭容器 中 ( 温度保持不变 ), 发生反应 CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g) 　 Δ H <0 。测得 H 2 的物质的量随时间变 化如图中实线所示 ( 图中字母后的数字表示对应的坐 标 ) 。该反应在 8 ～ 10 min 内 CO 2 的平均反应速率是 世纪金榜导学号 ( 　　 ) A.0.5 mol·L -1 ·min -1 B.0.1 mol·L -1 ·min -1 C.0 mol·L -1 ·min -1 D.0.125 mol·L -1 ·min -1 【 解析 】 选 C 。由题图可知 , 该反应在 8 至 10min 内 ,H 2 的物质的量在对应的 c 、 d 点都是 2 mol, 因为 v (H 2 )= 0 mol·L -1 ·min -1 , 说明反应达到平衡 , 各组分的物质的量的变化值为 0, 则 v (CO 2 )=0 mol·L -1 ·min -1 , 故 C 正确。 3.(2017· 江苏高考 )H 2 O 2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃ 时不同条件下 H 2 O 2 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 ,H 2 O 2 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 ,H 2 O 2 分解速率越快 C. 图丙表明 , 少量 Mn 2+ 存在时 , 溶液碱性越强 ,H 2 O 2 分解速率越快 D. 图丙和图丁表明 , 碱性溶液中 ,Mn 2+ 对 H 2 O 2 分解速率的影响大 【 解析 】 选 D 。 A 项 , 从图甲看 , 起始时 H 2 O 2 的浓度越小 , 曲线下降越平缓 , 说明反应速率越慢 , 错误 ;B 项 ,OH - 的浓度越大 ,pH 越大 , 图中 0.1 mol·L -1 NaOH 对应的 pH 最大 , 曲线下降得最快 , 即溶液 pH 越大 H 2 O 2 分解速率越快 , 错误 ;C 项 , 从图丙看 , 相同时间内 ,0.1 mol·L -1 NaOH 条件下 ,H 2 O 2 分解最快 ,0 mol·L -1 NaOH 条件下反应最慢 , 而 1.0 mol·L -1 NaOH 条件下反应处于中间 , 错误 ;D 项 , 从图丁看 , 在 Mn 2+ 存在越多时 ,H 2 O 2 的分解速率越快 , 正确。 4.(2016· 浙江 10 月选考真题 ) 为研究某溶液中溶质 R 的分解速率的影响因素 , 分别用三份不同初始浓度的 R 溶液在不同温度下进行实验 , c (R) 随时间变化如图。下列说法不正确的是 世纪金榜导学号 ( 　　 ) A.25 ℃ 时 , 在 10 ～ 30 min 内 ,R 的平均分解速率为 0.030 mol·L -1 ·min -1 B. 对比 30 ℃ 和 10 ℃ 曲线 , 在 50 min 时 ,R 的分解百分率相等 C. 对比 30 ℃ 和 25 ℃ 曲线 , 在 0 ～ 50 min 内 , 能说明 R 的平均分解速率随温度升高而增大 D. 对比 30 ℃ 和 10 ℃ 曲线 , 在同一时刻 , 能说明 R 的分解速率随温度升高而增大 【 解析 】 选 D 。 25 ℃ 时 , 在 10 ～ 30 min 内 ,R 的浓度减小 了 1.4 mol·L -1 -0.8 mol·L -1 =0.6 mol·L -1 , 所以反应 速率是 v (R)= =0.03 mol·L -1 ·min -1 ,A 项正 确 ; 根据图象 ,30 ℃ 和 10 ℃ 时 ,R 都是完全分解 , 分解百 分率都是 100%,B 项正确 ; 对比 30 ℃ 和 25 ℃ 曲线 , 在 0 ～ 50 min 内 ,30 ℃ 时 R 的浓度减小了 1.6 mol·L -1 - 0 mol·L -1 =1.6 mol·L -1 ,25 ℃ 时 R 的浓度减小了 1.8 mol·L -1 -0.5 mol·L -1 =1.3 mol·L -1 , 所以 30 ℃ 时分解速率快 ,C 项正确 ; 化学反应速率为某一时间段内的平均反应速率 , 而不是某一时刻的即时速率 ,D 项错误。 【 归纳总结 】 1. 解图象题三步曲 :“ 一看”“二想”“三判断” (1)“ 一看” —— 看图象 ①看面 : 弄清横、纵坐标的含义。 ②看线 : 弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。 ③ 看点 : 弄清曲线上点的含义 , 特别是一些特殊点 , 如起始点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。 ④看量的变化 : 弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。 ⑤看要不要作辅助线 : 如等温线、等压线等。 (2)“ 二想” —— 想规律 看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 (3)“ 三判断” 通过对比分析 , 做出正确判断。 2. 外界条件改变后 , 化学反应速率的变化图象可分为以下几类 : (1) 渐变型 : 在图象上呈现为反应速率从平衡速率逐渐发生变化 , 则改变的条件一定是浓度。速率增大则为增大浓度 ; 速率减小则为减小浓度。 (2) 突变型 ; 在图象上呈现为反应速率从平衡速率跳跃性发生变化 , 然后逐渐到达平衡 , 改变的条件是温度或压强。速率增大 , 则为升高温度或增大压强 ; 速率减小 , 则为降低温度或减小压强。 (3) 平变型 : 在图象上呈现为正、逆反应速率同等程度地增大或减小 , 平衡不变。增大则是使用了催化剂或反应前后气体体积不变的反应增大了压强 ( 容器体积减小 ); 减小则是反应前后气体体积不变的反应减小了压强 ( 容器体积增大 ) 。