2.1.4 反应机理、变量控制与图像分析课件（共22页）2023—2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共22张PPT)
反应机理、变量控制与图像分析
1.利用变量控制思维设计实验，基于图像分析反应速率及其影响因素。
2.从微观角度认识反应历程中能量变化与反应速率的关系。
学习目标
1.18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，
部分反应历程可表示为： ＋OH－
＋CH3O－
能量变化如图所示。
已知 为快速平衡，下列说法正确的是
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后，溶液中存在18OH－
C.反应结束后，溶液中存在CH318OH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于
图示总反应的焓变
√
2.铁的配合物离子(用[L-Fe-H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法错误的是
A.该过程的总反应为HCOOH CO2↑＋H2↑
B.H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价未发生变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
√
1.某兴趣小组将下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，以研究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。
A B C D E F
4 mol·L－1 H2SO4/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
下列判断不正确的是
A.V1＝30，V6＝10，V7＝20
B.本实验利用了控制变量思想，变量为Cu2＋浓度
C.反应一段时间后，实验A中的金属呈灰黑色，实验F的金属呈红色
D.该小组的实验结论是硫酸铜对稀硫酸与锌反应生成氢气有催化作用
A B C D E F
4 mol·L－1 H2SO4/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
√
2.某实验小组利用0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液与0.2 mol·L－1H2SO4溶液反应研究外界条件对化学反应速率的影响，设计实验如下：(已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O)
实验 编号 温度 /℃ V(Na2S2O3)/mL V(H2SO4)/mL V(H2O)/mL 出现浑浊
时间/s
① 20 5.0 10.0 0 t1
② 20 5.0 5.0 5.0 t2
③ 50 5.0 10.0 0 t3
下列说法正确的是
A.t1＞t2＞t3
B.实验①②③均应将Na2S2O3溶液逐滴滴入H2SO4溶液中
C.实验②中加入5.0 mL H2O的作用是控制变量，保持c(Na2S2O3)与实验
①一致
D.实验②③可探究温度对化学反应速率的影响
√
3.目前，汽车厂商常利用催化技术将汽车尾气中的CO和NO转化成CO2和N2，反应的化学方程式为2NO＋2CO 2CO2＋N2。为研究如何提高该转化过程的反应速率，降低NO、CO的污染，某课题组进行了以下实验探究。
[资料查阅]　①不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；②使用相同的催化剂，当催化剂质量相等时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
[实验设计]　该课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
(1)完成下列实验设计：
实验编号 实验目的 T/℃ NO初始浓度/ (mol·L－1) CO初始浓度/ (mol·L－1) 同种催化剂
的比表面积/ (m2·g－1)
Ⅰ 为以下实验作参照 280 6.50×10－3 4.00×10－3 80
Ⅱ ①_____________ ________________ ________________ ②____ ③__________ ④__________ 120
Ⅲ 探究温度对尾气转化速率的影响 360 ⑤___________ ⑥__________ 80
探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响
280
6.50×10－3
4.00×10－3
6.50×10－3
4.00×10－3
[图像分析与结论]　利用气体传感器测定了三组实验中CO浓度随时间变化的曲线，如图所示。
(2)由曲线Ⅲ可知，0～ min内，用NO表示的反应速率为_________________________。
3.00×10－3 mol·L－1·min－1
(3)由曲线Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化剂的比表面积，汽车尾气转化速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
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1.反应速率图像分析
化学反应速率与浓度、压强、温度、催化剂等外界因素有关。
(1)溶液中的反应速率图像分析(如：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑)
v－c(H＋) 图像 v－T(温度)图像 v－t(时间)图像

说明：开始时，反应放热、温度升高，反应速率增大，后来c(H＋)逐渐减小，化学反应速率减小
v－p(压强)图像 v－V(容积)图像 v－t(时间)图像 v－p、T(T1
提醒　分析图像时特别关注图像中坐标轴、起点、终点、拐点、图像变化趋势等。
2.反应速率相关量的图像分析
化学反应速率与反应中单位时间内各物质的物质的量浓度变化、质量的变化符合化学方程式中化学计量关系，根据图像中相关量的变化可以间接分析反应速率。如：
(1)物质的量与时间关系图像
特别关注：①反应物和生成物的判断；②反应是否可逆；③依据各物质的变化量计算化学反应速率或确定化学方程式。
(2)浓度与时间关系图像
特别关注：①起点、终点——计算反应速率；②斜率——曲线斜率代表反应速率。
1.如图所示为反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的反应速率v(N2)变化的图像，则横轴不可能是
A.反应时间 B.温度
C.压强 D.N2的浓度
√
2.下列表格中的各种情况，可以用对应图像表示的是
选项 反应 甲 乙
A 外形、大小相同的金属与水反应 Na K
B 不同浓度的H2C2O4溶液各2 mL分别与 4 mL 0.01 mol·L－1的KMnO4溶液反应 0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液 0.2 mol·L－1的H2C2O4溶液
C 5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液与5 mL 0.1 mol·L－1 H2SO4溶液反应 热水 冷水
D 5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2 无MnO2粉末 加MnO2粉末
√
3.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
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
√
4.研究反应2X(g) Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行
4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是
A.比较实验②④得出：升高温度，化学
反应速率加快
B.比较实验①②得出：增大反应物浓度，
化学反应速率加快
C.若实验②③只有一个条件不同，则实
验③使用了催化剂
D.在0～10 min内，实验②的平均反应速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1
√