应用课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第5课时 速率方程、速率常数与反应历程专练
【学习目标】
1.了解反应速率方程与速率常数。 2.了解反应历程的简单应用。
【学习活动】
学习任务
目标一：了解反应速率方程与速率常数。 任务：了解反应速率方程与化学反应速率常数 1. 化学反应速率通常指一定时间内反应的平均速率。 2. 在化学反应进程中，未达平衡时，瞬时反应速率一般是不断变化的。 3. 对于基元反应，化学反应速率通常与各反应物浓度的幂之积成正比。 4. 速率常数和速率方程 对于反应： aA + bB + … → 产物 速率方程为 v = k·cx(A)·cy(B)·… ，式中的k称为速率常数。 【针对训练1】已知Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的速率方程v=k(Cl2)c(CO)[k为速率常数，只受温度影响]，该反应可认为经过以下反应历程： 第一步：Cl2 2Cl 快速平衡 第二步：Cl+CO COCl 快速平衡 第三步：COCl+Cl2→COCl2+Cl 慢反应 下列说法正确的是（ ） A．第一步反应和第二步反应的活化能较高 B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同 C．该总反应的速率主要取决于第三步反应 D．第三步反应的有效碰撞频率较大 答案：C 解析：A．第一步、第二步快速平衡，说明第一步反应和第二步反应的活化能较低，故A错误；B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，根据速率方程v=k(Cl2)c(CO)，得出它们对总反应速率的影响程度不相同，c(Cl2)影响程度大，故B错误；C．第三步是慢反应，因此该总反应的速率主要取决于第三步反应，故C正确；D．第三步是慢反应，说明第三步反应的有效碰撞频率较小，故D错误。综上所述，答案为C。 【针对训练2】某学习小组为了探究反应速率(v)与反应物浓度的关系，在20℃进行实验，所得的数据如表： 实验编号 相关数据①②③④⑤0.0080.0080.0040.0080.0040.0010.0010.0010.0020.0020.100.200.200.100.40
下列结论不正确的是（ ） A．若温度升高到40℃，则反应速率增大 B．实验①④，探究的是对反应速率的影响 C．若该反应速率方程为(k为常数)，则p=1 D．实验⑤中， 答案：C 解析：A．由于温度升高，反应速率增大，故A正确；B．实验①④中只有不同，探究的是对反应速率的影响，故B正确；C．根据表中数据可判断②、③中，氢离子浓度增大1倍，速率增大到原来的4倍，故p=2，故C错误；D．根据①②中数据可知n＝1，同理根据①④中数据可判断m＝1，③、⑤中氢离子浓度相同，和浓度关系是⑤中的二者浓度都比③中的增大一倍，速率增大4倍，因此mol L-1 s-1，故D正确；故选C。 【针对训练3】一定条件下，反应的速率方程为，某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下： 反应速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1x4v
根据表中的测定结果，下列结论错误的是( ) A．表中x的值为1 B．α、β、γ的值分别为1、2、-1 C．反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大 D．在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，会使反应速率降低 答案：B 解析：v=kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，对比第一组和第二组数据知，=8，所以β=，对比第二组和第三组数据知，，所以α=1；对比第一组、第四组数据，将β=，α=1带入得=2，解得γ=-1。A．对比第四、第五组数据得=，解得x=1，A正确；B．根据分析可知α、β、γ的值分别为1、、-1，B错误；C．根据分析可知c(Br)的指数的绝对值最大，对反应速率影响最大，C正确；D．由于γ=-1，增大HBr(g)浓度，cγ(HBr)减小，在反应体系中保持其他物质浓度不变，会使反应速率降低，D正确；综上所述答案为B。 【针对训练4】CO是一种常用的还原剂。一定条件下，反应的速率方程为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。某温度下，该反应在不同浓度下反应速率如下表所示： 反应速率①0.100.10v②0.200.10③0.200.20
(1)根据表中测定结果，下列推断正确的是_______(填字母)。 A．a=1、b=2 B．a=1、b=1 C．a=2、b=2 D．a=2、b=1 (2)改变下列一个条件，反应速率增大的是_______(填字母)。 A．降温 B．缩小体积 C．加入催化剂 D．减压 答案：(1)B (2)BC 解析：(1)速率方程为，根据①②中数据，v：=k×(0.10)a×(0.10)b：k×(0.20)a×(0.10)b，解之得a=1；根据②③中数据，：= k×(0.20)a×(0.10)b：k×(0.20)a×(0.20)b，解之得b=1；故选B。 (2)反应，缩小体积，增大浓度，反应速率加快；加入催化剂，反应速率增大，而降温（活化分子数百分数减小）和减压（相等于减小物质的浓度）均使反应速率减慢，故选BC。 【针对训练5】某反应的速率方程为,其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示: 0.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8
下列说法正确的是（ ） A．速率方程中的、 B．该反应的速率常数 C．增大反应物浓度,k增大导致反应的瞬时速率加快 D．在过量的B存在时,反应掉87.5%的A所需的时间是375min 答案：D 解析：A．将第一组数据和第二组数据代入可得，则m=1，将第二组数据和第四组数据代入可得，则n=0，A错误；B．由A选项的分析可知，m=1，n=0，则，代入第一组数据可得，B错误；C．增大反应物的浓度，增大了速率，并没有改变瞬时速率常数k(只受温度影响)，C错误；D．存在过量的B时，反应掉87.5%的A可以看作经历3个半衰期，即50%+25%+12.5%，因此所需的时间为，D正确；故选D。
目标二：了解反应历程的简单应用。 任务：了解反应历程的简单应用。 1. 基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 2. 自由基：带有单电子的原子或原子团叫自由基，如 I·自由基、O·自由基。自由基反应活性很强，寿命极短。 3.反应机理是对反应历程的描述。从反应机理的角度考虑，化学反应可以分为基元反应和非基元反应两大类。所谓基元反应是指一步完成的反应，它也是构成非基元反应历程的各基本步骤，可以鲜明地反映反应速率的规律性。 【针对训练1】双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH<0，反应过程示意图如下： 下列说法不正确的是（ ） A．过程I中2个H2O都参加了反应 B．过程I、II中都有化学键断裂 C．过程Ⅲ中有化学键形成 D．使用催化剂增加了活化分子百分数 答案：A 解析：A．根据图示，过程I只有1个H2O中O-H键断裂，故A错误；B．过程I有1个H2O中O-H键断裂、过程II有1个H2O中O-H键断裂，故B正确；C．过程III形成1个C=O键、1个O-H键、1个H-H键，故C正确；D．催化剂能降低反应活化能，增大活化分子百分数，故D正确；选A。 【针对训练2】卤代烃与端基炔(R＇C≡CH)催化偶联反应的一种机理如图所示。下列说法错误的是（ ） A．偶联反应中起催化作用的是M和CuI B．R＇C≡CCu为该催化过程的中间产物 C．该偶联反应的原理为R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI D．该催化机理改变了反应路径和反应热 答案：D 解析：A．由转化图可知，偶联反应中起催化作用的是M和CuI，故A正确；B．由转化关系可知，R＇C≡CCu产生后又被消耗，为该催化过程的中间产物，故B正确；C．由流程可知，转化图中右侧存在反应R'C≡CH+CuI→R'C≡CCu+HI，故C正确；D．催化剂改变反应路径，不改变反应热，故D错误。故选D。 【针对训练3】如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质的能量变化关系图，下列说法正确的是（ ） A．Cl·可由Cl2在高温条件下生成，是CH4与Cl2反应的催化剂 B．升高温度，活化分子的百分数不变，但反应速率加快 C．增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响 H的大小 D．第一步反应的速率大于第二步反应 答案：C 解析：CH4与Cl2生成CH3Cl的反应方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl。A．Cl·由Cl2在光照条件下生成，是CH4与Cl2反应的“中间体”，而不是反应的催化剂，选项A错误；B．Ea1、Ea2分别为第一步反应、第二步反应所需活化能，升高温度，反应所需活化能不变，即Ea1、Ea2不变，但活化分子的百分数增多，反应速率加快，选项B错误；C．Cl2是该反应的反应物，增大反应物的浓度，反应速率增大，而反应的 H和反应的途径无关，只与反应的始态和终态有关，即增大氯气的浓度不影响 H的大小，选项C正确；D．第一步反应所需活化能Ea1大于第二步反应所需活化能Ea2，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反应，故第二步反应速率更大，选项D错误。答案选C。 【针对训练4】金属插入CH4的C-H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法不正确的是（ ） A．整个反应快慢，由 CH2— Zr···H2→状态2反应决定 B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2 ΔH=+8.32 kJ mol-1 C．在中间产物中 CH3—Zr···H状态最稳定 D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能为201. 84 kJ mol-1 答案：D 解析：A．反应速率取决于反应活化能的大小，活化能越大的那步反应的反应速率越小，整个反应的反应速率由其决定，由图可知，CH2﹣Zr···H2→状态2反应的活化能最大，反应速率最慢，所以整个反应快慢，由CH2﹣Zr···H2→状态2反应决定，故A正确；B．由图可知，CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2的△H＝-106.15kJ/mol﹣(-114.47)kJ/mol═+8.32kJ/mol，故B正确；C．由图可知，CH3﹣Zr···H状态时具有的内能最低，所以CH3﹣Zr…H状态最稳定，故C正确；D．由图可知，Zr+CH4→CH─Zr···H3活化能为95.69kJ/mol，故D错误；故选：D。 【针对训练5】利用和合成甲醇：，反应的历程如下图所示。下列说法正确的是（ ） A．合成甲醇反应为放热反应 B．活化能为 C．副产物有、，其中相对较多 D．合成甲醇反应历程中速率较慢的是 答案：D 解析：A．由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，该反应为吸热反应，A项错误；B．活化能为，B项错误；C．由图可知，副产物有、，由于活化能越大，反应速率越慢，故相对较多，C项错误；D．活化能越大，反应速率越慢，故合成甲醇反应历程中速率较慢的是，D项正确；答案选D。 【针对训练6】已知反应S2O(aq)+2I-(aq)=2SO(aq)+I2(aq)，若向该溶液中加入含Fe3+的某溶液，反应机理如图所示。下列有关该反应的说法错误的是（ ） ①2Fe3+(aq)+2I-(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq) ②2Fe2+(aq)+S2O(aq)=2Fe3+(aq)+2SO(aq) A．反应①和反应②相比，反应②更容易发生 B．Fe3+是该反应的催化剂 C．增大Fe3+的浓度，能够加快反应速率 D．若不加Fe3+，正反应的活化能比逆反应的活化能大 答案：D 解析：A．反应②比反应①活化能低，反应②更容易发生，故A正确；B．在反应①中被消耗生成中间产物，在反应②中消耗又生成了，是该反应的催化剂，故B正确；C．增大的浓度，能够加快反应①的速率，反应①决定整个反应的快慢，故C正确；D．无论是否加，该反应为放热反应，正反应的活化能比逆反应的活化能小，故D错误。故答案为D。
2应用课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第5课时 速率方程、速率常数与反应历程专练
【学习目标】
1.了解反应速率方程与速率常数。 2.了解反应历程的简单应用。
【学习活动】
学习任务
目标一：了解反应速率方程与速率常数。 任务：了解反应速率方程与化学反应速率常数 1. 化学反应速率通常指一定时间内反应的平均速率。 2. 在化学反应进程中，未达平衡时，瞬时反应速率一般是不断变化的。 3. 对于基元反应，化学反应速率通常与各反应物浓度的幂之积成正比。 4. 速率常数和速率方程 对于反应： aA + bB + … → 产物 速率方程为 v = k·cx(A)·cy(B)·… ，式中的k称为速率常数。 【针对训练1】已知Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的速率方程v=k(Cl2)c(CO)[k为速率常数，只受温度影响]，该反应可认为经过以下反应历程： 第一步：Cl2 2Cl 快速平衡 第二步：Cl+CO COCl 快速平衡 第三步：COCl+Cl2→COCl2+Cl 慢反应 下列说法正确的是（ ） A．第一步反应和第二步反应的活化能较高 B．c(CO)、c(Cl2)分别增大相同的倍数，对总反应速率的影响程度相同 C．该总反应的速率主要取决于第三步反应 D．第三步反应的有效碰撞频率较大 【针对训练2】某学习小组为了探究反应速率(v)与反应物浓度的关系，在20℃进行实验，所得的数据如表： 实验编号 相关数据①②③④⑤0.0080.0080.0040.0080.0040.0010.0010.0010.0020.0020.100.200.200.100.40
下列结论不正确的是（ ） A．若温度升高到40℃，则反应速率增大 B．实验①④，探究的是对反应速率的影响 C．若该反应速率方程为(k为常数)，则p=1 D．实验⑤中， 【针对训练3】一定条件下，反应的速率方程为，某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下： 反应速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1x4v
根据表中的测定结果，下列结论错误的是( ) A．表中x的值为1 B．α、β、γ的值分别为1、2、-1 C．反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大 D．在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)浓度，会使反应速率降低 【针对训练4】CO是一种常用的还原剂。一定条件下，反应的速率方程为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。某温度下，该反应在不同浓度下反应速率如下表所示： 反应速率①0.100.10v②0.200.10③0.200.20
(1)根据表中测定结果，下列推断正确的是_______(填字母)。 A．a=1、b=2 B．a=1、b=1 C．a=2、b=2 D．a=2、b=1 (2)改变下列一个条件，反应速率增大的是_______(填字母)。 A．降温 B．缩小体积 C．加入催化剂 D．减压 【针对训练5】某反应的速率方程为,其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如表所示: 0.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8
下列说法正确的是（ ） A．速率方程中的、 B．该反应的速率常数 C．增大反应物浓度,k增大导致反应的瞬时速率加快 D．在过量的B存在时,反应掉87.5%的A所需的时间是375min
目标二：了解反应历程的简单应用。 任务：了解反应历程的简单应用。 1. 基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 2. 自由基：带有单电子的原子或原子团叫自由基，如 I·自由基、O·自由基。自由基反应活性很强，寿命极短。 3.反应机理是对反应历程的描述。从反应机理的角度考虑，化学反应可以分为基元反应和非基元反应两大类。所谓基元反应是指一步完成的反应，它也是构成非基元反应历程的各基本步骤，可以鲜明地反映反应速率的规律性。 【针对训练1】双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH<0，反应过程示意图如下： 下列说法不正确的是（ ） A．过程I中2个H2O都参加了反应 B．过程I、II中都有化学键断裂 C．过程Ⅲ中有化学键形成 D．使用催化剂增加了活化分子百分数 【针对训练2】卤代烃与端基炔(R＇C≡CH)催化偶联反应的一种机理如图所示。下列说法错误的是（ ） A．偶联反应中起催化作用的是M和CuI B．R＇C≡CCu为该催化过程的中间产物 C．该偶联反应的原理为R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI D．该催化机理改变了反应路径和反应热 【针对训练3】如图(Ea表示活化能)是CH4与Cl2生成CH3Cl的部分反应过程中各物质的能量变化关系图，下列说法正确的是（ ） A．Cl·可由Cl2在高温条件下生成，是CH4与Cl2反应的催化剂 B．升高温度，活化分子的百分数不变，但反应速率加快 C．增大Cl2的浓度，可提高反应速率，但不影响 H的大小 D．第一步反应的速率大于第二步反应 【针对训练4】金属插入CH4的C-H键形成高氧化态过渡金属化合物的反应频繁出现在光分解作用、金属有机化学等领域，如图是CH4与Zr形成过渡金属化合物的过程。下列说法不正确的是（ ） A．整个反应快慢，由 CH2— Zr···H2→状态2反应决定 B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2 ΔH=+8.32 kJ mol-1 C．在中间产物中 CH3—Zr···H状态最稳定 D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能为201. 84 kJ mol-1 【针对训练5】利用和合成甲醇：，反应的历程如下图所示。下列说法正确的是（ ） A．合成甲醇反应为放热反应 B．活化能为 C．副产物有、，其中相对较多 D．合成甲醇反应历程中速率较慢的是 【针对训练6】已知反应S2O(aq)+2I-(aq)=2SO(aq)+I2(aq)，若向该溶液中加入含Fe3+的某溶液，反应机理如图所示。下列有关该反应的说法错误的是（ ） ①2Fe3+(aq)+2I-(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq) ②2Fe2+(aq)+S2O(aq)=2Fe3+(aq)+2SO(aq) A．反应①和反应②相比，反应②更容易发生 B．Fe3+是该反应的催化剂 C．增大Fe3+的浓度，能够加快反应速率 D．若不加Fe3+，正反应的活化能比逆反应的活化能大
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