第2课时 外界条件对化学反应速率的影响
夯实基础轻松达标
1.运用“光触媒”技术,在路面涂上一种光催化剂涂料,可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成无污染的物质。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A.使用光催化剂不改变反应速率
B.改变压强对反应速率无影响
C.升高温度能加快反应速率
D.该反应生成NO2和C,控制了大气污染
2.下列说法不正确的是( )
A.具有较高能量的反应物分子称为活化分子
B.升高温度增大了活化分子百分数
C.催化剂能够改变化学反应的途径
D.增大压强能提高活化分子的浓度
3.决定化学反应速率的主要因素是( )
①温度 ②压强 ③催化剂 ④浓度 ⑤反应物本身的性质
A.①②③④⑤ B.⑤
C.①④
D.①②③④
4.研究发现,腐蚀严重的青铜器表面大都存在CuCl。关于CuCl在青铜器腐蚀过程中的催化作用,下列叙述正确的是( )
A.降低了反应的活化能
B.减缓了反应的速率
C.降低了反应的焓变
D.增大了反应的平衡常数
5.Na2S2O3溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实
验
反应
温度/℃
Na2S2O3溶液
稀硫酸
H2O
V/mL
V/mL
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
6.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )
A.对该反应体系加热
B.不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸
C.向稀硫酸中通入HCl气体
D.不用铁片,改用铁粉
7.已知分解1
mol
H2O2放出热量98
kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为:
H2O2+I-H2O+IO- 慢,H2O2+IO-→H2O+O2+I- 快。
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关
B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98
kJ·mol-1
D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
8.同质量的锌与盐酸反应,欲使反应速率加快,选用的反应条件正确的组合是( )
①锌粒 ②锌片 ③锌粉 ④5%的盐酸 ⑤10%的盐酸 ⑥15%的盐酸 ⑦适当加热 ⑧用冷水冷却
⑨不断振荡 ⑩迅速混合后静置
A.②⑥⑦⑩
B.①④⑧⑩
C.③⑤⑦⑨
D.③⑥⑦⑨
9.在一定条件下,容积为2
L的密闭容器中,将2
mol
L气体和3
mol
M气体混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g)xQ(g)+3R(g),10
s末,生成2.4
mol
R,并测得Q的浓度为0.4
mol·L-1。计算:
(1)10
s末L的物质的量浓度为 。?
(2)前10
s内用M表示的化学反应速率为 。?
(3)化学方程式中x值为 。?
(4)在恒温恒容条件下,往容器中加入1
mol氦气,反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”,下同)。?
(5)在恒温恒压条件下,往容器中加入1
mol氦气,反应速率 。?
提升能力跨越等级
1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
2.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,化学反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,生成SO3(g)的平均反应速率v=
3.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小顺序排列正确的是( )
甲.在500
℃时,10
mol
SO2和10
mol
O2
乙.在500
℃时,用V2O5作催化剂,10
mol
SO2和10
mol
O2
丙.在450
℃时,8
mol
SO2和5
mol
O2
丁.在500
℃时,8
mol
SO2和5
mol
O2
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙
D.丁、丙、乙、甲
4.一定条件下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0在2
L恒容密闭容器中进行,反应进行20
s时,CO的物质的量增加了0.40
mol,则下列说法正确的是( )
A.反应进行20
s的过程中,C的平均反应速率v(C)=0.005
mol·L-1·s-1
B.反应平衡时,v正(CO2)∶v逆(CO)=1∶2
C.升高温度时,正反应速率增大,逆反应速率减小
D.充入N2使体系压强增大,能提高反应速率
5.
在一定温度时,N2与H2反应过程中能量变化的曲线如右图。下列叙述正确的是( )
A.该反应的热化学方程式为N2+3H22NH3
ΔH=-92
kJ·mol-1
B.b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C.加入催化剂,该化学反应放热增多
D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
6.A与B在容积为1
L的密闭容器中发生反应:aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g),t1、t2时刻分别测得部分数据如下表:
n(B)/mol
n(C)/mol
n(D)/mol
反应时间/min
0.12
0.06
0.10
t1
0.06
0.12
0.20
t2
下列说法正确的是( )
A.0~t1内,平均反应速率v(B)=
mol·L-1·min-1
B.若起始时n(D)=0,则t2时v(D)=
mol·L-1·min-1
C.升高温度,v(B)、v(C)、v(D)均增大
D.b∶d=6∶1
7.
如图所示,某刚性容器内有一活塞和弹簧,B为真空,A内已充入2
mol
SO2和1
mol
O2,在一定条件下发生可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-Q
kJ·mol-1(Q>0),一段时间后活塞已保持静止,SO2的反应速率为v0。再往A内迅速充入2
mol
SO2和1
mol
O2,当活塞再次保持静止时,SO2的反应速率为v,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.活塞先下移,后上移到原静止位置,v>v0
B.活塞先下移,后上移但不到原静止位置,v>v0
C.活塞先下移,后上移到原静止位置,v=v0
D.活塞先下移,后上移但不到原静止位置,v=v0
8.(双选)向某密闭容器中加入0.3
mol
A、0.1
mol
C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知,t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法正确的是( )
A.若t1=15,生成物C在t0~t1时间段的反应速率为0.004
mol·L-1·s-1
B.t4~t5阶段改变的条件为降低反应温度
C.B的起始物质的量为0.02
mol
D.t5~t6阶段可能是升高温度
9.
在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞才可能发生化学反应,这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ·mol-1表示。请认真观察右图,然后回答问题。
(1)图中所示的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,该反应 (填“需要”或“不需要”)加热,该反应的ΔH= (用含E1、E2的代数式表示)。?
(2)已知热化学方程式:H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-241.8
kJ·mol-1,该反应的活化能为167.2
kJ·mol-1,则其逆反应的活化能为 。?
(3)对于同一反应,图中虚线(Ⅱ)与实线(Ⅰ)相比,活化能降低,活化分子百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是 。?
贴近生活拓展创新
1.反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)中,每生成7
g
N2,放出166
kJ的热量,该反应的速率表达式为v=k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测),其反应包含下列两步:
①2NO+H2N2+H2O2(慢)
②H2O2+H22H2O(快)
T
℃时测得有关实验数据如下:
序号
Ⅰ
0.006
0
0.001
0
1.8×10-4
Ⅱ
0.006
0
0.002
0
3.6×10-4
Ⅲ
0.001
0
0.006
0
3.0×10-5
Ⅳ
0.002
0
0.006
0
1.2×10-4
下列说法错误的是( )
A.整个反应速率由第①步反应决定
B.正反应的活化能一定是①<②
C.该反应速率表达式:v=5
000
c2(NO)·c(H2)
D.该反应的热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664
kJ·mol-1
2.为了研究外界条件对过氧化氢分解速率的影响,某同学做了以下实验,请回答下列问题。
编号
操作
实验现象
①
分别在试管A、B中加入5
mL
5%H2O2溶液,各滴入2滴1
mol·L-1FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时,将试管A放入盛有5
℃左右冷水的烧杯中浸泡;将试管B放入盛有40
℃左右热水的烧杯中浸泡
试管A中产生气泡速率变慢;试管B中产生气泡速率加快
②
另取两支试管分别加入5
mL
5%
H2O2溶液和5
mL10%
H2O2溶液
试管A、B中均未明显见到有气泡产生
(1)过氧化氢分解的化学方程式为 。?
(2)实验①的目的是 。实验中滴加FeCl3溶液的目的是 。?
(3)实验②未观察到预期的实验现象,为了帮助该同学达到实验目的,你提出的对上述操作的改进意见是 (用实验中所提供的几种试剂)。?
(4)某同学在50
mL一定浓度的H2O2溶液中加入一定量的二氧化锰,放出气体的体积(标准状况)与反应时间的关系如右图所示,则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是 。?
参考答案
第2课时 外界条件对化学反应速率的影响
夯实基础·轻松达标
1.C 由题意可知发生的反应为2NO+2CON2+2CO2,故D错;对该反应而言,光催化剂的使用,压强的改变,都会改变反应速率,故A、B错。
2.A 能量高不一定是活化分子,只有能量较高且能发生有效碰撞的分子才是活化分子;温度升高,可使一部分分子变成活化分子,增大了活化分子百分数;催化剂能降低反应所需的活化能,所以改变了化学反应途径;增大压强,体积缩小,所以提高了活化分子浓度但不会改变活化分子百分数。
3.B 决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,温度、压强、催化剂和浓度均为影响化学反应速率的外因,B正确。
4.A CuCl作为催化剂降低了反应的活化能,从而加快金属的腐蚀。
5.D 本题采用控制变量法分析外界因素对反应速率的影响。温度高、浓度大时反应速率会加快。
6.B 加热、增大固体反应物的表面积,都能加快反应速率,排除A、D;浓硫酸能使铁发生钝化,阻止了进一步的反应,并且浓硫酸与Fe反应也不生成H2,B项符合题意;而选项C中,增大了H+浓度,加快了化学反应速率。
7.A H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的,I-浓度越大,反应速率越快,A项正确;根据总反应可确定该反应的催化剂为I-,而IO-为中间产物,B项错误;根据所给信息无法确定反应的活化能,C项错误;反应速率关系为v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),D项错误。
8.D 对于锌的选择,接触面积越大反应速率越快;对于盐酸的选择,浓度越大反应速率越快;另外升高温度也可以加快反应速率,不断地振荡也可以增大反应物之间的接触面积,从而使反应速率增大。
9.答案
(1)0.2
mol·L-1 (2)0.12
mol·L-1·s-1
(3)1 (4)不变 (5)减小
解析
根据题给信息可得:
2L(g)+3M(g)xQ(g)+3R(g)
起始/mol
2
3
0
0
10
s末/mol
0.4
0.6
0.8
2.4
(1)c(L)==0.2
mol·L-1。
(2)v(M)==0.12
mol·L-1·s-1。
(3),x=1。
(4)恒温、恒容条件下通入He,反应物和生成物的浓度均不变,反应速率不变。
(5)恒温、恒压条件下通入He,容器容积增大,反应物和生成物的浓度减小,反应速率减慢。
提升能力·跨越等级
1.B 若增大O2的浓度,正反应速率突然变大,逆反应速率瞬间不变,随后逐渐变大,故A项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,v'(正)=v'(逆),故B项正确;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度增大,v(正)=v(逆),化学平衡不移动,SO2的转化率不变,故C项错误;乙达到平衡时所用时间短,则反应速率快,乙的压强较甲高,但增大压强平衡右移,SO2的转化率会增大,故D项错误。
2.D V2O5作为催化剂,能同等程度改变正、逆化学反应的速率,A项错误;压强并不是影响化学反应速率的唯一因素,只有当其他条件不变时增大压强,化学反应速率才有可能增大,B项错误;不管是吸热反应还是放热反应,降低温度时化学反应速率均减小,使达到平衡所需的时间增多,C项错误;据v=可知,D项正确。
3.C 甲、乙相比较,乙使用催化剂,反应速率乙>甲;丙、丁相比较,丁温度高,反应速率丁>丙;甲与丁相比较,甲反应物浓度大,反应速率甲>丁,故C项正确。
4.B C是固体,不能用其表示反应速率,A项错误。根据反应速率之比等于化学计量数之比可得v逆(CO2)∶v逆(CO)=1∶2,反应达到平衡状态,说明v正(CO2)=v逆(CO2),则有v正(CO2)∶v逆(CO)=1∶2,B项正确。升高温度,正、逆反应速率均增大,C项错误。充入N2使体系压强增大,但反应物和生成物的浓度均不变,故反应速率不变,D项错误。
5.B 加入催化剂可以降低反应所需的活化能,根据图示可求ΔH,热化学方程式应标出反应物和生成物的状态,A错。使用催化剂会同等程度地加快正、逆反应速率,但不能使平衡发生移动,也就不会影响反应释放的热量,C、D错。
6.C 不能确定起始时B的物质的量,因此0~t1时间段内,不能确定B的变化量,则不能计算其反应速率,A项错误;反应速率是平均反应速率,而不是瞬时反应速率,B项错误;t1~t2时间段内,B和D的物质的量的变化量分别是0.06
mol、0.1
mol,所以b∶d=3∶5,D项错误。
7.B 再往A内充入2
mol
SO2和1
mol
O2后,压强增大,先将弹簧压下,随着反应的进行,压强减小(平衡正向移动),弹簧又伸长,但最终压强比原来大,所以反应速率比原来大。
8.答案
AD
解析
v(C)==0.004
mol·L-1·s-1,A正确;在t4~t5阶段,平衡没有移动,反应速率减小,则是减小了压强;由图分析可知反应方程式是3A(g)B(g)+2C(g),再由化学式前的系数之比等于Δc之比,求出Δc(B)=0.03
mol·L-1,则B起始浓度为0.02
mol·L-1,求出容器体积为2
L,B和C错误;t5~t6
s阶段改变的条件应是升高温度,D正确。
9.答案
(1)放热 需要 -(E1-E2)kJ·mol-1
(2)409
kJ·mol-1
(3)使用了催化剂
解析
(1)据图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,则题给反应是放热反应,反应热ΔH=-(E1-E2)kJ·mol-1;由于反应物的总能量低于活化分子的最低能量,因此反应需要加热。
(2)由反应H2(g)+O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8
kJ·mol-1可知,活化分子的最低能量比反应物分子的能量高167.2
kJ·mol-1,该反应是放热反应,反应物分子的能量又比生成物分子的能量高241.8
kJ·mol-1,因此活化分子的最低能量比生成物分子的能量高(241.8+167.2)kJ·mol-1=409
kJ·mol-1;逆反应是吸热反应,则逆反应的活化能为409
kJ·mol-1。
(3)加入催化剂可改变反应的历程,从而降低反应的活化能。
贴近生活·拓展创新
1.B 由①、②两反应知,反应过程中反应慢的反应决定整个反应速率,整个反应速率由第①步反应决定,A正确;反应①慢,说明反应①的活化能高,正反应的活化能一定是①>②,B错误;比较实验Ⅰ、Ⅱ数据可知,NO浓度不变,氢气浓度增大一倍,反应速率增大一倍,比较实验Ⅲ、Ⅳ数据可知,H2浓度不变,NO浓度增大一倍,反应速率增大四倍,据此得到速率方程:v=kc2(NO)·c(H2),依据实验Ⅰ中数据计算k=5
000,则题给反应的速率表达式为v=5
000
c2(NO)·c(H2),C正确;反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)中,每生成7
g
N2放出166
kJ的热量,生成28
g
N2应放热664
kJ,则热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-664
kJ·mol-1,D正确。
2.答案
(1)2H2O22H2O+O2↑
(2)研究温度对H2O2分解速率的影响 加快H2O2分解速率,使实验现象易于观察
(3)将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中,或向两支试管中同时滴入2滴1
mol·L-1FeCl3溶液,观察产生气泡的速率
(4)C点
解析
影响化学反应速率的因素有多种,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件,探究这一条件对反应速率的影响,这种探究方法称为控制变量法。解答此类题时,首先要认真审题,清楚实验目的,弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表,确定一个变化的量,弄清在其他几个量不变的情况下,这个变化量对实验结果的影响,进而总结出规律。然后再确定另一个变量,重新进行相关分析。但在分析相关数据时,要注意题给数据的有效性。题中实验①控制浓度和其他条件相同,探究温度对反应速率的影响。实验②控制温度相同,探究浓度对反应速率的影响。(3)若实验②未观察到预期的实验现象,根据②的实验条件,应同时升高温度或滴入FeCl3溶液,以便加快反应速率。(4)分析图像可知斜率越大,反应速率越快,所以C点反应速率最慢。(共26张PPT)
第1课时 化学反应速率
知识铺垫
必备知识
正误判断
化学反应进行得越快越好吗?
?
?
?
?
提示:并不是所有的化学反应都是进行得越快越好。如金属的腐蚀人们就希望进行得越慢越好。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、化学反应是有历程的
1.对“化学反应是有历程的”这个问题的认识
(1)基元反应:大多数反应都是分几步完成的,其中的 反应称为基元反应,如氢气与氧气反应生成水,主要是分成四步:?
(2)反应历程:基元反应构成的 称为反应历程(又称反应机理),基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。平常所写的化学方程式就是总反应的化学方程式。?
(3)简单反应:有的反应反应物 直接转化为反应产物,其总反应就是基元反应,这类反应又称为 ,如中和反应
OH-+H+
===
H2O。?
每一步
反应序列
一步
简单反应
知识铺垫
必备知识
正误判断
2.造成化学反应速率千差万别的原因
反应不同,反应历程就不相同。同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同,反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程,而 的差别又造成了 的不同。?
3.激光技术开创化学反应的新阶段
化学反应实质上就是旧化学键的伸长、断裂和新化学键的生成过程,是反应物获得能量形成 ,再生成反应产物的过程。?
反应历程
化学反应速率
过渡态
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、化学反应速率
1.含义
描述化学反应进行 的物理量。?
2.表示方法
(1)对于反应体系
的化学反应,可以用单位时间内
(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示该物质的化学反应速率。?
(2)表达式:v= 。?
3.常用单位
、 。?
快慢
体积不变
某物质浓度
mol·L-1·s-1
mol·L-1·min-1
知识铺垫
必备知识
正误判断
4.用不同物质表示的反应速率之间的关系
在同一化学反应中,用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中
之比。如对于化学反应
这样对于一个化学反应来说,无论用哪一种物质表示,化学反应速率都是相同的。
各物质化学式前的系数
a∶b∶c∶d
【微思考】同一反应同一时间段用不同物质表示的化学反应速率不同,表示反应速率的意义是否相同?
?
?
提示:相同。
知识铺垫
必备知识
正误判断
三、化学反应速率的测定
1.测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的
(或 )相关的性质进行测定。?
2.测定方法
测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔内反应体系中某物质 的变化。物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其 或 存在函数关系,因此人们常用物理方法,通过准确而快速地测定反应物或反应产物浓度的变化来确定化学反应速率。常用于测定化学反应速率的物理方法有 、 、 。?
浓度
质量
浓度
物质的量
浓度
量气法
比色法
电导法
知识铺垫
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(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反应产物浓度的变化来表示化学反应速率。( )
(3)单位时间内反应物浓度的变化表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率。( )
(4)化学反应速率为0.8
mol·L-1·s-1是指1
s时某物质的浓度为0.8
mol·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。( )
×
×
×
×
√
×
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
化学反应速率的计算方法
问题探究
如何定量表示一个化学反应在一定条件下的反应速率?
?
?
?
?
提示:用单位时间反应物或反应产物浓度的变化来表示化学反应在一定条件下的反应速率。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
化学反应速率的计算方法
(1)利用反应速率的定义式v=
求算。
(2)利用化学反应中各物质的反应速率之比等于化学式前的系数之比的规律求算。
(3)利用“三段式”进行计算。
①求解化学反应速率计算题的一般步骤:
a.写出有关反应的化学方程式;
b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;
c.根据已知条件列方程计算。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
例如,对于反应:mA+nB
pC+qD。起始时A的浓度为a
mol·L-1,B的浓度为b
mol·L-1。反应进行至t1s时,A消耗了x
mol·L-1,则反应速率可计算如下:
②计算时注意以下量的关系:
a.对反应物:c起始-c转化=c某时刻
b.对生成物:c起始+c转化=c某时刻。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1(2019陕西西安模拟)将6
mol
CO2和8
mol
H2充入一容积为2
L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8~10
min内CO2的平均反应速率是( )
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
探究一
探究二
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答案:C
探究一
探究二
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变式训练1一定条件下,向2
L密闭容器中加入2
mol
N2和10
mol
H2,发生反应N2+3H2
2NH3,2
min时测得剩余N2
1
mol,下列化学反应速率不正确的是
( )
A.v(N2)=0.25
mol·L-1·min-1
B.v(H2)=0.75
mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=1
mol·L-1·min-1
D.v(NH3)=0.5
mol·L-1·min-1
答案:C
解析:根据反应速率的定义式可得,v(N2)=
=0.25
mol·L-1·min-1。因为v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2,故v(H2)=0.75
mol·L-1·min-1,v(NH3)=0.5
mol·L-1·min-1。C项不正确。
探究一
探究二
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化学反应速率的比较
问题探究
在两种不同条件下进行反应mA+nB
pC+qD中,一种条件下v(A)=4
mol·L-1·min-1,另外一种条件下v(B)=1
mol·L-1·min-1,若A表示的反应速率比B表示的反应速率快,试分析m、n符合什么关系?
提示:同一条件下不同物质表示的化学反应速率之比=化学式前的系数之比,即m∶n=v(A)∶v(B),已知v(A)∶v(B)=4∶1,且两种条件下用A表示的反应速率比用B表示的反应速率快,则m∶n<4∶1。
探究一
探究二
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深化拓展
化学反应速率的比较方法
(1)归一法:依据化学反应速率之比等于化学式前的系数之比,将同一反应中用不同物质表示的反应速率转化成用同一种物质表示的反应速率,然后直接依据数值进行比较。例如对于反应2SO2+O2
2SO2,如果在三种不同条件下的反应速率分别是a.v(SO2)=2
mol·L-1·min-1,b.v(O2)=3
mol·L-1·min-1,c.v(SO3)=4
mol·L-1·min-1,比较三种不同条件下反应速率的大小,可以将三者表示的反应速率都转化为用O2表示的反应速率再进行比较,即a.v(O2)=1
mol·L-1·min-1,b.v(O2)=3
mol·L-1·min-1,c.v(O2)=2
mol·L-1·min-1,则三种不同条件下反应速率的大小关系为b>c>a。
探究一
探究二
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(2)比值法:用不同条件下各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的系数,然后再对求出的数值(注意单位保持一致)进行大小排序,数值大的反应速率快。例如:对于反应mA+nBpC+qD,
探究一
探究二
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典例2对于反应A(g)+3B(g)
===
2C(g),下列各数据表示不同条件下的反应速率,其中反应进行得最快的是
( )
A.v(A)=0.01
mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.02
mol·L-1·s-1
C.v(B)=0.60
mol·L-1·min-1
D.v(C)=1.0
mol·L-1·min-1
答案:A
解析:对于同一反应在不同条件下的反应速率进行比较时,必须选定同一种速率单位和同一种物质,这样比较才有意义。如果选择B物质和单位mol·L-1·min-1,并依据“各物质的速率之比等于化学方程式中化学式前的系数之比”进行相应的换算,然后进行对比。A项,v(B)=3v(A)=3×60
s·min-1×0.01
mol·L-1·s-1=1.8
mol·L-1·min-1;B项,v(B)=60
s·min-1×0.02
mol·L-1·s-1=1.2
mol·L-1·min-1;D项,v(B)=
v(C)=1.5
mol·L-1·min-1,经过比较可知A项反应进行得最快。
探究一
探究二
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变式训练2反应A+3B
===
2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.15
mol·L-1·s-1;②v(B)=0.6
mol·L-1·s-1;③v(C)=0.4
mol·L-1·s-1;④v(D)=0.45
mol·L-1·s-1。该反应进行的快慢顺序为 。?
答案:④>③=②>①
探究一
探究二
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解析:解法一:由反应速率之比与物质的系数之比,比较后进行判断。由化学方程式A+3B
===
2C+2D可知,A与B的系数之比为1∶3,而v(A)∶v(B)=0.15∶0.6=1∶4,故v(B)>v(A),从而得②>①。B与C的系数之比为3∶2,而v(B)∶v(C)=0.6∶0.4=3∶2,故v(B)=v(C),从而得③=②。C与D的系数之比为2∶2=1∶1,而v(C)∶v(D)=0.4∶0.45,故v(D)>v(C),从而得④>③。故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。
解法二:将不同物质表示的反应速率换算为同一物质表示的反应速率,再比较反应速率数值的大小。若将其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率,则由方程式中的系数知:
v(A)∶v(B)=1∶3,则②表示的v(A)=0.2
mol·L-1·s-1;
v(A)∶v(C)=1∶2,则③表示的v(A)=0.2
mol·L-1·s-1;
v(A)∶v(D)=1∶2,则④表示的v(A)=0.225
mol·L-1·s-1。故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。
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探究一
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1.某一反应物的浓度是1.0
mol·L-1,经过20
s后,它的浓度变成了0.2
mol·L-1。在这20
s内用该物质浓度变化表示的化学反应速率为( )
A.0.04
B.0.04
mol·L-1·s-1
C.0.08
mol·L-1·s-1
D.0.04
mol·L-1
答案:B
探究一
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2.在N2+3H2
2NH3的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6
mol·L-1,在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45
mol·L-1·s-1,则此段时间是( )
A.1
s
B.2
s
C.44
s
D.1.33
s
答案:B
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3.在不同条件下,分别测得反应2SO2+O2
2SO3的化学反应速率如下,其中表示该反应进行得最快的是
( )
A.v(SO2)=4
mol·L-1·min-1
B.v(O2)=3
mol·L-1·min-1
C.v(SO2)=0.1
mol·L-1·s-1
D.v(O2)=0.1
mol·L-1·s-1
答案:D
解析:本题考查的是化学反应速率的比较。以SO2为标准,并将单位进行统一,将A、B、C、D选项换算成以SO2表示的反应速率分别为:A中v(SO2)=4
mol·L-1·min-1;B中v(SO2)=2v(O2)=6
mol·L-1·min-1;C中v(SO2)=(0.1×60)
mol·L-1·min-1=6
mol·L-1·min-1;D中v(SO2)=2v(O2)=(2×0.1×60)
mol·L-1·min-1=12
mol·L-1·min-1。则D项符合题意。
探究一
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4.某温度时,在V
L密闭容器中,A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)反应的化学方程式为 。?
(2)从开始到t1
min末,用物质C表示的反应速率为 。?第3节 化学反应的速率
第1课时 化学反应速率
夯实基础轻松达标
1.下列有关化学反应速率的说法中正确的是( )
A.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
B.化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种反应产物浓度的增加来表示
C.若某化学反应的反应速率为0.5
mol·L-1·s-1,就是指在该时间内反应物和反应产物的浓度变化都为0.5
mol·L-1·s-1
D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量
2.在密闭容器里,A与B反应生成C,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示,已知3v(B)=2v(A)、2v(C)=3v(B),则此反应可表示为( )
A.2A+3B2C
B.A+3B2C
C.3A+2B3C
D.A+BC
3.四位同学同时进行反应:A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)的速率测定实验,分别测得反应速率如下:
①v(A)=0.15
mol·L-1·s-1;②v(B)=0.6
mol·L-1·s-1;③v(C)=0.4
mol·L-1·s-1;④v(D)=0.45
mol·L-1·s-1。其中,反应进行得最快的是( )
A.①
B.②
C.③
D.④
4.已知反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10
L
密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45
mol,则此反应的平均速率v(X)可表示为( )
A.v(NH3)=0.010
mol·L-1·s-1
B.v(O2)=0.001
0
mol·L-1·s-1
C.v(NO)=0.001
0
mol·L-1·s-1
D.v(H2O)=0.045
mol·L-1·s-1
5.对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中正确的是( )
A.v(W)=3v(Z)
B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y)
D.3v(W)=2v(X)
6.用纯净的CaCO3与1
mol·L-1100
mL稀盐酸反应制取CO2。关于此反应,下列说法不正确的是( )
A.可以用单位时间内CaCO3质量的减少表示该反应的反应速率
B.可以用单位时间内生成CO2的量表示该反应的反应速率
C.可以用单位时间内溶液中Ca2+浓度的增加表示该反应的反应速率
D.可以用单位时间内CaCO3浓度的变化表示该反应的反应速率
7.反应2A+B3C+4D在不同条件下进行,下列表示该反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5
mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.3
mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.8
mol·L-1·s-1
D.v(D)=1.0
mol·L-1·s-1
8.
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0
kJ·mol-1。一定条件下,向体积为1
L的恒容密闭容器中充入1
mol
CO2和3
mol
H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中正确的是( )
A.3
min时,用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率
B.从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.225
mol·L-1·min-1
C.13
min时,向容器中充入2
mol氦气,该反应的化学反应速率增加
D.13
min时,反应停止
9.
某温度时,在容积为3
L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式为 。?
(2)反应开始至2
min末,X的反应速率为 。?
(3)该反应是由 (填序号)开始的。?
①正反应 ②逆反应 ③正、逆反应同时
提升能力跨越等级
1.
用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2,实验过程记录如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.OE段表示的反应速率最快
B.EF段表示的反应速率最快,收集的CO2最多
C.FG段收集的CO2最多
D.OG段表示随着时间的推移,反应速率逐渐增大
2.已知反应4NH3+5O24NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,则正确的关系式应该为( )
A.v(NH3)=v(O2)
B.v(O2)=v(H2O)
C.v(NH3)=v(H2O)
D.v(O2)=v(NO)
3.对于反应2A+B3C+4D,表示该反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5
mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.3
mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.8
mol·L-1·s-1
D.v(D)=1
mol·L-1·s-1
4.在一定条件下,将4
mol
A气体和2
mol
B气体在2
L的容器中混合发生如下反应:2A(g)+B(g)2C(g)。若在2
s末测得C的浓度为0.6
mol·L-1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3
mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6
mol·L-1·s-1
③2
s末时物质B的浓度为0.7
mol·L-1
④2
s末时物质A的转化率为70%
其中正确的是( )
A.①④
B.①③
C.②④
D.③④
5.
一定温度下,在2
L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( )
A.反应开始到10
s,用Z表示的反应速率为0.158
mol·L-1·s-1
B.反应开始到10
s,X的物质的量浓度减少了0.79
mol·L-1
C.反应开始到10
s,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
6.在一定温度下,10
mL
0.40
mol·L-1
H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表:
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/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(H2O2)≈3.3×10-2
mol·L-1·min-1
B.6~10
min的平均反应速率:v(H2O2)<3.3×10-2
mol·L-1·min-1
C.反应至6
min时,c(H2O2)=0.30
mol·L-1
D.反应至6
min时,H2O2分解了50%
7.(双选)900
℃时,向2.0
L恒容密闭容器中充入0.40
mol乙苯,发生反应:
(g)+H2(g) ΔH=a
kJ·mol-1,经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
时间/min
0
10
20
30
40
n(乙苯)/mol
0.40
0.30
0.24
n2
n3
n(苯乙烯)/mol
0.00
0.10
n1
0.20
0.20
下列说法不正确的是( )
A.保持其他条件不变,向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂,则反应速率不变
B.反应在前20
min内的平均速率为v(H2)=0.04
mol·L-1·min-1
C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时乙苯的浓度为0.2
mol·L-1
D.30
min后反应达到平衡状态
8.在2
L密闭容器中进行反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为物质系数。在0~3
min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质
时间
X
Y
Z
Q
起始(mol)
0.7
1
2
min末(mol)
0.8
2.7
0.8
2.7
3
min末(mol)
0.8
已知2
min内v(Q)=0.075
mol·L-1·min-1,。
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)= ,n(Q)= 。?
(2)方程式中m= ,n= ,p= ,q= 。?
(3)用Z表示2
min内的反应速率 。?
(4)2
min末Q的转化率为 。?
(5)试判断在2
min内v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”),在2
min末~3
min末v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。?
贴近生活拓展创新
某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25
℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,进行下列对比实验。
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
V1
V2
测得实验①和②溶液中的Cr2浓度随时间变化关系如图所示。
则表格中V1= ,V2= 。?
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。?
(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1
min反应速率v(Cr3+)=
mol·L-1·min-1(用代数式表示)。?
参考答案
第3节 化学反应的速率
第1课时 化学反应速率
夯实基础·轻松达标
1.D 中和反应速率很快,但有的没有明显现象,A错;在化学反应中,由于固体和纯液体的浓度视为常数,其浓度变化值为零,故不能用它们表示反应速率,B错;C项中单位错,浓度变化单位应为
mol·L-1,并且由于化学式前的系数不一定相同,在该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为0.5
mol·L-1。
2.C 由3v(B)=2v(A)、2v(C)=3v(B)可推出:,即v(A)∶v(B)∶v(C)=3∶2∶3,反应速率之比等于方程式中化学式前的系数之比。
3.D 根据化学反应速率之比等于方程式中各物质化学式前的系数之比,将A、B、C、D的反应速率都转化成A的速率,然后再进行比较。
4.C 先求出v(H2O)。由题意可知,v(H2O)==0.001
5
mol·L-1·s-1,D错误。再根据反应速率与方程式中物质化学式前的系数的关系求出v(NH3)、v(O2)、v(NO):
v(NH3)=v(H2O)=×0.001
5
mol·L-1·s-1=0.001
0
mol·L-1·s-1
v(O2)=v(H2O)=×0.001
5
mol·L-1·s-1=0.001
25
mol·L-1·s-1
v(NO)=v(NH3)=0.001
0
mol·L-1·s-1
可见,A、B错误,C正确。
5.C 反应速率关系式为v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)=3∶2∶4∶3,可知C正确。
6.D CaCO3为固体,浓度不变化,D项错误。
7.B 都换算成用B表示的反应速率:
A项v(B)==0.25
mol·L-1·s-1;
B项v(B)=0.3
mol·L-1·s-1;
C项v(B)=
mol·L-1·s-1;
D项v(B)==0.25
mol·L-1·s-1。
则B项的值最大,反应速率最快。
8.B 3
min时反应还没有平衡,A项错误。达到平衡时,v(H2)=3v(CO2)=0.225
mol·L-1·min-1,B项正确。由于容器的容积没有变化,所以通入2
mol氦气各成分的浓度没有变化,化学反应速率不变,C项错误。13
min时反应达到平衡,正、逆反应速率相等,但不等于零,D错误。
9.答案
(1)2Z+Y3X
(2)0.067
mol·L-1·min-1
(3)③
解析
(1)由图知Z、Y为反应物,X为反应产物,且该反应为可逆反应,Z、Y、X三物质的系数之比为(2.0-1.6)∶(1.2-1.0)∶(1.0-0.4)=2∶1∶3。
(2)v(X)==0.067
mol·L-1·min-1。
提升能力·跨越等级
1.B CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O。图像的横坐标表示时间,纵坐标表示生成二氧化碳的体积,可用单位时间内放出CO2的体积来表示该反应的反应速率,表现在图像上就是曲线的斜率,斜率越大,反应速率越大,一定时间内放出的CO2越多。由图可以看出,EF段反应速率最快,收集的CO2最多;整个反应过程中,反应速率不是逐渐增大,所以只有B项正确。
2.D 根据反应4NH3+5O24NO+6H2O可知,v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6。
v(NH3)∶v(O2)=4∶5?v(NH3)=v(O2),因此A不正确。v(O2)∶v(H2O)=5∶6?v(O2)=v(H2O),因此B不正确。v(NH3)∶v(H2O)=4∶6?v(NH3)=v(H2O),因此C不正确。v(O2)∶v(NO)=5∶4?v(O2)=v(NO),因此D正确。
3.B 可将反应速率均转化为用B表示的速率,然后比较大小即可。
A项:v(B)==0.25
mol·L-1·s-1
B项:v(B)=0.3
mol·L-1·s-1
C项:v(B)=≈0.27
mol·L-1·s-1
D项:v(B)==0.25
mol·L-1·s-1
则B项中速率最大。
4.B 2
s末C的浓度为0.6
mol·L-1,则2
s末n(C)=0.6
mol·L-1×2
L=1.2
mol,由“三段式”分析:
2A(g)+B(g)2C(g)
开始/mol
4
2
0
转化/mol
1.2
0.6
1.2
2
s末/mol
2.8
1.4
1.2
v(A)==0.3
mol·L-1·s-1,v(B)==0.15
mol·L-1·s-1,2
s末时A的转化率为×100%=30%,2
s末时B的浓度为=0.7
mol·L-1。
5.C v(Z)==0.079
mol·L-1·s-1,A项错误;反应开始到10
s,X物质的量浓度减少量为=0.395
mol·L-1,B项错误;10
s内Y的转化率为×100%=79.0%,C项正确;X、Y、Z三物质的系数比为(1.20-0.41)∶(1.00-0.21)∶1.58=1∶1∶2,故该反应化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),D项错误。
6.C H2O2的催化分解反应为2H2O22H2O+O2↑,根据生成氧气的体积确定过氧化氢的物质的量,6
min时,n(O2)=1×10-3
mol,消耗的H2O2的物质的量n(H2O2)=2×10-3
mol,则剩余H2O2的浓度c(H2O2)=0.2
mol·L-1,C错误;0~6
min,Δc(H2O2)=0.2
mol·L-1,v(H2O2)=0.2
mol·L-1÷6
min≈3.33×10-2
mol·L-1·min-1,A正确;随着反应进行,过氧化氢浓度减小,反应速率减小,故B正确;开始n(H2O2)=4×10-3
mol,0~6
min消耗了2×10-3
mol,分解率为50%,D正确。
7.BC 由题给表格中数据可知,30
min后苯乙烯的物质的量不再变化,说明反应已达到平衡状态,D项正确;水蒸气对该反应体系来说为“惰性气体”,恒容下充入水蒸气不影响反应速率,A项正确;前20
min内v(H2)==0.004
mol·L-1·min-1,B项错误;900
℃平衡时,乙苯的浓度为=0.1
mol·L-1,C项错误。
8.答案
(1)2.3
mol 3
mol (2)1 4 2 3
(3)0.05
mol·L-1·min-1 (4)10% (5)< =
解析
对比X的起始量和2
min末的量可知,起始时反应逆向进行。Δn(Q)=v(Q)·V·Δt=0.075
mol·L-1·min-1×2
L×2
min=0.3
mol。
利用“三段式”法对反应过程分析如下:
mX+ nY pZ+ qQ
起始/mol
0.7
n(Y)
1
n(Q)
转化/mol
Δn(X)
Δn(Y)
Δn(Z)
Δn(Q)
2
min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
故Δn(X)=0.8
mol-0.7
mol=0.1
mol,Δn(Z)=1
mol-0.8
mol=0.2
mol,n(Q)=0.3
mol+2.7
mol=3
mol。
(1)因,则Δn(Y)=0.4
mol,n(Y)=2.7
mol-0.4
mol=2.3
mol。
(2)m∶n∶p∶q=Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(Q)=0.1
mol∶0.4
mol∶0.2
mol∶0.3
mol=1∶4∶2∶3。
(3),v(Q)=0.075
mol·L-1·min-1,故v(Z)=0.05
mol·L-1·min-1。
(4)Q的转化率α(Q)=×100%=×100%=10%。
(5)起始时反应逆向进行,至2
min末Z的物质的量不再变化,达到平衡状态,故2
min内v(正)
min末~3
min末反应处于平衡状态,故v(正)=v(逆)。
贴近生活·拓展创新
答案
(1)20 20(或其他合理答案)
(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响或溶液pH越小,反应速率越大
解析
(1)实验①②中初始pH不同,则探究的是pH对反应速率的影响。因此实验②③为探究一定浓度草酸溶液用量对反应速率的影响,实验②③中试剂总体积应相同。
(2)草酸中C元素为+3价,则其被氧化为CO2。
(3)根据图像分析,实验①和②表明pH越小,则Cr2转化为Cr3+的反应速率越大;0~t1
min反应速率v(Cr3+)=2v(Cr2)=
mol·L-1·min-1。(共40张PPT)
第2课时 外界条件对化学反应速率的影响
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.
是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。?
2.影响化学反应速率的客观因素有 、 、 、 、反应物之间的接触面积等。?
反应物本身的性质
浓度
压强
温度
催化剂
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、浓度对化学反应速率的影响
在其他条件不变时,增大反应物的浓度可以 化学反应速率;减小反应物的浓度可以 化学反应速率。?
压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的,故一般意义上增大气体压强是指压缩气体体积;对于有气体参加的化学反应,温度一定时:
加快
减慢
改变
不变
知识铺垫
必备知识
正误判断
二、温度对化学反应速率的影响
1.基本规律
在其他条件不变时,升高温度可以 化学反应速率;降低温度可以 化学反应速率。?
2.化学反应速率与温度的定量关系
(1)经验规律。
对于在 中发生的反应,温度每升高10
K,反应速率提高到原来的 倍。?
(2)阿伦尼乌斯公式(经验公式):
式中:k为反应速率常数,A为比例系数,e为自然对数的底,R为理想气体常数,Ea为 。当Ea>0时,升高温度,反应速率常数 ,化学反应速率随之 。?
加快
减慢
溶液
2~4
活化能
增大
提高
知识铺垫
必备知识
正误判断
三、催化剂对化学反应速率的影响
1.催化剂:能 化学反应速率而在反应前后本身的
和 不变的物质。?
2.催化原理
(1)催化剂通过参与反应改变 、 反应的
来改变化学反应速率。?
(2)催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不能改变平衡转化率。
3.特点
(1)选择性:只对 或某类反应起催化作用。?
(2)高效性:可以较大幅度降低反应的 ,从而
化学反应速率。?
改变
质量
化学性质
反应历程
改变
活化能
某一反应
活化能
加快
知识铺垫
必备知识
正误判断
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)催化剂都不参加化学反应。( )
(2)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。( )
(3)可逆反应中减小产物的浓度可增大正反应的速率。( )
(4)增大反应体系的压强,反应速率不一定增大。( )
(5)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分含量,所以反应速率增大。( )
(6)对于反应2CO2(g)+6H2(g)
CH3CH2OH(g)+3H2O(g),使用催化剂可大大提高生产效率。( )
×
√
×
√
×
√
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
外界条件对反应速率的影响
问题探究
生活中我们总是期望有利于我们的反应进行得越快越好,不利于我们的反应进行得尽可能慢一些。那么怎样才能调控化学反应速率?影响化学反应速率的因素有哪些?
?
?
?
提示:要调控化学反应速率就要研究影响化学反应速率的因素。影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,影响化学反应速率的客观因素有温度、浓度、压强、催化剂、接触面积、光照等。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.浓度对化学反应速率的影响
(1)在298
K时,实验测得溶液中的反应H2O2+2HI
===
2H2O+I2在不同浓度时的反应速率如下表所示:
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
分析上表数据:
①当c(H2O2)恒定时,随c(HI)增大,其反应速率增大,若c(HI)增大1倍,其反应速率v也增大约1倍。同理,当c(HI)恒定时,反应速率v与c(H2O2)之间有类似的变化规律。
②由以上分析可知,其反应速率v与c(H2O2)·c(HI)成正比,上述反应在不同浓度时的反应速率的数学表达式可写为v=kc(H2O2)·c(HI)。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
(2)化学反应速率与反应物浓度的关系:
①速率方程。
对于任意一个化学反应aA+bB
===
cC+dD,其反应速率方程为v=kcm(A)·cn(B),式子中m、n、k都由实验测得,与化学方程式中的系数无关。
②反应速率常数。
速率方程中的k称为反应速率常数,它表示单位浓度下的化学反应速率。反应速率常数与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常情况下,反应速率常数越大,反应进行得越快。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
(3)改变浓度对化学反应速率的影响规律。
增加反应物浓度,反应速率均增大,正反应速率增大得多。增加生成物浓度,反应速率均增大,逆反应速率增大得多。固体或纯液体的浓度可视为常数,则固体量的增多,不影响反应速率,反应速率还与固体表面积的大小和生成物扩散的速率有关。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
2.压强对化学反应速率的影响
对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示:
结论:增大压强,体积缩小,浓度增大,化学反应速率加快。
微观解释:增大压强→体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快;反之,反应速率减慢。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
(1)由于固体、液体粒子间的空隙很小,增大压强几乎不能改变它们的浓度,因此对只有固体或液体参加的反应,压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。
(2)对于反应N2+3H2
2NH3,不同条件下,压强对化学反应速率的影响如下:
①恒温恒容密闭容器中。
a.充入N2,压强增大,c(N2)增大,化学反应速率加快。
b.充入He(He不参与反应),压强增大,但c(N2)、c(H2)、c(NH3)都不变,化学反应速率不变。
②恒温恒压密闭容器中。
充入He,体积增大,c(N2)、c(H2)、c(NH3)都减小,化学反应速率减小。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
3.温度对化学反应速率的影响
(1)根据基元反应碰撞理论,能量较高,相互之间发生碰撞,能够引发化学反应发生的反应物分子叫做活化分子。
①化学反应一般需要一个活化的过程,即能发生反应的分子,必须是先吸收能量后形成活化分子。
②普通反应物分子形成活化分子所吸收的能量叫活化能(Ea)。对基元反应而言,其活化能是过渡态的能量与反应物的平均能量之差。
③活化能越高,反应越难进行,反应速率常数越小。可见,活化能是决定化学反应速率的内因。
(2)一定条件下的化学反应,升高温度,可加快化学反应速率,降低温度,可减慢化学反应速率。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
4.催化剂对化学反应速率的影响
某些反应使用催化剂前后的活化能及反应速率常数之比如下表所示:
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
分析上表数据可知:
(1)使用催化剂,反应的活化能大幅度降低,反应速率常数变大,化学反应速率加快。
(2)催化剂:比温度、压强、浓度对化学反应速率的影响程度都要大,加快的速率可达几千倍;因为使用催化剂能降低活化能,也就是降低了阻碍反应进行的一个重要因素的影响。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例1某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)
2Z(g) ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是( )
A.t2时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t3~t4时间内反应物转化率最低
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
答案:A
解析:由图像知,在t1时刻化学反应达到平衡,t2~t3化学平衡没有移动,可能是加入了催化剂或增大压强,但该反应是一个气态物质系数发生变化的反应,压强的改变不会使正、逆反应速率同等程度地提高,只能是加入了催化剂;t3~t4平衡逆向移动,并且化学反应速率都减小,是减小了压强;t5~t6平衡逆向移动,反应物的转化率最小,t5是升高了温度,不是压强的影响。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
规律方法
1.在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。对于气体反应体系,有以下几种情况:
2.由于压强的变化对固体、纯液体或溶液的体积影响很小,因而对它们浓度改变的影响也很小,可以认为改变压强对它们的反应速率无影响。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
变式训练1用纯净的碳酸钙和稀盐酸反应制取CO2气体。下列措施对改变该反应的反应速率几乎没有影响的是( )
①改用等浓度的硝酸与碳酸钙反应 ②增大反应体系的压强或减小反应体系的压强 ③改用相同质量粉末状碳酸钙代替块状碳酸钙 ④改用含有相同H+浓度的稀硫酸
A.①② B.②③
C.③④
D.①④
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
答案:A
解析:因硝酸与盐酸的浓度相同,故对反应速率无影响。压强对反应速率的影响是通过改变气体的浓度来改变反应速率的,而该反应为固体碳酸钙与液体盐酸的反应,反应物中没有气体,故改变压强对该反应的反应速率几乎没有影响;粉末状碳酸钙的表面积较大,反应速率增大;尽管强调了稀硫酸与原盐酸中的H+浓度相同,但稀硫酸与碳酸钙反应生成的CaSO4微溶,会覆盖在碳酸钙表面,从而使碳酸钙与H+的接触面积减小,导致反应速率减小。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
依据v-t图像理解外界条件对反应速率的影响
问题探究
v-t图像的意义是什么?
?
?
?
提示:v-t图像可以直观地表示出在一定条件下,反应速率随时间的变化趋势。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
深化拓展
1.非可逆反应v-t图像
Zn与足量盐酸反应,反应速率随时间的变化情况如下图所示。
分析:AB段,因反应为放热反应,随反应进行,温度升高,导致反应速率加快;BC段,则主要因为随反应的进行,溶液中H+的浓度减小,导致反应速率减小。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
2.可逆反应的v-t图像
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
素能应用
典例2对于反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0已达平衡,如果其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响。下列条件与图像不相符的是(O~t1:v(正)=v(逆);t1时改变条件,t2时重新建立平衡)( )
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
答案:C
解析:分析时要注意改变条件的瞬间v(正)、v(逆)的变化。增加O2的浓度,v(正)增大,v(逆)瞬间不变,A正确;增大压强,v(正)、v(逆)都增大,v(正)增大的倍数大于v(逆),B正确;升高温度,v(正)、v(逆)都瞬间增大,C错误;加入催化剂,v(正)、v(逆)同时同倍数增大,D正确。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
规律方法
关于反应速率、化学平衡图像题的分析方法
(1)看清坐标系,弄清纵、横坐标所代表的意义,并与有关原理相结合。
(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点。
(3)看清曲线的变化趋势,注意渐变和突变,分清正、逆反应的曲线,从而判断反应特点。
(4)注意终点。例如,在浓度—时间图像上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。
(5)图像中先拐先平数值大。例如,在转化率—时间图像上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。
(6)定一议二原则。当图像中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
变式训练2密闭容器中进行可逆反应:aA(g)+bB(g)
cC(g),在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )
A.T1c,正反应为吸热反应
B.T1>T2,p1C.T1p2,a+bD.T1>T2,p1>p2,a+b>c,正反应为放热反应
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
答案:B
解析:由(T1,p1)和(T1,p2)两条曲线可以看出,温度相同(T1),但压强为p2时达到平衡所需的时间短,即反应速率大,所以p2>p1;压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大,说明增大压强平衡逆向移动,则a+bT2;温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小,说明升高温度平衡正向移动,故正反应为吸热反应。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
1.对于反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),其他条件不变时,下列措施不能改变化学反应速率的是( )
A.增大C(s)的量
B.增大H2O(g)的浓度
C.增大CO(g)或H2(g)的浓度
D.减小H2O(g)的浓度
答案:A
解析:改变物质的浓度,可以改变化学反应速率,而改变固体物质的物质的量不能改变化学反应速率,因为固体物质的浓度可视为常数。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
2.Fe与稀硫酸反应制氢气,下列措施能使生成氢气的速率一定加快的是( )
A.增加铁的量
B.增大硫酸的浓度
C.加热
D.增大压强
答案:C
解析:增加铁的用量,固体的浓度不变,反应速率不变,A项错误;在常温下铁与浓硫酸发生钝化,不能生成氢气,B项错误;加热,温度升高,反应速率一定增大,C项正确;反应在溶液中进行,增大压强,反应速率基本不变,D项错误。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
3.已知C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH>0,反应速率为v1,N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,反应速率为v2。对于上述两个反应,当温度升高时,v1和v2的变化情况为( )
A.同时增大
B.同时减小
C.v1增大,v2减小
D.v1减小,v2增大
答案:A
解析:温度升高时,不管是放热反应还是吸热反应,反应速率都增大。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
4.四个试管中都装有5
mL
0.1
mol·L-1
Na2S2O3溶液,分别在不同的温度下加入0.1
mol·L-1的硫酸和一定量的水,最先出现浑浊的是( )
A.20
℃,10
mL硫酸
B.20
℃,5
mL硫酸和5
mL水
C.30
℃,10
mL硫酸
D.30
℃,5
mL硫酸和5
mL水
答案:C
解析:溶液混合后总体积相同,从温度角度分析,C、D中温度高,反应速率快;从浓度角度分析,A、C中浓度大,反应速率快。综合两个角度,反应速率最快的是C。
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
5.一定条件下,在一体积不变的密闭容器中发生反应2A(g)+B(g)
3C(g) ΔH=a
kJ·mol-1。下图为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。填写下列空白。
(1)t3时改变的条件为 ,t4时改变的条件为 。?
(2)a (填“>”或“<”)0。?
探究一
探究二
素养脉络
随堂检测
答案:(1)减小压强或使用负催化剂 升高温度 (2)>
解析:题给反应是反应前后气体物质的量相等的反应,故改变压强对化学平衡无影响。由图像变化分析可知,t3时刻改变的条件是减小压强(或使用负催化剂),可同等程度地减小正、逆反应速率;t4时刻改变条件平衡正向移动,且v(正)、v(逆)出现突变,则改变的条件是升高温度,结合v(正)>v(逆)可知正反应吸热,即正反应的ΔH>0。