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    人教版高考化学一轮复习讲义第11章第44讲 化学反应速率及影响因素(2份打包,原卷版+教师版)

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    [复习目标] 1.了解化学反应速率的概念及表示方法,能提取信息计算化学反应速率。2.掌握影响化学反应速率的因素,并能用有关理论解释。
    考点一 化学反应速率及表示方法
    1.化学反应速率
    (1)
    (2)各物质的化学反应速率之比=__________之比。
    如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),vA∶vB∶vC∶vD=____________。
    (3)注意事项
    ①化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
    ②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。
    ③固体或纯液体的浓度视为常数,不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
    2.应用“三段式”计算化学反应速率
    列起始量、转化量、某时刻量,再根据定义式或比例关系计算。
    对于反应mA(g)+nB(g)pC(g),起始时A的浓度为a ml·L-1,B的浓度为b ml·L-1,C的浓度为c ml·L-1,反应进行至t1 s时,A消耗了x ml·L-1,则化学反应速率的计算如下:
    mA(g)+nB(g)pC(g)
    起始浓度/ml·L-1 a b c
    (转化浓度/ml·L-1 x _______ ________
    t1 s时浓度/ml·L-1 a-x _______ ________
    则v(A)=________________,v(B)=________________,v(C)=________________。
    [应用举例]
    1.一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图。
    (1)表示NH3的物质的量变化的曲线是_____________________________________________。
    (2)计算0~8 min,H2的平均反应速率(写出计算过程,下同)。
    ______________________________________________________________________________
    (3)计算10~12 min,N2的平均反应速率。
    ______________________________________________________________________________
    2.已知反应:4CO+2NO2eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2+4CO2在不同条件下的化学反应速率如下。
    ①v(CO)=1.5 ml·L-1·min-1
    ②v(NO2)=0.7 ml·L-1·min-1
    ③v(N2)=0.4 ml·L-1·min-1
    ④v(CO2)=1.1 ml·L-1·min-1
    ⑤v(NO2)=0.01 ml·L-1·s-1
    请比较上述5种情况反应的快慢:________________________________________________(由大到小的顺序)。
    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.由v=eq \f(Δc,Δt)计算平均反应速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值( )
    3.化学反应速率为0.8 ml·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L-1( )
    4.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( )
    一、用其他物理量表示的化学反应速率的计算
    1.温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL,吸氢速率v=______mL·g-1·min-1。
    2.(2023·陕西榆林统考一模)在某一恒容密闭容器中加入CO2、H2,其分压分别为15 kPa、30 kPa,加入催化剂并加热使其发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。研究表明CH4的反应速率v(CH4)=1.2×10-6×p(CO2)·p4(H2) kPa·s-1,某时刻测得H2O(g)的分压为10 kPa,则该时刻v(H2)=________________。
    二、速率方程与化学反应速率
    3.[2020·全国卷Ⅱ,28(2)①]高温下,甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4eq \(――→,\s\up7(高温))C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为r=k×,其中k为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为r1,甲烷的转化率为α时的反应速率为r2,则r2=________ r1。
    4.[2018·全国卷Ⅰ,28(2)②]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应:
    其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t 的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:
    研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3× kPa·min-1。t=62 min时,测得体系中=2.9 kPa,则此时=________kPa,v=________kPa·min-1。
    考点二 影响化学反应速率的因素
    1.内因
    反应物________是主要因素。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.外因
    [应用举例]
    下列措施可以增大化学反应速率的是____________(填序号)。
    ①Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al片改成Al粉;②Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用98%浓硫酸;③H2SO4与BaCl2溶液反应时,增大压强;④2SO2+O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3 ΔH<0,升高温度;⑤Na与水反应时,增大水的用量;⑥2H2O2===2H2O+O2↑反应中,加入少量MnO2;⑦H2与Cl2混合后光照
    3.有效碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响
    (1)有效碰撞
    能够发生____________的碰撞为有效碰撞。化学反应发生的先决条件是反应物分子间必须发生碰撞。有效碰撞必须具备两个条件:一是发生碰撞的分子具有____________,二是碰撞时要有____________。
    (2)活化分子
    有足够的________,能够发生______________的分子叫活化分子。
    活化分子百分数=eq \f(活化分子数目,反应物分子总数)×100%。
    (3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
    条件→活化分子→有效碰撞→反应速率变化
    1.催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后物理和化学性质均保持不变( )
    2.升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小( )
    3.一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气,滴入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率( )
    4.增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大( )
    5.100 mL 2 ml·L-1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变( )
    一、压强对化学反应速率的影响
    1.一定温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行,回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。
    (1)缩小体积使压强增大:__________________________________________________,原因是______________________________________________________________________________。
    (2)恒容充入N2:__________。
    (3)恒容充入He:__________,原因是_____________________________________________
    ______________________________________________________________________________。
    (4)恒压充入He:__________。
    惰性气体对反应速率的影响
    二、固体表面积对化学反应速率的影响
    2.图1为从废钼催化剂(主要成分为MO3、MS2,含少量NiS、NiO、Fe2O3等)中回收利用金属的部分流程。
    “焙烧”时将纯碱和废钼催化剂磨成粉末后采取如图2所示的“多层逆流焙烧”,其目的是______________________________________________________________________________
    ______________________________________________________________________________。
    3.[2019·北京,27(1)①]甲烷水蒸气催化重整制氢的主要反应为:CH4+2H2O(g)eq \(=====,\s\up7(催化剂))CO2+4H2,用CaO可以去除CO2,H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率________(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:___________________
    ______________________________________________________________________________。
    三、对照实验及其设计
    4.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”,并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。限选试剂和仪器:0.20 ml·L-1 H2C2O4溶液、0.010 ml·L-1 KMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽。
    回答下列问题:
    (1)KMnO4溶液用________________(填名称)酸化;写出上述反应的离子方程式:_____________________________________________________________________________。
    (2)实验①②是探究________对化学反应速率的影响;实验②④是探究________对化学反应速率的影响。
    (3)若实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响,则a为________;表格中的“乙”填写t/s,其测量的是____________________________________________________________________。
    关于“变量控制法”题目的解题策略
    1.(2022·浙江6月选考,20)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g)eq \(,\s\up7(催化剂))N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是( )
    A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 ml·L-1·min-1
    B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
    C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
    D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
    2.(2021·辽宁,12)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( )
    A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
    B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
    C.条件①,反应速率为0.012 ml·L-1·min-1
    D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 ml·L-1时,半衰期为62.5 min
    3.(2022·广东,15)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则( )
    A.无催化剂时,反应不能进行
    B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
    C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
    D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 ml·L-1·min-1
    4.[2021·福建,12(4)①②]NaNO2溶液和NH4Cl溶液可发生反应:NaNO2+NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))N2↑+NaCl+2H2O。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系,利用如图装置(夹持仪器略去)进行实验。
    实验步骤:往A中加入一定体积(V)的2.0 ml·L-1 NaNO2溶液、2.0 ml·L-1 NH4Cl溶液和水,充分搅拌。控制体系温度,通过分液漏斗往A中加入1.0 ml·L-1醋酸,当导管口气泡均匀稳定冒出时,开始用排水法收集气体,用秒表测量收集1.0 ml N2所需的时间,重复多次取平均值(t)。回答下列问题:
    每组实验过程中,反应物浓度变化很小,忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如表所示。
    ①V1=________,V3=________。
    ②该反应的速率方程为v=k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H+),k为反应速率常数。利用实验数据计算得m=________(填整数)。
    t/min
    0
    40
    80
    160
    260
    1 300
    1 700

    p/kPa
    35.8
    40.3
    42.5
    45.9
    49.2
    61.2
    62.3
    63.1
    条件改变
    单位体积内
    有效碰撞次数
    化学反应速率
    分子总数
    活化分子数
    活化分子百分数
    增大反应物浓度
    增大压强
    升高温度
    加催化剂
    恒温恒容条件下
    通入惰性气体,总压增大,反应物浓度不变,反应速率不变
    恒温恒压条件下
    通入惰性气体,总体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小
    实验编号
    V(0.20 ml·L-1 H2C2O4溶液)/mL
    V(蒸馏水)/mL
    V(0.010 ml·L-1
    酸性KMnO4溶液)/mL
    m(MnSO4)/g
    T/℃


    2.0
    0
    4.0
    0
    50

    2.0
    0
    4.0
    0
    25

    1.5
    a
    4.0
    0
    25

    2.0
    0
    4.0
    0.1
    25
    编号
    时间/min
    cNH3/10-3 ml·L-1
    表面积/cm2
    0
    20
    40
    60
    80

    a
    2.40
    2.00
    1.60
    1.20
    0.80

    a
    1.20
    0.80
    0.40
    x

    2a
    2.40
    1.60
    0.80
    0.40
    0.40
    实验编号
    V/mL

    t/s
    NaNO2溶液
    NH4Cl溶液
    醋酸
    1
    4.0
    V1
    4.0
    8.0
    334
    2
    V2
    4.0
    4.0
    V3
    150
    3
    8.0
    4.0
    4.0
    4.0
    83
    4
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