1、第一节 化学反应速率及影响因素 三年13考 高考指数:1.了解化学反应速率的概念及定量表示方法。2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，认识其一般规律。一、化学反应速率 1.定义：单位时间内_。2.表达式：v=c/t，单位：_，如密 闭容器中，合成氨的反应N2+3H2 2NH3，开始时c(N2)=8 mol/L，2 min后c(N2)=4 mol/L，则用N2表示的反应速率为 _。反应物浓度的减少或生成物浓度的增加 molL-1s-1或molL-1min-1 2 molL-1min-1 3.化学反应速率与化学计量数关系 对于已知反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(
2、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_之比，即 v(A)v(B)v(C)v(D)=_。化学计量数 mnpq 二、影响化学反应速率的因素 1.内因 反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐 酸反应的速率大小关系为_。MgAl 2.外因 外 界 条 件 的 影 响 浓度 增大反应物浓度，反应速率 _；反之，_。温度 升高温度，反应速率_；反之，_。压强 对于有气体参加的反应，增 大压强，反应速率_；反 之，_。催化剂 使用催化剂，反应速率_。其他 _、光照、超 声波等，能够增大反应速率。增大 减小 增大 减小 增大 减小
3、增大 增大固体表面积 3.理论解释有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞 活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化能：如图 能 量 反应过程 生成物 反应物 E1 E2 E3 图中：E1为_，使用催化剂时的活化能为_，反 应热为_。有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。反应的活化能 E3 E1-E2(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 升高反应体系的温度 单位体积内分子总数不变，活化分子百分数增加，活化分子数增加 使用催化剂 增大化学 反应速率 单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多 增大反应物的浓度 增大气体压强 单位体积内分子总数增加，活化分子百分数不变，活化分子数增加 降
4、低活化能 吸收能量 1.反应N2+3H2 2NH3反应一段时间，v(N2)为 2 molL-1min-1，v(H2)为6 molL-1min-1，则两者表示 的该反应的反应速率不同。()【分析】将两者表示的反应速率转化为同一种物质比较，两 者的反应速率相同。2.碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体可以增大反应 速率。()【分析】固体物质的量的多少对反应速率没有影响。3.增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。()【分析】压强仅对有气体参加的反应的反应速率有影响。4.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。()【分析】增大反应物的浓度，不能增大活化分子的百分含
5、量，只能增大单位体积内活化分子的个数。5.在恒容容器中进行的反应2SO2+O2 2SO3，向容器中 通入N2，容器内压强增大，反应速率增大。()【分析】通入N2，容器内压强增大，但是SO2、O2、SO3各物质 的浓度都没有改变，反应速率不变。催化剂 化学反应速率的计算及大小比较 1.化学反应速率的计算(1)定义式法 v=c/t=n/(V t)(2)化学计量数法 对于任意化学反应：mA+nB=pC+qD，用不同反应物或生成 物表示的反应速率，数值之比等于化学计量数之比。若已知 某一反应物或生成物的反应速率，可以利用此关系求解未知 的某一反应物或生成物的反应速率。如对于反应N23H2 2NH3，已
6、知v(N2)=x molL-1min-1，则可以求得v(H2)、v(NH3)分别为3x molL-1min-1、2x molL-1min-1。2.化学反应速率的比较方法(1)归一法 将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反 应速率，再进行比较。如：对于反应2SO2+O2 2SO3，如果 v(SO2)=2 molL-1min-1，v(O2)=3 molL-1min-1，v(SO3)=4 molL-1min-1，比较反应速率的大小，可以将 三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出：v(O2)=1 molL-1min-1，v(O2)=2 molL-1min-1，则反
7、应速率的大小关系为：。(2)比值法 用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mAnB=pCqD，若v(A)/m v(B)/n，则反应速率AB。【高考警示钟】(1)比较同一反应中不同物质的化学反应速率时，要注意单位是否相同，如果单位不同，要化成相同的单位再进行比较。(2)单位时间内反应物或生成物的物质的量变化大，反应速率不一定快，因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示的。【典例1】(2012沈阳模拟)一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对
8、该反应的推断合理的是()A.该反应的化学方程式为3B4D 6A2C B.反应进行到1 s时，v(A)v(D)C.反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol/(Ls)D.反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等 【解题指南】解答该题应该注意以下两点：(1)根据物质的量随时间的变化确定反应物与生成物。(2)根据相同时间段内各物质的物质的量变化确定化学计量数与反应速率之间的关系。【解析】选C。根据各物质的物质的量随时间的变化图像可 知，A、D为生成物，B、C为反应物，在6 s时反应达到平衡，A、B、C、D的物质的量变化分别为1.2 mol、0.6 mol、0.8 mol、0.4 mol。
9、根据化学计量数之比等于变化的物质的 量之比可知A、B、C、D的化学计量数之比为6342，所 以反应方程式为3B4C 6A2D，A错；反应过程中和反 应达到平衡时各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，B、D错；反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.6 mol/(2L 6s)=0.05 molL-1s-1,C对。化学反应速率图像及其应用 1.物质的量(或浓度)时间图像及应用 例如：某温度时，在定容(V L)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。Ot1n3n/mol XYn2n1t2t3t4Zt/s根据图像可进行如下计算：(1)某物质的平均速率、转化率，如：v(X)=m
10、ol/(Ls)，Y的转化率=100%。(2)确定化学方程式中的化学计量数之比 如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为：(n1-n3)(n2-n3)n2。133nnV t232nnn2.速率时间图像及应用(以可逆反应为例分析)(1)改变反应物浓度 Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）增大反应物的浓度 平衡正向移动 Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）减小反应物的浓度 平衡逆向移动(2)改变生成物浓度 Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）增大生成物的浓度 平衡逆向移动 Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）减小生成物的浓度 平衡正向移动(3)改变气体体系的压强 对于正反应方向气体体积增大的反
11、应：Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）增大压强 平衡向体积缩小的方向移动 Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）减小压强 平衡向体积增大的方向移动 对于反应前后气体体积不变的反应:Otvv（正）v（逆）v(正)=v(逆)增大压强 平衡不移动 Otvv（正）v（逆）减小压强 平衡不移动 v(正)=v(逆)(4)改变温度 对于正反应放热的反应：Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）升高温度 平衡向吸热方向移动 Otvv（正）v（逆）v（正）v（逆）降低温度 平衡向放热方向移动(5)加催化剂 Otvv（正）v（逆）v（正）=v（逆）平衡不移动【高考警示钟】(1)只有压强的改变同等程度的引起反应物
12、和生成物浓度的改变时，才是改变压强。(2)只是改变一种物质的浓度而引起的压强改变，不应该从压强角度分析，应该从浓度角度分析。【拓展延伸】惰性气体对反应速率的影响(1)恒容时充入惰性气体，容器内气体的压强增大，但是各反应物和生成物的浓度不变，反应速率不变。(2)恒压容器中通入惰性气体，容器内压强不变，但是容器容积增大，各反应物和生成物的浓度减小，相当于减小压强，反应速率减小。【典例2】可逆反应N2+3H2 2NH3是工业上合成氨的重要反 应。(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式_(热量用E1、E2或E3表示)。(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的_条件，该条件的改变与图2中哪一时刻条件
13、的改变相同_(用“t1t6”表示)。(3)t3时刻改变的条件是_，t5时刻改变的条件是_。【解题指南】解答本题时应注意以下三点：(1)反应热与能量的关系；(2)分析E1与E2不同的原因；(3)图2中注意分析正、逆反应速率的变化程度及思考引起变化的原因。【解析】(1)根据图1可知，从N2和H2反应生成1 mol NH3过程 中放出的热量为(E3-E1)kJ，所以N2与H2反应生成NH3的热化学 方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H=-2(E3-E1)kJmol-1。(2)图1中虚线部分表示由反应物到达过渡态的过程中，所需 能量减少，说明使用了催化剂，降低了活化能。因为反应 N23H2
14、2NH3为反应前后气体体积不相等的反应，在图2中，t2时刻改变条件，正、逆反应速率的改变相同，说明改变的 外界条件只能是使用了催化剂。(3)t3时改变条件,v(正)、v(逆)都减小，且v(正)v(正)，平衡向逆反应方向移动，只能是升高温度。答案：(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-2(E3-E1)kJmol-1(2)催化剂 t2t3 (3)减小压强 升高温度【技巧点拨】根据速率时间图像判断反应条件的方法(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓
15、度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。A.8 min时表示正反应速率等于逆反应速率 B.前20 min A的反应速率为0.05 molL-1min-1 C.反应方程式中的x=1，30 min时表示增大压强 D.40 min时改变的条件是升高温度，且正反应为吸热反应【解析】选B。因为8 min时没有达到平衡，正、逆反应速率不相等，A错；前20 min，C的浓度变化为2.0 molL-1，C的反应速率为2.0 molL-1/20
16、 min=0.1 molL-1min-1，根据反应方程式可知，A的反应速率为C的1/2，A的反应速率为0.05 molL-1min-1，B对；根据图1可知，在3040 min B、C的浓度都变为原来的0.75倍，所以采取的措施是增大容器的体积，也就是减小压强。根据图2可知，3040 min之间减小压强，正、逆反应速率都减小相同程度，平衡不移动，可知反应为气体体积不变的反应，x=1，C错；根据图1可知，40 min时改变条件，B浓度增加，C浓度减小，平衡向逆反应方向移动。若正反应为吸热反应，升高温度，则正反应速率瞬间的增大程度应该大于逆反应速率的增大程度，从图2可知，D错。【实验探究6】“定多变
17、一法”突破变量 探究型实验题【典例】(福建高考T23节选)在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO35SO322H=I25SO42H2O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如表所示：实验1 实验2 实验3 0.01 molL1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 5 5 5 0.01 molL1 Na2SO3溶液的体积/mL V1 5 5 H2O的体积/mL 35 40 V2 实验温度/25 25 0 溶液出现蓝色时所需时间/s 该实验的目的是_；表中V2=_mL。【精讲精析】1.解题关键点(1)关键点1：分
18、析表中数据，准确定位实验目的。从题目中可以看出，三个实验中KIO3酸性溶液浓度和体积都相等，变量为温度、亚硫酸钠溶液的浓度。所以本题探究的是反应物浓度(由溶液体积变化决定)、温度对反应速率的影响。(2)关键点2：三个实验中溶液的体积均为50 mL。2.解题疑惑点(1)如何确定亚硫酸钠溶液和水的体积 由实验2可以看出混合溶液的总体积应为50 mL，为保证三组实验中溶液体积相同，则V1为10 mL，V2为40 mL。(2)分别根据哪些实验研究温度、亚硫酸钠溶液浓度对反应速率的影响 对比实验1和实验2可知，KIO3溶液的浓度相等，Na2SO3溶液的浓度不相等(因为体积不同)，故这两个实验的目的是探究
19、该反应的反应速率与亚硫酸钠溶液浓度的关系；对比实验2和实验3可知，两溶液的浓度都相等，而温度不相等，故实验目的是探究该反应的反应速率与温度的关系。【参考答案】探究该反应的反应速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系 40 变量探究型实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。1.常见考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据，让考生找出每组数据的变化对反应的影响。(2)给出影响化学反应的几种因素，让考生设计实验分析各因素对反应的影响。2.解题策略(1)确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定
20、多变一 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效 解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。1.下列说法中不正确的是()A.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B.在其他条件不变时，升高温度一定会加快化学反应的反应速率 C.使用合理的催化剂，可以改变化学反应速率，但不能改变化学平衡状态 D.增大反应物浓度，可使单位体积内活化分子数增加，反应速率加快【解析】选A。有的化学反
21、应反应速率越快，反应现象越明显；有的反应反应速率太快，现象并不明显，A错；升高温度一定能加快反应速率，B对；使用催化剂，能够改变反应速率，但是对平衡无影响，C对；增大浓度，增加的是活化分子总数，D对。2.一定条件下进行反应 2X(g)+Y(g)Z(s)3W(g)H0。达到平衡后，t1时刻改变某一条件所得vt图像如图，则改变的条件为()A.增大压强 B.升高温度 C.加催化剂 D.增加生成物浓度【解析】选B。反应2X(g)+Y(g)Z(s)3W(g)H0达 到平衡后，t1时刻改变条件，正、逆反应速率都增大，且正反 应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度，平衡向逆反 应方向移动，增大压强，正反应
22、速率增大的程度等于逆反应 速率增大的程度，A错；升高温度，正反应速率增大的程度小 于逆反应速率增大的程度，B对；加催化剂，正、逆反应速率 同等程度增大，C错；增加生成物浓度，逆反应速率增大，正 反应速率瞬时不变，D错。3.铁粉与足量1 mol/L盐酸反应，为了加快反应速率且不影响产生氢气的量可以加入()2 mol/L的硝酸溶液 少量CuSO4(s)少量铜粉 少量CH3COONa(s)对溶液加热 向反应液中通入HCl气体 加入过量铁粉 将铁粉改为铁片 A.B.C.D.【解析】选B。根据反应Fe+2HCl=FeCl2+H2，因为盐酸足量，所以生成H2的量取决于Fe的物质的量，若不影响产生气体的量则
23、不能减少Fe的物质的量。加入CuSO4，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，Fe、Cu与盐酸形成原电池，反应速率加快，但是Fe的物质的量减少，生成H2的物质的量也减少，错、对；HNO3与Fe反应不生成H2，生成NO，错；加入CH3COONa固体，CH3COO-与H+反应生成CH3COOH，溶液中H+浓度减小，反应速率减小，错；将溶液加热，反应速率加快，对；向溶液中通入HCl气体，溶液中H+浓度增大，反应速率加快，对；因为盐酸足量，加入铁粉，Fe的物质的量增多，生成H2的物质的量增多，错；将铁粉改为铁片，反应速率减慢，错。故正确选项为B。4.对于反应A(g)+3B(g)2C(g)，下列各数据表示
24、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/(Ls)B.v(B)=0.02 mol/(Ls)C.v(B)=0.60 mol/(Lmin)D.v(C)=1.00 mol/(Lmin)【解析】选A。将A、B、C的反应速率都转化为相同的单位 molL-1min-1，A、B、C、D四项中表示的反应速率分别为 0.60 molL-1min-1、1.20 molL-1min-1、0.60 molL-1min-1、1.00 molL-1min-1。将A、B、C物 质的反应速率各自除以对应的化学计量数得到的反应速率为 0.60 molL-1min-1、0.40 molL-
25、1min-1、0.20 molL-1min-1、0.50 molL-1min-1，所以反应速 率最快的为A，A项正确。5.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定 条件下发生如下反应：2A(g)+B(g)2C(g)。若经2 s 后测 得C的浓度为0.6 molL-1，现有下列几种说法：用物质A表示的反应的平均速率为0.3 molL-1s-1 用物质B表示的反应的平均速率为0.6 molL-1s-1 2 s时物质A的转化率为70%2 s时物质B的浓度为0.7 molL-1 其中正确的是()A.B.C.D.【解析】选B。2 s后C的浓度为0.6 molL-1，则C的反应
26、速率 为0.6 molL-1/2 s=0.3 molL-1s-1，所以A的反应速率为0.3 molL-1s-1，对；B的反应速率为C的1/2，为 0.15 molL-1s-1，错；反应2 s A转化的浓度即生成的C的 浓度，A的起始浓度为4 mol/2 L=2 molL-1，A的转化率为 0.6molL-1/2 molL-1100%=30%，错；反应2 s B转化的浓度为生成C的浓度的1/2，B的转化浓度为0.6 molL-1 1/2=0.3 molL-1，开始B的浓度为2 mol/2 L=1 molL-1，所以2 s时B的浓度为1 molL-10.3 molL-1=0.7 molL-1，对；
27、所以正确选项为B。6.在一个容积固定为2 L的密闭容器中，发生反应aA(g)+bB(g)pC(g)H=？反应情况记录如表：时间 c(A)/molL-1 c(B)/molL-1 c(C)/molL-1 0 min 1 3 0 第2 min 0.8 2.6 0.4 第4 min 0.4 1.8 1.2 第6 min 0.4 1.8 1.2 第8 min 0.1 2.0 1.8 第9 min 0.05 1.9 0.3 请仔细分析根据表中数据，回答下列问题：(1)a=_，b=_，p=_。(取最小正整数)(2)第2 min到第4 min内A的平均反应速率v(A)=_ molL-1min-1。(3)若从开
28、始到第4 min建立平衡时反应放出的热量为 235.92 kJ，则该反应的 H=_。【解析】(1)由表中数据可知在46 min时反应达到平衡状态，则4 min内A、B、C的浓度变化分别为0.6 molL-1、1.2 molL-1、1.2 molL-1，A、B、C的浓度变化之比为122，所以a=1，b=2，p=2。(2)24 min内A的浓度变化为0.8 molL-10.4 molL-1=0.4 molL-1，所以A的反应速率为0.4 molL-1/2 min=0.2 molL-1min-1。(3)从开始到4 min建立平衡，反应A的物质的量为 0.6 molL-12 L=1.2 mol，所以1 mol A反应放出的热量为235.92 kJ/1.2 mol=196.6 kJmol-1，所以 H=196.6 kJmol-1。答案：(1)1 2 2 (2)0.2(3)-196.6 kJmol-1
