1、第22讲 化学反应速率【考情分析】1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。【核心素养分析】变化观念与平衡思想：能认识化学反应速率是变化的，知道化学反应速率与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度。动态地分析化学反应速率，运用化学反应原理解决实际问题。证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系，建立模型。能运用模
2、型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。科学探究与创新意识：能发现和提出有关化学反应速的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。【重点知识梳理】知识点一化学反应速率的概念及计算 1化学反应速率2化学反应速率计算的万能方法三段式法对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，起始时A的浓度为a molL1，B的浓度为b molL1，反应进行至t1s时，A消耗了x molL1，则化学反应速率可计算如下： mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始/(molL1) a b 0 0转化/(molL1) x t1/(molL1) ax b 则：v(A) molL1s1，v
3、(B) molL1s1，v(C) molL1s1，v(D) molL1s1。3化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(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化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。如一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)B(g) 2C(g)。已知v(A)0.6 molL1s1，则v(B)0.2 molL1s1，v(C)0.4 molL1s1。4化学反应速率的大小比较(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单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大
4、小比较。(2)比值法将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，若，则反应速率AB。知识点二影响化学反应速率的因素1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(只改变一个条件，其他条件不变)【特别提醒】改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时，正、逆反应速率均增大或减小，如升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均加快。(3)反应体系
5、条件改变对反应速率的影响恒温时：体积缩小压强增大浓度增大反应速率增大。恒温恒容时：a充入气体反应物总压强增大浓度增大反应速率增大。b充入“惰性气体”总压强增大，但各气体分压不变各物质的浓度不变反应速率不变。恒温恒压时：充入“惰性气体”体积增大各反应物浓度减小反应速率减小。总之，压强改变而对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化，从而对反应速率产生影响。2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：如图图中：E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，使用催化剂时的活化能为_E3_，反应热为E1E2。有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应
6、的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系知识点三 速率时间(vt)图像由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)HQ kJmol1。1“渐变”类vt图像图像分析结论t1时v正突然增大，v逆逐渐增大；v正v逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v正突然减小，v逆逐渐减小；v逆v正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时v逆突然增大，v正逐渐增大；v逆v正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v逆突然减小，v正逐渐减小；v正v逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小
7、生成物的浓度2“断点”类vt图像图像分析结论t1时v正、v逆均突然增大，且v正v逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且mnpq(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q0(吸热反应)t1时v正、v逆均突然增大，且v逆v正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且mnpq(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q0(放热反应)t1时v正、v逆均突然减小，且v正v逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且mnpq(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q0(放热反应)t1时v逆、v正
8、均突然减小，且v逆v正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且mnpq(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q0(吸热反应)3“平台”类vt图像图像分析结论t1时v正、v逆均突然增大且v正v逆，平衡不移动t1时其他条件不变使用催化剂t1时其他条件不变增大反应体系的压强且mnpq(反应前后气体体积无变化)t1时v正、v逆均突然减小且v正v逆，平衡不移动t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且mnpq(反应前后气体体积无变化)【典型题分析】高频考点一 化学反应速率【例1】2019全国卷，27(3)环戊二烯()容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度
9、下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL1【解析】由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1A。结合、反应速率解释原因：_。【解析】(1)根据歧化反应的特点，反应生成S，则反应需生成H2SO4，即I2将SO2氧化为H2SO4，反应的离子方程式为I22H2OSO2=SO4H2I。(2)对比实验只能存在一个变量，因实验B比实验A多了H2SO4，则B中KI溶液的浓度应不变，故a0.4。由表中实验现象可知，I是SO2歧化反应的
10、催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率。加入少量I2时，反应明显加快，说明反应比反应快；D中由反应产生的H使反应加快。【答案】(1)SO2SO4H(2)0.4I是SO2歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率反应比快；D中由反应产生的H使反应加快【变式探究】（2020浙江台州中学模拟）某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3。某课题组研究发现，少量铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O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、
11、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，作对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。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/mL46010305601030560测得实验和溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。(2)上述反应后草酸被氧化为_(填化学式)。(3)实验和的结果表明_；实验中Ot1时间段反应速率v(Cr3)_ molL1min1(用代数式表示)。(4)该课题组对铁明矾Al2Fe(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：Fe2起催化作用；假设二：_；假设三：_；(5)请你
12、设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。除了上述实验提供的试剂外，可供选择的试剂有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的浓度可用仪器测定实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论【解析】(1)实验、中初始pH不同，为探究pH对反应速率的影响，则实验、为探究一定浓度草酸溶液用量对反应速率的影响，则实验、中试剂总用量应相同。(2)草酸中C为3价，则其被氧化为CO2。(3)实验和表明pH越小，则Cr2O转化为Cr3的反应速率越快；v(Cr3)2v(Cr2O) molL1min1。(4)根据铁明矾的组成可知，起催化作用的还可能为A
13、l3、SO。(5)进行对比实验，加入等物质的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替中的铁明矾，验证起催化作用的是否为Fe2。【答案】(1)2020(2)CO2(3)溶液的pH对该反应的速率有影响(4)Al3起催化作用SO起催化作用(5)实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论用等物质的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替实验中的铁明矾，控制其他反应条件与实验相同，进行对比实验反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O)大于实验中的c(Cr2O)，则假设一成立；若两溶液中的c(Cr2O)相同，则假设一不成立高频考点四 速率常数及其应用【例4】(2018全国卷) 2018
14、高考全国卷，28(3)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。比较a、b处反应速率大小：va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率vv正v逆k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的_(保留一位小数)。【解析】温度越高，反应速率越大，a处所在曲线对应的温度高于b处所在曲线对应的温度，所以a处反应速率大于b处反应速率。a处
15、所在曲线达到平衡时，v正v逆，即k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，从题图上可知，a处所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%，设投入SiHCl3 y mol，则根据三段式法得 2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)开始/mol y 0 0转化/mol 0.22y 0.11y 0.11y平衡/mol 0.78y 0.11y 0.11y代入k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4得，0.782k正0.112k逆，在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)开始/mol y 0 0转
16、化/mol 0.2y 0.1y 0.1ya处/mol 0.8y 0.1y 0.1y则，将代入计算得出1.3。【答案】大于1.3【方法技巧】1速率常数含义速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 molL1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。2速率方程一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于反应：aAbB=gGhH则vkca(A)cb(B)
17、(其中k为速率常数)。如：SO2Cl2SO2Cl2vk1c(SO2Cl2)2NO22NOO2 vk2c2(NO2)2H22NON22H2O vk3c2(H2)c2(NO)3速率常数的影响因素温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。【变式探究】(2016海南卷)顺1,2二甲基环丙烷和反1，2二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为：v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)0.006
18、 s1，k(逆)0.002 s1，该温度下反应的平衡常数值K1_；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则H_0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填曲线编号)，平衡常数值K2_；温度t2_t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是_。【解析】(1)根据v(正)k(正)c(顺)、k(正)0.006 s1，则v(正)0.006c(顺)，k(逆)0.002 s1，v(逆)k(逆)c(反)0.002c(反)，化学平衡状态时正逆反应速率相等，则0.006c(顺)0.002c(反)，K1c(反)/c(顺)0.0060.0023；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则H小于零。(2)反应开始时，c(顺)的浓度大，单位时间的浓度变化大，w(顺)的变化也大，故B曲线符合题意，设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应左右物质系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数值K20.7x0.3x，因为K1K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t2大于t1。【答案】(1)3小于 (2)B大于放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动
