1、第7章化学反应的方向、限度与速率教师用书第22讲化学反应速率考纲要求1.理解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3.结合具体实例理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识并能解释其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。考点一化学反应速率1表示方法用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。2数学表达式及单位v，单位为molL1min1或molL1s1。3化学反应速率与化学计量数的关系同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的
2、数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。如在反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)中，存在v(A)v(B)v(C)v(D)abcd。4化学反应中各物质浓度的计算模式“三段式”(1)写出有关反应的化学方程式。(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。(3)根据已知条件列方程式计算。例如：反应mAnBpC起始浓度(molL1) a b c转化浓度(molL1) x 某时刻浓度(molL1) ax b c(1)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物表示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
3、意义相同。(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。 1判断正误，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)化学反应速率为0.8 molL1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL1()(3)由v计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值()(4)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()(5)有时也可以用单位时间内某物质质量的变化量来表示化学反应速率()(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()2在2 L的密闭容器中发生反应后各物质
4、的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题：(1)该反应的反应物和生成物分别是_，反应方程式为_。(2)010 s的平均反应速率v(H2)_。(3)能否用I2(s)的物质的量变化量来表示该反应的速率？_(填“能”或“否”)。答案：(1)H2和I2、HIH2(g)I2(s)2HI(g)(2)0.039 5 molL1s1(3)否题组一化学反应速率的大小比较1(2019重庆朝阳中学期中)在2A(g)B(g)3C(g)4D(g)反应中，下列反应速率中最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1Dv(D)6 molL1min1B将不
5、同物质表示的反应速率均转化为v(B)，且单位统一为molL1s1。A项，v(B)v(A)0.25 molL1s1，B项，v(B)0.3 molL1s1，C项，v(B)v(C)0.8 molL1s10.27 molL1s1，D项，v(B)v(D)6 molL1min11.5 molL1min10.025 molL1s1，故反应速率最快的是v(B)0.3 molL1s1，B项正确。2(2019安徽宣城中学月考)四个相同的容器中，在不同的温度下(其他条件相同)进行合成氨的反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，反应所处温度最高的是()Av(NH3)0.1 molL1min1Bv(H2)0.6 mo
6、lL1min1Cv(N2)0.3 molL1min1Dv(H2)0.3 molL1min1C合成氨的反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)，温度越高，反应速率越快。根据反应速率与化学计量数的关系，将四个选项中反应速率转化为v(H2)，A项，v(H2)v(NH3)0.15 molL1min1，C项，v(H2)3v(N2)0.9 molL1min1，则C项表示的反应速率最快，反应所处的温度最高。定量比较化学反应速率的大小(1)归一法按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比值法比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA(g)bB(g)cC(g)，即比较与，若，则用
7、A表示时的反应速率比用B表示时大。 题组二化学反应速率的计算3(2019陕西渭南期末)反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)经a min后SO3的浓度变化情况如图所示，在0a min内用O2表示的平均反应速率为004 molL1min1，则a等于()A0.1 B2.5C5 D10C由题图可知，0a min内c(SO3)0.4 molL1，则有v(SO3)molL1min1。根据反应速率与化学计量数的关系可得，v(O2)v(SO3)molL1min1，又知“0a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 molL1min1”，则有molL1min10.04 molL1min1，解得a5，C
8、项正确。4合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v_mLg1min1。解析：吸氢速率v30 mLg1min1。答案：305将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。经5 min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)c(B)35，v(C)0.1 mol/(Lmin)。则：(1)x_。(2)前5 min内B的反应速率v(B)_。(3)平衡时A的转化率为_。解析：(1)v(D)0.1 mol/(Lmin)v(C)，由此推知x2。(2
9、)v(B)0.05 mol/(Lmin)。(3)3A(g)B(g)2C(g)2D(g) 起始浓度/(mol/L) a a 0 0 转化浓度/(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5 平衡浓度/(mol/L) a0.75 a0.25 0.5 0.5(a0.75)(a0.25)35解得：a1.5；A的转化率(A)100%50%。答案：(1)2(2)0.05 mol/(Lmin)(3)50%考点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v(Mg)v(Al)。2外因(其他条件不变，只改变一个条件)3理论解释有效碰撞理论(1)活
10、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，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1E2。(注：E2为逆反应的活化能)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系1判断正误，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)对可逆反应FeCl33
11、KSCNFe(SCN)33KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快()2根据有效碰撞理论，完成下表。项目条件改变活化能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浓度不变增加增加不变增加增大增大压强不变增加增加 不变增加增大升高温度不变不变增加增加增加增大加催化剂降低不变不变增加增加增大3.一定温度下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在密闭容器中进行，分析下列措施对化学反应速率的影响：(1)升高温度：_；(2)缩小体积增大压强：_；(3)恒容充入氢气：_；(4)恒容充入氮气：_；(5)恒压充入氮气：_。答案：(1)增大(2)增大(3)增大(4)无影响 (5)减
12、小题组一外界条件对化学反应速率的影响1(2019广西贺州平桂高中摸底)下列说法正确的是()A对于A(s)B(g)C(g)D(g)的反应，加入A，反应速率加快B2NO2N2O4(正反应放热)，升高温度，v(正)增大，v(逆)减小C一定温度下，反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行，恒压条件下，充入He不改变化学反应速率D100 mL 2 molL1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快DA为固体，加入A对反应速率没有影响，A项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，B项错误；恒压条件下，充入He，容器体积增大，正、逆反应速率都减小，C项错误；锌与硫酸铜反应生成铜
13、，可形成铜锌原电池，生成氢气的速率加快，D项正确。2(2019江西吉安五校联考)O3在水中易分解，一定条件下，相同浓度的O3的浓度减小一半所需的时间(t)如下表。t/min pHT/3.04.05.06.02030123116958301581084815503126157根据表中的递变规律，推测O3分别在以下条件下反应：40 、pH3.0；10 、pH5.0；30 、pH7.0，分解速率依次增大的顺序为()A BC DC分析题表中数据，温度一定时，pH越大，c(O3)减小一半所需时间越短；pH一定时，温度越高，c(O3)减小一半所需时间越短。由题表中数据可知，c(O3)减小一半，在40 、p
14、H3.0时，所需时间在31158 min之间；在10 、pH5.0时，所需时间大于169 min；在30 、pH7.0时，所需时间小于15 min，则分解速率依次增大的顺序为，C项正确。3(2019河南洛阳联考)已知化学反应：NO2CONOCO2，当t250 时，vkc(NO2)c(CO)。以上两式中v为反应速率，k为速率常数(一定温度下为定值)。下列叙述正确的是()A当NO2和CO的浓度相等时，升高或降低温度，反应速率不变B因反应前后气体分子数目不变，故改变压强反应速率不变C增大NO2的浓度为原来的2倍，反应速率一定变为原来的4倍D当温度低于250 时，改变CO的浓度，反应速率基本不变D升高
15、温度，反应速率加快，降低温度，反应速率减慢，A项错误；该反应前后气体分子数目不变，改变压强，平衡不移动，但反应速率对应改变，B项错误；增大NO2的浓度为原来的2倍，若t250 ，根据vkc(NO2)c(CO)可知，反应速率变为原来的2倍，C项错误；当温度低于250 时，根据vkc2(NO2)可知，一定温度下，反应速率只与c(NO2)有关，改变CO的浓度，反应速率不变，D项正确。题组二利用图像“断点”突破外因对反应速率的影响4(2019辽宁阜新海州高中月考)在密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然
16、变化的条件可能是()A催化剂失效 B减小生成物的浓度C降低体系温度 D增大容器的体积C催化剂只能同等程度地增大或减小正、逆反应速率，A项错误；减小生成物的浓度，正反应速率瞬时不变，逆反应速率瞬时减小，B项错误；正反应放热，降低温度，正、逆反应速率都减小，平衡正向移动，C项正确；增大容器的体积，正、逆反应速率都减小，但平衡逆向移动，D项错误。5合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图。下列说法正确的是()At1时升高了温度Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强Dt4时降低了温度BA项，t1时正反应速率增大，且大于逆反应速率，则应
17、为增大压强，错误；B项，t2时正逆反应速率同等程度增大，为使用了催化剂，正确；C项，t3时正反应速率减小，且逆反应速率大于正反应速率，则为减小压强，错误；D项，t4时反应速率瞬间不变，然后减小，应为减小生成物浓度，错误。 6对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0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(Ot1：v正v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()C分析时要注意改变条件瞬间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
18、，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。常见含“断点”的速率变化图像分析图象t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小适合正反应为气体物质的量增大的反应适合正反应为气体物质的量减小的反应 “控制变量法”探究影响化学反应速率的因素控制变量法是化学实验设计类试题中的一种常用思想方法，通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究。当影响实验某项内容的变量有多个(多方面)时，往往先控制某些变量不变化，而只改变某个变量，弄清在其他量不变的情况下，这个变量对实验结果的影响，进而得出相关结论。然后再确
19、定另一个变量，重新进行相关分析。最后综合得出相关结论。该法是化学学习中常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，可以使研究的问题简单化、条理化、规律化。这一思想在化学学习中将会被逐渐渗透，特别是在实验研究中将成为一种重要的方法。1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化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素，让考生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。2解题策略 (1)确定变量：首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)控制变量定多变一：在探究过程中，应该先确定其他的因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系
20、；这样确定一种因素的影响以后，再通过以上方法确定另一种因素的影响，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：选择数据(或设置实验)要有效，保证变量统一才能做出正确的判断。集训1(2019四川成都期末调研)实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是()实验编号温度/酸性KMnO4溶液H2C2O4溶液254 mL 0.01 molL12 mL 0.01 molL1254 mL 0.01 molL12 mL 0.02 molL1504 mL 0.01 molL12 mL 0.01 molL1A.实验中要记录溶液褪色所需时间B实
21、验探究的是浓度对化学反应速率的影响C实验探究的是温度对化学反应速率的影响D起始向中加入MnSO4固体，不影响反应速率D该实验原理是2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O，KMnO4被还原为MnSO4，溶液由紫红色变为无色，故实验中通过记录溶液褪色时间，判断反应速率的快慢，A正确；实验中温度、c(KMnO4)均相同，c(H2C2O4)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B正确；实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)均相同，温度不同，故实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，C正确；该反应中Mn2起催化作用，中加入MnSO4固体，会加快反应
22、速率，D错误。集训2为了进一步探究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF4 molL1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。解析：若研究CuSO4的量对H2生成速率的影响，则实验中除CuSO4的量不同之外，其他物质的量均相同，则V1V2V3V4V530，最终溶液总体积相同。由实验F可知，溶液的总体积均为50
23、mL，则V610，V917.5。答案：301017.5集训3碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 molL1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL1 K2S2O8、0.10 molL1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O2I=2SOI2(慢)I22S2O=2IS4O(快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为n(S2O)n(S2O)_。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表
24、：实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx_mL，理由是_。(3)已知某条件下，浓度c(S2O)反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。解析：(1)淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3耗尽。由题给离子方程式可得关系式S2OI22S2O，n(S2O)n(S2O)2时，能观察到蓝色。(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓
25、度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx2.0。(2)降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O)变化减慢。加入催化剂时，化学反应速率加快，c(S2O)变化加快，c(S2O)t的变化曲线如图所示。答案：(1)S2O(其他合理写法也可)T2Ba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 molL1CD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，T1v(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高ACA
26、对：第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡。C对：第二步反应慢，说明有效碰撞次数少。B错：由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO。D错：反应快，说明反应的活化能较低。62018全国卷，28(3)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1位小数)。解析：a、b处SiHCl3的转化率相等，但a处温度比b处高，故va大于vb；依据题意知v正k正x2SiHCl3，v逆k逆xSiH2Cl2xSiCl4，由平衡时v正v逆知，0.02，对于a处，列出“三段式”计算知，xSiHCl30.8，xSiH2Cl20.1，xSiCl40.1，故a处1.3。答案：大于1.3
