專題19 化學反應速率【復習目標】1.了解化學反應速率的概念及定量表示方法。2.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響，認識其一般規(guī)律。3.了解化學反應速率的調控在生活、生產和科研領域中的重要作用?！究记榉治觥炕瘜W反應速率的計算與圖象判斷是歷年高考的必考內容之一，主要考點是化學反應速率的含義及大小比較、化學反應速率的計算、影響化學反應速率的因素及應用、有關化學反應速率的圖象等。全國卷試題中題型多為填空題，基本上沒有選擇題?！究键c過關】考點一化學反應速率理論1.有效碰撞理論基元反應能夠一步完成的反應稱為基元反應反應機理基元反應構成的反應序列稱為反應歷程（又稱反應機理），基元反應的總和稱為總反應，由幾個基元反應組成的總反應也稱復雜反應。反應不同，反應歷程就不相同；同一反應在不同條件下的反應歷程也可能性不同，反應物的結構和反應條件決定著一個反應的反應歷程有效碰撞能夠發(fā)生化學反應的碰撞叫有效碰撞活化分子只有具有較高能量（能量超過活化能）的分子，才能發(fā)生有效碰撞，能發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子活化能普通分子變成活化分子至少需要吸收的能量稱為活化能不同反應有不同的活化能，基元反應的活化能是活化分子平均能量與普通分子平均能量之差一定溫度下，反應的活化能越高，活化分子數(shù)越少，反應速率就越慢，反之亦然（E1為反應的活化能，使用催化劑時的活化能為E3，反應熱為E1E2）2.化學反應速率概念化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量表示方法通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示（也可用單位時間內反應物的變化量或生成物的變化量來表示）v =C/t（C表示物質的物質的量濃度變化，t表示時間變化）單位為molL-1S-1、molL-1min-1、molL-1h-1等同一反應中，用不同物質來表示反應速率時，其數(shù)值可能不同，但其表達的意義是相同的，都表示在同一段時間內的平均反應速率而不是瞬時速率。因此表示化學反應速率時，必須指明用反應物或生成物中哪種物質做標準，且一般不能用固體物質做標準用不同物質表示同一反應的速率時，速率的比值等于化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比。如對于反應：mA + nB = pC + qD ， v(A) :v(B): v(C) :v(D)=m:n:p:q大小比較看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位換算成同一物質表示的速率，再比較數(shù)值的大小比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，即對于一般反應aAbB=cCdD，比較與，若，則A表示的反應速率比B的大測定利用能夠直接觀察的某些性質測定，如通過測量釋放出一定體積的氣體的時間來測定反應速率，或測定一定時間內氣體壓強的變化來測定反應速率利用科學儀器測量物質的性質，如在溶液中，當反應物或生成物本身有較明顯的顏色時，可利用顏色深淺和顯色物質濃度間的正比關系來跟蹤反應的過程和測量反應速率計算寫出有關反應的化學方程式找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量 mA(g) + nB(g)pC(g)起始濃度(molL-1)a b c轉化濃度(molL-1)x x x某時刻濃度(molL-1)a-x b-x c+x對反應物： c(起始)c(轉化)c(某時刻)對生成物：c(起始)c(轉化)c(某時刻)【考點演練】下列說法正確的是 。化學反應速率是指一定時間內任何一種反應物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加對于化學反應來說，反應速率越大，反應現(xiàn)象就越明顯使用催化劑，可降低反應的活化能，加快反應速率，改變反應限度0.1 molL1的鹽酸和0.1 molL1的醋酸分別與2 molL1的NaOH反應的速率相同一定量的鋅與過量的稀H2SO4反應制取氫氣，一定溫度下為減慢反應速率而又不影響生成氫氣的量，可向其中加入K2SO4溶液升高溫度，活化分子百分數(shù)增大，化學反應速率可能增大對于反應2H2O2=2H2OO2，加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率大理石塊與大理石粉分別與0.1 molL1的HCl反應的速率相同同時改變兩個變量來研究反應速率的變化，能更快得出有關規(guī)律10 molL1s1 的反應速率一定比 1 molL1s1 的反應速率大由v計算平均速率，用反應物表示為正值，用生成物表示為負值在2CH4(g)2NH3(g)3O2(g)2HCN(g)6H2O(g)反應中，已知v(HCN)n mol(Lmin)1，且v(O2)m mol(Lmin)1，則m2n答案：考點二化學反應速率的影響因素1.化學反應速率的影響因素濃度其他條件不變時，增大反應物濃度，反應速率加快；減小反應物濃度，反應速率減慢化學反應速率變化的實質是反應物濃度增大單位體積內分子數(shù)增多單位體積內活化分子數(shù)增多單位時間內有效碰撞次數(shù)增多化學反應速率加快增大固體的用量不能增大其濃度，不能使反應速率加快壓強對于氣體反應，增大壓強(減小容器容積)，相當于增大反應物的濃度，反應速率加快；反之減小壓強，反應速率減慢對于沒有氣體參與的化學反應,由于改變壓強時,反應物濃度變化很小,可忽略不計,因此對化學反應速率無影響對于有氣體參與的化學反應, 恒溫時，增大壓強體積縮小濃度增大反應速率加快對于有氣體參與的化學反應, 恒溫恒容時，充入反應氣體該物質濃度增大反應速率加快對于有氣體參與的化學反應, 恒溫恒容時，充入與反應無關的氣體,如He、Ne、Ar等總壓強增大,但反應混合物中各組分的濃度未變,此時反應速率不變對于有氣體參與的化學反應, 恒溫恒壓時，充入與反應無關的氣體體積增大反應混合物中各組分的濃度減小反應速率減慢溫度其他條件不變時，升高溫度，反應速率加快；降低溫度，反應速率減慢化學反應速率變化的實質是升高溫度活化分子百分數(shù)增加有效碰撞次數(shù)增多化學反應速率加快，反之減慢升高溫度，不論是放熱反應，還是吸熱反應，都能加快化學反應速率催化劑催化劑降低活化能，提高活化分子百分數(shù)有效碰撞次數(shù)增多，反應速率加快其他因素如光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強磁場、高速研磨等，均是行之有效的改變化學反應速率的方法2.化學反應速率圖像速率時間圖如Zn與足量鹽酸的反應，反應速率隨時間的變化如圖所示。AB段：Zn與鹽酸的反應是放熱反應，使溶液的溫度升高，化學反應速率逐漸增大；BC段：隨著反應的進行，鹽酸的濃度逐漸減小，化學反應速率逐漸減小速度溫度圖其他條件一定，反應速率隨著溫度的升高而增大；其他條件一定，反應速率隨著溫度的降低而減小速率壓強圖其他條件一定，增大氣態(tài)反應物的壓強(縮小容器的容積)，反應速率隨著壓強的增大而增大；其他條件一定，減小氣態(tài)反應物的壓強(增大容器的容積)，反應速率隨著壓強的減小而減小定量圖像定量圖像主要是指反應物或生成物的物質的量(或物質的量濃度)與反應時間t的定量關系解題方法認清坐標系,搞清縱、橫坐標所代表的意義,并與有關的原理掛鉤看清起點,分清反應物、生成物,濃度減小的是反應物,濃度增大的是生成物,一般生成物多數(shù)以原點為起點抓住變化趨勢,分清正、逆反應,吸、放熱反應。升高溫度時,v(吸)>v(放),在速率-時間圖上,要注意看清曲線是連續(xù)的還是跳躍的,分清漸變和突變,大變和小變。例如,升高溫度,v(吸)大增,v(放)小增,增大反應物濃度,v(正)突變,v(逆)漸變注意終點。例如在濃度-時間圖上,一定要看清終點時反應物的消耗量、生成物的增加量,并結合有關原理進行推理判斷3.控制變量法控制變量法物質變化往往受到多個因素的影響，在研究化學反應與外界因素之間的關系時，對影響物質變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產生的影響，以利于在研究過程中，迅速尋找到物質變化的規(guī)律解題策略確定變量解答這類題目時首先要認真審題，理清影響實驗探究結果的因素有哪些定多變一應該先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過分析每種因素與所探究問題之間的關系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關系數(shù)據有效解答時注意選擇數(shù)據(或設置實驗)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷【考點演練】下列有關說法正確的是 。活化分子間的碰撞一定能發(fā)生化學反應普通分子有時也能發(fā)生有效碰撞升高溫度會加快反應速率,原因是增加了活化分子的有效碰撞次數(shù)增大反應物濃度會加快反應速率的原因是單位體積內有效碰撞的次數(shù)增多使用催化劑能提高反應速率,原因是提高了分子的能量,使有效碰撞頻率增大化學反應實質是活化分子有合適取向時的有效碰撞濃度為1 molL-1的鹽酸與過量的鋅粉反應,若加入適量的CuSO4溶液,能減慢反應速率但又不影響氫氣生成量一定溫度下,在2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如下圖，則反應的化學方程式為X(g)+Y(g)Z(g) 已知4NH35O2=4NO6H2O，若反應速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(molL1min1)表示，則.v(O2)v(H2O)分解水制氫氣的工業(yè)制法之一是“硫碘循環(huán)法”，主要涉及下列反應：SO22H2OI2=H2SO42HI 2HIH2I2 2H2SO4=2SO2O22H2O，循環(huán)過程中產生1 mol O2的同時產生1 mol H2某溫度下，在容積一定的密閉容器中進行如下反應：2X(g)Y(g) Z(g)W(s) H0，則升高溫度，正反應速率增大，逆反應速率減小一定溫度下，反應N2(g)O2(g) 2NO(g)在密閉容器中進行，恒壓，充入He不改變化學反應速率出Cu,Zn和Cu構成原電池,反應速率加快，錯誤；根據n(X)n(Y)n(Z)=0.79 mol0.79 mol1.58 mol=112得,該反應的化學方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),錯誤；由已知可得v(NH3)v(O2)v(NO)v(H2O)，據此可知 v(O2)v(H2O)，錯誤；水分解時，將、合并得2H2O=2H2O2，產生1 mol O2的同時產生2 mol H2，錯誤；升高溫度，正、逆反應速率均增大，錯誤；壓強不變，充入He，反應容器的容積增大，N2、O2、NO的物質的量濃度減小，化學反應速率減小，錯誤。答案：【過關練習】1(2018屆煙臺質檢)反應C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是( )增加C的量 將容器的體積縮小一半 保持體積不變，充入N2使體系壓強增大 保持壓強不變，充入N2使容器體積變大A B C D解析：固體用量的改變對速率沒有影響，正確；容器的體積縮小一半，壓強增大，速率增大，錯誤；保持體積不變，充入N2使體系壓強增大，但各物質的濃度保持不變，速率不變，正確；保持壓強不變，充入N2使容器體積變大，各物質的濃度減小，速率減小，錯誤。答案：C2. （石景山區(qū)2018屆高三第一學期期末）已知一定溫度下的某恒容密閉容器中僅發(fā)生反應：2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) H +Q kJ/mol (Q0) 。若向2L該容器中通入1.2 mol NO2 氣體，測得100s時反應達到化學平衡狀態(tài)，此時c(O2) 為0.2 mol/L。下列說法正確的是（ ）A. 增加c(NO)，平衡逆向移動，反應的化學平衡常數(shù)減小B. 100s 內NO2的分解速率為8103 mol/(Ls)C. 反應達平衡時，吸收的熱量為0.2QD. 其他條件不變時，若開始時n(NO2)為2.4 mol，則達到平衡后，c(O2)c(NO2) 3.（江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市2018屆高三教學情況調研二）鈀(Pd)可作汽車尾氣CO、NO和HC(碳氫化合物)轉化的催化劑。Pd負載量不同或不同工藝制備的納米Pd對汽車尾氣處理的結果如下圖所示。下列說法不正確的是 A. 圖甲表明，其他條件相同時，三種尾氣的轉化率隨Pd負載量的增大先升后降B. 圖乙表明，尾氣的起燃溫度隨Pd負載量的增大先降后升C. 圖甲和圖乙表明，Pd負載量越大催化劑活性越高D. 圖丙和圖丁表明，工藝2制得的催化劑Pd的性能優(yōu)于工藝14. (2017屆長沙模擬)反應A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四種不同情況下的反應速率分別為v(A)0.45 molL1s1 v(B)0.6 molL1s1 v(C)0.4 molL1s1 v(D)0.45 molL1s1。下列有關反應速率的比較中正確的是( )A>> B>> C>>> D>>>解析：用比值法進行反應速率大小的比較，v(A)0.45 molL1s1；v(B)0.60.2 molL1s1；v(C)0.40.2 molL1s1；v(D)0.450.225 molL1s1，故>>，B項正確。答案：B 5. (2017屆成都模擬)下列有關反應速率的說法正確的是( )A用鐵片和稀硫酸反應制氫氣時，改用98%的硫酸可以加快反應速率B100 mL 2 molL1的鹽酸跟鋅片反應，加入適量的氯化鈉溶液，反應速率不變CSO2的催化氧化反應是一個放熱的反應，所以升高溫度，反應速率變慢D汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2，減小壓強反應速率變慢解析：A項，鐵遇濃硫酸鈍化，錯誤；B項，加入NaCl溶液，溶液體積增大，c(H)減小，反應速率減小，錯誤；C項，升高溫度，正逆反應速率都增大，錯誤；D項，減小壓強，反應速率減小，正確。答案：D6. (2017屆唐山模擬)合成氨反應：N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol1，在反應過程中，正反應速率的變化如圖。下列說法正確的是( ) At1時升高了溫度 Bt2時使用了催化劑 Ct3時增大了壓強 Dt4時降低了溫度7. (2017屆衡水模擬)為研究硫酸銅的量對鋅與稀硫酸反應生成氫氣速率的影響，某同學設計了如下一系列實驗。表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。下列說法正確的是( )實驗混合溶液 ABCDEF4 molL1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100AV130，V610B反應一段時間后，實驗A、E中的金屬呈暗紅色C加入MgSO4與Ag2SO4可以起與硫酸銅相同的加速作用D硫酸銅的量越多，產生氫氣的速率肯定越快解析：研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，硫酸的體積、物質的量應相同，由A、F可知溶液的總體積為30 mL20 mL50 mL，V130，V650301010，A正確；實驗A中沒有加入硫酸銅溶液，不會出現(xiàn)暗紅色，B錯誤；MgSO4與Zn不能反應置換出Mg，也就不能形成原電池，C錯誤；硫酸銅溶液的量太多，產生大量的銅覆蓋在Zn粒表面，反應速率反而減慢，D錯誤。答案：A 8.（2018年高考全國卷）采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：（1）1840年 Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5。該反應的氧化產物是一種氣體，其分子式為_。（2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25時N2O5(g)分解反應： 其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示（t=時，N2O4(g)完全分解）：已知：2N2O5(g)2N2O5(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol12NO2(g)N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1則反應N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H =_ kJmol1。研究表明，N2O5(g)分解的反應速率。t=62 min時，測得體系中pO2=2.9 kPa，則此時的=_ kPa，v=_kPamin1。若提高反應溫度至35，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p(35)_63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是_。25時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數(shù)Kp=_kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留1位小數(shù)）。（3）對于反應2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反應歷程：第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反應第三步 NO+NO32NO2 快反應其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_（填標號)。Av(第一步的逆反應)v(第二步反應)B反應的中間產物只有NO3C第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D第三步反應活化能較高答案：（1）氧氣（2）+53.1 30.0 6.0102 大于（1分） 升高溫度，容器體積不變，壓強增大，同時升高溫度，二氧化氮聚合為四氧化二氮的平衡會向二氧化氮方向移動，氣體的物質的量增大，氣體壓強增大 13.4 （3）AC102 KPamin；升高溫度，容器體積不變，壓強增大，同時升高溫度，二氧化氮聚合為四氧化二氮的平衡會向二氧化氮方向移動，氣體的物質的量增大，氣體壓強增大，則35體系壓強大于25；因起始=35.8KPa，則完全分解時，=17.9 KPa、p（NO2）=71.6 KPa，與測定63.1 KPa相差的26.4 KPa應是二氧化氮聚合為四氧化二氮的緣故，由聚合方程式計算可得，平衡時p（NO2）=18.8 KPa，p（N2O4）=26.4 KPa，則的反應平衡常數(shù)Kp=p2（NO2）/ p（N2O4）13.4；（3）第一步反應快速達到平衡后v（第一步正）=v（第一步逆），則必然有v（第一步正）=v（第一步逆）v（第二步），A正確；由總反應和分步反應對比可知中間產物為NO、NO3，B錯誤；由第二步反應較慢可知，NO2和NO3碰撞幾率較小，C正確；第三步反應為快反應，說明第三步反應的活化能較小，D錯誤，答案選AC。9（2018年高考北京卷）近年來，研究人員提出利用含硫物質熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉化與存儲。過程如下：（1）反應：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1，反應：S(s)+O2(g)=SO2(g)H3=297 kJmol1，反應的熱化學方程式：_。（2）對反應，在某一投料比時，兩種壓強下，H2SO4在平衡體系中物質的量分數(shù)隨溫度的變化關系如圖所示。 p2_p 1（填“”或“”），得出該結論的理由是_。（3）I可以作為水溶液中SO2歧化反應的催化劑，可能的催化過程如下。將ii補充完整。iSO2+4I+4H+=S+2I2+2H2OiiI2+2H2O+_=_+_+2 I（4）探究i、ii反應速率與SO2歧化反應速率的關系，實驗如下：分別將18 mL SO2飽和溶液加入到2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）B是A的對比實驗，則a=_。比較A、B、C，可得出的結論是_。實驗表明，SO2的歧化反應速率DA，結合i、ii反應速率解釋原因：_。答案：（1）3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1（2）> 反應是氣體物質的量減小的反應，溫度一定時，增大壓強使反應正向移動，H2SO4 的物質的量增大，體系總物質的量減小，H2SO4的物質的量分數(shù)增大（3）SO2 SO42 4H+（4）0.4I是SO2歧化反應的催化劑，H+單獨存在時不具有催化作用，但H+可以加快歧化反應速率反應ii比i快；D中由反應ii產生的H+使反應i加快10.（衡水金卷2018屆高三大聯(lián)考）S2Cl2和SCl2均為重要的化工原料。已知：I.S2(l) + Cl2(g)S2Cl2(g) H1；II. S2Cl2 (g) +Cl2 (g)2SCl2 (g) H2；III.相關化學鍵的鍵能如下表所示：化學鍵SSSClClCl鍵能/kJ mol-1abc請回答下列問題：(1) SCl2的結構式為_。(2)若反應II正反應的活化能E=dkJmol-1，則逆反應的活化能E2=_kJmol-1（用含a、b、c、d的代數(shù)式表示）。(3)定壓強下，向10 L密閉容器中充入1molS2Cl2和1mol Cl2,發(fā)生反應II。Cl2與SCl2的消耗速率(v)與溫度（T)的關系如圖所示： A、B、C、D四點對應狀態(tài)下，達到平衡狀態(tài)的有_(填字母)，理由為_。H2_0(填“>” “<” 或“=”）。(4)已知：H1<0。向恒容絕熱的容器中加入一定量的S2(l)和Cl2(g),發(fā)生反應I，5 min時達到平衡。則3 min時容器內氣體壓強_(填“>” “<” 或“=”)5 min時的壓強。(5)定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生反應I和反應II，達到平衡后縮小容器容積，重新達到平衡后，Cl2的平衡轉化率_ (填“增大”“減小”或“不變”），理由為_。答案：(1)C1SCl (2)(2b+d-a-c) (3) BD B、D兩點對應的狀態(tài)下，用同一物質表示的正、逆反應速率相等 < (4) < (5)不變 反應I和反應均為左右兩邊氣體分子總數(shù)相等的反應，壓強對平衡沒有影響11. （石景山區(qū)2018屆高三第一學期期末）H2O2廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生、化學合成等領域。（1）H2O2的電子式是_。（2）趣味實驗“大象牙膏”的實驗原理是H2O2溶液在KI催化作用下分解，反應的機理可表示為：iH2O2(l)+I(aq)= H2O(l)+IO(aq) H1 = +a kJ/moL（a 0）iiH2O2(l)+_。 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H=196kJ/mol，補全反應ii_（用熱化學方程式表示）。 某小組在研究影響H2O2分解速率的因素時得到圖1的數(shù)據關系，由此得出的結論是_。 已知：i的反應速率小于ii的反應速率，在圖2畫出H2O2溶液中加入KI后，“反應過程能量”示意圖。_（3）為分析不同試劑是否對H2O2分解有催化作用，該小組向四支盛有10mL5% H2O2的試管中滴加不同溶液，實驗記錄如下：試管滴加試劑2滴1mol/LNaCl2滴1mol/LCuSO42滴1mol/LCuSO4和2滴1mol/L NaCl2滴1mol/LCuSO4和4滴1mol/L NaCl產生氣泡情況無氣泡產生均產生氣泡，且氣泡速率從到依次加快實驗的目的是_，由實驗（3）可得出的結論是_。答案：(1) (2) H2O2(l) + IO(aq) = H2O(l) + O2(g) + I(aq) H= -（196+a）kJ/moL H2O2的分解反應速率與c(H2O2)和c(I)成正比或答：在其它條件不變時，催化劑的濃度或c(I)越大，H2O2的分解速率越大，c(I)不變時，H2O2濃度越大，分解速率越大 (3)對比實驗，證明NaCl對H2O2分解沒有催化作用 NaCl對H2O2分解沒有催化作用，CuSO4對H2O2分解有催化作用，NaCl在CuSO4存在時對H2O2分解有催化作用，且NaCl濃度越大催化效果越強