高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第7章化學(xué)反應(yīng)的方向限與速率第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨學(xué)案

第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨考綱定位全國卷5年考情認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率的看法和定量表示方法。能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)變率(α)。2．認(rèn)識反應(yīng)活化能的看法，認(rèn)識催化劑的重2017年：Ⅰ卷T27(1)；Ⅱ卷T27(2、3)要作用。2016年：Ⅲ卷T27(2)3．理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化2015年：Ⅰ卷T、T27(1)28(4)劑等)對反應(yīng)速率的影響，能用相關(guān)理論講解2014年：Ⅰ卷T9；Ⅱ卷T26(1、2)其一般規(guī)律。2013年：Ⅰ卷T28(3)4．認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科研領(lǐng)域中的重要作用。考點(diǎn)1|化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)計(jì)算(對應(yīng)學(xué)生用書第140頁)[考綱知識整合]1．化學(xué)反應(yīng)速率提示：(1)化學(xué)反應(yīng)速率一般指平均速率而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)速率，且無論用反應(yīng)物還是用生成物表示均取正當(dāng)。(2)同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不相同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不相同，但表示的意義相同。(3)不能夠用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，因?yàn)楣腆w或純液體物質(zhì)的濃度視為常數(shù)。2．化學(xué)反應(yīng)速率與系數(shù)的定量規(guī)律對于已知反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化學(xué)反應(yīng)速率可用不相同的反應(yīng)物或生成物來表示，當(dāng)單位相同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比，1111即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q或v(A)＝v(B)＝v(C)＝v(D)。mnpq[應(yīng)用體驗(yàn)]在2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)后各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線以下列圖。1/9回答以下問題：(1)該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物分別是______________________________，化學(xué)反應(yīng)方程式為____________________________________________。(2)0～10s的平均反應(yīng)速率v(H2)＝________________________；v(HI)＝____________________。依照上述反應(yīng)速率數(shù)值，解析用不相同物質(zhì)表示同一化學(xué)反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)速率值可否必定相同？________________________________________________________________。可否用I2(s)表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率，為什么？_________________________________________________________________?！咎崾尽?1)H2、I2和HIH2(g)＋I(xiàn)2(s)2HI(g)(2)0.0395mol·L－1－10.079mol·L－1－1·s·s同一化學(xué)反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)，用不相同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率值可能相同，也可能不相同，但表示的意義都相同，并且化學(xué)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比不能夠夠。因?yàn)閷τ谟泄腆w或純液體參加的反應(yīng)，其濃度視為常數(shù)，故不能夠用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率[高考命題點(diǎn)打破]命題點(diǎn)1“三段式”打破化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)計(jì)算1．NH3和純凈的O2在必然條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)＋3O2(g)2N(g)＋6H2O(g)，現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，測得生成的HO占混2合氣體體積的40%，則以下表示此段時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的選項(xiàng)是()－1－1A．v(N2)＝0.125mol·L·minB．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1C[設(shè)4min后，生成6xmolH2O(g)4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)n(總)初步(mol)43007變化(mol)4x3x2x6x4min后(mol)4－4x3－3x2x6x7＋x2/96x據(jù)題意，有7＋x×100%＝40%，解得：x＝0.5，3mol－11.5mol·L－1則4min內(nèi)H2O的變化濃度為c(H2O)＝2L＝1.5mol·L，v(H2O)＝4min＝0.375mol·L－1·min－1，再由各物質(zhì)表示的速率之比等于各物質(zhì)的系數(shù)之比，可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別為v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O)＝0.1875mol－1－1·L·min。]22．將2molX和2molY充入2L密閉容器中發(fā)生以下反應(yīng)：X(g)＋3Y(g)2Z(g)aQ(g)，2min后達(dá)到平衡時(shí)生成0.8molZ，測得Q的濃度為0.4mol·L－1，以下表達(dá)錯(cuò)誤的是()【導(dǎo)學(xué)號：95160216】A．a(chǎn)的值為2B．平衡時(shí)X的濃度為0.2mol·L－1C．Y的轉(zhuǎn)變率為60%D．反應(yīng)速率v(Y)＝0.3mol·(L·min)－1B[X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)始態(tài)/(mol·L－1)1100反應(yīng)的量/(mol·L－1)終態(tài)/(mol·L－1)0.80.40.40.4由已知量(無下劃線)可求出其他未知量(帶下劃線)，在做這種種類的題時(shí)，必然要注意，方程式中的量要一致，一般用物質(zhì)的量濃度。A項(xiàng)，2∶a＝0.4∶0.4，a＝2；B項(xiàng)，[X]＝0.8－10.6mol·L－1mol·L；C項(xiàng)，α(Y)＝1mol·L－1－1×100%＝60%；D項(xiàng)，v(Y)＝0.6mol·L＝0.3mol·(L·min)－1。]2min[思想建模]“三段式”求算vX、α的模板依照已知條件列方程式計(jì)算。比方，反應(yīng)mA＋nBpCt0s/mol·L－1ab0－1nxpx②轉(zhuǎn)變/mol·Lx－1nxpx③t1s/mol·La－xb－xnxpxv(A)＝t，v(B)＝m·Δt，v(C)＝m·Δt，3/9x(A)＝a×100%。命題點(diǎn)2化學(xué)反應(yīng)速率的換算與快慢比較3．已知反應(yīng)4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，則以下正確的關(guān)系是()A．4v(NH3)＝5v(O2)B．5v(O2)＝6v(H2O)C．2v(NH3)＝3v(H2O)D．4v(O2)＝5v(NO)vNHvOvNOvHO32＝＝2D[依照＝可判斷。]45464．(2018·長沙模擬)反應(yīng)A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四種不相同情況下的反應(yīng)速率分別為－1－1①v(A)＝0.45mol·L·s－1－1②v(B)＝0.6mol·L·s③v(C)＝0.4mol·L－1－1·s④v(D)＝0.45mol·L－1－1·s以下相關(guān)反應(yīng)速率的比較中正確的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號：95160217】A．④＞③＝②＞①B．①＞④＞②＝③C．①＞②＞③＞④D．④＞③＞②＞①B[可用比值法進(jìn)行反應(yīng)速率大小比較，vA－1－1vB0.6＝0.45mol·L·s；＝＝133－1－1vC0.4－1－1vD0.45－10.2mol·L·s；2＝2＝0.2mol·L·s；2＝2＝0.225mol·L·s－1，故①＞④＞②＝③，B項(xiàng)正確。][方法技巧]化學(xué)反應(yīng)快慢的比較法同一物質(zhì)比較法。換算成同一物質(zhì)表示的速率，再比較數(shù)值的大小。比值比較法。比較化學(xué)反應(yīng)速率與系數(shù)的比值，即對于一般反應(yīng)aA(g)＋vAvBvAvBbB(g)===cC(g)＋dD(g)，比較與，若>，則A表示的化學(xué)反應(yīng)速abab率比B表示的大。注：單位必定一致(2016·北京西城調(diào)研)向體積為2L的固定密閉容器中通入3molX氣體，在必然溫度4/9下發(fā)生以下反應(yīng)：2X(g)Y(g)＋3Z(g)。經(jīng)5min后反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)為初步時(shí)的1.2倍，則用Y表示的化學(xué)反應(yīng)速率為________，X的轉(zhuǎn)變率為________，Z的平衡濃度為________。【解析】2X(g)Y(g)＋3Z(g)n(始)/mol3003n/molx22x3n(末)/mol3－x22x33－x＋＋x22由題意：＝1.23故x＝0.6，0.62mol所以v(Y)＝2L×5min＝0.03mol/(L·min)，0.6α(X)＝3×100%＝20%,32×0.6molc(Z)＝＝0.45mol/L。2L【答案】0.03mol/(L·min)20%0.45mol/L考點(diǎn)2|化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素(對應(yīng)學(xué)生用書第141頁)[考綱知識整合]1．化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素內(nèi)因(主要因素)反應(yīng)物自己的性質(zhì)，如Na、Mg、Al與水反應(yīng)的速率由大到小的序次為：Na>Mg>Al。外因(其他條件不變，只改變一個(gè)條件)2．有效碰撞理論講解反應(yīng)速率的影響因素5/9活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。②活化能：以下列圖a．圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，E3為使用催化劑時(shí)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，反應(yīng)熱H為E1－E2。b．使用催化劑可降低活化能，但焓變H不變。③有效碰撞：活化分子之間能夠惹起化學(xué)反應(yīng)的碰撞?；罨肿?、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系提示：(1)高升溫度正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都加速，但加速的程度不相同；降低溫度正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都減慢，但減慢的程度不相同，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是受溫度影響大。(2)對于固體和純液體反應(yīng)物，其濃度可視為常數(shù)，改變用量速率不變。(3)對于向容器中通入“惰性氣體”應(yīng)注意：①恒溫恒容：充入“惰性氣體”―→總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)―→反應(yīng)速率不變②恒溫恒壓：充入“惰性氣體”―→體積增大―→物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)―→反應(yīng)速率減小[應(yīng)用體驗(yàn)]形狀大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率：鐵________鋁(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)對于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改變以下條件對生成氫氣的速率有何影響？(填“增大”“減小”或“不變”)①高升溫度：________；②增大鹽酸濃度：________；③增大鐵的質(zhì)量：________；④增加鹽酸體積：________；⑤把鐵片改成鐵粉：________；⑥滴入幾滴CuSO4溶液：________；⑦加入NaCl固體：________；⑧增大壓強(qiáng)：________。6/9(3)對于(2)中反應(yīng)，若將反應(yīng)中的稀鹽酸改為濃HSO，產(chǎn)生H的速率可否加速？242________(填“是”或“否”)。(4)在必然溫度下，必然體積的恒容系統(tǒng)中發(fā)生反應(yīng)：N(g)＋3H(g)2NH(g)，若向223系統(tǒng)中通入氖氣，則化學(xué)反應(yīng)速率如何變化？________(填“增大”“減小”或“不變”)?！咎崾尽?1)小于(2)①增大②增大③不變④不變⑤增大⑥增大⑦不變⑧不變(3)否(4)不變[高考命題點(diǎn)打破]命題點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素解析1．在一密閉容器中充入1molH2和1molI，壓強(qiáng)為p(Pa)，并在必然溫度下使其發(fā)2生反應(yīng)：H(g)＋I(xiàn)(g)2HI(g)H＜0，以下說法正確的選項(xiàng)是()22A．保持容器容積不變，向其中加入1molH2(g)，反應(yīng)速率必然加速B．保持容器容積不變，向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)速率必然加速C．保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)速率必然加快D．保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入1molH2(g)和1molI2(g)，再次平衡時(shí)反應(yīng)速率必然加速A[增加反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率加速，A項(xiàng)正確；加入氮?dú)猓驗(yàn)槿萜黧w積不變，反應(yīng)系統(tǒng)中各氣體的濃度不變，故反應(yīng)速率不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；保持壓強(qiáng)不變，加入氮?dú)猓萜黧w積增大，反應(yīng)系統(tǒng)中各氣體的濃度減小，反應(yīng)速率減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；保持壓強(qiáng)不變，再次充入1molH2(g)和1molI2(g)，則容器容積增大為原來的2倍，再次平衡反應(yīng)系統(tǒng)中各氣體的濃度不變，反應(yīng)速率不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．在不相同濃度(c)、溫度(T)條件下，蔗糖水解的瞬時(shí)速率(v)以下表。以下判斷不正確的是()c/(mol·L－1)v/(mol·L－1·min－1)0.6000.5000.4000.300/KT318.23.603.002.401.80328.29.007.50a4.50b2.161.801.441.08A．a(chǎn)＝6.00B．同時(shí)改變反應(yīng)溫度和蔗糖的濃度，v可能不變C．b＜318.2D．不相同溫度時(shí)，蔗糖濃度減少一半所需的時(shí)間相同7/9D[解析328.2K的瞬時(shí)速率與濃度的關(guān)系成正比，則0.600/0.400＝9.00/a，a＝6.00，項(xiàng)正確；從題給數(shù)據(jù)看，濃度越大、溫度越高，反應(yīng)速率越快，當(dāng)增大濃度同時(shí)降低溫度時(shí)，瞬時(shí)反應(yīng)速率可能會不變，B項(xiàng)正確；濃度不變時(shí)，bK下反應(yīng)速率低于318.2K下的反應(yīng)速率，故b＜318.2，C項(xiàng)正確；題給數(shù)據(jù)是瞬時(shí)速率而不是平均速率，故不能夠作為判斷所用時(shí)間的依照，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]把在空氣中久置的鋁片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L－1硫酸溶液的燒杯中，該鋁片與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率v與反應(yīng)時(shí)間t可用如圖坐標(biāo)曲線來表示。以下推論錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()【導(dǎo)學(xué)號：95160218】A．O～a段不產(chǎn)生氫氣是因?yàn)楸砻娴难趸锔魯嗔虽X和硫酸溶液B．b～c段產(chǎn)生氫氣的速率增加較快的主要原因之一是溫度高升C．t>c時(shí)產(chǎn)生氫氣的速率降低主若是因?yàn)槿芤褐衏(H＋)降低D．t＝c時(shí)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)D[鋁片與硫酸的反應(yīng)不是可逆反應(yīng)，不存在化學(xué)平衡。]命題點(diǎn)2“控制變量法”研究反應(yīng)速率的影響4．(2018·衡水模擬)為研究硫酸銅的量對鋅與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣速率的影響，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下一系列實(shí)驗(yàn)。表中所給的混雜溶液分別加入到6個(gè)盛有過分Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時(shí)間。以下說法正確的選項(xiàng)是()實(shí)驗(yàn)ABCDEF混雜溶液4mol·L－1H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO溶液/mL00.52.55V2046H2O/mLV7V8V9V10100A．V1＝30，V6＝10B．反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A、E中的金屬呈暗紅色C．加入MgSO4與Ag2SO4能夠起與硫酸銅相同的加速作用D．硫酸銅的量越多，產(chǎn)生氫氣的速率必然越快A[研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，硫酸的體積、物質(zhì)的量應(yīng)相同，由A、F可知溶液的整體積為30mL＋20mL＝50mL，V1＝30，V6＝50－30－10＝10，A正確；實(shí)驗(yàn)A中沒有加入硫酸銅溶