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專題八化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡考綱展示命題探究eq\a\vs4\al(考點一化學(xué)反應(yīng)速率)1化學(xué)反應(yīng)速率(1)含義化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進行快慢的物理量。(2)表示方法用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。(3)數(shù)學(xué)表達式及單位表達式:v=eq\f(Δc,Δt)。單位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。(4)規(guī)律用不同物質(zhì)的濃度變化表示同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率時,反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。學(xué)霸巧學(xué)卡正確理解化學(xué)反應(yīng)速率的表達式(1)由v=Δc/Δt計算的反應(yīng)速率是一段時間內(nèi)的平均速率而不是瞬時速率,且無論用反應(yīng)物還是用生成物表示均取正值。(2)同一化學(xué)反應(yīng),相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。因此表示化學(xué)反應(yīng)速率時,必須指明是用反應(yīng)體系中的哪種物質(zhì)作依據(jù)。(3)對于固體或純液體反應(yīng)物,其濃度視為常數(shù),故不能用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率。2影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)內(nèi)因(主要因素)反應(yīng)物本身的性質(zhì)是影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定因素。(2)外因(其他條件不變,只改變一個條件)(3)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系學(xué)霸巧學(xué)卡正確理解外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(1)由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù),故改變用量反應(yīng)速率不變。但當(dāng)固體顆粒變小時,其表面積將增大,其反應(yīng)速率將加快。(2)無論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),溫度對反應(yīng)速率的影響具有一致性。升高溫度,正、逆反應(yīng)速率都增大;降低溫度,正、逆反應(yīng)速率都減小,不會出現(xiàn)v正增大,同時v逆減小的情況。(3)改變壓強,對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變。對于有氣體參加的反應(yīng)體系,有以下幾種情況:①恒溫時:增大壓強eq\o(→,\s\up17(引起))體積縮小eq\o(→,\s\up17(引起))濃度增大eq\o(→,\s\up17(引起))反應(yīng)速率增大。②恒溫恒容時:a.充入氣體反應(yīng)物eq\o(→,\s\up17(引起))反應(yīng)物濃度增大eq\o(→,\s\up17(引起))反應(yīng)速率增大。b.充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體)eq\o(→,\s\up17(引起))總壓強增大,但各物質(zhì)的濃度不變,反應(yīng)速率不變。③恒溫恒壓時:充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體)eq\o(→,\s\up17(引起))體積增大eq\o(→,\s\up17(引起))各物質(zhì)濃度減小eq\o(→,\s\up17(引起))反應(yīng)速率減小。(4)對于可逆反應(yīng),催化劑能同時同等程度地改變正逆反應(yīng)速率。但它不會使不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)變得自發(fā),也不會改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱和平衡狀態(tài)。1.思維辨析(1)對于任何化學(xué)反應(yīng)來說,反應(yīng)速率越大,反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯。()(2)由v=eq\f(Δc,Δt)計算平均速率,用反應(yīng)物表示為正值,用生成物表示為負(fù)值。()(3)催化劑不參加化學(xué)反應(yīng)。()(4)一定量的鋅與過量的稀硫酸反應(yīng)制取氫氣,為減慢反應(yīng)速率而又不影響生成H2的量,可向其中加入KNO3溶液。()(5)反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在2L的密閉容器中進行,1min后,NH3減少了0.12mol,則1min末的化學(xué)反應(yīng)速率為v(NO)=0.06mol·L-1·min-1。()(6)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的過程中,再增加CaCO3固體,反應(yīng)速率不變,但把CaCO3固體粉碎,可以加快反應(yīng)速率。()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2.將4molA氣體和2molB氣體在2L容器中混合,一定條件下發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)2C(g),若經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol·L-1,現(xiàn)有下列說法:①用物質(zhì)A表示的反應(yīng)速率為0.3mol·L-1·s-1②用物質(zhì)B表示的反應(yīng)速率為0.6mol·L-1·s-1③2s時物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%④2s時物質(zhì)B的濃度為0.7mol·L-1。其中正確的是()A.①③ B.①④C.②③ D.③④答案B解析由題意知,2s時C的濃度為0.6mol·L-1,根據(jù)化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比可知,B的變化濃度為0.3mol·L-1,進而確定2s時B的濃度是1mol·L-l-0.3mol·L-1=0.7mol·L-1,④正確;A的變化濃度為0.6mol·L-1,從而求出A的轉(zhuǎn)化率為30%,③錯誤;用C表示的反應(yīng)速率為0.3mol·L-1·s-1,可推知用A表示的反應(yīng)速率為0.3mol·L-1·s-1,①正確;用B表示的反應(yīng)速率為0.15mol·L-1·s-1,②錯誤。[考法綜述]本考點主要考查化學(xué)反應(yīng)速率的計算及規(guī)律的運用,另外運用控制變量思想設(shè)計考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的題目也較常見,屬中等難度。命題法1化學(xué)反應(yīng)速率的計算典例1一定條件下反應(yīng)A(s)+3B(g)2C(g)在10L的密閉容器中進行,測得2min內(nèi),A的物質(zhì)的量由20mol(560g)減小到8mol(224g),則下列說法中正確的是()A.用反應(yīng)物A表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為0.6mol·L-1·min-1B.用反應(yīng)物B表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為2.4mol·L-1·min-1C.eq\f(2,3)v(B)=v(C)D.用反應(yīng)物C表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為3.6mol·L-1·min-1[解析]2min內(nèi),A的物質(zhì)的量由20mol減小到8mol,同時B的物質(zhì)的量減少36mol,C的物質(zhì)的量增加24mol,根據(jù)v=Δn/(VΔt),代入數(shù)值計算,可知v(B)=1.8mol·L-1·min-1,v(C)=1.2mol·L-1·min-1。A為固體,所以不能用A的濃度變化量來表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知,eq\f(2,3)v(B)=v(C)。[答案]C【解題法】計算化學(xué)反應(yīng)速率的常用方法(1)定義式法:根據(jù)“v=Δc/Δt”進行計算。(2)比例式法:根據(jù)“化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比”進行計算。(3)三段式法具體步驟如下:①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。③根據(jù)已知條件列方程式計算。例如,反應(yīng)mA+nBpCt0時刻濃度/mol·L-1 ab轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)t1時刻濃度/mol·L-1a-xb-eq\f(nx,m)eq\f(px,m)則:v(A)=eq\f(x,t1-t0)mol/(L·s)、v(B)=eq\f(nx,mt1-t0)mol/(L·s)、v(C)=eq\f(px,mt1-t0)mol/(L·s)。命題法2化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較典例2反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為①v(A)=0.45mol/(L·s)、②v(B)=0.6mol/(L·s)、③v(C)=0.4mol/(L·s)、④v(D)=0.45mol/(L·s)。下列有關(guān)反應(yīng)速率的比較中正確的是()A.④>③=②>① B.①>④>②=③C.①>②>③>④ D.④>③>②>①[解析]可用比值法進行反應(yīng)速率大小比較,eq\f(vA,1)=0.45mol/(L·s);eq\f(vB,3)=eq\f(0.6,3)=0.2mol/(L·s);eq\f(vC,2)=eq\f(0.4,2)=0.2mol/(L·s);eq\f(vD,2)=eq\f(0.45,2)=0.225mol/(L·s),故①>④>②=③,B項正確。[答案]B【解題法】化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法由于同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同,所以比較反應(yīng)的快慢不能只看數(shù)值的大小,而要進行一定的轉(zhuǎn)化。(1)先看單位是否統(tǒng)一,若不統(tǒng)一,換算成相同的單位。(2)再用轉(zhuǎn)化同一物質(zhì)法(或比值法)進行比較。①轉(zhuǎn)化同一物質(zhì)法:將同一反應(yīng)中的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率,再進行速率的大小比較。②比值法:用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù),然后再對求出的數(shù)值進行大小排序,數(shù)值大的反應(yīng)速率快。如反應(yīng)mA+nB=pC+qD,若eq\f(vA,m)>eq\f(vB,n),則反應(yīng)速率A>B。命題法3外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響典例3在不同濃度(c)、溫度(T)條件下,蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列判斷不正確的是()A.a(chǎn)=6.00B.同時改變反應(yīng)溫度和蔗糖的濃度,v可能不變C.b<318.2D.不同溫度時,蔗糖濃度減少一半所需的時間相同[解析]根據(jù)題中數(shù)據(jù)分析,溫度不變時,反應(yīng)的瞬時速率與濃度成正比,則可求出a=6.00,A項正確;溫度為bK、濃度為0.500mol/L和溫度為318.2K、濃度為0.300mol/L對應(yīng)的瞬時速率相等,B項正確;濃度不變時,溫度由318.2K變?yōu)閎K時,反應(yīng)速率減小,則b<318.2,C項正確;不同溫度時,反應(yīng)速率不同,蔗糖濃度減少一半所需的時間不同,D項錯誤。[答案]D【解題法】控制變量法探究外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響在研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時,由于外界影響因素較多,故為搞清某個因素的影響均需控制其他因素相同或不變時,再進行實驗。因此,常用控制變量思想解決該類問題。(1)常見考查形式①以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù),讓考生找出每組數(shù)據(jù)的變化對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。②給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素,讓考生設(shè)計實驗分析各因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(2)解題策略①確定變量解答這類題目時首先要認(rèn)真審題,理清影響實驗探究結(jié)果的因素有哪些。②定多變一在探究時,應(yīng)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(guān)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(guān)系,得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。③數(shù)據(jù)有效解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實驗)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法作出正確判斷。1.(雙選)10mL濃度為1mol·L-1的鹽酸與過量的鋅粉反應(yīng),若加入適量的下列溶液,能減慢反應(yīng)速率但又不影響氫氣生成量的是()A.K2SO4 B.CH3COONaC.CuSO4 D.Na2CO3答案AB解析加入K2SO4溶液,相當(dāng)于稀釋鹽酸,反應(yīng)速率減慢,但H+的物質(zhì)的量不變,不影響H2的生成量,A項正確;加入CH3COONa溶液,CH3COONa與HCl反應(yīng)生成CH3COOH,H+的濃度減小,反應(yīng)速率減慢,但與鋅反應(yīng)的H+的物質(zhì)的量不變,不影響H2的生成量,B項正確;加入CuSO4溶液,Zn置換出Cu,Zn和Cu構(gòu)成原電池,反應(yīng)速率加快,C項錯誤;D項,加入Na2CO3溶液,Na2CO3與HCl反應(yīng),H+的濃度及物質(zhì)的量均減小,反應(yīng)速率減慢,氫氣的生成量減少,D項錯誤。2.已知分解1molH2O2放出熱量98kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的機理為:H2O2+I-→H2O+IO-慢H2O2+IO-→H2O+O2+I-快下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()A.反應(yīng)速率與I-濃度有關(guān)B.IO-也是該反應(yīng)的催化劑C.反應(yīng)活化能等于98kJ·mol-1D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)答案A解析對于多步反應(yīng),其反應(yīng)速率取決于反應(yīng)速率慢的基元反應(yīng),A正確;從反應(yīng)機理看IO-先生成后消失,是中間產(chǎn)物,B錯誤;活化能是普通分子變?yōu)榛罨肿铀枘芰?,C錯誤;v(H2O2)=v(H2O)=2v(O2),D錯誤。3.在一定溫度下,10mL0.40mol/LH2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)()A.0~6min的平均反應(yīng)速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol/(L·min)B.6~10min的平均反應(yīng)速率:v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min)C.反應(yīng)至6min時,c(H2O2)=0.30mol/LD.反應(yīng)至6min時,H2O2分解了50%答案C解析0~6min的平均反應(yīng)速率v(H2O2)=(22.4/22400)×2mol/(10×10-3L×6min)=3.3×10-2mol/(L·min),A正確;6~10min,溶液中溶質(zhì)減少,反應(yīng)速率變慢,v(H2O2)<3.3×10-2mol/(L·min),B正確;反應(yīng)至6min時,消耗n(H2O2)=0.002mol,此時c(H2O2)=0.2mol·L-1,C錯誤;反應(yīng)至6min時,H2O2的分解率為eq\f(0.002,10×10-3×0.4)×100%=50%,D正確。4.在一定條件下,N2O分解的部分實驗數(shù)據(jù)如下:下圖能正確表示該反應(yīng)有關(guān)物理量變化規(guī)律的是()(注:圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應(yīng)時間,c1、c2均表示N2O初始濃度且c1<c2)答案A解析由表中數(shù)據(jù)可知,該實驗條件下,反應(yīng)速率與濃度無關(guān),A正確、B錯誤;濃度越大,半衰期越長,C錯誤;相同時間內(nèi),N2O的濃度越大,轉(zhuǎn)化率越小,D錯誤。5.在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng):2X(g)Y(g),溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示,下列敘述正確的是()A.該反應(yīng)進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B.T2下,在0~t1時間內(nèi),v(Y)=eq\f(a-b,t1)mol·L-1·min-1C.M點的正反應(yīng)速率v正大于N點的逆反應(yīng)速率v逆D.M點時再加入一定量X,平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小答案C解析依據(jù)題中圖示,可看出T1>T2,由于T1時X的平衡濃度大,可推出該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。A項,M點與W點比較,X的轉(zhuǎn)化量前者小于后者,故進行到M點放出的熱量應(yīng)小于進行到W點放出的熱量,A項錯誤;B項,2v(Y)=v(X)=eq\f(a-b,t1)mol·L-1·min-1,B項錯誤;C項,T1>T2,溫度越高,反應(yīng)速率越大,M點的正反應(yīng)速率v正>W點的正反應(yīng)速率v正′,而W點的正反應(yīng)速率v正′=其逆反應(yīng)速率v逆′>N點的逆反應(yīng)速率v逆,C項正確;D項,恒容時充入X,壓強增大,平衡正向移動,X的轉(zhuǎn)化率增大,D項錯誤。6.NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化,當(dāng)NaHSO3完全消耗即有I2析出,依據(jù)I2析出所需時間可以求得NaHSO3的反應(yīng)速率。將濃度均為0.020mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0mL混合,記錄10~55℃間溶液變藍(lán)時間,55A.40℃之前與40B.圖中b、c兩點對應(yīng)的NaHSO3反應(yīng)速率相等C.圖中a點對應(yīng)的NaHSO3反應(yīng)速率為5.0×10-5mol·L-1·s
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