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文檔簡介
第01講化學反應速率及其影響因素目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標導航 202知識導圖·思維引航 303考點突破·考法探究 4考點一化學反應速率的概念及計算 4知識點1化學反應速率 4知識點2化學反應速率的計算 4知識點3化學反應速率的大小比較 6知識點4化學反應速率的測定 6考向1考查化學反應速率概念的理解 7考向2考查化學反應速率的計算 8考向3考查化學反應速率大小比較 9考向4考查化學反應速率的測定 11考點二影響化學反應速率的因素 13知識點1影響化學反應速率的因素 13知識點2反應速率理論——“有效碰撞理論” 14知識點3速率常數(shù)和速率方程 15知識點4速率-時間(v-t)圖像 16考向1考查影響化學反應速率的因素 18考向2考查催化劑、活化能與轉化效率的關系 19考向3考查“控制變量”探究影響化學反應速率的因素 21考向4考查速率常數(shù)及其應用 23考向5考查速率圖像分析 2404真題練習·命題洞見 26考點要求考題統(tǒng)計考情分析化學反應速率的概念及計算2024吉林卷10題,3分2023河北卷12題,3分2022遼寧卷12題,3分2022浙江6月卷20題,2分分析近三年高考試題,高考命題在本講有以下規(guī)律:1.從考查題型和內容上看,高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn),考查內容主要有以下兩個方面:(1)考查一段時間內化學反應速率的計算、反應速率快慢判斷、影響化學反應的因素等。(2)結合化學平衡,考查對反應速率方程、速率常數(shù)的理解及計算。2.從命題思路上看,側重以化工生產或新信息為背景,與反應熱或化學平衡相結合,考查反應速率的計算、比較及影響因素。(1)選擇題結合化學平衡圖像、圖表考查化學反應速率的簡單計算、外界條件對化學反應速率的影響、化學反應速率與化學平衡的綜合應用,結合反應歷程,考查決速步、活化能等相關知識。(2)非選擇題常常與基本理論、工業(yè)生產相聯(lián)系,通過圖像或表格提供信息進行命題,主要考查化學反應速率的表示方法、速率的影響因素、速率方程等。3.根據(jù)高考命題特點和規(guī)律,復習時要注意以下幾個方面:(1)反應速率的定量計算;(2)反應速率的影響因素的理論解釋;(3)提高圖像類信息的分析能力,關注化學反應速率的調控在生活、生產和科學研究領域中的應用。影響化學反應速率的因素2024·北京卷13題,3分2024·甘肅卷10題,3分2024·安徽卷12題,3分2023廣東卷15題,4分2022海南卷8題,2分復習目標:1.了解化學反應速率的概念和定量表示方法。2.了解反應活化能的概念,了解催化劑的重要作用。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響,能用相關理論解釋其一般規(guī)律。4.了解化學反應速率的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。11550考點一化學反應速率的概念及計算知識點1化學反應速率1.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。2.數(shù)學表達式及單位v=eq\f(Δc,Δt),單位為mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。3.化學反應速率與化學計量數(shù)的關系同一反應在同一時間內,用不同物質來表示的反應速率可能不同,但反應速率的數(shù)值之比等于這些物質在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。如在反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中,存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d【特別提醒】(1)一般不用固體或純液體物質表示化學反應速率。(2)由v=eq\f(Δc,Δt)計算得到的是一段時間內的平均速率,用不同物質表示時,其數(shù)值可能不同,但意義相同。(3)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。這里所說的化學反應速率指的是平均反應速率,而不是瞬時反應速率。一定溫度下,鋅粒在1mol/L的稀鹽酸中反應的反應速率與反應時間的關系如圖所示,圖中A點的斜率就是在t1時刻的瞬時反應速率。(3)同一反應在不同反應階段的反應速率一般是不同的。主要原因:反應物濃度的不斷變化;而且反應所引起的熱量變化對反應速率也有較大影響。知識點2化學反應速率的計算1.化學反應速率計算的4個方法(1)定義式法:v=eq\f(Δc,Δt)。(2)比例關系式法:化學反應速率之比=物質的量濃度變化之比=物質的量變化之比=化學計量數(shù)之比。對于反應mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)來說,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。【易錯提醒】同一化學反應用不同物質表示的反應速率其數(shù)值可能不同,因此,一定要標明是哪種具體物質的反應速率。(3)三段式法:列起始量、轉化量、最終量,再根據(jù)定義式或比例關系計算。(4)從圖像中獲取計算的數(shù)據(jù)及依據(jù)圖像求反應速率的步驟①從圖像中獲取計算的數(shù)據(jù)縱坐標可以是物質的量,也可以是物質的量濃度,橫坐標是時間。例如:某溫度時,在定容(VL)容器中,X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖像可進行如下計算:A.求某物質的平均速率、轉化率,如:v(X)=n1-n3VB.確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比,如:X、Y、Z三種物質的化學計量數(shù)之比為(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2。②依據(jù)圖像求反應速率的步驟第一步:找出橫、縱坐標對應的物質的量;第二步:將圖中的變化量轉化成相應的濃度變化量;第三步:根據(jù)公式v=eq\f(Δc,Δt)進行計算。2.化學反應速率計算的萬能方法——三段式法(1)寫出有關反應的化學方程式。(2)找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。(3)根據(jù)已知條件列方程式計算。如對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),起始時A的濃度為amol·L-1,B的濃度為bmol·L-1,反應進行至t1s時,A消耗了xmol·L-1,則化學反應速率可計算如下:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/(mol·L-1)ab00轉化/(mol·L-1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)t1/(mol·L-1)a-xb-eq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)則:v(A)=eq\f(x,t1)mol·L-1·s-1,v(B)=eq\f(nx,mt1)mol·L-1·s-1,v(C)=eq\f(px,mt1)mol·L-1·s-1,v(D)=eq\f(qx,mt1)mol·L-1·s-1。知識點3化學反應速率的大小比較1.定性比較通過明顯的實驗現(xiàn)象(如氣泡產生快慢、沉淀生成快慢等)來定性比較化學反應速率的大小。2.定量比較同一化學反應中,不同物質來表示化學反應速率時,數(shù)值可能不同,需要進行轉化。常用以下兩種方法:(1)歸一法①“一看”:看化學反應速率的單位是否一致,若不一致,需轉化為同一單位。②“二化”:將不同物質的化學反應速率轉化成同一物質的化學反應速率。③“三比較”:標準統(tǒng)一后比較數(shù)值大小,數(shù)值越大,反應速率越大。(2)比值法:通過化學反應速率與其對應的化學計量數(shù)的比值進行比較,比值大的化學反應速率大。如對于反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),若eq\f(v(A),a)>eq\f(v(B),b),則A表示的化學反應速率較大。3.由圖像比較反應速率大小的方法:根據(jù)圖像看反應達到平衡所需的時間,時間越短,對應的反應的溫度、濃度或壓強就越大,則對應的反應速率越大。知識點4化學反應速率的測定1.定性描述:(根據(jù)實驗現(xiàn)象,以鋅與硫酸反應為例)①觀察產生氣泡的快、慢;②觀察試管中剩余鋅粒的質量的多、少;③用手觸摸試管,感受試管外壁溫度的高、低;2.定量描述:(根據(jù)實驗測量,單位時間內:)①測定氣體的體積;②測定物質的物質的量的變化;③測定物質或離子的濃度變化;④測定體系的溫度或測定反應的熱量變化。3.測量化學反應速率的常見方法(1)量氣法(2)比色法(3)電導法(4)激光技術法4.化學反應速率的測量——實驗(1)反應原理:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(2)實驗裝置(3)測量數(shù)據(jù)①單位時間內收集氫氣的體積;②收集相同體積氫氣所需要的時間;③有pH計測相同時間內pH變化,即△c(H+)。④用傳感器測△c(Zn2+)變化。⑤測相同時間內△m(Zn)。⑥相同時間內恒容壓強變化;⑦相同時間內絕熱容器中溫度變化??枷?考查化學反應速率概念的理解例1(23-24高三下·廣東·期中)下列關于化學反應速率的說法正確的是(
)A.化學反應速率是指一定時間內任何一種反應物物質的量的減少或任何一種生成物物質的量的增加B.化學反應速率為0.8mol·L-1·s-1是指1s時某物質的濃度為0.8mol·L-1C.對于任何化學反應來說,反應速率越快,反應現(xiàn)象就越明顯D.根據(jù)化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢【易錯提醒】(1)化學反應速率一般指反應的平均速率而不是瞬時速率,且無論用反應物表示還是用生成物表示均取正值。(2)同一化學反應,相同條件下用不同物質表示的反應速率,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。(3)不能用固體或純液體來表示化學反應速率?!咀兪接柧?】(2024·浙江杭州·模擬預測)下列可以用來表示化學反應速率單位的是A.mol/L B.g/mol C.mol(L·s)-1 D.g/L【變式訓練2】(2024·湖南衡陽·三模)TiO2+水解反應為TiO2++(x+1)H2OTiO2?xH2O↓+2H+。常溫下,一定量TiOSO4溶于水溶液中c(H+)與時間關系如圖所示。下列敘述錯誤的是A.t2min時,正反應速率大于逆反應速率B.其他條件不變,t3min時水解反應仍在進行C.其他條件不變,通入NH3,TiO2+平衡水解率增大D.t2~t3min內,TiO2+水解平均速率v(TiO2+)=mol?L-1?min-1考向2考查化學反應速率的計算例2(2024·遼寧沈陽·一模)在金表面分解的實驗數(shù)據(jù)如下表。已知反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期。下列說法錯誤的是020406080A.消耗一半時的反應速率為B.100min時消耗完全C.該反應的速率與的濃度有關D.該反應的半衰期與起始濃度的關系滿足【變式訓練1】(23-24高三下·河北·期中)某溫度時,在容器中,、、三種氣體物質的量的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A.反應方程式為B.該反應條件下,時的轉化率達到最大C.第時的化學反應速率D.后雖然的濃度不再變化,但仍在發(fā)生反應【變式訓練2】(2024·黑龍江吉林·模擬預測)工業(yè)上以1,4-丁二醇(BD)為原料催化脫氫制備γ-丁內酯(BL),其副反應產物為四氫呋喃(,THF)、正丁醇(BuOH)以及其他四碳有機物。其他條件相同時,不同溫度下,向1L容器中通入4×10-2molBD反應2h,測得BL、THF、BuOH在四碳有機產物中的物質的量分數(shù)如表:溫度/℃220240250255BL/%60.284.692.695.2THF/%1.21.81.92.1BuOH/%0.20.30.40.6已知:HO(CH2)4OH(g,BD)(g,BL)+2H2(g)
△H>0下列說法錯誤的是A.255℃,2h時n(BL)=1.5×10-2mol,則0~2h內v(H2)主反應=1.5×10-2mol?L-1?h-1B.250℃,2h時n(BD)+n(BL)+n(THF)+n(BuOH)=4×10-2molC.220℃,2h時n(BL)=9.03×10-3mol,則BD的總轉化率為37.5%D.由表中數(shù)據(jù)可知:220~255℃,BL的選擇性隨著溫度的升高而提高考向3考查化學反應速率大小比較例3(23-24高三下·福建·開學考試)電導率用于衡量電解質溶液導電能力的大小,與離子濃度和離子遷移速率有關。圖甲為相同電導率鹽酸和醋酸溶液升溫過程中電導率變化曲線,圖乙為相同電導率氯化鈉和醋酸鈉溶液升溫過程中電導率變化曲線。下列判斷不正確的是A.由曲線2可推測:溫度升高可以提高離子遷移速率B.由曲線4可推測:溫度升高,醋酸鈉電導率變化與醋酸根的水解平衡移動有關C.由圖甲、乙可判定:相同條件下,鹽酸的電導率大于醋酸的電導率,可能的原因是的遷移速率大于的遷移速率D.由圖甲、乙可判定:兩圖中電導率的差值不同,與溶液中的濃度和遷移速率有關【思維建?!慷糠ū容^化學反應速率的大小(1)歸一法:按照化學計量數(shù)關系換算成同一物質、同一單位表示,再比較數(shù)值大小。(2)比值法:比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值。如aA(g)+bB(g)cC(g),即比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b),若eq\f(vA,a)>eq\f(vB,b),則用A表示時的反應速率比用B表示時大?!咀兪接柧?】(2024·浙江臺州·二模)在NaOH溶液中發(fā)生水解反應,歷程如下:已知:①反應能量圖如下:②結構不同溴代烷在相同條件下水解相對速率如下表:取代基相對速率108451.71.0下列說法不正確的是A.中4個碳原子位于同一平面內B.該歷程中,水解速率,較大程度地受到濃度大小的影響C.發(fā)生該歷程水解速率:D.在水中離解成的難易程度與C-Br鍵的鍵能和極性等有關【變式訓練2】(23-24高三下·浙江·開學考試)在恒溫恒容條件下,發(fā)生反應A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法正確的是A.從a、c兩點坐標可求得a、c兩點該化學反應的速率B.a、b、c三點的速率大小為:v正(b)>v逆(a)>v正(c)C.若提高反應溫度,則c(B)隨時間變化關系如圖中曲線乙所示D.反應達到平衡時一定存在關系:3v(B)=2v(X)考向4考查化學反應速率的測定例4(2024·山東·三模)已知的速率方程為(k為速率常數(shù),只與溫度、催化劑有關)。實驗測得,在催化劑X表面反應的變化數(shù)據(jù)如下:t/min0102030405060700.1000.0800.0400.0200下列說法正確的是A.,B.min時,C.相同條件下,增大的濃度或催化劑X的表面積,都能加快反應速率D.保持其他條件不變,若起始濃度為0.200mol·L,當濃度減至一半時共耗時50min【思維建模】(1)測定原理:利用化學反應中與某一種化學物質的濃度(或質量)相關的性質進行測定。(2)測定方法①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氣體的時間來測定反應速率,或通過測定一定時間內氣體壓強的變化來測定反應速率。如氣體體積、體系壓強、顏色深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導電能力等。在溶液中,當反應物或生成物本身有較明顯的顏色時,人們常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。②利用科學儀器測量: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?!咀兪接柧?】(2024·山西·一模)用下圖裝置探究原電池中的能量轉化。圖中注射器用來收集氣體并讀取氣體體積,記錄實驗數(shù)據(jù)如下表:①②氣體體積/溶液溫度/氣體體積/溶液溫度/0022.0022.08.53024.85023.810.55026.0——下列說法正確的是A.兩個裝置中均為負極,發(fā)生氧化反應B.內,生成氣體的平均速率①>②C.時間相同時,對比兩裝置的溶液溫度,說明反應釋放的總能量①>②D.生成氣體體積相同時,對比兩裝置的溶液溫度,說明②中反應的化學能部分轉化為電能【變式訓練2】(23-24高三上·福建·期末)將0.48g鎂粉分別加入10.0mL下列溶液,反應6小時,用排水法收集產生的氣體,溶液組成與H2體積(已換算成標準狀況)的關系如下表。下列說法不正確的是實驗1234567溶液組成H2O1.0mol/LNH4Cl0.1mol/LNH4Cl1.0mol/LNaCl1.0mol/LNaNO30.8mol/LNH4Cl+0.2mol/LNH3·H2O0.2mol/LNH4Cl+0.8mol/LNH3·H2OV/ml1243334716014401349A.由實驗2、3可得,濃度越大,鎂和水反應速率越快B.由實驗1、4、5可得,Cl-對鎂和水的反應有催化作用C.由實驗3、7可得,反應過程產生的Mg(OH)2覆蓋在鎂表面,減慢反應D.無論酸性條件還是堿性條件,都能加快鎂和水的反應考點二影響化學反應速率的因素知識點1影響化學反應速率的因素1.內因(決定因素):反應物本身的性質是主要因素。反應物本身的性質是影響化學反應速率的決定因素。如在相同條件下鹵素單質與H2反應的速率大小關系為F2>Cl2>Br2>I2;鎂、鋁、鋅、鐵與稀硫酸反應的速率大小關系為Mg>Al>Zn>Fe?!久麕燑c睛】內因包括組成、結構、性質等物質自身因素。2.外因(其他條件不變,只改變一個條件)(1)濃度:當其他條件不變時,增大反應物的濃度,化學反應速率增大;降低反應物的濃度,化學反應速率減小。
(2)壓強:對有氣體參加的反應,在其他條件不變時,改變壓強同樣可以改變化學反應速率。(3)溫度:升高溫度,化學反應速率增大;降低溫度,化學反應速率減小。大量實驗證明,溫度每升高10℃,化學反應速率通常增大為原來的2~4倍。
(4)催化劑:催化劑也可以改變化學反應速率(不作特殊強調,一般指正催化劑)。
(5)其他因素:除了上述濃度、溫度、壓強、催化劑這四大影響因素外,反應物顆粒的大小、構成微小原電池、光、超聲波、激光等也能影響反應速率?!咎貏e提醒】(1)由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù),故改變其用量反應速率不變。但當固體顆粒變小時,其表面積增大將導致反應速率增大。(2)壓強對化學反應速率的影響是通過改變反應物濃度實現(xiàn)的,所以分析壓強的改變對反應速率的影響時,要從反應物濃度是否發(fā)生改變的角度來分析。若改變總壓強而各物質的濃度不改變,則反應速率不變。(3)改變溫度,使用催化劑,反應速率一定發(fā)生變化,其他外界因素的改變,反應速率則不一定發(fā)生變化。(4)其他條件一定,升高溫度,不論正反應還是逆反應,不論放熱反應還是吸熱反應,反應速率都要增大,只不過正、逆反應速率增加的程度不同。(5)稀有氣體對有氣體參與的反應速率的影響①恒溫恒壓②恒溫恒容3.控制變量法探究外界條件對速率的影響探究變量舉例備注溫度溫度不同①確定變量:先弄清楚影響反應速率的因素有哪些(濃度、溫度、壓強、催化劑、固體物質的表面積等)②控制變量:“定多變一”,僅要探究的因素(如催化劑)不同,其余的因素(濃度、溫度、壓強、固體物質的表面積等)要完全相同
③探究不同催化劑對反應速率的影響時,加入催化劑的體積相同可保證加入催化劑后過氧化氫的濃度相同;對比實驗中加入相同體積的水也是為了保證過氧化氫的濃度相同④若探究溫度對反應速率的影響,則必須在將溶液加熱(或降溫)到所需要的溫度
濃度濃度不同催化劑催化劑不同知識點2反應速率理論——“有效碰撞理論”1.基元反應:一個化學反應往往經過多個步驟才能實現(xiàn),每一步反應都稱為基元反應。2.活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子:有足夠的能量,能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫活化分子?;罨肿影俜謹?shù)=活化分子數(shù)目反應物分子總數(shù)×100%②活化能:如圖圖中:E1為正反應的活化能,使用催化劑時的活化能為E3,反應熱為E1-E2。(注:E2為逆反應的活化能)③有效碰撞:能夠發(fā)生化學反應的碰撞為有效碰撞?;瘜W反應發(fā)生的先決條件是反應物分子間必須發(fā)生碰撞。有效碰撞必須具備兩個條件:一是發(fā)生碰撞的分子具有較高的能量,二是碰撞時要有一定的方向。
3.活化分子、有效碰撞與反應速率的關系4.利用碰撞理論解釋外界條件對化學反應速率的影響——活化能→活化分子→有效碰撞→化學反應速率條件變化微觀因素變化化學反應速率變化活化分子百分數(shù)單位體積內活化分子數(shù)目有效碰撞濃度增大壓強增大溫度升高催化劑使用知識點3速率常數(shù)和速率方程1.基元反應與反應歷程(1)定義:基元反應是指在反應中一步直接轉化為產物的反應,又稱為簡單反應。大多數(shù)化學反應并不是經過簡單碰撞就能完成的,而往往經過多個反應步驟才能實現(xiàn)。反應歷程中的每一步反應都稱為基元反應。反應歷程又稱反應機理。例如H2(g)+I2(g)2HI(g),它的反應歷程可能是如下兩步基元反應:①I2I+I(快)②H2+2I2HI(慢)其中慢反應為整個反應的決速步驟。(2)基元反應過渡狀態(tài)理論基元反應過渡狀態(tài)理論認為,基元反應在從反應物到生成物的變化過程中要經歷一個中間狀態(tài),這個狀態(tài)稱為過渡態(tài)。AB+C→[A…B…C]→A+BC反應物過渡態(tài)生成物過渡態(tài)是處在反應過程中具有最高能量的一種分子構型,過渡態(tài)能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能[活化能(能壘)越高,此步基元反應速率越慢]。例如,一溴甲烷與NaOH溶液反應的過程可以表示為CH3Br+OH-→[Br…CH3…OH]→Br-+CH3OH(3)活化能(能壘)與反應機理使用催化劑,可以改變活化能,改變反應機理,在反應機理中每一步反應的活化能不同,且均比總反應的活化能低,故一般使用催化劑可以降低反應活化能,加快反應速率,如圖所示:E1為總反應的活化能,E2、E3為使用催化劑反應機理中各步的活化能。2.速率方程一定溫度下,化學反應速率與反應物濃度以其計量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對于反應:aA+bB===gG+hH則v=kca(A)·cb(B)(其中k為速率常數(shù))。如:①SO2Cl2SO2+Cl2 v=k1c(SO2Cl2)②2NO22NO+O2 v=k2c2(NO2)③2H2+2NON2+2H2O v=k3c2(H2)·c2(NO)3.速率常數(shù)含義速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下,反應物濃度皆為mol·L-1時的反應速率。在相同的濃度條件下,可用速率常數(shù)大小來比較化學反應的反應速率?;瘜W反應速率與反應物濃度(或濃度的次方)成正比,而速率常數(shù)是其比例常數(shù),在恒溫條件下,速率常數(shù)不隨反應物濃度的變化而改變。因此,可以應用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應速率。4.速率常數(shù)的影響因素溫度對化學反應速率的影響是顯著的,速率常數(shù)是溫度的函數(shù),同一反應,溫度不同,速率常數(shù)將有不同的值,但濃度不影響速率常數(shù)。5.速率常數(shù)與化學平衡常數(shù)之間的關系一定溫度下,可逆反應:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),達到平衡狀態(tài)時,v正=k正ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H),由于平衡時v正=v逆,則k正ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),所以eq\f(k正,k逆)=eq\f(cg(G)·ch(H),ca(A)·cb(B))=K。知識點4速率-時間(v-t)圖像1.圖像類型由圖像變化分析外界條件對其影響,已知反應為mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)ΔH=QkJ·mol-1。(1)“漸變”類v-t圖像圖像分析結論t1時v′正突然增大,v′逆逐漸增大;v′正>v′逆,平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變,增大反應物的濃度t1時v′正突然減小,v′逆逐漸減??;v′逆>v′正,平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變,減小反應物的濃度t1時v′逆突然增大,v′正逐漸增大;v′逆>v′正,平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變,增大生成物的濃度t1時v′逆突然減小,v′正逐漸減??;v′正>v′逆,平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變,減小生成物的濃度(2)“斷點”類v-t圖像圖像分析結論t1時v′正、v′逆均突然增大,且v′正>v′逆;平衡向正反應方向進行t1時其他條件不變,增大反應體系的壓強且m+n>p+q(正反應為體積減小的反應)t1時其他條件不變,升高溫度且Q>0(吸熱反應)t1時v′正、v′逆均突然增大,且v′逆>v′正;平衡向逆反應方向進行t1時其他條件不變,增大反應體系的壓強且m+n<p+q(正反應為體積增大的反應)t1時其他條件不變,升高溫度且Q<0(放熱反應)t1時v′正、v′逆均突然減小,且v′正>v′逆;平衡向正反應方向進行t1時其他條件不變,減小反應體系的壓強且m+n<p+q(正反應為體積增大的反應)t1時其他條件不變,降低溫度且Q<0(放熱反應)t1時v′逆、v′正均突然減小,且v′逆>v′正;平衡向逆反應方向進行t1時其他條件不變,減小反應體系的壓強且m+n>p+q(正反應為體積減小的反應)t1時其他條件不變,降低溫度且Q>0(吸熱反應)(3)“平臺”類v-t圖像圖像分析結論t1時v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移動t1時其他條件不變使用催化劑t1時其他條件不變增大反應體系的壓強且m+n=p+q(反應前后氣體體積無變化)t1時v′正、v′逆均突然減小且v′正=v′逆,平衡不移動t1時其他條件不變,減小反應體系的壓強且m+n=p+q(反應前后氣體體積無變化)2.常見v-t圖像分析方法(1)看圖像中正、逆反應速率的變化趨勢,看二者是同等程度的變化,還是不同程度的變化。同等程度的變化一般從壓強(反應前后氣體體積不變的反應)和催化劑角度考慮;若是不同程度的變化,可從溫度、濃度、壓強(反應前后氣體體積改變的反應)角度考慮。(2)對于反應速率變化程度不相等的反應,要注意觀察改變某個條件瞬間,正、逆反應速率的大小關系及變化趨勢。同時要聯(lián)系外界條件對反應速率的影響規(guī)律,加以篩選、驗證、排除。(3)改變條件判斷v(正)、v(逆)的相對大小時,可以從平衡移動方向討論,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。考向1考查影響化學反應速率的因素例1(2024·廣西柳州·模擬預測)和聯(lián)合重整能減少溫室氣體的排放。其他條件相同時,投料比為,發(fā)生以下兩個反應:①
;②
?;虻钠胶廪D化率與溫度變化關系如圖所示,下列說法錯誤的是A.在上述條件下,反應①②同時達到平衡B.,升溫更有利于反應②C.加熱、加壓都有利于增大反應①②的速率D.始終低于1.0,是因為發(fā)生了反應②【易錯警示】警惕外界因素對化學反應速率影響的5大誤區(qū)(1)誤認為隨著化學反應的進行,化學反應速率一定逐漸減小。其實不一定,因為反應速率不僅受濃度影響,而且受溫度影響,一般會先增大后減小。(2)誤用某物質的物質的量代替物質的量濃度計算化學反應速率。速率大小比較時易忽視各物質的反應速率的單位是否一致,單位書寫是否正確。(3)誤認為純固體和純液體不會改變化學反應速率。實際上不能用純固體和純液體物質的變化表示化學反應速率,但若將固體的顆粒變小(增大固體的接觸面積)則化學反應速率會加快。(4)誤認為只要增大壓強,化學反應速率一定增大。實際上反應在密閉固定容積的容器中進行,若充入氦氣(或不參與反應的氣體),壓強增大,但參與反應的各物質的濃度不變,反應速率不變;若反應在密閉容積可變的容器中進行,充入氦氣(或不參與反應的氣體)而保持壓強不變,容器體積增大,各組分濃度減小,反應速率減小。(5)誤認為溫度、壓強等條件的改變對正、逆反應速率影響不一致。如認為升溫既然使化學平衡向吸熱方向移動,則對于放熱反應,升溫時,逆反應速率增大,而正反應速率減小。其實不然,溫度升高,正、逆反應速率都增大,只是吸熱反應方向速率增大程度大;同理,降溫會使吸熱反應方向速率減小程度大,而導致化學平衡向放熱方向移動?!咀兪接柧?】(2024·海南·三模)下列做法的目的與改變化學反應速率無關的是A.牛奶放在冰箱里保存 B.向玻璃中加入C.高爐煉鐵前先將鐵礦石粉碎 D.在糕點包裝內放置小包鐵粉【變式訓練2】(2024·江蘇南京·模擬預測)乙醛與氫氰酸(HCN,弱酸)能發(fā)生加成反應,生成2-羥基丙腈,歷程如下:已知:向丙酮與HCN反應體系中加入少量KOH溶液,反應速率明顯加快。下列說法不正確的是A.因氧原子的電負性大于碳,醛基中帶部分正電荷的碳原子與CN-之間發(fā)生作用B.KOH溶液加入越多,反應速率越快C.HCN易揮發(fā)且有劇毒,是該反應不宜在酸性條件下進行的原因之一D.與HCN加成的反應速率:CH3COCH3<CH3CHO考向2考查催化劑、活化能與轉化效率的關系例2(2024·江西上饒·二模)已知阿侖尼烏斯公式是反應速率常數(shù)隨溫度變化關系的經驗公式,可寫作(k為反應速率常數(shù),為反應活化能,R和C為大于0的常數(shù)),為探究m、n兩種催化劑對某反應的催化效能,進行了實驗探究,依據(jù)實驗數(shù)據(jù)獲得曲線如圖所示。下列說法正確的是A.在m催化劑作用下,該反應的活化能B.對該反應催化效能較高的催化劑是mC.不改變其他條件,升高溫度,會降低反應的活化能D.可以根據(jù)該圖像判斷升高溫度時平衡移動的方向【名師歸納】1.活化能(1)活化能與ΔH的關系:正、逆反應活化能的差值就是反應的焓變,可表示為ΔH=E(正)-E(逆)。(2)活化能與化學反應速率的關系:活化能越大,化學反應速率越小。2.催化劑與活化能、ΔH的關系:催化劑能改變反應的活化能,但不能改變反應的ΔH?!咀兪接柧?】(23-24高三上·北京·階段考試)研究催化劑對反應速率的影響。恒溫恒容時,c(NH3)隨時間的變化如下。
時間/min催化劑c(NH3)/(×10?3mol·L?1)020406080催化劑Ⅰ2.402.001.601.200.80催化劑Ⅱ2.401.600.800.400.40下列說法不正確的是A.使用催化劑Ⅰ,0~20min的平均反應速率v(N2)=1.00×10?5mol·L?1·min?1B.使用催化劑Ⅰ,達平衡后容器內的壓強是初始時的倍C.相同條件下,使用催化劑Ⅱ可使該反應的活化能降低更多,反應更快D.相同條件下,使用催化劑Ⅱ不會使該反應的化學平衡常數(shù)更大【變式訓練2】(2024·遼寧·一模)利用計算機技術測得在甲、乙兩種催化劑作用下由正丁烷(g)制備1-丁烯(g)的反應歷程如下,其中甲、乙催化劑表面的物種均用*號標注,過渡態(tài)均用TS表示,下列說法中錯誤的是A.選用催化劑甲時的最高能壘(活化能)為1.95eVB.選用催化劑乙時,相對能量從的過程為正丁烷的吸附過程C.為吸熱反應D.若只從平均反應速率快慢角度考慮,生產中適宜選用催化劑乙考向3考查“控制變量”探究影響化學反應速率的因素例3(2024·北京·二模)選擇不同的反應探究化學反應速率的影響因素,所用試劑不合理的是a.(觀察氣泡產生的快慢)b.(觀察渾濁產生的快慢)反應影響因素所用試劑Aa接觸面積塊狀CaCO3、0.5mol/LHCl粉末狀CaCO3、0.5mol/LHClBaH+濃度塊狀CaCO3、0.5mol/LHCl塊狀CaCO3、3.0mol/LHClCbH+濃度0.1mol/LNa2S2O3、稀H2SO40.1mol/LNa2S2O3、濃H2SO4Db溫度0.1mol/LNa2S2O3、0.1Na2S2O3H2SO4、冷水0.1mol/LNa2S2O3、0.1Na2S2O3H2SO4、熱水【思維建?!靠刂谱兞糠ㄌ骄坑绊懛磻俾实囊蛩仡}目解題策略(1)確定變量:理清影響實驗探究結果的所有因素。(2)定多變一:在探究時,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。(3)數(shù)據(jù)有效:解答時注意選擇數(shù)據(jù)(或設置實驗)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法作出正確判斷?!咀兪接柧?】(2024·北京·一模)室溫下用質量和表面積相同的鎂條各一片(已用砂紙打磨),分別探究不同條件下與水反應的實驗(裝置圖如下),實驗2的鎂條放在尖嘴玻璃導管內并浸于蒸餾水中,實驗3產生的渾濁物主要為堿式碳酸鎂[]。下列說法不正確的是實驗1實驗2實驗3鎂條表面有微小氣泡,且溶液較長時間無明顯變化鎂條表面有較多氣泡且產生氣泡速率逐漸加快,溶液中無明顯現(xiàn)象鎂條表面有大量氣泡,溶液逐漸變?yōu)闇啙酇.實驗1現(xiàn)象不明顯,可能與表面生成了難溶的有關B.實驗2比實驗1現(xiàn)象更明顯,可能是由于玻璃管空間狹小熱量不易散失C.實驗3中破壞了在鎂條表面的沉積,增大了鎂與水的接觸面積D.由實驗1和實驗3可得出“堿性增強有利于加快鎂與水反應速率”的結論【變式訓練2】(2024·河北·一模)某小組同學設計實驗探究鎂與銨鹽溶液的反應,記錄如下:實驗編號①②③④溶液種類10.50.10.480.480.480.48V(溶液)100100100100實驗現(xiàn)象有氣體產生,并產生白色沉淀有氣體產生,并產生白色沉淀有氣體產生,并產生白色沉淀幾乎看不到現(xiàn)象6h時43325534712根據(jù)上述實驗所得結論正確的是A.實驗②中發(fā)生的反應為B.由實驗①、③可得,溶液中越大,反應速率越快C.由實驗①、②可得,溶液中陰離子的種類對產生的速率有影響D.由實驗①~④可得,溶液的越小,產生的速率越快考向4考查速率常數(shù)及其應用例4(2024·北京·三模)在恒溫恒容密閉容器中充入一定量,發(fā)生如下反應:反應②和③的反應速率分別滿足和,其中、分別為反應②和③的速率常數(shù),反應③的活化能大于反應②。測得的濃度隨時間的變化如下表。0123450.1600.1130.0800.0560.0400.028下列說法正確的是A.0~2min內,W的平均反應速率為B.若增大容器容積,平衡時Z的產率增大C.若,平衡時D.若升高溫度,平衡時減小【思維建模】對于反應:aA+bB===gG+hH,則v=kca(A)·cb(B)(其中k為速率常數(shù))?;磻腶、b可直接寫出,非基元反應的a、b必須通過實驗測定,無法直接寫出?!咀兪接柧?】(2024·遼寧大連·模擬預測)已知,,,其中、為速率常數(shù),只與溫度有關。時,,將一定量充入注射器中,改變活塞位置,氣體透光率隨時間變化如圖所示(氣體顏色越深,透光率越低),下列說法正確的是A.d點 B.時,該反應的化學平衡常數(shù)C.時,,則 D.c、d兩點對應氣體的平均相對分子質量【變式訓練2】(2024·湖南·二模)室溫下,某溶液中初始時僅溶有等物質的量的M和N,同時發(fā)生以下兩個反應:①;②(產物均易溶)。反應①的速率,反應②的速率(、為速率常數(shù))。反應體系中M和Z的濃度隨時間變化如
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