高一化學(xué)學(xué)案：第一單元化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)限度

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精典題精講例1用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時，下列措施不能使氫氣生成速率加大的是()A.加熱B。不用稀硫酸，改用98％的濃硫酸C。增大稀硫酸的用量D。不用鐵片,改用鐵粉思路解析：本題旨在考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有溫度、濃度,還有固體的表面積等.溫度升高，濃度增大，固體表面積增大，都會使反應(yīng)速率增大.由稀H2SO4改用98％的濃硫酸，但濃硫酸使鐵鈍化而不能產(chǎn)生氫氣。選項(xiàng)C雖然增大了稀硫酸的用量，但沒有增大硫酸的濃度，故反應(yīng)速率不變。在化學(xué)中“量的改變可能引起性質(zhì)的改變”，如,濃硫酸和稀硫酸，與金屬反應(yīng)前者可以生成SO2，后者可以生成H2；濃硝酸和稀硝酸，與金屬反應(yīng)前者可以生成NO2，后者可以生成NO；濃鹽酸和稀鹽酸，與MnO2反應(yīng)前者可以生成Cl2,后者不可以。答案：BC黑色陷阱：反應(yīng)物的“濃度"而不是“用量"，會使反應(yīng)速率增大。由于98％的濃硫酸濃度高，一些同學(xué)容易誤認(rèn)為反應(yīng)速率快，但此時量變已引起質(zhì)變,濃硫酸能使鐵鈍化而不能產(chǎn)生氫氣。變式訓(xùn)練鹽酸與碳酸鈉固體反應(yīng)時，能使反應(yīng)的最初速率明顯加快的是（）A。增加碳酸鈉固體的量B.鹽酸的量增加一倍C.鹽酸的用量減半濃度加倍D。溫度升高40℃思路解析：增加反應(yīng)物濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)的速率。碳酸鈉是固態(tài)反應(yīng)物,增加其用量并不影響其濃度,故A對最初的反應(yīng)速率幾乎無影響；對于一定濃度的鹽酸，增加鹽酸的用量并不能增加其濃度,故B對反應(yīng)速率也無影響;C中雖然鹽酸用量減半，但因濃度加倍,會使最初反應(yīng)速率加快，故C正確。本題考查對外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響的理解和應(yīng)用,用于鞏固基礎(chǔ)知識。能增大反應(yīng)速率的措施主要有：①增加濃度；②增大壓強(qiáng)；③升高溫度；④使用催化劑。答案:CD例2某溫度時，在2L容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如下圖所示。(1)由圖中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________.（2）反應(yīng)開始至2min,Z的平均反應(yīng)速率為____________________。（3）判斷：第5分鐘時，反應(yīng)是否達(dá)到平衡？__________，第5分鐘時，Z的生成速率比Z的消耗速率__________(填“大"“小"或“相等"）。思路解析：本題借助于圖象考查對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的理解和應(yīng)用.在相同時間內(nèi)，物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。Δn(X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）=（1。0-0。7）∶（1.0—0。9)∶（0.2—0)=3∶1∶2,故該反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為3∶1∶2。又因?yàn)榉磻?yīng)后的某個時刻開始，各物質(zhì)的物質(zhì)的量都不再變了,說明該反應(yīng)是可逆反應(yīng),并且在該時刻建立了化學(xué)平衡。即至少在第3分鐘之前,反應(yīng)正在進(jìn)行，尚未達(dá)到平衡;第5分鐘時，各物質(zhì)的量不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，v（正）=v（逆)。答案:（1）3X+Y2Z(2)0.05mol·L—1·min—1(3）是相等綠色通道：圖象也是一種表達(dá)事物的符號，分析圖象及其變化特點(diǎn)，可以得到事物變化的實(shí)質(zhì)和規(guī)律。關(guān)于反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的判斷,可以借助于圖象先從曲線的變化趨勢—-物質(zhì)的量減少的是反應(yīng)物，增加的是生成物；再用“相同時間內(nèi)，物質(zhì)的量變化之比，就可得到化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；最后看是否是某個時刻以后，各物質(zhì)的物質(zhì)的量都不變了，來確定是否為可逆反應(yīng)。解答此類題時，要看清圖象、理清概念、把握規(guī)律、注意單位。變式訓(xùn)練在一定溫度下，容器內(nèi)某一反應(yīng)中M、N的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的曲線如下圖所示，下列表述正確的是()A.反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MNB。t2時,正、逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡C。t3時，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率D.t1時，N的濃度是M濃度的2倍思路解析：由曲線可知，N物質(zhì)的量減少，是反應(yīng)物；M物質(zhì)的量增加,是生成物，A不正確.橫軸t2對應(yīng)縱軸數(shù)值為4，縱軸是物質(zhì)的量軸,不是速率軸，B不正確。t3時刻以后,M、N物質(zhì)的量不再改變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),v（正)=v（逆)，C不正確。t1時刻N(yùn)的物質(zhì)的量為6mol，M的物質(zhì)的量為3mol,D正確.答案:D例3某化學(xué)反應(yīng)2AB+D在四種不同條件下進(jìn)行,B、D起始濃度為0,反應(yīng)物A的濃度（mol·L—1）隨反應(yīng)時間（min)的變化情況如下表：根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)在實(shí)驗(yàn)1，反應(yīng)在10至20分鐘時間內(nèi)平均速率為__________mol·(L·min)—1。(2)在實(shí)驗(yàn)2，A的初始濃度c2=_________mol·L—1，反應(yīng)經(jīng)20分鐘就達(dá)到平衡，可推測實(shí)驗(yàn)2中還隱含的反應(yīng)條件是_________.(3）設(shè)實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率為v3，實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率為v1，則v3_________v1(填“＞"“=”或“＜”)且c3_________1.0mol·L-1(填“＞”“="或“＜”)(4）比較實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1，可推測反應(yīng)速率快的是________,理由是_______________________________________________________________________________________________________.思路解析:本題綜合考查了濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響.此題綜合性較強(qiáng)，要綜合考慮濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，從而對影響反應(yīng)速率的時間變化表格，提出合理的解釋并定量計(jì)算。不同的實(shí)驗(yàn)條件或同一次實(shí)驗(yàn)的不同時刻，濃度的變化是不同的，故在Δt時間內(nèi)的濃度變化應(yīng)視為這段時間內(nèi)的平均速率。實(shí)驗(yàn)1，在反應(yīng)后10至20分鐘內(nèi)的平均速率應(yīng)為v（A)==0.013mol·(L·min)-1。實(shí)驗(yàn)2，在相同反應(yīng)溫度下，達(dá)到平衡時A的濃度不變，但達(dá)到平衡的時間縮短了，故推測A的初始濃度并沒有變，即c2=1mol·L—1，但反應(yīng)中使用了催化劑。實(shí)驗(yàn)3，在相同反應(yīng)溫度下,達(dá)到平衡時A的濃度變大了,且在相同的時間間隔10至20分鐘內(nèi)，A的濃度變化量增至0.92mol-0。75mol=0。17mol,故可推測v3＞v1,且c3＞1。0mol·L—1。實(shí)驗(yàn)4，溫度高，速率快。答案:(1）0.013(2)1。0催化(3）＞＞(4）實(shí)驗(yàn)4溫度越高，反應(yīng)速率越快綠色通道：本題給出了在不同條件下進(jìn)行的四次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要求通過對反應(yīng)物A的濃度在1小時的各個時間間隔內(nèi)濃度變化數(shù)值共計(jì)32個數(shù)據(jù)的分析、判斷，推出各次實(shí)驗(yàn)中起始濃度增大還是減小，反應(yīng)速率是快還是慢，什么時候達(dá)到平衡，哪次實(shí)驗(yàn)中使用了催化劑……本題要求掌握數(shù)據(jù)的分析、判斷、比較、推理的方法。特別注意計(jì)算理解表格中差量的變化趨勢和含義.這種以能力立意并將研究性學(xué)習(xí)方法滲透到基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)內(nèi)容中去的構(gòu)思值得注意.反應(yīng)速率的快慢、平衡的判斷、催化劑的作用可以通過文字，還可通過圖象和表格表達(dá)出來。根據(jù)圖象和表格可以更加直觀、深刻地理解速率、平衡。變式訓(xùn)練將Ag塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)物損失的質(zhì)量隨時間的變化曲線如下圖的實(shí)線所示,在相同的條件下，將Bg（A＞B)粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應(yīng)，則相應(yīng)的曲線(圖中虛線所示）正確的是(）思路解析:粉末狀碳酸鈣的表面積比塊狀碳酸鈣的表面積大，故在相同條件下，與同濃度的鹽酸反應(yīng)時反應(yīng)速率快，即單位時間內(nèi)損失的碳酸鈣的質(zhì)量大,可排除A、B。由于A＞B，且粉末狀碳酸鈣的消耗量大于塊狀碳酸鈣，故當(dāng)粉末狀碳酸鈣完全消耗時，塊狀碳酸鈣尚有剩余,此后，單位時間內(nèi)塊狀碳酸鈣的損失量又大于粉末狀碳酸鈣.本題考查的是固體表面積與化學(xué)反應(yīng)速率及固體損失量之間的關(guān)系，分析圖象時一要看時間長短，二要看相同時間內(nèi)損失的碳酸鈣的量。答案：C例4在一定溫度下，向aL密閉容器中加入1molX氣體和2molY氣體，發(fā)生如下反應(yīng)：X(g）+2Y（g)2Z（g）.此反應(yīng)達(dá)到一定限度的標(biāo)志是（）A。容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化B。容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時間變化C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2D.單位時間消耗0.1molX同時生成0.2molZ思路解析:本題通過簡單的定量及定性分析來考查化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度的知識，即化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志和判斷的方法。對于選項(xiàng)A,因該反應(yīng)兩邊氣體分子數(shù)不等，容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化，意味著各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化；選項(xiàng)B恰恰表示了當(dāng)達(dá)到化學(xué)反應(yīng)限度時的情況：各組成成分的濃度不再變化；選項(xiàng)C假設(shè)開始投入2molX、4molY進(jìn)行反應(yīng),當(dāng)有1molX和2molY反應(yīng)生成2molZ時,X、Y、Z的分子數(shù)比為1∶2∶2，但并不一定是達(dá)到限度時的狀態(tài)；選項(xiàng)D中消耗X與生成Z均為正反應(yīng)速率,沒有表達(dá)正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系。答案：AB綠色通道：解答時可依據(jù)化學(xué)平衡的特征進(jìn)行判斷。要知道哪些物理量可以判斷平衡。平衡狀態(tài)時各量不變，若化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時該量也不變，則無法判定是否是平衡狀態(tài)。所以化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時改變的量，突然不變了,可以作為判斷平衡的依據(jù).變式訓(xùn)練1在一定溫度下，可逆反應(yīng)X（g)+3Y（g)2Z（g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（)A。Z的生成速率與Z的分解速率相等B.單位時間生成amolX，同時有3amolYC.X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化D.X、Y、Z的分子數(shù)之比為1∶3∶2思路解析:A中Z的分解速率即為逆反應(yīng)速率，Z的生成速率為正反應(yīng)速率，兩者相等,一定已達(dá)平衡;B中生成X和Y均為逆反應(yīng)速率；C符合平衡條件;D中不一定平衡，平衡時X、Y、Z的分子數(shù)之比也不一定為1∶3∶2。答案:AC變式訓(xùn)練2在定溫、定容條件下，不能標(biāo)志H2（g)+I2（g)2HI(g)達(dá)平衡的是（)A.單位時間內(nèi)消耗amolH2同時消耗2amolHIB.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時間變化C.容器內(nèi)H2、I2不再減少，HI不再增加D.單位時間內(nèi)每生成amolHI，同時有aNA個HI分子分解思路解析:化學(xué)反應(yīng)H2(g）+I2（g)2HI（g），反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不變，即反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,不管反應(yīng)是否達(dá)到平衡，容器內(nèi)的總壓強(qiáng)始終不隨時間變化。答案：B例5下圖所示為將Zn投入一定濃度一定體積的H2SO4溶液中，解釋圖象的成因（縱坐標(biāo)為H2的生成速率）。(1）0—t1速率變化的原因是______________________________.(2)t1—t2速率變化的原因是______________________________。思路解析：此題考查酸和金屬反應(yīng)的實(shí)質(zhì)、特點(diǎn)（放熱)，以及綜合考慮濃度、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，從而對影響反應(yīng)速率的時間變化曲線圖象,提出合理的解釋.Zn與稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2的離子方程式為Zn+2H+====Zn2++H2↑，最初c(H+）大，反應(yīng)速率較快，由于Zn與稀硫酸反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行，溫度升高，而c（H+）沒有明顯降低，故反應(yīng)速率加快；故t1之前v（H2)逐漸增大；t1之后，c（H+)明顯降低，反應(yīng)速率降低，故v(H2)又逐漸減小。答案：(1)Zn與稀H2SO4反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨反應(yīng)進(jìn)行，溫度升高，c(H+)減小，但溫度升高是主要因素,所以反應(yīng)速率加快（2)雖然反應(yīng)繼續(xù)放熱，但c（H+)降低是主要因素，所以反應(yīng)速率降低綠色通道：溫度升高使反應(yīng)速率加快，離子濃度減小使反應(yīng)速率減慢.當(dāng)這兩個因素同時影響同一個化學(xué)反應(yīng)時，化學(xué)反應(yīng)速率如何變化，要看溫度與離子濃度分別對速率的影響哪個更大。即要學(xué)會抓住主要矛盾來解決問題。變式訓(xùn)練5現(xiàn)欲用純凈的碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳?xì)怏w,請完成下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程如上圖所示，分析判斷：__________段化學(xué)反應(yīng)速率最快，__________段收集的二氧化碳最多。（2）為了降低上述化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率，欲向溶液中加入下列物質(zhì),你認(rèn)為可行的是()A。蒸餾水B.NaCl固體C.NaCl溶液D。濃鹽酸（3)除了上述方法外，你認(rèn)為還可以采取哪些措施來降低化學(xué)反應(yīng)速率？思路解析：(1)EF對應(yīng)到縱軸上的體積段最大,該段內(nèi)收集到的二氧化碳最多,EF對應(yīng)到橫軸上的時間段最小，該段化學(xué)反應(yīng)速率最大。（2)加入蒸餾水和氯化鈉溶液都能使鹽酸的濃度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減慢.加入氯化鈉固體不能改變鹽酸的濃度，故不能改變化學(xué)反應(yīng)速率。加入濃鹽酸增加了氯化氫的濃度，能加快化學(xué)反應(yīng)速率。(3)降低反應(yīng)溫度、增大石灰石的塊度。答案:(1）EFEF（2）AC(3）降低反應(yīng)溫度、增大石灰石的塊度。問題探究問題1請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，解答下列問題:化學(xué)反應(yīng)速率與哪些因素有關(guān)？這些因素對化學(xué)反應(yīng)速率會產(chǎn)生怎樣的影響？導(dǎo)思：比較外界條件對速率的影響，要從影響速率的因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是內(nèi)因，即反應(yīng)物本身的性質(zhì)，要清楚反應(yīng)物的活潑性與反應(yīng)速率的關(guān)系，設(shè)計(jì)時使用活動性不同的金屬與同濃度的酸反應(yīng)。其次是外界條件，即濃度、溫度、固體的接觸面積等。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時要注意其他條件相同,而改變其中一個條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣得出的結(jié)論才能說明問題。注意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，現(xiàn)象要明顯，操作要簡單.探究：實(shí)驗(yàn)步驟一：取三支試管，分別加入表面積大致相同的銅片、鎂條和鐵片，從0.5mol·L—1鹽酸的試劑瓶中各取適量加入三支試管中，觀察到銅片上無氣體產(chǎn)生，而鎂條上產(chǎn)生氣泡的速率比鐵片上劇烈.實(shí)驗(yàn)步驟二：取兩支試管，分別加入表面積大致相同的兩塊鎂條，然后,分別取0.5mol·L—1鹽酸和