河南省教师原创2015届新课标高考化学总复习讲义：第7章+第1节化学反应速率(含答案解析).doc

第七章　化学反应速率和化学平衡
第一节　化学反应速率
[考纲定位]　1.了解化学反应速率的概念及定量表示方法。2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，认识其一般规律。3.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科研领域中的重要作用。

知识点一　化学反应速率
1.概念

2.规律
同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率其数值可能不同，但表示的意义相同，且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
3.注意的问题
(1)一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因此，某一段时间内的反应速率，实际是一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。
(2)固体或纯液体(不是溶液)，其浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(3)同一化学反应，在相同条件下用不同的物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同，因此在表示化学反应速率时，一定要注明所表示的具体物质。
4.反应速率的实验测定
(1)原则:任何一种化学物质的浓度(或质量)有关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。
(2)测定的角度
①直接观察的某些性质，如放出气体的体积和体系压强；
②依靠科学仪器测量的性质，如颜色深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等；
③溶液中利用颜色深浅与显色物质浓度间的正比关系，测量反应速率。
巩固练习:
1.在2 L密闭容器中发生如下反应:N2+3H2 2NH3，2 min生成4 mol的NH3，用NH3表示反应的平均速率v(NH3)= ，用N2表示反应的平均速率v(N2)= ，用H2表示反应的平均速率v(H2)= ，v(N2):v(H2):v(NH3)= 。
答案:1 mol/(L·min)　0.5 mol/(L·min) 1.5 mol/(L·min)　1:3:2
知识点二　化学反应速率的影响因素
1.内因(主要因素):反应物本身的性质，如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序为:Na>Mg>Al。
2.外界因素对化学反应速率的影响
外因
具体影响(填“增大”或“减小”)
浓度
增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小
压强
对于有气体参加的反应，增大体系压强(相当于减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小体系压强(相当于增大容器容积)相当于减小反应物浓度，化学反应速率减小
温度
升高体系温度，化学反应速率增大；降低体系温度，化学反应速率减小
催化剂
催化剂减小了反应的活化能，使反应速率增大
其他
光、超声波、激光、放射线、电磁波、溶剂的性质等都会影响化学反应速率
3.碰撞理论解释外界条件对反应速率的影响

活化能
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大浓度
不变
增加
增加
不变
增加
增大
增大压强
不变
增加
增加
不变
增加
增大
升高温度
不变
不变
增加
增加
增加
增大
加催化剂
降低
不变
增加
增加
增加
增大
巩固练习:
2.下列判断是否正确?(填“√”或“×”)
(1)0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的醋酸分别与2 mol·L-1的NaOH溶液反应的速率相同
(2)0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同
(3)Mg和Fe与0.1 mol·L-1的盐酸反应速率相同
(4)大理石块与大理石粉分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应的速率相同
(5)升高温度，可以增加活化分子百分数，使反应速率加快
(6)增大反应物浓度可以增加活化分子百分数，使反应速率加快
(7)双氧水中加入MnO2，可以使生成O2的速率增大，是因为MnO2的催化作用
答案:(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× (7)√

考点一 [043]　化学反应速率的计算和比较方法
考题引领

下列说法是否正确?(用“√”或“×”)
1.(2014·临沂模拟)化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1
2.(2009·山东高考)对于2SO2(g)+O2(g)2SO3，在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v=
3.(2014·南京模拟)对于2SO2+O22SO3，v(SO2)=1.0 mol/(L·min)表示的反应速率比v(O2)=0.01 mol/(L·s)表示的反应速率大
4.(2014·济南模拟)对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g)同一时间段内v(N2):v(NH3)=1:2
答案:1.×　该反应速率指的是平均速率。
2.√
3.×　单位不同，物质不同时不能根据v的数值大小比较
4.√
1.数学表达式:v=。
2.对某一具体的化学反应来说，用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时，数值往往不同，其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比，如:
aA+bB=dD+eE
===。
化学反应速率的计算
求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤:
①写出有关反应的化学方程式；
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
③根据已知反应条件列方程式计算。
例如:反应　　　　　　　　mA　+nB　pC
起始浓度/(mol·L-1)　　　 a　　　b　　　　c
转化浓度/(mol·L-1)　 　x　　　　　　
某时刻浓度/(mol·L-1)　 a-x　 b-　 c+
3.化学反应速率大小的比较
(1)同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换算成同一物质表示且单位相同，再比较数值的大小。
(2)比较化学反应速率与化学方程式中化学计量数的比值，即比较与，若>，则A表示的反应速率比B大。
(3)注意反应速率单位的一致性。
(4)注意外界条件对化学反应速率的影响规律。
——————[1个示范例]——————
　(2014·南昌市三模)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生反应:2A(g)+B(g)2C(g)，若经2 s(秒)后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1。
其中正确的是
A.①③　　　　　　　 B.①④
C.②③　 D.③④
解析:解题时先利用所给条件列出“三段式”:
　　　　　　　　　2A(g)+B(g)2C(g)
起始浓度/mol·L-1　　 　2　　 　1　　　0
2s内变化浓度/mol·L-1　0.6　　 0.3　 0.6
2 s时浓度/mol·L-1　 1.4　 　0.7　 　0.6
①依据反应的平均速率的定义可知
(A)=
=0.3 mol/(L·s)；
②同理可知:(B)=0.15 mol/(L·s)；
③A的转化率=×100%=30%；
④2 s时B的浓度为0.7 mol·L-1，检查选项，只有①④正确，即B项正确。
答案:B，
——————[2个预测练]——————
考向预测1　化学反应速率的计算
1.(2012 上海)已知反应3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)　ΔH=Q(Q＜0)，在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H2的平均反应速率为________mol/(L·min)。
答案:0.02
解析:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)
　　　　　　　　　　6 mol　　 140 g
　　　　　　　　　　n(H2)　　 2.80 g
=，解之n(H2)=0.12 mol，
故:v(H2)==0.02 mol/(L·min)
考向预测2　反应速率的大小比较
2.在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，对于某反应X+3Y2Z+2W，分别测得反应速率，甲:v(X)=0.3 mol·L－1·mol－1，乙:v(Y)=1.2 mol·L－1·min－1，丙:v(Z)=0.8 mol·L－1·min－1，丁:v(W)=0.02 mol·L－1·s－1，则反应最快的是(　　)
A.甲　　　 B.乙　　　 C.丙　　　 D.丁
解析:比值法:甲:=0.3，乙:=0.4，丙 :0.8÷2=0.4，丁:=0.6。
答案:D
考点二 [044]　反应速率图象及影响因素
考题引领

下列说法是否正确？(用“√”或“×”)
1.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其他条件不变时升高温度，反应速率v(H2)一定增大(　　)
2.同时改变两个变量来研究反应速率的变化，能更快得出有关规律(　　)
3.(决定化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂(　　)
4.增大反应体系的压强，反应速率一定增大(　　)
答案:1.√
2.×　同时改变两个变量，无法确定影响速率的因素
3.×　根本因素是反应物的性质
4.×　不一定
平衡体系
条件变化
速率变化
速率变化曲线
任一平衡体系
增大反应物的浓度
v正增大，且v正>v逆

增大生成物的浓度
v逆增大，且v逆>v正

正反应方向为气体体
积增大的放热反应
增大压强或升高温度
v正、v逆均增大，且v逆>v正

减小压强或降低温度
v正、v逆均减小，且v正>v逆

任一反应体系
使用催化剂
v正、v逆同倍数增大

说明:浓度改变时反应速率图象的变化中，v′正或v′逆是连续的，无跳跃性；温度、压强改变时其图象中v′正和v′逆均是不连续的，有跳跃性。

——————[1个示范例]——————
　(2014·成都模拟)可逆反应N2+3H22NH3是工业上合成氨的重要反应。

图1(图中表示生成1 mol物质时的能量变化)

图2
(1)根据图1请写出合成氨的热化学方程式__________________________________________________
__________________________________________________(热量用E1、E2或E3表示)。
(2)图1中虚线部分是通过改变化学反应中的________条件，该条件的改变与图2中哪一时刻条件的改变相同________(用“t1……t6”表示)。
(3)图2中t3时刻改变的条件是________，t5时刻改变的条件是________。
解析:(1)由图1知，ΔH=－(E3－E1)kJ·mol－1，故放热化学方程式为N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH=－(E3－E1)kJ·mol－1。
(2)图1的活化能降低，说明改变的条件是催化剂，对v正，v逆同程度改变与图2中t2时改变的条件相同。
(3)图2中t3时刻v逆、v正减小但v逆>v正，可知改变的条件是减小压强，t5时刻v逆、v正均增大，但v逆>v正，可知改变条件为升高温度。
答案:(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=－2(E3－E1)kJ·mol－1
(2)催化剂　t2　(3)减小压强　升高温度,考向预测1　反应速率的影响因素
3.(2014·亳州模拟)下列说法中正确的是
A.二氧化锰是催化剂，能加快反应速率
B.温度越高，催化剂的催化效果越好
C.食品包装袋中的抗氧化剂实质就是“负催化剂”，能使氧化还原反应的反应速率减小
D.升高温度，吸热反应和放热反应的反应速率都加快
答案:D
解析:A项，二氧化锰作催化剂，有选择性；B项，催化剂一般有一定的使用温度范围；C项，抗氧化剂是防止食品被氧化，不是速率问题。
——————[2个预测练]——————
考向预测2　v­t图象的应用
4.某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)+xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变反应的一个条件，测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示:

下列说法中正确的是(　　)
A.30 min～40 min 间该反应使用了催化剂
B.反应方程式中的x=1，正反应为吸热反应
C.30 min 时降低温度，40 min 时升高温度
D.30 min时减小压强，40 min时升高温度
解析:A项，若使用催化剂，则化学反应速率加快，A、B、C的浓度不变，A不正确。由第一个图可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的计量数相同，都为1，由第二个图可知，30 min 时改变的条件为降压，40 min 时改变的条件为升温，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。B、C项不正确，D项正确。
答案:D

有关化学反应速率认识的误区
1.化学反应速率一般指的是单位时间内浓度的变化而不是物质的量变化。
2.化学反应速率不能用固、液体表示，其浓度为一常数。
3.化学反应快慢相同，但用不同物质表示的速率值可能不同。
4.对于有气体参加和生成的可逆反应，增大压强(体积缩小)v正、v逆均增大，但增大的倍数可能不同。
5.对于任何可逆反应，升高温度，v正、v逆均增大，但增大的倍数不同
6.使用催化剂，可增大可逆反应的两向速率，但增大的倍数相同。
7.在一定温度下，向密闭容器中通入“惰气”，反应速率可能减小也可能不变。,
考　题　传　真
逐　项　分　析
(2014·沧州高三质检)NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳气体:2NO+2CON2+2CO2；ΔH＜0。对此反应，下列叙述正确的是________。
A.使用催化剂能加快正逆反应速率
B.增大压强，正反应速率增大，逆反应速率减小
C.冬天气温低，反应速率降低，对人体危害较小
D.缩小体积增大压强，v正增大，v逆减小
E.升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆向移动
F.v(NO)=0.2 mol/(L·s)与v(N2)=0.1 mol/(L·s)表示反应快慢相同
G.上述反应在恒温恒容条件下，通入NO和通入He气，均使反应加快
错项
原因
B
增大压强，两向速率均增大，但程度不同
C
降温反应速率慢，NO和CO反应慢，危害加强
D
增大压强，两向速率均增大，但v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
E
升高温度，两向速率均增大，向吸热(逆)方向移动
G
恒温恒容条件通惰气，反应速率不变
正　确　选　项
选A、F。使用催化剂可降低活化能，使反应两向速率同时加快，A项对；v(NO):v(N2)===2:1，两速率比等于化学计量数之比，表示的反应快慢相同，F项对。

1.(选修4P19T3，改编)将气体A、B置于容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应:4A(g)+B(g)=2C(g)
反应进行到4 s末，测得A为0.5 mol，B为0.4 mol，C为0.2 mol。则下列反应速率不正确的是
A.v(A)=0.05 mol/(L·s) B.v(B)=0.025 mol/(L·s)
C.v(C)=0.025 mol/(L·s) D.v(B)=0.0125 mol/(L·s)
答案:B
解析:v(C)==0.025 mol/(L·s)，根据化学计量数可知v(A)=2v(C)=0.05 mol/(L·s)，v(B)=v(C)=0.0125 mol/(L·s)。
2.(选修4P24T1，改编)在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g)　ΔH＜0。改变下列条件能加快化学反应速率的是
A.保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)
B.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)
C.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)
D.提高起始的反应温度
答案:D
解析:A项，反应速率不改变；B项，反应速率减小；C项，反应速率不改变；D项，升温可加快反应速率。
3.对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应，下列说法正确的是
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2:1
B.增大压强平衡不移动的原因是v正和v逆不变
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时，正、逆反应速率相等
答案:D
解析:A项，H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率都是正反应速率，二者间的比为1:2；B项，v正、v逆增大的倍数相同；C项，正、逆反应速率的比值在开始时最大，达到平衡时为1:1，在整个过程中是变化的。
4.(2013·福建高考)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 mol·L－1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合，记录10～55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。据图分析，下列判断不正确的是(　　)

A.40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5 mol·L－1·s－1
D.温度高于40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析:A.由图像可知，40 ℃之前温度越高溶液变蓝所需要的时间越短；40 ℃之后温度越高溶液变蓝所需要的时间越长，其变化趋势相反。B.b、c两点的温度不同，所以反应速率不相等。C.当溶液变蓝时发生反应IO+5I－+6H+===3I2+3H2O，此时反应6HSO+2IO===6SO+2I－+6H+恰好结束，即溶液变蓝时NaHSO3恰好完全反应，v(NaHSO3)==5.0×10－5 mol·L－1·s－1。D.温度高于40 ℃时，淀粉易糊化，故淀粉不宜在高于40 ℃的条件下作指示剂。
答案:B
5.向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如甲图所示[t0～t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变条件平衡条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件并且改变的条件均不同。已知，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法正确的是

甲　　　　　　　　　　　乙
A.若t1=15 s，生成物C在t0～t1时间段的反应速率为0.004 mol·L－1·s－1
B.t4～t5阶段改变的条件为降低反应温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.t5～t6阶段可能是增大压强
答案:A
解析:v(C)===0.004 mol·L－1·s－1，A正确；在t4～t5阶段，平衡没有移动，反应速率减小，则是减小了压强；由图分析可知反应方程式是3A(g)B(g)+2C(g)，再由化学计量数之比等于Δc之比，求出Δc(B)=0.03 mol·L－1，则起始浓度为0.02 mol·L－1，求出容器体积为2 L，B和C错误；t5～t6阶段改变的条件应是升高温度。
6.O3在水中易分解，一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。已知:O3的起始浓度为0.021 6 mol/L。
Ph
t/min T/℃　　　　
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
(1)pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是________。
(2)在30 ℃、pH=4.0条件下，O3的分解速率为______mol/(L·min)。
(3)据表中的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________。(填字母代号)
a.40 ℃、pH=3.0 B.10 ℃、pH=4.0
C.30 ℃、pH=7.0
解析:(1)分析表中的数据知，pH增大，O3的分解速率加快，则对O3分解起催化作用的是OH－。(2)查表计算v(O3)==1.00×10－4 mol/(L·min)。(3)分析表中数据知，a项中反应时间31<ta<158，同理tb>231，tc<15，故可判断O3的分解速率的大小顺序是b<a<c。
答案:(1)OH－　(2)1.00×10－4　(3)b<a<c