2005 年高考复习专题
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2005 年高考复习专题
[ 复习要求 ]
1 、了解化学反应速率的概念、反应 速 率 的 表 示 方 法 、 外 界 条 件( 浓 度 、 温 度 、 压 强 、 催 化 剂等)对反应速率的影响。
2 、掌握有关化学反应速率的简单计算。
1 、概念:单位时间内反应物浓度的减小(或生成物浓度的增加)来表示。
2 、定量表示方法:V ( A ) = C 终— C 始
t 终— t 始=
C
t
一、化学反应速率
3 、各物理量的单位:
友情提醒: ☆固体和纯液体单位 V 内 n 是定值,则 C 是常数,速率不变化。 ☆ 同一反应速率可以用不同物质浓度变化表示,其数值之比等于方程式化学计量数之比。如反应 mA(g)+nB (g) pC (g) +qD (g) 则 V
(A):V(B):V(C):V(D) =m:n:p:q ☆无论用任何物质来表示反应速率都为正数
mol . L-1.s-1 , mol . L-1.min-1
化学反应速率是表示化学反应快慢的物理量。
2 、某温度时,在 2L 容器中,x 、 y 、 z 三种物质随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式是: _______________ ,反应开始至 2min , z 的平均速率是 ____________ 。
1 2 3 4 5
0.2
0
1.0
0.4
0.6
0.8
0.2
0.7
0.9 yx
z
时间 /min
物质的
量
mol
1 、某化合物 A 的蒸气 1mol 充入 0.5L 容器中加热分解: 2A(g)=B(g)+nC(g) ,反应到 3min 时,容器内 A 的浓度变为 0.8mol/L ,测得这段时间内,平均速率 v(c)=0.6mol/ (L.min), 则化学反应方程式中 n 值为 _____ , v(b)=_______mol/(L.min) 。
速率比→计量系数比
速率定义所求得的是平均速率,而图上的是瞬时速率
3 0.2
3x+y=2z
0.05mol/L.mol
3 、在 2L 密闭容器中,发生 3A+B = 2C 的反应,若最初加入 A 和 B 都是 4mol , A 的平均反应速率是 0.12mol/(L.s) ,则 10s 后容器中的 B 的物质的量是: ( )A 、 1.6mol B 、 2.8mol C 、 3.2mol D 、 3.6mol
C
4 、反应 A+3B=2C + 2D 在不同条件下反应速率分别为:
① VA=0.15mol /(L.S) ② VB=0.6mol /(L.S)
③ VC=4mol /(L.min)
④ VD=0.15mol /(L.S)
则该反应进行的最快的是 ( )
A. B. C. D. E.③ ①④ ②③ ② ②④
比较反应速率快慢,首先转化为同种物质表示的速率
注意单位的一致性
C
5 、在温度、体积不变的容器中进行反应 H2==2H ,若反应物的浓度由 0.1mol/L 降到 0.06mol/L 需 20s ,那么由 0.06mol/L 降到 0.036mol/L ,所需反应时间应为 ( )A 、= 10s B 、= 12s C 、> 12s D 、< 12s
化学反应速率是受到浓度条件影响
C
V = (0.1mol/L - 0.06mol)/L/20s=0.002mol/L.s
t=(0.06mol/L-0.036mol)/L/0.002mol/L.s=12s
二、影响反应速率的因素
( 2 )外因:
( 1 )内因(主要因素) :参加反应物质的性质
反应物分子中的化学键断裂、生成物分子中的化学键形成过程
—— 旧键断裂,新键生成——
化学反应的本质:
① 浓度:②压强:③温度:④催化剂:⑤ 其他因素:光、颗粒大小、溶剂等。
如果分子间能够发生化学反应:1 、反应物分子必须相互碰撞;2 、分子必须具有一定的能量3 、活化分子碰撞时,必须有合适的取向
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
反应速率理论本质
分子运动
相互碰撞
分子具有足够能量 活化分子
有合适的取向有效碰撞 化学反应
碰撞理论
1 、浓度
n 活 =n 总 × 活 %
浓度增大→ 单位体积内 n 总↑
T 不变,活 % 不变n 活增大→ 有效碰撞↑ →V↑
应用 1:一定条件下,在 CaCO3 (块状) +2HCl=CaCl2+H2O+CO2 反应中,为了加快反应的速率,下列那些方法可行:A 、增加 HCl 的浓度 B 、加水 C 、增加同浓度盐酸的量 D 、改加 CaCO3 粉末
应用 2:若将物质的量相等的 HI 气体分别放在等容积的两个针桶中,一个保持体积不变,另一个压缩为原来的 1/2 。其它条件不变,则HI 的分解反应速率谁快?
在其他条件不变时,增大反应物浓度,可以增大反应速率 。
应用 3 :如反应: 3KSCN+FeCl3 Fe(SCN)3+3KCl若在上述反应体系中加入 KCl晶体,不会影响化学反应速率?
因为反应实质为: Fe3++3SCN- Fe(SCN) 3
如果分子间能够发生化学反应:1 、反应物分子必须相互碰撞;2 、分子必须具有一定的能量3 、活化分子碰撞时,必须有合适的取向
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
反应速率理论本质探讨
分子运动
相互碰撞
分子具有足够能量 活化分子
有合适的取向有效碰撞 化学反应
碰撞理论 n 活 =n 总 × 活 %
2 、压强
压强增大 → 体积减小 其他条件不变
→V↑→C 增大
压强对于反应速率的影响是通过对浓度的影响实现的 P 增大→ C 成比例增大, P 减小→ C 成比例减小
发散思考:压强对于任意化学反应的速率都有影响吗?
压强只对于有气体参加的反应的速率有影响(紧扣对 C 的影响)
其他条件不变,增大压强,气体体积缩小,浓度增大,反应速率加快。
1 、改变压强 ( 参加反应的气体浓度发生变化),会使任何气体反应速率发生变化,但对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应,其正反应速率与逆反应速率变化程度不同,即气体体积缩小方向的反应速度变化较大。
3 、若某一反应只有反应物(或生成物)有气态物质,则改变压强瞬间,即只有正反应(或逆反应)速率发生变化
2 、压强对反应速率的影响实质是浓度的影响,所以当容器体积不变,充入与反应无关气体,反应速率不受影响,但若保持容器内压强不变,充入与反应无关气体,则反应速率减小(与减压引起的效果相同)
友情提醒
例 1 、增大压强能够使下列可逆反应的逆反应速率增加的是; ( )
A. 2 SO2 (g) +O2 (g) 2SO3 (g)
B. FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3 + 3KClC. H2 (g) +I2 (g) 2HI(g) D 、 CO2 (g) +CaO = CaCO
3 例 2 、在 N2+3H2 2NH3 中,当其他外界条件不变时: 减小体系压强,该反应的速率怎么变? 在反应中保持体系容积不变,充入 N2 ,反应的速率怎么变?在反应中保持体系容积不变,充入 He ,反应的速率怎么变?在反应中保持体系压强不变,充入 He ,反应的速率怎么变?
压强对反应速率的影响
AC
例 3 、对于反应 N2+O2=2NO 在密闭容器中进行,下列条件哪些不能加快该反应的化学反应速率( )
A 、缩小体积使压强增大
B 、体积不变充入 N2 使压强增大
C 、体积不变充入 O2使压强增大
D 、使体积增大到原来的 2倍
E 、体积不变充入氦气使压强增大
压强对反应速率的影响
DE
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
反应速率理论本质探讨
分子运动
相互碰撞
分子具有足够能量 活化分子
有合适的取向有效碰撞 化学反应
碰撞理论 n 活 =n 总 × 活 %
一般说来,温度每升高 10℃,速率增加 2-4倍。
T↑ →普通分子变为活化分子 → 活 %↑→ n 活↑ →V↑3、温度
2 、把除去氧化膜的 Mg 条,投入到盛有稀盐酸的试管中,发现 H2 的产生速率( v )与时间( t )的变化情况如右图所示,• t1 ~ t2 速率变化的主要原因是 : _______ ; • t2 ~ t3 速率变化的主要原因是 :_________ 。
v
t1 t2 t3 t
其他条件不变,温度升高,反应速率加快
友情提醒: 温度对任何反应的反应速率皆有影响,但对于吸热或放热反应影响的程度不同,对吸热反应影响程度较大。
例 1 、对于反应 M+N→P ,如果温度每升高 10℃,反应速率增加为原来的 3倍。在 10℃时完成反应的 10% 需要 54min ,将温度提高到 40℃完成反应的 10% 需要的时间为 ( ) A.2min B.3min C.6min D.9min
V×倍数值( t2-t1)/10 = 变化后的反应速率
碰撞理论解释各外界因素对速率的影响
反应速率理论本质探讨
分子运动
相互碰撞
分子具有足够能量 活化分子
有合适的取向有效碰撞 化学反应
碰撞理论
n 活 =n 总 × 活 %
正催化剂 → 降低反应的活化能 →V↑
4、催化剂→ n 活↑
—— 改变反应的途径
→ 活 %↑n 总不变
钻隧
道
生成物平均能量
活化分子具有能量
反应物平均能量
能量
无催化剂 活化分子能量
反应物平均能量
生成物平均能量
有催化剂
友情提醒:使用催化剂同等程度的增大(减慢)、正逆反应速率,从而改变反应到达平衡所需时间。没特别指明一般指正催化剂 催化剂只能催化可能发生的反应,对不发生的反应无作用 催化剂一定的具有选择性
生成物平均能量
活化分子具有能量
反应物平均能量
能量
活化分子能量
反应物平均能量
生成物平均能量
解释:“对可逆反应而言,催化剂既能催化正反应又能催化逆反应”试利用如图原理加以解释?
取 2g干燥 Al 粉和 3g碘粉小心混匀,分四堆,往混合物上分别加 0.5g 水、 1g胆矾、 1g明矾、 1g 无水 CuSO4 。首先加水那堆冒火花,发生剧烈反应;其次加明矾的那一堆反应;再次是加胆矾的;最难反应的是加无水 CuSO4 的那堆。1 )铝和碘反应的方程式: __________________
2 )铝和碘反应还可以看到 __________________
_
3 )四堆混合物发生反应的先后顺序说明 ______
_
催化剂对反应速率的影响
例 1 、 [ 高考试题 ] 反应 4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) ,在 10L 密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了 0.45mol ,则此反应的平均速率 v(x) (反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为 ( ) A.v(NH3)=0.010mol·L-1·s-B.v(O2)=0.0010mol·L-1·s-C.v(NO)=0.0010mol·L-1·s-D.v(H2O)=0.045mol·L-1·s-1
外在条件对反应速率的影响——综合——实践应用类
C
例 2 、反应 4A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) ,经 2min , B 的浓度减少 0.6mol·L-1 。对此反应速率的表示,正确的是 ( )A 、用 A 表示的反应速率是 0.4mol·(L·min)-1
B 、分别用 B 、 C 、 D 表示反应的速率其比值是3:2:1
C 、在 2min 末的反应速率,用 B 表示是 0.3mol·(L·min)-1
D 、在这 2min 内用 B 和 C 表示的反应速率的值都是逐渐减小的
外在条件对反应速率的影响——综合——实践应用类
B
例 3 、在 2L 容器中,放入 0.4molA 和0.6molB ,在一定温度下,压强为 P ,放入催化剂(体积忽略)发生反应: 2A(g)+3B(g) xC(g)+2D(g) ,在 amin后,容器中 CA=0.1mol·L-1 ,此时温度与压强均未改变,则 VB=______x=______ ;若温度不变压强变为 P ,则 Vc=______ , x=_____ 。10
9
外在条件对反应速率的影响——综合——实践应用类
解析:( 1 )因温度、压强均未改变,所以反应前后体积无变化, x+2=2+3 , x=3 。
11.0min
1.0min)(
124.0
LmolV aa
Lmol
ALmol
32
B
A
VV
115.0
11.023
23
min)(
min)(
Lmol
LmolV
a
aV
BA
11.02min
21.0
910
2.01.03.02.06.04.0
)(min
109
LmolV aLamol
C
PP
molxmolmolmolmolmol
x=2
2A(g) +3B(g) xC(g)+2D(g) 始: 0.4 0.6 0 0 转: 0.1×2 0.3 0.1X 0.2 平: 0.2 0.3 0.1X 0.2
若温度不变压强变为 P ,由109
2
1
2
1
PP
nn
例 4 、 [ 上海试题 ] 在一定条件下, 可逆反应 N2+3H2 2NH 3:△H =- Q达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误是 ( )A. 加催化剂, v 正、 v 逆都发生变化,且变化的倍数相等B. 加压, v 正、 v 逆都增大,且 v 正增大倍数大于 v 逆增大倍数C. 降温, v 正、 v 逆都减小,且 v 正减小倍数大于 v 逆减小倍数D. 充入氩气, v 正、 v 逆都增大,且 v 正增大倍数大于 v 逆增大倍数
外在条件对反应速率的影响——综合——实践应用类
CD
增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因( )对于气体参与体系增大压强使反应速率加快的主要原因是( )升高温度使反应速率加快的主要原因是( )使用催化剂使反应速率加快的主要原因是( )A 、活化分子百分数不变,但提高单位体积内活化分子的总数B 、 增大分子的运动速率而使有效碰撞增加C 、 升高反应物分子的能量,使活化分子的百分数增加 D 、降低反应所需的能量,使活化分子百分数增加
A
AC D
外在条件对反应速率的影响——综合—— 理论分析类
1 、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中,若作如下改变的情况,其中能使最初的化学反应速率增大的是 ( )
A 、盐酸的浓度不变,而使盐酸的用量一倍B 、盐酸的浓度增大一倍,而使盐酸的用量减少到原来的一半C 、盐酸的浓度和用量都不变,增加碳酸钙的量D 、盐酸和碳酸钙不变,增大压强一倍
E 、加入 CaCl2 溶液
F 、加入 CaCl2 固体
G 、将 CaCO3 用 CaCO3 粉末代替
外在条件对反应速率的影响——综合——实践应用类
BG
2 、硫代硫酸钠( Na2S2O3 )与稀硫酸发生如下反应: Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2
O
外在条件对反应速率的影响——综合——实践应用类
下列四种情况中最早出现浑浊的是: ( )( 1 ) 10℃时 0.1 mol /L Na2S2O3 和 0.1 mol /L H2SO4 各 5 mL
( 2 ) 10℃时 0.1 mol /L Na2S2O3 和 0.1 mol /L H2SO4 各5 mL ,加水 10mL
( 3 ) 20 ℃ 时 0.1 mol /L Na2S2O3 和 0.1 mol /L H2SO4 各 5 mL
( 4 ) 20 ℃ 时 0.2mol /L Na2S2O3 和 0.1 mol /L H2SO4 各5 mL ,加水 10 mL
C
外在条件对反应速率的影响——综合—— 数形结合类
1 、 根据盐酸与大理石(足量)反应 , V(CO2)-t 关系图曲线,以下判断正确的是: ( )
A. 若温度相同,①反应的盐酸浓度大于③反应,但 H+ 物质的量相等。
B. ② 反应时 H+ 的物质的量浓度最大C. ②与①的反应速率相等D. 反应速率由大到小顺序为①②③④
斜率意义——速率
注意:横纵坐标意义;起点、终点、转折点;总趋势
AD
外在条件对反应速率的影响——综合—— 数形结合类
G
O
E
FV
(CO
2 )/mL
时间 /min
2 、右图为实验室制备 CO2 的实验记录,V(CO2)-t 正确的是: ( )A 、 OE 段反应速率最快B 、 EF 段表示反应速率最快,收集到的 CO2 最多C 、 FG 段表示收集的 CO2 最多D 、 OG 段表示随着时间的推移,反应速率逐渐增快
注意:横纵坐标意义;起点、终点、转折点;总趋势
斜率意义——速率
讨论:引起化学反应速率加快可能的原因是?
B
外在条件对反应速率的影响——综合—— 数形结合类
t
V/(mol.L-1.s-1)
v正v 逆
右图表示密闭容器中进行的可逆反应 A+2B = 2C , VB/(mol.
L-1.s-1)—t 关系如图,则图中阴影部分的面积表示的意义为: _____________________.
注意:横纵坐标意义;起点、终点、转折点;总趋势
面积意义——浓度
B 的物质的量浓度的减少
外在条件对反应速率的影响——综合—— 数形结合类
0 2
0.5
0.25
VA/(mol.L-1.min-1)
t/min
某溶液中发生反应 A=2B+C ,VA-t 的关系如图,已知溶液的体积为 2L ,起始时体系中只有A ,请回答下列问题:1 )图中阴影部分的面积表示0—2min 内的 _______ 减小值,应小于 _________ 。2 ) 2min 时, B 物质的量浓度的取值范围为:_________________________ 。
注意:横纵坐标意义;起点、终点、转折点;总趋势
面积意义——浓度
1mol/L<C(B)<1.5mol/L
C(A)
0.75mol/L
再见
没合适的取向没足够的能量 足够的能量合适的取向
类比法:借鉴投篮——获得灵感
+
有关“活化分子” 定义:
—— 具有一定的能量,在碰撞过程中足以令旧化学键断裂,而发生反应(即发生“有效碰撞”)的分子称为活化分子。
特点:—— 有比反应物分子平均动能高的能量
图形表示——“爬山坡”能量
生成物平均能量
活化分子具有的最低能量
反应物平均能量
单位体积内活化分子数越多,反应速率越快
单位体积内活化分子数 (n 活 )
反应物分子总数 (n 总 ) ==
活化分子百分数 ( 活 %)
解析:本题是一道化学与数学、物理学科间知识渗透试题,它主要考查学生“将化学问题抽象成数学问题,利用数学工具通过计算和推理解决化学问题”的能力。因每升高 10℃反应速率增加为原来 3倍,如升高的温度为△ t ,则反应速率增加为原来的 3 倍,反应由 10℃升至 40℃,反应速率增加为原来的 3 =33倍,完成反应的 10% 所需时间为 54min/33=2min 。
10t
101040
设 10℃时反应速度为 v ,则由题意 40℃时反应速率为 27v ,故 v×54min=27v·t t=2min