（人教通用版）2015屆高考化學一輪總復習講義 第一節(jié) 化學反應速率與其影響因素

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1、 第一節(jié)化學反應速率與其影響因素 明考綱要求 理主干脈絡 1.了解化學反應速率的概念，反應速率的定量表示方法。 2.了解催化劑在生產、生活和科學研究領域中的重大作用。 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，認識其一般規(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作用。 一、化學反應速率 二、影響化學反應速率的因素 1．內因(主要因素) 反應物本身的性質，如Na、Mg、Al與水反應的速率由大到小的順序為：Na>Mg>Al。 2．外因(其他條件不變，只改變一個條件) 1 / 16 3

2、．理論解釋——有效碰撞理論 (1)有效碰撞：能發(fā)生反應的分子之間的碰撞。 (2)活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 (3)活化能：如圖 E1表示活化能； E2表示活化分子變成生成物分子 放出的能量； E1－E2表示反應熱。 (4)根據有效碰撞理論，完成下表。 　項目 條件　 改變　　　 活化能 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率 分子總數 活化分子數 活化分子百分數 增大濃度 不變 增加 增加 不變 增加 加快 增大壓強 不變 增加 增加 不變 增加 加快 升高溫度 不變 不變 增加 增加 增加 加快

3、加催化劑 降低 不變 增加 增加 增加 加快 1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)(2012江蘇高考)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0其他條件不變時升高溫度，反應速率v(H2)和H2的轉化率均增大。(　　) (2)(2011江蘇高考)對于反應2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或升高溫度都能加快O2的生成速率。(　　) (3)(2011北京高考)常溫下鈉與足量O2反應生成Na2O，隨溫度升高生成Na2O的速率逐漸加快。(　　) (4)(2011海南高考)對于可逆反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)，H2(g)的消

4、耗速率與HI(g)的生成速率之比為2∶1。(　　) (5)(2010福建高考)同時改變兩個變量來研究反應速率的變化，能更快得出有關規(guī)律。(　　) (6)化學反應速率一定隨著時間的延長而減小。(　　) (7)鋅與稀H2SO4反應時，硫酸的濃度越大，產生H2的速率越快。(　　) (8)合成氨反應是放熱反應，所以工業(yè)合成氨時溫度越低越好。(　　) 提示： (1)　(2)√(3)　(4)　(5)　(6)　(7) (8)　 2．表達式v＝中的v是平均速率還是即時速率？ 答案：平均速率。 3．甲、乙兩容器中分別充入2 mol NO2和4 mol NO2,5分鐘后兩者各反應掉NO

5、2 1 mol和2 mol，能否說明乙中反應速率大？ 答案：不能，因為甲、乙兩容器的容積不一定相等，若甲、乙兩容器的容積比為1∶2，則兩者的反應速率相等。 4．可逆反應N2＋3H22NH3在不同時間段測得的反應速率分別為v(N2)＝1 molL－1s－1，v(H2)＝2.5 molL－1s－1，能否說明v(H2)>v(N2)? 答案：比較化學反應速率大小時，必須使用同一物質的反應速率且單位一致，v(N2)換算成v(H2)時，相當于3 molL－1s－1，所以上述反應中v(N2)>v(H2)。 5．有人說壓強對化學反應速率的影響是通過改變濃度實現的。這種說法是否正確，對此你如何理解？

6、答案：這種說法是正確的。對于有氣體參加的反應，壓強改變?氣體物質的濃度改變?化學反應速率改變，如對于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)增大壓強，SO2、O2、SO3的濃度均增大，正、逆反應速率均增大。 6．寫出以下影響反應速率的因素。 (1)黃鐵礦煅燒要粉碎成細小顆粒________。 (2)向H2O2中加入MnO2，迅速產生O2________。 (3)夏天的食品易霉，而冬天不易發(fā)生________。 (4)煤氣中毒的病人要迅速抬至室外有新鮮空氣的地方________。 答案：(1)固體表面積　(2)催化劑　(3)溫度　(4)濃度 化學反應

7、速率的計算與比較 1．已知反應4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示反應速率最快的是(　　) A．v(CO)＝1.5 molL－1min－1 B．v(NO2)＝0.7 molL－1min－1 C．v(N2)＝0.4 molL－1min－1 D．v(CO2)＝1.1 molL－1min－1 解析：選C　換算成同一物質再比較，如以N2為標準，A、B、D項分別換算為0.375 molL－1min－1、0.35 molL－1min－1、0.275 molL－1min－1，所以最快的為C項。 2．在恒溫恒容的容器中進行反應N2(g)＋3H2(g)

8、2NH3(g)，若氮氣濃度由0.1 molL－1降到0.06 molL－1需2 s，那么由0.06 molL－1降到0.024 molL－1需要的反應時間為(　　) A．等于1.8 s　　　　　　　　 B．等于1.2 s C．大于1.8 s D．小于1.8 s 解析：選C　濃度由0.1 molL－1降到0.06 molL－1的反應速率，v＝0.02 molL－1s－1，若此速率進行反應，濃度由0.06 molL－1降到0.024 molL－1所需時間為s＝1.8 s，但隨反應進行，反應物濃度變小，反應速率減小，所需時間大于1.8 s。 3．向體積為2 L的固定密閉容器中通入3 mo

9、l X氣體，在一定溫度下發(fā)生如下反應：2X(g)Y(g)＋3Z(g)。 (1)經5 min后反應達到平衡，此時測得容器內的壓強為起始時的1.2倍，則用Y表示的速率為________，X的轉化率為________。 (2)若上述反應在甲、乙、丙、丁四個同樣的密閉容器中進行，在同一段時間內測得容器內的反應速率分別為：甲：v(X)＝3.5 mol/(Lmin)；乙：v(Y)＝2 mol/(Lmin)；丙：v(Z)＝4.5 mol/(Lmin)；?。簐(X)＝0.075 mol/(Ls)。若其他條件相同，溫度不同，則溫度由高到低的順序是________________(填序號)。 解析：(1

10、)定溫、定容下，壓強之比等于氣體的物質的量之比，則依據三段式計算： 　　　　　2X(g)Y(g)＋3Z(g) 起始/mol　3　　　 0　　 0 轉化/mol　2a　　　a　　 3a 平衡/mol　3－2a　 a　　 3a 所以有3＋2a＝1.23，a＝0.3 mol，則 v(Y)＝＝0.03 mol/(Lmin)。 X的轉化率＝100%＝20%。 (2)均用X來表示反應速率：甲：v(X)＝3.5 mol/(Lmin)， 乙：v(X)＝2v(Y)＝4 mol/(Lmin)，丙：v(X)＝v(Z)＝3 mol/(Lmin)，?。簐(X)＝600.075 mol/(L

11、min)＝4.5 mol/(Lmin)，反應速率大小順序為?。疽遥炯祝颈?，由于溫度越高，反應速率越快，故四容器溫度由高到低的順序為丁＞乙＞甲＞丙。 答案：(1)0.03 mol/(Lmin)　20% (2)丁＞乙＞甲＞丙 1．化學反應速率比較的兩種方法 (1)轉化同一物質法： 將同一反應中的不同物質的反應速率轉化成同一種物質的反應速率，再進行比較。 如對于反應2SO2＋O22SO3，如果①v(SO2)＝2 mol/(Lmin)，②v(O2)＝3 mol/(Lmin)，③v(SO3)＝4 mol/(Lmin)，比較其反應速率的大小，可以將三者表示的反應速率都轉化為用O2表示的

12、反應速率，再比較數值大小。換算得出：①v(O2)＝1 mol/(Lmin)，③v(O2)＝2 mol/(Lmin)，則反應速率的大小關系為：②＞③＞①。 (2)比值法： 用各物質的量表示的反應速率除以對應各物質的化學計量數，然后再對求出的數值進行大小排序，數值大的反應速率大。如反應mA＋nB===pC＋qD，若＞，則用A表示的反應速率>用B表示的反應速率。 2．“三段式法”的解題模式 對于反應mA＋nBpC＋qD，起始(t0 s)時A的濃度為a mol/L，B的濃度為b mol/L，反應進行至t1 s時，A消耗了x mol/L，則反應速率可計算如下： 　　　　　　　 　mA

13、 ＋ nBpC ＋ qD t0 s時/mol/L a b 0 0 轉化/mol/L x t1 s時/mol/L a－x b－ 則：v(A)＝ mol/(Ls)， v(B)＝ mol/(Ls)， v(C)＝ mol/(Ls)， v(D)＝ mol/(Ls)。 控制變量法在影響化學反應速率因素實驗探究中的應用 在研究影響化學反應速率的因素時，由于外界影響因素較多，若搞清某個因素的影響，均需控制其他因素相同或不變，才能進行實驗。因此，控制變量思想在這部分體現較為充分，在近幾年高

14、考題中也多有考查，且大多以探究型實驗題的形式出現。這類題目以實驗為研究手段，盡管涉及因素較多，有其復雜性，但仍然重在考查考生的基礎知識、基本技能、分析能力和實驗能力。 1．考查形式 (1)以表格的形式給出多組實驗數據，讓考生找出每組數據的變化對反應速率的影響。 (2)給出影響化學反應速率的幾種因素，讓考生設計實驗分析各因素對反應速率的影響。 2．解題策略 (1)確定變量： 在研究影響化學反應速率和化學平衡的因素時，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，再進行實驗，從而理清影響實驗探究結果的因素。 (2)定多變一： 在探究時，應該先確定其他的因素

15、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；這樣確定一種因素的影響結果以后，再確定另一種因素的影響結果，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)數據有效： 解答時注意選擇數據(或設置實驗)要有效，且變量統一，否則無法作出正確判斷。 [典例]等質量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測得在不同時間(t)內產生氣體體積( V)的數據如圖所示，根據圖示分析實驗條件，下列說法中一定不正確的是(　　) 組別 對應曲線 c(HCl)/molL－1 反應溫度/℃ 鐵的狀態(tài) 1 a 30 粉末狀

16、 2 b 30 粉末狀 3 c 2.5 塊狀 4 d 2.5 30 塊狀 A．第4組實驗的反應速率最慢 B．第1組實驗中鹽酸的濃度大于2.5 molL－1 C．第2組實驗中鹽酸的濃度等于2.5 molL－1 D．第3組實驗的反應溫度低于30 ℃ [解析]　由圖像可知，1、2、3、4組實驗產生的氫氣一樣多，只是反應速率有快慢之分。第4組實驗，反應所用的時間最長，故反應速率最慢，A正確；第1組實驗，反應所用的時間最短，故反應速率最快，根據控制變量法原則知鹽酸的濃度應大于2.5 molL－1，B正確；第2組實驗，鐵是粉末狀，與3、4組中的塊狀鐵相區(qū)別

17、，根據控制變量法原則知鹽酸的濃度應等于2.5 molL－1，C正確；由3、4組實驗并結合圖像知第3組實驗中反應溫度應高于30 ℃，D錯誤。 [答案]　D 1．(2011福建高考節(jié)選)在酸性溶液中，碘酸鉀(KIO3)和亞硫酸鈉可發(fā)生如下反應：2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O 生成的碘可以用淀粉溶液檢驗，根據反應溶液出現藍色所需的時間來衡量該反應的速率。某同學設計實驗如下表所示： 0.01 molL－1KIO3酸性溶液(含淀粉)的體積/mL 0.01 molL－1Na2SO3溶液的體積/mL H2O的體積/mL 實驗溫度/C 溶液出現藍色時所需時間/s

18、 實驗1 5 V1 35 25 實驗2 5 5 40 25 實驗3 5 5 V2 0 該實驗的目的是________；表中V2＝________mL。 解析：通過分析表中的數據可知，該實驗研究的是溫度、濃度對反應速率的影響；由于實驗1和實驗2的溫度相同，故實驗2與實驗3的溶液體積一定相同，因此V2＝40。 答案：探究該反應的反應速率與溫度、亞硫酸鈉溶液濃度的關系　40 2．某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗： [實驗原理]　2KMnO2＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10

19、CO2↑＋8H2O [實驗內容及記錄] 實驗編號 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 0.6 mol/L H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol/L KMnO4溶液 3 mol/L稀硫酸 室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4 請回答： (1)根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是________________________________ _______________________

20、_________________________________________________。 (2)利用實驗1中數據計算，用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為：v(KMnO4)＝________________________________________________________________________。 (3)該小組同學根據經驗繪制了n(Mn2＋)隨時間變化趨勢的示意圖，如圖1所示，但有同學查閱已有的實驗資料發(fā)現，該實驗過程中n(Mn2＋)隨時間變化的趨勢應如圖2所示。該小組同學根據圖2所示信息提出了新的假設。并繼續(xù)進行實驗探究。 ①該小組同學提出的假設

21、是_________________________________________________。 ②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。 實驗編號 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 再向試管中加入少量固體 室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min 0.6 mol/L H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol/L KMnO4溶液 3 mol/L稀硫酸 4 3.0 2.0 3.0 2.0 t ③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是___________________________ ______________

22、__________________________________________________________。 解析：(1)可由圖表中的數據直接得出結論：其他條件相同時，增大KMnO4濃度(或反應物濃度)，反應速率增大。 (2)v(KMnO4)＝＝1.5 10－2 molL－1min－1； (3)由圖可以看出Mn2＋在一定的時間后生成速率增大，故可以想到生成物中的MnSO4可能為該反應的催化劑，而提出假設；在反應時KMnO4是用H2SO4酸化的，如果用MnCl2來證明Mn2＋的催化作用，就又引進了Cl－，這時就不知道是Mn2＋的催化作用還是Cl－的催化作用。而用MnSO4就能避

23、免這個問題，因為KMnO4是使用H2SO4酸化的，此時溶液中已存在SO，從而可以說明不是SO的催化作用，而是Mn2＋的催化作用。有了催化劑，在其他條件相同時，褪色時間就會縮短。 答案：(1)其他條件相同時，增大KMnO4濃度(或反應物濃度)，反應速率增大 (2)1.5 10－2molL－1min－1 (3)①生成物中的MnSO4為該反應的催化劑(或Mn2＋對該反應有催化作用) ②MnSO4 ③與實驗1比較，溶液褪色所需時間短 (或所用時間(t)小于4 min及其他合理答案) 3．某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：

24、 (1)上述實驗中發(fā)生反應的化學方程式有______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是________________________________ __________________________________

25、______________________________________； (3)實驗室中現有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4 、K2SO4等4中溶液，可與實驗中CuSO4溶液起相似作用的是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (4)要加快上述實驗中氣體產生的速率，還可采取的措施有_______________(答兩種)； (5)為了進一步

26、研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。 　實驗 混合溶液 　　 A B C D E F 4 molL－1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 飽和CuSO4 溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 ①請完成此實驗設計，其中：V1＝________，V6＝________，V9＝________； ②反應一段時間后

27、，實驗A中的金屬呈________色，實驗E中的金屬呈________色； ③該同學最后得出的結論為：當加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高。但當加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因_______________________________________________________________。 解析：(1)鋅在溶液中發(fā)生的反應有：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)鋅置換出CuSO4溶液中的銅后，銅附著在鋅表面，形成原電池加快反應速率。(3)K、Na、M

28、g都比鋅活潑，4種溶液中只有硫酸銀與鋅反應，置換出銀后與銀形成原電池。(4)分析時，可先回顧教材中加快化學反應速率的因素有濃度、溫度、壓強、催化劑和表面積等因素，根據實際反應選擇適宜的條件。(5)為保證實驗的可比性，實驗中H2SO4的體積應固定不變，還要保證溶液的總體積相等，這樣才能保證硫酸和鋅的因素固定不變，研究CuSO4對反應的影響，所以飽和硫酸銅與水的體積和可以由F組實驗來確定，為20mL。則V1＝30、V6＝10、V9＝17.5。鋅參與反應后表面變?yōu)榛液谏阢~的量很大的F組中，鋅表面附著了一層紅色的銅，減小了鋅與溶液的接觸面積，反應速率減慢。 答案：(1)Zn＋CuSO4===Zn

29、SO4＋Cu　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　(2)CuSO4與Zn反應產生的Cu與Zn形成CuZn微電池，加快了氫氣產生的速率 (3)Ag2SO4　(4)升高反應溫度，適當增加硫酸的濃度，增加鋅粒的比表面積等(答兩種)　(5)①30　10　17.5?、诨液凇“导t?、郛敿尤胍欢康腃uSO4后，生成的單質Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積 4．(2012廣東高考)碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50 molL－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL－1 K2S2O8、0.10 molL－1 Na2S2O3等試劑，探究反應條件對化學反應速

30、率的影響。 已知：S2O＋2I－===2SO＋I2 (慢) I2＋2S2O===2I－＋S4O (快) (1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，當溶液中的________耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色。為確保能觀察到藍色，S2O與S2O初始的物質的量需滿足的關系為：n(S2O)∶n(S2O)________。 (2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案如下表： 實驗序號 體積V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.

31、0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中Vx＝________ mL，理由是__________________________。 (3)已知某條件下，濃度c(S2O)～反應時間t的變化曲線如圖所示，若保持其他條件不變，請在圖中，分別畫出降低反應溫度和加入催化劑時c(S2O)～t的變化曲線示意圖(進行相應的標注)。 解析：(1) 淀粉溶液遇I2顯藍色，溶液由無色變?yōu)樗{色時，溶液中有I2，說明Na2S2O3耗盡。由題給離子方程式可得關系式S2O～I2～2S2O，n(S2O)∶n(S2O)＜2時，能觀察到藍色。 (2)對照實

32、驗探究濃度對反應速率的影響須保證其他條件完全一致，故應加水2.0 mL，以保證溶液總體積相同。 (3)溫度降低反應速率變慢，加入催化劑，反應速率加快。 答案：(1)S2O(其他合理寫法也可)　＜2 (2)2.0　保證溶液總體積相同，僅改變S2O的濃度而其他物質的濃度不變(其他合理答案也可) (3)如右圖 以“草酸處理工業(yè)廢水中Cr2O的影響因素” 為載體串聯化學反應速率及影響因素知識 高考載體(2013安徽高考T28改編) 　　某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉化為Cr3＋，反應的離子方程式為：

33、 Cr2O＋3H2C2O4＋8H＋===2Cr3＋＋6CO2↑＋7H2O　ΔH<0 某課題組研究發(fā)現，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，探究如下： 在25℃下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗，實驗數據見下表： 實驗編號 初始pH 廢水樣品體積/mL 草酸溶液體積/mL 蒸餾水體/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 20 20 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時

34、間變化關系如圖所示。 [知識串聯設計] (1)從圖中可以看出，實驗①中0～t1時間段的Cr3＋的反應速率[v(Cr3＋)]是多少？H2C2O4的反應速率[v(H2C2O4)]是多少？ (2)升高溫度，實驗①中，Cr3＋反應速率如何變化？ (3)實驗①中加入鐵明礬，對化學反應速率有何影響？ (4)實驗②、③中，實驗③的反應速率較實驗②大，其原因是什么？ (5)從圖中可以看出實驗①、②反應進行的哪一個快？影響反應快慢的因素是什么？ 答案：(1)v(Cr3＋)＝，v(H2C2O4)＝ (2)加快Cr3＋的反應速率 (3)加快化學反應速率 (4)H2C2O4的濃度越大，化學反應速率越快 (5)實驗①的反應速率快；溶液的酸堿性，pH越小，反應速率越快。 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！