2017届高三化学一轮复习检测:第七章 化学反应速率和化学平衡含解析.pdf
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1、第七章4M.I士化学反应速率和化学平衡第 1节 化学反应速率及其影响因素 高考导航1.了解化学反应速率的概念,化学反应速率的定量表示方法.2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响,认识其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的作用。考点 化学反应速率必清知识扫描1 .表示方法用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2 .表达式和单位表达式:0 二 差 注意 由此计算得到的反应速率是平均速率而不是瞬时速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。(2)单位:m o l,L T-
2、m i r T 或 0 1 0 卜 1/%一)3 .与化学方程式中化学计量数的关系化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。、必研重点突破问 题 1 理解化学反应速率的计算方法与注意事项在 2 L 的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题:(1)该反应的反应物和生成物分别是,反应方程式为。(2)0 10 s 的平均反应速率 V(H2)=;o(HI)=。(3)根据上述反应速率数值,分析用不同物质表示同一化学反应时,化学反应速率值是否必须相同?(4)能否用b 表达该反应的反应速率,为什么?答案:用 和 b、HI H2(g)+I2(s)2HI(g)(2)0
3、.039 5 mol-L-s 0.079 mol L_ 1s_1(3)同一反应,用不同物质表示的化学反应速率值可能相同,也可能不同,但表示的意义都相同,并且化学反应速率之比等于化学计量数之比。(4)不可以 因为对于有固体或纯液体参加的反应物,其浓度视为常数,故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。口 误区警示 化学反应速率的2 种计算方法与4 点注意(1)2种计算方法定义式法:根 据“。=学”进行计算。比例式法:根 据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。(2)4点注意事项由图像书写化学反应时,要注意“”和“=”的准确运用。计算化学反应速率时要注意题目所给的是某物质的物质的量还是物
4、质的量浓度。单位使用要规范,mol-L_1-s-1容易错写成mol/L-s,当反应物为固体或者纯液体时,不能用来计算化学反应速率大小。问题2化学反应速率的3 种比较方法(1)同一物质比较法。换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小。(2)比值比较法。比较化学反应速率与化学计量数的比值,即 对 于 一 般 反 应 A+b B c C+d D,比 较 与 券 若邛则 A 表示的化学反应速率比B 表示的大。(3)归 法。当化学反应速率单位一致时,可用各物质的速率除以该物质前面的化学计量数,即全部“归一”,然后比较,数值大的反应速率最大。注意 无论采用何种方法,都要确保所比较物质的单位统一。对点练
5、已知反应4cO+2NO2他也却N2+4CO2在不同条件下的化学反应速率如下,请按由大到小的顺序进行排序。(I)y(C0)=1.5 mol L min 1。(NC)2)=0.7 mol-L min 1。制2)=0.4 mol-L min 1(4)y(CO2)=1.1 mol-L-min 1V(N02)=0.01 molL-lS-|解析:换算成同一物质再比较,如以N?为标准,项分别换算为0.375 mol L min一 、0.35 mol-L 1-min 1 0.275 mol-L_1-min 0.3 mol-L min答案:、必做题组巩固角度一化学反应速率的比较和计算1.(2014北京高考)一定
6、温度下,10 mL 0.40 mo卜 L-溶液发生催化分解。不同时刻测得生成02的体积(己折算为标准状况)如表所示。min0246810K(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.0 6 min 的平均反应速率:v(H2O2):Rs3.3 X 10 2 mol-L-minB.6 6 min 的平均反应速率:P(H2O2)MgAlo2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)警 一 一 增大反应物的浓度,化 学 反 应 速 率 幽,反 之 也“H升高温度,化学反应速率增大,反之减小I-一LJ对于有气体参加的反应,增大压强,化学反应速率
7、I吐H增大,反之减小加利口使用催化剂,能改变化学反应速率,且正、逆反应惟 手 刑 门速率的改变程度照I1其他因素卜反应物间的接触面枳、光辐照、放射线辐照、超-r声波等3.理论解释有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞活化分子:能够发生有效碰撞的分子。活化能:如图图中:E、为正反应的活化能,E2为使用催化剂时的活化能,民 为逆反应的活化能,反应热为耳一段。有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系、必研重点突破问 题 影响化学反应速率的因素分析(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率:铁 铝(填“大于”、“小于”或“等于”)
8、。对 于 F e+2 H C l=F eC 1 2+H 2 t ,改变下列条件对生成氢气的速率有何影响?(填“增大”、“减小”或“不变”)升高温度:;增大盐酸浓度:;增大铁的质量:;增加盐酸体积:;把铁片改成铁粉:;滴入几滴C u S C 4 溶液:;加入N a C l 固体:;增大压强。(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H 2,为什么?提示:(1)小 于(2)增 大 增 大 不 变 不 变增大 增大 不变 不 变(3)不会产生H 2,F e 与稀硝酸反应生成NO;常温下,F e在浓硫酸中钝化。知 识 拓 展影响化学反应速率的因素(1)影响化学反应速率最主要的因素是
9、反应物的性质。(2)升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,化学反应速率都加快。(3)改变压强,实质是通过改变体积而使浓度发生改变来实现化学反应速率的改变。若压强改变导致了反应物浓度增大或减小,则化学反应速率会增大或减小。对于没有气体参加的反应,改变体系压强,反应物的浓度不变,则化学反应速率不变。故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。(4)在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时不能只看起始加入时物质的浓度,应该看加入后其在混合液的浓度。(5)不特别指明,催化剂一般是加快反应速率。(6)固体反应物量的增减,不能改变化学反应速率,固体的表面积改变才能改变化学反应速率。必做题组巩固角度一浓度和压
10、强对化学反应速率的影响1.(2 0 1 6 陕西宝鸡质检)对反应A+B AB来说,常温下按以下情况进行反应:2 0 mL溶液中含A、B各 0.0 1 mol5 0 mL溶液中含A、B各 0.0 5 mol0.1 m o l-Lt的 A、B溶液各1 0 m L 0.5 m o l T 的 A、B溶液各5 0 m L四者反应速率的大小关系是()A.,B.,:介 C.D.,解析:选 A 中 c(A)=c(B)=0.5 m o l【T;中 c(A)=c(B)=方 而 匚=1 m o l-L ;,0.1 m o l-L 1.中 c(A)=c(B)=-2-0 0 5 m o l-L0.5 m o l-L
11、1.中 c(A)=c(B)-=0.2 5 m o l-L 1。在其他条件一定的情况下,浓度越大,化学反应速率越大,所以反应速率由大到小的顺序为,X。2.一定温度下,反 应 N 2(g)+C)2(g);F=2 N 0(g)在密闭容器中进行,下列措施不改变化学反应速率的是()A.缩小体积使压强增大 B.恒容,充入N 2C.恒容,充入H e D.恒压,充入H e解析:选 C A项,气体的物质的量不变,缩小体积,气体的物质的量浓度增大,化学反应速率增大;B 项,容积不变,充入N 2,使反应物N 2 的物质的量浓度增大,浓度越大,化学反应速率越大;C 项,容积不变,充 入 H e,反应容器内压强增大,但
12、 N 2、。2、NO的物质的量浓度并没有变化,因此不改变化学反应速率;D项,压强不变,充入H e,反应容器的体积必然增大,N2,Ch、NO的物质的量浓度减小,化学反应速率减小。归 纳 总 结惰性气体对化学反应速率的影响(1)恒温恒容充 入,惰气”2 1 M总压强增大,但各物质的浓度不变(活化分子浓度不变),反应速率不变。(2)恒温恒压充 入“惰气”强体积增大理各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)理反应速率减慢。角度二温度和催化剂对化学反应速率的影响3.2SO2(g)+O2(g)V2OS22%)3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B.增大反
13、应体系的压强,化学反应速率一定增大C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间D.在 小 益时刻,SOKg)的浓度分别是5、C 2,则时间间隔fl内,SO3(g)生成的平均速率为。=干,2f解析:选D V2O5作为催化剂,能同等程度改变正、逆化学反应速率,A项错误;压强并不是影响化学反应速率的唯一因素,只有当其他条件不变时增大压强,化学反应速率才增大,B项错误;不管反应吸热还是放热,降低温度均减小化学反应速率,达到平衡所需的be时间增多,C项错误;据0=五,可知AC=C 2-CI,Ar=/2-D项正确.4.某温度下,在体积为2 L的密闭容器中,充 入1 m ol气体A和。m ol气体
14、B,发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g)o 5 m in后反应达到平衡时(A)为0.4 mol。在反应过程中体系的温度持续升高,实验测得混合气体中C的含量与温度关系如图所示。下列叙述正确的是()A.05 min,C物质的平均反应速率为0.04 mol,L-LminTB.图中方时正反应速率等于T3时正反应速率C.该反应T2时的平衡常数大于八时的平衡常数D.图中E时若只增大压强,则正、逆反应速率不改变解析:选C 根据化学反应方程式可知,平衡时C的物质的量是1.2 mol,05 min#平均反应速率是0.12 mol-L min A项错误;温度越高,反应速率越大,B项错误;因该反应中反应物和生
15、成物都是气体,故增大压强,正、逆反应速率均增大,D项错误。角 度 三 综合因素对化学反应速率的影响5.双选(2012 上 海 高考)为探究锌与稀硫酸的反应速率 用。(也)表示,向反应混合液中加入某些物质。下列判断正确的是()A.加入NH4HSO4固体,。(七)不变B.加入少量水,。(%)减小C.力U入CH3coONa固体,。(%)减小D.滴加少量CuSC4溶液,W%)减小解析:选B、C 加入NH4HSO4固体使溶液中c(H)增大,。(七)加快,A错误;加水使溶液中c(H*)减小,减小,B正确;CH3COO+H*CH3COOH,溶液中c(H*)减小,。(%)减小,C正确;锌与置换出的铜能形成铜锌
16、原电池,0(%)加快,D错误。6.草酸与高镒酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:MnO;+H2c2O4+H Mn2+CC)2 t+比0(未配平)用4 mL 0.001 mol-L-1 KMnCU溶液与2 mLO.Ol molT H2c2O4溶液,研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示:组别10%硫酸体积/mL温度/其他物质I220II22010滴饱和MnSC4溶液III230IV1201 m L蒸储水 该 反 应 中 氧 化 剂 和 还 原 剂 的 物 质 的 量 之 比 为。(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响,使用实验 和(用I IV表示,下同);如果研究温度对化学反应速率
17、的影响,使用实验 和。(3)对比实验I 和M 可以研究 对化学反应速率的影响,实验IV中加入1m L蒸储水的目的是。解 析:根据电子守恒列式可得:n(MnO4)X(7-2)=H(H2C2O4)X2X(4-3),则n(MnO4):n(H2C2O4)=2:5(2)研究某一因素对化学反应速率的影响时,要保证其他各条件完全相同。(3)对 比 I 和 V,反应的温度、溶液的体积等都相同,仅是c(H*)不同,故可研究 c(H*)对化学反应速率的影响。加 1 m L水的目的是确保c(KMnO4).c(H2c2O4)不变和总体积不变。答案:(1)2:5(2)1 II I III(3)c(H+)(或硫酸溶液的浓
18、度)确保所有实验中c(KMnO4),c(H2c2O4)不变和溶液总体积不变方 法 技 巧(1)催化剂能够同等程度的改变正、逆化学反应速率,但不能改变反应进行的程度,工农业生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。(2)综合比较四种条件的影响因素,影响程度依次为催化剂、温度、浓度和压强。(3)对于溶液中进行的反应,要综合考虑多种因素,如钝化问题、原电池问题等.点3 突破化学反应速率的三类图像_类 型 1全程速率一时间图像如 Z n与足量盐酸的反应,化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。原因解释:AB段(增大),因反应为放热(填“放热”或“吸热”)反应,随反应的进行,温度逐渐升高,化学反应速
19、率逐渐增大;BC段(。减小),则主要因为随反应的进行,溶液中&H+)逐渐减小,化学反应速率减小。对点练1.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里,产生H2的速率可由图表示。在下列因素中:盐酸的浓度;镁条的表面积;溶液的温度;C厂的浓度。影响反应速率的因素是()A.C.B.D.解析:选 C 镁条和盐酸反应产生乂 的离子方程式为Mg+2H*=Mg2+%t,是镁与 H*间的置换反应,与 C无关 在镁条的表面有一层氧化膜,当将镁条投入盐酸中时,随着氧化膜的不断溶解,镁与盐酸接触面积不断增大,产 生 H2的速率会加快;溶液的温度对该反应也有影响,反应放出热量,使温度升高,反应速率也会加快;随着反应的进行,c(
20、H)不断减小,反应速率会逐渐减慢。2.用纯净的CaCCh 与 100 mL稀盐酸反应制取C02,实验过程记录如图所示(CC)2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是()A.OE段表示的平均速率最快B.EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol-L min 1C.OE、EF、FG三段中,该反应用CO2表示的平均反应速率之比为2:6:7D.F 点收集到的CO?的量最多解析:选 B OE段、EF段、FG段中生成的CO?分别为0.01 moh 0.02 moL 0.005 mol,则消耗HC1的量分别为0.02 mol,0.04 moLO.Ol mol,用 HC1表示的反应速率
21、分别为0.2 mol-Lmin 0.4 mol-L min 1.0.1 mol-L-min 1,所以EF段平均反应速率最快,G 点收集到的 CO2的量最多。类型2物质的量(或物质的量浓度)一时间图像例如:某温度时;在定容(ML)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)山图像得出的信息:X、Y是反应物,乙是产物;为时反应达到平衡,X、Y没有全部反应。(2)根据图像可进行如下计算:某物质的平均反应速率、转化率,如:O(X)=H;3 mol-L-s 1;Y的转化率=100%确定化学方程式中的化学计量数之比,如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为5 3):(2 一 3):2
22、。对点练3.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是()n/mol1.00.80.60.40.2A.该反应的化学方程式为3B+4D-6A+2CB.反应进行到1 s时,u(A)=v(D)C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mo卜LSTD.反应进行到6 s时,各物质的平均反应速率相等解析:选C A中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比,An(A):An(B):AM(C):An(D)=(1.2-0)mol:(1.0-0.4)mol:(1.0-0.2)mol:(0.4-0)mol6:3:
23、4:2,所以化学方程式为3B+4C 6A+2D,A 错误;不论在什么时刻,用各物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比,B.D 错误。4.已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)A=-4 9.0 kJ-mol 0 逆均增大,且V 正 V 逆0*-1减小压强V。逆均减小,且V 逆 正01t t说 明:外界条件(浓度、温 度、压强等)增强,曲线在原图像的上方;条件减弱,曲线条件变化速率变化速率变化曲线使用催化剂。正、U逆同等倍数增大心=吸0tl t在原图像的下方。浓度改变时,图像中一条曲线连续,一条曲线不连续;其他条件改变,图像中曲线不连 续。对于反应前后气体的化学计量数
24、之和相等的反应,改变压强时,。迎同等倍数增大或减小,图像如图:5.对于反应2so2(g)+C)2(g)2so3(g)A”M g,所以碱性Ca(OH)2Mg(OH)2。Ca(OH)2微溶于水,而 Mg(OH)2难溶于水,所以溶解度:Ca(OH)2Mg(OH)2.(2)发生的碳化反应化学方程式如下:Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2 CaCO3+Mg(HCO3)2+H2O,该反应是放热反应,碳化温度保持在50 60 温度偏高不利于碳化反应,原因是该反应是放热反应,升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动,不利于平衡的正向移动;二 是 Mg(HCC)3)2温度偏高时发生分解反应,也不利于碳化.若温度
25、偏低,反应速率慢,反应产生物质的效率低,因此对反应的进行不利。(3)根据图示在10 min到 13 min 之内钙离子的反应速率为 3 =0 009 mol-L-min 15 min之后钙离子浓度增大,原因是产生的CaCCh 与水及溶解的 CO2 发生反应:CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,产生了易于溶解的Ca(HCO3)2.答案:强 大(2)平 衡 逆 向 移 动 Mg(HCC)3)2分解反应速率慢(3)0.009 mol-L-min 1 CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2方 法 技 巧准确把握图像变化分析影响因素对于速率图像,关键要把握以下几点:(1)看清关键点:
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