第21讲　化学反应速率与反应进行的方向 课件 含答案 2027届高三化学一轮复习

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1. 了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2. 认识温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律。3. 能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向。4. 认识化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，通常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。其单位是ml/(L·s)、ml/(L·min)等。据此回答下列问题。1. 某温度时，在体积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
活动一　化学反应速率的表示方法及简单计算
(1) 由图中数据分析，写出反应的化学方程式。
(2) 反应4 min时达到平衡，以X、Y、Z的浓度变化表示的化学反应速率分别是多少？【答案】 v(X)＝0.012 5 ml/(L·min)v(Y)＝0.037 5 ml/(L·min)v(Z)＝0.025 ml/(L·min)
(3) 该可逆反应中，X、Y的转化率分别是多少？当X、Y的起始物质的量满足什么条件时，X、Y的转化率相等？【答案】 10%、30%。X、Y起始物质的量之比等于对应物质的化学计量数之比。
2. 反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同条件下的反应速率如下：①v(A)＝0.15 ml/(L·s)②v(B)＝0.6 ml/(L·s)③v(C)＝0.4 ml/(L·s)④v(D)＝0.45 ml/(L·s)请你比较上述反应进行的快慢。【答案】 ④>②＝③>①
除了反应物的性质外，反应物的浓度、反应体系的温度、压强的大小、催化剂的使用与否，以及固体反应物颗粒的大小等都会影响反应速率。1. 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据，分析有关数据，回答下列问题。
活动二　影响化学反应速率的因素
(1) 由实验①②可得出什么结论？【答案】 接触面积越大，反应速率越大。(2) 探究反应物浓度对反应速率产生影响的实验有哪些？探究反应温度对反应速率产生影响的实验有哪些？【答案】 ①④、②③　④⑤(3) 本实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，其原因是什么？【答案】 实验中硫酸过量，金属完全反应，放出的热量相等，而反应在绝热条件下进行，所以使等体积溶液的温度升高值相近。
2. 设计实验方案探究温度对化学反应速率的影响，并写出实验过程中发生反应的离子方程式。(可用试剂：0.1 ml/L Na2S2O3溶液、 0.1 ml/L H2SO4溶液、浓硫酸、蒸馏水)
3. 把除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中，发现氢气的生成速率变化情况如图甲所示。
(1) 分析化学反应速率变化的原因。①t1～t2速率变化的主要原因是什么？【答案】 镁条与盐酸反应放热，温度升高使反应速率增大。②t2～t3速率变化的主要原因是什么？【答案】 盐酸浓度减小，反应速率减小。(2) 在图乙中画出生成H2的体积随时间变化的示意图。
4. 以软锰矿浆(主要成分为MnO2，杂质为Fe、Al等元素的氧化物)和烟气(含有SO2、O2等)为原料可制备Mn2O3。向一定量软锰矿浆中匀速通入烟气，溶液中c(H2SO4)、c(MnSO4)随吸收时间的变化如图所示。
随着吸收时间增加，溶液中c(H2SO4)的增加呈现由慢到快的趋势，其主要原因是_____________________________________。
生成的Mn2＋催化O2氧化SO2生成H2SO4
5. 将一定浓度的NO、O2、NH3气体匀速通过装有催化剂的反应器，发生反应：4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝ －1 632.4 kJ/ml。测得NOx的去除率随温度的变化如图所示。
(1) 在50～150 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率迅速上升的原因是_________________________________________________________ ___________。(2) 当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因是_____________________________________________________________。
催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大
催化剂活性下降、NH3与O2反应生成了NO共同使NOx去除率迅速下降
6. NaClO可用于除去废水中的有机物。温度高于30 ℃，其他条件相同，废水中有机物的氧化率随温度的升高而降低的原因是_____________ __________________________________________________________________。
温度高于30 ℃，温度升高导致NaClO分解，c(NaClO)减小，有机物的氧化速率降低
7. 尿素[CO(NH2)2]可以脱除烟气中的SO2。已知尿素在溶液中可发生如下水解反应：CO(NH2)2＋H2O===H2NCOONH4(该反应为吸热反应)，H2NCOONH4可以吸收SO2。现向0.2 ml/L的尿素溶液中通入含SO2的烟气(SO2占烟气的体积比为0.000 5%，其余为空气)，其他条件及反应时间一定，测得不同温度下烟气中SO2脱除率如图所示。
(1) 温度低于60 ℃时，温度越高，脱硫率越低的主要原因是________ _______________________________________________。(2) 温度高于60 ℃时，温度越高，脱硫率越高的主要原因是________ __________________________________________________________________________________。
温度低于60 ℃时，温度升高，SO2气体在水中的溶解度降低
温度高于60 ℃时，温度越高，尿素水解程度越大，使溶液中H2NCOONH4的浓度越大，脱硫率越高
可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下，观察溶液褪色程度
(2) 金属也可用于还原废水中的Cr(Ⅵ)。其他条件相同时，用相同物质的量的Zn粉、Zn－Cu粉分别处理pH＝2.5的含Cr(Ⅵ)废水，废水中Cr(Ⅵ)残留率随时间的变化如图所示。图中b对应的实验方法处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好，其原因是_________________________________ ___________。
Zn－Cu粉在溶液中形成原电池，增大反应速率
1. 焓判据。已知下列反应都能自发进行，你认为它们能进行的原因是什么？(1) C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 217.5 kJ/ml(2) 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1 648.4 kJ/ml【答案】 两个反应气体分子数均减少，即ΔS0，故能自发进行的原因一定是ΔS>0。
3. 已知：一般气体分子数增多的反应是熵增加的反应。判断一定条件下，下列哪一个反应不可能自发进行？判断的依据是什么？A. 2O3(g)===3O2(g)　ΔH＜0B. 2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0C. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＜0D. CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0【答案】 B不可能自发进行。该反应的ΔH＞0、ΔS＜0，既不符合焓判据，也不符合熵判据。
4. 从废脱硝催化剂(主要成分为TiO2、V2O5)中回收TiO2和V2O5具有重要意义。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应，将生成的TiCl4与其他气体分离，并将其氧化得TiO2。该过程主要涉及反应如下：反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH1；反应Ⅱ：TiCl4(g)＋O2(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)ΔH2＝－172 kJ/ml。已知：常压下TiCl4的沸点为136.4 ℃，C的燃烧热ΔH＝ －393.5 kJ/ml，CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ/ml。(1) 反应Ⅰ的ΔH1＝_______kJ/ml。
(2) 从反应Ⅰ的混合体系中分离出TiCl4的措施是__________________ ____________________________________。(3) 氯化炉中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，从化学反应进行方向的角度分析其原因：_________________________________ ________________________________。
将含有TiCl4、CO、Cl2的气体混合物通过热交换器降温冷凝
与生成CO2相比，生成CO使反应Ⅰ的ΔS更大，更有利于反应正向进行
1 下列说法正确的是(　　)A. [2023江苏卷]反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)的ΔS