2020版高考一轮复习化学通用版学案：第七章第1课时　掌握2大基础知识——反应速率及影响因素

第1课时　掌握2大基本知识——反应速率及影响因素

知识点一　化学反应速率的概念及计算 

1．化学反应速率

2．化学反应速率计算的万能方法——三段式法

对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下：

　　　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

起始/(mol·L－1)  a     b       0     0

转化/(mol·L－1)  x              

t1/(mol·L－1)  a－x    b－       

则：v(A)＝ mol·L－1·s－1，v(B)＝ mol·L－1·s－1，

v(C)＝ mol·L－1·s－1，v(D)＝ mol·L－1·s－1。

3．化学反应速率与化学计量数的关系

对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。

如一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1。

4．化学反应速率的大小比较

(1)归一法

将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。

(2)比值法

将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若＞，则反应速率A＞B。

[对点训练]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显(×)

(2)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(×)

(3)由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值(×)

(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同(√)

(5)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快(×)

(6)在2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应中，t1、t2时刻，SO3(g)浓度分别是c1、c2，则t1～t2时间内，SO3(g)生成的平均速率为v＝(√)

2．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　)

A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1

B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1

C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1

D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1

解析：选D　采用归一法求解，通过化学方程式的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。

3．NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　)

A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1

B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1

C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1

D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1

解析：选C　设4 min时，生成6x mol H2O(g)

4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) n(总)

起始/mol　　　4　　　　3　　 　0　　　0　　  7

变化/mol      4x       3x      2x     6x

 4－4x　　 3－3x　　2x　　 6x　 7＋x

据题意，则有：＝0.4，解得：x＝0.5

则4 min内H2O的变化浓度为Δc(H2O)＝＝1.5 mol·L－1，v(H2O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1。

知识点二　影响化学反应速率的因素

1．影响化学反应速率的因素

(1)内因

反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。

(2)外因(只改变一个条件，其他条件不变)

[提醒]　①改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。

②浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时，正、逆反应速率均增大或减小，如升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均加快。

(3)反应体系条件改变对反应速率的影响

①恒温时：体积缩小压强增大浓度增大反应速率增大。

②恒温恒容时：

a．充入气体反应物总压强增大浓度增大反应速率增大。

b．充入“惰性气体”总压强增大，但各气体分压不变―→各物质的浓度不变―→反应速率不变。

③恒温恒压时：充入“惰性气体”体积增大各反应物浓度减小反应速率减小。

总之，压强改变而对反应速率产生的影响是因为压强改变会引起浓度变化，从而对反应速率产生影响。

2．理论解释——有效碰撞理论

(1)活化分子、活化能、有效碰撞

①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

②活化能：如图

图中：E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，使用催化剂时的活化能为_E3__，反应热为E1－E2。

③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

[对点训练]

1．下列说法中正确的是(　　)

A．增大反应物浓度，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大

B．使用合适的催化剂，能增大活化分子百分数，所以反应速率增大

C．对于任何反应，增大压强都可加快反应速率

D．升高温度，只能增大吸热反应的反应速率

解析：选B　增大反应物浓度和增大气体反应的压强(缩小体积)，不能增大活化分子百分数，只能增大活化分子数；升温和使用催化剂才能增大活化分子百分数；增大压强只能增大有气体参加的反应的反应速率。

2．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)

①增加C的量

②将容器的体积缩小一半

③保持体积不变，充入N2使体系压强增大

④保持压强不变，充入N2使容器体积变大

A．①④　　　　　　　　 　B．②③

C．①③   D．②④ 

解析：选C　增大固体的量、恒容时充入惰性气体对反应速率无影响。

3．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(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N2

C．恒容，充入He   D．恒压，充入He

解析：选C　A项，气体的物质的量不变，缩小体积，气体的浓度增大，反应速率增大；B项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，反应速率增大；C项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，总压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。