2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：第七章第1节化学反应速率

 第1节　化学反应速率
[考试说明]　1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。2.理解外界条件(温度、浓度、压强、催化剂)对反应速率的影响。3.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
[命题规律]　化学反应速率是近年高考的重要考查点，近几年高考对本节内容的考查为：一是根据图像、数据表格等信息，计算化学反应速率，判断影响化学反应速率的因素，预测或总结化学反应速率的变化规律；二是通过控制变量，探究影响化学反应速率的因素。考查形式主要以填空题型为主。
考点1　化学反应速率
知识梳理
1.化学反应速率的含义
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
2．化学反应速率的表示方法
(1)定性：根据反应物消耗或生成物产生的快慢(用气体、沉淀等可见现象)来粗略比较。
(2)定量：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。
3．数学表达式及单位
v＝，单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1，如密闭容器中，合成氨的反应N2＋3H22NH3，开始时c(N2)＝8 mol·L－1,2 min后c(N2)＝4 mol·L－1，则用N2表示该反应的反应速率为2_mol·L－1·min－1。
4．规律
(1)同一化学反应的反应速率可以用不同物质的浓度变化来表示，其数值可能不同，因此表示化学反应速率时要指明具体物质。
(2)用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时，反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。例如，对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。

(1)由v＝Δc/Δt计算的反应速率是一段时间内的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)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。
(3)固体或纯液体(不是溶液)，其浓度保持不变(可视为常数)，因此不用固体或纯液体的浓度变化表示反应速率。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。(×)
错因：反应速率大，反应现象不一定明显，如酸碱中和反应。
(2)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。(×)
错因：平均速率，无论用反应物还是生成物表示均为正值。
(3)同一反应，在相同时间间隔内，用不同物质表示的反应速率，其数值和意义都不一定相同。(×)
错因：同一反应，用不同物质表示的反应速率其数值可能不同，但意义相同。
(4)3 mol·L－1·s－1的反应速率一定比2 mol·L－1·s－1的反应速率大。(×)
错因：同一反应比较速率大小应该统一单位、同一物质。
(5)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。(×)
错因：化学反应速率为0.8_mol·L－1·s－1，是指1_s_内某物质的浓度变化值为0.8_mol·L－1。
题组训练

题组一 化学反应速率的计算
1．反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2 min后，B的浓度减少了0.6 mol·L－1。下列反应速率的表示正确的是(　　)
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．用B表示的反应速率是0.3 mol·L－1·min－1
C．2 min末时的反应速率，用B表示为0.3 mol·L－1·min－1
D．在这2 min内，用B表示的反应速率的值是减小的，用C表示的反应速率逐渐增大
答案　B
解析　反应物A为固体，不能用其浓度变化来表示化学反应速率，A错误；2 min后，B的浓度减少了0.6 mol·L－1，则有v(B)＝＝0.3 mol·L－1·min－1，B正确；由B项分析可知，2 min内B的平均反应速率为0.3 mol·L－1·min－1，而不是2 min末的瞬时速率，C错误；随着反应的进行，反应物和生成物的浓度变化逐渐减小，故2 min内用B和C表示的反应速率均逐渐减小，D错误。
2. 将6 mol CO2和 8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔHvⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)0.05 mol·L－1·min－1
解析　(1)反应达到平衡时，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝1.0 mol∶3.0 mol∶2.0 mol＝1∶3∶2，即该反应的化学方程式为A＋3B2C。
(2)vⅠ(A)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，vⅡ(A)＝≈0.0127 mol·L－1·min－1，vⅢ(A)＝＝0.006 mol·L－1·min－1，故vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(3)vⅠ(C)＝2vⅠ(A)＝0.05 mol·L－1·min－1。


化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较与，若>；则A表示的反应速率比B的大。
考点2　影响化学反应速率的因素
知识梳理
1.内因(主要因素)——不可控因素
反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2，镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。
2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)

3．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：如右图
图中：E1为正反应的活化能；
E2为逆反应的活化能；
E3为使用催化剂时正反应的活化能；
反应热ΔH＝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



(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积将增大，其反应速率将加快。
(2)升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率一般都要加快，只不过增加的程度不同。不可以认为v(吸)加快而v(放)减慢。
(3)改变压强对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时，应分析引起压强改变的原因及这种改变对反应体系的浓度产生何种影响。
对于气体反应体系，有以下几种情况：
①恒温时：
增加压强(缩小体积)浓度增大反应速率加快。
②恒容时：
充入“惰气”总压增大(分压不变)―→各反应物浓度不变―→反应速率不变。
③恒压时：
充入“惰气”体积增大―→各反应物浓度减小―→反应速率减慢。
(4)加入催化剂：由于降低了反应的活化能，增加了活化分子百分数，故能成千上万倍地加快化学反应速率，且对可逆反应v(正)、v(逆)增大的倍数相等，但它不会使不能发生的化学反应变得自发，也不会改变化学反应的反应热和平衡状态。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。(√)
错因：_______________________________________________________
(2)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，为减慢反应速率而又不影响生成H2的量，可向其中加入KNO3溶液。(×)
错因：向稀硫酸中加入KNO3后，H＋与NO共存，相当于有HNO3存在，Zn与HNO3反应不再产生H2。
(3)对于反应：2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率。(√)
错因：___________________________________________________
(4)已知反应①N2＋3H22NH3　ΔH0，
升温时，反应①速率增大，反应②速率减小。(×)
错因：无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，反应速率均加快。
(5)增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率。(×)
错因：铁遇冷的浓硫酸发生钝化且反应不产生H2。
(6)反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)在固定容积的容器中进行，充入N2后，体系压强增大，反应速率加快。(×)
错因：容积固定，充入N2，体系压强增大，但N2不参与反应，各反应物浓度不变，故反应速率不变。
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题组训练
1.改变外界条件可以影响化学反应速率，针对H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其中能使活化分子百分数增加的是(　　)
①增大反应物浓度　②增大气体的压强　③升高体系的温度　④使用催化剂
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
答案　D
解析　增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增加，即活化分子的浓度增大，反应速率加快，但活化分子百分数不变，①错误；增大气体的压强，容器的体积缩小，相当于增大浓度，单位体积内活化分子数目增加，但活化分子百分数不变，②错误；升高体系的温度，部分普通分子变成活化分子，单位体积内活化分子的数目及百分数均增加，③正确；使用催化剂，降低了活化能，单位体积内活化分子的数目及百分数均增加，④正确。
2．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
MnO＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)
用4 mL 0.001 mol·L－1KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol·L－1 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
Ⅰ
2
20
—
Ⅱ
2
20
10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ
2
30
—
Ⅳ
1
20
1 mL蒸馏水
(1)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的影响，使用实验________和________。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究____________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是____________。
答案　(1)2∶5
(2)Ⅰ　Ⅱ　Ⅰ　Ⅲ
(3)c(H＋)(或硫酸溶液的浓度)　确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)相等和总体积相等
解析　(1)MnOMn2＋，H2C2O42CO2。
根据氧化还原反应中氧化剂得电子数目等于还原剂失电子数目可确定MnO与H2C2O4的物质的量之比为2∶5。
(2)实验Ⅰ与实验Ⅱ中反应物浓度相同，温度相同，实验Ⅱ中加入MnSO4溶液，应是研究催化剂对化学反应速率的影响，实验Ⅰ与实验Ⅲ中温度不同，其他条件相同，应是对比考查温度对化学反应速率的影响。
(3)实验Ⅰ与实验Ⅳ相比，实验Ⅳ中H2SO4的浓度不同，是研究c(H＋)对反应速率的影响。

利用“控制变量法”的解题策略


高考真题实战
1．(2017·江苏高考)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
答案　D
解析　图甲表明其他条件相同时，H2O2浓度越大，其分解速率越快，A错误；图乙表明其他条件相同时，溶液pH越大，分解速率越快，B错误；Mn2＋浓度相同时，1.0 mol·L－1NaOH溶液中H2O2分解速率小于0.1 mol·L－1NaOH溶液中H2O2分解速率，C错误；pH相同时，Mn2＋浓度越大，分解速率越快，所以图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率影响大，D正确。
2．(2016·北京高考)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是(　　)
A．抗氧化剂 B．调味剂
C．着色剂 D．增稠剂
答案　A
解析　相对于食物，抗氧化剂可以更快地被氧气氧化，从而降低了包装袋中氧气的浓度，减缓食品被氧化的速率。
3．(2015·福建高考)在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是(　　)

A．a＝6.00
B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变
C．b