高考化学复习——《化学反应速率及其影响因素》知识点复习

高考化学复习——《化学反应速率及其影响因素》知识点复习

一、化学反应速率及其影响因素

【知识整合】

1.化学反应速率

(1)概念: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。

(2)表达式:v=

常用单位:mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1。

(3)速率大小判断方法:对同一个反应,用不同物质表示时,数值可能不同,比较的方法是将其换算为同一种物质再进行比较,同时,还要注意其单位是否统一,若单位不统一,要先将单位统一,否则可能会得出错误结论。

①对反应物来说,Δc=c(始)-c(终);对生成物来说,Δc=c(终)-c(始)。

②表示化学反应速率时,要注明具体物质。同一反应中,用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。各物质的化学反应速率之比等于反应方程式中的化学计量数(系数)之比。例如反应:mA(g)+nB(g)pC(g),其速率比为v(A)∶v(B)∶v(C)=m∶n∶p。

③固体和纯液体的浓度视为常数,因此表示化学反应速率时一般不用固体或纯液体来表示。

2.外界条件对反应速率的影响

(其他条件不变,改变一个条件)

浓度增大反应物的浓度,反应速率增大,反之减小。

压强对于有气体参加的反应,增大压强(反应混合物的浓度增大),反应速率加快,反之减慢。

温度升高温度,反应速率加快,反之减慢。

催化剂使用催化剂,能改变化学反应速率,且正逆反应速率的改变程度相同。其他因素反应物间的接触面积、光照、放射线辐射、超声波等。

(1)当升高温度或增大压强时,正、逆反应速率都增大,但增大程度不同,取决于反应的热效应和方程式的化学计量数。

(2)当降低温度或减小压强时,正、逆反应速率都降低,但降低程度不同。

(3)温度对吸热方向反应速率影响程度大;压强对体积减小方向反应速率影响程度大。

3.利用有效碰撞理论理解外界条件对化学反应速率的影响

【规律方法】

关于化学反应速率的两个问题

(1)灵活应用“反应速率之比=化学计量数(系数)之比=浓度变化量之比=物质的量变化量之比”这一公式求算化学反应速率,确定物质的化学计量数(系数)、书写化学方程式。

(2)准确理解外界条件对化学反应速率的影响

①固体、纯液体的浓度视为定值,不因其量的增减而影响反应速率,但因表面积(接触面)的变化而改变反应速率。如将硫铁矿粉碎是为了增大接触面,加快反应速率。

②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。在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因,这种改变对反应体系的浓度产生何种影响。

对于气体体系,有以下几种情况:

恒温时:增大压强体积缩小气体物质浓度增大反应速率加快

恒容时:a.充入气体反应物浓度增大总压增大反应速率加快

b.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

【典例1】在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO

2(g)+O

2

(g)2SO

3

(g)

ΔH<0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )

A.图Ⅰ研究的是t

0时刻增大O

2

的物质的量浓度对反应速率的影响

B.图Ⅱ研究的是t

时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响

C.图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲的催化效率比乙高

D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高

解析:图Ⅰ中t

时刻的v(正)、v(逆)都高于原平衡化学反应速率且v(正)>v(逆),应是增大体系的压强所致,A项错;图Ⅱ中图像显示v(正)=v(逆)都高于原平衡体系,而体系中通入氦气,并未改变各组分的浓度,故不影响v(正)、v(逆),B项错;催化剂只能改变化学反应速率,对化学平衡无影响,因而加入催化剂后,甲、乙能达到同一平衡状态,C项错;图Ⅲ中乙比甲到达平衡所需时间短,其他条件不变

时,T(乙)>T(甲),且此反应的ΔH<0,温度[由T(乙)→T(甲)]降低,α(SO

2

)降低,符合曲线变化,D项正确。

答案:D。

化学反应速率及其影响因素

1.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO

2

光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )

A.在0~50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等

B.溶液酸性越强,R的降解速率越小

的起始浓度越小,降解速率越大

D.在20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为 mol·L-1·min-1

解析:由图像可看出,50 min时,pH=2和pH=7时R均完全降解,A正确;在反应物起始浓度小的情况下,pH=2时R的降解速率明显大于pH=7和pH=10时的降解速率,若起始浓度相等,pH=2时的降解速率会更大,说明酸性越强,R降解速率越大,B错误;图像中出现了两个影响速率的条件:反应物起始浓度和pH。因pH不同,不能由图像判断反应物浓度对反应速率的影响。对于所有的化学反应而言,均为反应物浓度越大,反应速率越大,C错误;20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为:=

4×10-6 mol·L-1·min-1,D错误。

答案:A。

此题以图像题的形式考查了影响反应速率的条件,且同时出现了两个影响速率的条件,考生容易错选C。

2.(双选题)对于可逆反应H

2(g)+I

2

(g)2HI(g),在温度一定下由H

2

(g)和I

2

(g)

开始反应,下列说法正确的是( )

(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1

B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差

C.正、逆反应速率的比值是恒定的

D.达到平衡时,正、逆反应速率相等

解析:各物质的反应速率之比等于各物质化学计量数之比,H

的消耗速率与HI的

2

生成速率之比为1∶2,A错;该反应进行的净速率是指某一物质的正反应速率与逆反应速率之差,B正确;随反应进行正反应速率在减小,逆反应速率在增大,二者之比逐渐减小,C错;正、逆反应速率相等是平衡建立的特征,D正确。

答案:BD。

3.对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是( )

(W)=3v(Z) (X)=3v(Z)

(X)=v(Y) (W)=2v(X)

解析:用不同物质表示同一反应的反应速率时,其速率值之比等于其化学计量数之比,即===,故C正确。

答案:C。

4.化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应4~8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度,结果应是( )

A.2.5 μmol·L-1·min-1和μmol·L-1

μmol·L-1·min-1和μmol·L-1

μmol·L-1·min-1和μmol·L-1

μmol·L-1·min-1和μmol·L-1

解析:分析图像可知,在4~8 min时间段内反应物的浓度由20 μmol·L-1下降到10 μmol·L-1,浓度变化量为10 μmol·L-1,故反应速率为= μ

mol·L-1·min-1。随着反应的进行,反应速率逐渐减慢,大致的变化规律是反应每进行4 min,反应速率降低一半,所以当反应进行到16 min时,反应物的浓度降到大约μmol·L-1。

答案:B。

5.碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用 mol·L-1 KI、%淀粉溶液、

mol·L-1 K

2S

2

O

8

、 mol·L-1 Na

2

S

2

O

3

等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。

已知:S

2+2I-2S+I

2

(慢) I

2

+2S

2

2I-+S

4

(快)

(1)向KI、Na

2S

2

O

3

与淀粉的混合溶液中加入一定量的K

2

S

2

O

8

溶液,当溶液中的

耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色,S

2与S

2

初始

的物质的量需满足的关系为:n(S

2)∶n(S

2

) 。

(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:

实验序号

体积V/mL

K

2

S

2

O

8

溶液水KI溶液Na

2

S

2

O

3

溶液淀粉溶液

①

②

③V

x

表中V

x

= mL,理由是。

(3)已知某条件下,浓度c(S

2

)反应时间t的变化曲线如图,

若保持其他条件不变,

请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和

加入催化剂时c(S

2

)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。

(4)碘也可用作心脏起搏器电源-锂碘电池的材料。该电池反应

为:2Li(s)+I

2

(s)2LiI(s) ΔH

已知:4Li(s)+O

2(g)2Li

2

O(s) ΔH

1

4LiI(s)+O

2(g)2I

2

(s)+2Li

2

O(s) ΔH

2

则电池反应的ΔH= ;碘电极作为该电池的极。

解析:(1)根据提供的2个反应可知,当S

2耗尽后,生成的I

2

不再被转化为I-,

溶液变为蓝色,若要保证能看到蓝色需有I

2剩余。所以n(S

2

)∶n(S

2

)<2∶

1。

(2)由表格可知溶液的总体积V是定值,所以三次实验的总体积应该是 mL,所以

V

x

应为2 mL。

(3)降温会使反应速率减慢,加入催化剂会加快反应。

(4)4Li(s)+O

2(g)2Li

2

O(s) ΔH

1

①

4LiI(s)+O

2(g)2I

2

(s)+2Li

2

O(s) ΔH

2

②

由①-②得:2Li(s)+I

2

(s)2LiI(s) ΔH=,

I

2

I-发生还原反应,做正极。

答案:(1)S

2

<2∶1

(2)2 为完成实验目的,①②③三组实验中总体积应该是 mL

(3)如图

(4)ΔH=正

本题主要考查了化学反应原理的知识,涉及化学反应速率,焓变计算和原电池等知识,主要目的是考查学生分析问题,解决问题的能力,难度中。

6.臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。

(1)O

3

与KI溶液反应生成的两种单质是和(填分子式)。

(2)O

3在水中易分解,一定条件下,O

3

的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。已

知:O

3

的起始浓度为 6 mol/L。

表

ppHtt/minT/℃

2030123116958

301581084815

503126157

①pH增大能加速O

3分解,表明对O

3

分解起催化作用的是。

②在30 ℃、pH=条件下,O

3

的分解速率为mol/(L·min)。

③据表中的递变规律,推测O

3

在下列条件下分解速率依次增大的顺序为

(填字母代号)。

a.40 ℃、pH=

b.10 ℃、pH=

c.30 ℃、pH=

(3)O

3

可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。

①图中阴极为(填“A”或“B”),其电极反应式为。

②若C处通入O

2

,则A极的电极反应式为。

③若C处不通入O

2

,D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况),则E处收集

的气体中O

3所占的体积分数为。(忽略O

3

的分解)

解析:(1)O

3具有氧化性可把I-氧化为I

2

同时生成O

2

。

(2)①pH增大,OH-浓度增大,加速了O

3分解,表明OH-对O

3

分解具有催化作用。

②30 ℃、pH=时,O

3分解的Δc== 8 mol/L,用时108 min,则O

3

分解速率

v==×10-4mol/(L·min)。

③据表中递变规律,40 ℃、pH=时,所用时间介于31 min~158 min;10 ℃、pH=时所用时间>231 min;30 ℃、pH=时所用时间<15 min,而浓度变化同为 mol/L,则分解速率依次增大顺序为:b

(3)①电解稀H

2SO

4

生成O

3

,转化原理为,H

2

O中氧失电子被氧化为O

3

,所以生成O

3

的电极为阳极,则阴极为A,电极反应为2H++2e-H

2

↑。

②C处通入O

2后阴极得电子的物质为O

2

,电极反应为O

2

+4e-+4H+2H

2

O。

③C处不通入O

2,则A极生成H

2

,E处生成O

3

和O

2

。

设y L气体中O

3、O

2

体积分别为m L、n L,根据电子守恒有

,

解得m=x-2y,则O

3

体积分数为。

答案:(1)I

2O 2

(2)①OH-②×10-4③bac

(3)①A 2H++2e-H

2

↑

②O

2+4H++4e-2H

2

O

③(x-2y)/y

本题重点考查化学反应速率的相关知识点:①影响因素,②计算,③速率大小比较,同时也涉及了氧化—还原、电化学、混合物的计算,是一道综合性较强

的题目。在处理(2)时要掌握处理方法:保持温度不变,分析化学反应速率与pH

的关系,要注意pH增大是c(OH-) 增大,不要考虑成H+的影响,②的计算时,O

3

浓度的变化需要从题干描述中挖掘。其中(3)题关于电化学知识点考查,试题情景比较新,但落脚点仍然为化合价的变化,→,③问则涉及化学上常考的电子守恒。

整体而言,该题考查了中学必考的几大知识点,难度不大,但需要考生经过一定的分析才能得出结论。

7.向2 L密闭容器中通入a mol气体A和b mol气体B,在一定条件下发生反应: xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)

已知:平均反应速率v

C =v

A

;反应2 min时,A的浓度减少了,B的物质的量减少了

mol,有a mol D生成。回答下列问题:

(1)反应2 min内,v

A = ,v

B

= 。

(2)化学方程式中,x= 、y= 、p= 、q= ;

(3)反应平衡时,D为2a mol,则B的转化率为;

(4)如果只升高反应温度,其他反应条件不变,平衡时D为1.5a mol,则该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”);

(5)如果其他条件不变,将容器的容积变为1 L,进行同样的实验,则与上述反应比较:

①反应速率(填“增大”“减小”或“不变”),理由

是 ; ②平衡时反应物的转化率(填“增大”“减小”或“不变”),理由是。解析:(1)A的浓度减少了 mol·L-1,B的浓度减少了 mol·L-1,所以

v

A

== mol·L-1·min-1,

v

B

== mol·L-1·min-1。

(2) xA(g)+yB(g)pC(g)+qD(g)

0 0

所以x∶y∶p∶q=2∶3∶1∶6,即x=2,y=3,p=1,q=6。

(3)反应平衡时,D为2a mol,则B消耗掉a mol,所以转化率为×100%。

(4)只升高温度,D的量由2a mol减至1.5a mol,所以正反应为放热反应,ΔH<0。答案:(1) mol·L-1·min-1 mol·L-1·min-1

(2)2 3 1 6 (3)×100% (4)<

(5)①增大体积减小,反应物浓度增大,因而使反应速率增大

②减小体积减小,气体的压强增大,平衡向气体分子数减少的方向(即逆反应方向)移动,因而使反应物转化率减小

8.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:

(1)上述实验中发生反应的化学方程式

有 ;

(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因

是

;

(3)实验室中现有Na

2SO

4

、MgSO

4

、Ag

2

SO

4

、K

2

SO

4

等4种溶液,可与上述实验中CuSO

4

溶液起相似作用的是。

(4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有

(答两种);

(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。

实验

混合溶液

A B C D E F

4 mol·L-1H

2SO

4

溶液

/mL 30V

1

V

2

V

3

V

4

V

5

饱和CuSO

4溶液/mL05V

6

20

H 2O/mL V

7

V

8

V

9

V

10

100

①请完成此实验设计,其中:V

1= ,V

6

= ,V

9

= ;

②反应一段时间后,实验A中的金属呈色,实验E中的金属呈

色;

③该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO

4

溶液时,生成氢气的速率会大大提

高,但当加入的CuSO

4

溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。

解析:(1)(2)(3)考查了原电池可以加快氧化还原反应的速率这一考点,要想与

Zn、稀H

2SO

4

形成原电池,先由Zn置换活泼性排在Zn之后的金属,使其成为原电

池的正极,从而加快Zn与稀H

2SO

4

的反应速率。

(4)加快化学反应速率的方法有升高温度、增大浓度、加入催化剂、增大固体表面接触面积等。

(5)研究硫酸铜的量对H

2生成速率的影响,前提条件要保证H

2

SO

4

溶液浓度以及与

Zn的接触面积相同,由已知A中V(H

2SO

4

溶液)=30(mL),推知V

1

=V

2

=V

3

=V

4

=V

5

=30(mL),

由F知溶液总体积为50(mL),则

V 7=20(mL),V

8

=(mL),V

9

=(mL),V

10

=15(mL),V

6

=10(mL)。

当加入少量CuSO

4溶液时,反应速率大大提高,当加入一定量CuSO

4

溶液后,生成

的单质Cu会沉积在Zn表面,减小了Zn与H

2SO

4

溶液的接触面积,使反应速率减慢。

答案:(1)Zn+CuSO

4ZnSO

4

+Cu、

Zn+H

2SO

4

ZnSO

4

+H

2

↑

(2)CuSO

4溶液与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn微电池,加快了H

2

产生的速率

(3)Ag

2SO

4

(4)升高反应温度、适当增加H

2SO

4

溶液的浓度、增加锌粒的比表面积等(答两种)

(5)①30 10

②灰黑暗红

③当加入一定量CuSO

4溶液后,生成的单质Cu会沉积在Zn表面,减小了Zn与H

2

SO

4

溶液的接触面积