一、拓展點(diǎn)-明晰“化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)”,考場遇生不心慌

1、一、拓展點(diǎn)明晰“化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)”，考場遇生不心慌運(yùn)用題給陌生的原理和規(guī)律進(jìn)行解題是近幾年高考的一大熱點(diǎn)，主要考查考生的遷移運(yùn)用能力，但得分率極低；今以化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)為例進(jìn)行講解拓展，旨在讓考生學(xué)會靈活變通，做到舉一反三，穩(wěn)取高分。1速率常數(shù)含義速率常數(shù)仗)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mol-L-i時(shí)的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率?；瘜W(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比，而速率常數(shù)是其比例常數(shù)，在恒溫條件下，速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此，可以應(yīng)用速率方程求出該溫度下任意濃度時(shí)的反應(yīng)速率。2速率方程一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反

2、應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對于反應(yīng)：aA+bB=gG+hH貝0v=kca(A)cb(B)(其中k為速率常數(shù))。如：SO2C12SO2+C12v=k1c(SO2Cl2)2NQ2NO+O2v=k2c2(NO2)22222H2+2NON2+2H2Ov=k0(H2)c2(NO)222323速率常數(shù)的影響因素溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度不同，速率常數(shù)將有不同的值，但濃度不影響速率常數(shù)。示例(2017江蘇高考改編)溫度為珥時(shí)，在三個(gè)容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng):2NO2(g)2NO(g)+O2(g)(正反應(yīng)吸熱)。實(shí)驗(yàn)測得:v正=v(NO

3、2)消耗=氐正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=無逆c2(NO)c(O2),k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。下列說法正確的是()容器編號物質(zhì)的起始濃度(mo卜L-1)物質(zhì)的平衡濃度(mo1L-1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)I06000.2II0.30.50.2m00.50.35A.達(dá)平衡時(shí)，容器I與容器II中的總壓強(qiáng)之比為4：5b.達(dá)平衡時(shí)，容器II中比容器I中的大2達(dá)平衡時(shí)，容器HI中NO的體積分?jǐn)?shù)小于50%當(dāng)溫度改變?yōu)門時(shí)，若k正=匕逆，則t2T1,D項(xiàng)錯誤。答案C專項(xiàng)增分集訓(xùn)t2t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是。解析：(1)化學(xué)平衡

4、狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，根據(jù)已知信息，則0.006c=O002c.順反K=c/c=0006孔002=3;該反應(yīng)的活化能E小于E，說明斷鍵吸收的能量小于成1反順a正a逆鍵釋放的能量，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則&7小于零。(2)反應(yīng)開始時(shí)，c的濃度大，單位時(shí)間的濃度變化大，w的變化也大，故B曲線符順順合題意，設(shè)順式異構(gòu)體的起始濃度為兀，該可逆反應(yīng)左右物質(zhì)系數(shù)相等，均為1,則平衡時(shí)，順式異構(gòu)體為03x,反式異構(gòu)體為07兀，所以平衡常數(shù)值K2=07x403x=7/3,因?yàn)镵21k2,放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以溫度t2大于q。答案：(1)3小于(2)B7/3大于放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反

5、應(yīng)方向移動2.(2018長沙模擬)現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)化學(xué)小組利用兩套相同裝置，通過測定產(chǎn)生相同體積氣體所用時(shí)間長短來探究影響h2o2分解速率的因素(僅一個(gè)條件改變)。甲小組有如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。甲小組實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是。由乙組研究的酸、堿對H甲小組實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是。由乙組研究的酸、堿對H2O2分解影響因素的數(shù)據(jù)分析，相同條件下H2O2在(填“酸”或“堿”)性環(huán)境下放出氣體速率較快；由此，乙組提出可以用BaO2固體與硫酸溶液反應(yīng)制h2o2,其反應(yīng)的離子方程式為;支持這一方案的理由是。已知過氧化氫還是一種極弱的二元酸：H2O2H+HO-(Ka1=2,4X10-12)。當(dāng)稀h2o2溶液在堿性環(huán)境下分解時(shí)會發(fā)

6、生反應(yīng)h2o2+oh-ho-+h2o,該反應(yīng)中，正反應(yīng)實(shí)驗(yàn)編號溫度催化劑濃度甲組實(shí)25三氧化10mL5%驗(yàn)IC二鐵H2O2甲組實(shí)25二氧化10mL5%驗(yàn)IIC錳H2O222甲、乙兩小組得出如下圖數(shù)據(jù)。306090120150180時(shí)仙gf甲、乙兩小組得出如下圖數(shù)據(jù)。306090120150180時(shí)仙gf嚴(yán)乙組實(shí)驗(yàn)一胭對分解遽簾翳響iooh*-甲紐冥驗(yàn)I肌口/一-甲紐卿驗(yàn)1厶31實(shí)馳一戰(zhàn)対射解速率煨響速率為V正=氐正c(H2O2)c(OH-)，逆反應(yīng)速率為v逆=氐逆c(H2O)c(HO)其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k正與k逆的比值為(保留3位有效數(shù)字)。解析：甲組實(shí)驗(yàn)II與I所用的h2o2濃度相

7、同，催化劑不同，根據(jù)圖像判斷II反應(yīng)速度要快于I,甲小組得出結(jié)論：H2O2分解時(shí)，MnO2比Fe2O3催化效率更高。(2)比較乙組22223的圖像可知，相同條件下，h2o2在堿性環(huán)境下放出氣體速率較快；根據(jù)題意可知，反應(yīng)物為BaO2固體與硫酸溶液，生成物H2O2,另一種生成物為BaSO4,離子方程式為BaO2+2H22242+SO4-=BaSQ+H2O2。該方案產(chǎn)物中有BaSO4，有利于平衡右移。結(jié)合H2O2在酸性4422422環(huán)境下分解較慢這一事實(shí)可判斷該方案成立。根據(jù)H2O2H+HO-，有Ka1=c(Hc(H+)c(hoJ=24XIc(H2O2)2.4入10反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，V=v正逆Vi=k

8、正C(H2O2)C(OH-)，V逆以逆-C(H2O)C(HO-)，k正C(H2O2)C(OH-)=k遞C(H2O)C(HO-)，則=K.2.4X10-122.4X10-12KW1X10-141.8X10-1610001000K.2.4X10-122.4X10-12KW1X10-141.8X10-16100010001818c(H2O2)c(OH-)c(H+)=K(H2O)=c(OH-)c(H+)c(H2O)1.33X104。答案：H2O2分解時(shí)，MnO2比Fe2O3催化效率更高(2)堿BaO2+2H+SO2-=BaSO4+H2O2BaSO4的生成使平衡右移，有利于H2O2的生成，酸性環(huán)境有利于

9、H2O2的存在(等其他合理原因)(3)1.33X1043.(2018沈陽模擬)發(fā)射航天火箭常用肼(N2H4)與N2O4作燃料與助燃劑。肼(N2H4)與N2O4的反應(yīng)為2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)出=一1077kJmol-】。(1)在密閉容器中，反應(yīng)2NO2N2O4在不同條件下的化學(xué)平衡情況如圖a、圖b所示。圖a表示恒溫條件下c(NO2)的變化情況；圖b表示恒壓條件下，平衡體系中N2O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化情況(實(shí)線上的任意一點(diǎn)為對應(yīng)溫度下的平衡狀態(tài))。其他條件不變時(shí)，向平衡體系中充入n2o4,平衡常數(shù)(填“增大”“不變”或“減小”)。圖a中，A1A2變化的原

10、因可能是(一條即可)。圖b中，E點(diǎn)對應(yīng)狀態(tài)中，v正v逆(填”“V”或“=”)。正逆圖b中，維持q不變，E-A所需時(shí)間為兀，維持t2不變，D-C所需時(shí)間為y,則xxy(填“”“V”或“=”)。vv(2)N2O4與NO2之間存在反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率a器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率aN2O4)隨溫度的變化如圖所示。圖中a點(diǎn)對應(yīng)溫度下，已知N2O4的起始壓強(qiáng)p0為108kPa,列式計(jì)算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。在一定條件下，該反應(yīng)N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系：v(N2

11、O4)=*(叫04),v(NO2)=kp2(NO2),其中叫、k2是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)。則一定溫度下，叫、k2與平衡常數(shù)K的關(guān)系是k=。2p1解析：1)平衡常數(shù)只隨溫度變化，不隨物質(zhì)濃度變化，加入n2o4是增大生成物濃度，平衡逆向進(jìn)行，K值不變；分析圖像和化學(xué)方程式可知，反應(yīng)前后是氣體體積減小的反應(yīng),no2濃度急劇增大后減小，說明是縮小容器體積，增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，即由a1a2,c(NO2)變化的原因是容器體積減小，濃度增大；A、B、C三點(diǎn)都在平衡線上，所以此三2點(diǎn)的正、逆反應(yīng)速率相等，E點(diǎn)要達(dá)平衡，必須提高N2O4的百分含量，也就是正向建立平24TOC o 1-5 h z衡，從而得出vv

12、:溫度越高反應(yīng)速率越大，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間越短，因?yàn)閠y。(2)根據(jù)圖像信息，利用三段式法計(jì)算，設(shè)N2O4起始物質(zhì)的量為lmoloN2O42NO2起始(mol)10轉(zhuǎn)化(mol)0.40.8平衡(mol)0.608所以p(N2O4)=1|xi4p0,p(NO2)=1|xi4po,115.2kPaoK=p2(N02)=d4X1.o115.2kPaoP=P(N2O4)=醬X1処據(jù)題意：v(N2O4)據(jù)題意：v(N2O4)=k1p(N2O4)，(NO2)=k2p2(NO2)，Kp=P2(NOJP(N2O4)，故v(NO2)v(N2O4)k2p(N2O4)=鈴即管=1，解得k1=2k2Kp。答案：不變加

13、入NO2、增大壓強(qiáng)、縮小體積均可(2)1152kPa1k2%4.已知將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無反應(yīng)發(fā)生。若再加入雙氧水，將發(fā)生反應(yīng)H2O2+2H+2I-=2H5O+I2,且生成I2立即與試劑X反應(yīng)而被消耗。一段時(shí)間后，試劑x將被反應(yīng)生成的i2完全消耗。由于溶液中I-繼續(xù)被h2o2氧化，生成I2與淀粉作用，溶液立即變藍(lán)。因此，根據(jù)試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍(lán)所需時(shí)間，即可推算反應(yīng)H2O2+2H+2I-=2HjO+I2的反應(yīng)速率。下表為某同學(xué)依據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)記錄(各實(shí)驗(yàn)均在室溫條件下進(jìn)行)：編號往燒杯中加入的試劑及其用量(mL)催化劑溶液開始變藍(lán)時(shí)間(min)01i

14、mo卜卜l-1KI溶液H2O0.01mo卜L-1X溶液01mo卜L-1雙氧水0.1mo卜L-1稀鹽酸120.010.010.020.020.0無14220.0m10.010.0n無2.8310.020.010.020.020.0無2.8420.0010.010.040.0無t520.010.010.020.020.05滴Fe*SO4)306回答下列問題：TOC o 1-5 h z已知：實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究H2O2濃度對H2O2+2H+2I-=2HjO+I2反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)2中m=，n=。一定溫度下,H2O2+2H+2I-=2HjO+I2,反應(yīng)速率可以表示為v=kcYH2O2)c(I-)c

15、(H+)(k為反應(yīng)速率常數(shù))，則：實(shí)驗(yàn)4時(shí)，燒杯中溶液開始變藍(lán)的時(shí)間t=min。根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知，a、b的值依次為和。(3)若要探究溫度對H2O2+2H+2I-=2HjO+I2反應(yīng)速率影響，在實(shí)驗(yàn)中溫度不宜過高且采用水浴加熱，其原因是。解析：已知：實(shí)驗(yàn)1、2的目的是探究H2O2濃度對H2O2+2H+2I-=2碼0+12反應(yīng)速率的影響。根據(jù)控制變量法，實(shí)驗(yàn)中鹽酸的濃度應(yīng)該相同，實(shí)驗(yàn)2中n=20O,m=20.0。根據(jù)公式v=kc(H2O2)cb(I-)c(H+),實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)4的速率比為實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)4的H2O2、KI的濃度都相同,c2(H+)=t1c4(H+)=28,2實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)4的H2O2、KI的濃度都相同,c2(H+)=t1c4(H+)=28,2=扌8,t=14min。由實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2知，a=1,由實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)3知，b=1。(3)H2O2易分解，溫度不宜過高且采用水浴加熱，便于控制反應(yīng)溫度，防止h