高考專題化學反應速率及影響因素考點三化學反應速率圖像講義高三一輪復習

高考專題：化學反應速率及影響因素[考綱要求]1.了解化學反應速率的概念和定量表示方法。2.了解反應活化能的概念,了解催化劑的重要作用。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響,能用相關理論解釋其一般規(guī)律。4.了解化學反應速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用?？键c三化學反應速率圖像[要點細化]1.物質(zhì)的量(或濃度)—時間圖像某溫度時，在一個容積為2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。則該反應的化學方程式為3X+Y2Z，前2min內(nèi)v(X)=0.075mol·L-1·min-1。

2.化學平衡的移動與化學反應速率的關系平衡體系條件變化速率變化平衡變化速率變化曲線任一平衡體系增大反應物的濃度v(正)、v(逆)均增大,且v'(正)>v'(逆)正向移動

減小反應物的濃度v(正)、v(逆)均減小,且v'(逆)>v'(正)逆向移動

增大生成物的濃度v(正)、v(逆)均增大,且v'(逆)>v'(正)逆向移動

減小生成物的濃度v(正)、v(逆)均減小,且v'(正)>v'(逆)正向移動正反應方向為氣體體積增大的放熱反應增大壓強或升高溫度v(正)、v(逆)均增大,且v'(逆)>v'(正)逆向移動

減小壓強或降低溫度v(正)、v(逆)均減小,且v'(正)>v'(逆)正向移動任意平衡(或反應前后氣體化學計量數(shù)之和相等的平衡)加入正催化劑(或增大壓強)v(正)、v(逆)同等倍數(shù)增大平衡不移動加入負催化劑(或減小壓強)v(正)、v(逆)同等倍數(shù)減小[溫馨提示]根據(jù)v-t圖分析外界條件的改變應注意“三看”一看起點：看速率變化是否為逐漸變化，若是逐漸變化，一定是改變了反應物或生成物的濃度。若不是逐漸變化，而是發(fā)生跳躍式變化，則改變的是溫度、壓強或使用了催化劑。二看變化：若v(正)和v(逆)增大，說明增大濃度、壓強，升高溫度或使用催化劑。反之，為減小濃度、壓強，或降低溫度。三看v(正)和v(逆)的相對大?。航Y(jié)合反應特點，聯(lián)系外界條件對化學反應速率的影響規(guī)律判斷改變的條件。[易錯警示](1)如果正逆反應速率同等程度的變化要從催化劑、壓強(針對反應前后氣體體積不變的反應)角度分析。(2)溫度改變平衡一定發(fā)生移動,正逆反應速率不能同等程度地變化。[典題演練]1．下列敘述不正確的是()A．用稀硫酸和鋅粒制取H2時，加幾滴CuSO4溶液以加快反應速率(2018·全國卷Ⅲ，10A)B．向2支盛有5mL不同濃度NaHSO3溶液的試管中同時加入2mL5%H2O2溶液，觀察實驗現(xiàn)象，不能達到探究濃度對反應速率的影響的目的(2018·全國卷Ⅱ，13D改編)C．在酶催化淀粉水解反應中，溫度越高淀粉水解速率越快(2018·江蘇，10D)D．下圖是室溫下H2O2催化分解放出氧氣的反應中c(H2O2)隨反應時間變化的曲線，說明隨著反應的進行H2O2分解速率逐漸減小(2018·江蘇，13B)[解析]可形成鋅銅原電池，加快反應速率，A正確；反應的離子方程式為HSOeq\o\al(－,3)＋H2O2=SOeq\o\al(2－,4)＋H＋＋H2O，這說明反應過程中沒有明顯的實驗現(xiàn)象，因此無法探究濃度對反應速率的影響，B正確；溫度過高可能使酶(一種蛋白質(zhì))變性，失去生理活性，C錯誤；根據(jù)圖像，隨著時間的推移，c(H2O2)變化趨于平緩，隨著反應的進行H2O2分解速率逐漸減小，D正確。答案C2．(2019·浙江4月選考，22)高溫高壓液態(tài)水具有接近常溫下弱酸的c(H＋)或弱堿的c(OH－)，油脂在其中能以較快的反應速率水解。與常溫常壓水相比，下列說法不正確的是()A．高溫高壓液態(tài)水中，體系溫度升高，油脂水解反應速率加快B．高溫高壓液態(tài)水中，油脂與水的互溶能力增強，油脂水解反應速率加快C．高溫高壓液態(tài)水中，c(H＋)增大，可催化油脂水解反應，且產(chǎn)生的酸進一步催化水解D．的堿的水解[解析]體系溫度升高，油脂水解反應速率加快，A正確；高溫高壓液態(tài)水中，油脂與水的互溶能力增強，增大了油脂分子與水分子的接觸，水解反應速率加快，B正確；高溫高壓液態(tài)水中，c(H＋)增大，可催化油脂水解反應，且產(chǎn)生的酸進一步催化水解，C正確；高溫高壓下與常溫下在油脂水解時加入相同c(H＋)的酸或相同c(OH－)的堿不相同，D錯誤。答案D3．[2019·全國卷Ⅱ，27(3)]環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應為可逆反應。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應時間的關系如圖所示，下列說法正確的是____(填標號)。A．T1>T2B．a(chǎn)點的反應速率小于c點的反應速率C．a(chǎn)點的正反應速率大于b點的逆反應速率D．b點時二聚體的濃度為0.45mol·L－1[解析]由相同時間內(nèi)，環(huán)戊二烯濃度減小量越大，反應速率越快可知，T1<T2，A項錯誤；由曲線上a點的斜率可知，a點的反應速率大于c點的反應速率，B項錯誤；影響反應速率的因素有溫度和環(huán)戊二烯的濃度等，a點時溫度較低，但環(huán)戊二烯濃度較大，c點時溫度較高，但環(huán)戊二烯濃度較小，故無法比較a點和c點的反應速率大小，B項錯誤；a點和b點溫度相同，a點時環(huán)戊二烯的濃度大于b點時環(huán)戊二烯的濃度，即a點的正反應速率大于b點的正反應速率，因為b點時反應未達到平衡，b點的正反應速率大于逆反應速率，故a點的正反應速率大于b點的逆反應速率，C項正確；b點時，環(huán)戊二烯的濃度減小0.9mol·L－1，結(jié)合生成的二聚體濃度為環(huán)戊二烯濃度變化量的eq\f(1,2)，可知二聚體的濃度為0.45mol·L－1，D項正確。答案CD4．已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為H2O2＋I－→H2O＋IO－慢H2O2＋IO－→H2O＋O2＋I－快下列有關該反應的說法正確的是()A．反應速率與I－濃度有關B．IO－也是該反應的催化劑C．反應活化能等于98kJ·mol－1D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)[解析]A項，將題給兩個反應合并可得總反應為2H2O2=2H2O＋O2↑，該反應中I－作催化劑，其濃度的大小將影響該反應的反應速率；B項，該反應中IO－是中間產(chǎn)物，不是該反應的催化劑；C項，反應的活化能表示一個化學反應發(fā)生所需要的最小能量，分解1molH2O2放出98kJ熱量，不能據(jù)此判斷該反應的活化能；D項，由反應速率與對應物質(zhì)的化學計量數(shù)的關系可知v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)。答案A實驗混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V101005．為了進一步探究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積氣體所需的時間。請完成此實驗設計，其中：V1＝________，V6＝______，V9＝________。[解析]若研究CuSO4的量對H2生成速率的影響，則實驗中除CuSO4的量不同之外，其他物質(zhì)的量均相同，則V1＝V2＝V3＝V4＝V5＝30，最終溶液總體積相同。由實驗F可知，溶液的總體積均為50mL，則V6＝10，V9＝17.5。答案301017.56．某溫度下，在容積為2L的密閉容器中投入一定量的A、B發(fā)生反應3A(g)＋bB(g)cC(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)，12s時反應達到平衡，生成C的物質(zhì)的量為0.8mol，反應過程中A、B的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化關系如圖所示。下列說法正確的是()A．前12s內(nèi)，A的平均反應速率為0.025mol·L－1·s－1B．12s后，A的消耗速率等于B的生成速率C．化學計量數(shù)之比b∶c＝1∶2D．12s內(nèi)，A和B反應放出的熱量為0.2QkJ[解析]分析圖像可知12s內(nèi)A的濃度變化為(0.8－0.2)mol·L－1＝0.6mol·L－1，反應速率v(A)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.6mol·L－1,12s)＝0.05mol·L－1·s－1，A項錯誤；分析圖像，12s內(nèi)B的濃度變化為(0.5－0.3)mol·L－1＝0.2mol·L－1，v(B)＝eq\f(0.2mol·L－1,12s)＝eq\f(1,60)mol·L－1·s－1，速率之比等于化學計量數(shù)之比，3∶b＝0.05∶eq\f(1,60)，則b＝1,3∶c＝0.05∶eq\f(\f(0.8,2),12)，則c＝2，A、B的化學計量數(shù)不同，12s后達到平衡狀態(tài)，A的消耗速率不等于B的生成速率，B項錯誤，C項正確；消耗3molA放熱QkJ,12s內(nèi)消耗A的物質(zhì)的量為0.6mol·L－1×2L＝1.2mol，消耗1.2molA放出的熱量為0.4QkJ，D項錯誤。答案C7．(1)某同學設計如下實驗方案探究影響鋅與稀硫酸反應速率的因素，有關數(shù)據(jù)如下表所示：序號純鋅粉/g2.0mol·L－1硫酸溶液/mL溫度/℃硫酸銅固體/g加入蒸餾水/mLⅠ2.050.02500Ⅱ2.040.025010.0Ⅲ2.050.0250.20Ⅳ2.050.0254.00①本實驗待測數(shù)據(jù)可以是__________________________________________________，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ可以探究__________對鋅與稀硫酸反應速率的影響。②實驗Ⅲ和實驗Ⅳ的目的是________________________________________________，寫出有關反應的離子方程式________________________________________________。(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的實驗方案如下表：實驗序號體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0表中Vx＝________，理由是___________________________________________________。[解析](1)實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，鋅的質(zhì)量和狀態(tài)相同，硫酸的濃度不同，實驗Ⅲ和實驗Ⅳ中加入硫酸銅，Cu2＋的氧化性強于H＋，首先發(fā)生反應Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，生成的銅附著在鋅表面，在稀硫酸溶液中構(gòu)成原電池，加快鋅失電子。但是加入的硫酸銅過多，生成的銅會覆蓋在鋅表面，阻止鋅與稀硫酸進一步反應，產(chǎn)生氫氣的速率會減慢。①本實驗待測數(shù)據(jù)可以是“反應結(jié)束所需要的時間”或“相同條件下產(chǎn)生等體積的氫氣所需要的時間”，實驗Ⅰ和實驗Ⅱ可以探究硫酸的濃度對反應速率的影響。②實驗Ⅲ和實驗Ⅳ加入的硫酸銅的質(zhì)量不同，可以探究加入硫酸銅的質(zhì)量與反應速率的關系。(2)實驗的目的是探究K2S2O8溶液的濃度對化學反應速率的影響，故應保證每組實驗中其他物質(zhì)的濃度相等，即溶液的總體積相等(即為20.0mL)，從而可知Vx＝2.0。答案(1)①反應結(jié)束所需要的時間(或相同條件下產(chǎn)生等體積的氫氣所需要的時間)硫酸濃度②探究硫酸銅的質(zhì)量對反應速率的影響Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑(2)2.0保證反應物K2S2O8濃度的改變，而其他物質(zhì)濃度不變8．采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。②在343K下，要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是________；要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有________、________。③比較a、b處反應速率大?。簐a________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應速率v＝v正－v逆＝k正－k逆，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)，計算a處的eq\f(v正,v逆)＝__________(保留1位小數(shù))。[解析]②在343K時，要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是及時移去產(chǎn)物，使平衡向右移動；要縮短反應達到平衡的時間，需加快化學反應速率，可采取的措施有提高反應物濃度、改進催化劑等。③濃度相同時，溫度越高，反應速率越快，a點溫度為343K，b點溫度為323K，故反應速率：va>vb。反應速率v＝v正－v逆＝k正－k逆，則有v正＝k正，v逆＝k逆，343K下反應達到平衡狀態(tài)時v正＝v逆，即k正＝，此時SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝22%，經(jīng)計算可得SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分數(shù)分別為0.78、0.11、0.11，則有k正×0.782＝k逆×0.112，k正/k逆＝0.112/0.782≈0.02。a處SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝20%，此時SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分數(shù)分別為0.8、0.1、0.1，則有eq\f(v正,v逆)＝＝eq\f(k正,k逆)·＝eq\f(0.02×0.82,0.12)≈1.3。答案②及時移去產(chǎn)物改進催化劑提高反應物濃度③大于1.39．[2018·江蘇，20(4)]將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應(裝置見圖1)。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_____________________________________