化学反应速率及其影响因素

化学反应速率及其影响因素 山东省安丘市实验中学：周月明 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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(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t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响 B.图Ⅱ研究的是t0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t0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(SO2)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TiO2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 C.R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0.04 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H2(g)+I2(g) 2HI(g),在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应,下列说法正确的是(  ) A.H2(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,H2的消耗速率与HI的生成速率之比为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(  ) A.v(W)=3v(Z)    　B.2v(X)=3v(Z) C.2v(X)=v(Y)            D.3v(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2.0 μmol·L-1 B.2.5 μmol·L-1·min-1和2.5 μmol·L-1 C.3.0 μmol·L-1·min-1和3.0 μmol·L-1 D.5.0 μmol·L-1·min-1和3.0 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 =2.5 μmol·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2.5 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0.50 mol·L-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8、0.10 mol·L-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。 已知:S2 +2I- 2S +I2(慢)　I2+2S2 2I-+S4 (快) (1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8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,S2 与S2 初始的物质的量需满足的关系为:n(S2 )∶n(S2 )    。  (2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响, 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的实验方案如下表: 实验 序号 体积V/mL K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0             表中Vx=    mL,理由是　 　。  (3)已知某条件下,浓度c(S2 ) 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(S2 ) 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)+I2(s) 2LiI(s)　ΔH 已知:4Li(s)+O2(g) 2Li2O(s)　ΔH1 4LiI(s)+O2(g) 2I2(s)+2Li2O(s)　ΔH2 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S2 耗尽后,生成的I2不再被转化为I-,溶液变为蓝色,若要保证能看到蓝色需有I2剩余。所以n(S2 )∶n(S2 )<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20.0 mL,所以Vx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)+O2(g) 2Li2O(s)　ΔH1① 4LiI(s)+O2(g) 2I2(s)+2Li2O(s)　ΔH2② 由①-②得:2Li(s)+I2(s) 2LiI(s)　ΔH= , I2 I-发生还原反应,做正极。 答案:(1)S2 　<2∶1 (2)2　为完成实验目的,①②③三组实验中总体积应该是20.0 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)O3与KI溶液反应生成的两种单质是    和    (填分子式)。  (2)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如表所示。已知:O3的起始浓度为 0.021 6 mol/L。 表 ppHtt/minT/℃ 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7           ①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是    。  ②在30 ℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为    mol/(L·min)。  ③据表中的递变规律,推测O3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=3.0 b.10 ℃、pH=4.0 c.30 ℃、pH=7.0 (3)O3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O2,则A极的电极反应式为 　。  ③若C处不通入O2,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O3所占的体积分数为    。(忽略O3的分解)  解析:(1)O3具有氧化性可把I-氧化为I2同时生成O2。 (2)①pH增大,OH-浓度增大,加速了O3分解,表明OH-对O3分解具有催化作用。 ②30 ℃、pH=4.0时,O3分解的Δc= =0.010 8 mol/L,用时108 min,则O3分解速率v= =1.00×10-4mol/(L·min)。 ③据表中递变规律,40 ℃、pH=3.0时,所用时间介于31 min~158 min;10 ℃、pH=4.0时所用时间>231 min;30 ℃、pH=7.0时所用时间<15 min,而浓度变化同为0.0108 mol/L,则分解速率依次增大顺序为:b 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 :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,O3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vC= vA;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,vA=      　,vB=　。  (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vA= = mol·L-1·min-1, vB= = 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Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与上述实验中CuSO4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 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 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-1 H2SO4溶液/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0               ①请完成此实验设计,其中:V1=    ,V6=    ,V9=    ;  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CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4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H2SO4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H2SO4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H2生成速率的影响,前提条件要保证H2SO4溶液浓度以及与Zn的接触面积相同,由已知A中V(H2SO4溶液)=30(mL),推知V1=V2=V3=V4=V5=30(mL),由F知溶液总体积为50(mL),则V7=20(mL),V8=19.5(mL),V9=17.5(mL),V10=15(mL),V6=10(mL)。 当加入少量CuSO4溶液时,反应速率大大提高,当加入一定量CuSO4 溶液后,生成的单质Cu会沉积在Zn表面,减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积,使反应速率减慢。 答案:(1)Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu、 Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ (2)CuSO4溶液与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu/Zn微电池,加快了H2产生的速率 (3)Ag2SO4 (4)升高反应温度、适当增加H2SO4溶液的浓度、增加锌粒的比表面积等(答两种) (5)①30　10　17.5 ②灰黑　暗红 ③当加入一定量CuSO4溶液后,生成的单质Cu会沉积在Zn表面,减小了Zn与H2SO4溶液的接触面积