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化学反应速率
高 三 化 学 一 轮 复 习
【河北13】．室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：
① M + N = X + Y； ② M + N = X + Z。
反应①的速率可表示为v1 = k1c2(M)，
反应②的速率可表示为v2 = k2c2(M)，（k1、k2为速率常数）。
反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况。下列说法错误的是
t/min
c/mol L-1
A．0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为
6.67×10-3 mol L-1 min-1
B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为Z
D．反应①的活化能比反应②的活化能大
[广东-19]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（2）上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有 。
A. 增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加
B. 移去部分C（s），反应c、d、c的平衡均向右移动
C. 加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D. 降低反应温度，反应a~e的正、逆反应速率都减小
速率方程
温度、浓度、催化剂对反应速率的影响
感 悟 高 考
【复习目标】
1.能进行化学反应的简单计算,能通过实验探究分析 不同浓度对化学反应速率的影响。
2.知道化学反应是有历程的,知道催化剂可以改变反应历程。认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。能运用一定理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
3.认识化学反应速率调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应影响规律解释实际问题。
(4) 实验过程中为什么不用测量一定时间内放出SO2气体的量来表示该反应的化学反应速率的大小
______________________________。
例1：已知：Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，某
同学探究影响Na2S2O3与稀硫酸V 的因素时，设计了如下系列实验：
实验序号 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O
V/mL c/mol/L V/mL c/mol/L V/mL
① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0
② 40 V1 0.10 V2 0.50 V3
③ 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5
(1) 该实验①、②可探究_______对反应速率的影响，因此
V1＝_____，V2＝_____，V3＝_____。
(2) 实验①、③可探究____________对反应速率的影响，因此V4＝______，V5＝______。
(3) 下列有关该实验的说法中正确的是______(填标号)。
A. 选择实验①和实验③，测定混合液变浑浊的时间，可探究C(H2SO4)对化学反应速率的影响
B. 可以通过单位时间内SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢
C.已知实验①10min后沉淀达到最大量，Na2S2O3的反应速率为0.01mol·L-1·min-1
SO2易溶于水，无法准确测量其体积
任务一、影响化学反应速率的因素
10.0
温度
10.0
0
浓度或c(H＋)
6.0
10.0
A
每一种物质活化分子百分比是一种固有性质——物质本身的性质！
碰撞理论中的速率
物质本身的性质
决定因素
活化分子百分比
Ea(活化能)
单位体积的活化分子数
总数
分子
百分数
分子
百分数
总数
构建模型
迷思
问题
过渡态理论
①A＋B＋cat=Acat＋B 活化能为Ea1
②Acat ＋B=AB＋cat 活化能为Ea2
活化能Ea1、Ea2均小于Ea
高能过渡态
2.如何降低活化能，加快反应速率？
1.催化剂有没有参与反应？
过渡态1
过渡态2
A＋B = AB 活化能Ea
反应机理
Ea1>Ea2反应①慢反应为决速步
3.决定反应速率快慢的是哪一步？
均相反应
催化剂与反应物状态一致称为均相催化
中间体
基元反应
任务一、影响化学反应速率的因素
能垒
气体吸附
用*表示微粒在催化剂表面吸附
ΔH= [(E(生成物)-E(反应物)]
= (-d)-0= -d (ev)
E(能垒)=E(过渡态)-E(吸附态)
=a-(-b)=(a+b) (ev)
构建模型
Fe＋N2*＋3H2*==Fe＋2N*＋6H*
【材料1】在铁催化剂表面上合成氨的历程图所示。
ΔH
气体脱附
异相反应
催化剂与反应物状态不一致称为异相催化（吸附催化）
(2019·全国卷Ⅰ)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH_____0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)
E正＝_____eV，写出该步骤的化学方程式_____________________________
小于
2.02
COOH*＋H*＋H2O*==COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*==H*＋OH*)
H2O与CO2被吸附到催化剂上放热，能量降低
H2O脱附，吸热，能量降低升高
用 表示微粒在催化剂表面吸附
思考
？
1.该反应历程有几个基元反应？
2.第几步反应为决速步？
1）V正 V逆
2）V正= k·x2(HI)
3）V = V正 - V逆
任务二、化学反应速率的浓度温度定量表征——平均速率、瞬时速率
（1）
瞬时净速率
速率方程
瞬时速率
（2）
在浓度--时间曲线上某一时刻的斜率的绝对值代表该时刻的瞬时速率。
例2[2012·课标卷]COCl2的分解反应为COCl2(g)==Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)：
(2)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小 。
(3)比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小：v(5～6)_____v(15～16)(填“＜”“＞”或“＝”)，原因是 。
v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)
在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大、
1.平均化学反应速率 ——“净”平均反应速率
>
例3[2019全国卷Ⅱ28（3）]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_______。
2.化学反应速率—— 净“瞬时”
A．T1＞T2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率
C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1
启示:平衡时,平均反应速率＝0
瞬时速率
平衡时v正=v逆 0
CD
斜率＝净瞬时速率
＝v正﹣v逆
材料2：298K时，反应H2O2+2HI = 2H2O+I2在不同浓度时的化学反应速率。
实验编号 1 2 3 4 5
c(HI)/mol·L-1 0.100 0.200 0.300 0.100 0.100
c(H2O2)/mol·L-1 0.100 0.100 0.100 0.200 0.300
v /mol·L-1·S-1 0.00760 0.0153 0.0227 0.0151 0.0228
请找出化学反应速率与c (HI)、 c (H2O2)之间的关系，并尝试写出相应的数学表达式。
在C(HI)一定时，C(H2O2)每增加一倍，v增加一倍；
在C(H2O2)一定时，C(HI)每增加一倍，v增加一倍。
任务三、瞬时速率的定量表征——速率方程
速率方程 v = k c(H2O2) c(HI)
特别说明：速率方程是由实验数据测定的结果，与化学方程式无确定的关系
材料3：
式中比例系数k 为反应速率常数, 与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常k越大, 反应进行得越快。
当其它条件一定时
温度T升高，k增大，v增大
温度T降低，k减小，v减小
改变相同温度，活化能E
越大的反应，v的变化越大
斜率
一定温度下，基元反应：aA(g)＋bB(g) gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，
c与v 的关系 ：v正＝k正·ca(A)·cb(B)， v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，
p与v的关系： v正＝k正·pa(A)·pb(B)， v逆＝k逆·pg(G)·ph(H)
任务三、瞬时速率的定量表征——速率方程
材料3：催化剂对合成氨反应速率的影响
研磨真题·培养审题力
【典例】(山东等级考模拟) NO2可发生二聚反应生成N2O4，化学方程式为2NO2(g) N2O4(g)，上述反应达到平衡后，升高温度可使体系颜色加深①，则该反应的ΔH_______0(填“>”或“<”)。已知该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2)，逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数②。则图(lgk表示速率常数的对数; 表示温度的倒数)所示①、②、③、④四条斜线中，能表示lgk正随 变化关系的是斜线_______，能表示lgk逆随 变化关系的是斜线____。
【审答流程—破题过程】
逆向
放热
<
增大
减小
减小
正向
>
lgk逆
③
④
斜率
T↑
T↓
重要结论：
温度对吸热方向影响大！
升高温度：反应向吸热方向进行
降低温度：反应向放热方向进行
v
t
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0
E逆吸>E正放
1.温度对正逆反应速率的影响
v＝kca(A)·cb(B)
调控浓度、温度、活化能控制反应速率
aA(g)＋bB(g) gG(g)＋hH(g)
2.化学反应的调控——速率
多体系
多因素
单体系
单因素
判断变化趋势
确定主要因素
条件竞争
反应竞争
例2NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ 2NO(g) N2O2(g) ΔH1
Ⅱ N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g) ΔH2
①决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，
保持其它条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4＞T3)，
测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，
在温度_____(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，
试结合反应过程能量图分析其原因___________。
T4
反应Ⅰ为放热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响；
T↑ V↑
T↑ V↓
找矛盾
找原因
催化剂、浓度？
2.化学反应的调控——速率
决速步
Ea2>Ea1
温度升高，k增大，υ增大,c(NO)减小
温度升高，平衡逆向移动，c(NO)增大
Ⅱ
升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。
当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；
当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低。
温度升高，k增大，υ增大
温度升高，平衡逆向移动， α(SO2)平衡转化率减小，υ减小
结合图像，分析和判断变化过程中影响υ的主要\次要因素
增函数
减函数
影响结果是综合，影响过程分主次。
突破难点
2.化学反应的调控——速率
化学反应速率关系模型
世上有一条很长很美的路，叫做梦想；
还有一堵很高很硬的墙，叫做现实；
翻越那堵墙，叫做坚持；
推倒那堵墙，叫做突破。
只有拼搏了才知道自己有多优秀！
我相信……
在追逐梦想的过程中，做最优的自己
2021
（4）Bodensteins研究了下列反应：2HI（g） H2（g）+I2（g）ΔH>0在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：
② 上述反应中，正反应速率为v正= k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为____(以K和k正表示)。若k正 = 0.0027min-1，在t=40min时，v正=____min-1
③ 由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为__________（填字母）
t/min 0 20 40 60 80 120
x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0. 784
x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784
3.定量计算反应速率或平衡常数
平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，则k逆/k正＝x2(HI)x(H2)/x(I2)＝K，k逆＝K/k正。
v正= k正·x2(HI)
=0.0027·0.85
=1.95x10-3

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