（新課改省份專版）2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 6.1 點點突破 反應(yīng)速率及影響因素學(xué)案（含解析）.doc

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第六章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 考試要求 教學(xué)建議 1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。 2.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，了解化學(xué)反應(yīng)速率測定的簡單方法。 3.通過實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 4.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 5.認識化學(xué)平衡常數(shù)是表征化學(xué)反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義。 6.了解化學(xué)平衡常數(shù)與反應(yīng)平衡移動方向間的聯(lián)系。 7.通過實驗探究，了解濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡狀態(tài)的影響。 8.認識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。 9.知道催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。 　　本章知識是教學(xué)重點，更是高考難點、學(xué)生的薄弱點。 在教學(xué)中要做到學(xué)考對接、知能對接。本章設(shè)計4課時，前2課時落實考試要求撐握的基本知識和能力，后2課時針對在高考大題中遇到的重難點進行全方位無盲區(qū)的精講細研。 從基礎(chǔ)到重難遞進式課時化編寫設(shè)計，符合學(xué)生的認知規(guī)律，省時省力高效。 第1課時　點點突破——反應(yīng)速率及影響因素 考點一　化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計算 1．化學(xué)反應(yīng)速率 2．化學(xué)反應(yīng)速率計算的萬能方法——三段式法 對于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始時A的濃度為a molL－1，B的濃度為b molL－1，反應(yīng)進行至t1s時，A消耗了x molL－1，則化學(xué)反應(yīng)速率可計算如下： 　　　　　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/(molL－1) a b 0 0 轉(zhuǎn)化/(molL－1) x t1/(molL－1) a－x b－ 則：v(A)＝ molL－1s－1，v(B)＝ molL－1s－1， v(C)＝ molL－1s－1，v(D)＝ molL－1s－1。 3．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系 對于已知反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來表示，當(dāng)單位相同時，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 如一定溫度下，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6 molL－1s－1，則v(B)＝0.2 molL－1s－1，v(C)＝0.4 molL－1s－1。 4．化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較 (1)歸一法 將同一反應(yīng)中的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位、同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，再進行速率的大小比較。 (2)比值法 將各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位后，再除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，然后對求出的數(shù)值進行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。如反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若＞，則反應(yīng)速率A＞B。 [對點訓(xùn)練] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)對于任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象越明顯() (2)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 molL－1s－1是指1 s時某物質(zhì)的濃度為0.8 molL－1() (3)由v＝計算平均速率，用反應(yīng)物表示為正值，用生成物表示為負值() (4)同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同(√) (5)同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，數(shù)值越大，表示化學(xué)反應(yīng)速率越快() (6)在2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反應(yīng)中，t1、t2時刻，SO3(g)濃度分別是c1、c2，則t1～t2時間內(nèi)，SO3(g)生成的平均速率為v＝(√) 2．(2015浙江10月選考)某溫度時，2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)反應(yīng)2 s后，NO的濃度減少了0.06 molL－1，則以O(shè)2表示該時段的化學(xué)反應(yīng)速率是(　　) A．0.03 molL－1s－1　 B．0.015 molL－1s－1 C．0.12 molL－1s－1 D．0.06 molL－1s－1 解析：選B　v(NO)＝＝0.03 molL－1s－1；v(O2)＝v(NO)＝0.03 molL－1s－1＝0.015 molL－1s－1。 3．對于可逆反應(yīng)A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下，其中表示的反應(yīng)速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.5 molL－1min－1 B．v(B)＝1.2 molL－1s－1 C．v(D)＝0.4 molL－1min－1 D．v(C)＝0.1 molL－1s－1 解析：選D　采用歸一法求解，通過化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率折算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率進行比較，B物質(zhì)是固體，不能表示反應(yīng)速率；C項中對應(yīng)的v(A)＝0.2 molL－1min－1；D項中對應(yīng)的v(A)＝3 molL－1min－1。 4．NH3和純凈的O2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，現(xiàn)向一容積不變的2 L密閉容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，測得生成的H2O占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是(　　) A．v(N2)＝0.125 molL－1min－1 B．v(H2O)＝0.375 molL－1min－1 C．v(O2)＝0.225 molL－1min－1 D．v(NH3)＝0.250 molL－1min－1 解析：選C　設(shè)4 min時，生成6x mol H2O(g) 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) n(總) 起始/mol　　　4　　　　3　　 　　0　　　　0　　 7 變化/mol 4x 3x 2x 6x 4－4x　　3－3x　　　2x　　　 6x　 7＋x 據(jù)題意，則有：＝0.4，解得：x＝0.5 則4 min內(nèi)H2O的變化濃度為Δc(H2O)＝＝1.5 molL－1，v(H2O)＝＝0.375 molL－1min－1，再由各物質(zhì)表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別為v(N2)＝0.125 molL－1min－1，v(NH3)＝0.250 molL－1min－1，v(O2)＝0.187 5 molL－1min－1。 考點二　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 (1)內(nèi)因 反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為Mg>Al。 (2)外因(只改變一個條件，其他條件不變) [提醒]?、俑淖児腆w或純液體的量對化學(xué)反應(yīng)速率無影響。 ②濃度、溫度、壓強發(fā)生變化或加入催化劑時，正、逆反應(yīng)速率均增大或減小，如升高溫度，不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率均加快。 (3)反應(yīng)體系條件改變對反應(yīng)速率的影響 ①恒溫時：體積縮小壓強增大濃度增大反應(yīng)速率增大。 ②恒溫恒容時： a．充入氣體反應(yīng)物總壓強增大濃度增大反應(yīng)速率增大。 b．充入“惰性氣體”總壓強增大，但各氣體分壓不變―→各物質(zhì)的濃度不變―→反應(yīng)速率不變。 ③恒溫恒壓時：充入“惰性氣體”體積增大各反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。 總之，壓強改變而對反應(yīng)速率產(chǎn)生的影響是因為壓強改變會引起濃度變化，從而對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。 2．理論解釋——有效碰撞理論 (1)活化分子、活化能、有效碰撞 ①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。 ②活化能：如圖 圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，使用催化劑時的活化能為_E3__，反應(yīng)熱為E1－E2。 ③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。 (2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系 [對點訓(xùn)練] 1．下列說法中正確的是(　　) A．增大反應(yīng)物濃度，能增大活化分子百分數(shù)，所以反應(yīng)速率增大 B．使用合適的催化劑，能增大活化分子百分數(shù)，所以反應(yīng)速率增大 C．對于任何反應(yīng)，增大壓強都可加快反應(yīng)速率 D．升高溫度，只能增大吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率 解析：選B　增大反應(yīng)物濃度和增大氣體反應(yīng)的壓強(縮小體積)，不能增大活化分子百分數(shù)，只能增大活化分子數(shù)；升溫和使用催化劑才能增大活化分子百分數(shù)；增大壓強只能增大有氣體參加的反應(yīng)的反應(yīng)速率。 2．反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應(yīng)速率幾乎無影響的是(　　) ①增加C的量 ②將容器的體積縮小一半 ③保持體積不變，充入N2使體系壓強增大 ④保持壓強不變，充入N2使容器體積變大 A．①④　　　　　　　　 B．②③ C．①③ D．②④ 解析：選C　增大固體的量、恒容時充入惰性氣體對反應(yīng)速率無影響。 3．一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密閉容器中進行，下列措施不改變化學(xué)反應(yīng)速率的是(　　) A．縮小體積使壓強增大 B．恒容，充入N2 C．恒容，充入He D．恒壓，充入He 解析：選C　A項，氣體的物質(zhì)的量不變，縮小體積，氣體的濃度增大，反應(yīng)速率增大；B項，容積不變，充入N2，使反應(yīng)物N2的濃度增大，反應(yīng)速率增大；C項，容積不變，充入He，雖然反應(yīng)容器內(nèi)壓強增大，但反應(yīng)物N2、O2、NO的濃度并沒有變化，因此不影響反應(yīng)速率；D項，壓強不變，充入He，反應(yīng)容器的體積必然增大，總壓強雖然沒變，但N2、O2、NO的濃度減小，反應(yīng)速率減小。 考點三　“變量控制”實驗探究題 該類題目主要探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素，由于外界影響因素較多，若搞清某個因素的影響，均需控制其他因素相同或不變，才能進行實驗。因此，控制變量思想在這部分體現(xiàn)較為充分，在近幾年高考題中也多有考查，且大多以探究型實驗題的形式出現(xiàn)。這類題目以實驗為研究手段，盡管涉及因素較多，有其復(fù)雜性，但仍然重在考查考生的基礎(chǔ)知識、基本技能、分析能力和實驗?zāi)芰Α? [重難點撥] 1．考查形式 (1)以表格的形式給出多組實驗數(shù)據(jù)，讓學(xué)生找出每組數(shù)據(jù)的變化對反應(yīng)的影響。 (2)給出影響化學(xué)反應(yīng)的幾種因素，設(shè)計實驗分析各因素對反應(yīng)的影響。 2．解題策略 3．注意事項 (1)要選擇合適的化學(xué)反應(yīng)，所選擇的反應(yīng)不能太靈敏，也不能太遲鈍。 (2)反應(yīng)物的濃度要適當(dāng)，不能太大，而探索濃度變量時，濃度間的差別也不能太大。 (3)要有規(guī)律地設(shè)計不同的反應(yīng)體系的溫度，也要注意物質(zhì)的相應(yīng)性質(zhì) ，不能選擇會引起反應(yīng)發(fā)生變化的體系溫度。 (4)對變量要進行適當(dāng)?shù)慕M合，組合的一般原則是“變一定多”，即保持其他變量不變，改變其中一個變量的值進行實驗，測定數(shù)據(jù)，通過系列實驗，找出變量對反應(yīng)的影響。 [考法精析] 考法一　實驗方案的評價 [典例1]　(2018北京高考)(1)I－可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過程如下。將ⅱ補充完整。 ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O ⅱ.I2＋2H2O＋________===________＋________＋2I－ (2)探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實驗如下：分別將18 mL SO2飽和溶液加入2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知：I2易溶解在KI溶液中) 序號 試劑組成 實驗現(xiàn)象 A 0.4 molL－1 KI 溶液變黃，一段時間后出現(xiàn)渾濁 B a molL－1 KI 0.2 molL－1 H2SO4 溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快 C 0.2 molL－1 H2SO4 無明顯現(xiàn)象 D 0.2 molL－1 KI 0.000 2 mol I2 溶液由棕褐色很快褪色，變?yōu)辄S色，出現(xiàn)渾濁較A快 　?、貰是A的對比實驗，則a＝________。 ②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③實驗表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D>A。結(jié)合ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率解釋原因：____________ ________________________________________________________________________。 [解析]　(1)根據(jù)歧化反應(yīng)的特點，反應(yīng)ⅰ生成S，則反應(yīng)ⅱ需生成H2SO4，即I2將SO2氧化為H2SO4，反應(yīng)的離子方程式為I2＋2H2O＋SO2===SO＋4H＋＋2I－。(2)①對比實驗只能存在一個變量，因?qū)嶒濨比實驗A多了H2SO4，則B中KI溶液的濃度應(yīng)不變，故a＝0.4。②由表中實驗現(xiàn)象可知，I－是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H＋單獨存在時不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反應(yīng)速率。③加入少量I2時，反應(yīng)明顯加快，說明反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)ⅰ快；D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H＋使反應(yīng)ⅰ加快。 [答案]　(1)SO2　SO　4H＋ (2)①0.4　②I－是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H＋單獨存在時不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反應(yīng)速率 ③反應(yīng)ⅱ比ⅰ快；D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H＋使反應(yīng)ⅰ加快 考法二　實驗方案的設(shè)計 [典例2]　H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。 某小組擬在同濃度Fe3＋的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器：30% H2O2溶液、0.1 molL－1Fe2(SO4)3溶液、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。 (1)寫出本實驗H2O2分解反應(yīng)方程式并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：________________。 (2)設(shè)計實驗方案：在不同H2O2濃度下，測定_____________________(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。 (3)設(shè)計實驗裝置，完成如圖所示的裝置示意圖。 (4)參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示)。 物理量實驗序號 V[0.1 molL－1 Fe2(SO4)3]/mL …… 1 a …… 2 a …… [解析]　(1)雙氧水中氧元素的化合價為－1，發(fā)生分解反應(yīng)生成氧氣，O2中氧元素的化合價為0，水中氧元素的化合價為－2，所以是自身的氧化還原反應(yīng)，用單線橋法表示其電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：===2H2O＋O2↑。(2)該實驗是探究雙氧水的分解速率，所以應(yīng)測定不同濃度雙氧水分解時產(chǎn)生氧氣的速率，即可以測定相同時間內(nèi)生成氧氣的體積。(3)根據(jù)題目給出的限選儀器可以選用導(dǎo)管、水槽、量筒組成氣體收集裝置。(4)探究時一定要注意變量的控制，即只改變一個變量，才能說明該變量對反應(yīng)的影響。表格中給出了硫酸鐵的量，且體積均相等。而探究的是不同濃度的雙氧水分解的速率，所以必須要有不同濃度的雙氧水，但題給試劑中只有30%的雙氧水，因此還需要蒸餾水，要保證硫酸鐵的濃度相同，必須保證兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的總體積相同，且兩組實驗中雙氧水和蒸餾水的體積不同兩個條件。同時還要記錄兩組實驗中收集相同體積氧氣所需時間或相同時間內(nèi)收集氧氣的體積大小。 [答案]　(1)===2H2O＋O2↑ (2)生成相同體積的氧氣所需要的時間(或相同時間內(nèi)，生成氧氣的體積) (3) (4) V(H2O2)/mL V(H2O)/mL V(O2)/mL t/s 1 b c e d 2 c b e f 或 V(H2O2)/mL V(H2O)/mL t/s V(O2)/mL 1 b c e d 2 c b e f [綜合訓(xùn)練] 1．某興趣小組研究含一定濃度Fe2＋的溶液在不同條件下被氧氣氧化的氧化率，實驗結(jié)果如圖所示，判斷下列說法正確的是(　　) A．pH越小氧化率越大 B．溫度越高氧化率越小 C．Fe2＋的氧化率僅與溶液的pH和溫度有關(guān) D．實驗說明降低pH、升高溫度有利于提高Fe2＋的氧化率 解析：選D　由②③可知，溫度相同時pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同時，溫度越高，氧化率越大；Fe2＋的氧化率除受pH、溫度影響外，還受其他因素影響，如氧氣的濃度等。 2．某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下： (1)在25 ℃下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，作對比實驗，完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。 實驗編號 初始pH 廢水樣品體積/mL 草酸溶液體積/mL 蒸餾水體積/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。 (2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為______________(填化學(xué)式)。 (3)實驗①和②的結(jié)果表明_________________________________________________； 實驗①中O～t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3＋)＝____________ molL－1min－1(用代數(shù)式表示)。 (4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三： 假設(shè)一：Fe2＋起催化作用； 假設(shè)二：________________； 假設(shè)三：________________； ……… (5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。 [除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的試劑有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定] 實驗方案(不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 解析：(1)實驗①、②中初始pH不同，為探究pH對反應(yīng)速率的影響，則實驗②、③為探究一定濃度草酸溶液用量對反應(yīng)速率的影響，則實驗②、③中試劑總用量應(yīng)相同。(2)草酸中C為＋3價，則其被氧化為CO2。(3)實驗①和②表明pH越小，則Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋的反應(yīng)速率越快；v(Cr3＋)＝2v(Cr2O)＝ molL－1min－1。(4)根據(jù)鐵明礬的組成可知，起催化作用的還可能為Al3＋、SO。(5)進行對比實驗，加入等物質(zhì)的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替①中的鐵明礬，驗證起催化作用的是否為Fe2＋。 答案：(1)20　20　(2)CO2　(3)溶液的pH對該反應(yīng)的速率有影響　　(4)Al3＋起催化作用　SO起催化作用 (5) 實驗方案(不要求寫具體操作過程) 預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論 用等物質(zhì)的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他反應(yīng)條件與實驗①相同，進行對比實驗 反應(yīng)進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O)大于實驗①中的c(Cr2O)，則假設(shè)一成立；若兩溶液中的c(Cr2O)相同，則假設(shè)一不成立