内容正文:
专题八 化学反应速率和化学平衡
微专题1 化学反应速率和影响化学反应速率的因素
真题引领
1.(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则 ( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
解析 由题图可知,无催化剂时,随着反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,A项错误;由题图可知,催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好,说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低,反应更快,B项错误;由题图可知,使用催化剂Ⅱ时,在0~2 min内Y的浓度变化了2.0 mol·L-1,而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 mol·L-1,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X浓度随时间t的变化,C项错误;使用催化剂Ⅰ时,在0~2 min内,Y的浓度变化了4.0 mol·L-1,则v(Y)===2.0 mol·L-1·min-1,v(X)=v(Y)=×2.0 mol·L-1·min-1=1.0 mol·L-1·min-1,D项正确。
答案 D
2.(2022·浙江卷1月)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是 ( )
A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
解析 从图像中可以得到单位时间内的浓度变化,反应速率是单位时间内物质的量浓度的变化,从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率,A项正确;b点处切线的斜率是此时刻物质的量浓度除以此时刻时间,为反应物B的瞬时速率,B项正确;化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,3v(B)=2v(X),C项不正确;维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,平衡不移动,反应速率增大,平衡状态与原来的平衡状态相同,D项正确。
答案 C
核心必备
1.掌握计算化学反应速率的两种方法。
(1)公式法:化学反应速率可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示,v(B)==。
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率,且计算时取正值。
③同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。
(2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)来说,则有===。
2.牢记外界条件对化学反应速率的影响。
(1)纯液体和固体浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化,故影响反应速率。
(2)对于固体、液体物质,由于压强改变时对它们的体积影响很小,因而压强对它们浓度的影响可看作不变,即压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
(3)升高温度,不论吸热反应还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
(4)用催化剂催化的反应,由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大,反应速率才能达到最大,故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。
(5)惰性气体对反应速率的影响。
①恒温恒容:充入“惰性气体”总压强增大物质浓度不变(活化分子浓度不变),反应速率不变。
②恒温恒压:充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。
3.
应用碰撞理论解释影响化学反应速率的因素。
(1)活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。
图中:E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
4.速率常数。
(1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),其速率可表示为v=k·ca (A)·cb(B),式中的k称为反应速率常数或速率常数,它表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
(2)正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系。
对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)