第38讲 化学反应速率及影响因素(基础课)（课件PPT）-【名师导航】2025年高考化学一轮微考点分层突破（通用版）

第38讲　化学反应速率及影响因素 第四部分 化学反应原理 第七章 化学反应速率与化学平衡 化学反应速率 不是一段时间 对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 计算依据 知识点1　化学反应速率 计算化学反应速率的万能方法——三段式法 对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下： 则： 知识点1　化学反应速率 同一化学反应中反应快慢的比较方法 由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。 (1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。 (2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较 ，，若 ，则A表示的反应速率比B的大。 知识点1　化学反应速率 （2024·甘肃张掖模拟）一定温度下，在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列叙述中正确的是（ ） 典型例题 A．反应的化学方程式为5Y=X B．t1min时，Y的浓度是X浓度的1.5倍 C．t2min时，正、逆反应速率相等 D．Y的反应速率：t1时刻<t2时刻<t3时刻 B 知识点1　化学反应速率 解析：O～t1min时X的物质的量增大了4mol-2mol=2mol，Y的物质的量减小了10mol-6mol=4mol，则X为生成物，Y为反应物，Y、X的化学计量数之比为4mol：2mol=2：1，t3min时反应达到平衡，所以该反应的化学方程式为 ，A错误；根据图示可知，t1min时X的物质的量为4mol，Y的物质的量为6mol，由于体积相同，则二者的浓度之比等于其物质的量之比，所以Y的浓度是X浓度的 倍，B正确；t2min之后X的物质的量继续增大，Y的物质的量继续减小，说明反应仍然正向进行，t2min时正、逆反应速率不相等，C错误；Y的浓度一直在减小，则Y的反应速率为t1时刻>t2时刻>t3时刻，D错误。 知识点1　化学反应速率 反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2，镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。 1.内因(主要因素)： 2.外因(只改变一个条件，其他条件不变) 通过改变体积实现 对于反应前后气体分子数不变的反应，改变体积，正逆反应速率同时同倍改变。 知识点2　影响化学反应速率的因素 无关气体对反应速率的影响 其实质是浓度对反应速率的影响 A（g）＋B（g）C（g），恒温恒容，充入氦气，对反应速率有何影响？恒温恒压，充入氦气，对反应速率又有何影响？ 知识点2　影响化学反应速率的因素 （2024·河北石家庄模拟）某探究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件对化学反应速率的影响，实验操作如下。下列有关说法正确的是( ) 实验序号 试验温度/℃ KMnO4溶液(含硫酸) H2C2O4溶液 H2O 溶液颜色褪至无色时所需时间/s V/mL c/mol·L-1 V/mL c/mol·L-1 V/mL 甲 25 2 0.02 3 0.1 5 8 乙 T1 2 0.02 4 0.1 V1 t1 丙 30 2 0.02 V2 0.1 4 t2 A． B．甲组用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为 C．通过实验乙、丙探究温度对化学反应速率的影响 D．反应的离子方程式为 典型例题 C 知识点2　影响化学反应速率的因素 甲组用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为 ，B错误； 通过实验乙、丙探究温度对化学反应速率的影响，C正确；草酸是弱酸，书写离子方程式时不能拆，D错误。 解析：乙和丙高锰酸钾、草酸的浓度相同，温度不同，探究温度对反应速率的影响；则甲乙温度相同，若探究浓度对反应速率的影响，实验乙加入4mL H2C2O4溶液和4mL的水，实验甲加入3mL H2C2O4溶液，水的体积为5，溶液浓度不同。T1=25，乙的浓度比甲高，丙的温度比乙又高，因此t2＜t1＜8，A错误； 知识点2　影响化学反应速率的因素 关于“控制变量法”题目的解题策略 题后归纳 知识点2　影响化学反应速率的因素 (1)有效碰撞与化学反应 能够引起化学反应的分子碰撞叫作有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫作活化分子。活化分子碰撞后有可能使原子间的化学键断裂，从而导致化学反应发生。有效碰撞是发生化学反应的充分条件。 1.有效碰撞理论 (2)活化能(如图) 图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，ΔH＝E1－E2；E2为逆反应的活化能。 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 （3）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 基元反应：大多数化学反应往往经过多个反应步骤才能实现，每一步反应都被称为基元反应；先后进行的基元反应反映了反应历程，反应历程又称为反应机理。 2.基元反应和反应历程 例如 H2(g)＋I2(g) = 2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应： ①I2 = ·I＋·I(快) ②H2＋2·I=2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 3.过渡态理论 如图所示是两步完成的化学反应，分析下列问题。 1)该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。 (2)由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。 (3)第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步（慢）反应。 该类图像中活化能最高的一步为慢反应 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 活化能最大 常规过渡态问题 最大能垒(活化能) 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 反应历程（或机理）图像分析 类型 循环模型 微观粒子模型 示例 确定物质的方法 进入机理缩环图的箭头为反应物（如①和④），离开机理缩环图的箭头为生成物（如②和③）；位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体（如⑤、⑥、⑦和⑧）。 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 （2024·山西临汾·一模）2023年10月7日，《临汾日报》发表题为《全省首家氢能源公共自行车，落地曲沃》的报道。氢能源是清洁的二次能源，水煤气的变换反应 典型例题 是一种重要的制氢手段，金基二元合金团簇(Au12Cu)催化水煤气变换反应发生的氧化还原机理有A和B两种途径(*表示物质吸附在催化剂上)。下列有关说法正确的是( ) A．Au12Cu不参与制氢的化学反应 B．Au12Cu可提高H2的平衡产率 C．水煤气的变换反应历程中同时存在极性键、非极性键的断裂和形成 D．根据图2，反应途径A更有利于水煤气的变换反应 D 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 解析：据题给信息，催化剂参与了制氢的化学反应，A错误；催化剂不影响化学平衡，不可能提高H2的平衡产率，B错误；水煤气的变换反应历程中存在极性键的断裂，极性键、非极性键的形成，无非极性键的断裂，C错误；根据图2，反应途径A最高能垒比途径B的最高能垒低，反应速率快，更有利于水煤气的变换反应，D正确。 知识点3　碰撞理论 基元反应 反应历程 课堂总结 1.（2024·湖南邵阳一模）水催化氧化机理如图所示。下列叙述错误的是（ ） A．钴位于元素周期表中的d区 B．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率 C．在转化过程中Co的化合价没有发生变化 D．该机理总反应式： 解析：钴为27号元素，价层电子排布式为3d74s2，位于元素周期表d区，A正确；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，B正确；如在 过程中，H、O化合价不变，Co失去电子，化合价升高，C错误；由水催化氧化机理图可知，该机理总反应式：2H2O→O2↑+4H++4e−，D正确。 C 当堂检测 2.（2024·辽宁省实验中学一模）Aun纳米团簇能催化水煤气变换反应，其微观反应机理如图1所示，反应过程中相对能量的变化如图2所示。已知图2中TS表示过渡态，FS表示稳定的共吸附。下列说法错误的是（ ） A．水煤气变换反应为H2O + CO CO2 + H2 B．稳定性：FSe2大于FSe1 C．水煤气变换反应的H＜0 D．制约总反应速率的反应为CO*+OH*=COOH* D 当堂检测 解析：由图1可知，反应物为H2O 和 CO，生成物为CO2 和 H2，故水煤气变换反应为H2O + CO CO2 + H2，A正确； 物质的能量越低越稳定，FSe2的能量比FSe1的低，故稳定性：FSe2大于FSe1，B正确；由图2可知，反应物总能量高于生成物总能量，故水煤气变换反应的H<0，C正确；制约总反应速率的反应为活化能最大的反应，由图1、2可知，活化能最大的反应为H2O*=OH*+H*，D错误。 当堂检测 3.（2024·甘肃张掖模拟）CO和H2O吸附在Aun(n=10、13、20)团簇上得到活化态，反应机理如图所示，已知：A、B、C、D、E、F、G、I为实验步骤。下列相关说法正确的是（ ） A．CO与H2O在Aun团簇的催化作用下直接反应 B．步骤Db1与步骤Db2的产物均可生成CO2和H2 C．ABCDa1EI生成CO2与ABCFDb2I生成CO2机理相同 D．Da2的反应是 B 当堂检测 解析：根据机理图可知，CO没有直接与H2O发生反应，A错误；根据机理图可知，可发生 、 、 ，依此判断步骤Db1与 步骤Db2的产物均可生成CO2和H2，B正确；根据机理图可知，可通过路径Da1(OH*继续解离)或Da2(两个OH*反应)产生O*，再由步骤E(由O*氧化吸附的CO*生成CO2*)完成氧化反应；在羧基机理中是OH*与CO*先通过步骤F生成COOH*中间体，然后可通过路径Db1(COOH*直接解离)或路径Db2(COOH*与OH*反应)生成COO*，即Da1→E→I和F→Db2→I步骤中机理不同，C错误；Dₐ2的反应是2OH*=H2O2+O*，D错误。 当堂检测 $$