7.34 化学反应速率及影响因素. 课件-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习课件聚焦“化学反应速率及影响因素”核心考点，依据高考评价体系梳理了速率定量计算、影响因素分析、图像表格解读、速率方程应用四大考查方向，通过近五年高考真题统计明确“速率计算”“影响因素判断”为高频考点，归纳选择、填空两大常考题型。 课件亮点在于“真题情境+方法建模+素养提升”，如以2022辽宁卷速率方程题为例，通过“三段式”“控制变量法”突破计算难点，培养学生科学思维与证据推理能力。设“易错警示”和“图像分析模板”，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第七章 化学反应速率与平衡 第34节 化学反应速率及影响因素 高三一轮总复习 1 高考题型 反应速率的定量计算； 反应速率的影响因素及其理论解释； 图像类信息的分析能力，化学反应速率的调控在生活、生产和科研领域中的应用。 选择题、填空题 结合图像与表格， ①考查一段时间内化学反应速率的计算、速率快慢判断、影响速率的因素等。 ②结合化学平衡，考查对反应速率方程、速率常数的理解及计算。 2 1. 化学反应速率及计算 CONTENT 概念、计算、比较、测定 2. 影响化学反应速率的因素 影响因素、有效碰撞理论、控制变量法 3 4 (1) 表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的______或生成物浓度的______来表示。 减少 增加 (2) 数学表达式及单位 ，单位为______________或______________。 (3) 化学反应速率与化学计量数的关系 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能______，但反应速 率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的____________之比。 不同 化学计量数 1. 化学反应速率 如在反应 中，存在____________________ v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) ＝a∶b∶c∶d 1. 化学反应速率 5 【特别提醒】 (1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。 (2)由 计算得到的是一段时间内的平均速率，用不同物质表示时，其数值可能不同，但意义相同。 (3)化学反应速率指的是平均反应速率，而不是瞬时反应速率； (4)同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的。主要原因：反应物浓度的不断变化；而且反应所引起的热量变化对反应速率也有较大影响。 1. 化学反应速率 1. 某温度时，在2L容器中，X、Y、Z 三种气体物质的量的变化曲线如图所示。下列说法错误的是（ ） A. 反应方程式为: X+3Y 2Z B. 该反应条件下，2 min时X的转化率达到最大 C. 第2 min时的化学反应速率 D. 2 min后虽然X的浓度不再变化，但X仍在发生反应 C 课堂练习 6 7 1. 化学反应速率 (1) 方法一：“三段式” 例1：列起始量、转化量、某时刻量，再根据定义式或比例关系计算。 对于反应mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，C的浓度为c mol·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率的计算如下： 　　　　　　　　　　mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g) 起始浓度/(mol·L－1) 　a 　　 b 　　 c 转化浓度/(mol·L－1) 　x 　　 ____　　 ___　 t1 s时浓度/(mol·L－1) a－x 　______　 ______ 则v(A)＝___________，v(B)＝_____________，v(C)＝______________。 最常用方法 2. 化学反应速率的计算 8 (2)方法二：c-t图或n-t图法 A. t1 min时正、逆反应速率相等 B. X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系 C. 0～8 min，H2的平均反应速率v(H2)＝ 　0.011 25 mol·L－1·min－1 D. 10～12 min，N2的平均反应速率v(N2) ＝0.002 5 mol·L－1·min－1 例2: 一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应: N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)，反应过程如下图。下列说法不正确的是(　　) A 最直观方法 1. 化学反应速率 2. 化学反应速率的计算 9 2. (2021河北)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：①M+N=X+Y；②M+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如图，下列说法错误的是 A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-3mol•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 A 2.5×10-3mol•L-1•min-1 v1/v2 = k1/k2 10 (3)方法三：比值法 2.8 60 1. 化学反应速率 2. 化学反应速率的计算 最快捷方法 1)含义：在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。 在相同浓度的条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 2)应用：化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 (4)方法四：“速率方程” 1. 化学反应速率 2. 化学反应速率的计算 ①速率常数(k) 11 11 1)含义：一定温度下，对于基元反应其化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 2)实例：对于反应：aA＋bB = gG＋hH，v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。 3)速率方程是通过实验确定的，不能由任意的化学方程式得出速率方程。 4)速率常数的影响因素：速率常数是温度的函数，但浓度不影响速率常数 (4)方法四：“速率方程” 1. 化学反应速率 2. 化学反应速率的计算 ②速率方程 12 12 3．(2022·辽宁卷，T17节选)某合成氨速率方程为v＝kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝________； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为________(填字母)。 a．有利于平衡正向移动　 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 -1 ac 课堂练习 13 4．工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g)，该反应的逆反应速率表达式为v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如下表： CO浓度 /(mol·L-1) H2浓度 /(mol·L-1) 逆反应速率 /(mol·L-1·min-1) 0.1 c1 8.0 c2 c1 16.0 c2 0.15 6.75 该温度下，c2＝_____，该反应的逆反应速率常数k＝__________ L3·mol-3·min-1。 0.2 1.0×104 课堂练习 14 [解析]　 根据v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，由表中数据可得， (c1 mol·L－1)3＝，c2 mol·L－1＝， 所以k×＝16.0 mol·L－1·min－1， 解得k＝1.0×104 L3·mol－3·min－1，带入c2的等式可得c2＝0.2。 15 1. 化学反应速率 3. 化学反应速率的比较 定性比较 通过明显的实验现象(如______产生快慢、______生成快慢等)来定性比较化学 反应速率的大小。 气泡 沉淀 定量比较 同一化学反应中，不同物质来表示化学反应速率时，数值可能不同，需要进行 转化。 ③“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越____，反应速率越____。 大 大 ②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成__________的化学反应速率。 同一物质 ①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 (1)归一法 大 (2)比值法：通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率____。 若，则A表示的反应速率较______。 大 1. 化学反应速率 3. 化学反应速率的比较 (3)由图像比较：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越____，对应的反应的温度、浓度或压强就越______，则对应的反应速率越______。 短 大 大 17 1. 化学反应速率 4. 化学反应速率的测定 (1)定性描述：(根据实验现象，以锌与硫酸反应为例) ①观察产生气泡的________； ②观察试管中剩余锌粒的质量的________； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的________； 快、慢 多、少 高、低 (2)定量描述：(根据实验测量，单位时间内) ①测定气体的______; ②测定物质的________________; ③测定物质或离子的__________; ④测定体系的温度或测定反应的__________。 体积 物质的量的变化 浓度变化 热量变化 (3)测量数据 ①单位时间内收集氢气的______； 体积 ②收集相同体积氢气所需要的______； 时间 ③有计测相同时间内变化，即________。 ④用传感器测____________变化。 ⑤测相同时间内_________。 ⑥相同时间内__________变化； 恒容压强 ⑦相同时间内绝热容器中______变化。 温度 4. 化学反应速率的测量实验 (1)反应原理： (2)实验装置 1. 化学反应速率 19 20 5.浙江卷)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应： ，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正确的是 ( ) C A. 实验①，0~20min，v(N2）=1.00×10-5 mol•L-1•min-1 B. 实验②， 60min时处于平衡状态，则x 0.40 C. 相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D. 相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 对比③，初始浓度小，平衡浓度小 对比①②，相同t，氨气的变化量相同 1. 化学反应速率及计算 CONTENT 概念、计算、比较、测定 2. 影响化学反应速率的因素 影响因素、有效碰撞理论、控制变量法 21 22 (1)内因(决定因素)：反应物本身的性质是主要因素。反应物本身的______是 影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与反应的速率大 小关系为____________________；镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小 关系为_________________。 性质 内因包括组成、结构、性质等物质自身因素。 2. 影响因素 1. 化学反应速率的影响因素 23 (2)外因 (其他条件不变，只改变一个条件) 1)浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率______；降低 反应物的浓度，化学反应速率______。 增大 减小 【特别提醒】固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。 但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。 2) 压强：对有气体参加的反应，在其他条件不变时，改变压强同样可以改变 化学反应速率。 【特别提醒】压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。 2. 影响因素 1. 化学反应速率的影响因素 24 3) 温度：升高温度，化学反应速率______；降低温度，化学反应速率______。 大量实验证明，温度每升高，化学反应速率通常增大为原来的______倍。 增大 减小 4) 催化剂：催化剂也可以______化学反应速率(一般指正催化剂)。 改变 【特别提醒】其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反 应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。 【特别提醒】改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素 的改变，反应速率则不一定发生变化。 (2)外因 (其他条件不变，只改变一个条件) 2. 影响因素 1. 化学反应速率的影响因素 25 5) 其他因素：除了上述浓度、温度、压强、催化剂这四大影响因素外，反应 物颗粒的大小、构成微小原电池、光、超声波、激光等也能影响反应速率。 【特别提醒】稀有气体对有气体参与的反应速率的影响 ①恒温恒压 ②恒温恒容 (2)外因 (其他条件不变，只改变一个条件) 2. 影响因素 1. 化学反应速率的影响因素 26 6.(2024甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是( ) C A. 催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B. 中和滴定时，边滴边摇锥形瓶 C. 锌粉和盐酸反应时加水稀释 D. 石墨合成金刚石时增大压强 课堂练习 27 7. [2020全国II卷](2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4 → C2H6 + H2。反应在初期阶段的速率方程为：r = k × cCH4，其中 k 为反应速率常数。 ①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2=_____ r1。 ②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。 A．增加甲烷浓度，r 增大 B．增加H2浓度，r 增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k 减小 (1-α) A D 课堂练习 28 2. 影响因素 2. 有效碰撞理论 1. 基元反应与反应历程 (1)定义：在反应中一步直接转化为产物的反应，又称为简单反应。大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。反应历程中的每一步反应都称为基元反应。反应历程又称__________。 例如 ，它的反应历程可能是如下两步基元反应： 反应机理 ① (快) ② (慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 29 2.有效碰撞理论 (1)有效碰撞 ①基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 ②反应物分子的每一次碰撞并不是都能发生反应，__________________的碰撞叫做有效碰撞。有效碰撞发生的两个条件__________和__________。 能够发生化学反应 能量足够 取向合适 (2)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 (3)活化能及意义 __________具有的平均能量与____________具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。活化能越小，反应速率______。 活化分子 反应物分子 越大 2. 影响因素 活化能的大小对化学反应的反应热不产生任何影响！ 30 (4)活化能(能垒)与反应机理 使用催化剂，可以改变________，改变__________， 在反应机理中每一步反应的活化能______，且均比 总反应的活化能____，故一般使用催化剂可以_____ 反应活化能，______反应速率，如图所示： 活化能 反应机理 不同 低 降低 加快 为总反应的活化能，为使用催化剂反应机理中各步的活化能。 2. 有效碰撞理论 2. 影响因素 使用正催化剂同等程度的降低了正逆反应的活化能，所以可以同等程度的增大正逆反应速率，从而缩短反应到达平衡所需时间。 31 单位体积内活化分子数增多 归 纳：有效碰撞理论与化学反应速率的关系 活化能越低 普通分子越易变成活化分子 单位时间内有效碰撞次数增多 化学反应速率加快 能够发生化学反应的碰撞 结论：单位时间内有效碰撞的次数越多，该反应的速率越快。 2. 有效碰撞理论 2. 影响因素 32 3. 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多 增大化学 反应速率 增大反应物的浓度 单位体积内分子总数不变，活化分子百分数增加，活化分子数增加 吸收能量 单位体积内分子总数增加，活化分子百分数不变，活化分子数增加 增大气体压强 降低活化能 升高反应体系的温度 使用催化剂 2. 影响因素 33 条件变化 微观因素变化 化学反应速率变化 活化分子百分数 单位体积内活化分子数目 有效碰撞 浓度 增大 不变 增加 增加 加快 压强 增大 不变 增加 增加 加快 温度 升高 增加 增加 增加 加快 催化剂 使用 增加 增加 增加 加快 3. 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 2. 影响因素 34 8. 一定温度下，反应N2(g)＋O2(g) ⇌2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。 (1)缩小体积使压强增大：______， 原因是 。 (2)恒容充入N2：______。 (3)恒容充入He：_______，原因是____________________________。 (4)恒压充入He：______。 增大 单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多 增大 不变 单位体积内活化分子数不变 减小 课堂练习 35 9. 为了研究一定浓度Fe2+的溶液在不同条件下被O2氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是 D A. pH越小，氧化率越小 B. 温度越高，氧化率越小 C. Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D. 实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2+的氧化率 对比分析②③ 大 对比分析①② 大 还受其他因素影响, 如浓度等 控制变量法探究外界条件对速率的影响 课堂练习 注意:溶液总体积为4ml 36 10. 已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4 = 2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)： 编号 0.01mol/L酸性KMnO4溶液体积/mL 0.1mol/L H2C2O4溶液体积/mL 水的体积/mL 反应温度/℃ 反应时 间/min Ⅰ 2 2 0 20 2.1 Ⅱ V1 2 1 20 5.5 Ⅲ V2 2 0 50 0.5 下列说法不正确的是 A. V1＝1，V2＝2 B. 设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响 C. 实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束 D. 实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=0.01mol/(L·min) Δc(KMnO4)=0.005mol·L－1 C 37 “控制变量法”题目的解题策略 38 11. (2022浙江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 C 课堂练习 课后作业 1. 大本《优化设计》第34讲(P173-178) 39 不做P173-例1，P174-例2，P176-例2，P178-4 2. 小本《优化设计》第34讲 只做2, 5, 6, 9, 10, 14 40 热点专攻17 化学反应机理(历程)及分析 1．催化剂的“四能”和“四不能” 41 2．催化反应机理的图像分析 循环模型 化学反应机理 42 微观原子模型 化学反应机理 2．催化反应机理的图像分析 43 3．物质类别的判断 (1)催化剂的判断：一般地，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的，往往参与第一步反应。 (2)反应物的判断：通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物。 (3)中间体的判断：转化历程中生成，随之又参与下一步反应，一般不脱离整个历程。 (4)生成物的判断：通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般多是生成物。 化学反应机理 44 1.(2021·山东，14) 18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解，部分反应历程可表示为： 下列说法正确的是 能量变化如图所示。 为快速平衡， 已知 A. 反应Ⅱ 、Ⅲ为决速步 B. 反应结束后，溶液中存在18OH- C. 反应结束后，溶液中存在CH318OH D. 反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变 B Ⅰ、Ⅳ →分析反应Ⅱ →分析反应Ⅲ 45 2. (2022·北京，14)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。 CO H2 CH4 下列说法不正确的是 A. 反应①为CaO＋CO2=CaCO3；反应②为CaCO3＋CH4 CaO＋2CO＋2H2 B. t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不变，可能有副反应CH4 C＋2H2 46 2. (2022·北京，14)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。 CO H2 CH4 下列说法不正确的是 C. t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率 D. t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生 反应②中v(H2)和v(CO)相等 小于 C 47 1.吉林卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备 过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法 错误的是 A. 3h时，反应②正、逆反应速率相等 B. 该温度下的平衡常数：①＞② C. 0~3h平均速率(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1; D. 反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 A 课堂练习    b－ c＋ mol·L-1·s-1 mol·L-1·s-1 mol·L-1·s-1  $