主题17:化学反应速率李仕才考点三 化学反应速率综合应用 1.比较化学反应速率的两种方法(1)归一法按照化学计量数关系换算成用同一种物质、相同单位表示,再比较数值大小。如对于反应2SO2+O22SO3,若①v(SO2)=2mol·L-1·min-1,②v(O2)=3mol·L-1·min-1,③v(SO3)=4mol·L-1·min-1,比较三者反应速率的大小,可以将三者表示的反应速率都转化为用O2表示的反应速率,再比较数值大小。通过换算得到①v(O2)=1mol·L-1·min-1,③v(O2)=2mol·L-1·min-1,则反应速率的大小关系为②>③>①。(2)比值法用各物质表示的反应速率除以各物质对应的化学计量数,然后再对求出的数值进行大小排序,数值大的反应速率大。如反应mA+nBpC+qD,若v(A)m>v(B)n,则用A表示的反应速率>用B表示的反应速率。2.“三段式法”的解题模式对于反应mA+nBpC+qD,起始t0(s)时A的浓度为amol·L-1,B的浓度为bmol·L-1,反应进行至t1(s)时,A消耗了xmol·L-1,则反应速率可计算如下: mA + nBpC+qDt0时/mol·L-1 a b 0 0转化/mol·L-1 x nxm pxm qxmt1时/mol·L-1 a-x b-nxm pxm qxm则:v(A)=xt1-t0mol·L-1·s-1,v(B)=nxm(t1-t0)mol·L-1·s-1,v(C)=pxm(t1-t0)mol·L-1·s-1,6\nv(D)=qxm(t1-t0)mol·L-1·s-1。3.“控制变量法”的思维模板影响化学反应速率的因素有多种,在探究相关规律时,需要控制其他条件不变,只改变某一个条件,探究这一条件对反应速率的影响。具体解题思维模板如下:4.利用“断点”突破化学反应速率图像(v-t图)(1)当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率-时间图像的曲线出现不连续的情况,即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况做出判断。如图所示,t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。(2)常见含“断点”的速率变化图像分析图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小适合正反应为气体物质的量增大的反应适合正反应为气体物质的量减小的反应6\n1.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45mol·L-1·s-1;②v(B)=0.6mol·L-1·s-1;③v(C)=0.4mol·L-1·s-1;④v(D)=0.45mol·L-1·s-1。下列有关反应速率的比较中正确的是( )。A.④>③=②>① B.①>④>②=③C.①>②>③>④ D.④>③>②>①【解析】用比值法进行反应速率大小的比较,v(A)=0.45mol·L-1·s-1;13v(B)=13×0.6mol·L-1·s-1=0.2mol·L-1·s-1;12v(C)=12×0.4mol·L-1·s-1=0.2mol·L-1·s-1;12v(D)=12×0.45mol·L-1·s-1=0.225mol·L-1·s-1,故①>④>②=③,B项正确。【答案】B2.一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体,发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,下列对该反应的推断合理的是( )。A.该反应的化学方程式为3B+4D6A+2CB.反应进行到1s时,v(A)=v(D)C.反应进行到6s时,B的平均反应速率为0.05mol·L-1·s-1D.反应进行到6s时,各物质的反应速率相等【解析】由图像可知,B、C为反应物,A、D为生成物,由于各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比,Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=6∶3∶4∶2,所以化学方程式为3B+4C6A+2D,A项错误;无论在什么时刻,用各物质表示的速率之比都等于化学计量数之比,故B、D两项错误。【答案】C3.为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响,某同学设计了一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。下列说法正确的是( )。 实验混合溶液 ABCDEF4mol·L-1H2SO4溶液30V1V2V3V4V56\n/mL饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100 A.V1=30,V6=10B.反应一段时间后,实验A、E中的金属呈暗红色C.加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率越快【解析】研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,硫酸的体积、物质的量应相同,由A、F可知溶液的总体积为30mL+20mL=50mL,V1=30,V6=50-30-10=10,A项正确;实验A中没有加入硫酸铜溶液,不会出现暗红色,B项错误;MgSO4与Zn不能反应置换出Mg,也就不能形成原电池,C项错误;硫酸铜溶液的量太多,产生大量的铜覆盖在Zn粒表面,反应速率反而减慢,D项错误。【答案】A4.向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质的浓度随时间变化如图1所示[t0~t1阶段的c(B)变化未画出]。图2为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况,四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同,t3~t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是( )。A.若t1=15s,则用A的浓度变化表示的t0~t1阶段的平均反应速率为0.004mol·L-1·s-1B.t4~t5阶段改变的条件一定为减小压强C.该容器的容积为2L,B的起始物质的量为0.02mol D.t5~t6阶段,容器内A的物质的量减少了0.06mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=-50akJ·mol-1【解析】C的浓度变化为0.11mol·L-1-0.05mol·L-1=0.06mol·L-1,t3~t4与t4~t5,条件改变时,平衡不发生移动,只可能是两种情况:一是加入了催化剂;二是该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应,改变的条件是体系的压强。t3~t4阶段为使用催化剂,则t4~t5阶段改变的条件一定为减小压强。前15s内A的浓度变化为0.15mol·L-1-0.066\nmol·L-1=0.09mol·L-1,A的反应速率为0.006mol·L-1·s-1,A项错误;A与C的化学计量数之比为3∶2,且该反应为反应前后气体分子数相等的反应,故B只能为生成物,且B与C的化学计量数之比为1∶2,则B的浓度改变为0.03mol·L-1,B的平衡浓度为0.05mol·L-1,则其起始浓度为0.02mol·L-1,物质的量为0.04mol,C项错误;t5~t6改变的条件为升高温度,这时反应正向进行,所以正反应为吸热反应,D项错误。【答案】B5.某密闭容器中发生如下反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0,根据速率-时间图像,回答下列问题:(1)写出下列时刻所改变的外界条件:t1 ;t3 ;t4 。 (2)产物C的体积分数最大的时间段是 。 (3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是 。 (4)反应速率最快的时间段是 。 【解析】(1)t1时v逆增大的程度比v正增大的程度大,说明改变的条件是升高温度;t3时v正、v逆同等程度地增大,说明加入了催化剂;t4时v正、v逆都降低且v正降低的程度更大,说明改变的条件是减小压强。(2)t1、t4时改变条件后,化学平衡均向逆反应方向移动,C的体积分数都降低,故t0~t1时间段C的体积分数最大。(3)在t3时加入了催化剂,虽然使反应速率发生了改变,但并未引起化学平衡的移动,故t2~t3时间段与t3~t4时间段C的体积分数相等。(4)由图像不难看出,t3~t4时间段反应速率最大。【答案】(1)升高温度 加入催化剂 减小压强(2)t0~t1(3)t2~t3与t3~t4(4)t3~t46\n6
