新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精品課件 第8章 第45講　化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)歷程 (含解析)

這是一份新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精品課件 第8章 第45講　化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)歷程 (含解析)，共60頁(yè)。PPT課件主要包含了內(nèi)容索引，基元反應(yīng)過渡態(tài)理論，必備知識(shí)，每一步反應(yīng)，關(guān)鍵能力，0×104，鹽和水無氫氣放出，逐漸降低，速率加快，真題演練明確考向等內(nèi)容，歡迎下載使用。
考點(diǎn)一　 基元反應(yīng)　過渡態(tài)理論
考點(diǎn)二　 多因素影響下的速率圖像分析
真題演練 明確考向
1.基元反應(yīng)大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的，其中的 都稱為基元反應(yīng)。2.對(duì)于基元反應(yīng)aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可寫為v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k稱為速率常數(shù)，恒溫下，k不因反應(yīng)物濃度的改變而變化)，這種關(guān)系可以表述為基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。有時(shí)稱其為質(zhì)量作用定律。
3.許多化學(xué)反應(yīng)，盡管其反應(yīng)方程式很簡(jiǎn)單，卻不是基元反應(yīng)，而是經(jīng)由兩個(gè)或多個(gè)步驟完成的復(fù)雜反應(yīng)。例如H2(g)＋I(xiàn)2(g)===2HI(g)，它的反應(yīng)歷程有如下兩步基元反應(yīng)：①I2 I＋I(xiàn)(快)②H2＋2I===2HI(慢)其中慢反應(yīng)為整個(gè)反應(yīng)的決速步驟。
4.過渡態(tài)理論如圖所示是兩步完成的化學(xué)反應(yīng)，分析并回答下列問題。
(1)該反應(yīng)的反應(yīng)物為 ，中間體為 ，生成物為 。(2)由A、B生成C的反應(yīng)為 (填“吸”或“放”，下同)熱反應(yīng)，由C生成D的反應(yīng)為 熱反應(yīng)，總反應(yīng)為 熱反應(yīng)。(3)第一步為 (填“快”或“慢”，下同)反應(yīng)，第二步為 反應(yīng)，決定總反應(yīng)快慢的是第 步反應(yīng)。
一、反應(yīng)機(jī)理——快反應(yīng)與慢反應(yīng)1.甲烷與氯氣在光照條件下存在如下反應(yīng)歷程(“·”表示電子)：
②CH4＋Cl·―→·CH3＋HCl(快反應(yīng))③·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋Cl·(快反應(yīng))④·CH3＋Cl·―→CH3Cl(快反應(yīng))已知在一個(gè)分步反應(yīng)中，較慢的一步反應(yīng)控制總反應(yīng)的速率。下列說法不正確的是
B.光照的主要作用是促進(jìn)反應(yīng)①的進(jìn)行從而使總反應(yīng)速率加快C.反應(yīng)②～④都是由微粒通過碰撞而發(fā)生的反應(yīng)D.反應(yīng)①是釋放能量的反應(yīng)
光照的主要作用是破壞氯氣分子中的共價(jià)鍵，形成氯原子，促進(jìn)反應(yīng)①的進(jìn)行從而使總反應(yīng)速率加快，故B正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)②～④都是由微粒通過有效碰撞而發(fā)生的反應(yīng)，故C正確；反應(yīng)①是破壞氯氣分子中的共價(jià)鍵形成氯原子的過程，應(yīng)吸收能量，故D錯(cuò)誤。
2.如圖是CH4與Zr形成過渡金屬化合物的過程。下列說法正確的是A.加入合適的催化劑待反應(yīng)完成時(shí)可增大過渡金屬化合物的產(chǎn)率B.Zr＋CH4―→CH3—Zr…H的活化能為99.20 kJ·ml－1
C.整個(gè)反應(yīng)的快慢由狀態(tài)1前 →CH3—Zr…H 的反應(yīng)快慢決定D.Zr＋CH4―→CH—Zr…H3　ΔH＝－39.54 kJ· ml－1
催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，過渡金屬化合物的產(chǎn)率不變，故A錯(cuò)誤；由圖可知，反應(yīng)Zr＋CH4―→CH3—Zr…H的活化能為99.20 kJ·ml－1，故B正確；
由圖可知， ―→狀態(tài)2的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，決定整個(gè)反應(yīng)的快慢，故C錯(cuò)誤；
由圖可知，反應(yīng)Zr＋CH4―→CH—Zr…H3　ΔH＝＋39.54 kJ·ml－1，故D錯(cuò)誤。
二、速率常數(shù)與速率方程3.工業(yè)上利用CH4(混有CO和H2)與水蒸氣在一定條件下制取H2，原理為CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率表達(dá)式為v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k為速率常數(shù)，在某溫度下測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：
由上述數(shù)據(jù)可得該溫度下，c2＝____，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率常數(shù)k＝_______ L3·ml－3·min－1。
4.300 ℃時(shí)，2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)的正反應(yīng)速率表達(dá)式為v正＝k·cn(ClNO)，測(cè)得正反應(yīng)速率和濃度的關(guān)系如下表：
n＝_____；k＝_____________________。
4.0×10－8 L·ml－1·s－1
多因素影響下的速率圖像分析
1.?？加绊懟瘜W(xué)反應(yīng)速率的因素：濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑的活性、接觸面積、原電池原理、副反應(yīng)等。2.隨著時(shí)間的推移，反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減小。3.絕大多數(shù)催化劑都有活性溫度范圍，溫度太低時(shí)，催化劑的活性很小，反應(yīng)速率很慢，隨溫度升高，反應(yīng)速率逐漸增大，物質(zhì)轉(zhuǎn)化率增大，溫度過高又會(huì)破壞催化劑的活性。
4.速率圖像分析的一般方法(1)看清關(guān)鍵點(diǎn)：起點(diǎn)、終點(diǎn)和變化點(diǎn)。(2)看清變化趨勢(shì)。(3)綜合分析反應(yīng)原理，如有的反應(yīng)放熱造成溫度升高，反應(yīng)速率加快；有的反應(yīng)生成的金屬與原金屬形成原電池，反應(yīng)速率加快；有的反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減慢；有的反應(yīng)生成物中有催化劑，反應(yīng)速率加快；有的反應(yīng)溫度過高，造成催化劑失去活性，反應(yīng)速率減慢等。
一、溫度與濃度的雙重影響1.把在空氣中久置的鋁片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 ml·L－1鹽酸的燒杯中，該鋁片與鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率v與反應(yīng)時(shí)間t可用如圖的坐標(biāo)曲線來表示。回答下列問題：
鋁的表面有一層致密的Al2O3薄膜，能與H＋反應(yīng)得到
(1)O→a段不生成氫氣的原因是___________________________________________________________________。
(2)b→c段生成氫氣的速率增加較快的主要原因可能是____________________________________________________________________________。(3)t＞c時(shí)生成氫氣的速率降低的主要原因是______________________________________________。
應(yīng)速率加快(或反應(yīng)產(chǎn)生的鋁離子是該反應(yīng)的催化劑)
反應(yīng)放熱，溶液溫度升高，反
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中氫離子的濃度
二、溫度與選擇性的雙重影響2.汽車排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過發(fā)生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應(yīng)機(jī)理如下[Pt(s)表示催化劑，右上角帶“*”表示吸附狀態(tài)]：Ⅰ.NO＋Pt(s)===NO*Ⅱ.CO＋Pt(s)===CO*Ⅲ.NO*===N*＋O*Ⅳ.CO*＋O*===CO2＋Pt(s)Ⅴ.N*＋ N*===N2＋Pt(s)Ⅵ.NO*＋N*===N2O＋Pt(s)
經(jīng)測(cè)定汽車尾氣中反應(yīng)物濃度及生成物濃度隨溫度T變化關(guān)系如圖1和圖2所示。
(1)圖1中溫度從Ta升至Tb的過程中，反應(yīng)物濃度急劇減小的主要原因是_______________________________________。
溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)，反應(yīng)
由圖1可知，溫度升高，反應(yīng)物的消耗量增大，說明催化劑的活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快。
(2)圖2中T2 ℃時(shí)反應(yīng)Ⅴ的活化能_____(填“”或“＝”)反應(yīng)Ⅵ的活化能；T3 ℃時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為_____(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。
由圖2可知，T2 ℃時(shí)，N2的濃度小于N2O的濃度，說明反應(yīng)Ⅴ的反應(yīng)速率小于反應(yīng)Ⅵ的反應(yīng)速率，則反應(yīng)Ⅴ的活化能大于反應(yīng)Ⅵ的活化能；T3 ℃時(shí)，生成物二氧化碳的濃度最大，說明發(fā)生的主要反應(yīng)為反應(yīng)Ⅳ。
A.反應(yīng)Ⅱ 、Ⅲ為決速步B.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在18OH－C.反應(yīng)結(jié)束后，溶液中存在CH318OHD.反應(yīng)Ⅰ與反應(yīng)Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應(yīng)的焓變
一般來說，反應(yīng)的活化能越高，反應(yīng)速率越慢，由圖可知，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅳ的活化能較高，因此反應(yīng)的決速步為反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ，故A錯(cuò)誤；
2.(2022·北京，14)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后，以N2為載氣，以恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到CO2，在催化劑上有積碳。
C.t2時(shí)刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2速率D.t3之后，生成CO的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生
由反應(yīng)②的化學(xué)方程式可知，H2和CO的反應(yīng)速率相等，而t2時(shí)，H2的反應(yīng)速率未變，仍然為2 mml·min－1，而CO的反應(yīng)速率為1～2 mml·min－1，故能夠說明副反應(yīng)生成H2的速率小于反應(yīng)②生成H2速率，C錯(cuò)誤；由圖2可知，t3之后，CO的速率為0，CH4的速率逐漸增大至1 mml·min－1，說明反應(yīng)②不再發(fā)生，而后副反應(yīng)逐漸停止，D正確。
3.[2018·江蘇，20(4)②]NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見圖1)。
反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________；當(dāng)反應(yīng)溫度高于380 ℃時(shí)，NOx的去除率迅速下降的原因可能是____________________________________________。
催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同使 NOx 去除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的 NOx 去除反應(yīng)速率增大　
催化劑活性下降；NH3 與 O2 反應(yīng)生成
1.對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，提出如下反應(yīng)歷程：第一步　N2O5 NO2＋NO3　快速平衡第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反應(yīng)第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步反應(yīng)的平衡。下列表述正確的是A.v(第一步的逆反應(yīng))第②步正反應(yīng)活化能Ea2，所以反應(yīng)速率：①I—I，可推知鍵能H—ClEa2，活化能大的化學(xué)反應(yīng)速率慢，故第一步的化學(xué)反應(yīng)速率小于第二步的化學(xué)反應(yīng)速率，B錯(cuò)誤；H—Cl的鍵長(zhǎng)小于I—Cl的鍵長(zhǎng)，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，故鍵能：H—Cl>I—Cl，C錯(cuò)誤；總反應(yīng)方程式減去第一步反應(yīng)方程式可得第二步的化學(xué)方程式，D正確。
反應(yīng)③為快反應(yīng)，活化能最小，故D錯(cuò)誤。
8.(2022·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)均相芬頓反應(yīng)原理是高級(jí)氧化技術(shù)的經(jīng)典工藝之一，如圖所示(k1和k2為速率常數(shù))。下列說法錯(cuò)誤的是A.相同條件下，基元反應(yīng)Ⅰ比Ⅱ的活化 能低B.基元反應(yīng)Ⅰ中氧元素的化合價(jià)沒有 發(fā)生變化C.基元反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為H2O2＋ Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋D.芬頓反應(yīng)進(jìn)行的過程中，整個(gè)體系的pH會(huì)發(fā)生變化(忽略體積變化)
由題干信息可知，k1＞k2，說明相同條件下，基元反應(yīng)Ⅰ比Ⅱ的反應(yīng)速率更快，活化能越低反應(yīng)速率越快，即基元反應(yīng)Ⅰ比Ⅱ的活化能低，A正確；由題圖可知，基元反應(yīng)Ⅰ為H＋＋H2O2＋Fe2＋===Fe3＋＋·OH＋H2O，故基元反應(yīng)Ⅰ中氧元素的化合價(jià)發(fā)生變化，B錯(cuò)誤；由題圖可知，基元反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為H2O2＋Fe3＋===HO2·＋Fe2＋＋H＋，C正確。
9.(2022·武漢質(zhì)檢)實(shí)驗(yàn)探究H2O2分解速率影響因素。H2O2濃度在不同條件下隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。實(shí)驗(yàn)分組及反應(yīng)條件分別為
下列說法不正確的是A.實(shí)驗(yàn)①④說明中性條件下，少量Mn2＋對(duì)H2O2分 解的影響不大B.實(shí)驗(yàn)②③說明其他條件相同時(shí)，溶液堿性越強(qiáng)， H2O2分解速率越大C.實(shí)驗(yàn)③⑤說明溫度升高可以增大H2O2的分解速率
D.實(shí)驗(yàn)④反應(yīng)到40 min時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率小于0.022 5 ml·L－1·min－1
實(shí)驗(yàn)①④除pH外其他條件均相同，但①幾乎不反應(yīng)，說明中性條件下，少量Mn2＋對(duì)H2O2分解的影響不大，A正確；實(shí)驗(yàn)②③除pH外其他條件均相同，都不添加催化劑，而③的分解速率大于②，說明溶液堿性越強(qiáng)，H2O2分解速率越大，B正確；
由圖可知，實(shí)驗(yàn)③的H2O2分解速率大于實(shí)驗(yàn)⑤，而實(shí)驗(yàn)⑤中H2O2的濃度低于實(shí)驗(yàn)③，溫度高于實(shí)驗(yàn)③，則不能說明溫度升高可以增大H2O2的分解速率，C錯(cuò)誤；
10.對(duì)水樣中溶質(zhì)M的分解速率影響因素進(jìn)行研究。在相同溫度下，M的物質(zhì)的量濃度(ml·L－1)隨時(shí)間(min)變化的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。
下列說法不正確的是A.在0～20 min內(nèi)，Ⅰ中M的平均分解速率為0.015 ml·L－1·min－1B.其他條件相同時(shí)，水樣酸性越強(qiáng)，M的分解速率越快C.在0～25 min內(nèi)，Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ中的大D.由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ中的快
對(duì)比Ⅰ和Ⅱ，在相同的時(shí)間內(nèi)，Ⅰ中消耗M的量大于Ⅱ中消耗M的量，說明其他條件相同時(shí)，酸性越強(qiáng)，M的分解速率越快，故B正確；
Ⅰ和Ⅳ中pH、起始濃度均不同，因此不能說明由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ中的快，故D錯(cuò)誤。
11.某溫度下，X2Y在金(Au)表面發(fā)生分解反應(yīng)：2X2Y(g)===2X2(g)＋Y2(g)，該反應(yīng)的速率方程式為v＝kca(X2Y)(k為速率常數(shù)，k只與溫度、催化劑、接觸面積等有關(guān)，與濃度無關(guān)，a為反應(yīng)級(jí)數(shù))，實(shí)驗(yàn)測(cè)得剩余X2Y的物質(zhì)的量濃度與時(shí)間的關(guān)系如表所示：
下列說法正確的是A.a＝1B.反應(yīng)過程中c(X2Y)與t的關(guān)系如圖所示C.速率常數(shù)k＝1.0×10－2 ml·L－1·min－1D.其他條件不變，僅增大c(X2Y)，反應(yīng)速率增大
由表中數(shù)據(jù)可知，在0～20 min、20～40 min、40～60 min，X2Y的濃度均減少了0.02 ml·L－1，即該反應(yīng)速率與起始濃度無關(guān)，為勻速反應(yīng)，故a＝0，v＝k，A、D錯(cuò)誤，B正確；
12.H2還原NO的化學(xué)方程式為2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH