資源簡介

應用課
第二章 化學反應速率與化學平衡
第5課時 速率方程、速率常數與反應歷程專練
【學習目標】
1.了解反應速率方程與速率常數。 2.了解反應歷程的簡單應用。
【學習活動】
學習任務
目標一：了解反應速率方程與速率常數。 任務：了解反應速率方程與化學反應速率常數 1. 化學反應速率通常指一定時間內反應的平均速率。 2. 在化學反應進程中，未達平衡時，瞬時反應速率一般是不斷變化的。 3. 對于基元反應，化學反應速率通常與各反應物濃度的冪之積成正比。 4. 速率常數和速率方程 對于反應： aA + bB + … → 產物 速率方程為 v = k·cx(A)·cy(B)·… ，式中的k稱為速率常數。 【針對訓練1】已知Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的速率方程v=k(Cl2)c(CO)[k為速率常數，只受溫度影響]，該反應可認為經過以下反應歷程： 第一步：Cl2 2Cl 快速平衡 第二步：Cl+CO COCl 快速平衡 第三步：COCl+Cl2→COCl2+Cl 慢反應 下列說法正確的是（ ） A．第一步反應和第二步反應的活化能較高 B．c(CO)、c(Cl2)分別增大相同的倍數，對總反應速率的影響程度相同 C．該總反應的速率主要取決于第三步反應 D．第三步反應的有效碰撞頻率較大 答案：C 解析：A．第一步、第二步快速平衡，說明第一步反應和第二步反應的活化能較低，故A錯誤；B．c(CO)、c(Cl2)分別增大相同的倍數，根據速率方程v=k(Cl2)c(CO)，得出它們對總反應速率的影響程度不相同，c(Cl2)影響程度大，故B錯誤；C．第三步是慢反應，因此該總反應的速率主要取決于第三步反應，故C正確；D．第三步是慢反應，說明第三步反應的有效碰撞頻率較小，故D錯誤。綜上所述，答案為C。 【針對訓練2】某學習小組為了探究反應速率(v)與反應物濃度的關系，在20℃進行實驗，所得的數據如表： 實驗編號 相關數據①②③④⑤0.0080.0080.0040.0080.0040.0010.0010.0010.0020.0020.100.200.200.100.40
下列結論不正確的是（ ） A．若溫度升高到40℃，則反應速率增大 B．實驗①④，探究的是對反應速率的影響 C．若該反應速率方程為(k為常數)，則p=1 D．實驗⑤中， 答案：C 解析：A．由于溫度升高，反應速率增大，故A正確；B．實驗①④中只有不同，探究的是對反應速率的影響，故B正確；C．根據表中數據可判斷②、③中，氫離子濃度增大1倍，速率增大到原來的4倍，故p=2，故C錯誤；D．根據①②中數據可知n＝1，同理根據①④中數據可判斷m＝1，③、⑤中氫離子濃度相同，和濃度關系是⑤中的二者濃度都比③中的增大一倍，速率增大4倍，因此mol L-1 s-1，故D正確；故選C。 【針對訓練3】一定條件下，反應的速率方程為，某溫度下，該反應在不同濃度下的反應速率如下： 反應速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1x4v
根據表中的測定結果，下列結論錯誤的是( ) A．表中x的值為1 B．α、β、γ的值分別為1、2、-1 C．反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大 D．在反應體系中保持其他物質濃度不變，增大HBr(g)濃度，會使反應速率降低 答案：B 解析：v=kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，對比第一組和第二組數據知，=8，所以β=，對比第二組和第三組數據知，，所以α=1；對比第一組、第四組數據，將β=，α=1帶入得=2，解得γ=-1。A．對比第四、第五組數據得=，解得x=1，A正確；B．根據分析可知α、β、γ的值分別為1、、-1，B錯誤；C．根據分析可知c(Br)的指數的絕對值最大，對反應速率影響最大，C正確；D．由于γ=-1，增大HBr(g)濃度，cγ(HBr)減小，在反應體系中保持其他物質濃度不變，會使反應速率降低，D正確；綜上所述答案為B。 【針對訓練4】CO是一種常用的還原劑。一定條件下，反應的速率方程為(k為速率常數，只與溫度、催化劑有關，與濃度無關)。某溫度下，該反應在不同濃度下反應速率如下表所示： 反應速率①0.100.10v②0.200.10③0.200.20
(1)根據表中測定結果，下列推斷正確的是_______(填字母)。 A．a=1、b=2 B．a=1、b=1 C．a=2、b=2 D．a=2、b=1 (2)改變下列一個條件，反應速率增大的是_______(填字母)。 A．降溫 B．縮小體積 C．加入催化劑 D．減壓 答案：(1)B (2)BC 解析：(1)速率方程為，根據①②中數據，v：=k×(0.10)a×(0.10)b：k×(0.20)a×(0.10)b，解之得a=1；根據②③中數據，：= k×(0.20)a×(0.10)b：k×(0.20)a×(0.20)b，解之得b=1；故選B。 (2)反應，縮小體積，增大濃度，反應速率加快；加入催化劑，反應速率增大，而降溫（活化分子數百分數減小）和減壓（相等于減小物質的濃度）均使反應速率減慢，故選BC。 【針對訓練5】某反應的速率方程為,其半衰期(當剩余反應物恰好是起始的一半時所需的時間)為。改變反應物濃度時,反應的瞬時速率如表所示: 0.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8
下列說法正確的是（ ） A．速率方程中的、 B．該反應的速率常數 C．增大反應物濃度,k增大導致反應的瞬時速率加快 D．在過量的B存在時,反應掉87.5%的A所需的時間是375min 答案：D 解析：A．將第一組數據和第二組數據代入可得，則m=1，將第二組數據和第四組數據代入可得，則n=0，A錯誤；B．由A選項的分析可知，m=1，n=0，則，代入第一組數據可得，B錯誤；C．增大反應物的濃度，增大了速率，并沒有改變瞬時速率常數k(只受溫度影響)，C錯誤；D．存在過量的B時，反應掉87.5%的A可以看作經歷3個半衰期，即50%+25%+12.5%，因此所需的時間為，D正確；故選D。
目標二：了解反應歷程的簡單應用。 任務：了解反應歷程的簡單應用。 1. 基元反應：大多數化學反應并不是經過簡單碰撞就能完成的，而往往經過多個反應步驟才能實現。每一步反應都稱為基元反應。基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須發生碰撞。 2. 自由基：帶有單電子的原子或原子團叫自由基，如 I·自由基、O·自由基。自由基反應活性很強，壽命極短。 3.反應機理是對反應歷程的描述。從反應機理的角度考慮，化學反應可以分為基元反應和非基元反應兩大類。所謂基元反應是指一步完成的反應，它也是構成非基元反應歷程的各基本步驟，可以鮮明地反映反應速率的規律性。 【針對訓練1】雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化水煤氣變換反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH<0，反應過程示意圖如下： 下列說法不正確的是（ ） A．過程I中2個H2O都參加了反應 B．過程I、II中都有化學鍵斷裂 C．過程Ⅲ中有化學鍵形成 D．使用催化劑增加了活化分子百分數 答案：A 解析：A．根據圖示，過程I只有1個H2O中O-H鍵斷裂，故A錯誤；B．過程I有1個H2O中O-H鍵斷裂、過程II有1個H2O中O-H鍵斷裂，故B正確；C．過程III形成1個C=O鍵、1個O-H鍵、1個H-H鍵，故C正確；D．催化劑能降低反應活化能，增大活化分子百分數，故D正確；選A。 【針對訓練2】鹵代烴與端基炔(R＇C≡CH)催化偶聯反應的一種機理如圖所示。下列說法錯誤的是（ ） A．偶聯反應中起催化作用的是M和CuI B．R＇C≡CCu為該催化過程的中間產物 C．該偶聯反應的原理為R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI D．該催化機理改變了反應路徑和反應熱 答案：D 解析：A．由轉化圖可知，偶聯反應中起催化作用的是M和CuI，故A正確；B．由轉化關系可知，R＇C≡CCu產生后又被消耗，為該催化過程的中間產物，故B正確；C．由流程可知，轉化圖中右側存在反應R'C≡CH+CuI→R'C≡CCu+HI，故C正確；D．催化劑改變反應路徑，不改變反應熱，故D錯誤。故選D。 【針對訓練3】如圖(Ea表示活化能)是CH4與Cl2生成CH3Cl的部分反應過程中各物質的能量變化關系圖，下列說法正確的是（ ） A．Cl·可由Cl2在高溫條件下生成，是CH4與Cl2反應的催化劑 B．升高溫度，活化分子的百分數不變，但反應速率加快 C．增大Cl2的濃度，可提高反應速率，但不影響 H的大小 D．第一步反應的速率大于第二步反應 答案：C 解析：CH4與Cl2生成CH3Cl的反應方程式為：CH4+Cl2CH3Cl+HCl。A．Cl·由Cl2在光照條件下生成，是CH4與Cl2反應的“中間體”，而不是反應的催化劑，選項A錯誤；B．Ea1、Ea2分別為第一步反應、第二步反應所需活化能，升高溫度，反應所需活化能不變，即Ea1、Ea2不變，但活化分子的百分數增多，反應速率加快，選項B錯誤；C．Cl2是該反應的反應物，增大反應物的濃度，反應速率增大，而反應的 H和反應的途徑無關，只與反應的始態和終態有關，即增大氯氣的濃度不影響 H的大小，選項C正確；D．第一步反應所需活化能Ea1大于第二步反應所需活化能Ea2，第一步反應單位體積內活化分子百分數低于第二步反應，故第二步反應速率更大，選項D錯誤。答案選C。 【針對訓練4】金屬插入CH4的C-H鍵形成高氧化態過渡金屬化合物的反應頻繁出現在光分解作用、金屬有機化學等領域，如圖是CH4與Zr形成過渡金屬化合物的過程。下列說法不正確的是（ ） A．整個反應快慢，由 CH2— Zr···H2→狀態2反應決定 B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2 ΔH=+8.32 kJ mol-1 C．在中間產物中 CH3—Zr···H狀態最穩定 D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能為201. 84 kJ mol-1 答案：D 解析：A．反應速率取決于反應活化能的大小，活化能越大的那步反應的反應速率越小，整個反應的反應速率由其決定，由圖可知，CH2﹣Zr···H2→狀態2反應的活化能最大，反應速率最慢，所以整個反應快慢，由CH2﹣Zr···H2→狀態2反應決定，故A正確；B．由圖可知，CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2的△H＝-106.15kJ/mol﹣(-114.47)kJ/mol═+8.32kJ/mol，故B正確；C．由圖可知，CH3﹣Zr···H狀態時具有的內能最低，所以CH3﹣Zr…H狀態最穩定，故C正確；D．由圖可知，Zr+CH4→CH─Zr···H3活化能為95.69kJ/mol，故D錯誤；故選：D。 【針對訓練5】利用和合成甲醇：，反應的歷程如下圖所示。下列說法正確的是（ ） A．合成甲醇反應為放熱反應 B．活化能為 C．副產物有、，其中相對較多 D．合成甲醇反應歷程中速率較慢的是 答案：D 解析：A．由圖可知，生成物總能量高于反應物總能量，該反應為吸熱反應，A項錯誤；B．活化能為，B項錯誤；C．由圖可知，副產物有、，由于活化能越大，反應速率越慢，故相對較多，C項錯誤；D．活化能越大，反應速率越慢，故合成甲醇反應歷程中速率較慢的是，D項正確；答案選D。 【針對訓練6】已知反應S2O(aq)+2I-(aq)=2SO(aq)+I2(aq)，若向該溶液中加入含Fe3+的某溶液，反應機理如圖所示。下列有關該反應的說法錯誤的是（ ） ①2Fe3+(aq)+2I-(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq) ②2Fe2+(aq)+S2O(aq)=2Fe3+(aq)+2SO(aq) A．反應①和反應②相比，反應②更容易發生 B．Fe3+是該反應的催化劑 C．增大Fe3+的濃度，能夠加快反應速率 D．若不加Fe3+，正反應的活化能比逆反應的活化能大 答案：D 解析：A．反應②比反應①活化能低，反應②更容易發生，故A正確；B．在反應①中被消耗生成中間產物，在反應②中消耗又生成了，是該反應的催化劑，故B正確；C．增大的濃度，能夠加快反應①的速率，反應①決定整個反應的快慢，故C正確；D．無論是否加，該反應為放熱反應，正反應的活化能比逆反應的活化能小，故D錯誤。故答案為D。
2應用課
第二章 化學反應速率與化學平衡
第5課時 速率方程、速率常數與反應歷程專練
【學習目標】
1.了解反應速率方程與速率常數。 2.了解反應歷程的簡單應用。
【學習活動】
學習任務
目標一：了解反應速率方程與速率常數。 任務：了解反應速率方程與化學反應速率常數 1. 化學反應速率通常指一定時間內反應的平均速率。 2. 在化學反應進程中，未達平衡時，瞬時反應速率一般是不斷變化的。 3. 對于基元反應，化學反應速率通常與各反應物濃度的冪之積成正比。 4. 速率常數和速率方程 對于反應： aA + bB + … → 產物 速率方程為 v = k·cx(A)·cy(B)·… ，式中的k稱為速率常數。 【針對訓練1】已知Cl2(g)+CO(g) COCl2(g)的速率方程v=k(Cl2)c(CO)[k為速率常數，只受溫度影響]，該反應可認為經過以下反應歷程： 第一步：Cl2 2Cl 快速平衡 第二步：Cl+CO COCl 快速平衡 第三步：COCl+Cl2→COCl2+Cl 慢反應 下列說法正確的是（ ） A．第一步反應和第二步反應的活化能較高 B．c(CO)、c(Cl2)分別增大相同的倍數，對總反應速率的影響程度相同 C．該總反應的速率主要取決于第三步反應 D．第三步反應的有效碰撞頻率較大 【針對訓練2】某學習小組為了探究反應速率(v)與反應物濃度的關系，在20℃進行實驗，所得的數據如表： 實驗編號 相關數據①②③④⑤0.0080.0080.0040.0080.0040.0010.0010.0010.0020.0020.100.200.200.100.40
下列結論不正確的是（ ） A．若溫度升高到40℃，則反應速率增大 B．實驗①④，探究的是對反應速率的影響 C．若該反應速率方程為(k為常數)，則p=1 D．實驗⑤中， 【針對訓練3】一定條件下，反應的速率方程為，某溫度下，該反應在不同濃度下的反應速率如下： 反應速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1x4v
根據表中的測定結果，下列結論錯誤的是( ) A．表中x的值為1 B．α、β、γ的值分別為1、2、-1 C．反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大 D．在反應體系中保持其他物質濃度不變，增大HBr(g)濃度，會使反應速率降低 【針對訓練4】CO是一種常用的還原劑。一定條件下，反應的速率方程為(k為速率常數，只與溫度、催化劑有關，與濃度無關)。某溫度下，該反應在不同濃度下反應速率如下表所示： 反應速率①0.100.10v②0.200.10③0.200.20
(1)根據表中測定結果，下列推斷正確的是_______(填字母)。 A．a=1、b=2 B．a=1、b=1 C．a=2、b=2 D．a=2、b=1 (2)改變下列一個條件，反應速率增大的是_______(填字母)。 A．降溫 B．縮小體積 C．加入催化劑 D．減壓 【針對訓練5】某反應的速率方程為,其半衰期(當剩余反應物恰好是起始的一半時所需的時間)為。改變反應物濃度時,反應的瞬時速率如表所示: 0.250.0501.40.500.0502.81.000.0505.60.500.1002.8
下列說法正確的是（ ） A．速率方程中的、 B．該反應的速率常數 C．增大反應物濃度,k增大導致反應的瞬時速率加快 D．在過量的B存在時,反應掉87.5%的A所需的時間是375min
目標二：了解反應歷程的簡單應用。 任務：了解反應歷程的簡單應用。 1. 基元反應：大多數化學反應并不是經過簡單碰撞就能完成的，而往往經過多個反應步驟才能實現。每一步反應都稱為基元反應。基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須發生碰撞。 2. 自由基：帶有單電子的原子或原子團叫自由基，如 I·自由基、O·自由基。自由基反應活性很強，壽命極短。 3.反應機理是對反應歷程的描述。從反應機理的角度考慮，化學反應可以分為基元反應和非基元反應兩大類。所謂基元反應是指一步完成的反應，它也是構成非基元反應歷程的各基本步驟，可以鮮明地反映反應速率的規律性。 【針對訓練1】雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化水煤氣變換反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH<0，反應過程示意圖如下： 下列說法不正確的是（ ） A．過程I中2個H2O都參加了反應 B．過程I、II中都有化學鍵斷裂 C．過程Ⅲ中有化學鍵形成 D．使用催化劑增加了活化分子百分數 【針對訓練2】鹵代烴與端基炔(R＇C≡CH)催化偶聯反應的一種機理如圖所示。下列說法錯誤的是（ ） A．偶聯反應中起催化作用的是M和CuI B．R＇C≡CCu為該催化過程的中間產物 C．該偶聯反應的原理為R＇C≡CH+RI→R＇C≡CR+HI D．該催化機理改變了反應路徑和反應熱 【針對訓練3】如圖(Ea表示活化能)是CH4與Cl2生成CH3Cl的部分反應過程中各物質的能量變化關系圖，下列說法正確的是（ ） A．Cl·可由Cl2在高溫條件下生成，是CH4與Cl2反應的催化劑 B．升高溫度，活化分子的百分數不變，但反應速率加快 C．增大Cl2的濃度，可提高反應速率，但不影響 H的大小 D．第一步反應的速率大于第二步反應 【針對訓練4】金屬插入CH4的C-H鍵形成高氧化態過渡金屬化合物的反應頻繁出現在光分解作用、金屬有機化學等領域，如圖是CH4與Zr形成過渡金屬化合物的過程。下列說法不正確的是（ ） A．整個反應快慢，由 CH2— Zr···H2→狀態2反應決定 B．CH3—Zr···H→CH2 —Zr···H2 ΔH=+8.32 kJ mol-1 C．在中間產物中 CH3—Zr···H狀態最穩定 D．Zr +CH4→CH—Zr···H3活化能為201. 84 kJ mol-1 【針對訓練5】利用和合成甲醇：，反應的歷程如下圖所示。下列說法正確的是（ ） A．合成甲醇反應為放熱反應 B．活化能為 C．副產物有、，其中相對較多 D．合成甲醇反應歷程中速率較慢的是 【針對訓練6】已知反應S2O(aq)+2I-(aq)=2SO(aq)+I2(aq)，若向該溶液中加入含Fe3+的某溶液，反應機理如圖所示。下列有關該反應的說法錯誤的是（ ） ①2Fe3+(aq)+2I-(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq) ②2Fe2+(aq)+S2O(aq)=2Fe3+(aq)+2SO(aq) A．反應①和反應②相比，反應②更容易發生 B．Fe3+是該反應的催化劑 C．增大Fe3+的濃度，能夠加快反應速率 D．若不加Fe3+，正反應的活化能比逆反應的活化能大
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