2020高考化学第一轮复习 专题 化学反应速率、合成氨学案 鲁科版

2020高考化学第一轮复习 专题 化学反应速率、合成氨学案 鲁科版

专题 化学反应速率、合成氨 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 高考第一轮复习《化学选修4》‎ 第2章 化学反应方向、限度和速率 ‎ 第3节 化学反应速率、合成氨 ‎1、化学反应速率的概念、表示方法及简单计算。‎ ‎ 2、浓度、压强、温度及催化剂对反应速率的影响。‎ ‎ 3、反应速率常数与反应速率的关系。‎ ‎ 4、合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。‎ ‎ 5、合成氨的适宜条件和生产流程。‎ 二. 教学目的：‎ ‎1、理解化学反应速率的概念，掌握其表示方法及简单计算。‎ ‎ 2、掌握浓度、压强、温度及催化剂对化学反应速率的影响。‎ ‎ 3、理解反应速率常数与化学反应速率的关系。‎ ‎ 4、了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。‎ ‎ 5、了解合成氨的生产流程、综合分析合成氨的适宜条件。‎ 三. 重点和难点：‎ ‎1、反应速率的表示方法及简单计算。‎ ‎ 2、浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率的影响。‎ ‎ 3、反应速率常数与化学反应速率的关系。‎ ‎ 4、合成氨适宜条件的综合分析及选择。‎ 四. 考点分析：‎ 本节内容在高考中的主要考查点是 ‎ 1、化学反应速率的表示方法及简单计算。‎ ‎2、外部条件对化学反应速率的影响。‎ ‎ 3、合成氨适宜条件的综合分析及选择。‎ 五. 知识要点：‎ ‎（一）‎ ‎1、化学反应速率的表示方法_____________。‎ ‎2、温度对反应速率的影响——阿累尼乌斯公式是__________________________。‎ ‎3、基元反应的概念__________________________。‎ ‎4、碰撞理论的基本要点是__________________________。‎ ‎5、过渡态理论基本要点是__________________________。‎ ‎6、对一般反应，常温下温度每升高‎10℃‎，反应速率大约增快_____________倍。‎ ‎7、测定化学反应速率的方法有_______________________________________。‎ ‎8、什么叫活化能？反应速率表示式与反应历程有关吗？‎ ‎9、化学反应速率与参与反应的物质的浓度的数学关系式是什么？适用范围如何？书写时应注意什么问题？‎ 6‎ ‎（二）‎ ‎1、化学平衡研究的对象是_____________。‎ ‎2、可逆反应的定义是__________________________。‎ ‎3、化学平衡的实质是_____________，宏观标志是_____________。‎ ‎4、勒夏特列原理的含义是指_____________。勒夏特列原理也叫_____________，适用于所有平衡体系。‎ ‎5、合成氨的适宜条件是_____________‎ ‎6、写出下列化学方程式：‎ ‎（1）碳与水反应_____________。‎ ‎（2）一氧化碳与水反应_____________‎ ‎［注意］‎ ‎（一）‎ ‎1、基元反应：大多数化学反应都是分几步完成的，其中能够一步完成的反应称为基元反应。‎ ‎2、总反应：基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应所组成的总反应也称复杂反应。‎ ‎3、反应历程（反应机理）：基元反应构成的反应序列称为反应历程（又叫反应机理）。‎ ‎4、化学反应分为只有一个基元反应的简单反应和由几个基元反应组成的复杂反应。‎ ‎（二）‎ ‎1、定量表示法：化学反应速率可以用单位时间内反应物的变化量或生成物的变化量来表示。‎ ‎ 表达式为 ‎△t代表某段时间间隔；‎ ‎△n代表该时间间隔内反应物或生成物的物质的量的变化量。‎ 对于反应体系体积不变的反应，可以用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示，即：‎ v的单位可以是mol/（L·s）或mol/（L·min）或mol/（L·h）。‎ ‎2、化学反应速率的特点：‎ ‎ （1）化学反应速率为平均速率，且均为正值。‎ ‎ （2）对某一个具体反应来说，在用不同物质表示化学反应速率时所得数值往往不同。‎ ‎ （3）用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。‎ ‎ 对于反应：mA＋nBpC＋qD而言：‎ ‎ ‎ ‎（三）‎ ‎1、内因 ‎ 化学反应速率由物质的结构和反应历程决定。‎ ‎2、外因 ‎（1）反应速率常数及浓度对反应速率的影响 反应速率常数表示单位浓度下的化学反应速率。通常，反应速率常数越大，反应进行的越快。反应速率常数与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。‎ 6‎ 例如：在298K时，反应的反应速率v与的关系为：‎ 式中的比例系数K称为反应速率常数。‎ 必须指明的是，总反应的化学反应速率与参与反应的物质的浓度的关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。‎ 对于气态反应，在温度、体积一定的条件下，压强与浓度成正比，因此上述关系式中的浓度可以用分压来表示。对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。‎ 规律：其他条件相同时，增大反应物浓度可加快反应速率，反之，浓度越小，反应速率减慢。‎ ‎（2）温度对化学反应速率的影响 科学家们根据实验研究总结出了大量关于温度对化学反应速率影响的经验规律。例如，范托夫（van’t Hoff）曾总结出一条近似规律：温度每升高10K，反应速率增加2~4倍。这个经验规律可以对一些反应的化学反应速率做粗略的估计，但适用范围有限。‎ ‎1889年，阿累尼乌斯（S. Arrhenius）在长期大量实验的基础上，提出了反应速率常数与温度关系的经验公式。‎ 式中：k为反应速率常数；A为比例系数；e为自然对数的底；R为摩尔气体常量；为活化能，单位为。‎ 该经验公式表明，当时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之增大。‎ 规律：I.‎ 温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。‎ II. 许多实验表明：温度每升高‎10℃‎，反应速率通常增大到原来的2倍到4倍。若温度为时化学反应速率为，温度升至时化学反应速率为，则温度对反应速率影响的经验公式 ‎（3）压强对反应速率的影响规律：对于有气体参加的化学反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率缓慢。‎ 说明：I.‎ 恒温时：增大压强→体积减小→浓度增大→反应速率增大。‎ II. 恒容时：充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大；充入“无关气体”（如He、Ne、Ar或不参与反应的等）→引起总压增大，但各反应物的分压不变，各物质的浓度不变→反应速率不变。‎ III. 恒压时：充入“无关气体”（如He、Ne、Ar或不参与反应的等）→引起体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢。‎ IV. 若参加反应的物质为固体或溶液发生反应有气体产生的，压强改变不影响反应的速率。‎ ‎（4）催化剂对反应速率的影响：能加快化学反应速率的催化剂叫正催化剂、而能减缓化学反应速率的催化剂称负催化剂。‎ 说明：催化剂能改变化学反应的速率，但不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率。若为正催化剂则可缩短达到平衡所需要的时间。‎ ‎（四）‎ 6‎ ‎1、合成氨反应的特点：合成氨反应是一个放热反应，同时也是气体的物质的量减小的熵减的可逆反应。‎ ‎2、合成氨反应限度分析：‎ ‎ ‎ ‎3、合成氨速率分析 ‎4、合成氨的适宜条件：‎ 选择合成氨条件时，不能片面地追求高转化率或高反应速率，而应该寻找以较高的反应速率获得适当的平衡转化率的条件。此外还要考虑原料的价格，未转化合成气的循环使用，反应热的综合利用等问题。‎ ‎【典型例题】‎ 例1. 某反应在催化剂的作用下按以下两步进行：第一步为X＋Y＝Z；第二步：Y＋Z＝M＋N＋X，此反应的总方程式是_____________，反应的催化剂为_____________。‎ 分析：从题给两反应可以看出：X与Y反应生成Z，Z又转变为最终产物M、N和X，则Z为中间产物，而X开始参与反应，后又生成，其质量和化学性质均不变，即X为催化剂。将题给两反应相加得：‎ 答案：；X 例2. 在一定条件下，可逆反应：（正反应是放热反应）达到平衡时，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（ ）‎ ‎ A. 加催化剂，都发生变化且变化的倍数相等 ‎ B. 加压，都增大，且增大的倍数大于增大的倍数 ‎ C. 降温，都减小，且减小的倍数大于减小的倍数 ‎ D. 加入氩气，都增大，且增大的倍数大于增大的倍数 分析：催化剂能同等程度改变，A正确。加压，均增大，且向正反应方向移动，，B正确。降温，均减小，且向正反应方向移动，，C错误。加入氩气，如恒温、恒容，平衡不移动，均不变，D错误。‎ 答案：CD 6‎ ‎ 例3. 某温度下，反应。开始时，经1min后测得，则该反应速率为（ ）‎ 分析：此题应先求出1min内的浓度变化值应为 ‎ 然后求出用来表示的反应速率 再根据同一化学反应在相同时间内用不同的物质表示反应速率时，其速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比，得出C正确。‎ 答案：C 例4. 反应速率v和反应浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应2HCl的反应速率v可表示为，式中K为常数，m、n值可用下表中数据确定之。‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0K ‎2.0‎ ‎1.0‎ ‎2.0K ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎4.0K 由此可推得，m、n值正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ 分析：用代入法即可。‎ 答案：D 例5. 反应在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ）‎ ‎ A. 增加Fe的量 ‎ B. 将容器的体积缩小一半 ‎ C. 保持体积不变，充入使体系压强增大 ‎ D. 压强不变，充入使容器体积增大 ‎ 分析：A中Fe为固体，增多其用量对反应速率无影响，B中将体积缩小，压强增大，水蒸气和的浓度增大，反应速率加快，C中恒容充入，不参与反应，和水蒸气的浓度不变，因此对反应速率无影响，D中压强不变充入，体积增大，和水蒸气的浓度减小，故反应速率减慢。‎ 6‎ 答案：AC 例6. 已知： 。回答下列问题：‎ ‎ （1）从影响速率和平衡的因素分析，要有利于的生成，理论上应采取的措施是________________________________________________________________________。实际上生产中采取的措施分别是________________________________________________。‎ ‎ （2）合成氨实际生产过程中，要分离出氨气，目的是________________________；而合成过程中，不需要分离出，原因是_____________________________________。‎ 分析：此题主要是考查了反应速率和化学平衡原理在实际生产中的应用，难度不大，但体现了高考的命题主向。‎ 答案：（1）高温、高压、催化剂；合成氨：适宜温度、高压、催化剂；合成：高温、常压、催化剂 ‎（2）减小生成物浓度，使平衡向生成方向移动；该反应向生成的方向进行程度大，达到平衡后余量较少，故不需要分离。‎ 6‎