第11讲 化学反应是有历程的　化学反应速率-2023-2024学年高二化学同步精品讲义（鲁科选择性必修一）

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第10讲 化学反应是有历程的 化学反应速率
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课程标准
课标解读
1．知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方法。
2．知道化学反应是有历程的。
3．能进行化学反应速率的简单计算。
1．知道化学反应是有历程的，认识基元反应。
2．能从化学反应快慢的角度认识化学反应，丰富对化学反应的认识思路，知道化学反应速率的表示方法，能进行化学反应速率的简单计算。
知识精讲

知识点01 化学反应是有历程的
1．基元反应
（1）含义：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的______反应叫基元反应。
（2）特点：大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。
2．反应历程（反应机理）
（1）含义：基元反应构成的反应______。
（2）特点
①反应不同，反应______不同。
②同一反应在不同______下的反应历程也可能不同。
3．决定因素：反应历程由反应物的______和反应______决定。
4．作用：反应历程的差别造成了____________的不同。
【即学即练1】关于Cl2+H2＝2HCl的反应历程如下：
①Cl2→2Cl；②Cl+H2→HCl+H
③H+Cl2→HCl+Cl；④2Cl→Cl2
关于CH3COOC2H5+OH－→CH3COO－+C2H5OH的反应历程如下：
⑤CH3COOC2H5+OH－→CH3COO－+C2H5OH
根据上述材料回答下列问题：
（1）在上述反应中，属于基元反应的是（ ）。
A．只有① B．只有①②③④ C．只有⑤ D．①②③④⑤
（2）在上述反应中，属于简单反应的是（ ）。
A．① B．③ C．Cl2+H2＝2HCl D．⑤
（3）在上述反应中，属于复杂反应的是（ ）。
A．① B．③ C．Cl2+H2＝2HCl D．⑤
知识点02 化学反应速率
1．表示方法
（1）用______内某物质______（或质量、物质的量等）的______（取绝对值）来表示该物质的化学反应速率。
（2）计算公式：v＝，常用单位为____________或____________。
2．意义：用来衡量化学反应进行______程度的物理量。
3．特点
（1）同一反应选用不同物质浓度的改变量表示反应速率，数值可能______，但表示的意义______。
（2）各物质表示的反应速率之比等于该反应方程式中的各物质的______之比。
①反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）。
②关系：v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝______。
（3）对任意一个化学反应aA（g）+bB（g）dD（g）+eE（g），化学反应速率为v＝＝＝＝。
【即学即练2】下列说法正确的是（ ）。
A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C．化学反应速率表示化学反应在某时刻的瞬时速率
D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值
能力拓展

考法01 化学反应的历程
【典例1】（山东省2021届高三上学期12月百校联考）NO催化O3生成O2的过程由三步基元反应构成：
第一步：O3（g）+NO（g）O2（g）+NO2（g）△H1；
第二步：NO2（g）O（g）+NO（g）△H2；
第三步：O3（g）+O（g）2O2（g）△H3。
下列说法错误的是（ ）。

A．该反应的中间体只有两种
B．第二步、第三步反应均为放热反应
C．NO不改变总反应的焓变
D．总反应2O3（g）3O2（g）的△H＝△H1－△H2－△H3
【知识拓展】反应历程中的速率、催化剂、中间产物的判断
1．决速反应：反应速率最慢的反应
2．决速浓度：最慢的反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率
3．催化剂：第一步反应的反应物，第二步反应的生成物（开始和后来有，中间没有的物质）
4．中间产物（过渡态物质）：第一步反应的生成物，第二步反应的反应物（开始和后来没有，中间有的物质）
考法02 化学反应速率的特点
【典例2】（2021·广州高二检测）某反应X+3Y2E+2F，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率为甲：v（X）＝0.3mol/（L·min），乙：v（Y）＝0.03mol/（L·s），丙：v（E）＝0.8mol/（L·min），丁：v（F）＝0.9mol/（L·min），则反应速率最快的是（ ）。
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【知识拓展】化学反应速率的特点和比较
1．化学反应速率的特点

2．化学反应速率的比较

考法03 化学反应速率的计算
【典例3】把0.4molX气体和0.6molY气体混合于2L密闭容器中，使它们发生如下反应：4X（g）+5Y（g）＝nZ（g）+6W（g）。2min末已生成0.3mol W，若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05mol/（L•min）：
（1）则这2min内v（X）＝_______________，v（W）＝________________。
（2）2min末时Y的浓度________。
（3）化学反应方程式中n的值是________。
（4）2min末时，已用去的X占原来总物质的量分数为________。
【知识拓展】化学反应速率的计算
1．定义式法
（1）公式：v（A）＝
（2）注明：固体和纯液体的浓度为定值，不能用此方法表示化学反应速率。
2．关系式法
（1）适用条件：同一个化学反应中
（2）关系式：速率比＝物质的量浓度变化比＝物质的量变化比＝化学计量数之比
3．“三段式”法
（1）求解化学反应速率计算题的一般步骤：
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程计算。
反应
aA（g）
+bB（g）

cC（g）
+dD（g）
起始量mol/L
m
n

0
0
转化量mol/L
ax
bx

cx
dx
平衡量mol/L
m－ax
n－bx

cx
dx
④反应速率：v（A）＝，v（B）＝，v（C）＝，v（D）＝
（2）计算中注意以下量的关系：
①对反应物：c（起始）－c（转化）＝c（某时刻）
②对生成物：c（起始）+c（转化）＝c（某时刻）
③转化率＝×100%
分层提分

题组A 基础过关练
1．在一定条件下，NO能够和H2发生反应：2NO+2H2＝N2+2H2O。经研究上述反应是按照以下三步反应依次进行的总反应（括号中是该条件下反应的相对速率）：①2NO+H2＝N2O+H2O（慢）；②2N2O＝2N2+O2（快）；③2H2+O2＝2H2O（更快）。以上总反应速率主要取决于三步反应中的（ ）。
A．① B．② C．③ D．②和③
2．反应mA+nBpC中，m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加amol/L，B每分钟减少1.5amol/L，A每分钟减少0.5amol/L，则m∶n∶p为（ ）。
A．2∶3∶1 B．1∶3∶2 C．2∶3∶3 D．3∶2∶1
3．（2021·兰州高二检测）不同温度下，在两个密闭容器中同时进行化学反应：2A（g）+3B（g）2C（g）+D（g），1min内甲容器中消耗掉2molA物质，乙容器内消耗6molA物质，则两容器内的反应速率大小关系为（ ）。
A．甲容器内反应速率快
B．乙甲容器内反应速率快
C．甲乙两容器内反应速率相等
D．无法比较
4．（2021·沈阳高二检测）在2CH4（g）+2NH3（g）+3O2（g）2HCN（g）+6H2O（g）反应中，已知v（HCN）＝n mol/（L·min），且v（O2）＝m mol/（L·min），则m与n的关系正确的是（ ）。
A．m＝n B．m＝n C．m＝n D．m＝2n
5．（2022年湖北省新高考联考协作体高二下学期3月考试）将1molA和1molB充入VL某密闭容器内发生反应：A（g）+B（g）C（g），2min时，c（A）＝0.4mol·L－1，平均反应速率v（C）＝0.8mol·L－1·min－1，则该容器的体积V的值为（ ）。
A．0.2 B．0.5 C．1 D．2
6．反应2SO2+O22SO3经过一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·（L·s）－1，则这段时间为（ ）。
A．0.1s B．2.5s C．5s D．10s
7．影响化学反应速率的外部因素主要有温度、浓度、压强和催化剂等。已知某反应在催化剂作用下按以下两步进行：
第一步：X+Y＝Z
第二步：Y+Z＝M+N+X
（1）此反应的总反应式为_________________。
（2）反应的中间产物是___________。
（3）反应的催化剂是___________。
8．某温度时，在0.5L密闭容器中某一反应的A、B气体物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析求得：

（1）该反应的化学方程式为______________________________。
（2）反应开始至4min时，B的平均反应速率为____________。
（3）平衡时A的转化率为________。第4min时，正逆反应速率的大小关系为：υ（正）___υ（逆）（填“＞”、“＜”或“＝”，下同），第8min时，υ（正）___υ（逆）。
题组B 能力提升练
1．（江苏省百校大联考2022届高三上学期第二次考试）东南大学王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理”如图，在较低的电压下实现氮气还原合成氨。

已知：
第一步：*+H+e－*H（快）（吸附在催化剂表面的物种用*表示）；
第二步：N2+2*H中间体（吸附在催化剂表面）（慢）；
第三步：（快）。
下列说法不正确的是（ ）。
A．上述三步中的决定速率步骤为第二步
B．第三步可表示为2*NH+4H++4e－2NH3
C．该法在合成氨的过程中能量的转化形式是电能转化为化学能
D．该法较传统工业合成氨法，具有能耗小、环境友好的优点
2．（2021·邯郸高二检测）反应4NH3（g）+5O2（g）＝4NO（g）+6H2O（g）在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率υ（X）（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（ ）。
A．υ（NH3）＝0.010mol/（L·s）
B．υ（O2）＝0.0010mol/（L·s）
C．υ（NO）＝0.0010mol/（L·s）
D．υ（H2O）＝0.045mol/（L·s）
3．（2021•淄博高二检测）某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5g锌粒（颗粒大小基本相同），通过分液漏斗加入40mL2.5mol•L－1的硫酸，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10s时恰好收集到气体的体积为50mL（若折合成0℃、101kPa条件下的H2体积为44.8mL），在该温度下，下列说法不正确的是（ ）。

A．用锌粒表示10s内该反应的速率为0.013g•s－1
B．忽略锥形瓶溶液体积的变化，用H+来表示10s该反应的速率0.01mol•（L•s）－1
C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2+来表示10s内反应的速率0.01mol•（L•s）－1
D．用H2表示10s内该反应的速率为0.005mol•（L•s）－1
4．将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后，测得反应速率分别为甲：υ（H2）＝3mol/（L·min）；乙：υ（N2）＝2mol/（L·min）；丙：υ（NH3）＝1mol/（L·min）。则三个容器中合成氨的速率（ ）。
A．υ（甲）＞υ（乙）＞υ（丙） B．υ（乙）＞υ（丙）＞υ（甲）
C．υ（丙）＞υ（甲）＞υ（乙） D．υ（乙）＞υ（甲）＞υ（丙）
5．（2021•淮安高二上学期期末检测）某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率变化。在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，标准状况下测得数据累计值如下（ ）。
时间（min）
1
2
3
4
5
氢气体积（mL）
50
120
232
290
310
A．在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段中，反应速率最大的时间段是4~5min，因为在此段时间内反应放出的热量较多
B．在2~3min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为0.lmol/（L•min）
C．在该稀盐酸中分别加入等体积的蒸馏水、Na2SO4溶液或Na2CO3溶液都能减缓反应速率且不减少产生氢气的量
D．为了加快该化学反应速率，可以向其中加入NaCl固体
6．（2021·唐山高二上学期期末检测）一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＜0，反应过程如图：下列说法正确的是（ ）。

A．t1min时正、逆反应速率相等
B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系
C．0～8min，H2的平均反应速率v（H2）＝0.09mol·L－1·min－1
D．10～12min，N2的平均反应速率v（N2）＝0.25mol·L－1·min－1
7．碳酸钙、盐酸是中学化学实验中的常用试剂。
（1）甲同学拟测定CaCO3固体与过量0.1mol•L－1 HCl的反应速率。
①该反应的化学方程式为_________________________。
②设计两种实验方案：
方案一：通过测量__________和__________计算反应速率
方案二：通过测量__________和__________计算反应速率
③配制250mL 0.1mol•L－1 HCl：量取_____mL 10mol•L－1 HCl加入烧杯中，加适量蒸馏水，搅拌，将溶液转入__________中，洗涤，定容，摇匀。
（2）乙同学拟用如图装置探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。

限选试剂与用品：0.1mol•L－1 HCl、颗粒状CaCO3、粉末状CaCO3、蒸馏水、量筒、秒表
设计实验方案：在固体表面积或反应物浓度不同的条件下，测定__________（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。
8．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）∶c（B）＝3∶5，C的平均反应速率为0.1mol/（L·min）。求：
（1）此时A的浓度c（A）＝________mol/L，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n（A）＝n（B）＝________mol；
（2）B的平均反应速率v（B）＝________mol/（L·min）；
（3）x的值为________。
题组C 培优拔尖练
1．H2（g）与ICl（g）的反应包含以下两步：
Ⅰ．H2（g）+ICl（g）＝HCl（g）+HI（g）
Ⅱ．HCl（g）+HI（g）+ICl（g）＝I2（g）+2HCl（g）
反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列有关说法错误的是（ ）。

A．反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应
B．反应Ⅰ、Ⅱ均为氧化还原反应
C．反应H2（g）+2ICl（g）＝I2（g）+2HCl（g）为放热反应
D．断裂2molH－Cl键和1molI－I键需吸收的总能量为218kJ
2．（2021~2022学年云南楚雄高二上学期期末）一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表。

下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（ ）。
A．0～6min的平均反应速率：v（H2O2）≈3.3×10－2mol·L－1·min－1
B．6～10min的平均反应速率：v（H2O2）＜3.3×10－2mol·L－1·min－1
C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.3mol·L－1
D．反应至6min时，H2O2分解了50%
3．把4molA和2.5molB混合于2L密闭容器中，发生反应：3A（g）+2B（s）xC（g）+D（g），5min后反应达到平衡，容器内压强变小，测得D的平均反应速率为0.05mol•L－1•min－1，下列结论错误的是（ ）。
A．A的平均反应速率为0.15mol•L－1•min－1
B．平衡时，C的浓度为0.25mol•L－1
C．B的平均反应速率为0.1mol•L－1•min－1
D．平衡时，容器内压强为原来的0.875倍
4．（2022年湖南衡阳高三3月模拟）在100mLN2O5/CCl4溶液中发生分解反应：2N2O54NO2+O2，在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表，下列说法不正确的是（ ）。
t/s
0
600
1200
1710
2220
2820
x
c（N2O5）/（mol·L－1）
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
A．600～1200s，生成NO2的平均速率为1×10－3mol·L－1·s－1
B．反应2220s时，放出的O2体积约为1.18L（标准状况）
C．反应达到平衡时，v正（N2O5）＝2v逆（NO2）
D．推测上表中的x为3930
5．（2021•蚌埠高二上学期期末检测）198K时，测得溶液中的反应H2O2+2HI＝2H2O+I2在不同浓度时化学反应速率v见下表：
实验编号
1
2
3
4
c（HI）/mol·L－1
0.100
0.200
0.300
0.100
c（H2O2）/mol·L－1
0.100
0.100
0.100
0.200
v/mol·L－1·s－1
0.00760
0.0153
0.0227
0.0151
以下说法正确的是（ ）。
A．实验1、2中，v（H2O2）相等
B．将浓度均为0.200mol·L－1H2O2和HI溶液等体积混合，反应开始时v＝0.0304mol·L－1·s－1
C．v与“HI和H2O2浓度的乘积”的比值为常数
D．实验4，反应5秒后H2O2浓度减少了0.0755mol·L－1
6．亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应：
Na2SO3+ KIO3+ H2SO4→ Na2SO4+ K2SO4+ I2+ H2O
（1）配平上面的氧化还原反应方程式，将化学计量数填入方框中。
（2）其中氧化剂是___________，若反应中有5mol电子转移，则生成的碘的物质的量是______mol。
（3）该反应的过程和机理较复杂，一般认为发生以下①～④反应：
①IO3－+SO32－＝IO2－+SO42－（反应速率慢）
②IO2－+2SO32－＝I－+2SO42－（反应速率快）
③5I－+6H++IO3－＝3I2+3H2O（反应速率快）
④I2+SO32－+H2O＝2I－+SO42－+2H+（反应速率快）
根据上述步骤推测该反应总的反应速率由__________反应决定（填序号）。
（4）若预先加入淀粉溶液，由上述四步反应可以看出必须在___________离子消耗完全时，才会有使淀粉变蓝的现象产生。