鲁科版高考化学一轮总复习第6章第2节化学反应速率化学反应条件的优化课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮总复习第6章第2节化学反应速率化学反应条件的优化课时学案，共21页。

第2节　化学反应速率　化学反应条件的优化
考试评价解读
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．通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。
3．知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
核心素养达成
变化观念
与
平衡思想
能认识化学反应速率是变化的，知道化学反应速率与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度、动态地分析化学反应速率，运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理
与
模型认知
建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系，建立模型；能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
科学探究
与
创新意识
能发现和提出有关化学反应速率的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。



　　　　　化学反应速率的有关计算
[以练带忆]
1．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　)
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1
B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1
C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1
D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1
D　解析：本题可以采用归一法进行求解，通过化学方程式各物质的系数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B物质是固体，不能用浓度表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1，表示的反应速率最快。
2．反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，在5 L的密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量增加了0.3 mol，则该反应的平均速率为(　　)
A．v(O2)＝0.01 mol·L－1·s－1
B．v(NO)＝0.08 mol·L－1·s－1
C．v(H2O)＝0.03 mol·L－1·s－1
D．v(NH3)＝0.002 mol·L－1·s－1
D　解析：先求出NO的反应速率：
v(NO)＝＝0.002 mol·L－1·s－1，然后运用“化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比”求出其他物质的反应速率：
v(O2)＝v(NO)＝0.002 5 mol·L－1·s－1，
v(H2O)＝v(NO)＝0.003 mol·L－1·s－1，
v(NH3)＝v(NO)＝0.002 mol·L－1·s－1。
3．将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在8～10 min内CO2的平均反应速率是(　　)

A．0.5 mol·L－1·min－1
B．0.1 mol·L－1·min－1
C．0 mol·L－1·min－1
D．0.125 mol·L－1·min－1
C　解析：由图可知，在8～10 min内，H2的物质的量都是2 mol，因此v(H2)＝＝0 mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比，v(CO2)＝v(H2)＝0 mol·L－1·min－1，故C项正确。
[练后梳理]
1．化学反应速率表示方法
通常用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示。
2．数学表达式及单位
v＝＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
3．化学反应速率与系数的关系
同一反应在同一时间内，用不同物质表示的反应速率的数值可能不同，用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。
如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。

同一化学反应中反应快慢的比较方法
(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
(2)比较化学反应速率与各物质的系数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较与，若＞，则A表示的反应速率比B的大。

　　　　　影响化学反应速率的因素
[以练带忆]
1．设C(s)＋CO2(g)2CO(g)(正反应为吸热反应)，反应速率为v1；N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)，反应速率为v2，对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为(　　)
A．同时增大 B．同时减小
C．v1增大，v2减小 D．v1减小，v2增大
A　解析：当温度升高时，无论正反应是吸热还是放热，化学反应速率都将增大，只是增大的程度不同。
2．下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2速率最大的是(　　)
选项
金属(粉末状)/mol
酸的浓度及体积
反应温度/ ℃
A
Mg,0.1
6 mol·L－1硝酸10 mL
60
B
Mg,0.1
3 mol·L－1盐酸10 mL
60
C
Fe,0.1
3 mol·L－1盐酸100 mL
60
D
Mg,0.1
3 mol·L－1硫酸5 mL
60
D　解析：反应的温度相同，A中硝酸与Mg反应不生成H2，3 mol·L－1 硫酸中c(H＋)最大，Mg比Fe活泼，因此D中反应速率最快。
3．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一体积可变的容器中进行。下列条件的改变对其化学反应速率几乎没有影响的是(　　)
①增加C的用量；
②将容器体积缩小一半；
③保持容器体积不变，充入氮气使容器内压强增大；
④保持压强不变，充入氮气使容器的体积变大。
A．②④ B．①③ C．③④ D．①④
B　解析：①增加固体物质的用量，反应速率几乎不变；②缩小容器体积相当于增大压强，反应速率加快；③保持容器体积不变，充入氮气，尽管容器内压强增大了，但反应各组分浓度并没有改变，反应速率不变；④保持容器压强不变，充入氮气使容器的体积变大，反应各组分浓度变小，反应速率变小。
[练后梳理]
1．内因
反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg＞Al。
2．外因

3．理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
②活化能：如图

图中：E1为正反应的活化能__，使用催化剂时的活化能为E3，反应焓变ΔH＝E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)
③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系


　　　　　工业合成氨
[以练带忆]
1．工业上合成氨一般采用700 K左右的温度，其原因是(　　)
①适当提高氨的合成速率　②提高氢气的转化率
③提高氨的产率　④催化剂在700 K时活性最大
A．只有① B．①② C．②③④ D．①④
D　解析：从合成氨反应的特点可知，升高温度有利于加快反应速率，但对平衡不利，综合各方面因素，选择700 K左右温度，一是有较快的反应速率，二是此温度下催化剂活性最大。
2．合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应。合成氨工业的生产流程如下：

下列关于合成氨工业的说法不正确的是(　　)
A．混合气体进行循环利用遵循绿色化学思想
B．合成氨反应须在低温下进行
C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率
D．使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动
B　解析：低温虽然有利于平衡正向移动，但低温会导致反应速率降低，不利于提高生产效率，故B不正确。
3．有平衡体系：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0，为了增加甲醇的产量，工厂应采取的措施正确的是(　　)
A．高温、高压
B．适宜温度、高压、催化剂
C．低温、低压
D．低温、高压、催化剂
B　解析：该反应为气体体积减小的放热反应，压强越大越有利于CH3OH的生成，因此宜采用高压；反应为放热反应，则低温有利于CH3OH的生成，但温度太低，反应速率太慢，因此应选用合适的温度；使用催化剂可加快反应速率，同时所用温度要兼顾催化剂的反应活性。
[练后梳理]
1．合成氨反应的特点
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0　ΔS<0。
2．反应条件选择的理论分析
(1)反应限度角度：低温、高压，有利于提高转化率。
(2)反应速率角度：高温、高压、使用催化剂，有利于提高化学反应速率。
3．适宜条件
(1)温度：700 K左右，此时催化剂活性最大。
(2)压强：低压(1×107 Pa)，中压(2×107～3×107 Pa)和高压(8.5×107～1×108 Pa)三种类型。
(3)催化剂：铁触媒。
(4)N2与H2的物质的量之比(投料比)：1∶2.8。
4．合成氨工业的简要流程可用方框图表示为

(1)原料气的制取
N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为
C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
(3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。
(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。

考点1　化学反应速率的计算
[抓本质·悟考法]
某温度下，在容积为2 L的恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应3A(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，12 s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1
B．12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率
C．b∶c＝1∶2
D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ

【解题关键点】　(1)A、B的浓度随时间变化的图像。
(2)反应3A(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)在2 L的恒容密闭容器中反应。
(3)12 s时反应达到平衡，生成0.8 mol C。
【易错失分点】　不能从图像中提取有用信息，导致A、B的平均反应速率计算错误；错误地把A、B的浓度当成物质的量计算反应放出的热量。
[自主解答]
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C　解析：分析图像可知12 s内A的浓度变化为0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.6 mol·L－1，反应速率v(A)＝＝＝0.05 mol·L－1·s－1，A项错误；分析图像，12 s内B的浓度变化为0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1＝0.2 mol·L－1，v(B)＝＝ mol·L－1·s－1，速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比，3∶b＝0.05 mol·L－1·s－1∶ mol·L－1·s－1，b＝1,3∶c＝0.05 mol·L－1·s－1∶，c＝2，b∶c＝1∶2，化学方程式中A、B的系数不同，12 s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B项错误，C项正确；消耗3 mol A放热Q kJ，12 s内消耗A的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol，1.2 mol A反应放出热量 0.4Q kJ，D项错误。
[多角度·突破练]
⊳角度1　化学反应速率计算的常用方法
1．一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图。下列说法正确的是(　　)

A．t1 min时正、逆反应速率相等
B．X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系
C．0～8 min，H2的平均反应速率v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.25 mol·L－1·min－1
B　解析：t1时刻没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，A项错误；根据图像，X的物质的量增加，属于反应产物，因此X为NH3的曲线，B项正确；0～8 min时，v(NH3)＝＝0.007 5 mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于系数之比v(H2)＝＝0.011 25 mol·L－1·min－1，C项错误；10～12 min，v(NH3)＝＝0.005 mol·L－1·min－1，v(N2)＝＝0.002 5 mol·L－1·min－1，D项错误。
2．将一定量的固体Ag2SO4置于容积不变的容器中(装有少量V2O5)，在某温度下发生反应：Ag2SO4(s)Ag2O(s)＋SO3(g)，2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)。反应经过10 min达到平衡，测得c(SO3)＝0.4 mol·L－1、c(SO2)＝0.1 mol·L－1。则下列叙述中正确的是(　　)
A．容器里气体的密度为40 g·L－1
B．SO3的分解率为30%
C．在这10 min内的平均速率为v(O2)＝0.05 mol·L－1·min－1
D．化学反应速率：v(Ag2SO4)＝v(SO3)
A　解析：混合气中c(SO3)＝0.4 mol·L－1、c(SO2)＝0.1 mol·L－1，则氧气就是0.05 mol·L－1，所以混合气体的密度是80×0.4 g·L－1＋64×0.1 g·L－1＋32×0.05 g·L－1＝40 g·L－1，选项A正确；c(SO2)＝0.1 mol·L－1，则消耗三氧化硫就是0.1 mol·L－1，所以三氧化硫的分解率是0.1 mol·L－1÷0.5 mol·L－1＝0.2，即20%，故B错误；氧气在这10 min内的平均速率为v(O2)＝0.05 mol·L－1÷10 min＝0.005 mol·L－1·min－1，故C错误；硫酸银是固体，不能表示化学反应速率，故D错误。

化学反应速率计算的方法
(1)定义式法：根据“v＝”进行计算。
(2)比例式法：根据“化学反应速率之比等于化学式中各物质前的系数之比”进行计算。
(3)三段式法：具体步骤如下。
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式计算。
例如：反应　　　　　　mA　＋nBpC　　　
t0 s时刻浓度/(mol·L－1) a b 0
转化浓度/(mol·L－1) x
t1 s时刻浓度/(mol·L－1) a－x b－
则：v(A)＝mol·L－1·s－1；
v(B)＝mol·L－1·s－1；
v(C)＝mol·L－1·s－1。
⊳角度2　化学反应速率大小比较
3．在2A(g)＋B(s)3C(g)＋4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是(　　)
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·s－1
B．v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1
C．v(C)＝12 mol·L－1·min－1
D．v(D)＝6 mol·L－1·min－1
A　解析：不同条件下不同物质表示的同一反应速率比较要先统一单位，然后除以该物质的系数再进行比较，比值越大，表示反应速率越快。A．v＝v(A)＝0.25 mol·L－1·s－1；B.B为固体，其浓度为常数，不用B的浓度变化表示反应速率；C.v＝v(C)＝4 mol·L－1·min－1≈0.067 mol·L－1·s－1；D.v＝v(D)＝1.5 mol·L－1·min－1＝0.025 mol·L－1·s－1；故表示该反应速率最快的是A项。
4．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)＝0.45 mol·L－1·s－1
②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1
③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1
④v(D)＝0.45 mol·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＝③
C．①＞②＞③＞④ D．④＞③＞②＞①
B　解析：可用比值法进行反应速率大小比较，＝0.45 mol·L－1·s－1；
＝＝0.2 mol·L－1·s－1；
＝＝0.2 mol·L－1·s－1；
＝＝0.225 mol·L－1·s－1，故①＞④＞②＝③，B项正确。

化学反应速率的比较方法
(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
(2)归一法：换算成同一物质相同单位的速率，再比较数值的大小。
(3)比值法：用各物质表示的反应速率除以对应各物质的系数，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＋nB===pC＋qD，若>，则反应速率v(A)>v(B)。
考点2　“控制变量法”探究反应速率的影响因素
[抓本质·悟考法]
(1)某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素，有关数据如下表所示：
序号
纯锌粉/g
2.0 mol·L－1硫酸溶液/mL
温度
/ ℃
硫酸铜
固体/g
加入蒸
馏水/mL
Ⅰ
2.0
50.0
25
0
0
Ⅱ
2.0
40.0
25
0
10.0
Ⅲ
2.0
50.0
25
0.2
0
Ⅳ
2.0
50.0
25
4.0
0
①本实验待测数据可以是________________________________，实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究________对锌与稀硫酸反应速率的影响。
②实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是________，写出有关反应的离子方程式：___________________________________________________。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
实验序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
表中Vx＝________，理由是____________________________。

【解题关键点】　(1)化学反应速率的测定，可以测量反应结束所需要的时间，或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间。
(2)要分析实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的，可根据两实验中变量的不同得出结论。
【易错失分点】　对于表中Vx，有些同学不知道加入水的作用而无法判断。加入水，是保证每组实验中其他物质的浓度相等(只有K2S2O8溶液的浓度不同)，即溶液的总体积相等，都是20.0 mL。
[自主解答]
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解析：(1)①实验Ⅰ和实验Ⅱ中，锌的质量和状态相同，硫酸的浓度不同，故可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。②实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜，Cu2＋的氧化性强于H＋，首先发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的铜附着在锌表面，在稀硫酸中构成原电池，加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多，生成的铜会覆盖在锌表面，阻止锌与稀硫酸进一步反应，产生氢气的速率会减慢。所以实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是探究硫酸铜的量对反应速率的影响。(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应使每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx＝2.0。
答案：(1)①反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间)　硫酸浓度　②探究硫酸铜的量对反应速率的影响　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)2.0　溶液总体积相等，反应物K2S2O8浓度改变，而其他物质浓度不变
[多角度·突破练]
⊳角度1　单变量对化学反应速率的影响
1．(2020·海南模拟)关于一定条件下的化学平衡：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0。 下列说法正确的是(　　)
A．恒温恒容，充入H2，v(正)增大，平衡右移
B．恒温恒容，充入He，v(正)增大，平衡右移
C．加压，v(正)、v(逆)不变，平衡不移动
D．升温，v(正)减小，v(逆)增大，平衡左移
A　解析：A项，恒温恒容，充入H2，c(H2)增大，v(正)增大，v(逆)不变，平衡右移，正确；B项，恒温恒容，充入He，各物质浓度不变，正、逆反应速率不变，平衡不移动，错误；C项，加压，v(正)、v(逆)都增大且增大程度相同，平衡不移动，错误；D项，升温，v(正)、v(逆)都增大，正反应放热，平衡左移，错误。
2．下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是(　　)
选项
反应
甲
乙
A
外形、大小相同的金属和水反应
Na
K
B
4 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液分别和不同浓度的2 mL H2C2O4(草酸)溶液反应
0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液
0.2 mol·L－1的H2C2O4溶液
C
5 mL 0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 mol·L－1H2SO4溶液反应
热水
冷水
D
5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2
无MnO2
粉末
加MnO2
粉末

C　解析：由于K比Na活泼，故外形、大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。

外界条件对化学反应速率的影响
(1)恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。
(2)恒温时，对于恒容密闭容器。
①充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。
②充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
(3)恒温恒压时。
充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
(4)升高温度，正反应速率和逆反应速率都加快，但加快的程度不同；降低温度，正反应速率和逆反应速率都减慢，但减慢的程度不同，吸热反应的反应速率总是受温度影响大。
⊳角度2　多变量对化学反应速率的影响
3．探究2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O反应速率的影响因素，有关实验数据如表所示：
实验编号
温度 ( ℃)
催化剂用量(g)
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
KMnO4溶液褪色平均时间(min)
体积
(mL)
浓度
(mol·L－1)
体积
(mL)
浓度
(mol·L－1)
1
25
0.5
4
0.1
8
0.2
12.7
2
80
0.5
4
0.1
8
0.2
a
3
25
0.5
4
0.01
8
0.2
6.7
4
25
0
4
0.01
8
0.2
b
下列说法不正确的是(　　)
A．a<12.7，b>6.7
B．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)>v(实验1)
C．用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为6.6×10－3 mol·L－1·min－1
D．可通过比较收集相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢
B　解析：温度高，速率快，a<12.7，没有用催化剂，速率慢，b>6.7，A正确；实验3，用的KMnO4浓度低，用KMnO4表示该反应速率慢，v(实验3) 4．已知：2N2(g)＋6H2O(g)4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol－1，如图为该反应在不同初始浓度的N2和不同催化剂Ⅰ、Ⅱ作用下(其他条件相同)，体积为2 L的密闭容器中n(NH3)随反应时间的变化曲线，下列说法正确的是(　　)

A．0～6 h内，催化剂Ⅰ的催化效果比催化剂Ⅱ的好
B．a点时，催化剂Ⅰ、Ⅱ作用下N2的转化率相等
C．0～5 h内，在催化剂Ⅰ的作用下，O2的反应速率为0.12 mol·L－1·h－1
D．0～12 h内，催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂Ⅰ的多
D　解析：催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的条件下，N2的初始浓度不同，催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的催化效果没法比较，A错误；N2的初始浓度不同，a点时生成NH3的物质的量相等，因此N2的转化率不相等，B错误；由图像可知0～5 h内，在催化剂Ⅰ的作用下，生成NH3的物质的量为0.8 mol，根据化学方程式可知生成O2的物质的量为0.6 mol，所以O2的反应速率为＝0.06 mol·L－1·h－1，C错误；0～12 h内，催化剂Ⅱ作用下生成NH3的物质的量比催化剂Ⅰ的多，因此催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂Ⅰ的多，D正确。
5．为了探究硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响，有同学设计了在一定条件下进行如下实验，测量在不同试剂用量的反应条件下获得相同量气体所用的时间。
(1)请完成下表(填写表格中的空白处)(假设溶液混合时体积变化忽略不计)
实验编号
①
②
③
所加0.4 mol·L－1 H2SO4溶液的体积/mL
30


所加0.2 mol·L－1 CuSO4溶液的体积/mL
0
0.5
5
所加蒸馏水的体积/mL
5


探究硫酸铜对硫酸与锌反应速率的影响，设计实验时应注意的问题

(2)实验③一段时间后可看到的锌粒表面呈____色。
(3)实验表明②号实验最快，③号实验最慢，可能的原因是______________________________________________________________。
解析：(1)要注意控制变量，所加硫酸溶液体积三次实验相同，加入水的体积要使混合溶液总体积相同。(2)锌表面有铜附着，故表面呈暗(紫)红色。(3)②号实验最快是因为形成原电池，③号实验最慢是因为生成的铜附着在锌表面，阻碍了反应的进行。
答案：(1)

①
②
③


30
30






4.5
0

温度、硫酸浓度、锌粒颗粒大小保持一致
(2)暗(紫)红
(3)②号实验最快是因为CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成原电池，加快了氢气产生的速率；③号实验最慢是因为较多的CuSO4加入后与Zn反应产生的Cu大量沉积在Zn表面，减小了Zn与溶液的接触面积

“控制变量法”解答化学反应速率问题


1．中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转换成N2和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是(　　)
A．使用光催化剂不改变反应速率
B．使用光催化剂能增大NO的转化率
C．升高温度能加快反应速率
D．改变压强对反应速率无影响
C　解析：催化剂可以改变反应速率，但不影响反应的转化率，A、B错误；对气体参加的反应，改变压强可以改变反应速率，D错误。
2．(命题情境：化学反应速率与反应历程问题)已知反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－752 kJ·mol－1的反应机理如下：
①2NO(g)N2O2(g)　　　　　　　　　(快)
②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g) (慢)
③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g) (快)
下列有关说法错误的是(　　)
A．①的逆反应速率大于②的正反应速率
B．②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C．N2O2和N2O是该反应的催化剂
D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
C　解析：①反应为快反应，说明该过程反应物和反应产物的活化能都较小，反应能快速平衡；②为慢反应，说明反应物和反应产物的活化能均较大，反应慢平衡时间较长，因此①的逆反应速率大于②的正反应速率，A正确；②反应为慢反应，说明反应的活化能大，物质微粒间的许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B正确；反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，C错误；总反应为放热反应，则总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大，D正确。
3．碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)2AlN(s)＋3CO(g)。在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　)

A．在不同时刻都存在关系：3v(N2)＝ v(CO)
B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙
D　解析：根据化学反应速率之比等于化学方程式中的各物质系数之比分析，3v(N2)＝v(CO)，故A正确；c点处切线的斜率是此时刻一氧化碳的瞬时速率，故B正确；图像中从a、b两点坐标可确定从a到b时间间隔和CO的浓度变化量，故可计算该段时间内反应的平均速率，故C正确；维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，则平衡状态与原来的平衡状态不同，故D错误。
4．(命题情境：化学反应速率与燃煤烟气的回收问题)一定条件下，用Fe2O3、NiO或 Cr2O3做催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成为 S。催化剂不同，其他条件(浓度、温度、压强)相同情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图，下列说法不正确的是(　　)

A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3做催化剂可以节约能源
B．其他条件相同时，选择Cr2O3做催化剂，SO2的平衡转化率最小
C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了
D．选择Fe2O3做催化剂，最适宜温度为340～380 ℃
B　解析：根据图像可知，当温度在340 ℃时，在Fe2O3做催化剂条件下，反应先达到平衡，SO2的平衡转化率最大，A项正确；其他条件相同时，选择Cr2O3做催化剂，在温度为300 ℃时，SO2的平衡转化率不是最小的，NiO做催化剂时，相同温度下，SO2的转化率是最小的，B项错误；催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，C项正确；在340～380 ℃，催化剂Fe2O3的催化能力最大，二氧化硫的转化率也是最大，反应速率最快，D项正确。
5．研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小。某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：
2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
①2NO(g)N2O2(g)(快)
v1正＝k1正c2(NO)，v1逆＝k1逆c(N2O2)　ΔH1<0
②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)
v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆c2(NO2)　ΔH2<0
请回答下列问题：
(1)一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________，根据速率方程分析，升高温度该反应速率减小的原因是________(填标号)。
a．k2正增大，c(N2O2)增大
b．k2正减小，c(N2O2)减小
c．k2正增大，c(N2O2)减小
d．k2正减小，c(N2O2)增大
(2)由实验数据得到v2正­c(O2)的关系可用如图表示。当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则相应的点变为________(填标号)。

解析：(1)由反应达到平衡状态可知，v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正×v2正＝v1逆×v2逆，即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)·c(O2)＝k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2)，则K＝＝；升高温度，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率降低，根据反应历程，v2正占主导，说明v2正减小，由于k受温度影响，升温k增大，且c(N2O2)减小，c正确。(2)决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反应②，升高温度，v2正减小，平衡向逆反应方向移动，c(O2)增大，因此当x点升高到某一温度时，c(O2)增大，v2正减小，符合条件的点为a。
答案：(1)　c　(2)a