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2024年高考化学一轮总复习 第6单元 第1讲 化学反应速率 学案（含高考真题和课后作业）（教师版 ）
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这是一份2024年高考化学一轮总复习 第6单元 第1讲 化学反应速率 学案（含高考真题和课后作业）（教师版 ），共25页。学案主要包含了化学反应速率计算的方法归纳，化学反应速率大小的比较方法等内容，欢迎下载使用。
第六单元 化学反应速率与化学平衡
第1讲 化学反应速率
复习目标
1．了解化学反应速率的概念和定量表示方法并能够进行简单计算。
2.理解外界条件(温度、浓度、压强、催化剂)对反应速率的影响。
3.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应速率
1．化学反应速率
提醒：化学反应速率在一定条件下，也可以用其他物理量表示。如单位时间内气体体积变化、压强变化、颜色变化、固体质量变化等。
2．分析化学反应速率与化学计量数的关系
(1)同一化学反应在相同条件下可以用不同物质的浓度变化来表示反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同，故表示化学反应速率时要指明具体物质。
(2)用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时，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。例如，对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
请指出下列各说法的错因
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。
错因：反应速率大，反应现象不一定明显，如酸碱中和反应。
(2)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。
错因：单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加均表示正反应速率。
(3)某化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1，是指某时刻该反应的瞬时速率为0.8 mol·L－1·s－1。
错因：0.8__mol·L－1·s－1是指一段时间内的平均反应速率。
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快。
错因：同一反应在同一条件下，不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，但都表示该反应的反应速率。
一、化学反应速率计算的方法归纳
1．定义式法：找出各物质的起始量、某时刻量，求出转化量，利用定义式v(A)＝＝来计算。
2．用已知物质的反应速率，计算其他物质表示的反应速率——关系式法。
化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。
二、化学反应速率大小的比较方法
1．归一法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
按照化学计量数之间的关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
2．比值法
比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，例如比较与，若>，则A表示的反应速率比B大。
角度一 化学反应速率的计算
1．一定条件下反应A(s)＋3B(g)2C(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，A的物质的量由20 mol减小到8 mol，下列说法正确的是( )
A．用A表示该反应的反应速率为0.6 mol·L－1·min－1
B．用B表示该反应的反应速率为2.4 mol·L－1·min－1
C．2v(B)＝3v(C)
D．2 min内，用C表示该反应的反应速率为3.6 mol·L－1·min－1
答案 C
2．一定条件下，在容积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图所示。下列说法不正确的是( )
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)＝0.01125 mol·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.0025 mol·L－1·min－1
答案 A
化学反应中各物质浓度的计算模板——“三段式”法
(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 ＋ nB pC
起始(mol·L－1) a b c
转化(mol·L－1) x
某时刻(mol·L－1) a－x b－ c＋
v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝。
角度二 化学反应速率的大小比较
3．对于反应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
答案 D
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。则有关反应速率大小顺序为________________。
答案 ①>④>②＝③
考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因(主要因素)
反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2，镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。
2．外因
提醒：对于有气体参加的可逆反应，升高温度或增大压强v正、v逆均增大，但增大的倍数可能不同。
3．有效碰撞理论
(1)基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。
如：2HI===H2＋I2实际上经过下列两步反应完成：
①2HI―→H2＋2I·
②2I·―→I2
反应历程：基元反应反映了化学反应的历程，反应历程又称反应机理。
(2)有效碰撞、活化分子、活化能
①有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。
②活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
③活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，如图：
图中：E1为反应的活化能；
E2为活化分子变成生成物分子放出的能量；
E3为使用催化剂时反应的活化能；
反应热ΔH＝E1－E2。
(3)从活化分子、有效碰撞角度分析外界条件对反应速率的影响
请指出下列各说法的错因
(1)升温时，吸热反应速率增大，放热反应速率减小。
错因：无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，反应速率均加快。
(2)增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率。
错因：铁遇冷的浓硫酸发生钝化。
(3)反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)在固定容积的容器中进行，充入N2后，体系压强增大，反应速率加快。
错因：容积固定，充入N2，体系压强增大，但N2不参与反应，各反应物浓度不变，故反应速率不变。
(4)恒温条件下，在容积可变的密闭容器中进行如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在保持容器内压强不变的前提下不断向容器中充入稀有气体，在此过程中反应速率不变。
错因：充入稀有气体，要想压强不变则容器的体积就要增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。
(5)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，滴入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率。
错因：加入CuSO4形成原电池，使化学反应速率加快，而加入CH3COONa，会生成CH3COOH，c(H＋)减小，反应速率减慢。
(6)100 mL 2 mol·L－1盐酸与锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变。
错因：加入适量NaCl溶液相当于稀释盐酸，反应速率减小。
1．浓度对化学反应速率的影响的注意事项
(1)固体和纯液体的浓度可视为常数，改变其物质的量，对反应速率无影响，但要注意水对溶液的稀释作用。
(2)若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化(如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化)。
(3)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
2．压强对化学反应速率的影响注意事项
压强影响反应速率适用于有气体参加的化学反应，压强改变反应速率的实质是通过改变物质浓度引起的，若压强的改变没有导致浓度发生变化，则反应速率不变。
对于有气体参与的反应，有如下三种类型：
(1)恒温时
①体积减小→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。
②体积增大→压强减小→气体反应物浓度减小→反应速率减小。
(2)恒温恒容时
①充入气体反应物→总压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。
②充入“惰性气体”→总压强增大→反应物浓度不变→反应速率不变。
(3)恒温恒压时
充入“惰性气体”→体积增大→反应物浓度减小→反应速率减小。
3．催化剂对反应速率的影响注意事项
角度一 外界条件对化学反应速率的影响
1．在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是( )
A．加催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D．恒容下通入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
答案 D
2．少量铁粉与100 mL 0.01 mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的( )
①加H2O ②加NaOH固体 ③滴入几滴浓盐酸 ④加CH3COONa固体 ⑤加NaCl固体 ⑥滴入几滴硫酸铜溶液 ⑦升高温度(不考虑盐酸挥发) ⑧改用10 mL 0.1 mol·L－1盐酸
A．①⑥⑦ B．③⑤⑦⑧
C．③⑦⑧ D．③⑥⑦⑧
答案 C
角度二 控制变量探究影响化学反应速率的因素
3．为探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，某同学分别设计了图a、图b所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
A．图b中的A为分液漏斗
B．图b实验可通过测定相同状况下产生的气体体积与反应时间来比较反应速率
C．图a实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率
D．若图a实验中反应速率为①>②，则Fe3＋对H2O2分解的催化效果一定比Cu2＋好
答案 D
解析 因为氯化铁、硫酸铜中的阴离子不同，若图a实验中反应速率为①>②，不能说明Fe3＋对H2O2分解的催化效果一定比Cu2＋好，D错误。
4．已知：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)；
I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)。
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________________________________________。
答案 2.0 保证反应物K2S2O8浓度的改变，而其他物质的浓度不变
利用“控制变量法”的解题策略
角度三 化学反应速率的图像
5．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
(1)从反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为________________。X的物质的量浓度减少了____________，Y的转化率为________。
(2)该反应的化学方程式为______________________。
(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是________(填选项字母)。
A．t1时刻，增大了X的浓度
B．t1时刻，升高了体系温度
C．t1时刻，缩小了容器体积
D．t1时刻，使用了催化剂
答案 (1)0.079 mol·L－1·s－1 0.395 mol·L－1 79.0% (2)X(g)＋Y(g)2Z(g) (3)CD
解析 (3)由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率。
6．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。
(1)降低温度，化学反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)600 ℃时，在一容积为2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10 min和20 min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示，前10 min正反应速率逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”)；前15 min内用SO3表示的平均反应速率为__________________。
(3)图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是______________________。
(4)根据图示判断，10 min时改变的条件可能是________(填字母，下同)；20 min时改变的反应条件可能是________。
a．加入催化剂 b．缩小容器容积
c．降低温度 d．增加O2的物质的量
答案 (1)减小
(2)减小 1.33×10－3 mol·L－1·min－1
(3)15～20 min，25～30 min (4)ab d
高考真题演练
1．(2022·广东高考)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X―→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( )
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
答案 D
2．(2022·浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是( )
A.实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1
B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40
C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
答案 C
3．(2022·辽宁高考)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s)Y(g)＋2Z(g)，有关数据如下：
时间段/min
产物Z的平均生成速率/
mol·L－1·min－1
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于0.20 mol·L－1
B．2 min时，加入0.20 mol Z，此时v正(Z)＜v逆(Z)
C．3 min时，Y的体积分数约为33.3%
D．5 min时，X的物质的量为1.4 mol
答案 B
4．(2021·广东高考)反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a为c(X)随t的变化曲线
B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
答案 D
解析 由图可知，t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则c(Y)＝c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻Y浓度的变化量为c0－c(Y)，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为2[c0－c(Y)]，这种关系在t3后仍成立，D不正确。
5．(2020·山东高考改编)1，3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1，3丁二烯生成碳正离子()；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2加成或1，4加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1，2加成产物与1，4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是( )
A．1，2加成产物比1，4加成产物稳定
B．与0 ℃相比，40 ℃时1，3丁二烯的转化率增大
C．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率增大，1，4加成正反应速率减小
D．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
答案 D
解析 物质能量越低越稳定，由题图可知A错误；该加成反应不管生成1，4加成产物还是1，2加成产物，均为放热反应，则升高温度，不利于1，3丁二烯的转化，即在40 ℃时其转化率会减小，故B错误；从0 ℃升至40 ℃，即升高温度，1，4加成和1，2加成反应的正反应速率均会增大，故C错误。
6．(2022·海南高考节选)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应：
CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g)。相同条件下，CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应：
CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)
在反应器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶4通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2 min时，测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L－1)如下表所示。
催化剂
t＝350 ℃
t＝400 ℃
c(CH3OH)
c(CH4)
c(CH3OH)
c(CH4)
催化剂Ⅰ
10.8
12722
345.2
42780
催化剂Ⅱ
9.2
10775
34
38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应，0～2 min生成CH3OH的平均反应速率为________μmol·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件，原因是__________________________________。
答案 5.4 催化剂相同时，400 ℃的反应速率更快；温度相同时，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇的浓度比值大
7．(2022·辽宁高考节选)某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝________；
实验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为________。
a．有利于平衡正向移动
b．防止催化剂中毒
c．提高正反应速率
答案 －1 ac
解析 将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，提高正反应速率，a、c正确。
8．(2021·湖南高考节选)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面的方法由氨气得到氢气。
氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·mol－1)
946.0
436.0
390.8
一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝________ mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)。
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是________(用图中a、b、c、d表示)，理由是________________________________________________________。
答案 (1)＋90.8 (2)① ②b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来的2倍要小
解析 (2)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x mol，列出三段式：
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
起始/mol 0.1 0 0
转化/mol 2x x 3x
平衡/mol 0.1－2x x 3x
根据同温同体积下，混合气体的物质的量之比等于压强之比，＝，解得x＝0.02，v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1。
9．(2020·全国卷Ⅱ节选)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×cCH4，其中k为反应速率常数。
(1)设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝________r1。
(2)对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________。
A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加H2浓度，r增大
C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小
答案 (1)(1－α) (2)AD
解析 (1)根据r＝k×cCH4，若r1＝kc，甲烷转化率为α时，甲烷的浓度为c(1－α)，则r2＝kc(1－α)，所以r2＝(1－α)r1。
课时作业
建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．在带有活塞的密闭容器中发生反应Fe2O3(s)＋3H2(g)2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能加快正反应速率的是( )
A．增加H2O(g)的量
B．保持容器体积不变，增加H2进入量
C．充入He，保持容器内压强不变
D．升高体系温度
答案 C
2．对反应A＋BAB来说，常温下按以下情况进行反应：①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol；②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol；③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL；④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL。四者反应速率的大小关系是( )
A．②>①>④>③ B．④>③>②>①
C．①>②>④>③ D．①>②>③>④
答案 A
3．已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢，
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快，
下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应速率与I－浓度有关 B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
答案 A
4．向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如图甲所示[t0～t1阶段的c(B)变化未画出]。图乙为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是( )
A．若t1＝15 s，则用A的浓度变化表示的t0～t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L－1·s－1
B．t4～t5阶段改变的条件一定为减小压强
C．该容器的容积为2 L，B的起始物质的量为0.02 mol
D．t5～t6阶段，容器内A的物质的量减少了0.06 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g) ΔH＝－50a kJ·mol－1
答案 B
5．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应，H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，下列说法正确的是 ( )
A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g)，反应速率一定加快
B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快
C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快
D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，反应速率一定加快
答案 A
6．为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是( )
A．25 ℃时，在10～30 min内，R的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1
B．对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R的分解百分率相等
C．对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度的升高而增大
D．对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度的升高而增大
答案 D
解析 v(R)＝＝0.030 mol·L－1·min－1，A正确；在50 min时，30 ℃和10 ℃条件下R全部分解，分解率均为100%，B正确；在50 min、30 ℃时，R分解了1.6 mol·L－1，而在25 ℃时，R分解了1.3 mol·L－1，所以在0～50 min内，R的平均分解速率随温度的升高而增大，C正确；对比30 ℃和10 ℃的曲线，在同一时刻，R的浓度和温度都不同，不能说明R的分解速率随温度的升高而增大，D错误。
7．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(s)，若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L－1，则下列说法中不正确的是( )
A．用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
B．用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
C．2 s时，物质A的转化率为30%
D．用A、B、C来表示反应速率，其速率之比为2∶1∶3
答案 B
解析 B项，D为固体，不能用其浓度变化来表示反应速率，错误。
8．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)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．保持体积不变，充入H2O(g)
B．将容器的体积缩小一半
C．保持体积不变，充入N2
D．保持压强不变，充入N2
答案 C
解析 C项，保持体积不变，充入N2使体系压强增大，但各物质的浓度保持不变，反应速率不变。
9．(2022·杭州高三年级检测)探究反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH<0的反应物浓度与初始反应速率的关系，在800 ℃、恒容密闭容器中充入NO、H2进行实验，所得数据如表：
实验编号
c(NO)/ (mol·L－1)
c(H2)/ (mol·L－1)
v初始/(mol·L－1·s－1)
①
0.006
0.001
3.2×10－3
②
0.001
0.006
4.8×10－4
③
0.006
0.002
6.4×10－3
④
0.002
0.006
1.92×10－3
⑤
0.003
0.006
4.32×10－3
下列结论不正确的是( )
A．实验②、④探究的是c(NO)对反应速率的影响
B．反应达到化学平衡后，温度降低，逆反应速率减小幅度大于正反应速率减小幅度
C．若该反应速率方程为v＝k·ca(NO)·cb(H2)(k为常数)，则b＝1
D．实验⑤经过50 s达到化学平衡，用NO表示的平均反应速率为6.0×10－5 mol·L－1·s－1
答案 D
解析 实验②、④中氢气的浓度相同，NO的浓度不同，探究的是c(NO)对反应速率的影响，A正确；该反应为放热反应，反应达到化学平衡后，温度降低，平衡正向移动，逆反应速率减小幅度大于正反应速率减小幅度，B正确；将实验①③中数据代入该反应速率方程可得b＝1，C正确；若实验⑤经过50 s达到化学平衡，用NO表示的平均反应速率为6.0×10－5 mol·L－1·s－1，则反应过程中转化的NO浓度为6.0×10－5 mol·L－1·s－1×50 s＝0.003 mol·L－1，该反应为可逆反应，NO不可能100%转化，故D错误。
10．某同学在室温下进行如图所示实验。(已知：H2C2O4为二元弱酸)
试管a、b、c中溶液褪色分别耗时690 s、677 s、600 s。下列说法正确的是( )
A．反应的离子方程式为2MnO＋16H＋＋5C2O===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
B．试管c反应至300 s时，溶液中剩余的c(KMnO4)＝0.0025 mol/L
C．对比试管a、b，得到的结论是H2C2O4水溶液浓度增大，反应速率加快
D．对比试管c、d，可验证H＋浓度对反应速率的影响
答案 C
解析 反应的离子方程式为2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，A错误；c中溶液褪色耗时600 s，高锰酸钾浓度逐渐变稀反应变慢，试管c反应至300 s时，溶液中剩余的c(KMnO4)小于0.0025 mol/L，B错误；Cl－也能与KMnO4反应，无法验证H＋浓度对反应速率的影响，D错误。
二、非选择题
11．用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化)，实验装置如图甲所示：
实验序号
A溶液
B溶液
①
20 mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液
②
20 mL 0.2 mol·L－1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液
(1)该实验探究的是________对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是________>________(填实验序号)。
(2)若实验①在2 min时收集了4.48 mL CO2(标准状况下)，则在2 min时，c(MnO)＝________mol·L－1(假设混合溶液的体积为50 mL，反应前后体积变化忽略不计)。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定____________________________来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率变化如图乙，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①产物Mn2＋是反应的催化剂，②____________。
答案 (1)浓度 ② ① (2)0.0052
(3)KMnO4溶液完全褪色所需时间(或产生相同体积气体所需时间) (4)反应放热
解析 (2)收集到CO2的物质的量为n(CO2)＝＝2×10－4 mol，则根据化学方程式可得消耗的n(MnO)＝n(CO2)＝＝4×10－5 mol。在2 min时，n(MnO)＝30×10－3 L×0.01 mol·L－1－4×10－5 mol＝2.6×10－4 mol，从而可得c(MnO)＝＝0.0052 mol·L－1。
碘在科研与生活中有重要作用。
定量探究S2O＋2I－===2SO＋I2的反应速率与反应物浓度的关系。
查阅资料：该反应速率与c(S2O)和c(I－)的关系为v＝kcm(S2O)cn(I－)，k为常数。
实验任务：测定不同浓度下的反应速率确定m、n的值。
实验方法：按下表体积用量V将各溶液混合，(NH4)2S2O8溶液最后加入，记录开始反应至溶液出现蓝色所用的时间t。实验过程中发生如下反应：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)
实验记录表：
实验编号
A
B
C
D
E
0.2 mol·L－1(NH4)2S2O8溶液/mL
10
5
2.5
10
10
0.2 mol·L－1 KI溶液/mL
10
10
10
5
2.5
0.05 mol·L－1 Na2S2O3溶液/mL
3
3
3
3
3
0.2 mol·L－1 KNO3溶液/mL
0
V1
V2
V3
V4
0.2 mol·L－1(NH4)2SO4溶液/mL
0
V5
V6
V7
V8
0.2%淀粉溶液/mL
1
1
1
1
1
t/s
t1
t2
t3
t4
t5
(1)加入KNO3、(NH4)2SO4溶液的目的是控制实验条件，其中V1＝________，V4＝________，V5＝________。
(2)当溶液中________(填化学式)耗尽后溶液出现稳定的蓝色。根据实验A的数据，反应速率v(S2O)＝________ mol·L－1·s－1(列出算式)。
(3)根据实验数据可确定m、n的值。n＝1的判断依据是__________(用t的关系式来表示)。
答案 (1)0 7.5 5 (2)Na2S2O3
(3)t5＝2t4＝4t1
解析 (1)对照实验探究浓度对反应速率的影响，须保证其他条件完全一致，为保证溶液总体积不变且仅改变S2O或I－的浓度而其他物质浓度不变，即每组铵根离子浓度、钾离子浓度要相等，故V1＝0，V4＝7.5，V5＝5。
(2)当Na2S2O3耗尽后，会出现稳定的蓝色，根据S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)、I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)可得计量关系S2O～I2～2S2O，则反应速率v(S2O)∶v(S2O)＝1∶2，v(S2O)＝v(S2O)＝×＝× mol·L－1·s－1＝ mol·L－1·s－1。
(3)n＝1表示速率与c(I－)成正比，编号A、D、E中c(I－)的比为10∶5∶2.5，则t1∶t4∶t5＝1∶2∶4，关系表达式为：t5＝2t4＝4t1。
第六单元 化学反应速率与化学平衡
第1讲 化学反应速率
复习目标
1．了解化学反应速率的概念和定量表示方法并能够进行简单计算。
2.理解外界条件(温度、浓度、压强、催化剂)对反应速率的影响。
3.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应速率
1．化学反应速率
提醒：化学反应速率在一定条件下，也可以用其他物理量表示。如单位时间内气体体积变化、压强变化、颜色变化、固体质量变化等。
2．分析化学反应速率与化学计量数的关系
(1)同一化学反应在相同条件下可以用不同物质的浓度变化来表示反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同，故表示化学反应速率时要指明具体物质。
(2)用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时，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。例如，对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
请指出下列各说法的错因
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。
错因：反应速率大，反应现象不一定明显，如酸碱中和反应。
(2)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。
错因：单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加均表示正反应速率。
(3)某化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1，是指某时刻该反应的瞬时速率为0.8 mol·L－1·s－1。
错因：0.8__mol·L－1·s－1是指一段时间内的平均反应速率。
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快。
错因：同一反应在同一条件下，不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，但都表示该反应的反应速率。
一、化学反应速率计算的方法归纳
1．定义式法：找出各物质的起始量、某时刻量，求出转化量，利用定义式v(A)＝＝来计算。
2．用已知物质的反应速率，计算其他物质表示的反应速率——关系式法。
化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。
二、化学反应速率大小的比较方法
1．归一法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
按照化学计量数之间的关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
2．比值法
比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，例如比较与，若>，则A表示的反应速率比B大。
角度一 化学反应速率的计算
1．一定条件下反应A(s)＋3B(g)2C(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，A的物质的量由20 mol减小到8 mol，下列说法正确的是( )
A．用A表示该反应的反应速率为0.6 mol·L－1·min－1
B．用B表示该反应的反应速率为2.4 mol·L－1·min－1
C．2v(B)＝3v(C)
D．2 min内，用C表示该反应的反应速率为3.6 mol·L－1·min－1
答案 C
2．一定条件下，在容积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应过程如图所示。下列说法不正确的是( )
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)＝0.01125 mol·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.0025 mol·L－1·min－1
答案 A
化学反应中各物质浓度的计算模板——“三段式”法
(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 ＋ nB pC
起始(mol·L－1) a b c
转化(mol·L－1) x
某时刻(mol·L－1) a－x b－ c＋
v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝。
角度二 化学反应速率的大小比较
3．对于反应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
答案 D
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。则有关反应速率大小顺序为________________。
答案 ①>④>②＝③
考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因(主要因素)
反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2，镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。
2．外因
提醒：对于有气体参加的可逆反应，升高温度或增大压强v正、v逆均增大，但增大的倍数可能不同。
3．有效碰撞理论
(1)基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。
如：2HI===H2＋I2实际上经过下列两步反应完成：
①2HI―→H2＋2I·
②2I·―→I2
反应历程：基元反应反映了化学反应的历程，反应历程又称反应机理。
(2)有效碰撞、活化分子、活化能
①有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。
②活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
③活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，如图：
图中：E1为反应的活化能；
E2为活化分子变成生成物分子放出的能量；
E3为使用催化剂时反应的活化能；
反应热ΔH＝E1－E2。
(3)从活化分子、有效碰撞角度分析外界条件对反应速率的影响
请指出下列各说法的错因
(1)升温时，吸热反应速率增大，放热反应速率减小。
错因：无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，反应速率均加快。
(2)增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率。
错因：铁遇冷的浓硫酸发生钝化。
(3)反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)在固定容积的容器中进行，充入N2后，体系压强增大，反应速率加快。
错因：容积固定，充入N2，体系压强增大，但N2不参与反应，各反应物浓度不变，故反应速率不变。
(4)恒温条件下，在容积可变的密闭容器中进行如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在保持容器内压强不变的前提下不断向容器中充入稀有气体，在此过程中反应速率不变。
错因：充入稀有气体，要想压强不变则容器的体积就要增大，反应物的浓度减小，反应速率减小。
(5)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，滴入少量硫酸铜与醋酸钠均能够提高反应速率。
错因：加入CuSO4形成原电池，使化学反应速率加快，而加入CH3COONa，会生成CH3COOH，c(H＋)减小，反应速率减慢。
(6)100 mL 2 mol·L－1盐酸与锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变。
错因：加入适量NaCl溶液相当于稀释盐酸，反应速率减小。
1．浓度对化学反应速率的影响的注意事项
(1)固体和纯液体的浓度可视为常数，改变其物质的量，对反应速率无影响，但要注意水对溶液的稀释作用。
(2)若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化(如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化)。
(3)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
2．压强对化学反应速率的影响注意事项
压强影响反应速率适用于有气体参加的化学反应，压强改变反应速率的实质是通过改变物质浓度引起的，若压强的改变没有导致浓度发生变化，则反应速率不变。
对于有气体参与的反应，有如下三种类型：
(1)恒温时
①体积减小→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。
②体积增大→压强减小→气体反应物浓度减小→反应速率减小。
(2)恒温恒容时
①充入气体反应物→总压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。
②充入“惰性气体”→总压强增大→反应物浓度不变→反应速率不变。
(3)恒温恒压时
充入“惰性气体”→体积增大→反应物浓度减小→反应速率减小。
3．催化剂对反应速率的影响注意事项
角度一 外界条件对化学反应速率的影响
1．在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是( )
A．加催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D．恒容下通入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
答案 D
2．少量铁粉与100 mL 0.01 mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的( )
①加H2O ②加NaOH固体 ③滴入几滴浓盐酸 ④加CH3COONa固体 ⑤加NaCl固体 ⑥滴入几滴硫酸铜溶液 ⑦升高温度(不考虑盐酸挥发) ⑧改用10 mL 0.1 mol·L－1盐酸
A．①⑥⑦ B．③⑤⑦⑧
C．③⑦⑧ D．③⑥⑦⑧
答案 C
角度二 控制变量探究影响化学反应速率的因素
3．为探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，某同学分别设计了图a、图b所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
A．图b中的A为分液漏斗
B．图b实验可通过测定相同状况下产生的气体体积与反应时间来比较反应速率
C．图a实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率
D．若图a实验中反应速率为①>②，则Fe3＋对H2O2分解的催化效果一定比Cu2＋好
答案 D
解析 因为氯化铁、硫酸铜中的阴离子不同，若图a实验中反应速率为①>②，不能说明Fe3＋对H2O2分解的催化效果一定比Cu2＋好，D错误。
4．已知：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)；
I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)。
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________________________________________。
答案 2.0 保证反应物K2S2O8浓度的改变，而其他物质的浓度不变
利用“控制变量法”的解题策略
角度三 化学反应速率的图像
5．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
(1)从反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为________________。X的物质的量浓度减少了____________，Y的转化率为________。
(2)该反应的化学方程式为______________________。
(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是________(填选项字母)。
A．t1时刻，增大了X的浓度
B．t1时刻，升高了体系温度
C．t1时刻，缩小了容器体积
D．t1时刻，使用了催化剂
答案 (1)0.079 mol·L－1·s－1 0.395 mol·L－1 79.0% (2)X(g)＋Y(g)2Z(g) (3)CD
解析 (3)由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率。
6．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。
(1)降低温度，化学反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)600 ℃时，在一容积为2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10 min和20 min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示，前10 min正反应速率逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”)；前15 min内用SO3表示的平均反应速率为__________________。
(3)图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是______________________。
(4)根据图示判断，10 min时改变的条件可能是________(填字母，下同)；20 min时改变的反应条件可能是________。
a．加入催化剂 b．缩小容器容积
c．降低温度 d．增加O2的物质的量
答案 (1)减小
(2)减小 1.33×10－3 mol·L－1·min－1
(3)15～20 min，25～30 min (4)ab d
高考真题演练
1．(2022·广东高考)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X―→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( )
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
答案 D
2．(2022·浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是( )
A.实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1
B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40
C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
答案 C
3．(2022·辽宁高考)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s)Y(g)＋2Z(g)，有关数据如下：
时间段/min
产物Z的平均生成速率/
mol·L－1·min－1
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于0.20 mol·L－1
B．2 min时，加入0.20 mol Z，此时v正(Z)＜v逆(Z)
C．3 min时，Y的体积分数约为33.3%
D．5 min时，X的物质的量为1.4 mol
答案 B
4．(2021·广东高考)反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．a为c(X)随t的变化曲线
B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
答案 D
解析 由图可知，t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则c(Y)＝c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻Y浓度的变化量为c0－c(Y)，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为2[c0－c(Y)]，这种关系在t3后仍成立，D不正确。
5．(2020·山东高考改编)1，3丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1，3丁二烯生成碳正离子()；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2加成或1，4加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1，2加成产物与1，4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是( )
A．1，2加成产物比1，4加成产物稳定
B．与0 ℃相比，40 ℃时1，3丁二烯的转化率增大
C．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率增大，1，4加成正反应速率减小
D．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
答案 D
解析 物质能量越低越稳定，由题图可知A错误；该加成反应不管生成1，4加成产物还是1，2加成产物，均为放热反应，则升高温度，不利于1，3丁二烯的转化，即在40 ℃时其转化率会减小，故B错误；从0 ℃升至40 ℃，即升高温度，1，4加成和1，2加成反应的正反应速率均会增大，故C错误。
6．(2022·海南高考节选)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应：
CO2(g)＋4H2(g)2H2O(g)＋CH4(g)。相同条件下，CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应：
CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)
在反应器中按n(CO2)∶n(H2)＝1∶4通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2 min时，测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L－1)如下表所示。
催化剂
t＝350 ℃
t＝400 ℃
c(CH3OH)
c(CH4)
c(CH3OH)
c(CH4)
催化剂Ⅰ
10.8
12722
345.2
42780
催化剂Ⅱ
9.2
10775
34
38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应，0～2 min生成CH3OH的平均反应速率为________μmol·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件，原因是__________________________________。
答案 5.4 催化剂相同时，400 ℃的反应速率更快；温度相同时，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇的浓度比值大
7．(2022·辽宁高考节选)某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝________；
实验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为________。
a．有利于平衡正向移动
b．防止催化剂中毒
c．提高正反应速率
答案 －1 ac
解析 将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，提高正反应速率，a、c正确。
8．(2021·湖南高考节选)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面的方法由氨气得到氢气。
氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·mol－1)
946.0
436.0
390.8
一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝________ mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)。
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是________(用图中a、b、c、d表示)，理由是________________________________________________________。
答案 (1)＋90.8 (2)① ②b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来的2倍要小
解析 (2)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x mol，列出三段式：
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
起始/mol 0.1 0 0
转化/mol 2x x 3x
平衡/mol 0.1－2x x 3x
根据同温同体积下，混合气体的物质的量之比等于压强之比，＝，解得x＝0.02，v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1。
9．(2020·全国卷Ⅱ节选)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×cCH4，其中k为反应速率常数。
(1)设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝________r1。
(2)对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________。
A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加H2浓度，r增大
C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小
答案 (1)(1－α) (2)AD
解析 (1)根据r＝k×cCH4，若r1＝kc，甲烷转化率为α时，甲烷的浓度为c(1－α)，则r2＝kc(1－α)，所以r2＝(1－α)r1。
课时作业
建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．在带有活塞的密闭容器中发生反应Fe2O3(s)＋3H2(g)2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能加快正反应速率的是( )
A．增加H2O(g)的量
B．保持容器体积不变，增加H2进入量
C．充入He，保持容器内压强不变
D．升高体系温度
答案 C
2．对反应A＋BAB来说，常温下按以下情况进行反应：①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol；②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol；③0.1 mol·L－1的A、B溶液各10 mL；④0.5 mol·L－1的A、B溶液各50 mL。四者反应速率的大小关系是( )
A．②>①>④>③ B．④>③>②>①
C．①>②>④>③ D．①>②>③>④
答案 A
3．已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢，
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快，
下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应速率与I－浓度有关 B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
答案 A
4．向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如图甲所示[t0～t1阶段的c(B)变化未画出]。图乙为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法中正确的是( )
A．若t1＝15 s，则用A的浓度变化表示的t0～t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L－1·s－1
B．t4～t5阶段改变的条件一定为减小压强
C．该容器的容积为2 L，B的起始物质的量为0.02 mol
D．t5～t6阶段，容器内A的物质的量减少了0.06 mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g) ΔH＝－50a kJ·mol－1
答案 B
5．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应，H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，下列说法正确的是 ( )
A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g)，反应速率一定加快
B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快
C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快
D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，反应速率一定加快
答案 A
6．为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。下列说法不正确的是( )
A．25 ℃时，在10～30 min内，R的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1
B．对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R的分解百分率相等
C．对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度的升高而增大
D．对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度的升高而增大
答案 D
解析 v(R)＝＝0.030 mol·L－1·min－1，A正确；在50 min时，30 ℃和10 ℃条件下R全部分解，分解率均为100%，B正确；在50 min、30 ℃时，R分解了1.6 mol·L－1，而在25 ℃时，R分解了1.3 mol·L－1，所以在0～50 min内，R的平均分解速率随温度的升高而增大，C正确；对比30 ℃和10 ℃的曲线，在同一时刻，R的浓度和温度都不同，不能说明R的分解速率随温度的升高而增大，D错误。
7．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(s)，若经2 s后测得C的浓度为0.9 mol·L－1，则下列说法中不正确的是( )
A．用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
B．用物质D表示的平均反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
C．2 s时，物质A的转化率为30%
D．用A、B、C来表示反应速率，其速率之比为2∶1∶3
答案 B
解析 B项，D为固体，不能用其浓度变化来表示反应速率，错误。
8．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)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．保持体积不变，充入H2O(g)
B．将容器的体积缩小一半
C．保持体积不变，充入N2
D．保持压强不变，充入N2
答案 C
解析 C项，保持体积不变，充入N2使体系压强增大，但各物质的浓度保持不变，反应速率不变。
9．(2022·杭州高三年级检测)探究反应2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH<0的反应物浓度与初始反应速率的关系，在800 ℃、恒容密闭容器中充入NO、H2进行实验，所得数据如表：
实验编号
c(NO)/ (mol·L－1)
c(H2)/ (mol·L－1)
v初始/(mol·L－1·s－1)
①
0.006
0.001
3.2×10－3
②
0.001
0.006
4.8×10－4
③
0.006
0.002
6.4×10－3
④
0.002
0.006
1.92×10－3
⑤
0.003
0.006
4.32×10－3
下列结论不正确的是( )
A．实验②、④探究的是c(NO)对反应速率的影响
B．反应达到化学平衡后，温度降低，逆反应速率减小幅度大于正反应速率减小幅度
C．若该反应速率方程为v＝k·ca(NO)·cb(H2)(k为常数)，则b＝1
D．实验⑤经过50 s达到化学平衡，用NO表示的平均反应速率为6.0×10－5 mol·L－1·s－1
答案 D
解析 实验②、④中氢气的浓度相同，NO的浓度不同，探究的是c(NO)对反应速率的影响，A正确；该反应为放热反应，反应达到化学平衡后，温度降低，平衡正向移动，逆反应速率减小幅度大于正反应速率减小幅度，B正确；将实验①③中数据代入该反应速率方程可得b＝1，C正确；若实验⑤经过50 s达到化学平衡，用NO表示的平均反应速率为6.0×10－5 mol·L－1·s－1，则反应过程中转化的NO浓度为6.0×10－5 mol·L－1·s－1×50 s＝0.003 mol·L－1，该反应为可逆反应，NO不可能100%转化，故D错误。
10．某同学在室温下进行如图所示实验。(已知：H2C2O4为二元弱酸)
试管a、b、c中溶液褪色分别耗时690 s、677 s、600 s。下列说法正确的是( )
A．反应的离子方程式为2MnO＋16H＋＋5C2O===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
B．试管c反应至300 s时，溶液中剩余的c(KMnO4)＝0.0025 mol/L
C．对比试管a、b，得到的结论是H2C2O4水溶液浓度增大，反应速率加快
D．对比试管c、d，可验证H＋浓度对反应速率的影响
答案 C
解析 反应的离子方程式为2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，A错误；c中溶液褪色耗时600 s，高锰酸钾浓度逐渐变稀反应变慢，试管c反应至300 s时，溶液中剩余的c(KMnO4)小于0.0025 mol/L，B错误；Cl－也能与KMnO4反应，无法验证H＋浓度对反应速率的影响，D错误。
二、非选择题
11．用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化)，实验装置如图甲所示：
实验序号
A溶液
B溶液
①
20 mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液
②
20 mL 0.2 mol·L－1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液
(1)该实验探究的是________对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是________>________(填实验序号)。
(2)若实验①在2 min时收集了4.48 mL CO2(标准状况下)，则在2 min时，c(MnO)＝________mol·L－1(假设混合溶液的体积为50 mL，反应前后体积变化忽略不计)。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定____________________________来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率变化如图乙，其中t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①产物Mn2＋是反应的催化剂，②____________。
答案 (1)浓度 ② ① (2)0.0052
(3)KMnO4溶液完全褪色所需时间(或产生相同体积气体所需时间) (4)反应放热
解析 (2)收集到CO2的物质的量为n(CO2)＝＝2×10－4 mol，则根据化学方程式可得消耗的n(MnO)＝n(CO2)＝＝4×10－5 mol。在2 min时，n(MnO)＝30×10－3 L×0.01 mol·L－1－4×10－5 mol＝2.6×10－4 mol，从而可得c(MnO)＝＝0.0052 mol·L－1。
碘在科研与生活中有重要作用。
定量探究S2O＋2I－===2SO＋I2的反应速率与反应物浓度的关系。
查阅资料：该反应速率与c(S2O)和c(I－)的关系为v＝kcm(S2O)cn(I－)，k为常数。
实验任务：测定不同浓度下的反应速率确定m、n的值。
实验方法：按下表体积用量V将各溶液混合，(NH4)2S2O8溶液最后加入，记录开始反应至溶液出现蓝色所用的时间t。实验过程中发生如下反应：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)
实验记录表：
实验编号
A
B
C
D
E
0.2 mol·L－1(NH4)2S2O8溶液/mL
10
5
2.5
10
10
0.2 mol·L－1 KI溶液/mL
10
10
10
5
2.5
0.05 mol·L－1 Na2S2O3溶液/mL
3
3
3
3
3
0.2 mol·L－1 KNO3溶液/mL
0
V1
V2
V3
V4
0.2 mol·L－1(NH4)2SO4溶液/mL
0
V5
V6
V7
V8
0.2%淀粉溶液/mL
1
1
1
1
1
t/s
t1
t2
t3
t4
t5
(1)加入KNO3、(NH4)2SO4溶液的目的是控制实验条件，其中V1＝________，V4＝________，V5＝________。
(2)当溶液中________(填化学式)耗尽后溶液出现稳定的蓝色。根据实验A的数据，反应速率v(S2O)＝________ mol·L－1·s－1(列出算式)。
(3)根据实验数据可确定m、n的值。n＝1的判断依据是__________(用t的关系式来表示)。
答案 (1)0 7.5 5 (2)Na2S2O3
(3)t5＝2t4＝4t1
解析 (1)对照实验探究浓度对反应速率的影响，须保证其他条件完全一致，为保证溶液总体积不变且仅改变S2O或I－的浓度而其他物质浓度不变，即每组铵根离子浓度、钾离子浓度要相等，故V1＝0，V4＝7.5，V5＝5。
(2)当Na2S2O3耗尽后，会出现稳定的蓝色，根据S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)、I2＋2S2O===2I－＋S4O(快)可得计量关系S2O～I2～2S2O，则反应速率v(S2O)∶v(S2O)＝1∶2，v(S2O)＝v(S2O)＝×＝× mol·L－1·s－1＝ mol·L－1·s－1。
(3)n＝1表示速率与c(I－)成正比，编号A、D、E中c(I－)的比为10∶5∶2.5，则t1∶t4∶t5＝1∶2∶4，关系表达式为：t5＝2t4＝4t1。
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