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新高考化学一轮复习精品学案 第8章 第44讲 化学反应速率及影响因素（含解析）
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这是一份新高考化学一轮复习精品学案 第8章 第44讲 化学反应速率及影响因素（含解析），共18页。
[复习目标] 1.了解化学反应速率的概念及表示方法，能提取信息计算化学反应速率。2.掌握影响化学反应速率的因素，并能用有关理论解释。
考点一 化学反应速率及表示方法
1．化学反应速率
(1)
(2)各物质的化学反应速率之比＝化学计量数之比。
如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q。
(3)注意事项
①化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
②同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。
③固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
2．应用“三段式”计算化学反应速率
列起始量、转化量、某时刻量，再根据定义式或比例关系计算。
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，起始时A的浓度为a ml·L－1，B的浓度为b ml·L－1，C的浓度为c ml·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x ml·L－1，则化学反应速率的计算如下：
mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始浓度/ml·L－1 a b c
转化浓度/ml·L－1 x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
t1 s时浓度/ml·L－1 a－x b－eq \f(nx,m) c＋eq \f(px,m)
则v(A)＝eq \f(x,t1) ml·L－1·s－1，v(B)＝eq \f(nx,mt1) ml·L－1·s－1，v(C)＝eq \f(px,mt1) ml·L－1·s－1。
1．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显( )
2．由v＝eq \f(Δc,Δt)计算平均反应速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值( )
3．化学反应速率为0.8 ml·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L－1( )
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( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.×
一、化学反应速率的概念及基本计算
1．一定温度下反应：4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 ml·L－1，对此反应速率的表示正确的是( )
A．用A表示的反应速率是0.4 ml·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是1∶2∶3
C．在2 min末的反应速率，用B表示为0.3 ml·L－1·min－1
D．在这2 min内用B和C表示的瞬时速率的值都是逐渐减小的
答案 D
解析 A是固体，不能用其浓度的变化来表示反应速率；vB＝0.3 ml·L－1·min－1，表示2 min内的平均反应速率，在2 min末的速率为瞬时速率；在反应过程中B的浓度逐渐减小，故A、B反应生成C、D的瞬时速率也逐渐减小。
2．一定条件下，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)＝0.011 25 ml·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.002 5 ml·L－1·min－1
答案 A
解析 t1 min时，反应没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，A项错误；根据图像可知，在0～8 min内，X增加了0.6 ml，Y减少了0.9 ml，X、Y变化的物质的量之比为2∶3，则X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系，Y曲线表示H2的物质的量随时间的变化关系，B项正确；0～8 min，v(H2)＝eq \f(0.9 ml,10 L×8 min)＝0.011 25 ml·L－1·min－1，C项正确；10～12 min，v(NH3)＝eq \f(0.7－0.6 ml,10 L×2 min)＝0.005 ml·L－1·min－1，v(N2)＝eq \f(vNH3,2)＝0.002 5 ml·L－1·min－1，D项正确。
3．已知反应：4CO＋2NO2eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下。
①v(CO)＝1.5 ml·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.7 ml·L－1·min－1
③v(N2)＝0.4 ml·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1
⑤v(NO2)＝0.01 ml·L－1·s－1
请比较上述5种情况反应的快慢：______________________________________________(由大到小的顺序)。
答案 ③>①>②>⑤>④
解析 在不同条件下，用CO表示的反应速率：②v(CO)＝2v(NO2)＝1.4 ml·L－1·min－1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6 ml·L－1·min－1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1；⑤v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 ml·L－1·s－1＝1.2 ml·L－1·min－1，故反应的快慢为③>①>②>⑤>④。
化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法
按照化学计量数关系换算为同一物质、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。如aA(g)＋bB(g)cC(g)，即比较eq \f(vA,a)与eq \f(vB,b)，若eq \f(vA,a)>eq \f(vB,b)，则用A表示的化学反应速率比用B表示的大。
二、用其他物理量的变化表示的化学反应速率的计算
4．温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。
答案 30
解析 由单位可知v＝eq \f(240 mL,2 g×4 min)＝30 mL·g－1·min－1。
5．工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中的部分数据见下表：
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝________ kPa·min－1。
答案 eq \f(p0,30)
解析 列出三段式
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
初始/ml 4 2 0
转化/ml 2 1 2
10 min时/ml 2 1 2
恒温恒容下，气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p10 min满足eq \f(p0 kPa,p10 min)＝eq \f(6 ml,5 ml)，即p10 min＝eq \f(5,6)p0 kPa，p初始(SO2)＝eq \f(2,3)p0 kPa，p10 min(SO2)＝eq \f(5,6)p0 kPa×eq \f(2,5)＝eq \f(1,3)p0 kPa，故v(SO2)＝eq \f(\f(2,3)p0 kPa－\f(1,3)p0 kPa,10 min)＝eq \f(p0,30) kPa·min－1。
考点二 影响化学反应速率的因素
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(必须具有足够的能量)。
②活化能：如图
图中：E1表示反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2(注：E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量)。
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
条件→活化分子→有效碰撞→反应速率变化
1．催化剂参与化学反应，改变了活化能，但反应前后物理和化学性质保持不变( )
2．升温时吸热反应速率增大，放热反应速率减小( )
3．一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( )
4．增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大( )
5．100 mL 2 ml·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( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
一、影响化学反应速率的因素
1．下列措施可以增大化学反应速率的是________(填序号)。
①Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉
②Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用98%浓硫酸
③H2SO4与BaCl2溶液反应时，增大压强
④2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3 ΔH<0，升高温度
⑤Na与水反应时，增大水的用量
⑥2H2O2===2H2O＋O2↑反应中，加入少量MnO2
⑦H2与Cl2混合后光照
答案 ①④⑥⑦
2．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)缩小体积使压强增大：__________，原因是______________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)恒容充入N2：__________。
(3)恒容充入He：__________，原因是____________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)恒压充入He：__________。
答案 (1)增大 单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多 (2)增大 (3)不变 单位体积内活化分子数不变 (4)减小
惰性气体对反应速率的影响
二、用控制变量法探究影响化学反应速率的因素
3．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是( )
A．pH越小，氧化率越小
B．温度越高，氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率
答案 D
解析 由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大，A、B错误；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等，C错误。
4．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)：
下列说法不正确的是( )
A．V1＝1，V2＝2
B．设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响
C．实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束
D．实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)＝0.01 ml·L－1·min－1
答案 C
解析 实验Ⅰ和实验Ⅱ反应温度相同，实验Ⅱ中加入了1 mL水，根据控制变量法的原则，溶液总体积应保持不变，因而V1＝1，类比分析可得V2＝2，A正确；实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同，其他条件相同，因而设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，B正确；酸性KMnO4溶液呈紫红色，由表中数据可知，草酸溶液过量，KMnO4可反应完全，因而可以用颜色变化来判断反应终点，即实验计时是从溶液混合开始，溶液紫红色刚好褪去时结束，C错误；根据实验Ⅲ中有关数据可知，Δc(KMnO4)＝eq \f(0.01 ml·L－1×2×10－3 L,4×10－3 L)＝0.005 ml·L－1，v(KMnO4)＝eq \f(ΔcKMnO4,Δt)＝eq \f(0.005 ml·L－1,0.5 min)＝0.01 ml·L－1·min－1，D正确。
5．可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是工业上制取H2SO4的重要反应。
(1)在恒压条件下，该反应分组实验的有关条件如下表：
已知Ⅰ、Ⅱ两组实验过程中，SO3气体的体积分数φ(SO3)随时间t的变化曲线如图所示。
①Ⅱ组与Ⅰ相比不同的条件是_________________________________________________。
②将Ⅰ组实验中温度变为800 ℃，则φ(SO3)达到a%所需时间________t1(填“小于”“大于”或“等于”)。
(2)向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小排列的是________(填字母)。
甲：在500 ℃时，10 ml SO2和10 ml O2反应
乙：在500 ℃时，用V2O5作催化剂，10 ml SO2和10 ml O2反应
丙：在450 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
丁：在500 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
答案 (1)①使用催化剂(其他合理答案也可)
②小于 (2)C
解析 (1)①由题意可知，两组实验的压强、温度和起始浓度均相同，而由曲线图可看出，Ⅱ 组实验的反应速率快，所以Ⅱ组具备的其他条件是使用了催化剂，加快了化学反应速率。②温度升高后，化学反应速率加快，所以φ(SO3)达到a%所需的时间比原来短。
关于“控制变量法”题目的解题策略
1．(2022·浙江6月选考，20)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)eq \(,\s\up7(催化剂))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 ml·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
解析 实验①中，0～20 min，v(N2)＝eq \f(1,2)v(NH3)＝eq \f(1,2)×(2.40×10－3 ml·L－1－2.00×10－3 ml·L－1)÷20 min＝1.00×10－5 ml·L－1·min－1，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气的初始浓度与实验①一样，则实验①达平衡时氨气浓度为4.00×10－4 ml·L－1，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②60 min时处于平衡状态，x<0.40，即x≠0.40，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量相同，速率相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，则相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，D正确。
2．(2021·辽宁，12)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是( )
A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，反应速率为0.012 ml·L－1·min－1
D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 ml·L－1时，半衰期为62.5 min
答案 B
解析 由图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间越短，故反应速率越大，A项正确；由图中曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯的浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关，B项错误；条件①，反应速率为v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(3.0 ml·L－1－0 ml·L－1,250 min)＝0.012 ml·L－1·min－1，C项正确。
3．(2022·广东，15)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 ml·L－1·min－1
答案 D
解析 由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物的浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；由图可知，催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好，反应速率大，说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低，故B错误；由图可知，使用催化剂Ⅱ时，在0～2 min 内Y的浓度变化了2.0 ml·L－1，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 ml·L－1，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随时间t的变化，故C错误；使用催化剂Ⅰ时，在0～2 min内，Y的浓度变化了4.0 ml·L－1，则v(Y)＝eq \f(4.0 ml·L－1,2 min)＝2.0 ml·L－1·min－1，v(X)＝eq \f(1,2)v(Y)＝eq \f(1,2)×2.0 ml·L－1·min－1＝1.0 ml·L－1·min－1，故D正确。
课时精练
1．在温度不变的条件下，在恒容的容器中进行下列反应：N2O4(g)2NO2(g)，若N2O4的浓度由0.1 ml·L－1降到0.07 ml·L－1需要15 s，那么N2O4的浓度由0.07 ml·L－1降到0.05 ml·L－1所需的反应时间( )
A．等于5 s B．等于10 s
C．小于10 s D．大于10 s
答案 D
解析 N2O4的浓度由0.1 ml·L－1降到0.07 ml·L－1需要15 s，即N2O4的浓度变化量为0.03 ml·L－1，N2O4的浓度由0.07 ml·L－1降到0.05 ml·L－1，即N2O4的浓度变化量为0.02 ml·L－1，若反应速率不变，则所需时间为15 s×eq \f(0.02,0.03)＝10 s，但随着浓度的减小，反应速率逐渐减小，故所需时间大于10 s。
2．对于化学反应：3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系正确的是( )
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
答案 C
解析 化学反应速率之比等于化学计量数之比，则根据化学方程式3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)可知，v(W)∶v(Z)＝3∶3＝1∶1，A错误；v(X)∶v(Z)＝2∶3，B错误；v(X)∶v(Y)＝2∶4＝1∶2，C正确；v(W)∶v(X)＝3∶2，D错误。
3．一定温度下，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：
下列描述正确的是( )
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 ml·L－1·s－1
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 ml·L－1
C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0 %
D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)
答案 C
解析 反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为v(Z)＝eq \f(\f(1.58 ml,2 L),10 s)＝0.079 ml·L－1·s－1，故A错误；反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了eq \f(1.20 ml－0.41 ml,2 L)＝0.395 ml·L－1，故B错误；反应开始到10 s时，Y的转化率为eq \f(1.00 ml－0.21 ml,1.00 ml)×100%＝79%，故C正确；由题意知，反应为可逆反应，0～10 s内，X、Y的物质的量都变化了0.79 ml，Z的物质的量变化了1.58 ml，则反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，故D错误。
4．(2023·福州质检)某温度下，在体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0, 下列叙述正确的是( )
A．加入少量W，逆反应速率增大
B．升高温度，正反应和逆反应速率都增大
C．在容器中加入氦气，压强增大，反应速率增大
D．将容器的体积压缩，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增大
答案 B
解析 升温，正、逆反应速率均增大，B正确；体积一定时加入氦气，物质的量浓度不变，不影响反应速率，C错误；压缩体积，单位体积内的活化分子数增大，但活化分子百分数不变，D错误。
5．下列说法正确的是( )
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子有时也能发生有效碰撞 ③升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数 ④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多 ⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大 ⑥化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞
A．①②⑤ B．③④⑥
C．③④⑤⑥ D．②③④
答案 B
解析 ①活化分子间的碰撞不一定为有效碰撞，不一定发生化学反应，错误；②普通分子间的碰撞，达不到反应所需的能量，不能发生化学反应，错误；⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是降低了活化能，使有效碰撞次数增多，错误；⑥化学反应的实质与化学键有关，活化分子有合适取向时的有效碰撞一定发生化学反应，为化学反应的前提，正确。
6．如图表示某化学反应在使用催化剂(b曲线)和未使用催化剂(a曲线)时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是( )
A．a与b相比，b的活化能更高
B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量
C．a与b相比，a中活化分子的百分数更高
D．a与b相比，a的反应速率更快
答案 B
解析 a的活化能更高，A错误；该反应为放热反应，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，B正确；a与b相比，b的活化能小，b中活化分子的百分数更高，C错误；a与b相比，b的活化能更小，b的反应速率更快，D错误。
7．在298 K时，实验测得溶液中的反应：H2O2＋2HI===2H2O＋I2，在不同浓度时的化学反应速率如下表，由此可推知当c(HI)＝0.500 ml·L－1，c(H2O2)＝0.400 ml·L－1时的反应速率为( )
ml·L－1·s－1
B．0.152 ml·L－1·s－1
C．0.608 ml·L－1·s－1
D．0.760 ml·L－1·s－1
答案 B
解析 对比实验1和实验2可知，HI的浓度增大2倍，则反应速率增大2倍，对比实验1和实验4可知，H2O2的浓度增大2倍，则反应速率增大2倍，再对比实验1和3以及实验1和5可以得出结论：反应速率与c(HI)和c(H2O2)的变化成正比，所以当c(HI)＝0.500 ml·L－1，c(H2O2)＝0.400 ml·L－1时，v＝0.007 6 ml·L－1·s－1×5×4＝0.152 ml·L－1·s－1，故选B。
8．(2021·广东，14)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 X是唯一的反应物，随着反应的进行，其浓度不断减小，因此，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；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Y的浓度为c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻后Y的浓度的变化量为c0－c(Y)，则c(Z)＝2c0－2c(Y)，D不正确。
9．探究2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O反应速率的影响因素，有关实验数据如下表所示：
下列说法不正确的是( )
A．a<12.7，b>6.7
B．可通过比较收集相同体积的CO2所消耗的时间来判断反应速率的快慢
C．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)约为1.5×10－3 ml·L－1·min－1
D．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)＜v(实验1)
答案 C
解析 实验1和实验2中各反应物的浓度都相同，但实验2的温度比实验1高，所以反应速率快，KMnO4溶液褪色的时间短，a<12.7，实验3与实验4比较，实验4未使用催化剂，KMnO4溶液褪色的时间长，b>6.7，A正确；比较反应速率快慢，既可以利用KMnO4溶液褪色的时间判断，也可以通过比较产生相同体积CO2所消耗的时间来判断，B正确；用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)＝eq \f(\f(0.01 ml·L－1×4×10－3 L,12×10－3 L),6.7 min)≈5.0×10－4 ml·L－1·min－1，C不正确；通过计算，用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)＜v(实验1)，D正确。
10．(2022·辽宁，12)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 ml X发生反应2X(s)Y(g)＋2Z(g)，有关数据如下：
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1
B．2 min时，加入0.20 ml Z，此时v正(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 ml
答案 B
解析 反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则0～1 min内Z的平均生成速率大于0～2 min内的，故1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1，A正确；4 min时生成的Z的物质的量为0.15 ml·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.6 ml,6 min时生成的Z的物质的量为0.10 ml·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.6 ml，故反应在4 min时已达到平衡，设达到平衡时生成了a ml Y，列三段式：
2X(s)Y(g)＋2Z(g)
初始量/ml 2.0 0 0
转化量/ml 2a a 2a
平衡量/ml 2.0－2a a 0.6
根据2a＝0.6，得a＝0.3，则Y的平衡浓度为0.3 ml·L－1，Z的平衡浓度为0.6 ml·L－1，平衡常数K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108,2 min时Y的浓度为0.2 ml·L－1，Z的浓度为0.4 ml·L－1，加入0.2 ml Z后，Z的浓度变为0.6 ml·L－1，Q＝c2(Z)·c(Y)＝0.072v逆(Z)，B错误；反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，同温同压下，体积之比等于物质的量之比，eq \f(VY,VZ)＝eq \f(1,2)，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；由B项分析可知5 min时反应处于平衡状态，此时生成的Z为0.6 ml，则X的转化量为0.6 ml，初始X的物质的量为2.0 ml，剩余X的物质的量为1.4 ml，D正确。
11．作为一种绿色消毒剂，H2O2在公共卫生事业中发挥了重要的作用。已知反应：H2O2(l)===H2O(l)＋ eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝－98 kJ·ml－1 K＝2.88×1020。向H2O2稀溶液中滴加数滴含Mn2＋的溶液，即有气泡快速逸出，反应中Mn2＋起________作用。某组实验数据如下：
0～30 min内O2的平均速率v＝________ ml ·L－1·min－1。
答案 催化 0.007 5
解析 向H2O2稀溶液中滴加数滴含Mn2＋的溶液，即有气泡快速逸出，说明Mn2＋的加入加快了双氧水的分解速率，但Mn2＋本身没有发生任何变化，故Mn2＋起到了催化作用；起始时双氧水的浓度为0.70 ml ·L－1,30 min时双氧水的浓度为0.25 ml ·L－1，其浓度变化量Δc＝0.70 ml ·L－1－0.25 ml ·L－1＝0.45 ml ·L－1，则这段时间内双氧水的反应速率 v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.45 ml·L－1,30 min)＝0.015 ml·L－1·min－1，根据速率之比等于化学计量数之比，氧气的平均反应速率为0.007 5 ml·L－1·min－1。
12．为了进一步研究硫酸铜的量对锌与硫酸反应生成氢气速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
其中：V1＝_________，V6＝__________，V8＝_______________。
答案 30 10 19.5
解析 该实验目的是研究硫酸铜的量对锌与硫酸反应生成氢气速率的影响，所以要保证除了硫酸铜的浓度外，不改变其他物质的浓度，即保证各组实验中硫酸的浓度相同，混合后溶液的总体积相同，由此可知V1 ＝V2 ＝V3 ＝V4 ＝V5＝30，V5＋20＝ V4 ＋ V6 ＋10＝ V1＋0.5＋V8，即V1＝30，V6＝10，V8＝19.5。
13．(1)已知：2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8 kPa，分解的反应速率v＝2×10－3× SKIPIF 1 < 0 kPa·min－1。t＝62 min时，测得体系中 SKIPIF 1 < 0 ＝2.9 kPa，则此时的 SKIPIF 1 < 0 ＝________kPa，v＝________kPa·min－1。
(2)一定条件下测得反应2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以ml·min－1为单位，写出计算过程)：________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)Bdensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表：
上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝______min－1。
答案 (1)30.0 6.0×10－2
(2)v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×eq \f(ΔnCl2,Δt)＝2×eq \f(5.4－1.8×10－3 ml,6.0－2.0 min) ＝1.8×10－3 ml·min－1
(3) eq \f(k正,K) 1.95×10－3
解析 (1)由题意，列三段式：
eq \a\vs4\ac\hs10\c4(,2N2O5g,2N2O4g,＋O2g,起始/kPa,35.8,0,0,变化/kPa,2.9×2,2.9×2,2.9,62 min时/kPa,35.8－2.9×2,2.9×2,2.9)
所以 SKIPIF 1 < 0 ＝30.0 kPa；v＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。
(3)平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，则eq \f(k正,k逆)＝eq \f(xH2·xI2,x2HI)＝eq \f(cH2·cI2,c2HI)＝K，k逆＝eq \f(k正,K)；v正＝k正x2(HI)＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。反应时间/min
SO2(g) /ml
O2(g) /ml
SO3(g) /ml
0
4
2
0
5
1.5
10
2
15
1
条件改变
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大反应物浓度
增加
增加
不变
增加
增大
增大压强
增加
增加
不变
增加
增大
升高温度
不变
增加
增加
增加
增大
加催化剂
不变
增加
增加
增加
增大
在恒温恒容条件下
通入惰性气体，总压增大，反应物浓度不变，反应速率不变
恒温恒压条件下
通入惰性气体，总体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小
编号
0.01 ml·L－1酸性KMnO4溶液体积/mL
0.1 ml·L－1 H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应时间/min
Ⅰ
2
2
0
20
2.1
Ⅱ
V1
2
1
20
5.5
Ⅲ
V2
2
0
50
0.5
反应条件
温度
容器容积
起始n(SO2)
起始n(O2)
其他条件
Ⅰ组
500 ℃
1 L
1 ml
2 ml
无
Ⅱ组
500 ℃
1 L
1 ml
2 ml
编号
时间/min
cNH3/10－3 ml·L－1
表面积/cm2
0
20
40
60
80
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x
③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
实验编号
1
2
3
4
5
c(HI)/(ml·L－1)
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
c(H2O2)/(ml·L－1)
0.100
0.100
0.100
0.200
0.300
v/(ml·L－1·s－1)
0.007 6
0.015 2
0.022 8
0.015 2
0.022 8
编号
温度/℃
催化剂/g
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
KMnO4溶液褪色平均时间/min
体积/mL
浓度/(ml·L－1)
体积/mL
浓度/(ml·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
时间段/min
产物Z的平均生成速率/ml·L－1·min－1
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
t/min
0
10
20
30
40
50
c(H2O2)/ (ml ·L－1)
0.70
0.49
0.35
0.25
0.17
0.12
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 ml·L－1 稀硫酸/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/×10－3 ml
0
1.8
3.7
5.4
7.2
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
[复习目标] 1.了解化学反应速率的概念及表示方法，能提取信息计算化学反应速率。2.掌握影响化学反应速率的因素，并能用有关理论解释。
考点一 化学反应速率及表示方法
1．化学反应速率
(1)
(2)各物质的化学反应速率之比＝化学计量数之比。
如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q。
(3)注意事项
①化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
②同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。
③固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
2．应用“三段式”计算化学反应速率
列起始量、转化量、某时刻量，再根据定义式或比例关系计算。
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，起始时A的浓度为a ml·L－1，B的浓度为b ml·L－1，C的浓度为c ml·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x ml·L－1，则化学反应速率的计算如下：
mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始浓度/ml·L－1 a b c
转化浓度/ml·L－1 x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
t1 s时浓度/ml·L－1 a－x b－eq \f(nx,m) c＋eq \f(px,m)
则v(A)＝eq \f(x,t1) ml·L－1·s－1，v(B)＝eq \f(nx,mt1) ml·L－1·s－1，v(C)＝eq \f(px,mt1) ml·L－1·s－1。
1．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显( )
2．由v＝eq \f(Δc,Δt)计算平均反应速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值( )
3．化学反应速率为0.8 ml·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L－1( )
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( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.×
一、化学反应速率的概念及基本计算
1．一定温度下反应：4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 ml·L－1，对此反应速率的表示正确的是( )
A．用A表示的反应速率是0.4 ml·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是1∶2∶3
C．在2 min末的反应速率，用B表示为0.3 ml·L－1·min－1
D．在这2 min内用B和C表示的瞬时速率的值都是逐渐减小的
答案 D
解析 A是固体，不能用其浓度的变化来表示反应速率；vB＝0.3 ml·L－1·min－1，表示2 min内的平均反应速率，在2 min末的速率为瞬时速率；在反应过程中B的浓度逐渐减小，故A、B反应生成C、D的瞬时速率也逐渐减小。
2．一定条件下，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)＝0.011 25 ml·L－1·min－1
D．10～12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.002 5 ml·L－1·min－1
答案 A
解析 t1 min时，反应没有达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，A项错误；根据图像可知，在0～8 min内，X增加了0.6 ml，Y减少了0.9 ml，X、Y变化的物质的量之比为2∶3，则X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系，Y曲线表示H2的物质的量随时间的变化关系，B项正确；0～8 min，v(H2)＝eq \f(0.9 ml,10 L×8 min)＝0.011 25 ml·L－1·min－1，C项正确；10～12 min，v(NH3)＝eq \f(0.7－0.6 ml,10 L×2 min)＝0.005 ml·L－1·min－1，v(N2)＝eq \f(vNH3,2)＝0.002 5 ml·L－1·min－1，D项正确。
3．已知反应：4CO＋2NO2eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下。
①v(CO)＝1.5 ml·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.7 ml·L－1·min－1
③v(N2)＝0.4 ml·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1
⑤v(NO2)＝0.01 ml·L－1·s－1
请比较上述5种情况反应的快慢：______________________________________________(由大到小的顺序)。
答案 ③>①>②>⑤>④
解析 在不同条件下，用CO表示的反应速率：②v(CO)＝2v(NO2)＝1.4 ml·L－1·min－1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6 ml·L－1·min－1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1；⑤v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 ml·L－1·s－1＝1.2 ml·L－1·min－1，故反应的快慢为③>①>②>⑤>④。
化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法
按照化学计量数关系换算为同一物质、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。如aA(g)＋bB(g)cC(g)，即比较eq \f(vA,a)与eq \f(vB,b)，若eq \f(vA,a)>eq \f(vB,b)，则用A表示的化学反应速率比用B表示的大。
二、用其他物理量的变化表示的化学反应速率的计算
4．温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。
答案 30
解析 由单位可知v＝eq \f(240 mL,2 g×4 min)＝30 mL·g－1·min－1。
5．工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中的部分数据见下表：
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝________ kPa·min－1。
答案 eq \f(p0,30)
解析 列出三段式
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
初始/ml 4 2 0
转化/ml 2 1 2
10 min时/ml 2 1 2
恒温恒容下，气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p10 min满足eq \f(p0 kPa,p10 min)＝eq \f(6 ml,5 ml)，即p10 min＝eq \f(5,6)p0 kPa，p初始(SO2)＝eq \f(2,3)p0 kPa，p10 min(SO2)＝eq \f(5,6)p0 kPa×eq \f(2,5)＝eq \f(1,3)p0 kPa，故v(SO2)＝eq \f(\f(2,3)p0 kPa－\f(1,3)p0 kPa,10 min)＝eq \f(p0,30) kPa·min－1。
考点二 影响化学反应速率的因素
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(必须具有足够的能量)。
②活化能：如图
图中：E1表示反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2(注：E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量)。
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
条件→活化分子→有效碰撞→反应速率变化
1．催化剂参与化学反应，改变了活化能，但反应前后物理和化学性质保持不变( )
2．升温时吸热反应速率增大，放热反应速率减小( )
3．一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( )
4．增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大( )
5．100 mL 2 ml·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( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
一、影响化学反应速率的因素
1．下列措施可以增大化学反应速率的是________(填序号)。
①Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉
②Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用98%浓硫酸
③H2SO4与BaCl2溶液反应时，增大压强
④2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3 ΔH<0，升高温度
⑤Na与水反应时，增大水的用量
⑥2H2O2===2H2O＋O2↑反应中，加入少量MnO2
⑦H2与Cl2混合后光照
答案 ①④⑥⑦
2．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)缩小体积使压强增大：__________，原因是______________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)恒容充入N2：__________。
(3)恒容充入He：__________，原因是____________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)恒压充入He：__________。
答案 (1)增大 单位体积内，活化分子数目增加，有效碰撞的次数增多 (2)增大 (3)不变 单位体积内活化分子数不变 (4)减小
惰性气体对反应速率的影响
二、用控制变量法探究影响化学反应速率的因素
3．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是( )
A．pH越小，氧化率越小
B．温度越高，氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率
答案 D
解析 由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大，A、B错误；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等，C错误。
4．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化学小组欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应过程中浓度、温度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)：
下列说法不正确的是( )
A．V1＝1，V2＝2
B．设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响
C．实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束
D．实验Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)＝0.01 ml·L－1·min－1
答案 C
解析 实验Ⅰ和实验Ⅱ反应温度相同，实验Ⅱ中加入了1 mL水，根据控制变量法的原则，溶液总体积应保持不变，因而V1＝1，类比分析可得V2＝2，A正确；实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同，其他条件相同，因而设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响，B正确；酸性KMnO4溶液呈紫红色，由表中数据可知，草酸溶液过量，KMnO4可反应完全，因而可以用颜色变化来判断反应终点，即实验计时是从溶液混合开始，溶液紫红色刚好褪去时结束，C错误；根据实验Ⅲ中有关数据可知，Δc(KMnO4)＝eq \f(0.01 ml·L－1×2×10－3 L,4×10－3 L)＝0.005 ml·L－1，v(KMnO4)＝eq \f(ΔcKMnO4,Δt)＝eq \f(0.005 ml·L－1,0.5 min)＝0.01 ml·L－1·min－1，D正确。
5．可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是工业上制取H2SO4的重要反应。
(1)在恒压条件下，该反应分组实验的有关条件如下表：
已知Ⅰ、Ⅱ两组实验过程中，SO3气体的体积分数φ(SO3)随时间t的变化曲线如图所示。
①Ⅱ组与Ⅰ相比不同的条件是_________________________________________________。
②将Ⅰ组实验中温度变为800 ℃，则φ(SO3)达到a%所需时间________t1(填“小于”“大于”或“等于”)。
(2)向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小排列的是________(填字母)。
甲：在500 ℃时，10 ml SO2和10 ml O2反应
乙：在500 ℃时，用V2O5作催化剂，10 ml SO2和10 ml O2反应
丙：在450 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
丁：在500 ℃时，8 ml SO2和5 ml O2反应
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲
答案 (1)①使用催化剂(其他合理答案也可)
②小于 (2)C
解析 (1)①由题意可知，两组实验的压强、温度和起始浓度均相同，而由曲线图可看出，Ⅱ 组实验的反应速率快，所以Ⅱ组具备的其他条件是使用了催化剂，加快了化学反应速率。②温度升高后，化学反应速率加快，所以φ(SO3)达到a%所需的时间比原来短。
关于“控制变量法”题目的解题策略
1．(2022·浙江6月选考，20)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)eq \(,\s\up7(催化剂))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 ml·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
解析 实验①中，0～20 min，v(N2)＝eq \f(1,2)v(NH3)＝eq \f(1,2)×(2.40×10－3 ml·L－1－2.00×10－3 ml·L－1)÷20 min＝1.00×10－5 ml·L－1·min－1，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气的初始浓度与实验①一样，则实验①达平衡时氨气浓度为4.00×10－4 ml·L－1，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②60 min时处于平衡状态，x<0.40，即x≠0.40，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量相同，速率相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，则相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，D正确。
2．(2021·辽宁，12)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是( )
A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，反应速率为0.012 ml·L－1·min－1
D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 ml·L－1时，半衰期为62.5 min
答案 B
解析 由图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间越短，故反应速率越大，A项正确；由图中曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯的浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关，B项错误；条件①，反应速率为v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(3.0 ml·L－1－0 ml·L－1,250 min)＝0.012 ml·L－1·min－1，C项正确。
3．(2022·广东，15)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 ml·L－1·min－1
答案 D
解析 由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物的浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；由图可知，催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好，反应速率大，说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低，故B错误；由图可知，使用催化剂Ⅱ时，在0～2 min 内Y的浓度变化了2.0 ml·L－1，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 ml·L－1，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随时间t的变化，故C错误；使用催化剂Ⅰ时，在0～2 min内，Y的浓度变化了4.0 ml·L－1，则v(Y)＝eq \f(4.0 ml·L－1,2 min)＝2.0 ml·L－1·min－1，v(X)＝eq \f(1,2)v(Y)＝eq \f(1,2)×2.0 ml·L－1·min－1＝1.0 ml·L－1·min－1，故D正确。
课时精练
1．在温度不变的条件下，在恒容的容器中进行下列反应：N2O4(g)2NO2(g)，若N2O4的浓度由0.1 ml·L－1降到0.07 ml·L－1需要15 s，那么N2O4的浓度由0.07 ml·L－1降到0.05 ml·L－1所需的反应时间( )
A．等于5 s B．等于10 s
C．小于10 s D．大于10 s
答案 D
解析 N2O4的浓度由0.1 ml·L－1降到0.07 ml·L－1需要15 s，即N2O4的浓度变化量为0.03 ml·L－1，N2O4的浓度由0.07 ml·L－1降到0.05 ml·L－1，即N2O4的浓度变化量为0.02 ml·L－1，若反应速率不变，则所需时间为15 s×eq \f(0.02,0.03)＝10 s，但随着浓度的减小，反应速率逐渐减小，故所需时间大于10 s。
2．对于化学反应：3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系正确的是( )
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
答案 C
解析 化学反应速率之比等于化学计量数之比，则根据化学方程式3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)可知，v(W)∶v(Z)＝3∶3＝1∶1，A错误；v(X)∶v(Z)＝2∶3，B错误；v(X)∶v(Y)＝2∶4＝1∶2，C正确；v(W)∶v(X)＝3∶2，D错误。
3．一定温度下，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：
下列描述正确的是( )
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 ml·L－1·s－1
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 ml·L－1
C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0 %
D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)
答案 C
解析 反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为v(Z)＝eq \f(\f(1.58 ml,2 L),10 s)＝0.079 ml·L－1·s－1，故A错误；反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了eq \f(1.20 ml－0.41 ml,2 L)＝0.395 ml·L－1，故B错误；反应开始到10 s时，Y的转化率为eq \f(1.00 ml－0.21 ml,1.00 ml)×100%＝79%，故C正确；由题意知，反应为可逆反应，0～10 s内，X、Y的物质的量都变化了0.79 ml，Z的物质的量变化了1.58 ml，则反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，故D错误。
4．(2023·福州质检)某温度下，在体积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0, 下列叙述正确的是( )
A．加入少量W，逆反应速率增大
B．升高温度，正反应和逆反应速率都增大
C．在容器中加入氦气，压强增大，反应速率增大
D．将容器的体积压缩，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增大
答案 B
解析 升温，正、逆反应速率均增大，B正确；体积一定时加入氦气，物质的量浓度不变，不影响反应速率，C错误；压缩体积，单位体积内的活化分子数增大，但活化分子百分数不变，D错误。
5．下列说法正确的是( )
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子有时也能发生有效碰撞 ③升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数 ④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多 ⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大 ⑥化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞
A．①②⑤ B．③④⑥
C．③④⑤⑥ D．②③④
答案 B
解析 ①活化分子间的碰撞不一定为有效碰撞，不一定发生化学反应，错误；②普通分子间的碰撞，达不到反应所需的能量，不能发生化学反应，错误；⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是降低了活化能，使有效碰撞次数增多，错误；⑥化学反应的实质与化学键有关，活化分子有合适取向时的有效碰撞一定发生化学反应，为化学反应的前提，正确。
6．如图表示某化学反应在使用催化剂(b曲线)和未使用催化剂(a曲线)时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是( )
A．a与b相比，b的活化能更高
B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量
C．a与b相比，a中活化分子的百分数更高
D．a与b相比，a的反应速率更快
答案 B
解析 a的活化能更高，A错误；该反应为放热反应，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，B正确；a与b相比，b的活化能小，b中活化分子的百分数更高，C错误；a与b相比，b的活化能更小，b的反应速率更快，D错误。
7．在298 K时，实验测得溶液中的反应：H2O2＋2HI===2H2O＋I2，在不同浓度时的化学反应速率如下表，由此可推知当c(HI)＝0.500 ml·L－1，c(H2O2)＝0.400 ml·L－1时的反应速率为( )
ml·L－1·s－1
B．0.152 ml·L－1·s－1
C．0.608 ml·L－1·s－1
D．0.760 ml·L－1·s－1
答案 B
解析 对比实验1和实验2可知，HI的浓度增大2倍，则反应速率增大2倍，对比实验1和实验4可知，H2O2的浓度增大2倍，则反应速率增大2倍，再对比实验1和3以及实验1和5可以得出结论：反应速率与c(HI)和c(H2O2)的变化成正比，所以当c(HI)＝0.500 ml·L－1，c(H2O2)＝0.400 ml·L－1时，v＝0.007 6 ml·L－1·s－1×5×4＝0.152 ml·L－1·s－1，故选B。
8．(2021·广东，14)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 X是唯一的反应物，随着反应的进行，其浓度不断减小，因此，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；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Y的浓度为c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻后Y的浓度的变化量为c0－c(Y)，则c(Z)＝2c0－2c(Y)，D不正确。
9．探究2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O反应速率的影响因素，有关实验数据如下表所示：
下列说法不正确的是( )
A．a<12.7，b>6.7
B．可通过比较收集相同体积的CO2所消耗的时间来判断反应速率的快慢
C．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)约为1.5×10－3 ml·L－1·min－1
D．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)＜v(实验1)
答案 C
解析 实验1和实验2中各反应物的浓度都相同，但实验2的温度比实验1高，所以反应速率快，KMnO4溶液褪色的时间短，a<12.7，实验3与实验4比较，实验4未使用催化剂，KMnO4溶液褪色的时间长，b>6.7，A正确；比较反应速率快慢，既可以利用KMnO4溶液褪色的时间判断，也可以通过比较产生相同体积CO2所消耗的时间来判断，B正确；用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)＝eq \f(\f(0.01 ml·L－1×4×10－3 L,12×10－3 L),6.7 min)≈5.0×10－4 ml·L－1·min－1，C不正确；通过计算，用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)＜v(实验1)，D正确。
10．(2022·辽宁，12)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 ml X发生反应2X(s)Y(g)＋2Z(g)，有关数据如下：
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1
B．2 min时，加入0.20 ml Z，此时v正(Z)
D．5 min时，X的物质的量为1.4 ml
答案 B
解析 反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则0～1 min内Z的平均生成速率大于0～2 min内的，故1 min时，Z的浓度大于0.20 ml·L－1，A正确；4 min时生成的Z的物质的量为0.15 ml·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.6 ml,6 min时生成的Z的物质的量为0.10 ml·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.6 ml，故反应在4 min时已达到平衡，设达到平衡时生成了a ml Y，列三段式：
2X(s)Y(g)＋2Z(g)
初始量/ml 2.0 0 0
转化量/ml 2a a 2a
平衡量/ml 2.0－2a a 0.6
根据2a＝0.6，得a＝0.3，则Y的平衡浓度为0.3 ml·L－1，Z的平衡浓度为0.6 ml·L－1，平衡常数K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108,2 min时Y的浓度为0.2 ml·L－1，Z的浓度为0.4 ml·L－1，加入0.2 ml Z后，Z的浓度变为0.6 ml·L－1，Q＝c2(Z)·c(Y)＝0.072
11．作为一种绿色消毒剂，H2O2在公共卫生事业中发挥了重要的作用。已知反应：H2O2(l)===H2O(l)＋ eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝－98 kJ·ml－1 K＝2.88×1020。向H2O2稀溶液中滴加数滴含Mn2＋的溶液，即有气泡快速逸出，反应中Mn2＋起________作用。某组实验数据如下：
0～30 min内O2的平均速率v＝________ ml ·L－1·min－1。
答案 催化 0.007 5
解析 向H2O2稀溶液中滴加数滴含Mn2＋的溶液，即有气泡快速逸出，说明Mn2＋的加入加快了双氧水的分解速率，但Mn2＋本身没有发生任何变化，故Mn2＋起到了催化作用；起始时双氧水的浓度为0.70 ml ·L－1,30 min时双氧水的浓度为0.25 ml ·L－1，其浓度变化量Δc＝0.70 ml ·L－1－0.25 ml ·L－1＝0.45 ml ·L－1，则这段时间内双氧水的反应速率 v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.45 ml·L－1,30 min)＝0.015 ml·L－1·min－1，根据速率之比等于化学计量数之比，氧气的平均反应速率为0.007 5 ml·L－1·min－1。
12．为了进一步研究硫酸铜的量对锌与硫酸反应生成氢气速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量锌粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
其中：V1＝_________，V6＝__________，V8＝_______________。
答案 30 10 19.5
解析 该实验目的是研究硫酸铜的量对锌与硫酸反应生成氢气速率的影响，所以要保证除了硫酸铜的浓度外，不改变其他物质的浓度，即保证各组实验中硫酸的浓度相同，混合后溶液的总体积相同，由此可知V1 ＝V2 ＝V3 ＝V4 ＝V5＝30，V5＋20＝ V4 ＋ V6 ＋10＝ V1＋0.5＋V8，即V1＝30，V6＝10，V8＝19.5。
13．(1)已知：2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8 kPa，分解的反应速率v＝2×10－3× SKIPIF 1 < 0 kPa·min－1。t＝62 min时，测得体系中 SKIPIF 1 < 0 ＝2.9 kPa，则此时的 SKIPIF 1 < 0 ＝________kPa，v＝________kPa·min－1。
(2)一定条件下测得反应2HCl(g)＋eq \f(1,2)O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以ml·min－1为单位，写出计算过程)：________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)Bdensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表：
上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝______min－1。
答案 (1)30.0 6.0×10－2
(2)v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×eq \f(ΔnCl2,Δt)＝2×eq \f(5.4－1.8×10－3 ml,6.0－2.0 min) ＝1.8×10－3 ml·min－1
(3) eq \f(k正,K) 1.95×10－3
解析 (1)由题意，列三段式：
eq \a\vs4\ac\hs10\c4(,2N2O5g,2N2O4g,＋O2g,起始/kPa,35.8,0,0,变化/kPa,2.9×2,2.9×2,2.9,62 min时/kPa,35.8－2.9×2,2.9×2,2.9)
所以 SKIPIF 1 < 0 ＝30.0 kPa；v＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。
(3)平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，则eq \f(k正,k逆)＝eq \f(xH2·xI2,x2HI)＝eq \f(cH2·cI2,c2HI)＝K，k逆＝eq \f(k正,K)；v正＝k正x2(HI)＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。反应时间/min
SO2(g) /ml
O2(g) /ml
SO3(g) /ml
0
4
2
0
5
1.5
10
2
15
1
条件改变
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大反应物浓度
增加
增加
不变
增加
增大
增大压强
增加
增加
不变
增加
增大
升高温度
不变
增加
增加
增加
增大
加催化剂
不变
增加
增加
增加
增大
在恒温恒容条件下
通入惰性气体，总压增大，反应物浓度不变，反应速率不变
恒温恒压条件下
通入惰性气体，总体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小
编号
0.01 ml·L－1酸性KMnO4溶液体积/mL
0.1 ml·L－1 H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应时间/min
Ⅰ
2
2
0
20
2.1
Ⅱ
V1
2
1
20
5.5
Ⅲ
V2
2
0
50
0.5
反应条件
温度
容器容积
起始n(SO2)
起始n(O2)
其他条件
Ⅰ组
500 ℃
1 L
1 ml
2 ml
无
Ⅱ组
500 ℃
1 L
1 ml
2 ml
编号
时间/min
cNH3/10－3 ml·L－1
表面积/cm2
0
20
40
60
80
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x
③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
实验编号
1
2
3
4
5
c(HI)/(ml·L－1)
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
c(H2O2)/(ml·L－1)
0.100
0.100
0.100
0.200
0.300
v/(ml·L－1·s－1)
0.007 6
0.015 2
0.022 8
0.015 2
0.022 8
编号
温度/℃
催化剂/g
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
KMnO4溶液褪色平均时间/min
体积/mL
浓度/(ml·L－1)
体积/mL
浓度/(ml·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
时间段/min
产物Z的平均生成速率/ml·L－1·min－1
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
t/min
0
10
20
30
40
50
c(H2O2)/ (ml ·L－1)
0.70
0.49
0.35
0.25
0.17
0.12
实验混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 ml·L－1 稀硫酸/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/×10－3 ml
0
1.8
3.7
5.4
7.2
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
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