2020版高考一轮复习化学江苏专版学案：专题五第十八讲化学反应速率及其影响因素

专题五 化学反应速率与化学平衡
第十八讲
化学反应速率及其影响因素
[江苏考纲要求]
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1．了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。
2．理解温度、浓度、压强、催化剂等对反应速率影响的一般规律。
3．认识催化剂在生产生活和科学研究领域中的重要作用。
4．认识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。



化学反应速率


[教材基础—自热身]
1．化学反应速率
化学反应速率是用来衡量化学反应快慢程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，其计算公式为v(A)＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
[注意]　(1)由v＝计算的化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是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)不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。
(4)化学反应速率越快，反应现象不一定越明显。
2．常用关系式
对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，反应速率之比＝化学计量数之比＝物质的量变化之比＝物质的量浓度变化之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)。

[知能深化—扫盲点]


对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，开始(t1s)时A的浓度为 a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行到某一时刻(t2s)时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下：
　　　　　 　　　mA(g)＋nB(g)pC(g) ＋qD(g)
起始(mol·L－1) a b 0 0
转化(mol·L－1) x
某一时刻(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，
v(D)＝ mol·L－1·s－1。
[对点练]
1．NH3和O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后反应达到平衡，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　)
A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1
B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1
C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1
解析：选C　设转化的NH3的物质的量为x mol，
　　　 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)
n(始)/mol 4 3 0 0
n(变)/mol x 0.75x 0.5x 1.5x
n(平)/mol 4－x 3－0.75x 0.5x 1.5x
由×100%＝40%，
解得x＝2，v(NH3)＝＝0.250 mol·L－1·min－1，则v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1，v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1。
提能点(二)　化学反应速率大小的比较
(1)同一物质比较法。换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
(2)比值比较法。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，比较与，若>，则A表示的化学反应速率比B表示的大。该方法可以理解为假设某种反应物或产物P，其化学计量数为1，然后把题目中每种物质的化学反应速率都折算成P的反应速率，然后进行比较大小，当然v(P)大的反应速率就大。
(3)归一法。当化学反应速率单位一致时，可用各物质的速率除以该物质前面的化学计量数，即全部“归一”，然后比较，数值大的反应速率最大。
[对点练]
2．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
解析：选B　用比值法进行反应速率大小的比较，v(A)＝0.45 mol·L－1·s－1；v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1；v(C)＝0.2 mol·L－1·s－1；v(D)＝0.225 mol·L－1·s－1，故①>④>②＝③，B项正确。
[题点全练—过高考]
题点一　化学反应速率的计算
1．已知反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，一定条件下，将1 mol X和3 mol Y通入2 L的恒容密闭容器中，反应10 min，测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是(　　)
A．10 min内，Y的平均反应速率为0.03 mol·L－1·min－1
B．第10 min时，X的反应速率为0.01 mol·L－1·min－1
C．10 min内，消耗0.2 mol X，生成0.2 mol Z
D．10 min内，X和Y反应放出的热量为a kJ
解析：选A　　X(g)＋3Y(g)2Z(g)
开始/mol：　　1　　 3　　　 0
转化/mol：　　0.2　　0.6　　　0.4
10 min/mol：　0.8　　2.4　　　0.4
10 min内，Y的平均反应速率为0.6 mol÷(2 L×10 min)＝0.03 mol·L－1·min－1，A正确；10 min内，X的平均反应速率为0.2 mol÷(2 L×10 min)＝0.01 mol·L－1·min－1，不能计算即时速率，B错误；由上述分析可知，10 min内，消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z，C错误；1 mol X与3 mol Y完全反应放出热量为a kJ，则10 min内，X和Y反应放出的热量为0.2a kJ，D错误。
2．反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2 min后，B的浓度减少了0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是(　　)
A．用A表示的反应速率是0.8 mol·L－1·s－1
B．分别用B、C、D表示的反应速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3 mol·L－1·min－1
D．在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的
解析：选B　A项，A物质是固体，浓度视为常数，不能用来表示反应速率，错误；化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比，其比值为3∶2∶1，B正确、D错误；C项，v(B)＝mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1，但化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，错误。
3．已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)/(mol·L－1·min－1)表示，则正确的关系式是(　　)
A.v(NH3)＝v(O2) B.v(O2)＝v(H2O)
C.v(NH3)＝v(H2O) D.v(O2)＝v(NO)
解析：选D　根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(O2)＝v(NH3)、v(H2O)＝v(O2)、v(H2O)＝v(NH3)、v(NO)＝v(O2)。
4．(2019·昆山一中月考)某温度时，在2 L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：
(1)该反应的反应物和生成物分别是___________、___________，
反应的化学方程式为_______________________________。
(2)反应开始至2 min，Z的平均速率为________________。
解析：(1)由图可知Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.3∶0.1∶0.2＝3∶1∶2，所以反应的化学方程式为3X＋Y2Z。(2)Δn(Z)＝0.2 mol，v(Z)＝＝0.05 mol·L－1·min －1。
答案：(1)X、Y　Z　3X＋Y2Z
(2)0.05 mol·L－1·min －1
[规律方法]　解化学反应速率题的3点注意
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，对于固体或纯液体的反应物，其浓度视为常数，故一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(2)化学反应速率越快不等于化学反应现象越明显，如某些中和反应。
(3)计算反应速率时，若给出的是物质的量变化值，要转化为物质的量的浓度的变化值(计算时一定要除以体积)再进行计算。
题点二　化学反应速率大小的比较
5．在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应：N2＋3H22NH3。根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是(　　)
A．v(H2)＝0.01 mol·L－1·s－1
B．v(N2)＝0.3 mol·L－1·min－1
C．v(NH3)＝0.15 mol·L－1·min－1
D．v(H2)＝0.3 mol·L－1·min－1
解析：选B　在速率单位相同时，把速率除以其相应物质的化学计量数，数值大者，反应速率快。A项，v(H2)＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1，v(H2)＝0.2 mol·L－1·min－1；B项，v(N2)＝0.3 mol·L－1·min－1；C项，v(NH3)＝0.075 mol·L－1·min－1，D项，v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1。由此可知，B项中表示的反应速率最快。
6．对于反应A＋BAB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
解析：选A　①中c(A)＝c(B)＝＝0.5 mol·L－1；
②中c(A)＝c(B)＝＝1 mol·L－1；
③中c(A)＝c(B)＝＝0.05 mol·L－1；
④中c(A)＝c(B)＝＝0.25 mol·L－1。
影响化学反应速率的因素
在其他条件一定的情况下，浓度越大，化学反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。


[教材基础—自热身]
1．内因(决定因素)
反应物本身的性质。
2．外因
若其他条件不变，改变下列条件对化学反应速率的影响如下：
条件的改变(其他条件不变)
速率的改变
浓度
增大反应物浓度
速率加快
减小反应物浓度
速率减慢
压强(对于有气体参加的反应)
增大压强
速率加快
减小压强
速率减慢
温度
升高温度
速率加快
降低温度
速率减慢
催化剂
加入正催化剂
速率加快，若为可逆反应，则等倍数加快正逆反应速率
反应物接触面积
增大接触面积
速率加快
其他因素
光辐射、放射线、
超声波等
可能加快也可能减慢速率

[知能深化—扫盲点]
提能点(一)　有效碰撞理论
1．相关概念
(1)有效碰撞：分子间可以发生化学反应的碰撞。
(2)活化分子：能量较高，可以发生有效碰撞的分子。
(3)活化能：分子从常态转变为活化分子所需要的能量。
如图所示，

图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)
2．外界条件改变，引起反应速率改变的本质原因

[对点练]
1．在恒容条件下，能使NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)的正反应速率增大且活化分子的百分数也增加的措施是(　　)
A．增大NO2或CO的浓度
B．减小CO2或NO的浓度
C．通入Ne使气体的压强增大
D．升高反应的温度
解析：选D　A、B为改变浓度，可改变反应速率，但活化分子的百分数不变；通入Ne使气体的压强增大，不改变参加反应气体的浓度，反应速率不变；升高温度，可增大活化分子百分数，反应速率增大，D正确。

提能点(二)　反应速率的影响因素
1．影响化学反应速率最主要的因素是反应物本身的性质。
2．升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率都加快，但吸热方向速率增大的幅度更大，温度每升高10 ℃，化学反应速率增加2～4倍。
3．压强及惰性气体对化学反应速率的影响
(1)改变压强，实质是通过改变浓度来实现化学反应速率的改变。若压强改变导致了反应物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。
(2)根据上述第(1)条原则，充入惰性气体对化学反应速率的影响可分为以下两种情况：
恒温恒容
充入“惰性气体”总压强增大，但各物质的浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变
恒温恒压
充入“惰性气体”体积增大各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减慢
(3)对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。
4．固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。
5．在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时不能只看起始加入时物质的浓度，应该看加入后其在混合液的浓度。
6．不特别指明，催化剂一般是加快反应速率。
[对点练]
2．(1)形状、大小相同的镁、铝、铁、铅四种金属与浓度相同的盐酸反应，生成的H2速率快慢顺序是_________________________________________________。
(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”“不变”或“不产生”)
①升高温度：____________；②增大盐酸浓度：___________；
③增大铁的质量：_______；④增加盐酸的体积：__________；
⑤把铁片改成铁粉：_______；⑥滴加几滴CuSO4溶液：_______；
⑦加入NaCl固体：___________；⑧增大压强：___________；
⑨将反应中的稀盐酸改为浓H2SO4：________。
(3)Zn与盐酸反应，真正影响反应速率的是________的浓度，而与________的浓度无关。
(4)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：_______；②恒容充入N2：_______；③恒容充入He：_______；④恒压充入He：_______。
答案：(1)v(Mg)>v(Al)>v(Fe)>v(Pb)
(2)①增大　②增大　③不变　④不变　⑤增大
⑥增大　⑦不变　⑧不变　⑨不产生
(3)H＋　Cl－
(4)①增大　②增大　③不变　④减小
[题点全练—过高考]
题点一　浓度对化学反应速率的影响
1．(双选)反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)
A．增加C的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大
解析：选AC　C为固体反应物，增加其用量，对反应速率几乎没有影响；容器体积缩小一半，相当于压强增大一倍，浓度增大，反应速率增大；体积不变，充入N2，体系总压强增大，但反应混合物的浓度并未改变，反应速率基本不变；充入N2，使容器的体积增大，总压强不变，但反应混合物的浓度变小，反应速率减小。
2．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图。根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是(　　)

组别
对应曲线
c(HCl)/(mol·L－1)
反应温度/℃
铁的状态
1
a

30
粉末状
2
b

30
粉末状
3
c
2.5

块状
4
d
2.5
30
块状

A．第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于 2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于 2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
解析：选D　从图中四条曲线可判断a反应最快，d反应最慢，A项正确；第1、2、4组实验温度相同，1、2组铁为粉末状，反应速率：1>2>4，故第1组实验中盐酸浓度大于2.5 mol·L－1，第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1，B、C正确；若第3组实验的温度低于30 ℃，在其他条件都相同的情况下反应速率应该比第4组慢，与实验事实不符，D项错误。
题点二　温度、压强、催化剂、固体表面积等因素对化学反应速率的影响
3．已知下列各组反应的反应物(表中的物质均为反应物)及温度，则反应开始时，放出H2速率最快的是(　　)

选项
金属(大小、形状相同的粉末)的物质的量
酸的浓度及体积
反应温度/℃
A
Mg 0.1 mol
3 mol·L－1的硝酸10 mL
60
B
Mg 0.1 mol
3 mol·L－1的盐酸10 mL
30
C
Fe 0.1 mol
3 mol·L－1的盐酸10 mL
60
D
Mg 0.1 mol
3 mol·L－1的盐酸10 mL
60
解析：选D　HNO3与Mg反应不能产生H2而产生NO，A错误；B中温度为30 ℃，低于C、D两项，反应速率较小；C、D相比，温度、酸的浓度一样，Mg比Fe活泼，反应速率较大。
4．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(　　)
①增加C的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
解析：选C　增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。
5．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
MnO＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)
用4 mL 0.001 mol·L－1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示：
组别
10%硫酸体积/mL
温度/℃
其他物质
Ⅰ
2
20
—
Ⅱ
2
20
10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ
2
30
—
Ⅳ
1
20
1 mL蒸馏水
(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________(用Ⅰ～Ⅳ表示，下同)；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验__________和________________________________________________________________________。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是_____________________________________________。
解析：(1)根据电子守恒列式可得： n(MnO)×(7－2)＝n(H2C2O4)×2×(4－3)，则n(MnO)∶n(H2C2O4)＝2∶5。(2)研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全相同。(3)对比Ⅰ和Ⅳ，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅是c(H＋)不同，故可研究c(H＋)对化学反应速率的影响。
答案：(1)2∶5　(2)Ⅰ　Ⅱ　Ⅰ　Ⅲ
(3)c(H＋)(或硫酸溶液的浓度)　确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体积不变
[规律方法]　控制变量法探究影响化学反应速率的因素的解题策略
(1)确定变量。解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。
(2)定多变一。在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
(3)数据有效。解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
化学反应速率图像　


[知能深化—扫盲点]

物质的量(或物质的量浓度)—时间图像

例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)由图像得出的信息

①X、Y是反应物，Z是产物。
②t3时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。
(2)根据图像可进行如下计算
①某物质的平均反应速率、转化率，如：v(X)＝ mol·L－1·s－1；Y的转化率＝×100%。
②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为 (n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。
[对点练]
1．一定温度下，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 mol·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 mol·L－1
C．反应开始到10 s，Y的转化率为79.0%
D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)
解析：选C　A项，由图可知，10 s内Z的物质的量变化量为1.58 mol，用Z表示的反应速率为v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1，错误；B项，由图可知，10 s内X的物质的量变化量为0.79 mol，X的物质的量浓度减少量Δc＝＝＝0.395 mol·L－1，错误；C项，反应开始到10 s时，Y消耗1.0 mol－ 0.21 mol＝0.79 mol，Y的转化率＝×100%＝79.0%，正确；D项，由图像可知，随反应进行X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增大，X、Y是反应物，Z是生成物，10 s后X、Y、Z的物质的量为定值，不为0，反应是可逆反应，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝(1.20－0.41)mol∶(1.00－0.21)mol∶1.58 mol＝1∶1∶2，故化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，错误。
2．某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
(1)在25°C下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验
编号
初始pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60


测得实验①和②溶液中的Cr2O浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为_______________________________________(填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明________________________________________________；
实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝____________ mol·L－1·min－1(用代数式表示)。
解析：(1)实验①、②中初始pH不同，为探究pH对反应速率的影响，则实验②、③为探究一定浓度草酸溶液用量对反应速率的影响，则实验②、③中试剂总用量应相同。(2)草酸中C为＋3价，则其被氧化为CO2。(3)实验①和②表明pH越小，则Cr2O转化为Cr3＋的反应速率越快；v(Cr3＋)＝2v(Cr2O)＝×2＝mol·L－1·min－1。
答案：(1)20　20(其他合理答案也可)　(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响　


速率—时间图像

如Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。
原因解释：AB段(v增大)，因反应为放热(填“放热”或“吸热”)反应，随反应的进行，温度逐渐升高，化学反应速率逐渐增大；BC段(v减小)，主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，化学反应速率减小。
[对点练]
3．在恒温恒容的密闭容器中通入一定量的M、N，发生反应：M(g)＋2N(g)3P(g)＋Q(l)，如图是M的正反应速率v(M)随时间变化的示意图，下列说法正确的是(　　)
A．反应物M的浓度：a点小于b点
B．可能是某种生成物对反应起到催化作用
C．曲线上的c、d两点都表示达到反应限度
D．平均反应速率：ab段大于bc段
解析：选B　A项，反应物M的浓度一直减小，错误；C项，达到反应限度时，v(M)不变，错误；D项，速率的快慢可通过斜率判断，bc段大于ab段，错误。


4．用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是(假设混合后溶液体积不变)(　　)
A．OE段表示的平均速率最快
B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol·L－1·
min－1
C．OE、EF、FG三段中，该反应用CO2表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D．F点收集到的CO2的量最多
解析：选B　OE段、EF段、FG段中生成的CO2分别为0.01 mol、0.02 mol、0.005 mol，则消耗HCl的量分别为0.02 mol、0.04 mol、0.01 mol，用HCl表示的反应速率分别为0.2 mol·
L－1·min－1、0.4 mol·L－1·min－1、0.1 mol·L－1·min－1，所以EF段平均反应速率最快，G点收集到的CO2的量最多。


速率—外界条件图像
　　以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1为例。请填写变化并画出变化曲线。
1．速率—浓度(c)图像
条件变化
速率变化
速率变化曲线
增大反应
物的浓度
v正、v逆均增大，
且v′正>v′逆

减小反应
物的浓度
v正、v逆均减小，
且v′逆>v′正

增大生成
物的浓度
v正、v逆均增大，
且v′逆>v′正

减小生成
物的浓度
v正、v逆均减小，
且v′正>v′逆

　　2.速率—温度(T)图像
条件变化
速率变化
速率变化曲线
升高温度
v正、v逆均增大，
且v′逆>v′正

降低温度
v正、v逆均减小，
且v′正>v′逆


3．速率—压强(p)图像
条件变化
速率变化
速率变化曲线
增大压强
v正、v逆均增大，
且v′正>v′逆

减小压强
v正、v逆均减小，
且v′逆>v′正


4．速率—催化剂图像
条件变化
速率变化
速率变化曲线
使用催化剂
v正、v逆
同等倍数增大

[重要结论]　①外界条件(浓度、温度、压强等)增强，曲线在原图像的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。
②浓度改变时，图像中一条曲线连续，一条曲线不连续；其他条件改变，图像中曲线不连续。
③对于反应前后气体的化学计量数之和相等的反应，改变压强时，v正、v逆同等倍数增大或减小，速率变化曲线如图：

[对点练]
5．密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g)
ΔH<0，根据下列v­t图像，回答下列问题：

(1)下列时刻所改变的外界条件是t1__________________；t3__________________； t4__________________。
(2)反应速率最快的时间段是________。
(3)下列措施能增大正反应速率的是________。
A．通入A(g)　　　　　　 B．分离出C(g)
C．降温 D．增大容积
(4)对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)发生了图中t3时的变化时，可能改变的条件有________________________________。
(5)当反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的反应速率发生如图的变化时，改变的条件分别是________________________________________________________________。

答案：(1)升高温度　加入催化剂　减小压强
(2)t3～t4　(3)A　(4)增大了压强，使用了催化剂
(5)图中是渐变，改变的一定是浓度，t1时v逆增大是增大生成物浓度；t3时v正增大是增大反应物浓度
[题点全练—过高考]
1．在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是(　　)

A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高
B．图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
D．图Ⅲ表示t0时升温对反应速率的影响
解析：选B　A项，乙先达到平衡，反应快，温度高；C项，增大c(O2)时，图像应连续；D项，升温对吸热方向(逆方向)速率增大的多。
2．NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 mol·L－1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合，记录10～55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。据图分析，下列判断不正确的是(　　)

A．40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5 mol·L－1·s－1
D．温度高于40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析：选B　由题给图像可知，温度低于40 ℃时，温度升高，溶液变蓝的时间短，但温度高于40 ℃时情况相反，A项正确；因为b、c两点的温度不同，反应速率不可能相等，B项错误；图中a点所用的时间为80 s，则NaHSO3的反应速率为(0.020 mol·L－1×10.0 mL×
10－3 L·mL－1)÷(50 mL×10－3 L·mL－1)÷80 s＝5.0×10－5 mol·L－1·s－1，C项正确；由题给条件，55 ℃时未观察到溶液变蓝可知，温度高于40 ℃ 时，淀粉易糊化，不宜作该实验的指示剂，D项正确。
3．(2019·南京、盐城一模)已知：4FeO －＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8OH－＋3O2↑，测得c(FeO )在不同条件下变化如图甲、乙、丙、丁所示：

下列说法正确的是(　　)
A．图甲表明，其他条件相同时，温度越低，FeO －转化速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，碱性越强，FeO －转化速率越快
C．图丙表明，其他条件相同时，钠盐都是FeO －优良的稳定剂
D．图丁表明，其他条件相同时，碱性条件下，Fe3＋能加快FeO －的转化
解析：选D　由图甲可知，随温度的升高，FeO －的转化速率增大，故A错误；由图乙可知，随溶液碱性增强，FeO －转化速率减小，故B错误；由图丙可知，并不是所有的钠盐都对FeO －具有稳定作用，如Na3PO4能迅速使FeO －转化，故C错误；由图丁可知，随Fe3＋浓度的增大，FeO －浓度迅速减小，故D正确。
4．在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。

回答下列问题：
(1)处于平衡状态的时间段是________(填选项)。
A．t0～t1　　　B．t1～t2　　　C．t2～t3
D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A．增大压强 B．减小压强
C．升高温度 D．降低温度
E．加催化剂 F．充入氮气
t1时刻________(填字母，后同)；t3时刻________；t4时刻________。
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。
A．t0～t1　　　B．t2～t3　　　C．t3～t4　　　D．t5～t6
(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。
(5)一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20%，则反应后与反应前的混合气体体积之比为________。
解析：(1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段NH3的百分含量最高。(4)t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。(5)设反应前加入a mol N2，b mol H2，达平衡时生成2x mol NH3，则反应后气体总的物质的量＝(a＋b－2x)mol，＝0.2，解得：a＋b＝12x，故反应后与反应前的混合气体体积之比＝＝＝。
答案：(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A
(4)
　　　
(5)5∶6

[规律方法]　准确把握图像变化分析影响因素
对于速率图像，关键要把握以下几点：
(1)看清关键点：起点、终点和变化点。
(2)看清变化趋势。
(3)综合分析反应原理，如有的反应放热造成温度升高，反应速率加快；有的反应生成的金属与原金属形成原电池，反应速率加快；有的反应物浓度减小，反应速率减慢；有的反应生成物中有催化剂，反应速率加快。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[课堂真题集训—明考向]
1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2015·江苏高考)探究催化剂对H2O2分解速率的影响：在相同条件下，向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O，向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液，观察并比较实验现象(　　)
(2)(2016·天津高考)使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)(　　)
(3)(2016·浙江高考)探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，则测得的反应速率偏高(　　)
(4)(2015·天津高考)FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
2．(2017·江苏高考)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
解析：选D　由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1NaOH条件下H2O2分解最快，0 mol·L－1NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 mol·L－1NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋浓度越大，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。
3．(双选)(2015·海南高考)10 mL浓度为1 mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是(　　)
A．K2SO4　　　　　　　　　 B．CH3COONa
C．CuSO4 D．Na2CO3
解析：选AB　Zn与稀盐酸发生反应：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，若加入物质使反应速率降低，则c(H＋)减小，但是不影响产生氢气的物质的量，说明最终电离产生的n(H＋)不变。A.K2SO4是强酸强碱盐，不发生水解，溶液显中性，溶液中的水对盐酸起稀释作用，使c(H＋)减小，但没有消耗H＋，因此n(H＋)不变，符合题意，正确；B.CH3COONa与HCl发生反应：CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，使溶液中c(H＋)减小，反应速率降低，当反应进行到一定程度，会发生反应：2CH3COOH＋Zn===(CH3COO)2Zn＋H2↑，因此最终不会影响产生氢气的物质的量，正确；C.加入CuSO4溶液会与Zn发生置换反应：CuSO4＋Zn===Cu＋ZnSO4，产生的Cu与Zn和盐酸构成原电池，会加快反应速率，与题意不符合，错误；D.若加入Na2CO3溶液，会与盐酸发生反应：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，使溶液中的c(H＋)减小，但由于逸出了CO2气体，因此使n(H＋)也减小，产生氢气的物质的量减小，不符合题意，错误。
4．(2014·全国卷Ⅰ)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)
解析：选A　将题给两个反应合并可得总反应2H2O2===2H2O＋O2↑，该反应中I－作催化剂，其浓度的大小影响该反应的反应速率，IO－是中间产物，A项正确，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，D项错误。
5．(2014·北京高考)一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)
A．0～6 min的平均反应速率：
v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1
B．6～10 min的平均反应速率：
v(H2O2)<3.3×10－2mol·L－1·min－1
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
解析：选C　根据题目信息可知，0～6 min，生成22.4 mL O2(标准状况)，消耗0.002 mol H2O2，则v(H2O2)＝≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6 min时，剩余0.002 mol H2O2，此时c(H2O2)＝0.20 mol·L－1，C项错误；反应至6 min时，消耗0.002 mol H2O2，转化率为50%，D项正确。

6．(2018·江苏高考节选)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
(1)NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1 mol N2时，转移的电子数为________ mol。
(2)将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。


反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是________________________________________________________；当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________________________。
解析：(1)NH3中N的化合价为－3，NO2中N的化合价为＋4，N2中N的化合价为0，每生成1 mol N2，有的N由－3价变为0价，被氧化的N的物质的量为 mol，因此每生成1 mol N2转移的电子数为 mol。(2)温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增大也会提高反应速率。一段时间后催化剂活性增大幅度变小，主要是温度升高使反应速率增大。当温度超过一定值时，催化剂的活性下降，同时氨气与氧气能够反应生成NO而使反应速率减小。
答案：(1)　(2)迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大　催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO
7．(2014·全国卷Ⅱ节选)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________ mol·L－1·s－1。　
解析：由题图可知，0～60 s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 mol·L－1，v(N2O4)＝＝0.001 0 mol·L－1·s－1。
答案：0.001 0