2.1 化学反应速率（知识解读）-2024-2025学年高二化学同步教学知识解读与分层特训（人教版2019选择性必修1）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 课程学习目标 1．知道化学反应速率的表示方法，会计算和比较反应速率，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，能用相关理论解释其一般规律。 3．了解反应活化能的概念，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。 学科核心素养 1．学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。 2．宏观辨识与微观探析：通过实验，从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律，并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析解释。 3．证据推理与模型认知：建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型，即“实验现象→影响规律→理论解释”，促进“证据推理”核心素养的发展。 4．科学探究：通过定性与定量研究影响化学反应速率的因素，提高学生设计探究方案、进行实验探究的能力。 【新知学习】 一．化学反应速率 （一）概述 意义 表示化学反应进行快慢的物理量 表示 用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加表示 表达式 υ＝ Δc浓度的变化 Δt时间的变化 单位 mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1 与化学计量数关系 各物质的化学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 1.对于一些化学反应，也可以用单位时间内某物质的质量、物质的量、体积、压强的变化量来表示化学反应速率。 2.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。 3.同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同。 4.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。 （二）计算和比较 1.化学反应速率的计算 ①公式法：υ＝ 注意：①如果题目中给出的是物质的量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。 ②规律法： 运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。 对于一个化学反应：mA＋nB＝pC＋qD，υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)＝m∶n∶p∶q。 ③三段式法 a．写出有关反应的化学方程式。 b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量(转化量之比等于各物质的化学计量数之比)。 c．根据已知条件列方程式计算。 例如：反应 mA(g)＋nB(g)＝pC(g) 起始浓度/mol·L－1 a b c 转化浓度/mol·L－1 x 某时刻浓度/mol·L－1 a－x b－ c＋ 利用化学反应速率的定义式求算，如υ(A)＝，υ(C)＝。 注意： ①计算中以下量的关系，对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。 ②转化率＝×100%。 2.比较 定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢 定量比较 “一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 “二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 “三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 3.测定 测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。 测定方法 直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。 科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 1．速率常数的含义 速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 2．速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于反应：aA＋bB＝gG＋hH 则v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。 如：①SO2Cl2＝SO2＋Cl2 v＝k1·c(SO2Cl2) ②2NO2＝2NO＋O2 v＝k2·c2(NO2) ③2H2＋2NO＝N2＋2H2O v＝k3·c2(H2)·c2(NO) 3．速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 【典例1】反应mA(g)+nB(g)＝wC(g)中，在同一时间段内测得：A每分钟减少0.15 mol·L-1，B每分钟减少0.05 mol·L-1，C每分钟增加0.1 mol·L-1，则下列叙述正确的是 (　　) A．在体积和温度不变的条件下，随着反应的进行，体系的压强逐渐增大 B．化学计量数之比是m∶n∶w=3∶1∶2 C．单位时间内反应物浓度的减少等于生成物浓度的增加 D．若在前10 s内A减少了x mol，则在前20 s内A减少了2x mol 【典例2】将4mol A和2mol B在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，下列说法正确的是 A．用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6 B．2s时物质B的浓度为0.7mol/L C．2s内物质A的转化率为70% D．用物质A表示2s内的平均反应速率为0.7 二．影响化学反应速率的因素 （一）内因 在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。 ❶实验Ⅰ：定性探究影响化学反应速率的外界因素 实验原理：Na2S2O3＋H2SO4＝Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O、2H2O22H2O＋O2↑ 实验方案设计 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 浓度 均出现浑浊， 但后者出现浑浊更快 增大浓度， 化学反应速率增大 温度 混合后均出现浑浊，但70℃热水一组首先出现浑浊 升高温度， 化学反应速率增大 催化剂 前者无明显现象， 后者出现大量气泡 催化剂能加快 化学反应速率 ❷实验Ⅱ：反应速率的定量测定和比较 实验步骤： ①取一套装置(如图所示)，加入40 mL 1 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H2所需的时间。 ②取另一套装置，加入40 mL 4 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H2所需的时间。 实验现象 锌与稀硫酸反应产生气泡，收集10 mL气体，②所用时间比①所用时间短。 实验结果 加入试剂 反应时间 (填“长”或“短”) 反应速率 (填“快”或“慢”) 40 mL 1 mol·L－1硫酸 长 慢 40 mL 4 mol·L－1硫酸 短 快 实验结论： 4 mol·L－1硫酸与锌反应比1 mol·L－1硫酸与锌反应的速率。 注意事项：①锌的颗粒大小基本相同；②40 mL的稀硫酸要迅速加入；③装置气密性良好，且计时要迅速准确；④气体收集可以用排水量气装置(如图所示)代替。 实验讨论：除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有： ①测定一定时间内产生的H2的体积； ②测定一段时间内H＋的浓度变化； ③测定一段时间内锌粒的质量变化。 （二）外因(其他条件不变，只改变一个条件) 浓度 增大反应物浓度，化学反应速率增大，反之减小 压强 对于有气体参加的反应，增大压强(减小容器容积)，反应速率增大，反之减小 温度 升高温度，化学反应速率增大，反之减小 (温度每升高℃，化学反应速率通常增大为原来的倍) 催化剂 催化剂可以改变化学反应速率 (对于可逆反应，正、逆反应速率的改变程度相同) 其他因素 如增大反应物的接触面积、光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、形成原电池等，都有可能改变化学反应速率 ❶由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故增加(或减少)固体或纯液体的量，反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积将增大，反应速率将加快。溶液中的离子反应，只有改变实际参加反应的离子浓度，才会影响反应速率，如Zn与稀H2SO4反应，加入少量Na2SO4固体，生成H2速率不变。 ❷增大压强实际上就是减小气体体积，增大反应物的浓度。 恒温 增大压强体积缩小浓度增大反应速率增大。 恒温恒容 a．充入气体反应物反应物浓度增大反应速率增大。 b．充入稀有气体(或非反应气体)总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。 恒温恒压 充入稀有气体(或非反应气体)体积增大各物质浓度减小反应速率减小。 ❸不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大；降低温度，正、逆反应速率均减小。 【典例3】下列说法正确的是 A．一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率 B．增大压强，一定会加快化学反应速率 C．催化剂参与了化学反应降低了活化能，从而加快化学反应速率 D．活化分子间的碰撞叫做有效碰撞 【典例4】下列有关化学反应速率的说法中，正确的是 A．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢 B．用铁片和稀硫酸反应制取H2时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生H2的速率 C．二氧化硫的催化氧化反应是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢 D．100mL2mol·L-1的盐酸与锌反应时，加入适量的NaCl溶液，生成H2的速率不变 【知识进阶】 一．许多化学反应，尽管其反应方程式很简单，却不是基元反应，而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。例如H2(g)＋I2(g)＝2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应： ①I2―→I＋I(快)；②H2＋2I＝＝＝2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 二．分子发生反应必须发生碰撞，但有的碰撞不一定能发生反应。 有效碰撞理论解释 1.有效碰撞理论 基元反应 大多数化学反应往往经过几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应 反应机理 先后进行的基元反应反映了化学反应的，反应历程又称反应机理 基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生碰撞 但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应 有效碰撞 概念：能够发生化学反应的碰撞 条件：具有足够的能量；具有合适的取向 与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率越快 活化分子 和活化能 ①活化分子：能够发生有效碰撞分子 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 ②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，叫做反应的 反应物、生成物的能量与活化能的关系图 E1： E1：正反应的活化能 E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也认为是逆反应的活化能 E1－E2为反应热，即ΔH＝E1－E2 2.基元反应发生经历的过程 ―→―→ 3.有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释 浓度 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小 压强 增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小 温度 升高温度→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小 催化剂 使用催化剂→改变了反应的历程，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的几率增加→反应速率加快 绝大多数催化剂都有活性温度范围，温度太低时，催化剂的活性很小，反应速率很慢，随着温度的升高，反应速率逐渐增大，物质转化效率增大，温度过高又会破坏催化剂的活性。 【效果检测】 1．反应4A(s)+3B(g)4C(g)+D(g)，经2minB的浓度减少0.6mol·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0.4mol·L-1·min-1 B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比是3：4：1 C．0-2min内的反应速率，用反应物D来表示是0.3mol·L-1·min-1 D．在这2min内用A和C表示的反应速率的值都是相同的 2．一定条件下，在2L恒容密闭容器中进行反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)，10min内碳的质量减少了12g，则该反应的反应速率为 A．v(C)=0.05mol·L-1·min-1 B．v(H2O)=0.1mol·L-1·min-1 C．v(CO)=0.1mol·L-1·min-1 D．v(H2)=0.05mol·L-1·min-1 3．决定化学反应速率的最主要因素是 A．反应物性质 B．浓度 C．温度 D．催化剂 4．不同的化学反应，进行的快慢千差万别，下列表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 5．某温度时，在2L容器中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，该反应的化学方程式和反应开始至2min末Z的平均反应速率为    A．3X + Y 2Z；0.05mol·L-1·min-1 B．2X + Y2Z；0.1mol·L-1·min-1 C．X + 2Y=Z；0.1mol·L-1·min-1 D．X + 3Y=2Z；0.05mol·L-1·min-1 6．小李同学采用如图所示的实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率，取1g锌粒与20mL0.5mol·L-1的硫酸进行反应，测得不同时刻反应生成的H2的体积(已折算为标准状况)如表。下列说法正确的是 t/s 0 5 10 15 20 25 V(H2)/mL 0.0 14.6 34.5 44.8 52.2 56.9 A．反应结束时锌粒无剩余 B．锌与稀硫酸反应初期速率逐渐加快，后又变慢 C．应用锌粉代替锌粒进行实验，以节约实验时间 D．假设溶液的体积不变，10~25s内的平均反应速率v(H2SO4)=0.02mol·L-1·min-1 3．容积固定的密闭容器中的可逆反应为。以B的浓度表示的反应速率与时间的关系如图所示，已知速率的单位为，图中阴影部分面积的数值等于 A．A物质的量的减少量 B．B物质的量的减少量 C．C物质的量浓度的增加量 D．A物质的量浓度的减少量 8．下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是 A．升高温度，使反应物分子中活化分子百分数增大 B．向反应体系中加入相同浓度的反应物，使活化分子百分数增大 C．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，单位体积内活化分子数增多 D．加入适宜的催化剂，使反应物分子中活化分子百分数增大 9．对于反应3Fe(s)+4H2O(g)⇌Fe3O4(s)+4H2(g)，下列措施能使反应速率减慢的是 A．恒压通入He气 B．减小容器容积 C．增加Fe的质量 D．升高体系温度 10．下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最快的是 选项 金属(粉末状) 酸 反应温度 A 0.1molMg 10mL8mol·L-1硝酸 60 ℃ B 0.1molMg 10mL3mol·L-1硫酸 60 ℃ C 0.1molFe 10mL3mol·L-1盐酸 60 ℃ D 0.1molMg 10mL3mol·L-1盐酸 60 ℃ 11．Au/Fe2O3可用作反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的催化剂。对于该反应下列有关说法不正确的是 A．加入催化剂Au/Fe2O3，反应的焓变ΔH不变 B．其他条件相同，增大，反应的平衡常数K变大 C．向固定容积的反应体系中充入水蒸气，反应速率加快 D．升高温度，反应体系的活化分子百分数增多 12．密闭容器中发生反应。下列措施能增大反应速率的是 A．增加C的物质的量 B．降低反应温度 C．将容器的体积缩小一半 D．保持压强不变，充入 13．反应3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g)，在一容积可变的密闭容器中进行，用“增大”、“不变”、“减小”回答下列问题。 （1）增加X的量，其正反应速率的变化是___________。 （2）将容器的体积缩小一半，逆反应速率___________。 （3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其逆反应速率___________。 （4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其正反应速率___________。 14．I.实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素。请回答相关问题： 编号 温度/℃ 溶液 酸性溶液 浓度/ 体积/ 浓度/ 体积/ ① 25 0.10 2.0 0.010 4.0 ② 25 0.20 2.0 0.010 4.0 ③ 50 0.20 2.0 0.010 4.0 （1）实验时，分别量取溶液和酸性溶液，迅速混合并开始计时，通过测定_______来判断反应的快慢。 （2）实验①、②、③所加溶液均要过量，理由是_______。 （3）实验①和实验②是探究_______对化学反应速率的影响，实验②和③是探究_______对化学反应速率的影响。 （4）实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能原因是_______。 II.在恒容密闭容器中，用H2还原SO2，生成S的反应分两步完成(如图1所示)，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示，请分析并回答如下问题： （5）分析可知X为_______(填化学式)。 （6）时间段的温度为_______。 （7）时间段用SO2表示的化学反应速率为_______。 15．研究反应速率的影响因素有助于对相关反应原理的理解。 I．某些金属及金属氧化物对H2O2的分解反应具有催化作用。某同学选用Ag、Pt、Cu、TiO2作为催化剂，在25℃时，保持其它实验条件相同，测得生成的O2体积(V)。V与分解时间(t)的关系如图所示(O2的体积已折算成标准状况)。则： （1）在不同催化剂存在下，H2O2分解反应的活化能大小顺序是 Ea(___________) > Ea(___________)>Ea(___________)>Ea(___________)，___________(括号内填写催化剂的化学式)。 （2）金属Pt 催化下，H2O2分解生成氧气的反应速率v(O2)=___________mol·s-1。 II．环戊二烯(Y)容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应(以2YY2表示该反应)。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示。 （3）温度T1与T2的大小关系为T1___________T2。 （4）a点的正反应速率___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)b点的逆反应速率。 （5）b点时Y2的浓度为___________mol·L-1。 ( 1 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 课程学习目标 1．知道化学反应速率的表示方法，会计算和比较反应速率，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，能用相关理论解释其一般规律。 3．了解反应活化能的概念，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。 学科核心素养 1．学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。 2．宏观辨识与微观探析：通过实验，从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律，并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析解释。 3．证据推理与模型认知：建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型，即“实验现象→影响规律→理论解释”，促进“证据推理”核心素养的发展。 4．科学探究：通过定性与定量研究影响化学反应速率的因素，提高学生设计探究方案、进行实验探究的能力。 【新知学习】 一．化学反应速率 （一）概述 意义 表示化学反应进行快慢的物理量 表示 用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加表示 表达式 υ＝ Δc浓度的变化 Δt时间的变化 单位 mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1 与化学计量数关系 各物质的化学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 1.对于一些化学反应，也可以用单位时间内某物质的质量、物质的量、体积、压强的变化量来表示化学反应速率。 2.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。 3.同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同。 4.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。 （二）计算和比较 1.化学反应速率的计算 ①公式法：υ＝ 注意：①如果题目中给出的是物质的量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。 ②规律法： 运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。 对于一个化学反应：mA＋nB＝pC＋qD，υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)＝m∶n∶p∶q。 ③三段式法 a．写出有关反应的化学方程式。 b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量(转化量之比等于各物质的化学计量数之比)。 c．根据已知条件列方程式计算。 例如：反应 mA(g)＋nB(g)＝pC(g) 起始浓度/mol·L－1 a b c 转化浓度/mol·L－1 x 某时刻浓度/mol·L－1 a－x b－ c＋ 利用化学反应速率的定义式求算，如υ(A)＝，υ(C)＝。 注意： ①计算中以下量的关系，对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。 ②转化率＝×100%。 2.比较 定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢 定量比较 “一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 “二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 “三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 3.测定 测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。 测定方法 直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。 科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 1．速率常数的含义 速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 2．速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于反应：aA＋bB＝gG＋hH 则v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。 如：①SO2Cl2＝SO2＋Cl2 v＝k1·c(SO2Cl2) ②2NO2＝2NO＋O2 v＝k2·c2(NO2) ③2H2＋2NO＝N2＋2H2O v＝k3·c2(H2)·c2(NO) 3．速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 【典例1】反应mA(g)+nB(g)＝wC(g)中，在同一时间段内测得：A每分钟减少0.15 mol·L-1，B每分钟减少0.05 mol·L-1，C每分钟增加0.1 mol·L-1，则下列叙述正确的是 (　　) A．在体积和温度不变的条件下，随着反应的进行，体系的压强逐渐增大 B．化学计量数之比是m∶n∶w=3∶1∶2 C．单位时间内反应物浓度的减少等于生成物浓度的增加 D．若在前10 s内A减少了x mol，则在前20 s内A减少了2x mol 【答案】B 【解析】 A．根据速率之比等于化学计量数之比，可知m：n：w=0.15：0.05：0.1=3：1：2，随反应进行气体的物质的量减小，在容器容积和温度不变的条件下，随着反应的进行，体系的压强逐渐减小，故A错误； B．速率之比等于化学计量数之比，故m：n：w=0.15：0.05：0.1=3：1：2，故B正确； C．由给出的A、B、C的反应速率可知，单位时间内反应物浓度的减少不等于生成物浓度的增加，故C错误； D．后10s内反应速率比前10s内小，故后10s内减少的A小于x mol，故前20s内减少的A的物质的量小于2x mol，故D错误。 故答案选B。 【典例2】将4mol A和2mol B在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，下列说法正确的是 A．用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6 B．2s时物质B的浓度为0.7mol/L C．2s内物质A的转化率为70% D．用物质A表示2s内的平均反应速率为0.7 【答案】B 【解析】 A．所以用物质B表示2s内的平均反应速率为，选项A错误； B．2s时物质B的浓度为0.7mol/L，选项B正确； C．2s内物质A的转化率为，选项C错误； D．用物质A表示2s内的平均反应速率为，选项D错误。 答案选B。 二．影响化学反应速率的因素 （一）内因 在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。 ❶实验Ⅰ：定性探究影响化学反应速率的外界因素 实验原理：Na2S2O3＋H2SO4＝Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O、2H2O22H2O＋O2↑ 实验方案设计 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 浓度 均出现浑浊， 但后者出现浑浊更快 增大浓度， 化学反应速率增大 温度 混合后均出现浑浊，但70℃热水一组首先出现浑浊 升高温度， 化学反应速率增大 催化剂 前者无明显现象， 后者出现大量气泡 催化剂能加快 化学反应速率 ❷实验Ⅱ：反应速率的定量测定和比较 实验步骤： ①取一套装置(如图所示)，加入40 mL 1 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H2所需的时间。 ②取另一套装置，加入40 mL 4 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H2所需的时间。 实验现象 锌与稀硫酸反应产生气泡，收集10 mL气体，②所用时间比①所用时间短。 实验结果 加入试剂 反应时间 (填“长”或“短”) 反应速率 (填“快”或“慢”) 40 mL 1 mol·L－1硫酸 长 慢 40 mL 4 mol·L－1硫酸 短 快 实验结论： 4 mol·L－1硫酸与锌反应比1 mol·L－1硫酸与锌反应的速率快。 注意事项：①锌的颗粒大小基本相同；②40 mL的稀硫酸要迅速加入；③装置气密性良好，且计时要迅速准确；④气体收集可以用排水量气装置(如图所示)代替。 实验讨论：除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有： ①测定一定时间内产生的H2的体积； ②测定一段时间内H＋的浓度变化； ③测定一段时间内锌粒的质量变化。 （二）外因(其他条件不变，只改变一个条件) 浓度 增大反应物浓度，化学反应速率增大，反之减小 压强 对于有气体参加的反应，增大压强(减小容器容积)，反应速率增大，反之减小 温度 升高温度，化学反应速率增大，反之减小 (温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍) 催化剂 催化剂可以改变化学反应速率 (对于可逆反应，正、逆反应速率的改变程度相同) 其他因素 如增大反应物的接触面积、光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、形成原电池等，都有可能改变化学反应速率 ❶由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故增加(或减少)固体或纯液体的量，反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积将增大，反应速率将加快。溶液中的离子反应，只有改变实际参加反应的离子浓度，才会影响反应速率，如Zn与稀H2SO4反应，加入少量Na2SO4固体，生成H2速率不变。 ❷增大压强实际上就是减小气体体积，增大反应物的浓度。 恒温 增大压强体积缩小浓度增大反应速率增大。 恒温恒容 a．充入气体反应物反应物浓度增大反应速率增大。 b．充入稀有气体(或非反应气体)总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。 恒温恒压 充入稀有气体(或非反应气体)体积增大各物质浓度减小反应速率减小。 ❸不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大；降低温度，正、逆反应速率均减小。 【典例3】下列说法正确的是 A．一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率 B．增大压强，一定会加快化学反应速率 C．催化剂参与了化学反应降低了活化能，从而加快化学反应速率 D．活化分子间的碰撞叫做有效碰撞 【答案】C 【解析】 A．一定条件下，增大反应物的浓度会加快化学反应速率，若加入固体物质，反应物浓度不变，反应速率不变，故A错误； B．对于没有气体参与的反应，增大压强，化学反应速率不变，故B错误； C．催化剂参与了化学反应降低了活化能，从而加快化学反应速率，故C正确； D．能引发化学反应的分子间碰撞称之为有效碰撞，活化分子只有在碰撞方向正确时的碰撞才是有效碰撞，故D错误； 选C。 【典例4】下列有关化学反应速率的说法中，正确的是 A．汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢 B．用铁片和稀硫酸反应制取H2时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生H2的速率 C．二氧化硫的催化氧化反应是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢 D．100mL2mol·L-1的盐酸与锌反应时，加入适量的NaCl溶液，生成H2的速率不变 【答案】A 【解析】 A．减小压强，单位体积活化分子数减小，反应速率减小，故A正确； B．浓硫酸具有强氧化性，与铁发生钝化，阻止反应的进行，故B错误； C．升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大，故C错误； D．加入适量的氯化钠溶液，溶液体积增大，反应物浓度减小，则反应速率减小，故D错误。 答案选A。 【知识进阶】 一．许多化学反应，尽管其反应方程式很简单，却不是基元反应，而是经由两个或多个步骤完成的复杂反应。例如H2(g)＋I2(g)＝2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应： ①I2―→I＋I(快)；②H2＋2I＝＝＝2HI(慢) 其中慢反应为整个反应的决速步骤。 二．分子发生反应必须发生碰撞，但有的碰撞不一定能发生反应。 有效碰撞理论解释 1.有效碰撞理论 基元反应 大多数化学反应往往经过几步完成的，其中的每一步反应都称为基元反应 反应机理 先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理 基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生碰撞 但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应 有效碰撞 概念：能够发生化学反应的碰撞 条件：具有足够的能量；具有合适的取向 与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率越快 活化分子 和活化能 ①活化分子：能够发生有效碰撞分子 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 ②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，叫做反应的活化能 反应物、生成物的能量与活化能的关系图 E1： E1：正反应的活化能 E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也认为是逆反应的活化能 E1－E2为反应热，即ΔH＝E1－E2 2.基元反应发生经历的过程 ―→―→ 3.有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释 浓度 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小 压强 增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小 温度 升高温度→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→反应速率增大；反之，反应速率减小 催化剂 使用催化剂→改变了反应的历程，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→单位时间内有效碰撞的几率增加→反应速率加快 绝大多数催化剂都有活性温度范围，温度太低时，催化剂的活性很小，反应速率很慢，随着温度的升高，反应速率逐渐增大，物质转化效率增大，温度过高又会破坏催化剂的活性。 【效果检测】 1．反应4A(s)+3B(g)4C(g)+D(g)，经2minB的浓度减少0.6mol·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0.4mol·L-1·min-1 B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比是3：4：1 C．0-2min内的反应速率，用反应物D来表示是0.3mol·L-1·min-1 D．在这2min内用A和C表示的反应速率的值都是相同的 【答案】B 【解析】 【解析】 A．物质A为固体，不能用A的浓度变化表示速率，A错误； B．同一反应不同物质的量反应速率之比等于计量数之比，所以分别用B、C、D表示反应的速率，其比是3：4：1，B正确； C．2minB的浓度减少0.6mol·L-1，所以v(B)==0.3mol·L-1·min-1，则v(D)应为0.1mol·L-1·min-1，C错误； D．物质A为固体，不能用A的浓度变化表示速率，D错误； 综上所述答案为B。 2．一定条件下，在2L恒容密闭容器中进行反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)，10min内碳的质量减少了12g，则该反应的反应速率为 A．v(C)=0.05mol·L-1·min-1 B．v(H2O)=0.1mol·L-1·min-1 C．v(CO)=0.1mol·L-1·min-1 D．v(H2)=0.05mol·L-1·min-1 【答案】D 【解析】 【分析】 10min内碳的质量减少了12g，C的物质的量为12g÷12g/mol=1mol，则参与反应H2O、CO、H2的物质的量均为1mol； 【解析】 A．碳为固体，浓度不能用mol/L来表示，A错误； B．v(H2O)==0.05mol·L-1·min-1，B错误； C．v(CO)==0.05mol·L-1·min-1，C错误； D．v(H2)==0.05mol·L-1·min-1，D正确； 故选D。 3．决定化学反应速率的最主要因素是 A．反应物性质 B．浓度 C．温度 D．催化剂 【答案】A 【解析】 【解析】 A．影响化学反应速率的因素中，反应物的结构和性质是决定性因素，A正确； B．浓度会影响化学反应速率，但不是最主要因素，B错误； C．温度是影响化学反应速率的因素之一，但不是最主要因素，C错误； D．催化剂会影响化学反应速率，但不是最主要因素，D错误； 故答案选A。 4．不同的化学反应，进行的快慢千差万别，下列表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 【解析】 不能用固体和纯液体表示速率，不能用C表示速率，把A、D答案的速率都转化为以B表示的速率分别为，，即可知速率最快的是B，故答案为B 5．某温度时，在2L容器中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，该反应的化学方程式和反应开始至2min末Z的平均反应速率为    A．3X + Y 2Z；0.05mol·L-1·min-1 B．2X + Y2Z；0.1mol·L-1·min-1 C．X + 2Y=Z；0.1mol·L-1·min-1 D．X + 3Y=2Z；0.05mol·L-1·min-1 【答案】A 【解析】 【解析】 由图可知，X、Y的物质的量减小，为反应的反应物，Z的物质的量增大，为反应的生成物，2min时X、Y、Z的物质的量变化量之比为(1.0—0.7)：(1.0—0.9):0.2=3：1：2，由化学计量数之比等于反应物的变化量之比可知反应的化学方程式为3X + Y 2Z，故选A。 6．小李同学采用如图所示的实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率，取1g锌粒与20mL0.5mol·L-1的硫酸进行反应，测得不同时刻反应生成的H2的体积(已折算为标准状况)如表。下列说法正确的是 t/s 0 5 10 15 20 25 V(H2)/mL 0.0 14.6 34.5 44.8 52.2 56.9 A．反应结束时锌粒无剩余 B．锌与稀硫酸反应初期速率逐渐加快，后又变慢 C．应用锌粉代替锌粒进行实验，以节约实验时间 D．假设溶液的体积不变，10~25s内的平均反应速率v(H2SO4)=0.02mol·L-1·min-1 【答案】B 【解析】 【解析】 A．Zn与稀硫酸反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，1gZn消耗稀硫酸的物质的量为mol＞0.01mol，锌过量，故A错误； B．锌与稀硫酸反应放热，温度升高，化学反应速率加快，反应进行一定时间后，酸中氢离子浓度减小，化学反应速率减慢，故B正确； C．采用锌粉反应速率太快，收集一定体积的H2时所需时间间隔太短，不易计时，故C错误； D．10~25s内反应生成n(H2)==0.001mol，参与反应的硫酸是0.001mol，v(H2SO4)=0.2mol·L-1·min-1，故D错误； 答案为B。 3．容积固定的密闭容器中的可逆反应为。以B的浓度表示的反应速率与时间的关系如图所示，已知速率的单位为，图中阴影部分面积的数值等于 A．A物质的量的减少量 B．B物质的量的减少量 C．C物质的量浓度的增加量 D．A物质的量浓度的减少量 【答案】C 【解析】 【解析】 根据图中信息B的正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，直到达到平衡，横坐标是时间，则根据速率乘以时间得到浓度的改变量，因此得到的是B的浓度的改变量，根据改变量之比等于计量系数之比，因此阴影部分面积也等于C物质的量浓度增加量，故C符合题意。 综上所述，答案为C。 8．下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是 A．升高温度，使反应物分子中活化分子百分数增大 B．向反应体系中加入相同浓度的反应物，使活化分子百分数增大 C．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，单位体积内活化分子数增多 D．加入适宜的催化剂，使反应物分子中活化分子百分数增大 【答案】B 【解析】 【解析】 A．升温，反应物分子的能量升高，则活化分子百分数增大，A正确； B．向反应体系中加入相同浓度的反应物，活化分子百分数不改变，B错误； C．对有气体参加的反应，增大压强使容器减小，则浓度增大，单位体积的活化分子数增多，C正确； D．加入适宜的催化剂，降低反应的活化能，使反应物中活化分子百分数增大，D正确； 故选B。 9．对于反应3Fe(s)+4H2O(g)⇌Fe3O4(s)+4H2(g)，下列措施能使反应速率减慢的是 A．恒压通入He气 B．减小容器容积 C．增加Fe的质量 D．升高体系温度 【答案】A 【解析】 【解析】 A．恒压通入He气，容器的体积增大，反应中气态物质的浓度减小，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数减小，单位时间内有效碰撞次数减小，反应速率减慢，A项符合题意； B．减小容器容积，反应中气态物质的浓度增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增加，反应速率加快，B项不符合题意； C．Fe呈固态，增加Fe的质量，对化学反应速率无影响，C项不符合题意； D．升高体系温度，活化分子百分数增大，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增加，反应速率加快，D项不符合题意； 答案选A。 10．下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最快的是 选项 金属(粉末状) 酸 反应温度 A 0.1molMg 10mL8mol·L-1硝酸 60 ℃ B 0.1molMg 10mL3mol·L-1硫酸 60 ℃ C 0.1molFe 10mL3mol·L-1盐酸 60 ℃ D 0.1molMg 10mL3mol·L-1盐酸 60 ℃ 【答案】B 【解析】 【解析】 硝酸与镁反应不生成氢气，Mg比Fe活泼，Mg与稀硫酸、盐酸反应时，氢离子浓度越大，反应速率越大，B项中c(H+)=3mol·L-1×2=6mol·L-1，D项中c(H+)=3mol·L-1，则B项放出H2的速率最快，故选：B。 11．Au/Fe2O3可用作反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的催化剂。对于该反应下列有关说法不正确的是 A．加入催化剂Au/Fe2O3，反应的焓变ΔH不变 B．其他条件相同，增大，反应的平衡常数K变大 C．向固定容积的反应体系中充入水蒸气，反应速率加快 D．升高温度，反应体系的活化分子百分数增多 【答案】B 【解析】 【解析】 A．加入催化剂Au/Fe2O3能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，故A正确； B．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数也不变，故B错误； C．向固定容积的反应体系中充入水蒸气，浓度变大则反应速率加快，故C正确； D．升温，分子总数不变，但更多的普通分子吸收能量转化为活化分子，故活化分子百分数增多，故D正确； 故选B选项。 12．密闭容器中发生反应。下列措施能增大反应速率的是 A．增加C的物质的量 B．降低反应温度 C．将容器的体积缩小一半 D．保持压强不变，充入 【答案】C 【解析】 【解析】 A．固体不影响反应速率，A错误； B．温度降低，活化分子百分数降低，反应速率降低，B错误； C．将容器的体积缩小一半，相当于加压，浓度增大，化学反应速率增大，C正确； D．保持压强不变，充入 N2相当于减压，体积增大，浓度减小，反应速率降低，D错误； 故选C。 13．反应3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g)，在一容积可变的密闭容器中进行，用“增大”、“不变”、“减小”回答下列问题。 （1）增加X的量，其正反应速率的变化是___________。 （2）将容器的体积缩小一半，逆反应速率___________。 （3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其逆反应速率___________。 （4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其正反应速率___________。 【答案】（1）不变 （2）增大 （3）不变 （4）减小 【解析】 （1） 在反应3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g)中，X呈固态，所以增加X的量，对气态反应物的浓度不产生影响，对正反应速率不产生影响，其正反应速率的变化是不变。答案为：不变； （2） 反应3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g)为有气体参加和生成的反应，将容器的体积缩小一半，则气体反应物和生成物的浓度都增大，所以逆反应速率增大。答案为：增大； （3） 对于反应3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g)，保持体积不变，充入N2使体系压强增大，气体反应物和生成物的浓度不变，所以其逆反应速率不变。答案为：不变； （4） 对于反应3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g)，保持压强不变，充入N2使体积增大，则气体反应物和生成物的浓度减小，所以其逆反应速率减小。答案为：减小。 【点睛】 往平衡混合气中充入气体，导致混合气的压强改变，分析反应速率的变化时，应先分析气体反应物和生成物的浓度是否发生改变。 14．I.实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素。请回答相关问题： 编号 温度/℃ 溶液 酸性溶液 浓度/ 体积/ 浓度/ 体积/ ① 25 0.10 2.0 0.010 4.0 ② 25 0.20 2.0 0.010 4.0 ③ 50 0.20 2.0 0.010 4.0 （1）实验时，分别量取溶液和酸性溶液，迅速混合并开始计时，通过测定_______来判断反应的快慢。 （2）实验①、②、③所加溶液均要过量，理由是_______。 （3）实验①和实验②是探究_______对化学反应速率的影响，实验②和③是探究_______对化学反应速率的影响。 （4）实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能原因是_______。 II.在恒容密闭容器中，用H2还原SO2，生成S的反应分两步完成(如图1所示)，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示，请分析并回答如下问题： （5）分析可知X为_______(填化学式)。 （6）时间段的温度为_______。 （7）时间段用SO2表示的化学反应速率为_______。 【答案】（1）溶液褪色时间 （2）根据反应方程式：，实验通过测定溶液的褪色时间判断反应的快慢，则三个实验中所加溶液均要过量 （3）     浓度     温度 （4）反应生成了具有催化作用的物质，其中可能起催化作用为 （5）H2S （6）300℃ （7） 【解析】 （1） 溶液和酸性溶液反应的化学方程式为：，通过测量溶液褪色时间来判断反应的快慢； （2） 根据反应方程式：，实验通过测定溶液的褪色时间判断反应的快慢，则三个实验中所加溶液均要过量； （3） ①实验①和实验②溶液的浓度不同，其他实验条件均相同，则实验①和实验②探究溶液的浓度对化学反应速率的影响； ②实验②和实验③中温度不同，其他实验条件均相同，则验②和实验③探究温度对化学反应速率的影响； （4） 实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，说明可能反应生成了具有催化作用的物质，其中可能起催化作用为； （5） 根据图1可知，在300℃时，H2和SO2在催化剂条件下生成H2S，在100℃到200℃时，H2S与SO2在催化剂生成S和H2O，则物质X为H2S； （6） 由图2可知，时间段H2完全转化为H2S， H2和SO2的浓度降低且H2S的浓度增大，则时间段的温度为300℃； （7） 时间段用SO2浓度的变化量为，SO2的化学反应速率为。 15．研究反应速率的影响因素有助于对相关反应原理的理解。 I．某些金属及金属氧化物对H2O2的分解反应具有催化作用。某同学选用Ag、Pt、Cu、TiO2作为催化剂，在25℃时，保持其它实验条件相同，测得生成的O2体积(V)。V与分解时间(t)的关系如图所示(O2的体积已折算成标准状况)。则： （1）在不同催化剂存在下，H2O2分解反应的活化能大小顺序是 Ea(___________) > Ea(___________)>Ea(___________)>Ea(___________)，___________(括号内填写催化剂的化学式)。 （2）金属Pt 催化下，H2O2分解生成氧气的反应速率v(O2)=___________mol·s-1。 II．环戊二烯(Y)容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应(以2YY2表示该反应)。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示。 （3）温度T1与T2的大小关系为T1___________T2。 （4）a点的正反应速率___________ (选填“大于”、“小于”或“等于”)b点的逆反应速率。 （5）b点时Y2的浓度为___________mol·L-1。 【答案】（1）Ea(TiO2)>Ea(Cu)>Ea(Pt)>Ea(Ag) （2）8.9×10-7 （3）< （4）大于 （5）0.45 【解析】 （1） 从图示看出：反应速率由快到慢的顺序为：Ag、Pt、Cu、TiO2，活化能越小，反应越容易进行，反应速率越快，故活化能由大到小顺序为：Ea(TiO2)>Ea(Cu)>Ea(Pt)>Ea(Ag)； （2） 从图象可看出：400 s时，Pt催化分解生成O2 8 mL，其物质的量为n(O2)=，则1 s分解产生O2：； （3） 反应温度越高，化学反应速率越快。根据图示可知，在温度T2 (虚线)的反应速率较大，则T1<T2； （4） a到b的过程为正反应速率逐渐减小，且b点v(正)>v(逆)。则a点的正反应速率大于b点的逆反应速率； （5） b点时环戊二烯的浓度变化为△c(Y)=1.5 mol/L-0.6 mol/L=0.9 mol/L，环戊二烯的二聚体的浓度为环戊二烯浓度变化的，则b点时二聚体的浓度c(Y2)=0.9 mol/L×=0.45 mol/L。 ( 1 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$