第46讲 化学反应速率及影响因素-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版2019 双选版）

第46讲 化学反应速率及影响因素 优化探究 大单元四　化学反应原理 　第10章　化学反应的方向、限度与速率 考点1　化学反应速率的概念 考点2　影响化学反应速率的因素 考点3　工业合成氨 课时作业46　化学反应速率及影响因素 考点1　化学反应速率的概念 几种常见的化学反应速率 1. 平均速率 (1)表示方法 用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 ⁠来表示。 (2)表达式及单位 v ＝ ，常用单位为mol/(L·s)或mol·L－1·s－1。 减小　 增大　 掌握必备知识 筑牢应试根基 重要点拨：1.同一化学反应的反应速率可以用不同物质的物质的量浓度 随时间的变化来表示，其数值可能相同，也可能不同，因此表示化学反 应速率时要指明具体物质。 2. 由 v ＝ 计算的反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率， 且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。 3. 不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。 4. 用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时，反应速率的 数值之比等于反应方程式中各物质的化学计量数之比。例如，对于反 应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)， v (A)∶ v (B)∶ v (C)∶ v (D)＝ m ∶ n ∶ p ∶ q 或 ＝ ＝ ＝ 。 2. 瞬时速率 是指某一时刻的化学反应速率。在实际工作中，通常测量反应的瞬时反 应速率，在浓度—时间曲线图像中某时刻 t 时的曲线斜率即为该反应在 时刻 t 时的反应速率。计算瞬时速率可通过速率方程(将在下一考点中详 细复习)进行计算。 [正误判断] (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)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值越 大，表示化学反应速率越快。 (　×　) (3)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－ 1。 (　×　) (4)有时可以用单位时间内某物质质量的变化量或某气体体积的变化量来 表示化学反应速率。 (　√　) (5)某一化学反应的反应速率方程是实验测定的结果，不能随意根据反应 的化学方程式直接写出。对于很多反应，反应速率方程中浓度项的方次 与化学方程式中各物质的系数无确定的关系。 (　√　) × × × √ √ 命题方式1　反应速率快慢的比较 1. 在容积为2 L的密闭容器中，充入A、B两种气体，发生反应：2A(g)＋ 3B(g) 4C(g)＋ x D(g)，在不同条件下，0～10 min内得到如下4种平均反 应速率： v (A)＝0.2 mol·L－1·s－1、 v (B)＝0.3 mol·L－1·s－1、 v (C)＝720.0 mol·L－ 1·h－1、 v (D)＝6.0 mol·L－1·min－1 提升关键能力 应对命题方式 (1)其中 v (A)、 v (B)、 v (C)的大小关系为 ⁠。 (1)根据归一法：将不同物质表示的反应速率均转化为 v (B)，且单位统一 为mol·L－1·s－1。 v (C)＝720.0 mol·L－1·h－1＝0.2 mol·L－1·s－1。 v (B)＝ v (A)＝0.3 mol·L－1·s－1， v (B)＝0.3 mol·L－1·s－1， v (B)＝ v (C)＝ ×0.2 mol·L－1·s－1＝0.15 mol·L－1·s－1，故 v (A)＝ v (B)＞ v (C)；或根据比值 法： v (A)＝0.1 mol·L－1·s－1， v (B)＝0.1 mol·L－1·s－1， v (C)＝0.05 mol·L－1·s－1，得 v (A)＝ v (B)＞ v (　C　)。 v (A)＝ v (B)＞ v (C)　 (2)上述化学方程式中， x ＝ ⁠。 (2) v (D)＝6.0 mol·L－1·min－1＝0.1 mol·L－1·s－1，则 v (D)＝ v (C)，根据 速率之比等于化学计量数之比得， x ＝2。 (3)0～10 min内得到的气体C在标准状况下的体积为 L。 (3)依据 c (C)＝ v (C)×Δ t ＝0.2 mol·L－1·s－1×600 s＝120 mol·L－1，则0～ 10 min内得到的气体C的物质的量为 n (C)＝240 mol，即气体C在标准状 况下的体积为5 376 L。 2　 5 376　 反思归纳：定量比较化学反应速率大小的两种方法 (1)归一法：按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示，再比 较数值的大小。 (2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值。如 a A(g)＋ b B(g) c C(g)，即比较 与 ，若 ＞ ，则用A表示的反应速率比 用B表示的大。 命题方式2　速率的计算 2. 一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体，发生化学反 应生成另外两种气体，反应中各物质的物质的量变化如图所示，请回答 下列问题： (1)该反应的化学方程式为 ⁠。 (1)该反应中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之 比，Δ n (A)∶Δ n (B)∶Δ n (C)∶Δ n (D)＝(1.2－0) mol∶(1.0－0.4) mol∶(1.0－0.2) mol∶(0.4－0) mol＝6∶3∶4∶2，又因为在6 s后各物质 的浓度不变，且反应物的浓度都不为0，故应为可逆反应，所以化学方 程式为3B(g)＋4C(g) 6A(g)＋2D(g)。 3B(g)＋4C(g) 6A(g)＋2D(g) (2)反应进行到6 s时，B的平均反应速率为 mol·L－1·s－1。 (2) v B＝ ＝ ＝0.05 mol·L－1·s－1。 0.05　 3. 取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在的情况下分解：2H2O2 2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2 浓度( c )如表： t /min 0 20 40 60 80 100 c /(mol·L－1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.050 0.050 (1)20～40 min内，消耗H2O2的平均速率为 mol·L－1·min－1， 80～100 min内，生成O2的平均速率为 mol·L－1·min－1。 (1)20～40 min内， v (H2O2)＝ ＝0.010 mol·L－1·min－1， 80～100 min内，反应已达到平衡，氧气的浓度不再变化，因此生成O2 的平均速率为0 mol·L－1·min－1。 0.010　 0　 (2)第30 min时的瞬时速率 (填“大于”“小于”或“等于”)第 50 min时的瞬时速率。 (2)随着H2O2浓度的下降，反应逐渐变慢，故第30 min时的瞬时速率大于 第50 min时的瞬时速率。 大于　 4. 合金贮氢材料具有优良的吸氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作 用。温度为 T 1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。 吸氢速率 v ＝ ＝30 mL·g－1·min－1。 30　 5. 丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂的作用下，由丙烷直接脱 氢或氧化脱氢制备。 反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)　Δ H 1＝＋125 kJ·mol－1； 反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)＋ O2(g) C3H6(g)＋H2O(g)　Δ H 2＝－ 118 kJ·mol－1。 在温度为 T 2时，通入气体分压比为 p (C3H8)∶ p (O2)∶ p (N2)＝10∶5∶85 的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图所示。0～1.2 s 内生成C3H6的平均速率为 kPa·s－1；在反应一段时间后，C3H8和O2 的消耗速率比小于2∶1的原因为 ⁠。 2　 H2和C3H6都消耗O2 0～1.2 s内C3H6的分压由0增大为2.4 kPa，则生成C3H6的平均速率为 ＝2 kPa·s－1；若只发生反应Ⅰ、Ⅱ，C3H6的分压应大于H2和H2O的 分压，但由题图知，随着反应进行，分压 p (H2O)＞ p (C3H6)＞ p (H2)，且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反应：C3H6＋ O2 3CO2＋3H2O，H2＋ O2 H2O，反应消耗O2，因此C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1。 考点2　影响化学反应速率的因素 一、基元反应与反应机理 1. 基元反应和复杂反应的概念 能够一步完成的反应叫基元反应，例如H·＋O2 ·OH＋O·。复杂反应 是由几个基元反应组成的总反应，绝大多数化学反应都属于复杂反应。 掌握必备知识 筑牢应试根基 2. 反应历程及其特点 反应历程是基元反应构成的反应序列。其特点如下： (1)反应历程由反应本身的特点决定，反应不同，反应历程不同。 (2)同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。 (3)反应历程的差别造成了反应快慢的不同。 3. 典型的复杂反应类型 典型的复杂反应类型有对行反应(即对峙反应)、平行反应、连串反应及 链反应。 (1)对行反应：正向和逆向同时进行的反应，称为对行反应，即可逆反 应。实际上，绝大多数反应都是可逆反应。因此，既要考虑正反应速 率，也要考虑逆反应速率。对于正、逆反应都为一级反应的对行反应： A B，净反应速率＝ k f c (A)－ k r c (B)。 (2)平行反应(竞争)：相同的反应条件下，反应物能同时进行几种不同的 反应。 例如： 。 (3)连串反应：反应所产生的物质能再进行反应而产生其他物质的反应。 例如：CH3CHCH2 CH3COOH CO2。 (4)链反应：用某种方法(光、热、电等)使反应引发，产生自由基，发生 一连串反应，反应自动进行下去，好像一条链一样，一环扣一环，直至 反应停止，这类反应称为链反应。例如：H2＋Cl2 2HCl，其历程为 Cl2 2Cl·(链的引发) (链的传递) …………………………… 2Cl·＋M Cl2＋M(链的终止) 重要点拨：1.对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最 慢的一步基元反应决定，该基元反应为整个反应的决速步骤。 2. 微粒H·、·OH和O·存在未成对电子，称为自由原子或自由基，自由基 反应活性很强，寿命极短。 4. 速率方程：对于任意一个化学反应： a A＋ b B c C＋ d D，其反应 速率方程为 v ＝ kcm (A) cn (B)，其中的 m 、 n 、 k 都由实验测得，与化学 方程式中的化学计量数无关。但是对于基元反应而言，速率方程中物质 浓度的指数等于化学方程式的计量数。 5. 阿伦尼乌斯经验公式： k ＝ A 或ln ＝ 其中的 A 为比例系数(与反应物的接触面积有关)，e为自然对数的底， R 为理想气体常数， E a为活化能。公式中的 k 为反应速率常数，表示单位 浓度下的化学反应速率。它具备以下特点： (1)与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。温度 升高， k 值通常增大。 (2)通常情况下， k 值越大，反应进行得越快。 (3)同一反应若升高相同的温度，活化能越大， k 值增大的程度越大。 (4)对于基元反应，正、逆反应的速率常数之比等于平衡常数，即 K ＝ 。 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与等浓度的稀 盐酸反应速率的大小关系为 ⁠。 v (Mg)＞ v (Al)　 2. 外因(其他条件不变，只改变一个条件) 增大 减小 不变 增大 减小 增大 减小 增大 相同 比表面积 三、用有效碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响 1. 有效碰撞理论 基元反应发生的先决条件：反应物的分子必须发生 ⁠，但是并不 是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。 (1) (2)活化分子：具有足够的能量发生 ⁠的分子。 碰撞　 有效碰撞　 越快 (3)活化能： 具有的平均能量与 ⁠具有的平均 能量之差，为反应的活化能。活化能越小，反应速率 ⁠。 (4)反应物、生成物的能量与活化能的关系 E 1为 ， 为使用催化剂时的活化能， ⁠为 活化分子变成生成物分子放出的能量， ⁠为反应热。 活化分子　 反应物分子　 越快　 反应的活化能　 E 3　 E 2　 E 1－ E 2　 2. 用有效碰撞理论解释外界因素对反应速率的影响 四、外界条件对化学反应速率的影响 [正误判断] (1)固体物质表面积的大小会影响化学反应速率，一般来说，固体的颗粒 越细，表面积越大，反应速率越快。 (　√　) (2)对于固体或纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固 体或纯液体物质的用量对化学反应速率无影响。 (　√　) (3)对于反应前后气体分子数之和不变的反应，改变压强可以同等程度地 改变正、逆反应速率。 (　√　) (4)当增大反应物浓度时， v (正)瞬间增大，随后逐渐减小； v (逆)瞬间不 变，随后逐渐增大；直至 v (正)和 v (逆)相等时达到平衡。 (　√　) √ √ √ √ (5)压强对反应速率的影响是通过改变反应物总体积而使浓度改变来实现 的，若改变压强后，各气体的浓度不变，则反应速率不变。 (　√　) (6)可逆反应：FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl，增加氯化钾浓度，逆 反应速率加快。 (　×　) (7)升高温度， v (正)和 v (逆)都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的 程度大。 (　√　) (8)活化分子的碰撞都是有效碰撞。 (　×　) (9)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。 (　×　) (10)催化剂能降低反应所需的活化能，提高活化分子的百分数，Δ H 也 会发生变化。 (　×　) √ × √ × × × 命题方式1　反应机理 1. (双选)(2023·东莞调研)已知反应：2NO(g)＋Br2(g) 2NOBr(g)　Δ H ＝ － a kJ·mol－1( a ＞0)，其反应机理如下： ①NO(g)＋Br2(g) NOBr2(g)　快； ②NO(g)＋NOBr2(g) 2NOBr(g)　慢。 提升关键能力 应对命题方式 下列有关该反应的说法正确的是(　AC　) A. 该反应的速率主要取决于反应②的快慢 B. NOBr2是该反应的催化剂 C. 正反应的活化能比逆反应的活化能小 a kJ·mol－1 D. 增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率 AC 反应速率主要取决于慢反应，所以该反应的速率主要取决于反应②的快 慢，故A正确；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化 剂，故B错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成 物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小 a kJ·mol－1，故 C正确；增大Br2的浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分 子数目增多，所以能加快反应速率，故D错误。 2. (2023·广东统考二模)我国科学家合成了一种新型Au15/MoC材料，实现 了低温催化水煤气变换。反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的 物质用“*”标注，TS指过渡态。下列有关说法不正确的是(　B　) A. 温度一定时，加压无法提高平衡转化率 B. 分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的 C. 反应历程中活化能最大的一步为CO*＋2H2O* CO*＋H2O*＋OH*＋H* D. 该过程中有极性键的断裂和形成 B 该反应为CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，该反应为等体积反 应，温度一定时加压，化学平衡不移动，平衡转化率不变，A正确；从 题图中可知，并不是所有分子从催化剂表面脱附的过程都是吸热的，如 C ＋H2O*＋2H*转化为CO2＋H2O*＋2H*的过程是放热的，B错误； 从题图中可知，过渡态TS1的相对能量最大，此时的活化能最大，因此 反应历程中活化能最大的一步为CO*＋2H2O* CO*＋H2O*＋OH*＋ H*，C正确；该过程中H2O中的O—H断裂，同时也有CO2中C O的形 成，D正确。 3. (2023·河北高三专题练习)二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效 应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一。常温常压下 利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和相对能量 如图所示(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)， A. 催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热 B. 二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应 C. 该反应的决速步骤为HCOO*＋4H* CH3O*＋H2O D. 总反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) 下列说法错误的是(　A　) A 催化剂能改变反应机理，加快反应速率，不能改变反应热，A错误；由 反应历程图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反 应，B正确； HCOO*＋4H* CH3O*＋H2O的活化能最大，是该反应的决速步骤，C正确；该反应的反应物是CO2和H2，生成物是CH3OH和H2O，则总反应为 (g) CH3OH(g)＋H2O(g)，D正确。 命题方式2　碰撞理论 4. 下列说法正确的是(　B　) 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，原因是分子吸收能量，增加了活 化分子的百分数　④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是活化分子 百分数不变，单位体积内分子总数增加 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 次数增多　⑥化学反应实质是活化分子的碰撞 B A. ①②⑤ B. ③④ C. ③④⑥ D. ②③④ 碰撞不一定为有效碰撞，活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应，还 与其分子取向有关，①错误；普通分子不具有反应所需的能量，即不能 发生有效碰撞，②错误；升高温度，提供了分子需要的能量，活化分子 百分数增大，则增加了活化分子的有效碰撞次数，反应速率加快，③正 确；增大反应物浓度，单位体积内分子总数增加，活化分子数目增大， 单位体积内有效碰撞的次数增多，反应速率加快，④正确；使用催化 剂，降低分子所需的能量，使有效碰撞频率增大，反应速率加快，⑤错 误；活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应，活化分子有合适的取向 时才发生有效碰撞，即发生了化学变化，⑥错误。 5. 在有气体参与的反应中，①增大反应物浓度、②升高温度、③增大压 强(压缩体积)、④加入催化剂，若以上四种方法均可使反应速率增大， 回答下列问题(填序号)： (1)降低反应活化能的是 ⁠。 (2)增加活化分子百分数的是 ⁠。 (3)未改变活化分子百分数，但增加了单位体积内分子总数的是 ⁠ ⁠。 (4)增加单位体积内活化分子数的是 ⁠。 ④　 ②④　 ① ③　 ①②③④　 命题方式3　浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响 6. 硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4 Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是(　D　) D 选项 反应温 度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V /mL c /(mol· L－1) V /mL c /(mol· L－1) V /mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 结合选项知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应 物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生 成)。 7. 在不同浓度( c )、温度( T )条件下，蔗糖水解的瞬时速率( v )如表。 c /(mol·L－1) v /(mmol·L－1·min－1) T /K 0.600 0.500 0.400 0.300 318.2 3.60 3.00 2.40 1.80 328.2 9.00 7.50 a 4.50 b 2.16 1.80 1.44 1.08 A. a ＝6.00 B. 同时改变反应温度和蔗糖的浓度， v 可能不变 C. b ＜318.2 D. 不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 下列判断不正确的是(　D　) D 由题表数据可知，328.2 K的瞬时速率与浓度的关系成正比，则 ＝ ， a ＝6.00，A项正确；由题表数据可知，浓度越大、温度越高， 反应速率越快，当增大浓度同时降低温度时，瞬时反应速率可能不变， B项正确；浓度不变时， b K下的反应速率低于318.2 K下的反应速率， 故 b ＜318.2，C项正确；题表数据是瞬时速率而不是平均速率，故不能 作为判断所用时间多少的依据，D项错误。 8. 四个相同的容器中，在不同的温度下(其他条件相同)进行合成氨的反 应，根据下列在相同时间内测得的结果，判断反应所处温度最高的是 (　C　) A. v (NH3)＝0.1 mol·L－1·min－1 B. v (H2)＝0.6 mol·L－1·min－1 C. v (N2)＝0.3 mol·L－1·min－1 D. v (H2)＝0.3 mol·L－1·min－1 C 合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，温度越高，反应速率越快，根据反应速率与化学计量数的关系，将四个选项中的反应速率转化为 v (H2)。A项， v (H2)＝ v (NH3)＝0.15 mol·L－1·min－1；C项， v (H2)＝3 v (N2)＝0.9 mol·L－1·min－1；则C项表示的反应速率最快，反应所处的温度最高。 反思归纳：(1)增、减反应物的量并不一定能改变反应速率，如固体和纯 液体在反应中可视为浓度不变，故增加其量并不能加快反应速率。 (2)不论是吸热反应还是放热反应，温度对反应速率的影响具有一致性。 升高温度，正、逆反应速率都增大，但增大的程度可能不同；降低温 度，正、逆反应速率都减小，但减小的程度可能不同。 命题方式4　压强对速率的影响 9. 可逆反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在 t 1 时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说 法正确的是(　B　) A. 维持温度、反应体系容积不变， t 1时充入SO3(g) B. 维持温度、压强不变， t 1时充入SO3(g) C. 维持反应体系容积不变， t 1时升高反应体系温度 D. 维持温度、反应体系容积不变， t 1时充入一定量Ar B 维持温度、反应体系容积不变， t 1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增 大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变， t 1时充入 SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率 减小，故B正确；维持反应体系容积不变， t 1时升高反应体系温度， 正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变， t 1 时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不 变，故D错误。 反思归纳：气体反应体系中充入惰性气体对反应速率的影响 ①恒温恒容：充入惰性气体 总压增大 物质浓度不变(单位体积 内活化分子数不变) 反应速率不变。 ②恒温恒压：充入惰性气体 体积增大 物质浓度减小(单位体积 内活化分子数减少) 反应速率减小。 命题方式5　速率方程 10. 一定条件下，反应H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)的速率方程为 v ＝ kc α(H2) c β(Br2) c γ(HBr)，某温度下，该反应在不同浓度下的反应 速率如下： c (H2)/(mol·L－1) c (Br2)/(mol·L－1) c (HBr)/(mol·L－1) 反应速率 0.1 0.1 2 v 0.1 0.4 2 8 v 0.2 0.4 2 16 v 0.4 0.1 4 2 v 0.2 0.1 c 4 v 根据表中的测定结果，下列结论错误的是(　B　) A. 表中 c 的值为1 B. α、β、γ的值分别为1、2、－1 C. 反应体系的三种物质中，Br2(g)的浓度对反应速率影响最大 D. 在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr(g)的浓度，会使反应 速率降低 B 将 c (H2)、 c (Br2)、 c (HBr)和反应速率代入速率方程可以得到，① v ＝ k ×(0.1)α×(0.1)β×2γ、②8 v ＝ k ×(0.1)α×(0.4)β×2γ、③16 v ＝ k ×(0.2)α×(0.4)β×2γ、④2 v ＝ k ×(0.4)α×(0.1)β×4γ，解得α＝1，β＝ ，γ ＝－1，对于4 v ＝ k ×(0.2)α×(0.1)β× c γ(HBr)与①式，将α＝1，β＝ ，γ ＝－1代入，解得 c ＝1，故A项正确，B项错误； v ＝ kc α(H2) c β(Br2) c γ(HBr)，α、β、γ的值分别为1、 、－1，由于速率 与Br2(g)和H2(g)的浓度成正比，与HBr(g)的浓度成反比，Br2(g)的浓度对 反应速率影响最大，故C项正确；γ＝－1，增大HBr(g)的浓度， c γ(HBr) 减小，会使反应速率降低，故D项正确。 11. 室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个 反应：①M＋N X＋Y；②M＋N X＋Z。反应①的速率可表示 为 v 1＝ k 1 c 2(M)，反应②的速率可表示为 v 2＝ k 2 c 2(M)( k 1、 k 2为速率常 数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误 的是(　A　) A. 0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为 6.67×10－3 mol·L－1·min－1 B. 反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C. 如果反应能进行到底，反应结束时62.5％的M转 化为Z D. 反应①的活化能比反应②的活化能大 A 由图像可知，0～30 min时间段内，M的浓度变化为(0.500－0.300) mol·L －1＝0.200 mol·L－1，Z的浓度变化为0.125 mol·L－1，即反应②中M的浓 度变化为0.125 mol·L－1，故反应①中M的浓度变化为(0.200－0.125) mol·L－1＝0.075 mol·L－1，即Y的浓度变化为0.075 mol·L－1，所以0～30 min时间段内，Y的平均反应速率 v (Y)＝ ＝ ＝2.5×10－3 mol·L－1·min－1，A项错误； 由 v ＝ 可得Δ c ＝ v ·Δ t ，且 v 1＝ k 1 c 2(M)， v 2＝ k 2 c 2(M)，则Y、Z的浓度变化之比Δ c (Y)∶Δ c (Z)＝ v 1∶ v 2＝ k 1∶ k 2，所以反应开始后，Y、Z的浓度之比保持不变，B项正确； 根据A项计算，参加反应②的M所占的比例为 ×100％＝62.5％，故 如果反应能进行到底，反应结束时62.5％的M转化为Z，C项正确；由C 项分析知，反应②的速率较大，所以反应①的活化能比反应②的活化能 大，D项正确。 命题方式6　速率常数 12. 瑞典化学家阿伦尼乌斯的化学反应速率经验定律为 k ＝ A ( k 为速 率常数， k 正、 k 逆为正、逆速率常数， A 、 R 为常数， E a为活化能， T 为绝对温度，e为自然对数底数，约为 2.718)。由此判断下列说法中正 确的是(　B　) B A. 其他条件不变，升高温度， k 正增大， k 逆变小 B. 其他条件不变，使用催化剂， k 正、 k 逆同倍数增大 C. 其他条件不变，增大反应物浓度 k 正增大， k 逆不变 D. 其他条件不变，减小压强， k 正、 k 逆都变小 其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，因此 k 正、 k 逆均增 大，A项错误；催化剂对正、逆反应速率有相同影响，因此其他条件不 变，使用催化剂， k 正、 k 逆同倍数增大，B项正确；反应速率常数只与 温度和活化能有关，其他条件不变时，增大反应物浓度， k 正、 k 逆都不 变，其他条件不变时，减小压强， k 正、 k 逆都不变，C、D项错误。 13. Bodenstein研究了反应2HI(g) I2(g)＋H2(g)，某温度下，上述反应正 反应速率为 v 正＝ k 正 c 2(HI)，逆反应速率为 v 逆＝ k 逆 c (H2)· c (I2)，其中 k ＝ A ( k 为速率常数， E a为活化能， A 为比例系数)，下列说法错 误的是(　A　) A. 速率常数只受温度 T 的影响 B. 加入催化剂， k 正增大倍数等于 k 逆增大倍数 C. 该反应的平衡常数 K ＝ k 正/ k 逆 D. 其他条件一定时，反应物浓度越大正反应速率越大 A A项，速率常数还受 E a的影响，错误；C项， v 正＝ k 正 c 2(HI)， v 逆＝ k 逆 c (H2)· c (I2)，达到平衡时 v 正＝ v 逆， k 正 c 2(HI)＝ k 逆 c (H2)· c (I2)，整理得 ＝ ＝ K ，正确；B项，催化剂通过参与反应，改变反应历 程，从而降低反应的活化能来加快反应速率，不改变平衡常数，由C项 知， ＝ K ，故加入催化剂， k 正增大倍数等于 k 逆增大倍数，正确；D 项，由反应速率公式可知，反应物浓度和反应速率正相关，故其他条件 一定时，反应物浓度越大正反应速率越大，正确。 14. 1889年，阿伦尼乌斯提出了反应速率常数与温度间关系的经验公 式：ln k ＝ln A － ( k 为反应速率常数， R 为理想气体常数， T 为热力 学温度， E a为活化能， A 为比例系数)，该公式可以用于计算基元反应 的活化能。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个不同的基元反应的ln k 随 的变化如图所示， 下列说法错误的是(　A　) A A. 活化能由大到小的顺序是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ B. 对于不同反应，一定温度下，活化能小的反应速率大 C. 对于不同反应，温度升高时，活化能大的反应速率变化大 D. 对于同一反应，反应速率随温度的升高而增大 根据题图可知，当温度相同时ln k 由大到小的顺序为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，根据ln k ＝ln A － ，可知活化能由大到小的顺序是Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，A错误；一定温度下，活化能越小，反应速率越大，B正确；根据ln k ＝ln A － ，对于温度升高时活化能大的反应，其速率常数变化程度大，反应速率变化大，C正确；根据温度对反应速率的影响可知，升高温度反应速率增大，D正确。 考点3　工业合成氨 1. 化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致 性，又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料的量，提高难得高价原料 的利用率，从而降低生产成本 掌握必备知识 筑牢应试根基 条件 原则 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 2. 控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的 表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改 变可逆反应的限度，从而提高转化率。 3. 工业合成氨反应的适宜条件 (1)理论分析 增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求 不尽相同： 对合成氨反 应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨 的反应速率 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 使用 增大反应物浓度　 高温　 高压 对合成氨 反应的 影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 提高平衡 混合物中 氨的含量 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 增大反应物浓度、减小生 成物浓度　 低温　 高压　 无影 响　 ①压强 ②温度：700 K左右。 ③催化剂：一般选择铁做催化剂。 ④浓度：N2与H2的投料比(物质的量之比)为1∶2.8。 (2)实际工业合成氨反应的适宜条件 命题方式1　工业合成氨条件的分析 1. 如图是工业合成氨的工艺，根据流程解答下列问题： 提升关键能力 应对命题方式 (1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　Δ H ＝－92.4 kJ·mol－1，结合反应的化学方程 式分析哪些措施可以提高合成氨的反应速率？哪些措施可以提高氮气或 氢气的转化率？ ⁠ ⁠ ⁠  　升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使 合成氨的反应速率增大；降低温度、增大压强、增大反应物的浓度或减 小反应产物的浓度等有利于提高氮气或氢气的转化率。　 (2)工业合成氨中，使用铁触媒做催化剂。 ①铁触媒加快化学反应速率的原因是什么？ ⁠ ⁠ ②铁触媒能提高氢气的平衡转化率吗？简述理由。 ⁠ ③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数吗？ ⁠ ⁠  　使用铁触媒做催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了 活化分子的百分数，有效碰撞次数增加，反应速率加快。　 不能。因为催化剂对化学平衡无影响。  　能。因为实际合成氨过程在非平衡状态下进行，反应速率大，单位时 间里生成的氨气的量多。　 (3)合成氨时选择500 ℃而不采用常温主要考虑什么因素？ ⁠ (4)合成氨时一般采用的压强为10～30 MPa的原因是什么？ ⁠ ⁠ ⁠ (5)合成氨工业中，为提高反应物的转化率，还采取哪些措施？ ⁠ 考虑速率因素，500 ℃时催化剂的催化活性最好。  　合成氨时增大压强可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是， 压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综 合经济效益。故一般采用的压强为10～30 MPa。　 使氨气冷却成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用。 命题方式2　其他工业生产条件的分析 2. 工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯：C4H10(g) C4H8(g)＋H2(g)(正反应 吸热)，将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的 作用是活化催化剂)，反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。 A. 由图甲可知， x 小于0.1 B. 由图乙可知，丁烯产率先增大后减小，减小的原因是氢气是产物之 一，随着 的增大，逆反应速率减小 C. 由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是 温度升高平衡正向移动 D. 由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因是丁烯高温 分解生成副产物 下列判断不正确的是(　B　) B 增大压强，平衡逆向移动，则丁烯的平衡转化率减小，结合图甲可知， x 小于0.1，A项正确；加入氢气，平衡逆向移动，丁烯产率上升的可能 原因是通入的H2对催化剂有活化作用，减小的原因是氢气是产物之一， 而随着 增大，逆反应速率增大，B项错误； 正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动，C项正确；由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物，D项正确。 3. 乙烯是石油化工最基本的原料之一。 (1)乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯：C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　Δ H 1 ＞0。提高乙烷平衡转化率的措施有 、 ⁠ ⁠。 (1)C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　Δ H 1＞0，该反应是气体体积增大的吸热 反应，提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度和及时移出生 成物。 减小压强　 升高温度(或及时 移出生成物)　 (2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应： a.2C2H6(g)＋O2(g) 2C2H4(g)＋2H2O(g) Δ H 2＜0； b.2C2H6(g)＋5O2(g) 4CO(g)＋6H2O(g) Δ H 3＜0； c .C2H4(g)＋2O2(g) 2CO(g)＋2H2O(g)　Δ H 4＜0。 氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化，需要寻找催化剂降低 反应 (填“a”“b”或“c”)的活化能，判断的依据是 ⁠ ⁠。 a　 制备的目 标产品是C2H4，b、c均为副反应，应加快反应a的反应速率 (3)常压下，在某催化剂的作用下按照 n (C2H6)∶ n (O2)＝1∶1的投料比制 备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化 率随温度的变化如图所示。 ①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是 ⁠ ⁠。 反应a、c是放热 反应，升高温度，反应a平衡逆向移动程度较大 ②在570～600 ℃温度范围内，下列说法正确的是 (填字母)。 A. C2H4的产率随温度升高而增大 B. H2O的含量随温度升高而增大 C. C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D. 此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率 BD　 (3)①分析反应a、c都为放热反应，升高温度，两者反应平衡均逆向移 动，但反应a平衡逆向移动的程度较大，则乙烯的物质的量百分数降 低。②根据图中信息，C2H4的产率随温度升高而降低，故A错误；乙烷 转化率增大，生成水的量增大，而乙烯量减小，说明发生反应c，水的 量增大，因此H2O的含量随温度升高而增大，故B正确； 根据图中信息，C2H6转化率增大，则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低，故C错误；根据图中信息，CO在较高温度时含量较大，因此该催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率，故D正确。 1. (2023·新课标卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物为催化中心，可将 NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2)，其反应历程如图所示： 探究真题　素养提升 下列说法错误的是(　D　) A. NH2OH、NH3和H2O均为极性分子 B. 反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成 C. 催化中心的Fe2＋被氧化为Fe3＋，后又被还原为Fe2＋ D. 将NH2OH替换为ND2OD，反应可得ND2ND2 D NH2OH中正、负电荷重心不重合，为极性分子，NH3为三角锥形结构， H2O为V形结构，分子中正、负电荷重心也不重合，均为极性分子，A正 确；图示转化过程共四步，将其依次标号为①②③④，第②步中N—O 键断裂，第③步中N—H键断裂，第④步中N—N键生成，B正确； 由题意可知，起始时，“肼合成酶”中含有Fe2＋，第②步中Fe2＋失去电子被氧化成Fe3＋，第④步中Fe3＋得电子又生成Fe2＋，C正确；根据反应机理分析，产物肼(NH2NH2)中，一个N原子上的2个H原子来自NH2OH中“—NH2”中的2个H原子，另一个N原子上的2个H原子来自NH3中的2个H原子，所以将NH2OH替换为ND2OD，与NH3反应会生成ND2NH2，D错误。 2. (2023·浙江1月)标准状况下，气态反应物和生成物的相对能量与反应 历程示意图如图[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]。下列说法不正确的 是(　C　) A. E 6－ E 3＝ E 5－ E 2 B. 可计算Cl—Cl键能为2 kJ·mol－1 C. 相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ＞历程Ⅰ D. 历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)＋O(g) O2(g)＋Cl(g)　Δ H ＝ kJ·mol－1 C 根据历程Ⅰ：O3(g)＋O(g) 2O2(g)　Δ H ＝( E 6－ E 3) kJ·mol－1，根据历程 Ⅱ：O3(g)＋O(g) 2O2(g)　Δ H ＝( E 5－ E 2) kJ·mol－1，则 E 6－ E 3＝ E 5－ E 2，A项正确；根据题图，Cl(g)的相对能量为( E 2－ E 3)kJ·mol－1，由于 Cl2(g)的相对能量为0，故Cl2(g) Cl(g)＋Cl(g)　Δ H ＝2( E 2－ E 3) kJ·mol－1，即Cl—Cl键能为2( E 2－ E 3) kJ·mol－1，B项正确； 历程Ⅱ使用了催化剂Cl，催化剂不能使平衡发生移动，则O3的平衡转化率：历程Ⅱ＝历程Ⅰ，C项错误；历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的反应，即ClO(g)＋O(g) O2(g)＋Cl(g)　Δ H ＝( E 5－ E 4) kJ·mol－1，D项正确。 3. (2023·湖北卷，节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温 条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生 成。C40H20(g) C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如图所示： 图示反应历程包含 个基元反应，其中速率最慢的是第 ⁠个。 由反应历程图可知，共有3个基元反应，最后一步的活化能最大，反应 速率最慢。 3　 3　 课时作业46　化学反应速率及影响因素 一、选择题 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 mol·L－1降到0.07 mol·L－1需要15 s，那么 N2O4的浓度由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间(　D　) A. 等于5 s B. 等于10 s C. 小于10 s D. 大于10 s D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 N2O4的浓度由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1需要15 s，即Δc(N2O4)为0.03 mol·L－1，N2O4的浓度由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1，即Δc(N2O4)为 0.02 mol·L－1，若反应速率不变，则所需时间为15 s× ＝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 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2. 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(　C　) C A. 反应开始到10 s时，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时，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L－1 C. 反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0 ％ D. 该反应的化学方程式为X(g)＋Y(g) Z(g) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为 v (Z)＝ ＝0.079 mol·L－ 1·s－1，故A错误；反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少了 ＝0.395 mol·L－1，故B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 反应开始到10 s时，Y的转化率为 ×100％＝79.0％，故C正确；由题意知，该反应为可逆反应，0～10 s内，X、Y的物质的量都变化了0.79 mol，Z的物质的量变化了1.58 mol，则反应的化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g)，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3. 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)　Δ H ＞0，下列叙述正确的是(　B　) 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，有效碰撞的次数增多 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 W是固体，不影响反应速率，所以加入少量W，逆反应速率不变，A错 误；升高温度，正、逆反应速率均增大，B正确；体积一定时加入氦 气，反应物和气体生成物的物质的量浓度不变，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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 4. 近日，某研究团队合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于 常温常压下的电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模 拟计算结果如图所示( 表示稀土单原子催化剂)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A. Y1/NC比Sc1/NC更有利于吸附氮气 B. 实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氢气的平衡转化率 C. 使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大活化能的反应过程可表 示为 N2＋H NNH D. 升高温度一定可以提高单位时间内氨气的产率 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 下列说法正确的是(　C　) C 从图中可以看出，使用Sc1/NC吸附氮气的活化能更低，更有利于吸附氮 气，A错误；催化剂只能改变反应速率，不能影响化学平衡移动，故实 际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氢气的平衡转化 率，B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 从图中可以看出，使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大活化能的反应过程可表示为 N2＋H NNH，C正确；从图中可知，合成氨的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度越高，催化剂吸附N2更困难，故升高温度虽然可以加快反应速率，但不一定可以提高单位时间内氨气的产率，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 5. 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(　B　) 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反应产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 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 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 小于反应产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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 6. 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表， 实验编号 1 2 3 4 5 c (HI)/ (mol·L－1) 0.100 0.200 0.300 0.100 0.100 c (H2O2)/ (mol·L－1) 0.100 0.100 0.100 0.200 0.300 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 实验编号 1 2 3 4 5 v /(mol· L－1·s－1) 0.007 6 0.015 2 0.022 8 0.015 2 0.022 8 A. 0.038 mol·L－1·s－1 B. 0.152 mol·L－1·s－1 C. 0.608 mol·L－1·s－1 D. 0.760 mol·L－1·s－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由此可推知当 c (HI)＝0.500 mol·L－1， c (H2O2)＝0.400 mol·L－1时的反应速率为(　B　) B 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和实验3以及实验1和实验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 mol·L－1， c (H2O2)＝0.400 mol·L－1时， v ＝0.007 6 mol·L－1·s－1×5×4＝0.152 mol·L－1·s－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7. (双选)利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)，在密闭 容器中按物质的量之比为2∶1充入H2和CO，测得平衡混合物中CH3OH 的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。已知：① v 正＝ k 正· x (CO)· x 2(H2)， v 逆＝ k 逆· x (CH3OH)，其中 v 正、 v 逆为正、逆反应速 率， k 正、 k 逆为速率常数， x 为各组分的体积分数。② K p为以分压表示 的平衡常数，气体分压＝气体总压×体积分数。下列相关说法错误的是 (　AC　) AC A. 该反应的Δ H ＞0 B. B点与C点的平衡常数关系为 K B＝ K C C. 增大体系压强， k 正－ k 逆的值将增大 D. C点对应的平衡常数 K p＝ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 从图像上可以看出温度越高，甲醇的体积分数越小，说明升高温度，平 衡逆向移动，该反应的Δ H ＜0，A项错误；B点与C点温度相同，平衡常 数相等，B项正确；速率常数只与温度有关，温度不变， k 正、 k 逆都不 变， k 正－ k 逆的值也不变，C项错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 C点时，甲醇的体积分数是50％，假设起始 n (CO)＝1 mol， n (H2)＝2 mol，消耗的CO的物质的量为 x mol，则列三段式： 　　　　 2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) 初始/mol 2 1 0 转化/mol 2 x x x 平衡/mol 2－2 x 1－ x x 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 甲醇的体积分数为 ＝50％， x ＝0.75，平衡常数 K p＝ ＝ ，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 8. (双选)(2022·辽宁卷)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)，有关数据如表： 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A. 1 min时，Z的浓度小于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 下列说法错误的是(　AB　) AB 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 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 mol·L－1，A错误；4 min时生成的Z的 物质的量为0.15 mol·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.6 mol，6 min时生成的Z 的物质的量为0.10 mol·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.6 mol，故反应在4 min时已达到平衡， 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 设达到平衡时生成了 a mol Y，列三段式： 　　　　　　2X(s) Y(g)＋2Z(g) 初始量/mol 2.0 0 0 转化量/mol 2 a a 2 a 平衡量/mol 2.0－2 a a 0.6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 根据2 a ＝0.6，得 a ＝0.3，则Y平衡时的浓度为0.3 mol·L－1，Z平衡时的 浓度为0.6 mol·L－1，平衡常数 K ＝ c 2(Z)· c (Y)＝0.108 mol3·L－3，2 min 时Y的浓度为0.2 mol·L－1，Z的浓度为0.4 mol·L－1，加入0.2 mol Z后，Z 的浓度变为0.6 mol·L－1， Q ＝ c 2(Z)· c (Y)＝0.072 mol3·L－3＜ K ，反应正 向进行，故 v 正(Z)＞ v 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， ＝ ，故Y的体积分数始终约为33.3％，C正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由B项分析可知5 min时反应处于平衡状态，此时生成的Z的物质的量为 0.6 mol，则X的转化量为0.6 mol，初始X的物质的量为2.0 mol，剩余X 的物质的量为1.4 mol，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 二、非选择题 9. 用H2O2、KI和洗洁精可完成“大象牙膏”实验(短时间内产生大量泡 沫)，某同学依据文献资料对该实验进行探究。 (1)资料1：KI在该反应中的作用：H2O2＋I－ H2O＋IO－；H2O2＋IO－ H2O＋O2↑＋I－。总反应的化学方程式为 　2H2O2 2H2O＋ ⁠。 2H2O2 2H2O＋ O2↑　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)资料2：H2O2分解反应过程中能量的变化如图所示，其中①有KI加 入，②无KI加入。下列判断正确的是 (填字母)。 a.加入KI后改变了反应的路径 b.加入KI后改变了总反应的能量变化 c.H2O2＋I－ H2O＋IO－是放热反应 a 　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)加入KI后，一步反应分为两步进行，改变了反应的路径，a正确；加 入KI后，反应物和反应产物的能量都没有改变，b不正确；由图可知， H2O2＋I－ H2O＋IO－的反应物的总能量小于反应产物的总能量，所 以该反应是吸热反应，c不正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)实验中发现，H2O2与KI溶液混合后，产生大量气泡，溶液颜色变 黄。再加入CCl4，振荡、静置，气泡明显减少。 资料3：I2也可催化H2O2的分解反应。 ①加CCl4并振荡、静置后可观察到 ⁠，说明有 I2生成。 下层溶液呈紫红色　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ②气泡明显减少的原因可能是i.H2O2浓度降低； ii. 。以下对照实验说明i不是主要原因：向 H2O2溶液中加入KI溶液，待溶液变黄后，分成两等份放于A、B两试管 中。A试管中加入CCl4，B试管中不加CCl4，分别振荡、静置。观察到 的现象是 ⁠ ⁠。 在水溶液中I2的浓度降低　 A试管中产生气泡明显变少；B试管中产生气泡速率没有明 显减小　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4)资料4：I－(aq)＋I2(aq) (aq)　 K ＝640 mol－1·L。 为了探究体系中含碘微粒的存在形式，进行实验：向20 mL一定浓度的 H2O2溶液中加入10 mL 0.10 mol·L－1 KI溶液，达平衡后，相关微粒浓度 如表： 微粒 I－ I2 浓度/(mol·L－1) 2.5×10－3 a 4.0×10－3 ① a ＝ ⁠。 ②该平衡体系中除了含有I－、I2、 外，一定还含有其他含碘微粒，理 由是 ⁠。 2.5×10－3　 2 c (I2)＋ c (I－)＋3 c ( )＜0.033 mol·L－1　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4)① K ＝ mol－1·L＝640 mol－1·L，由此可求出 a ＝2.5×10－3。②原溶液中， c (I－)＝ ≈0.033 mol·L－1；现在溶 液中I－、I2、 中所含I元素的浓度和为2 c (I2)＋ c (I－)＋3 c ( )＝ (2×2.5×10－3＋2.5×10－3＋3×4.0×10－3) mol·L－1＝0.019 5 mol·L－1 ＜ 0.033 mol·L－1，I元素不守恒，说明平衡体系中还有其他含碘微粒。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 10. (2023·长沙模拟)工业合成氨反应具有非常重要的意义。 (1)已知： 反应Ⅰ：H2(g)＋ O2(g) H2O(l)　Δ H ＝－286.0 kJ·mol－1 反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(l)　Δ H ＝－1 530.0 kJ·mol－1 则合成氨反应的热化学方程式为 ⁠ ⁠。 (1)由盖斯定律， ×(6×反应Ⅰ－反应Ⅱ)可得N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　Δ H ＝ ×[6×(－286.0)－(－1 530.0)] kJ·mol－1＝－93.0 kJ·mol－1。 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　Δ H ＝ －93.0 kJ·mol－1　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)在某容积为2 L的恒容容器中发生合成氨反应，体系中各物质浓度随 时间变化的曲线如图所示： 前20 min内 v (NH3)＝ mol·L－1·min－1，放出的热量为 ⁠ ，25 min时采取的措施是 ⁠。 0.05　 93.0 kJ　 移走氨气(或分离出氨气)　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)根据图像可知，20 min时氨气的物质的量浓度为1.00 mol·L－1，所以 氨气的平均反应速率为 v (NH3)＝ ＝0.05 mol·L－1·min－1；达 到平衡时生成的氨气的物质的量为1.00 mol·L－1×2 L＝2.00 mol，根据 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　Δ H ＝－93.0 kJ·mol－1可知生成2 mol氨气放出 的热量为93.0 kJ； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由图可知，25 min时氨气的物质的量迅速变为0，而氮气、氢气的物质的量不变，之后氮气、氢气的物质的量逐渐减小，氨气的物质的量逐渐增大，说明25 min时改变的条件是将NH3从反应体系中分离出去。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)对可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，若起始投料 n (N2)＝3 mol、 n (H2)＝3 mol，达到平衡后，增大压强，N2的体积分数 (填“增 大”“减小”或“不变”)。 (3)若起始投料 n (N2)∶ n (H2)＝1∶1，生成物的系数为2，则相当于等压 平衡，达到平衡后，增大压强，平衡不移动，N2的体积分数不变。 不变　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4) T ℃，以CO2和NH3为原料可合成化肥尿素： 2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l)；在2 L的密闭容器中，通入1.2 mol NH3和0.6 mol CO2，2 min时反应刚好达到平衡。此时， c (NH3)＝ 0.2 mol·L－1， c (CO2)＝0.1 mol·L－1。 ①该反应的平衡常数是 ⁠。 ②若2 min时保持 T ℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中 充入0.6 mol NH3，则此时平衡 (填“正向移动”“逆向移 动”或“不移动”)。 250 mol－3·L3　 逆向移动　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4)①列三段式： 　　　　　　　2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(l) 起始/(mol·L－1) 0.6 0.3 转化/(mol·L－1) 0.4 0.2 平衡/(mol·L－1) 0.2 0.1 K ＝ ＝ mol－3·L3＝250 mol－3·L3。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ②若保持 T ℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中充入0.6 mol NH3，体积瞬间变为4 L，此时 c (NH3)＝0.25 mol·L－1， c (CO2)＝ 0.05 mol·L－1，反应的浓度商 Q ＝ ＝ mol－3·L3＝ 320 mol－3·L3＞ K ，所以平衡逆向移动。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 $$