2.1 二、影响化学反应速率的因素活化能-【重难点手册】2024-2025学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第二章化学反应速率与化学平斋么组 恒温恒容条件下，在容积为2L的密闭容 的变化曲线如图所示。 器中进行反应，反应开始时甲烷的物质 若保持容器的体积不变，右min时反应达到 的量为3mol,10min后，甲烷的物质的 平衡，则0~4min时间段内H的反应速 量为1.2mol,则前10min氮气的反应速 率w(H) mol·L1·minl 率为 (用含的代数式表示)。 (2)(2021·湖南选择考改编)某兴趣小组对 2.01 1.6 反应2NH(g)一N2(g)+3H2(g)进行 (I:OI 1.2 了实验探究。在一定温度和催化剂的条 0.8 件下，将0.1 mol NH通入容积为3L 50.4 的密闭容器中进行反应（此时容器内总 压强为200kPa),各物质的分压随时间 /nin 二、影响化学反应速率的因素 活化能 -01必备知识梳理。 基础梳理 知识点1定性与定量研究影响化学反应速率的因素 【提出问题】 喻敲黑板 浓度、温度、催化剂等因素如何影响化学反应速率？如何测 【实验探究I】中有关反 定化学反应速率？ 应的化学方程式： 【实验探究I】 Na:S:O+H2SO- 实验方案设计： NaS)+S)↑+S￥+HO: 影响 2H0C2H0+0+. 实验步骤 实验现象比较 因素 结论 图记方法 变量控制法 2mL0.1 molL' 变量控制法是指为了研 两种浓度的HSO,溶液与 其他条 H,SO,溶液 究物理量与影响它的多个因 NaSO3溶液反应均出现黄 件相同 5mL0.1mol·L.1 素中的一个因素的关系，可将 Na.S.O.溶液 色浑浊，且滴加0.5mol·L 时，浓度 浓度 越大，化 徐了这个因素以外的其他因 2mL0.5mol·L. H,S),溶液的试管中比滴加 学反应 素人为地控制起来，使其保持 HSO溶液 0.1mol·L-1HS),溶液的 速率越 不变，再比较、研究该物理量 5m1.0.1mol·1. 试管中先出现黄色浑浊 快 NaSO,溶液 与该因素之间的关系，得出结 论，然后再综合起来得出规律 的方法。 49 国避食手细高中化学 选择性必修1化学反应原理) 续表 【实验探究I】用的是定 影响 性观察法，【实验探究Ⅱ】用的 实验步骤 实验现象比较 结论 因素 是定量测定法。这两种方法 5 mL 都属于实脸法，变量控制法。 0.1mol·1 HSO,溶液 5mL 回诊考策 0.1mol·L 其他条 【实验探究【】中的两点 Na.S.O. 溶液 蒸馏水 件相同 蒸馏水浴和热水浴中的两组 注意事项 5 mL 时，温度 温度 0.1mol·L 实验均出现黄色浑浊，且热水 越高，化 (1)采用变量控制法探完 NaSO, 浴中比蒸馏水浴中先出现黄 学反应 浓度对反应速率的影响，要保 溶液 色浑浊 速率越 证两组对照实脸中溶液的总 5mL 热水 0.1mol·L1 快 体积相同，c(NSOa)相同， H,SO,溶液 探究c(HSO,)对反应速率的 一段时间后， 影响。 分别混合并搅拌 (2)采用变量控制法探究 其他条 5ml.5% 件相同 温度对反应速率的彩响，要保证 H.O.溶液 未加FCl溶液的HO,溶时，使用 两组对照实验中c(NaSO,) 催化剂 液中产生气泡不明显，而滴有适当的 相同，c(HS))也相同，实验 0.5mL1mol·L FcCL,溶液 FC溶液的HO溶液中产催化剂 的温度不同（分别采用蒸馏水 生大量气泡 可加快 5mL5% 浴、热水浴)。 H.O,溶液 化学反 应速率 回拓考点 【实验探究I】 一定温度下，化学反应速 化学反应速率的定量测定实验参见P,知识点3，此处不再赘述。 率（醉时速率）通常与反应物 例①从下列实验事实所得出的相应结论不正确的是( 的浓度有关。 对于反应aA十B 选项 实验事实 结论 cC十dD,通常有反应速率方 其他条件不变，0.01mol·L酸性KMnO. 当其他条件不变时， 程：v=k(A)·c(B) 溶液分别与0.1mol·L,1H,C,O,溶液和增大反应物浓度可 (1)k为反应速率常数，与 0.2mol·L1HC:O,溶液反应，后者褪色所以使化学反应速率 浓度无关，但受温度、催化剂、 用的时间短 加快 固体表面积等因素影响 其他条件不变，分别将等体积、等物质的量浓度当其他条件不变时，反 (2)x、y通常为实验测定 B 的NaSO,溶液和硫酸溶液的混合液放在冷 应体系的温度越高， 值，与化学方程式中的化学计 水和热水中，放在热水中的混合液先出现浑浊 化学反应速率越快 量数没有必然关系，x与a、y 一定条件下，分别在容积为1L和容积为2L 当其他条件不变时， 与b不一定相等。 的两个恒容密闭容器中加入等量的氢气和碘蒸 气态反应体系的压 [注意](1)国体或纯液 气，相同温度下发生反应H(g)十L(g)一 强越大，化学反应速 体的浓度可视为常数，不能在 2HI(g),获得等量HI(g)时前者需要的时间短 率越快 反应速率方程中出现。 将少量MO,粉末加入盛有10%H,O,溶液催化剂虽然可以加快 (2)在反应速率方程中， D 的锥形瓶中，在化学反应前后，MO,的质量 化学反应速率，但 气体反应物的浓度可以用分压 和化学性质都没有发生变化 定不参与化学反应 代替 50 第二章化学反应速率与化学平斋么国9 解析将少量MO)2粉末加入盛有10%HzO2溶液的锥形瓶 中，在化学反应前后，MO,的质量和化学性质都没有发生变化 由该实验及现象不能得出催化剂(MO2)未参与反应的结论，D 项错误。 答案D 知识点2外界条件对化学反应速率的影响规律 1.内因：反应物自身的性质是决定化学反应快慢的主要因素。 □敲黑板 2.外界条件对化学反应速率的影响规律 (1)一般情况下，在一定 外界条件 影响规律 温度下，固体或纯液体的浓度 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大：减小反 可视为常数，因此改变其物质 浓度 应物浓度，化学反应速率减小 的量，对化学反应速率无影响。 (2)如果增大浓度，改变 温度 其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大：降低温度，化 学反应速率减小 了反应物的性质，则要具体分 其他条件相同时，使用催化剂可以改变化学反应速率（可以提 析化学反应速率的变化，如铁 催化剂 高化学反应速率，也可以降低化学反应速率) 与稀硫酸反应生成氢气，铁遇 浓硫酸发生钝化 [注意]其他条件不变时，改变固体表面积或形成原电池也 (3)温度对化学反应速率 会对化学反应速率产生影响。 的影响适用于任何反应，无论 (1)改变固体表面积：增大反应物间的接触面积，化学反应速 是放热反应还是吸热反应，不 率会随之增大。固体反应物的颗粒越小，接触面积就越大，化学 管反应物是固体、液体还是气 反应速率就越大。例如，用块状大理石和粉末状大理石分别与相 体，升高温度，化学反应速率 同浓度、相同体积的盐酸反应，后者产生气泡的速率更快。 都增大，降低温度，化学反应 (2)形成原电池：一般来说，形成原电池能加快化学反应速 速率都减小 率。例如，向Zn与稀硫酸的反应体系中加入适量CuSO溶液， (4)改变压强本质上是改 产生气泡的速率会加快。 变气体的求度，因此，诗论压 3.影响化学反应速率的其他因素 强的改变对化学反应速率的影 除上述影响因素外，光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁 响时，关键是有气体浓度有没 场、高速研磨等也会对化学反应速率产生影响。总之，向反应体 有变化，气体浓度玫变了，化 系输人能量都有可能改变化学反应速率。 学反应速率才会改变」 例☑(2023·江西九江检测)100mL2mol·L1盐酸与过 (5)催化剂可同等程度地 量的锌片反应时，为减慢反应速率又不影响生成氢气的总量，可 政变可逆反应的正，逆反应 采用的方法是()。 连率。 A.加入等体积、等浓度的硝酸钾溶液 B.加入适量的醋酸钠固体 回诊考策 C.加入适量的NaOH固体 (1)外界因素对化学反应 D.加人几滴氯化铜溶液 速率的影响程度一般是催化 解析加入等体积、等浓度的硝酸钾溶液，由于硝酸根离子在 剂>温度>浓度（或压强）。 51 国雕手细高中化学选择性必修1化学反应原理) 酸性条件下具有强氧化性，与锌反应不生成H2,消耗H,导致生 (2)温度对化学反应速率 成H的总量减少，故A项错误；加入适量醋酸钠固体，生成醋 的影响比较大，且更易于控 酸，因醋酸为弱酸，氢离子浓度减小，反应速率减慢，但酸的总量 制，实验室中最常用的加快 不变，生成氢气的总量不变，故B项正确；加入适量的NOH固 化学反应速率的方法就是升 体，NOH与盐酸反应，溶液中氢离子的物质的量减少，生成氢气 高温度。温度每升高10℃， 的总量减少，故C项错误；加入几滴氯化铜溶液，锌置换出铜，形 化学反应速率通常增大为原 成锌铜原电池，反应速率加快，故D项错误。 来的2一4倍。 答案B 知识点3活化能 L.基元反应 目敲黑板 大多数化学反应往往要经过多个反应步骤才能实现。例如， (1)“1·”代表碘自由基。 2HΠ一H2十12实际上是经过下列两步反应完成的。 自由基是指带有单电子的原子 2H1→H2+2I· 或原子团。“·”代表单电子。 21·→12 (2)发生有效碰撞的分子 每一步反应都称为基元反应。这两个先后进行的基元反应 一定是活化分子，但活化分子 的碰撞不一定是有效碰撞：只 反映了2HΠ一一H2十1的反应历程（又称反应机理）。 有活化分子间的碰撞有合适 2.碰撞理论 取向时才是有效碰撞，才能发 碰撞理论的中心内容：基元反应发生的先决条件是反应物的 生化学反应 分子必须发生碰撞，但并不是每次碰撞都能发生反应，能发生 (3)活化能的大小主要是 化学反应的碰撞称为有效碰撞，单位时间内有效碰撞的次数越 由反应物自身的性质决定的 多，反应速率越大 (改变外界条件也可以改变反 3.活化分子与活化能 应的活化能，如加入催化剂)。 发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种能够发生有 活化分子 效碰撞的分子叫做活化分子 图记方法 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 活化能 活化分子百分数 叫做反应的活化能 =活化分子数×100%。 总分子数 巴拓考点 对于由多个基元反应组 活化能与 反应物 成的化学反应，其总反应的反 反减热 反应热 生成物 应速率由活化能最大（反应速 反应过程 事最慢)的一步基元反应 E:活化能 决定。 E:活化分子转化为生成物分子放出的能量 E一E:反应热（即△H) 52 第二章化学反应速率与化学平斋么 续表 口辨易错 在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化 活化能的大小主要是由 活化能与 分子所占的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时 反应物自身的性质决定的，加 化学反应 间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越大，可简略表示 入催化剂时，可以改变反应的 速率的关系 为：活化能降低·普通分子变成活化分子·活化分子百分数 活化能，但不改变反应的反应 增大→单位时间内有效碰撞的次数增多-·化学反应速率增大 热，即△H不变。 例3(2023·湖北黄冈中学月考)下列说法中错误的是 回诊考策 普通分子、活化分子及有效 A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时才能发生 碰撞之间的关系 化学反应 灰好能量 B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子 活化分子 普通分子 C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 取向合道 不合通 能量低 D.活化分子间的每次碰撞都能发生化学反应 有效碰掩 无玻碰撞 E,能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量 发生反户 F.活化能是指活化分子的平均能量与反应物分子的平均能 物质变化能量变化 量之差 解析当活化分子间的碰撞有适当的取向时才能发生有效碰 撞，故C项错误：活化分子只有发生有效碰撞时才能发生化学反 应，故D项错误。 答案CD。 画难拓展 重难点1压强对化学反应速率的影响 分析压强对化学反应速率的影响，关键是看参加反应的气体 冒敲黑板 分析压强对反应速率的 的浓度是否有变化。利用公式c= 晋进行分析，若气体浓度有变化， 影响时，要注意反应体系中是 则化学反应速率一定改变：若气体浓度无变化，侧化学反应速率不改 否存在气体，压强对固体或在 变。具体分为以下几种情况： 溶液中进行的反应无明显 (①)恒温时，压缩体积引患压强增大引患气体反应物浓度增 影响。 大引趣反应速率加快（如图1所示）。 业缩体积 增大 n不变，V变小， 1/ c增大，逃率增大 国诊考策分 图1 改变国体或纯液体的量， (2)恒温时，对于恒容密闭容器： 对化学反应速率无影响：对于 有气体参加的反应，恒温恒容 ①充入气体反应物引想压强增大引感气体反应物浓度增 时，通入与反应无关的气体， 53 国雕手细高中化学选择性必修1化学反应原理) 大引起反应速率加快（如图2所示）。 不影响化学反应速率；对于有 允入气体 气体参加的反应，恒温恒压 反减物 p增大 增大，V不变， 时，通入与反应无关的气体， c增人，逃率增人 相当于增大了容器的容积，反 图2 应体系中各气体的浓度减小， ②充入惰性气体引感总压强增大一·气体反应物浓度未改 反应速率减小。 变 反应速率不变（如图3所示）。 充人HR p增大 n、均不变、 c不变，速举不变 图3 (3)》恒温恒压时，充入惰性气体引寒体积增大引叁气体反应物 浓度减小引起反应速率减小（如图4所示）。 充人He 力不变 不变，V变大， c战小，速京减小 图4 例①(2023·重庆七中月考)下列说法不正确的是( 19 ①稀盐酸与足量锌片反应时，加入少量氯化铜溶液可以加快 反应速率且不影响生成氢气的物质的量 ②镁与稀盐酸反应时，加入适量的氯化钾溶液，生成氢气的 反应速率不变 ③一定温度下，反应3H(g)十N(g)高温高压2NH,(g)在 催化剂 恒容密闭容器中进行，充入氦气，化学反应速率不变 ④对于反应3KSCN(aq)+FeCl(aq)=Fe(SCN),(aq)+ 3KC1(g),加人KCl固体，逆反应速率瞬时增大，随后正反应速率 增大 A①②④B.②③④C.②④ D.①③④ 解析锌和C+反应生成铜，锌、铜和稀盐酸构成原电池，能 纠错练i 加快反应速率，锌片足量，则不影响生成氢气的物质的量，①正 判断正误（正确的打“/”， 确；镁与稀盐酸反应时，加入适量的氯化钾溶液，氯化钾不参与反 错误的打“×”)。 应，但盐酸的浓度减小，生成氢气的反应速率减小，②错误；一定 (1)若降低温度，反应 温度下，在恒容密闭容器中充入氦气，参加反应的气体的物质的 2A(g)+B(g)3C(g) 量浓度不变，反应速率不变，③正确：该反应的实质是Fe+十 △H>0的逆反应速率减小。 () 3SCN一Fe(SCN)3,CI和K不参与反应，因此加入KCl固 (2)在恒容容器中发生反 体，反应速率不变，④错误。 答案C 应N(g)十3H(g高温，高压 维化剂 54 第二章化学反应速率与化学平斋么组 2NH(g),若往容器中充入 易错点1不理解外界条件对化学反应速率影响的实质 He,正、逆反应的速率均不变。 (1)忽视物质的状态。 () 改变固体或纯液体的物质的量不会改变化学反应速率。 (3)硫杆茵存在时，FeS) 但要注意，若将固体的颗粒变小（增大接触面积），则化学反应 被氧化的速率是硫杆菌不存 速率会加快 在时的5×10倍，硫杆菌提高 (2)忽视外界条件的改变对反应本质的影响。 了反应物的能量，加快了化学 例如：③增大反应物的浓度可加快化学反应速率，因此用 反应速率。 () 浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率。 (4)当一定量的锌粉和 例如：⑧常温下，钠与足量O2反应生成NO,随着温度升 4mol·L'过量的盐酸反应 高，生成Nae()的速率逐渐加快。 时，为了减慢反应速率，又不 (3)误认为只要增大压强，化学反应速率就一定增大。 影响产生H的总量，可向容 一定温度下，若反应在恒容密闭容器中进行，充人氦气（或 器中加入一些水或硝酸钠 其他不参与反应的气体)，总压强增大，但参与反应的各气体物 溶液。 () (5)对任何化学反应，温 质的浓度不变，化学反应速率不变。 度发生变化，化学反应速率一 (4)误认为温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率的影 定发生变化 () 响不一致。 (6)增大反应物的浓度， 实际上，温度升高，正、逆反应速率都增大，只是吸热反应 可增大单住体积内活化分子 方向速率增大的程度较大：同理，增大压强，正、逆反应速率都 的百分数，从而使有效碰授次 增大，只是气体体积减小方向的速率增大的程度较大。 数增加。 () 重难点2活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 增大反应物的浓度 门高反应体系的温度 国敲黑板 收收能量 活化分子数救变，反应速 单位体积内分 子总数增加 单位时间内 活化分子百分 率不一定改变：但活化分子百 活化分子白分 行效碰惊次 数增加，活化 分数（或单位体积内活化分子 数不变，活化 效增多 分子数增加 分子数增加 数)改变，反应递率一定改变。 降低活化能 增大气休不强 化学反应 速率增大 使用徭化剂 图记方法 活化能与化学反应速率的关系 例2已知反应2NO(g)+Br(g)一2NOBr(g) △H= 活化能降低→一部分普 一akJ·mol1(a>0),其反应机理如下： 通分子变成活化分子→活化 ①NO(g)+Br(g)一NOBr2(g)(快) 分子百分数增大→单位时间 ②NO(g)+NOBr2(g)→2NOBr(g)(慢) 内有效碰撞次数增多→反应 下列有关该反应的说法，不正确的是( ）。 速率加快。 A.该反应的速率主要取决于反应② B.NOBr2是该反应的催化剂 P拓考点 C.正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol 在浓度、压强、温度和催 55 国避食手细高中化学选择性必修1化学反应原理] D.增大B2(g)的浓度，能增大单位体积内活化分子数，加快 化剂这些因素中，只有催化剂 反应速率 能改变反应的历程，使发生反 解析]基元反应分快反应和慢反应时，总反应速率主要由慢 应所需的活化能降低（如图所 反应决定，A项正确：NOB2不是反应前加入的物质，属于中间产 示)，从而大大地提高活化分 子的百分数，成千上万倍地加 物，不是催化剂，B项错误；反应过程中的能量变化如图所示，故 快化学反应速率，故催化剂对 正反应的活化能E比逆反应的活化能E2小ak·mol1,C项 化学反应速率的影响是最 正确；增大反应物的浓度可增大单位体积内活化分子数，反应速 大的。 率加快，D项正确。 非作化反应 反应物 E 微化反应、 反应物1 生成物 △H=-ukJ·tnol 生成物 0 反应址程 [注意]催化剂不能影 反应过程 响反应的△H,也无法使不能 答案B 发生的化学反应自发进行。 重难点3化学反应速率图像题的解题方法 目敲黑板 认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学方程式，应 分析化学反应速率的图 用化学反应速率变化的规律，分析图像的含义。 像时，应注意以下儿个方面： 1.定性型图像的分析 (1)分清反应物和生成 定性型图像主要包括化学反应速率与反应 物，浓度减小的是反应物，浓 物浓度、气体压强、反应温度、催化剂等外界条件 度增大的是生成物，生成物多 的关系，以及反应过程中的速率变化等定性关 以原点为起点。 (2)分清“渐变”和“突 系。如Z与足量稀盐酸的反应，其化学反应速 变”。增大反应物求度的瞬 率随时间的变化如图所示。 间，（正）突变，（逆）渐变：升 AB段：Z如与稀盐酸的反应是放热反应，溶液的温度升高，化 高温度、加入催化剂，（正）、 学反应速率逐渐增大：BC段：随着反应的进行，稀盐酸的浓度明 (逆)均突变。 显减小，化学反应速率逐渐减小。 2.定量型图像的分析 定量型图像主要是指反应物或生成物的物质的量（或物质的 圆诊考策 量浓度)与反应时间的定量关系，如图所示。 对于化学反应速率的图 像问题，一般按以下方法进行 2.0 分析：(1)分析坐标系，明确 1.6 12 横、纵坐标所代表的意义，并 0.8 与具体化学反应联系。(2)繁 0.4 0 1234H时间min 扣反应特征，判断反应是吸热 56 第二章化学反应速率与化学平斋酱组 该类图像所能解决的主要问题：①反应物、生成物的确定： 反应还是放热反应，气体体积 ②可逆反应或不可逆反应的确定；③化学方程式的确定：④某时 是增大还是减小，有无固体、 间段内的平均反应速率：⑤化学反应达到平衡所用的时间。分析 纯液体参加反应。(3)弄清起 时灵活应用“反应速率之比=化学计量数之比=浓度变化量之 点、拐点、终点的意义，看清曲 线的变化趋势等。 比=物质的量的变化量之比”。 例3(2021·广东选择考)反应X一一2Z经历了两步：①X [园诊考策 Y:②Y→2Z。反应体系中X,Y、Z的浓度c随时间t变化的曲 解答例3的关键是看懂 线如图所示。下列说法不正确的是( ）。 个 图像，X是反应物，其浓度一 A.a为c(X)随t变化的曲线 定减小：Z是最终生成物，其 B.t1s时，c(X)=c(Y)=c(Z) 浓度一定增大：Y是中问产 C.2s时，Y的消耗速率大于生成速率 物，当生成速率大于消耗速率 D.t3s后，c(Z)=2a-c(Y) 时，其浓度增大，反之其浓度 减小。结合图像可知，反应开 解析由于反应X—2Z分①X→Y和②Y→2Z两步 始时Y的生成速率大于消耗 进行，随着反应的进行，X的浓度逐渐减小，Y的浓度先增大后减 速奉，c(Y)达到最大后，Y的消 小，Z的浓度逐渐增大，由此可知a表示c(X)随t变化的曲线， 耗速率大于生成速率。 A项正确：1s时，图像中三条曲线相交在同一点，即三者的物质 的量浓度相等，B项正确；2s时，Y的物质的量浓度在减小，说明 Y的消耗速率大于生成速率，C项正确：从图像中可看出s后， X的浓度为0，根据反应②可知，体系中c(Z)=2c。一2c(Y),D项 错误。 答案D -02-关健能力提升◆ 题型1外界条件对化学反应速率的影响 (1)已知反应后HCO转化为CO,KMnO 例①某校化学活动社团做了如下探究实 转化为MnSO,则每消耗1 mol H2C2O,转移 验：利用HC2O,溶液和酸性KMnO,溶液之 mol电子。为了观察到溶液的紫色褪 间的反应来探究外界条件对化学反应速率的 去的现象，HC2O与KMnO,初始的物质的量需 影响。实验数据如下表所示： 要满足的关系为n(HCO,):n(KMnO)≥ HCO溶液 酸性KMnO,溶液 实验 温度 (2)探究温度对化学反应速率的影响的实 编号 浓度/ 体积 浓度/ 体积 ℃ mol·L) mL (mol·L1】 ml 验是 (填实验编号，下同)，探究反应 ⊙ 0.10 2.0 0.010 4.0 25 物的浓度对化学反应速率的影响的实验是 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (3)已知50℃时，c(MnO)随反应时间t 57 国滩白手圆高中化学选择性必修1化学反应原理 变化的曲线如图所示。若保持其他条件不变， ◆跟踪练1(2023·河南郑州月考)用 请在图中画出25℃时c(MnO,)随反应时间t Naz FeO,溶液可氧化除去废水中的还原性污 变化的曲线。 染物M,某化学小组设计了如表所示对比实验 探究温度、pH、浓度对该反应的反应速率的影 50℃ 响（实验中Naz FeO,溶液的起始浓度均相同）， 实验测得M的浓度随时间的变化如图所示，下 C 列说法错误的是( 解析(1)该反应的化学方程式为3HS) 10e 实验编号 M的起始浓度/ 温度/℃ pH (×103mol·L+) +2KMnO+5H2 C2O,=K2SO,+2MnSO+ 1 10CO2↑+8HO,则每消耗1 mol H2C2(O,转 ① 25 0.30 移2mol电子。为保证KMnO,完全反应（即 ② 45 1 0.30 溶液的紫色褪去)，n(HC2O)：n(KMnO4)≥ ③ 25 7 0.30 2.5。(2)探究温度对化学反应速率的影响，则 ④ 25 0.15 其他条件需要相同，故探究温度对化学反应速 率的影响的实验是②和③：同理可知，探究浓 0.30 度对化学反应速率的影响的实验是①和②。 0.25 (3)其他条件不变，温度降低，化学反应速率减 0.20 0.15 小，故KMnO溶液褪色的时间延长，作图时要 0.10 .05 2 体现25℃时Mn(O,浓度降低的速率比50℃ 时MO,浓度降低的速率小，反应完全所需的 51015202530354045501.rmim 时间比50℃时长。 A.实验①中，10min内M的平均反应速 答案(1)2：2.5。 (2)②和③：①和②。 率为1.5×105mol·L.1·min (3)如图所示。 B.实验①②说明升高温度，M的反应速率 ↑50℃ 增大 25℃ C.实验②④说明M的起始浓度越小，M 的反应速率越小 D.实验①③说明pH越高，越不利于M的 名师安用 消耗 用变量控制法探究影响化学反应速率的因素 题型2反应历程与活化能 例②水煤气变换反应为CO(g)十HO(g) 影响化学反应速苹的外界吗余主要有浓 变量 度温度、压福、倦化剂、周体物质的表而 CO2(g)十H(g)。我国学者结合实验与计 内客 积等 算机模拟的结果，研究了在金催化剂表面上水 摆究时，先控制其他因素不变，只改变一种 定多 因素，希这种因素和化学反应途酒之问存在 煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在 变一 怎样的关系，然后分析其他因素与化学反应 金催化剂表面上的物质用“·”标注。下列说法 速率之间的关杀，从而得出相应的实验结论 数据 解答时要注产连择的数据（或设置实验） 正确的是( 有效 有效，且变受头统一，否则无法微出正确 A.水煤气变换反应的△H>0 判前 B.决定反应速率的反应（慢反应）为 58A项正确;实验I中,反应至5min时产生标准状况下 质的量浓度均为0.35mol·L,则此时C的物质的量 2.016L.H.,所得H:的物质的量为22.4L·mol 2.016L. 浓度为0.3mol·L.则C的物质的量浓度随时间变 化的曲线如图所示 0. 09 mol,根据2Al+2NaOH+2H.O--2NaAlO十 3H。^可知,消耗A1的物质的量为0.06mol,故B项 正确;由实验数据可知,10~15min内实验I生成H 的总体积小于实验II生成H。的总体积,说明10~ 15min内生成H。的速率:实验I<实验II,故C项错 误;实验lI中,15~20min内生成H的体积为3920mL 1215时回/s 3808ml.-112mL,则生成H:的平均反应速率为 (4)将用A、C表示的反应速率全部换算成用B表示的 112ml.-22.4mL.·min,故D项正确。] 5 min 反应速率,注意单位要统一,然后进行比较。 3.A [根据C1F-CF-CF+2I·可知,C1F 培优突破练 与I·的化学计量数之比是1:2.反应经过2×10-“s 1.(1)0. 03 mol·L-1.min。 (2)0.02 . 后,C1.F.的浓度减小了6×10mol·L-),则1·的 浓度变化量为1.2×10mol·L,则0~2×10”s 内用I·的浓度变化表示的化学反应速率可(I·) 10 min w(cH)3ml-1.2mol0 09 mol·1.min. 1.2×10mol·L-6×10mol·L1·s,A项正 2LX10mn 2X101s 则v(N)-0. 03 mol·L·min .(2)根据2NH(g) 确;反应至2×10s时,I·的浓度的变化量是C1F N。(g)+3H(g)及题图可知,tmin时(NH) 的2倍,但1·的浓度不一定是C1F的2倍,B项错 p(H)-120kPa.j(N)-40kPa,设t.min时气体 误:0~2×10*s内,C1F的平均反应速率-(C1.F) 6×10mol·1-3x10mol·L·s.c项错 2×10-”s 0.14mol,则t:min时n(NH)-n(H)-0.14molx 误;同一反应中,物质的化学反应速率之比等于相应的 120 kP-0. 06 mol.故v(H:)- 0.06 mol 280 kPa 3LXt:min 化学计量数之比,则同一时间段内,CE一CE、I·的 0.02mol·L·min-。] 反应速率关系为2v(CF-CF)-(I·).D项错误。] t 4.(1)o. 05mol·1-).s。 二、影响化学反应速率的因素 活化能 (2)3A(g)+B(g)--2C(g)。 (3)见提示。 【必备知识梳理】 (2)/。 (4)乙一甲一丙。 [纠错练1]()/。 (3)X. (4)X。 [(2)前4s内,Ac(A)-0.8mol·1-1-0.5mol·L-l (5)/。 (6)X。 -0.3 mol·L.v(A)-0.3mol·L1-4s= 【关键能力提升】 0.075mol·L-.s:v(A):v(C)=a:c [跟踪练1]C [由题图中数据可知,实验①中,10min 0. 075 mol·1.s:0.05 mol·L-1.s1-3.2; 内△c(M)-(0.30-0.15)x10-mol·L-1-1.5t 由题图可知,0~12s内,A(A):A(B-0.6mol·L; 10-mol·L-v(M)-A1.5x10mol·L & $.2mol·L-ì-3:1-a:b,则a·b:c-3:1:2 10 min 所以该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)--2C(g)。 1.5X10mol·L-·min,故A项正确:实验①② 中M的起始浓度和pH相同,②中温度较高,由题图可 (3)生成物C的浓度从0开始增加,到12s时达到最 知,②中M的反应速率较大,说明升高温度,M的反应 大,△(A).(C)-a.c-3:2.所以(C) 0.6mol·1-×2 速率增大,故B项正确;实验②④中温度不同、M的起 -0.4mol·L-1:根据题图中两条 始浓度不同,有两个变量,则不能说明M的起始浓度 曲线的交点以及化学方程式可知,交点处A和B的物 减小,M的反应速率减小,故C项错误;实验①③中 9 pH不同,其他条件相同,③中M的浓度减少得慢,目 最终M未反应完全,说明pH越高,越不利于M的消 1LX5min 耗,故D项正确。] ②10min时,容器中CO:的物质的量浓度等于N。的 物质的量浓度,则e(co)-0.30 mol0.30mol·1.-. [跟踪练2] C [由题图可知,反应物所具有的总能量比 1B 生成物所具有的总能量高,即该反应为放热反应,故A项 NO的转化率为1.0mol-0.40mol×100%-60%。] 错误;等物质的量时,产物P,所具有的能量比产物P 1.0mol 所具有的能量低,所以产物B比产物P要稳定,故B项 综合提能练 错误:中间产物Z到过渡态IV所需的活化能最大,则该 1.B [铁与稀盐酸反应的实质是铁与H的反应。加 过程中最大正反应的活化能E。三186.19kl·m0l 水.c(H)减小.反应速率变慢,①错误;加入氢氧化钯 故C项正确;由乙转化为产物P所需的活化能低于由 固体,消耗H,c(H)减小,反应速率变慢,②错误;加 7转化为产物B,所需的活化能,则相同条件下,由中 浓盐酸:c(H)增大,反应速率加快:由于盐酸过量,则 间产物乙转化为产物的速率;u(P)u(P),故D项 生成氢气的物质的量不变,③正确;加CuO固体,CuO 错误。] 与盐酸反应生成氢化铜,氢化铜再与铁发生置换反应 [跟踪练3]-1。 [将实验1、3中的数据分别代入速 生成铜,铁、钢与稀盐酸形成原电池,反应速率加快,但 率方程可得=k·n··p、10q=k·n·”· _· 铁的量减少,则生成氢气的物质的量减少,④错误:加 氧化钟溶液.c(H)减小,反应速率变慢,错误;滴加 -1.] 酸铜溶液,Cr与铁发生置换反应生成铜,铁、铜与 【学业质量测评】 稀盐酸形成原电池,反应速率加快,但铁的量减少,则 基础过关练 生成氢气的物质的量减少,错误;温度升高,反应速 1.C [对化学反应来说,化学反应速率越大,实验现象不 率加快,且不影响生成氢气的物质的量,正确;改用 浓度大的盐酸,c(H)增大,反应速率加快,由于盐酸 一定越明显,如盐酸与氢氧化纳的反应速率很大,但无 明显现象,A项错误。对于没有气体参加的反应,压强 过量,不影响生成氢气的物质的量,⑧正确。 一般对其反应速率无影响;对于有气体参加的反应,恒 2.D[反应开始时速率增大,可能是因为该反应放热,温 温恒容时,充入情性气体,压强增大,但气体反应物的 度升高,也可能是因为生成了H,加快了反应速率 浓度不变,反应速率不变,B项错误。水是纯液体,减 A项错误:根据反应速率之比等于化学计量数之比可 少水的量,反应速率不变,D项错误。 知,纵坐标为v(C)的v/曲线与题图中曲线重合,B 2.D [适当压缩反应容器的容积使压强增大,单位体积 内活化分子数目增多,化学反应速率增大,但活化分子 此题图中的阴影部分的面积为1~:时间内c(CO) 百分数不变,D项错误。] 的变化值,根据化学方程式中化学计量数的关系可知 3.D [根据题图可知,第一步反应的活化能最大,反应速 △(H)-3XA(CIO).C项错误。] 率最慢,对整个化学反应的化学反应速率起决定作 3.C [由图像可知,笨酸和水的总能量低于HO.和琴 用,A项正确;NO:是共价化合物,第二步反应中断裂 的总能量,则笨与HO,反应生成笨酸是放热反应 NO.(g)中的共价键,生成O(g)和NO(g),因此只有共 价键的断裂,B项正确;用总反应的化学方程式减去第 +HO+O-→ 一步、第二步反应的化学方程式可得第三步反应的反 OH OH 应机理为O(g)+O(g)--20(g).C项正确;催化剂 ,B项正确;由 NO改变了总反应的反应历程,但不能改变总反应的烙 变,D项错误。] 题图可知,反应前期使用Pd-Na 催化剂得到的中间产 4.(1)①AC。②放热反应。 (2)①0.042。②0.30;60%。 物的能量较高,不稳定.C项错误;使用PdNa 催化剂 [(2)①0~5min内,以C0:表示的反应速率u(C0) 时每一步反应的活化能均比使用Pd催化剂时每一步 10 反应的活化能低,反应速率快,单位时间内可生成更多 的温度不变,能说明反应一定达到平衡状态,B项不符 本酸,D项正确。] 合题意;由于C为固体,反应前后气体的质量发生改 4.(1)0. o2 mol·L-.min. (2)大于。 (3)C. 变,恒温恒容条件下,体系中气体的密度保持不变,说 (4)大于。 明体系中气体的质量不变,能说明反应已经达到化学 [(3)将题表中的三组数据代入公式。一k“(I)· 平衡状态,C项不符合题意;反应过程中生成的氛气和 *(Fe+)得①k×0. 20x0. 80-0.032,②0.60x CO. 的体积比始终为2;1,故氛气的体积分数始终为 0. 40*=0.144h,③$0.80*t0.20 =0.128,由得 2,因此氛气的体积分数不变,不能说明反应达到平衡 状态,D项符合题意。 【关键能力提升】 的数据代人,只有C项正确。(4)由速率方程v [跟踪练1] B [由于气体的物质的量在反应前后发生 lc(1)·c(Fe)可知,1的物质的量浓度对反应速 变化,容器的容积不变,则压强会随着反应的进行而变 率的影响大于Fe的物质的量浓度对反应速率的 化,当混合气体的压强不再发生变化时,说明混合气体 影响。] 的总物质的量不再变化,反应达到了平衡状态,①正 培优突破练 确;根据质量守恒定律知混合气体的总质量不变,容器 1.(1)SO:S0;4H. 的容积不变,所以混合气体的密度始终不变,因此混合 (2)①0.4。②I是SO歧化反应的催化剂,H单独存 气体的密度不变,无法判断反应是否达到了平衡状态 在时不具有催化作用,但H可以加快1催化SO:歧 ②错误;A的物质的量浓度不变,说明A的生成速率等 化反应的速率。③反应lI比反应1的速率快,D中由 于消耗速率,反应达到了平衡状态,③正确;反应过程 反应|I产生的H使反应的速率加快。 中混合气体的总物质的量是一个变化的量,若混合气 [(1)SO。在水溶液中发生歧化反应,由反应1知其还 体的总物质的量不变,则说明反应达到了平衡状态,④ 原产物是S,则其氧化产物是S0,那么反应lI中1 正确;反应过程中混合气体的总物质的量是一个变化 被还原成1,S0:被氧化成SO。1在反应1中参 的量,混合气体的总质量始终不变,混合气体的平均相 与反应,又在反应l|中生成,反应1与反应lI相加的 对分子质量是一个变化的量,所以混合气体的平均相 总反应为3SO+2HO--4H+2SO+S,由此 对分子质量不变,说明反应达到了平衡状态,正确 可写出反应l|I的化学方程式。(2)①B是A的对比实 未指明是正反应速率还是逆反应速率,不能判断反应 验,B中加人0.2mol·L-HsO。溶液,A中不加 是否达到了平衡状态,错误;混合气体的总质量始终 H.SO.溶液,所以B中K1溶液的浓度应该与A中的 不变,所以混合气体的总质量不变,无法判断反应是否 相同:即a=0.4。②比较A.B、C可知,有HSO.溶液 达到了平衡状态,错误;容器的容积不变,混合气体 和KI溶液时,SO:歧化反应的速率比只有KI溶液时 的总体积始终不变,所以混合气体的总体积不变,无法 快;只有H.SO.溶液,无KI溶液时,S0不发生歧化 判断反应是否达到了平衡状态,③错误。] 反应。所以可得出的结论是溶液的酸性增强,1催化 [跟踪练2] B [平衡时生成0.8molZ,测得O的浓度 SO.歧化反应的速率加快。] 为0.4mol·L-,则生成的Q的物质的量n(Q)= 第二节 化学平衡 2-0.8mol 一、化学平衡状态 a-2,A项正确;列“三段式”如下: 【必备知识梳理】 X(g)+3Y(g)-2Z(g)+2Q(g) [纠错练1] D [由于H、HBr为无色气体,澳蒸气为 2 起始量/mol 2 0 。 红棕色气体,恒温恒容条件下气体的颜色保持不变:说 0.8 转化量/mol 0.4 1.2 0.8 明澳蒸气的量不变,故反应达到化学平衡状态,A项不 0.8 0.8 平衡量/mol 1.6 0.8 符合题意;由于该反应在反应前后气体的物质的量不 变,绝热恒容条件下,体系的压强保持不变,说明体系 11