第六章 第三节 化学反应速率及影响因素-【创新教程】2026年高考化学总复习大一轮课件PPT(鲁科版)
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教辅
内容正文:
第三节 化学反应速率及影响因素
第六章 化学反应的方向、限度与速率
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第六章 化学反应的方向、限度与速率
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知识复盘 考点突破
01
感悟真题 高考知势
02
课时作业
03
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第六章 化学反应的方向、限度与速率
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★[课程标准]
1.知道化学反应速率的表示方法及简单计算,能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响,能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
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。并能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律,解释生产、生活、实验室中的实际问题,能讨论化学反应条件的选择和优化。
3.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。
考点一 化学反应速率
一、化学反应速率
二、化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于 化学计量数 之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= m∶n∶p∶q 。
如一定温度下,在密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g)2C(g)。已知v(A)=0.6 mol·L-1·s-1,则v(B)= 0.2 mol·L-1·s-1,v(C)= 0.4 mol·L-1·s-1。
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显( × )
(2)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率。( × )
(3)化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率。( × )
(4)化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1( × )
(5)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( √ )
(6)对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率。( × )
(7)化学反应速率指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加( × )
(8)甲、乙两容器中分别充入2 mol NO2和4 mol NO2,5分钟后两者各反应掉NO2 1 mol和2 mol,则说明乙中反应速率大。( × )
2. (1)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合,并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)2C(g),若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,判断下列几种说法的正误:
①用物质A表示反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1( )
②用物质B表示反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1( )
③2 s时物质A的转化率为70%( )
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1( )
(2)若①②中用A、B表示反应的平均速率分别为0.3 mol·L-1·s-1、0.6 mol·L-1·s-1,则用____________(填“A”或“B”)物质表示的化学反应速率更快。
(3)若物质A的转化率经过计算为30%,那么,物质B的转化率为____________,其理由为_______________________________________
____________________________________________________________。
答案:(1)①√ ②× ③× ④√
(2)B (3)30% 因通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1,则A、B的转化率相等
◆[题组1] 化学反应速率的大小比较
1.(2025·安阳市高三开学考)接触法制备硫酸中的关键步骤是SO2在V2O5催化作用下与空气中的O2在接触室发生可逆反应,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198 kJ·mol-1。下列4个数据是在不同条件下测得的该反应的速率,其中反应最快的是( )
A.v(SO2)=0.2 mol·L-1·min-1
B.v(O2)=0.1 mol·L-1·min-1
C.v(SO3)=0.01 mol·L-1·s-1
D.v(SO2)=0.004 mol·L-1·s-1
解析:C [根据反应速率之比等于其化学计量数之比,换算为同一物质相同单位进行比较。A.当v(SO2)=0.2 mol·L-1·min-1时,v(O2)=0.1 mol·L-1·min-1;B.v(O2)=0.1 mol·L-1·min-1;C.当v(SO3)=0.01 mol·L-1·s-1=0.6 mol·L-1·min-1时,v(O2)=0.3 mol·L-1·min-1;D.当v(SO2)=0.004 mol·L-1·s-1=0.24 mol·L-1·min-1时,v(O2)=0.12 mol·L-1·min-1。故C项表示的反应最快。]
2.(双选)(2025·河北保定质检)Na2SO3和KIO3在酸性溶液中的反应过程和机理较复杂,一般认为分以下①~④步反应:
①IOeq \o\al(-,3)+SOeq \o\al(2-,3)===IOeq \o\al(-,2)+SOeq \o\al(2-,4)(反应速率慢)
②IOeq \o\al(-,2)+2SOeq \o\al(2-,3)===I-+2SOeq \o\al(2-,4)(反应速率快)
③5I-+IOeq \o\al(-,3)+6H+===3I2+3H2O(反应速率快)
④I2+SOeq \o\al(2-,3)+H2O===2I-+SOeq \o\al(2-,4)+2H+(反应速率快)
下列说法错误的是( )
A.该反应总反应速率由反应①决定
B.IOeq \o\al(-,2)和H+是该反应的催化剂
C.反应①中IOeq \o\al(-,2)是还原产物,反应③中I-是还原剂
D.向含淀粉的KIO3酸性溶液中滴加Na2SO3溶液,开始有一段时间没有蓝色出现
解析:BD [A.四步反应中①反应速率慢,故该反应总反应速率由反应①决定,A正确;B.该反应的总反应是2IOeq \o\al(-,3)+5SOeq \o\al(2-,3)+2H+===I2+5SOeq \o\al(2-,4)+H2O,氢离子是该反应的反应物,B错误;C.根据氧化还原反应的基本概念知反应①中IOeq \o\al(-,2)是还原产物,反应③中I-是还原剂,C正确;D.向含淀粉的KIO3酸性溶液中滴加Na2SO3溶液,因亚硫酸根量少,④反应不能发生,故开始有一段时间有蓝色出现,D错误。]
同一化学反应中反应快慢的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看数值的大小,而要进行一定的转化。
(1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。
(2)换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与其化学计量数的比值,即对于一般反应aA+bB===cC+dD,比较eq \f(vA,a)与eq \f(vB,b),若eq \f(vA,a)>eq \f(vB,b),则A表示的反应速率比B的大。
◆[题组2] 化学反应速率的计算
3.(2025·六盘水市高三开学考)一定温度下:在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O54NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表。
t/s
0
600
1 200
1 710
2 220
2 820
x
c(N2O5)/
(mol·L-1)
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是( )
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
解析:D [600~1 200 s,N2O5的变化量为(0.96-0.66)mol·L-1=0.3 mol·L-1,在此时间段内NO2的变化量为其2倍,即0.6 mol·L-1,因此,生成NO2的平均速率为eq \f(0.6 mol·L-1,600 s)=1.0×10-3 mol·L-1·s-1,A说法不正确;由表中数据可知,反应2 220 s时,N2O5的浓度变化量为(1.40-0.35)mol·L-1=1.05 mol·L-1,其物质的量的变化量为1.05 mol·L-1×0.1 L=0.105 mol,O2的变化量是其eq \f(1,2),即0.052 5 mol,因此,放出的O2在标准状况下的体积为0.052 5 mol ×22.4 L·mol-1=1.176 L,B说法不正确;
平衡时2v正(N2O5)=v逆(NO2),C说法错误;分析表中数据可知,该反应经过1 110 s(600~1 710,1 710~2 820)后N2O5的浓度会变为原来的eq \f(1,2),因此,N2O5的浓度由0.24 mol·L-1变为0.12 mol·L-1时,可以推测表中的x为(2 820+1 110)=3 930,D说法正确。]
4.(2024·河北卷)已知X+Cl2→M,30 min时,c(X)=6.80 mol·L-1,且30~60 min内v(X)=0.042 mol·L-1·min-1,反应进行到60 min时,c(X)=____________ mol·L-1。
解析:根据化学反应速率的计算公式v(X)=eq \f(ΔcX,Δt),60 min时,c(X)=6.80 mol·L-1-v(X)·Δt=6.80 mol·L-1-0.042 mol·L-1·min-1×30 min=5.54 mol·L-1。
答案:5.54
化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
例如:反应 mA + nB pC
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
某时刻浓度(mol·L-1) a-x b-eq \f(nx,m) c+eq \f(px,m)
考点二 影响化学反应速率的因素
一、内因(主要因素)
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 。
二、外因(其他条件不变,只改变一个条件)
(1)改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响。
(2)浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时,正、逆反应速率均增大或减小,如升高温度,不论是放热反应还是吸热反应,化学反应速率均加快。
三、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。
(2)活化能:如图
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)
(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
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2024·江苏卷)H2O2制O2反应中,MnO2能加快化学反应速率( √ )
(2)催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变( × )
(3)向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液,观察实验现象,不能达到探究浓度对反应速率的影响的目的( × )
(4)一般情况下,升高温度时,不论正反应是吸热还是放热,正、逆反应的速率都增大( √ )
(5)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分含量,所以反应速率增大( × )
(6)100 mL 2 mol·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( × )
(7)对可逆反应FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,增大氯化钾浓度,逆反应速率加快( × )
(8)催化剂能降低反应的活化能,ΔH也会发生变化( × )
2.按要求填空
(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率:铁__________铝(填“大于”“小于”或“等于”)。
(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”或“不变”)
①升高温度:____________;
②增大盐酸浓度:______________;
③增大铁的质量:______________;
④增加盐酸体积:________________;
⑤把铁片改成铁粉:________________;
⑥滴入几滴CuSO4溶液:________________;
⑦加入NaCl固体:________________;
⑧加入CH3COONa固体:________________;
⑨加入一定体积的Na2SO4溶液:______________________。
(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2,为什么?
________________________________________________________
_________________________________________________________
答案:(1)小于 (2)①增大 ②增大 ③不变
④不变 ⑤增大 ⑥增大 ⑦不变 ⑧减小
⑨减小
(3)不会产生H2,Fe和稀硝酸反应生成NO;常温下,Fe在浓硫酸中钝化
◆[题组1] 影响化学反应速率的因素
1.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
答案:C
2.(2025·郑州市高三开学考)合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如图。下列说法正确的是( )
A.t1时升高了温度
B.t2时使用了催化剂
C.t3时增大了压强
D.t4时降低了温度
解析:B [A项,t1时正反应速率增大,且大于逆反应速率,则应为增大压强,错误;B项,t2时正逆反应速率同等程度增大,应是使用了催化剂,正确;C项,t3时正反应速率减小,且逆反应速率大于正反应速率,则为减小压强,错误;D项,t4时正反应速率瞬间不变,然后减小,应为减小生成物浓度,错误。]
3.对N2+3H22NH3 反应,仅改变下列一个条件,就能提高活化分子的浓度从而加快正反应速率的是( )
A.加热
B.增大体积
C.减小压强
D.补充 He
答案:A
气体反应体系中充入“惰性气体”(不参与反应)时对反应速率的影响
(1)恒容:充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
(2)恒压:充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。
◆[题组2] 化学反应速率图像题
4.(2025·无锡市高三开学考)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)
解析:D [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;由题图可知,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;由题图中信息可知,t2时刻以后,Y的浓度仍在不断减小,说明t2时Y的消耗速率大于其生成速率,C正确;由题图可知,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错误。]
5.一定条件下向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体,如图甲所示各物质浓度随时间的变化,图乙表示化学反应速率随时间的变化,t2、t3、t4、t5时刻各改变一种条件,且改变的条件均不同,若t4时刻改变的条件是压强,则下列说法错误的是( )
A.若t1=15 s,则前15 s的平均反应速率v(C)=0.004 mol·L-1·s-1
B.该反应的化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g)
C.t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度
D.B的起始物质的量为0.04 mol
答案:C
6.图甲、图乙分别表示反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况,下列说法正确的是( )
A.图甲中t2时刻发生改变的条件是增大反应物的浓度
B.图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强
C.图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度
D.图乙中t2时刻发生改变的条件是从体系中分离出水蒸气
答案:B
考点三 (素养)化学反应原理在物质制备中的调控作用
化学反应原理在物质制备中的调控作用是高考的热点,要求考生认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用
一、控制反应条件的目的
1.促进有利的化学反应:通过控制反应条件,可以加快化学反应速率,提高反应物的转化率,从而促进有利的化学反应进行。
2.抑制有害的化学反应:通过控制反应条件,也可以减缓化学反应速率,减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应发生,从而抑制有害的化学反应继续进行。
二、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.应用示例
以合成氨为例,理解运用化学反应选择化工生产中的适宜条件
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
(2)反应特点:可逆反应、正向为体积减小的放热反应。
(3)从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件
加快反应速率:升高温度、加大压强、使用催化剂。
提高转化率:加大压强、降低温度。
(4)综合考虑——选择适宜的生产条件
条件
温度
压强
投料比
催化剂
循环操作
具体
内容
400~
500℃
10~
30MPa
n(H2)∶
n(N2)
=2.8∶1
铁触媒
采用循环操作提高原料利用率
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2023·浙江6月)水煤气变换反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),恒定水碳比[n(H2O)/n(CO)],增加体系总压可提高H2的平衡产率( × )
(2)(2023·浙江6月)水煤气变换反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),通过充入惰性气体增加体系总压,可提高反应速率( × )
(3)使用铁做催化剂,可提高合成氨反应的速率和平衡转化率( × )
(4)合成氨反应必须在低温下进行( × )
(5)合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率( √ )
(6)混合气体进行循环利用遵循绿色化学思想( √ )
(7)500℃左右比室温更有利于合成氨反应,提高H2的平衡转化率( × )
(8)合成氨采用2×107~5×107Pa,因为该压强下铁触媒的活性最高( × )
2.(双选)(2023·江苏卷)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化:SO2(g)+eq \f(1,2)O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9 kJ·mol-1。为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.温度越高,反应速率越大
B.α=0.88的曲线代表平衡转化率
C.α越大,反应速率最大值对应温度越低
D.可根据不同α下的最大速率,选择最佳生产温度
解析:CD [A.根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出,随着温度的升高反应速率先加快后减慢,A错误;B.从图中所给出的速率曲线可以看出,相同温度下,转化率越低反应速率越快,但在转化率小于88%时的反应速率图像并没有给出,无法判断α=0.88的条件下是平衡转化率,B错误;C.从图像可以看出随着转化率的增大,最大反应速率不断减小,最大反应速率出现的温度也逐渐降低,C正确;D.从图像可以看出随着转化率的增大,最大反应速率出现的温度也逐渐降低,这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗,D正确。]
◆[题组] 影响反应速率的因素
1.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列叙述错误的是( )
A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率
B.升高温度,该反应平衡常数K一定增大
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,可提高CO2和H2的利用率
答案:B
2.有可逆反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0,已知在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是( )
A.降低温度、增大压强、减小反应物浓度、使用催化剂
B.使用催化剂、增大压强、增大反应物浓度、升高温度
C.增大反应物浓度、使用催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用催化剂
答案:D
[例] (2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是( )
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
试题情境
外界因素影响化学反应
突破方法
一般来说,催化剂可以加快反应速率;中和滴定摇动锥形瓶将增大溶液的接触面积,加快反应速率;金刚石与石墨均为固体,加压速率不变。加水稀释,盐酸浓度减小,速率减小
核心素养
考查影响反应速率的因素,提升学生的证据推理与模型认知能力。
解析:C [A.催化剂可以改变化学反应速率,一般来说,催化剂可以用来加快化学反应速率,故催化氧化氨制备硝酸时加入铂可以加快化学反应速率,A项不符合题意;B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶,可以让反应物快速接触,可以加快化学反应速率,B项不符合题意;C.锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度,会降低化学反应速率,C项符合题意;D.石墨合成金刚石,该反应中没有气体参与,增大压强不会改变化学反应速率,D项不符合题意。]
1.(双选)(2024·浙江6月)反应NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH<0比较缓慢。忽略体积变化的影响,下列措施中可加快反应速率的是( )
A.升高溶液温度
B.加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]
C.加入少量固体硼酸[B(OH)3]
D.增大体系压强
解析:AC [A.升高温度,活化分子数增多,有效碰撞次数增加,反应速率加快,A符合题意;B.加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2],溶液变碱性,碱性水解慢,化学反应速率降低,B不符合题意;C.加入少量固体硼酸[B(OH)3],溶液变酸性,NaBH4中H为-1价,在酸性条件下易与H+反应生成氢气,水解快,化学反应速率加快,C符合题意;D.增大体系压强,忽略体积变化,则气体浓度不变,化学反应速率不变,D不符合题意。]
2.(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中SeOeq \o\al(2-,4)的影响因素,测得不同条件下SeOeq \o\al(2-,4)浓度随时间变化关系如图。
实验序号
水样体积/mL
纳米铁质量/mg
水样初始pH
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeOeq \o\al(2-,4))=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe+SeOeq \o\al(2-,4)+8H+===2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,SeOeq \o\al(2-,4)的去除效果越好
解析:C [A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(SeOeq \o\al(2-,4))=eq \f(5.0×10-5-1.0×10-5 mol·L-1,2 h)=2.0×10-5 mol·L-1·h-1,A不正确;B.实验③中水样初始pH=8,溶液显弱碱性,发生反应的离子方程式中不能用H+配电荷守恒,B不正确;C.综合分析实验①和②可知,在相同时间内,实验①中SeOeq \o\al(2-,4)浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率,C正确;D.综合分析实验③和②可知,
在相同时间内,实验②中SeOeq \o\al(2-,4)浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当减小初始pH,SeOeq \o\al(2-,4)的去除效果越好,但是当初始pH太小时,H+浓度太大,纳米铁与H+反应速率加快,会导致与SeOeq \o\al(2-,4)反应的纳米铁减少,因此,当初始pH越小时SeOeq \o\al(2-,4)的去除效果不一定越好,D不正确。]
3.(双选)(2023·海南卷)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺:C6H5CH2CH3(g)C6H5CH===CH2(g)+H2(g)。某条件下无催化剂存在时,该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①表示的是逆反应的vt关系
B.t2时刻体系处于平衡状态
C.反应进行到t1时,Q>K(Q为浓度商)
D.催化剂存在时,v1、v2都增大
解析:BD [A.反应为乙苯制备苯乙烯过程,开始反应物浓度最大,生成物浓度为0,所以曲线①表示的是正反应的vt关系,曲线②表示的是逆反应的v-t关系,故A错误;B.t2时,正逆反应速率相等,体系处于平衡状态,故B正确;C.反应进行到t1时,反应正向进行,故Q<K,故C错误;D.催化剂能降低反应的活化能,使反应的v1、v2都增大,故D正确。]
4.(双选)(2022·河北卷)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①XY;②YZ。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图乙为反应①和②的ln k~eq \f(1,T)曲线。下列说法错误的是( )
A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定
解析:AB [由图甲中的信息可知,浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X,浓度随时间变化逐渐增大的代表的是Z,浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y;由图乙中的信息可知,反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。A.由图甲中的信息可知,随c(X)的减小,c(Y) 先增大后减小,c(Z)增大,因此,反应①的速率随c(X)的减小而减小,而反应②的速率先增大后减小,A说法错误;B.根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的浓度达到
最大值之后,单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B说法错误;C.升高温度可以加快反应①的速率,但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的,且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大,因此,欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C说法正确;D.由图乙信息可知,温度低于T1时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D说法正确。]
5.(活化能大小判断)(2024·甘肃卷)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.E2=1.41 eV
B.步骤2逆向反应的ΔH=+0.29 eV
C.步骤1的反应比步骤2快
D.该过程实现了甲烷的氧化
解析:C [A.由能量变化图可知,E2=0.70 eV-(-0.71 eV)=1.41 eV,A项正确;B.由能量变化图可知,步骤2逆向反应的ΔH=-0.71 eV-(-1.00 eV)=+0.29 eV,B项正确;C.由能量变化图可知,步骤1的活化能E1=0.70 eV,步骤2的活化能E3=-0.49 eV-(-0.71 eV)=0.22 eV,步骤1的活化能大于步骤2的活化能,步骤1的反应比步骤2慢,C项错误;D.该过程甲烷转化为甲醇,属于加氧氧化,该过程实现了甲烷的氧化,D项正确。]
6.(速率常数)(2025·马鞍山市模拟节选)碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率,反应历程为:
第一步:I2(g)―→2I(g)(快反应)
第二步:I(g)+N2O(g)―→N2(g)+IO(g)(慢反应)
第三步:IO(g)+N2O(g)―→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)
(1)实验表明,含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是____________。
A.N2O分解反应中,k值与碘蒸气浓度大小有关
B.v(第二步的逆反应)<v(第三步反应)
C.IO为反应的催化剂
D.第二步活化能比第三步大
(2)为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8 kJ·mol-1。实验测得:v正=k正·p2(NO)·p2(CO),v逆=k逆·p(N2)·p2(CO2)。其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,只与温度有关;p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数__________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。
②一定温度下在钢性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2∶2∶1,压强为p0kPa。达平衡时压强为0.9p0kPa,则eq \f(k正,k逆)=__________。
解析:(1)A.k为速率常数受温度、催化剂、固体表面积性质等影响,不受浓度影响,A错误;B.平衡时v(正)=v(逆),第二步反应为慢反应,反应速率较慢,则v(第二步的逆反应)也较慢,第三步反应为快反应,反应速率较快,故v(第二步的逆反应)<v(第三步反应),B正确;C.催化剂改变反应速率,但反应前后质量和化学性质不变;IO为中间过程产物,不是反应的催化剂,C错误;D.活化能越大反应越慢,第二步反应为慢反应、第三步反应为快反应,故活化能第二步比第三步大,D正确;故选BD;
(2)①达到平衡后,v正=v逆=k正·p2(NO)·p2(CO)=k逆·p(N2)·p2(CO2),反应的平衡常数K=eq \f(pN2·p2CO2,p2NO·p2CO)=eq \f(k正,k逆),反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,K值减小,则仅升高温度,k正增大的倍数小于k逆增大的倍数;
②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N2物质的量之比为2∶2∶1,设初始CO、NO和N2物质的量分别为2 mol、2 mol、1 mol,生成N2的物质的量为x;
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始(mol) 2 2 1 0
转化(mol) 2x 2x x 2x
平衡(mol) 2-2x 2-2x 1+x 2x
则反应后总的物质的量为(5-x) mol,初始压强为p0 kPa,达平衡时压强为0.9p0 kPa,根据阿伏加德罗定律,则eq \f(5-x,5)=eq \f(0.9p0 kPa,p0 kPa),x=0.5 mol,平衡时CO、NO、N2、CO2物质的量分别为1 mol、1 mol、1.5 mol、1 mol,总的物质的量为4.5 mol,
则K=eq \f(k正,k逆)=p0 kPa×\f(1,4.5)))eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0.9p0 kPa×\f(1,4.5)))2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0.9p0 kPa×\f(1.5,4.5))),2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0.9p0 kPa×\f(1,4.5)))2)
=eq \f(7.5,p0)。
答案:(1)BD (2)①小于 ②eq \f(7.5,p0)
体系构建
核心巧记
1.化学反应速率计算的3个方法
(1)定义式法:v=eq \f(Δc,Δt)=eq \f(Δn,VΔt)。
(2)比例关系式法:化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
(3)三段式法:列起始量、转化量、最终量,再根据定义式或比例关系计算。
2.掌握1条规律
对于可逆反应mA(g)+nB(g)===pC(g),v(A)∶v(B)∶v(C)=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=m∶n∶p。
3.理解影响化学反应速率的5个因素
增大反应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度、使用催化剂、增大反应物表面积,化学反应速率均增大。
$$