第一节 化学反应速率 （9大题型专项训练） 化学人教版2019选择性必修1

第一节 化学反应速率 题型01 化学反应速率 题型02 化学反应速率大小比较 题型03 化学反应速率的影响因素 题型04 实验探究外界因素对化学反应速率的影响 题型05 基元反应与过渡态 题型06 活化能与碰撞理论 题型07 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 题型08 化学反应速率图像 题型09 化学反应速率的应用 题型01 化学反应速率 化学反应速率的定义 化学反应速率可以用单位时间内，反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 单位：mol/(L·min) 或mol/(L·s） 【注意】 （1）通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示，所以反应速率是正值； （2）化学反应速率是一段时间内的 平均反应速率 ； （3）不能用固体或纯液体来表示化学反应速率； 对于一个化学反应：m A (g) ＋ n B (g) == p C (g) ＋ q D (g) υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D) ＝ m︰n︰p︰q 也可表达为 同一反应中，各物质的速率之比等于他们在化学方程式中的化学计量数之比。 【典例1】在2L密闭容器内发生反应2A(g)+B(g)C(g)，A气体在2s内由8mol/L变为7.2mol/L，则用A气体表示的平均反应速率为 A．0.4mol/(L·s) B．0.3mol/(L·s) C．0.2mol/(L·s) D．0.1mol/(L·s) 【答案】A 【详解】根据公式计算，，A正确； 答案选A。 【变式1-1】在密闭容器中A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系：2v(B)＝3v(A)、3v(C)＝2v(B)，则此反应可表示为 A．2A+3B=2C B．3A+B=2C C．A+3B=2C D．A+B=C 【答案】A 【详解】由各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比可得：v(A)∶v(B)∶v(C)=∶v(B)∶=2∶3∶2，则中A与B反应生成C的方程式为2A+3B=2C，故A正确； 故选A。 【变式1-2】已知反应：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，在室温下迅速混合反应液，2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L(反应过程中忽略溶液体积的变化)，下列说法正确的是 A．υ(MnO)=0.04 mol∙L−1∙s−1 B．υ(Mn2+)=0.02 mol∙L−1∙min−1 C．υ(H2C2O4)=0.1 mol∙L−1∙min−1 D．2min内产生的CO2为8.96L 【答案】C 【详解】A．2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L，则υ(MnO)，故A错误； B．根据速率之比等于计量系数之比υ(Mn2+)=υ(MnO)=0.04 mol∙L−1∙min−1 ，故B错误； C．根据速率之比等于计量系数之比υ(H2C2O4)=2.5υ(MnO)=0.1 mol∙L−1∙min−1 ，故C正确； D．2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L ，溶液体积未知，因此无法计算产生CO2的物质的量，故D错误。 综上所述，答案为C。 【变式1-3】反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)，经2minB的浓度减小0.6mol/L。对此反应速率的正确表示是 A．用A表示的反应速率是0.8mol/(L•s) B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3：2：1 C．在2min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3mol/(L•min) D．在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的 【答案】B 【详解】A．反应物A是固体，浓度为常数，不用其表示反应的速率，选项A不正确； B．化学反应速率之比等于计量数之比，故分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3：2：1，选项B正确； C．v(B)= =0.3mol/(L•min)是2min内的平均反应速率，而不是2min末时的反应速率，选项C不正确； D．反应中B和C的化学计量数不同，B和C表示的反应速率的值不同，选项D不正确； 答案选B。 题型02 化学反应速率大小比较 化学反应速率大小比较 （1）对于同一个化学反应，在比较化学反应速率的大小时，应用同一种物质、同一单位表示化学反应速率，再进行比较。不能单纯比较数值的大小。 单位换算：1 mol/(L·min) = mol/(L·s） （2）对于反应m A (g) ＋ n B (g) == p C (g) ＋ q D (g) 也可比较、 【典例2】在反应中，表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】比较化学反应速率时，转化为同一种物质同一种单位再进行比较，根据不同物质表示的化学反应速率的数值之比等于其化学计量数之比，可以四种不同的物质表示的化学反应速率转化为同种物质表示的化学反应速率。 【详解】A．转化为； B．； C．转化为； D．转化为； 对比可知反应速率最快的是B 故选B。 【变式2-1】反应 A(g) + 3B(g) == 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为 ①υ(A)=0.45mol·L-1·min-1 ②υ(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③υ(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④υ(D)=0.45mol·L-1·s-1 则该反应速率的快慢顺序为_______________ 【答案】④>③=②>① 【详解】 【变式2-2】可逆反应，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比，故不同物质表示的速率与其化学计量数的比值越大，表示的反应速率越快，据此分析判断； 【详解】A．v(A)=0.15mol·L⁻¹·min⁻¹； B．v(B)=0.5mol·L⁻¹·min⁻¹，按系数比换算为=0.25mol·L⁻¹·min⁻¹； C．v(C)=0.6mol·L⁻¹·min⁻¹，换算为=0.2mol·L⁻¹·min⁻¹； D．v(D)=0.02mol·L⁻¹·s⁻¹，单位转换为0.02×60=1.2mol·L⁻¹·min⁻¹，再换算为=0.3mol·L⁻¹·min⁻¹； 故选D。 【变式2-3】已知反应：在不同条件下的化学反应速率如下。 ① ② ③ ④ ⑤ 请比较上述5种情况反应的快慢： (由大到小的顺序)。 【答案】③>①>②>⑤>④ 【详解】在不同条件下，用CO表示的反应速率：①；②；③；④；⑤，故反应的快慢为③>①>②>⑤>④。 题型03 化学反应速率的影响因素 一、内因：物质自身的性质 二、外因： 1、反应物的浓度： 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率 加快 ；减小反应物浓度，化学反应速率 减慢 。 2、反应的温度： 升高温度，化学反应速率 加快 ；降低温度，化学反应速率 减慢 。 3、催化剂：一般情况下，催化剂能 加快 化学反应速率。 4、压强（有气体参加的反应）： （1）一般情况下，有气体参加的反应，缩小体积，增大压强，反应物浓度 增大 ，化学反应速率 加快 ； 增大体积，减小压强，反应物浓度 减小 ，化学反应速率 减慢 ； （2）恒容密闭容器中，通入反应物气体，反应物浓度 增大 ，化学反应速率 加快 ； （3）恒容密闭容器中，通入惰性气体或无关气体，反应物浓度 不变 ，化学反应速率 不变 ； （4）恒压密闭容器，通入惰性气体或无关气体，体积 增大 ，反应物浓度 减小 ，化学反应速率 减慢 。 【典例3】在C(s)+CO2(g)=2CO(g)的反应中，现采取下列措施：①增加碳的量②缩小体积，增大压强③通入CO2④恒容下充入N2⑤恒压下充入N2，上述能够使反应速率增大的措施是 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 【答案】B 【详解】①增加炭的量，增加固体物质的浓度不影响化学反应速率，故不符合； ②该反应为气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，故符合； ③通入CO2，反应物浓度增大，反应速率加快，故符合； ④恒容下充入N2，反应物的浓度不变，反应速率不变，故不符合； ⑤恒压下充入N2，反应物的分压减小，反应速率减小，故不符合； 答案选B。 【变式3-1】少量铁粉与100 mL 1.0 mol∙L−1的稀盐酸反应，为了加快此反应速率且不改变生成的总量，以下方法可行的是 ①加入NaCl溶液；②再加入100 mL1.0 mol∙L−1的稀盐酸；③加几滴浓硫酸；④加入少量醋酸钠固体；⑤适当升高温度；⑥滴入几滴硫酸铜溶液 A．③⑤ B．②③ C．①④ D．②⑥ 【答案】A 【详解】①加入NaCl溶液，盐酸浓度降低，反应速率减慢，故①不符合题意； ②再加入100 mL1.0 mol∙L−1的稀盐酸，浓度未变，速率不变，故②不符合题意； ③加几滴浓硫酸，氢离子浓度增大，反应速率加快，由于铁粉未变，产生氢气量不变，故③符合题意； ④加入少量醋酸钠固体，醋酸根和氢离子反应，氢离子浓度降低，反应速率键，故④不符合题意； ⑤适当升高温度，速率加快，铁的质量未变，产生氢气总量未变，故⑤符合题意； ⑥滴入几滴硫酸铜溶液，铁和铜离子反应生成铜单质和亚铁离子，形成Fe−Cu−HCl原电池，加快反应速率，但由于铁有一定量的消耗，产生氢气的总量减少，故⑥不符合题意； 因此可能的是③⑤，故A符合题意。 【变式3-2】为探究反应的速率影响因素，某同学设计了以下实验： 锥形瓶 编号 的溶液 蒸馏水 的溶液 反应温度/℃ 浑浊出现时间 备注 1 10 0 10 20 10 2 10 5 V 20 16 3 10 0 10 50 5 后浑浊不再增多 4 10 6 4 50 8 下列说法不正确的是 A．该实验一般不通过测的体积变化来判断反应速率的快慢 B．3号瓶中前内为 C．依据实验设计推测 D．由1号瓶和4号瓶的实验结果可得温度越高，反应速率越快 【答案】B 【详解】A．二氧化硫溶于水，不能测定SO2的体积变化来表示化学反应速率的快慢，否则误差太大，故A正确； B．3号瓶用Na2S2O3来表示速率为=0.005mol(L•s)，故B错误； C．对比实验1、2研究c（H+）对该反应速率的影响，溶液总体积必须相同，所以V=10+10-（10+5）=5，故C正确； D．1号瓶实验H2SO4浓度大，但温度低，4号瓶实验H2SO4浓度小，但温度高，实验结果是4号瓶实验反应速率大，说明温度变化的影响大于浓度变化的影响，即温度越高反应速率越快，故D正确。 答案选B。 【变式3-3】回答下列问题 (1)时，在体积的密闭容器中发生反应，随时间的变化如下表： 时间 0 1 2 3 4 5 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ①如图中点处，(正) (逆)（填“<”、“=”或“>”）。 ②图中表示的变化的曲线是 。 ③下列不能使该反应的反应速率增大的是 。 A．及时分离出气体    B．适当升高温度 C．增大的浓度        D．选择高效的催化剂 (2)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”，实验如下：（不考虑溶液混合所引起的体积缩小） 实验序号 实验温度/K 参加反应的物质 溶液颜色褪至无色时所需时间/s 溶液（含硫酸） 溶液 A 293 2 0.02 4 0.1 0 6 B T1 2 0.02 3 0.1 8 C 313 2 0.02 0.1 1 t ①通过实验，可探究出浓度的改变对反应速率的影响，通过实验 （实验序号）可探究出温度变化对化学反应速率的影响。 ②组实验中溶液褪色时间t （填“<”、“=”或“>”）8s，C组实验的反应速率 。（用含有的式子表示） ③同学们在实验中发现反应速率总是如图所示，其中时间内速率变快的主要原因可能是：①产物（或）是反应的催化剂：② 。 【答案】(1) b A (2) BC 该反应为放热反应 【详解】（1）①图中A点仅表示a和c浓度相等，反应还没有达到平衡状态，v正＞v逆； ②根据一氧化氮物质的量的变化知，该反应向正反应方向移动，则二氧化氮的物质的量在不断增大，且同一时间段内，一氧化氮减少的物质的量等于二氧化氮增加的物质的量，所以表示NO2的变化的曲线是b； ③A．及时分离除NO2气体平衡向右移动，但反应速率减小，故A选； B．适当升高温度，反应速率增大，故B不选； C．增大O2的浓度反应速率增大，故C不选； D．选择高效催化剂能增大反应速率，故D不选； 答案为A； （2）①实验B、C只有温度不同，可探究出温度变化对化学反应速率的影响； ②其它条件相同时，温度越高，化学反应速率越大，则C组实验中溶液褪色时间t1＜8s；C组实验的反应速率v(KMnO4)== =； ③温度能加快反应速率，说明反应为放热反应，催化剂能加快化学反应的速率，产物Mn2+(或MnSO4)是反应的催化剂。 题型04 实验探究外界因素对化学反应速率的影响 1、浓度对反应速率的影响： 实验原理：Na2S2O3＋H2SO4 = Na2SO4＋ SO2↑＋S↓＋H2O 浓度 试剂 实验现象 实验结论 第一组 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液和2mL 0.1 mol/L H2SO4溶液 较慢产生淡黄色沉淀 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率加快；减小反应物浓度，化学反应速率减慢。 第二组 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液和2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 较快产生淡黄色沉淀 2、温度对反应速率的影响： 温度 试剂 反应条件 实验现象 实验结论 第一组 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液 和 2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 将试管置于冷水中 较慢产生淡黄色沉淀 其他条件相同时，升温加快反应速率，降温减慢反应速率 第二组 将试管置于热水中 较慢产生淡黄色沉淀 3、催化剂对反应速率的影响： 催化剂 试剂 实验现象 实验结论 第一组 2 mL 5% H2O2溶液和几滴1 mol/L FeCl3溶液 较多气泡产生 其他条件相同时，加入催化剂，加快反应速率 第二组 2 mL 5% H2O2溶液 几乎无气泡 【典例4】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验： 实验编号 实验温度/°C 试管中所加试剂及其用量/mL 0.6 mol/LH2C2O4溶液 H2O 3 mol/L稀H2SO4溶液 0.05 mol/L KMnO4溶液 ① 25 3.0 V1 2.0 3.0 ② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 ③ 30 2.0 V_2 2.0 3.0 (1)该实验的原理是(用化学方程式表示)：2KMnO4+5 H2C2O4+3 H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。该实验还需要测量的数据是 。 (2)V1= ，V2= 。 (3)探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验 (填实验编号)。 (4)若实验①用时1.5 min则第一组实验的化学反应速率(用草酸表示)为 。 (5)某同学绘制了瞬时速率和时间的图像 ①该同学提出猜想 猜想a：温度上升导致速率快速上升 猜想b：反应产生了催化剂 该同学发现该反应前后体系温度上升了0.5℃，因此 不成立(猜想a或猜想b)。 ②该同学推测可能的催化剂是 (填物质化学式)。 ③验证猜想的方法是 。 【答案】(1)溶液褪色所需的时间 (2) 2.0 3.0 (3)②③ (4)0.025 mol/(L⋅min) (5) 猜想a MnSO4 取两份等量、等浓度的酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液，其中一份加入少量溶液，另一份加入等量蒸馏水，记录从反应开始到溶液褪色的时间。(或其中一份直接加入少量MnSO4固体) 【详解】（1）高锰酸钾容易为紫红色，可以通过测量溶液褪色所需的时间来比较反应速率的快慢； （2）①②温度相同，探究浓度对反应速率的影响，因此溶液的总体积相等，则2.0mL；②③物质的量浓度相同，探究温度不同对反应速率的影响，溶液的总体积相等，则3.0mL； （3）②③物质的量浓度相同，变量为温度，可以探究温度不同对反应速率的影响； （4）反应为，由表可知，高锰酸钾不足完全反应，实验①用时，则第一组实验的化学反应速率(用草酸表示)为； （5）①发现该反应前后体系温度变化不大，但是反应速率变化明显，则猜想a不成立； ②反应过程中生成了锰离子，故推测可能的催化剂是生成的可以加快草酸与酸性高锰酸钾反应的速率； ③证明硫酸锰可以催化反应的进行，可以进行对比实验：取两份等量、等浓度的酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液，其中一份加入少量溶液，另一份加入等量蒸馏水，记录从反应开始到溶液褪色的时间。(或其中一份直接加入少量固体)； 【变式4-1】H2O2在催化下可发生分解反应，为探究一定温度下H2O2溶液的浓度、的浓度对H2O2分解速率的影响情况，某同学设计了如下实验，内容见下表： 实验序号 实验所用试剂 酸性溶液 H2O2溶液 I 4 0.1 3 2 3 Ⅱ 4 0.1 2 2 Ⅲ 5 0.1 2 2 ① 。 ②实验I、Ⅱ的探究目的是 。 ③实验I、Ⅲ探究催化剂浓度对分解速率的影响，则 ，若实验Ⅲ中产生气泡的速率较快，由此可得出的结论是 。 【答案】4 的浓度对分解速率的影响 3 催化剂浓度大时，催化效果较好 【详解】① 控制变量法要求溶液总体积相同，实验 Ⅰ 总体积为4 + 3 + 3 = 10mL，实验Ⅱ中V1=10-4-2=4； ② 实验 Ⅰ、Ⅱ中浓度相同，溶液体积不同即浓度不同，探究目的是溶液浓度对分解速率的影响； ③ 实验 Ⅰ、Ⅲ探究催化剂浓度影响，需浓度相同，所以V2=3；实验Ⅲ产生气泡速率快，说明其他条件相同时，催化剂浓度越大，分解速率越快。 【变式4-2】Ⅰ．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，在生产、生活中用途广泛。回答下列问题： (1)①下图是一个简易测量某反应是放热反应还是吸热反应的实验装置。将镁片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，形管中液面A 填“上升”或“下降”，说明此反应是 填“放热”或“吸热”反应。 若换为下列反应，则与中形管中现象不同的有 填字母。 A． B． C． D． (2)甲烷可以消除氮氧化物污染。如：。下列措施不能使该反应速率加快的是 填字母。 A．使用合适的催化剂 B．升高温度 C．及时分离 D．把容器的体积缩小一倍 E．恒容条件下充入 F．恒容条件下充入惰性气体 Ⅱ．某实验小组通过锌粒与稀硫酸反应的实验，研究影响反应速率的因素，并绘制出甲、乙两种图象。 (3)甲图中，到速率明显加快的主要原因是 ，到反应速率降低的主要原因是 。 (4)乙图中，为锌粒与足量稀硫酸反应产生氢气的体积随时间变化情况，其它条件不变，添加适量的下列试剂 填序号，能使a变为，其原理是 。 A． B． C．溶液 D．浓 【答案】(1) 下降 放热 BD (2)CF (3) 反应放热温度升高 硫酸浓度降低 (4) D 提高稀硫酸的浓度加快反应速率 【详解】（1）①金属与酸的反应为放热反应，故锥形瓶内气体体积膨胀，液面下降， 故答案为：下降；放热； ② A．反应为放热反应，与中形管中现象相同，A不符合题意； B．反应为吸热反应，与中形管中现象不相同，B符合题意； C．反应为放热反应，与中形管中现象相同，C不符合题意； D．反应为吸热反应，与中形管中现象不相同，D符合题意； 故选BD。 （2）A．使用合适的催化剂，加快反应速率，不符合题意； B．升高温度，加快反应速率，B不符合题意； C．及时分离 ，反应物浓度降低，降低反应速率，C符合题意； D．把容器的体积缩小一倍，增大反应物浓度，加快反应速率，不符合题意； E．恒容条件下充入，增大反应物浓度，加快反应速率，E不符合题意； F．恒容条件下充入惰性气体，反应各物质浓度不变，反应速率不变，F符合题意； 故选CF。 （3）由铁与盐酸反应产生氢气的速率随时间变化的曲线图，内，锌与稀盐酸反应放热，温度升高，反应速率加快； 到反应速率降低的主要原因是硫酸浓度降低，故答案为：反应放热温度升高；硫酸浓度降低； （4）A．加入将置换出来附着在的表面，形成原电池的两极，加快反应速率，生成的氢气体积减小，A错误； B．加入硝酸，反应产生氮的氧化物，而不产生氢气，B错误； C．加入溶液，导致氢离子的浓度减小，反应速率减慢，但的物质的量不变，所以生成氢气的体积不变，C错误； D．浓导致氢离子的浓度变大，反应速率增大，但的物质的量不变，所以生成氢气的体积不变，D正确； 故选D； 能使a变为，其原理是提高稀硫酸的浓度加快反应速率。 【变式4-3】实验室利用如下试剂探究影响反应速率的因素：0.1mol/L溶液、0.1mol/L溶液、0.5mol/L溶液、蒸馏水、热水。下列说法错误的是 A．反应原理为 B．增大溶液浓度，单位体积内活化分子数增多 C．升高温度，反应速率加快 D．通过观察溶液产生气泡的快慢判断反应速率大小 【答案】D 【详解】A．硫代硫酸钠与硫酸反应生成硫单质与二氧化硫，离子方程式，A正确； B．增大H2SO4浓度会增加H+浓度，单位体积内活化分子数增多，B正确； C．升高温度会提高活化分子百分数，反应速率加快，C正确； D．该反应的主要现象是溶液变浑浊（生成硫沉淀），SO2气体易溶于水，气泡不易观察，应通过沉淀快慢判断速率，D错误； 故选D 题型05 基元反应与过渡态 1、基元反应： 大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 2、反应历程：反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。 大多数化学反应都是分几步完成的，基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。 总反应速率的快慢由 慢 的基元反应决定。 3、过渡态： 基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 【典例5】亚硫酸钠溶液中加入过量的碘酸钾酸性溶液，反应的化学方程式为(未配平)：。该反应过程和机理较复杂，一般认为分为以下几步： ①(慢) ②(快) ③(快) ④(快) ⑤(快) 下列推测错误的是 A．若预先加入淀粉溶液，由题述看，必须在离子消耗完时，蓝色现象才会产生 B．此反应的总的反应速率由第①步反应决定 C．此反应的总的反应速率由第⑤步反应决定 D．若反应中有5mol电子转移，则生成的物质的量是0.5mol 【答案】C 【详解】A．由反应④可知，亚硫酸根的还原性大于碘离子，可被碘单质氧化，故需消耗完亚硫酸根离子，才会生成碘单质，才会有溶液变蓝的现象产生，A项正确； B．由慢反应决定整个反应过程的速率，故反应速率由①步反应决定，B项正确； C．由慢反应决定整个反应过程的速率，故反应速率由①步反应决定，C项错误； D．碘元素化合价由碘酸钾中碘元素+5价，降低为碘单质中0价，每生成1mol碘单质，转移10mol电子，5mol电子转移生成碘的物质的量为0.5mol，D项正确； 答案选C。 【变式5-1】一定条件下，分解形成碳的反应历程如图所示。下列有关说法不正确的是 A．该反应为吸热反应 B．该反应历程共分4步进行 C．该反应的快慢取决于第4步反应 D．该反应的所有基元反应都需要吸收热量 【答案】D 【详解】A．该反应物的能量小于生成物的总能量，故为吸热反应，故A正确； B．该反应4个H原子逐步失去，故共分4步进行，故B正确； C．第4步基元反应到过渡态需要吸收的能量最多，该基元反应最慢，故C正确； D．由图象可知，第3步基元反应需要放出热量，其余需要吸收热量，故D错误。 【变式5-2】某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应的反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是 A．加入催化剂可以改变反应的速率和焓变△H B．总反应的速率主要由反应②决定 C．该反应经历三个基元反应 D．该反应过程可以实现氮的固定 【答案】C 【详解】A．催化剂可以改变反应的速率，不能改变焓变△H，A项错误； B．总反应的速率主要由反应活化能最大的一步决定，反应①活化能最大为，反应的速率主要由反应①决定，B项错误； C．由反应历程可判断该反应经历三个基元反应，C项正确； D．氮的固定为游离态氮转化为氮的化合物的过程，该反应过程不属于氮的固定，D项错误； 答案选C。 【变式5-3】(1)已知2HI⇌H2＋I2经过两步完成， 第1步：…… 第2步：2I·→I2 写出第1步基元反应： 。 (2)已知氧气氧化溴化氢气体的反应历程： a．HBr＋O2→HOOBr b．HOOBr＋HBr→2HOBr c．HOBr＋HBr→H2O＋Br2 该反应过程中的中间体有 。 写出O2氧化HBr的总反应 。 【答案】(1)2HI→H2＋2I· (2)HOOBr、HOBr 4HBr＋O2=2H2O＋2Br2 【详解】 （1）第1步反应=等于总反应-第2步反应，第1步基元反应：2HI→H2＋2I·。 （2）中间体是在反应过程中即作为生成物，又作为后续反应的反应物的物质，根据已知反应可知该反应过程中的中间体有HOOBr、HOBr； 有反应历程可知该反应最终产物为Br2和H2O，总反应为4HBr＋O2=2H2O＋2Br2。 题型06 活化能与碰撞理论 1、有效碰撞：我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 有效碰撞必须满足两个条件： ①反应物分子必须具有一定能量 ②碰撞时要有合适的取向 2、活化分子与活化能： 活化分子：能发生有效碰撞的分子； 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。 上图中，表示正反应的活化能的是 E1 ；逆反应的活化能的是 E2 ； 反应热为 E1-E2 。 【典例6】某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．反应过程可表示为 B．为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能 C．正反应的热效应为，且，所以正反应为放热反应 D．此图中逆反应的热效应为，逆反应为吸热反应 【答案】D 【详解】 A．反应物是A和BC，过渡态是A…B…C，生成物是AB和C，因此反应过程可表示为，A正确； B．根据图像可判断为反应物的能量与过渡态的能量差，该能量差即为正反应的活化能，B正确； C．反应热等于正逆反应的活化能差值，因此正反应的热效应为，由于，所以正反应为放热反应，C正确； D．正逆反应的焓变数值相等，符号相反，则此图中逆反应的热效应为，逆反应为吸热反应，D错误； 答案选D。 【变式6-1】活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．产物的稳定性： C．历程中最大正反应的活化能 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率： 【答案】A 【详解】A．由图示可知，反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即该反应为放热反应，A正确； B．产物P2所具有的能量比产物P1所具有的能量低，所以产物P2比产物P1要稳定，B错误； C．由图示可知中间产物Z到产物P2所需的活化能最大，E正= -18.92kJ·mol−1-(-205.11 kJ·mol−1)=186.19kJ·mol−1，C错误； D．由图示可知，由Z到产物P1所需的活化能低于由Z到产物P2所需的活化能，则由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)>v(P2)， D错误； 答案为A。 【变式6-2】NO和NO2是氮元素的两种常见的氧化物，它们之间可以相互转化。NOx会导致光化学烟雾的形成。再利用含氮物质的同时，治理和减少其造成污染也是重要的课题。 (1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)由以下反应复合而成。 反应Ⅰ 2NO(g)N2O2(g)  ∆H1 反应Ⅱ N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)  ∆H2 其反应进程与能量变化的关系示意图如所示。 NO氧化为NO2的总反应速率由反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)决定，原因是 。 (2)厌氧氨化法(Anammox)是一种新型的氨氮去除技术，下列说法中不正确的是___________。 A．1molNH所含的质子总数为10NA B．联氨(N2H4)中含有极性键和非极性键 C．过程II属于氧化反应，过程IV属于还原反应 D．过程I中，参与反应的NH与NH2OH的物质的量之比为1：1 【答案】(1) Ⅱ 由图像可知：Ea2>Ea1，反应Ⅰ的活化能比较小，反应Ⅱ的活化能比较大，反应的活化能越大，反应速率越慢，决定了总反应速率 (2)A 【详解】（1）由图像可知：Ea2>Ea1，反应Ⅰ的活化能比较小，反应Ⅱ的活化能比较大，反应的活化能越大，反应速率越慢，决定了总反应速率； (2)A．所含的质子数是11，所以1mol所含的质子总数为11NA，故A不正确 B．联氨分子中存在N−H、N−N键，所以存在极性键和非极性键，故B正确 C．过程II表示N2H4转化为N2H2，氮元素的化合价从-2价升高到-1价，发生氧化反应；过程Ⅳ表示转化为NH2OH的过程，氮元素的化合价从+3价降低到-1价，发生还原反应，故C正确； D．过程 I中，参与反应的与NH2OH的反应方程式为：+NH2OH=N2H4+H2O+H+，则参与反应的与NH2OH的物质的量之比为1：1，故D正确； 答案选A。 【变式6-3】在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图示，回答下列问题： (1)中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ·mol-1。 (2)由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。 【答案】(1)83 (2)EO(g)AA(g)  ΔH=-102kJ·mol-1 【详解】（1）过渡态物质的总能量与反应物的总能量的差值为活化能，由图可知，中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为(-93 kJ·mol-1)-(-176 kJ·mol-1)=83 kJ·mol-1。答案为：83； （2）由题图可知，EO(g)生成AA(g)放出的热量为(-117 kJ·mol-1)-(-219 kJ·mol-1)=102 kJ·mol-1，故热化学方程式为EO(g)AA(g)  ΔH=-102kJ·mol-1。答案为：EO(g)AA(g)  ΔH=-102kJ·mol-1。 题型07 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 化学反应速率主要取决于有效碰撞的频率，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率 越快 。 1、反应物浓度： 反应物浓度增大，单位体积内活化分子数 增多 ，活化分子百分数 不变 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率加快；同理，反应物浓度减小，单位体积内活化分子数 减小 ，活化分子百分数 不变 ，单位时间内有效碰撞次数减少，化学反应速率减慢。 2、温度： 升高温度，活化分子数 增多 ，活化分子百分数 增大 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率加快；降低温度，活化分子数 减少 ，活化分子百分数 减小 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率减慢。 3、催化剂： 加入催化剂，活化能 降低 ，单位体积内活化分子数 增多 ，活化分子百分数 增大 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率加快。 4、压强： 其他条件相同时，增大反应体系压强，单位体积内活化分子数 增多 ，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快。 恒温恒容向反应体系内充惰性气体，单位体积内活化分子数 不变 ，化学反应速率 不变 。 恒温恒压向反应体系内充惰性气体，体积 增大 ，反应物浓度 减小 ，单位体积内活化分子数 减少 ，化学反应速率 减慢 。 【典例7】H2与ICl的反应分两步完成，其能量曲线如图所示。反应①：H2(g)+2ICl(g)=HCl(g)+HI(g)+ICl(g)，反应②：HCl(g)+HI(g)+ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)，下列有关说法不正确的是 A．总反应的活化能为(Ea1+Ea2)kJ·mol-1 B．反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量 C．H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)　∆H=-218kJ·mol-1 D．温度升高，活化分子百分数增大，反应碰撞概率增大，反应速率加快 【答案】A 【详解】A．Ea1和Ea2分别代表反应过程中各步反应的活化能，总反应活化能为能量较高的Ea1，故A错误； B．由图象可知，反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量，故B正确； C．反应①和②总的能量变化为218 kJ，根据盖斯定律可知，反应①和②的焓变之和为∆H=-218kJ·mol-1，故C正确； D．温度升高，活化分子百分数增大，从而使反应碰撞概率增大，反应速率加快，故D正确； 故选A。 【变式7-1】下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．升高温度可降低化学反应的活化能，提高活化分子百分数，加快化学反应速率 B．反应物浓度增大，单位体积活化分子数增多，有效碰撞的几率增加，反应速率增大 C．催化剂能提高活化分子的活化能，从而加快反应速率 D．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率加快 【答案】B 【详解】A．升高温度部分非活化分子吸收能量后变为活化分子，所以增大活化分子百分数，化学反应速率加快，但反应的活化能不变，故A错误； B．增大浓度，增大单位体积内活化分子个数，有效碰撞的几率增加，反应速率增大，故B正确； C．催化剂通过降低活化分子的活化能，从而加快反应速率，故C错误； D．缩小体积相当于增大压强，增大单位体积内活化分子个数，但活化分子百分数不变，故D错误。 答案选B。 【变式7-2】下列关于有效碰撞理论的说法正确的是 A．催化剂在化学反应过程中参与了反应，使活化分子百分数增大，反应速率加快 B．增大浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快 C．升高温度，反应的活化能降低，反应速率加快 D．增大压强，所有反应的有效碰撞概率增大，反应速率加快 【答案】A 【详解】A．催化剂降低了反应需要的能量，一些普通分子成为了活化分子，活化分子百分数增大，反应速率加快，故A正确； B．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子数，反应速率加快，但不会增大单位体积内活化分子的百分数，故B错误； C．升高温度并不能降低活化能，而是部分普通分子获得能量转化为活化分子，导致活化分子百分数增大，有效碰撞几率增大，从而使化学反应速率提高，故C错误； D．压强改变只对有气体参加的反应有影响，若反应中无气体参与，改变压强反应速率不变，故D错误； 故选A。 【变式7-3】下列说法中正确的说法有几个 ①活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应 ②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 ③增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子数，从而使有效碰撞次数增多 ④有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大 ⑤不能用固体或纯液体的变化量来表示反应快慢 ⑥催化剂能增大活化分子百分数，从而增大化学反应速率 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】C 【详解】碰撞不一定为有效碰撞，则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，故正确； 普通分子不具有反应所需的能量，则普通分子不能发生有效碰撞，故错误； 增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子个数，从而使有效碰撞几率增大，碰撞次数增多，故正确； 有气体参加的化学反应，若增大压强缩小反应容器的体积，可增大单位体积内活化分子个数，有效碰撞几率增大，碰撞次数增多，故错误； 固体或纯液体的浓度视为常数，故不能用固体或纯液体的浓度变化量表示化学反应速率，故正确； 催化剂降低反应活化能，部分非活化分子转化为活化分子，活化分子百分数增大，化学反应速率加快，故正确； 故选：C。 题型08 化学反应速率图像 化学反应速率表示单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量； 同一反应，各物质的化学反应速率之比 = 各物质的化学计量数之比 例：某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 分析得知，反应物为X和Y ，生成物为 Z ； 2min内，X、Y、Z的物质的量的变化量分别为 0.3 mol、 0.1 mol、 0.2 mol， 故反应方程式为3X＋Y2Z 。 【典例8】某温度时，在2 L密闭容器中，某一反应中A、B气体(该反应只涉及A、B两种物质)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。 (1)在4 min末时，A、B的物质的量浓度c(A) (填“>”“<”或“=”)c(B)。 (2)从反应开始至4 min时，A的平均反应速率为 。 (3)该反应的化学方程式为 。 【答案】(1) = (2)0.05 mol/(L·min) (3)2A(g)B(g) 【详解】（1）由题图可以看出，在4 min末n(A)=n(B)=0.4 mol，又因体积相等，所以c(A)=c(B)。答案为：=； （2）由题图可知Δn(A)及Δt，结合反应速率定义，可知。答案为：0.05 mol/(L·min)； （3）由图可知，A为反应物，B为生成物。从反应开始至4 min末时，反应物和生成物的化学反应速率之比为，根据化学计量数之比等于各组分表示的化学反应速率之比，则该反应的化学方程式为2A(g)B(g)。答案为：2A(g)B(g)。 【变式8-1】在一定温度下，体积为的恒容密闭容器内发生某一反应，其中气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．时间内，气体Y的化学反应速率是 B．该反应的化学方程式为 C．反应到时， D．时体系的压强与时体系的压强之比为 【答案】D 【详解】A．时间内Y减少，浓度是，则，A不符合题意； B．达到平衡时Y减少，X增加，根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，可以得到该反应的化学方程式为，B不符合题意；； C．图中显示时，X与Y的物质量相等，并非速率相等，C不符合题意；； D．时气体总物质量为，时气体总物质量为，故压强之比为,D符合题意； 故答案为D。 【变式8-2】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，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是 A．该反应的化学方程式为3B+4D⇌6A+2C B．反应进行到1 s时，v(A)=v(C) C．反应从开始到6 s的时间内，B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1 D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等 【答案】C 【解析】A．由图可知反应开始到6 s的时间内， B、C物质的量分别减少0.6mol、0.8mol，A、D物质的量增加1.2 mol、0.4mol，根据物质的量变化比等于化学计量数之比，故该反应的化学方程式为3B+4C ⇌6A+2D ，A错误； B．反应进行到1 s时，根据速率比等于化学计量数之比，v(A)= v(C)，B错误； C．反应从开始到6 s的时间内，B的平均反应速率为，C正确； D．反应进行到6 s时，反应达到平衡状态，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，D错误； 故选C。 【变式8-3】一定条件下在恒容密闭容器中加入1.8 mol CH4和3.6 mol H2O(g)，发生反应：CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g)，测得CH4和某生成物X随时间的变化曲线如图。 下列说法不正确的是 A．通过分析X的化学式是CO2 B．6 min末可能又加入了CH4(g) C．0~4 min内v(CH4)=0.125 mol·L-1·min-1 D．6~9 min的平均反应速率大于0~4 min的平均反应速率 【答案】B 【详解】A．图中曲线X表示生成物，根据方程式的化学计量数可知，CH4变化的物质的量和CO2变化的物质的量之比为1:1，所以X表示的是CO2的物质的量随时间变化的关系，A正确； B．6min末甲烷物质的量浓度继续减小，且减小趋势更快，不能又加入了CH4(g)，B错误； C．0~4min内，C正确； D．6~9min平均反应速率，大于0~4min的平均反应速率（），D正确； 故选B。 题型09 化学反应速率的应用 反应物的转化率 = 反应物的变化量 / 反应物的总量 × 100% 产率 = 生成物的实际产量 / 生成物的理论产量 × 100% 【典例9】向容积为2 L的密闭容器中加入0.3mol A、0.1mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的物质的量随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的总物质的量不变。下列说法不正确的是 A．若 t1=15s，则0~t1内反应速率 B．t1时A 的转化率为60% C．反应的化学方程式为4A(g)=2C(g)+B(g) D．起始 B的浓度为 【答案】C 【详解】A． t1=15s，则0~t1内反应速率 ，A正确； B．t1时A 的转化率为60%，B正确； C．已知在反应过程中混合气体的总物质的量不变，则初时B为(0.12+0.10+0.22-0.30-0.10)mol=0.04mol，反应的系数比等于反应的速率比，由图，反应的ABC的物质的量之比为(0.30-0.12): (0.10-0.04): (0.22-0.10)=3:1:2，则反应的化学方程式为3A(g)2C(g)+B(g)，C错误；   D．由C分析，起始 B的浓度为，D正确； 故选C。 【变式9-1】科学家正着力研究用反应(选择性催化还原氮氧化物)对含的烟气进行脱硝，最终产物为无污染的和。某种活性炭催化脱硝的机理如下所示： 脱硝历程 最高活化能 阶段①： 118.9 阶段②： 19.1 阶段③： 105.3 阶段④： 83.7 阶段⑤： 69.2 注：脱硝的每阶段都包括若干基元反应，表中显示的是该阶段的总反应以及各基元反应活化能中数值最大的一个。 （1）根据上述反应历程可知反应的化学方程式为 。 A． B． C． D． （2）当反应温度低于150℃时，随着反应进行，NO的转化率逐步下降，主要是因为催化剂表面出现白色固体沉积，覆盖活性点位，该固体可能是 。 （3）研究发现，将烟气中部分预先氧化为后再进行反应，可明显提升单位时间内的脱硝率，结合上表数据解释可能的原因。 。 【答案】（1）D （2） （3）阶段①活化能最高，是总过程的决速步：先将部分氧化为后，脱硝过程可从阶段②开始，此时阶段③是新过程的决速步，由于阶段③的活化能低于阶段①，因此反应速率更快，单位时间内脱硝率更高 【解析】（1）除NH3、O2、NO外，所有中间产物都消去，②+④消去NH2NO得⑥2NO2+NH3=HNO3+N2+H2O；③×2+⑤消去2HONO得⑦2HNO3+NO=3NO2+2H2O；⑥×2+⑦消去HNO3得⑧NO2+NO+2NH3=2N2+3H2O；⑧×2+①消去NO2得总反应，故选D。 （2）阶段③活化能大于阶段②，阶段③反应慢，阶段②中生成得硝酸不能及时消耗，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，温度低于150℃时硝酸铵是白色固体，覆盖活性点位，使NO的转化率下降。 （3）阶段①活化能最高，是总过程的决速步。先将部分氧化为后，脱硝过程可从阶段②开始，此时阶段③是新过程的决速步，由于阶段③的活化能低于阶段①，因此反应速率更快，所以将烟气中部分预先氧化为后再进行反应，可明显提升单位时间内的脱硝率。 【变式9-2】溶液可用于烟气脱硝。常温下，调节溶液至不同，将烟气以固定速率通过该吸收液，烟气中的可转化为。测得去除率与吸收液关系如下图所示。 （1）已知烟气中初始浓度为吸收液每分钟可对烟气进行脱硝处理。用溶液中浓度表示时的脱硝速率为___________。(忽略吸收液体积变化) A． B． C． D． （2）已知氧化性。当吸收液时，去除率随升高迅速下降的原因是 。 【答案】（1）A （2）随着溶液升高，含量增大，含量减少，又因为的氧化性比强，导致溶液的氧化性减弱，的去除率下降 【解析】（1）pH = 8时，NO去除率为75%，1L吸收液每分钟处理500mL烟气，NO初始浓度为2.0×10-3g/L，则转化的NO的物质的量为，根据氮元素守恒可知，生成硝酸根的物质的量为：，因为忽略吸收液体积变化，所以用溶液中浓度表示的脱硝速率为：，故选A； （2）当吸收液pH>8时，NaClO溶液中ClO-浓度增大，HClO浓度减小，而氧化性HClO > NaClO，HClO浓度减小导致氧化NO的能力下降，所以NO去除率随pH升高迅速下降，故答案为：随着溶液升高，含量增大，含量减少，又因为的氧化性比强，导致溶液的氧化性减弱，的去除率下降。 【变式9-3】I．依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，回答问题： (1)图中，X的化学式为 ，从化合价上看，X具有 (填“氧化”或“还原”)性。 (2)氯化铵能为植物提供铵态氮，检验某种化肥是铵态氮肥的操作方法 。 (3)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。已知断开或形成共价键所吸收或放出的能量如表所示： 则氨气燃烧时生成和水蒸气时的热化学方程式为 。 II．已知，某同学设计如下实验探究外界条件对化学反应速率的影响，并测定反应速率。 实验 温度 溶液的体积 溶液的体积 溶液的体积 水的体积 溶液褪色的时间 ① 25 10 20 20 a 2.5 ② 25 20 20 20 40 颜色变浅，但不褪去 ③ 50 10 20 20 50 t (4)利用实验①与③探究温度不同对反应速率的影响，则t 2.5(填“>”、“=”或“<”)。 (5)利用实验①中数据，计算用表示的化学反应速率为 。 (6)实验②最终溶液颜色变浅，但不褪去的原因是 。 【答案】(1) 氧化 (2)取样于试管中，加入浓溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝 (3) (4)< (5)0.002 (6)高锰酸钾过量 【详解】（1）根据氮元素及其化合物的转化关系图分析，可知X为氧化物且化合价为+5，所以X的化学式为。从化合价上看，中氮元素化合价为最高价+5价，化合价只能降低，故具有氧化性。 （2）铵态氮肥含有，与浓的强碱溶液在加热条件下反应生成NH3，NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。所以检验某种化肥是铵态氮肥的操作方法是：取样于试管中，加入浓溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝。 （3）氨气燃烧时生成和水蒸气时的化学方程式为，反应热ΔH=反应物键能总和−生成物键能总和。4mol 中含12molN−H键，3mol 含3molO=O键，2mol 含2molN≡N键，6mo l 含12molH−O键。则。所以氨气燃烧时生成和水蒸气时的热化学方程式为。 （4）其他条件相同时，温度升高反应速率加快。实验①与③探究温度影响，③温度50℃高于①的25℃，所以③反应速率快，溶液褪色时间短，即t<2.5。 （5）利用实验①中数据可知，，，据方程式可知，如果草酸完全反应，需要，所以草酸过量，溶液完全反应。结合实验②与③数据，可知混合溶液体积为100ml，则用表示的化学反应速率为。 （6）实验②中，，，如果草酸完全反应，需要。由此可知草酸完全反应后，仍有高锰酸钾剩余，所以实验②最终溶液颜色变浅，但不褪去的原因是高锰酸钾过量。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一节 化学反应速率 题型01 化学反应速率 题型02 化学反应速率大小比较 题型03 化学反应速率的影响因素 题型04 实验探究外界因素对化学反应速率的影响 题型05 基元反应与过渡态 题型06 活化能与碰撞理论 题型07 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 题型08 化学反应速率图像 题型09 化学反应速率的应用 题型01 化学反应速率 化学反应速率的定义 化学反应速率可以用单位时间内，反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 单位： 或 【注意】 （1）通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示，所以反应速率是 ； （2）化学反应速率是一段时间内的 ； （3）不能用固体或纯液体来表示化学反应速率； 对于一个化学反应：m A (g) ＋ n B (g) == p C (g) ＋ q D (g) υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D) ＝ 也可表达为 同一反应中，各物质的速率之比等于他们在化学方程式中的 。 【典例1】在2L密闭容器内发生反应2A(g)+B(g)C(g)，A气体在2s内由8mol/L变为7.2mol/L，则用A气体表示的平均反应速率为 A．0.4mol/(L·s) B．0.3mol/(L·s) C．0.2mol/(L·s) D．0.1mol/(L·s) 【变式1-1】在密闭容器中A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系：2v(B)＝3v(A)、3v(C)＝2v(B)，则此反应可表示为 A．2A+3B=2C B．3A+B=2C C．A+3B=2C D．A+B=C 【变式1-2】已知反应：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，在室温下迅速混合反应液，2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L(反应过程中忽略溶液体积的变化)，下列说法正确的是 A．υ(MnO)=0.04 mol∙L−1∙s−1 B．υ(Mn2+)=0.02 mol∙L−1∙min−1 C．υ(H2C2O4)=0.1 mol∙L−1∙min−1 D．2min内产生的CO2为8.96L 【变式1-3】反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)，经2minB的浓度减小0.6mol/L。对此反应速率的正确表示是 A．用A表示的反应速率是0.8mol/(L•s) B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3：2：1 C．在2min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3mol/(L•min) D．在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的 题型02 化学反应速率大小比较 化学反应速率大小比较 （1）对于同一个化学反应，在比较化学反应速率的大小时，应用同一种物质、同一单位表示化学反应速率，再进行比较。不能单纯比较数值的大小。 单位换算：1 mol/(L·min) = mol/(L·s） （2）对于反应m A (g) ＋ n B (g) == p C (g) ＋ q D (g) 也可比较、 【典例2】在反应中，表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【变式2-1】反应 A(g) + 3B(g) == 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为 ①υ(A)=0.45mol·L-1·min-1 ②υ(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③υ(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④υ(D)=0.45mol·L-1·s-1 则该反应速率的快慢顺序为_______________ 【变式2-2】可逆反应，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是 A． B． C． D． 【变式2-3】已知反应：在不同条件下的化学反应速率如下。 ① ② ③ ④ ⑤ 请比较上述5种情况反应的快慢： (由大到小的顺序)。 题型03 化学反应速率的影响因素 一、内因：物质自身的性质 二、外因： 1、反应物的浓度： 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率 ；减小反应物浓度，化学反应速率 。 2、反应的温度： 升高温度，化学反应速率 ；降低温度，化学反应速率 。 3、催化剂：一般情况下，催化剂能 化学反应速率。 4、压强（有气体参加的反应）： （1）一般情况下，有气体参加的反应，缩小体积，增大压强，反应物浓度 ，化学反应速率 ； 增大体积，减小压强，反应物浓度 ，化学反应速率 ； （2）恒容密闭容器中，通入反应物气体，反应物浓度 ，化学反应速率 ； （3）恒容密闭容器中，通入惰性气体或无关气体，反应物浓度 ，化学反应速率 ； （4）恒压密闭容器，通入惰性气体或无关气体，体积 ，反应物浓度 ，化学反应速率 。 【典例3】在C(s)+CO2(g)=2CO(g)的反应中，现采取下列措施：①增加碳的量②缩小体积，增大压强③通入CO2④恒容下充入N2⑤恒压下充入N2，上述能够使反应速率增大的措施是 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 【变式3-1】少量铁粉与100 mL 1.0 mol∙L−1的稀盐酸反应，为了加快此反应速率且不改变生成的总量，以下方法可行的是 ①加入NaCl溶液；②再加入100 mL1.0 mol∙L−1的稀盐酸；③加几滴浓硫酸；④加入少量醋酸钠固体；⑤适当升高温度；⑥滴入几滴硫酸铜溶液 A．③⑤ B．②③ C．①④ D．②⑥ 【变式3-2】为探究反应的速率影响因素，某同学设计了以下实验： 锥形瓶 编号 的溶液 蒸馏水 的溶液 反应温度/℃ 浑浊出现时间 备注 1 10 0 10 20 10 2 10 5 V 20 16 3 10 0 10 50 5 后浑浊不再增多 4 10 6 4 50 8 下列说法不正确的是 A．该实验一般不通过测的体积变化来判断反应速率的快慢 B．3号瓶中前内为 C．依据实验设计推测 D．由1号瓶和4号瓶的实验结果可得温度越高，反应速率越快 【变式3-3】回答下列问题 (1)时，在体积的密闭容器中发生反应，随时间的变化如下表： 时间 0 1 2 3 4 5 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ①如图中点处，(正) (逆)（填“<”、“=”或“>”）。 ②图中表示的变化的曲线是 。 ③下列不能使该反应的反应速率增大的是 。 A．及时分离出气体    B．适当升高温度 C．增大的浓度        D．选择高效的催化剂 (2)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应来探究“外界条件改变对化学反应速率的影响”，实验如下：（不考虑溶液混合所引起的体积缩小） 实验序号 实验温度/K 参加反应的物质 溶液颜色褪至无色时所需时间/s 溶液（含硫酸） 溶液 A 293 2 0.02 4 0.1 0 6 B T1 2 0.02 3 0.1 8 C 313 2 0.02 0.1 1 t ①通过实验，可探究出浓度的改变对反应速率的影响，通过实验 （实验序号）可探究出温度变化对化学反应速率的影响。 ②组实验中溶液褪色时间t （填“<”、“=”或“>”）8s，C组实验的反应速率 。（用含有的式子表示） ③同学们在实验中发现反应速率总是如图所示，其中时间内速率变快的主要原因可能是：①产物（或）是反应的催化剂：② 。 题型04 实验探究外界因素对化学反应速率的影响 1、浓度对反应速率的影响： 实验原理：Na2S2O3＋H2SO4 = Na2SO4＋ SO2↑＋S↓＋H2O 浓度 试剂 实验现象 实验结论 第一组 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液和2mL 0.1 mol/L H2SO4溶液 较慢产生淡黄色沉淀 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率加快；减小反应物浓度，化学反应速率减慢。 第二组 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液和2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 较快产生淡黄色沉淀 2、温度对反应速率的影响： 温度 试剂 反应条件 实验现象 实验结论 第一组 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液 和 2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 将试管置于冷水中 较慢产生淡黄色沉淀 其他条件相同时，升温加快反应速率，降温减慢反应速率 第二组 将试管置于热水中 较慢产生淡黄色沉淀 3、催化剂对反应速率的影响： 催化剂 试剂 实验现象 实验结论 第一组 2 mL 5% H2O2溶液和几滴1 mol/L FeCl3溶液 较多气泡产生 其他条件相同时，加入催化剂，加快反应速率 第二组 2 mL 5% H2O2溶液 几乎无气泡 【典例4】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验： 实验编号 实验温度/°C 试管中所加试剂及其用量/mL 0.6 mol/LH2C2O4溶液 H2O 3 mol/L稀H2SO4溶液 0.05 mol/L KMnO4溶液 ① 25 3.0 V1 2.0 3.0 ② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 ③ 30 2.0 V_2 2.0 3.0 (1)该实验的原理是(用化学方程式表示)：2KMnO4+5 H2C2O4+3 H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。该实验还需要测量的数据是 。 (2)V1= ，V2= 。 (3)探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验 (填实验编号)。 (4)若实验①用时1.5 min则第一组实验的化学反应速率(用草酸表示)为 。 (5)某同学绘制了瞬时速率和时间的图像 ①该同学提出猜想 猜想a：温度上升导致速率快速上升 猜想b：反应产生了催化剂 该同学发现该反应前后体系温度上升了0.5℃，因此 不成立(猜想a或猜想b)。 ②该同学推测可能的催化剂是 (填物质化学式)。 ③验证猜想的方法是 。 【变式4-1】H2O2在催化下可发生分解反应，为探究一定温度下H2O2溶液的浓度、的浓度对H2O2分解速率的影响情况，某同学设计了如下实验，内容见下表： 实验序号 实验所用试剂 酸性溶液 H2O2溶液 I 4 0.1 3 2 3 Ⅱ 4 0.1 2 2 Ⅲ 5 0.1 2 2 ① 。 ②实验I、Ⅱ的探究目的是 。 ③实验I、Ⅲ探究催化剂浓度对分解速率的影响，则 ，若实验Ⅲ中产生气泡的速率较快，由此可得出的结论是 。 【变式4-2】Ⅰ．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，在生产、生活中用途广泛。回答下列问题： (1)①下图是一个简易测量某反应是放热反应还是吸热反应的实验装置。将镁片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，形管中液面A 填“上升”或“下降”，说明此反应是 填“放热”或“吸热”反应。 若换为下列反应，则与中形管中现象不同的有 填字母。 A． B． C． D． (2)甲烷可以消除氮氧化物污染。如：。下列措施不能使该反应速率加快的是 填字母。 A．使用合适的催化剂 B．升高温度 C．及时分离 D．把容器的体积缩小一倍 E．恒容条件下充入 F．恒容条件下充入惰性气体 Ⅱ．某实验小组通过锌粒与稀硫酸反应的实验，研究影响反应速率的因素，并绘制出甲、乙两种图象。 (3)甲图中，到速率明显加快的主要原因是 ，到反应速率降低的主要原因是 。 (4)乙图中，为锌粒与足量稀硫酸反应产生氢气的体积随时间变化情况，其它条件不变，添加适量的下列试剂 填序号，能使a变为，其原理是 。 A． B． C．溶液 D．浓 【变式4-3】实验室利用如下试剂探究影响反应速率的因素：0.1mol/L溶液、0.1mol/L溶液、0.5mol/L溶液、蒸馏水、热水。下列说法错误的是 A．反应原理为 B．增大溶液浓度，单位体积内活化分子数增多 C．升高温度，反应速率加快 D．通过观察溶液产生气泡的快慢判断反应速率大小 题型05 基元反应与过渡态 1、基元反应： 大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生 。 2、反应历程：反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。 大多数化学反应都是分几步完成的，基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。 总反应速率的快慢由 的基元反应决定。 3、过渡态： 基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 【典例5】亚硫酸钠溶液中加入过量的碘酸钾酸性溶液，反应的化学方程式为(未配平)：。该反应过程和机理较复杂，一般认为分为以下几步： ①(慢) ②(快) ③(快) ④(快) ⑤(快) 下列推测错误的是 A．若预先加入淀粉溶液，由题述看，必须在离子消耗完时，蓝色现象才会产生 B．此反应的总的反应速率由第①步反应决定 C．此反应的总的反应速率由第⑤步反应决定 D．若反应中有5mol电子转移，则生成的物质的量是0.5mol 【变式5-1】一定条件下，分解形成碳的反应历程如图所示。下列有关说法不正确的是 A．该反应为吸热反应 B．该反应历程共分4步进行 C．该反应的快慢取决于第4步反应 D．该反应的所有基元反应都需要吸收热量 【变式5-2】某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应的反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是 A．加入催化剂可以改变反应的速率和焓变△H B．总反应的速率主要由反应②决定 C．该反应经历三个基元反应 D．该反应过程可以实现氮的固定 【变式5-3】(1)已知2HI⇌H2＋I2经过两步完成， 第1步：…… 第2步：2I·→I2 写出第1步基元反应： 。 (2)已知氧气氧化溴化氢气体的反应历程： a．HBr＋O2→HOOBr b．HOOBr＋HBr→2HOBr c．HOBr＋HBr→H2O＋Br2 该反应过程中的中间体有 。 写出O2氧化HBr的总反应 。 题型06 活化能与碰撞理论 1、有效碰撞：我们把能够发生 的碰撞叫做有效碰撞。 有效碰撞必须满足两个条件： ①反应物分子必须具有一定能量 ②碰撞时要有合适的取向 2、活化分子与活化能： 活化分子：能发生 的分子； 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。 上图中，表示正反应的活化能的是 ；逆反应的活化能的是 ； 反应热为 。 【典例6】某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A．反应过程可表示为 B．为反应物的能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能 C．正反应的热效应为，且，所以正反应为放热反应 D．此图中逆反应的热效应为，逆反应为吸热反应 【变式6-1】活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．产物的稳定性： C．历程中最大正反应的活化能 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率： 【变式6-2】NO和NO2是氮元素的两种常见的氧化物，它们之间可以相互转化。NOx会导致光化学烟雾的形成。再利用含氮物质的同时，治理和减少其造成污染也是重要的课题。 (1)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)由以下反应复合而成。 反应Ⅰ 2NO(g)N2O2(g)  ∆H1 反应Ⅱ N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)  ∆H2 其反应进程与能量变化的关系示意图如所示。 NO氧化为NO2的总反应速率由反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)决定，原因是 。 (2)厌氧氨化法(Anammox)是一种新型的氨氮去除技术，下列说法中不正确的是___________。 A．1molNH所含的质子总数为10NA B．联氨(N2H4)中含有极性键和非极性键 C．过程II属于氧化反应，过程IV属于还原反应 D．过程I中，参与反应的NH与NH2OH的物质的量之比为1：1 【变式6-3】在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图示，回答下列问题： (1)中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 kJ·mol-1。 (2)由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 。 题型07 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 化学反应速率主要取决于 的频率，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率 。 1、反应物浓度： 反应物浓度增大，单位体积内活化分子数 ，活化分子百分数 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率加快；同理，反应物浓度减小，单位体积内活化分子数 ，活化分子百分数 ，单位时间内有效碰撞次数减少，化学反应速率减慢。 2、温度： 升高温度，活化分子数 ，活化分子百分数 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率加快；降低温度，活化分子数 ，活化分子百分数 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率减慢。 3、催化剂： 加入催化剂，活化能 ，单位体积内活化分子数 ，活化分子百分数 ，单位时间内有效碰撞次数增加，化学反应速率加快。 4、压强： 其他条件相同时，增大反应体系压强，单位体积内活化分子数 ，单位体积内活化分子百分数不变，单位时间内有效碰撞次数增多，化学反应速率加快。 恒温恒容向反应体系内充惰性气体，单位体积内活化分子数 ，化学反应速率 。 恒温恒压向反应体系内充惰性气体，体积 ，反应物浓度 ，单位体积内活化分子数 ，化学反应速率 。 【典例7】H2与ICl的反应分两步完成，其能量曲线如图所示。反应①：H2(g)+2ICl(g)=HCl(g)+HI(g)+ICl(g)，反应②：HCl(g)+HI(g)+ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)，下列有关说法不正确的是 A．总反应的活化能为(Ea1+Ea2)kJ·mol-1 B．反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量 C．H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)　∆H=-218kJ·mol-1 D．温度升高，活化分子百分数增大，反应碰撞概率增大，反应速率加快 【变式7-1】下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．升高温度可降低化学反应的活化能，提高活化分子百分数，加快化学反应速率 B．反应物浓度增大，单位体积活化分子数增多，有效碰撞的几率增加，反应速率增大 C．催化剂能提高活化分子的活化能，从而加快反应速率 D．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率加快 【变式7-2】下列关于有效碰撞理论的说法正确的是 A．催化剂在化学反应过程中参与了反应，使活化分子百分数增大，反应速率加快 B．增大浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快 C．升高温度，反应的活化能降低，反应速率加快 D．增大压强，所有反应的有效碰撞概率增大，反应速率加快 【变式7-3】下列说法中正确的说法有几个 ①活化分子间的碰撞不一定能发生化学反应 ②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 ③增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子数，从而使有效碰撞次数增多 ④有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大 ⑤不能用固体或纯液体的变化量来表示反应快慢 ⑥催化剂能增大活化分子百分数，从而增大化学反应速率 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 题型08 化学反应速率图像 化学反应速率表示单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量； 同一反应，各物质的化学反应速率之比 各物质的化学计量数之比 例：某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 分析得知，反应物为 ，生成物为 ； 2min内，X、Y、Z的物质的量的变化量分别为 mol、 mol、 mol， 故反应方程式为 。 【典例8】某温度时，在2 L密闭容器中，某一反应中A、B气体(该反应只涉及A、B两种物质)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。 (1)在4 min末时，A、B的物质的量浓度c(A) (填“>”“<”或“=”)c(B)。 (2)从反应开始至4 min时，A的平均反应速率为 。 (3)该反应的化学方程式为 。 【变式8-1】在一定温度下，体积为的恒容密闭容器内发生某一反应，其中气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．时间内，气体Y的化学反应速率是 B．该反应的化学方程式为 C．反应到时， D．时体系的压强与时体系的压强之比为 【变式8-2】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，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是 A．该反应的化学方程式为3B+4D⇌6A+2C B．反应进行到1 s时，v(A)=v(C) C．反应从开始到6 s的时间内，B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1 D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等 【变式8-3】一定条件下在恒容密闭容器中加入1.8 mol CH4和3.6 mol H2O(g)，发生反应：CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g)，测得CH4和某生成物X随时间的变化曲线如图。 下列说法不正确的是 A．通过分析X的化学式是CO2 B．6 min末可能又加入了CH4(g) C．0~4 min内v(CH4)=0.125 mol·L-1·min-1 D．6~9 min的平均反应速率大于0~4 min的平均反应速率 题型09 化学反应速率的应用 反应物的转化率 = / × 100% 产率 = / × 100% 【典例9】向容积为2 L的密闭容器中加入0.3mol A、0.1mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的物质的量随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的总物质的量不变。下列说法不正确的是 A．若 t1=15s，则0~t1内反应速率 B．t1时A 的转化率为60% C．反应的化学方程式为4A(g)=2C(g)+B(g) D．起始 B的浓度为 【变式9-1】科学家正着力研究用反应(选择性催化还原氮氧化物)对含的烟气进行脱硝，最终产物为无污染的和。某种活性炭催化脱硝的机理如下所示： 脱硝历程 最高活化能 阶段①： 118.9 阶段②： 19.1 阶段③： 105.3 阶段④： 83.7 阶段⑤： 69.2 注：脱硝的每阶段都包括若干基元反应，表中显示的是该阶段的总反应以及各基元反应活化能中数值最大的一个。 （1）根据上述反应历程可知反应的化学方程式为 。 A． B． C． D． （2）当反应温度低于150℃时，随着反应进行，NO的转化率逐步下降，主要是因为催化剂表面出现白色固体沉积，覆盖活性点位，该固体可能是 。 （3）研究发现，将烟气中部分预先氧化为后再进行反应，可明显提升单位时间内的脱硝率，结合上表数据解释可能的原因。 。 【变式9-2】溶液可用于烟气脱硝。常温下，调节溶液至不同，将烟气以固定速率通过该吸收液，烟气中的可转化为。测得去除率与吸收液关系如下图所示。 （1）已知烟气中初始浓度为吸收液每分钟可对烟气进行脱硝处理。用溶液中浓度表示时的脱硝速率为___________。(忽略吸收液体积变化) A． B． C． D． （2）已知氧化性。当吸收液时，去除率随升高迅速下降的原因是 。 【变式9-3】I．依据下图中氮元素及其化合物的转化关系，回答问题： (1)图中，X的化学式为 ，从化合价上看，X具有 (填“氧化”或“还原”)性。 (2)氯化铵能为植物提供铵态氮，检验某种化肥是铵态氮肥的操作方法 。 (3)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。已知断开或形成共价键所吸收或放出的能量如表所示： 则氨气燃烧时生成和水蒸气时的热化学方程式为 。 II．已知，某同学设计如下实验探究外界条件对化学反应速率的影响，并测定反应速率。 实验 温度 溶液的体积 溶液的体积 溶液的体积 水的体积 溶液褪色的时间 ① 25 10 20 20 a 2.5 ② 25 20 20 20 40 颜色变浅，但不褪去 ③ 50 10 20 20 50 t (4)利用实验①与③探究温度不同对反应速率的影响，则t 2.5(填“>”、“=”或“<”)。 (5)利用实验①中数据，计算用表示的化学反应速率为 。 (6)实验②最终溶液颜色变浅，但不褪去的原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$