第一单元 化学反应速率（专项训练）化学苏教版2019选择性必修1

第一单元　化学反应速率 题型01 化学反应速率的概念 题型02 化学反应速率的测定 题型03 化学反应速率的计算及比较 题型04 外界因素对化学反应速率的影响 题型05 有效碰撞理论 题型06 有关活化能的图像 题型07 控制变量法探究反应速率的影响因素 题型08 化学反应速率的图像分析 题型01 化学反应速率的概念 1．概念 通常用单位时间内反应物浓度(通常使用物质的量浓度)的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率。 2．表示式 对于v＝，其中v表示化学反应速率，Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，Δt表示一定的时间间隔。利用此式求得的反应速率是反应时间间隔Δt内反应的平均速率而非瞬时速率。 对于反应aA＋bB===cC＋dD，其化学反应速率可分别用A、B、C、D四种物质来表示：v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝，v(D)＝。 3．单位 反应物或生成物的浓度变化的单位可以用mol·L－1表示，反应时间的单位常用s、min、h(秒、分钟、小时)等表示，故化学反应速率的单位为mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1、mol·L－1·h－1等。 【典例1】下列有关化学反应速率的说法中正确的是(　　) A.氢氧化钠属于强碱，盐酸属于强酸，两者反应速率很大，所以反应现象就非常明显 B.化学反应速率通常用单位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来表示 C.若某化学反应的反应速率为 0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1 D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 【答案】D 【解析】中和反应速率很快，但大部分除了有点热效应外，没有明显现象，A项错误；在化学反应中，由于固体和纯液体的浓度视为常数，其浓度变化值为零，故不能用它们表示反应速率，B项错误；浓度变化单位为mol·L－1，且由于化学计量数不一定相同，该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为0.5 mol·L－1，C项错误。 【变式1-1】在10L恒容密闭容器中通入1molN2和3molH2，一定条件下发生反应：。3min时测得生成1.8molNH3，则0~3min内H2的平均反应速率为 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】3min时测得生成1.8mol氨气，则氨气的平均速率为=，由化学反应速率之比等于化学计量数之比可得：×=，选C。 【变式1-2】反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)经2 min，B的浓度减少0.6 mol·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0.8 mol·L－1·s－1 B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3∶2∶1 C．在2 min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3 mol·L－1·min－1 D．在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的 【答案】B　 【解析】反应物A是固体，浓度为常数，通常不用其表示反应的速率，A项错误；v(B)＝0.6 mol·L－1/2 min＝0.3 mol·L－1·min－1，是2 min内的平均反应速率，而不是2 min末时的反应速率，C项错误；反应中B和C的计量数不同，表示的反应速率的值不同，D项错误；只有B项正确。 【变式1-3】将11.2 g铁粉投入到盛有100 mL 、3 mol·L-1稀硫酸的烧杯中，4 min时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是（ ） A. v(Fe)＝0.5 mol/(L·min) B. v(H2SO4)＝1.5 mol/(L·min) C. v(H2SO4)＝0.5 mol/(L·min) D. v(FeSO4)＝1 mol/(L·min) 【答案】C 【解析】铁粉的物质的量为，则参加反应的硫酸的物质的量也是0.1mol，故参加反应的硫酸的物质的量浓度为，，铁是固体，不能用于表示反应速率，C项正确。 题型02 化学反应速率的测定 1．测定原理 根据化学反应速率表达式，实验中需要测定不同反应时刻反应物(或生成物)的浓度。 2．测定方法 (1)利用能够直接观察的某些性质测定，如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测量一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。 (2)利用科学仪器测量出的性质进行测定，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。 (3)在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色变化和浓度变化间的比例关系来测量反应速率。 3．化学反应速率测定的思路 基本思路 化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质，所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量化学反应速率时都可以利用 用于化学反 应速率测量 的基本性质 ①可直接观察的性质：如释放气体的体积； ②依靠科学仪器才能测量的性质：如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等； ③在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常利用颜色的深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率 【典例2】某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(若折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是(　　) A． 可以通过测定锌粒减少质量来测定反应速率 B． 忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋来表示10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1 C． 忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋来表示10 s内该反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 D． 用H2来表示10 s内该反应的速率为0． 000 2 mol·s－1 【答案】C 、 【解析】可以通过测定锌粒减少质量来测定反应速率，A项正确；H2的物质的量为0．002mol，忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋来表示10s内该反应的速率为[(0．002×2)/(0．04×10)]molL－1·s－1=0．01molL－1·s－1，B项正确；消耗Zn的物质的量等于H2的物质的量为0．002mol，忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋来表示10 s内该反应速率为0．005mol·L－1·s－1，C项错误；用H2来表示10s内该反应的速率为(0．002/10)mol·s－1=0．0002mol·s－1，D项正确。 【变式2-1】对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O在测量化学反应速率时，以下不可以利用的相关性质为(　　) A．气体的体积和体系的压强 B．溶液颜色的深浅 C．固体物质的体积 D．H＋浓度的变化 【答案】C 【解析】固体的浓度为定值，不可以用固体物质的体积变化来测量化学反应速率。 【变式2-2】用如图所示的实验装置进行实验X及Y时，每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是(　　) 实验 所用盐酸 X 25 mL 0.2 mol·L－1 Y 50 mL 0.1 mol·L－1 【答案】A 【解析】由镁和盐酸反应的化学方程式知，两组实验中镁均过量，n(H＋)相等，故二者产生等量的氢气，排除选项C和D；根据其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越大可知，实验X产生氢气的速率大，体现在图像上即实验X对应的曲线的斜率比实验Y的大，结合以上两点可知，选项A符合题意。 【变式2-3】化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是(　　) 选项 化学反应 测量依据 (单位时间内) A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) 压强变化 B Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ H2体积 C 2NO2N2O4 颜色深浅 D Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH 沉淀质量 【答案】A 【解析】A项，CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)反应中，压强是恒量，不能通过测量压强变化测定反应速率，符合题意；B项，根据单位时间内H2体积变化，可计算H2SO4浓度变化进而确定反应速率，可行，不符合题意；C项，根据颜色深浅，可判断NO2的浓度变化，进而确定反应速率，可行，不符合题意；D项，通过碳酸钙沉淀质量可计算氢氧化钙、碳酸钠浓度变化，进而确定反应速率，可行，不符合题意。 题型03 化学反应速率的计算及比较 1．化学反应速率的计算方法 (1)公式法：v＝或v＝。 (2)“三段式”法 ①计算步骤：写出化学方程式，列出各反应物和生成物的起始量、转化量、某时刻量，再根据变化量之比等于化学计量数之比，列出关系式计算。 ②计算模式 反应　　　　　 　mA　＋　nB　⇌　pC 起始浓度(mol/L)　a　　　　b　　　　c 转化浓度(mol/L)　x　　　　　　　 t时刻浓度(mol/L) a－x　　b－　　c＋ v(A)＝ mol/(L·min)； v(B)＝ mol/(L·min)； v(C)＝ mol/(L·min)。 ③注意事项 a．对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)； b．对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。 2．化学反应速率的比较方法 (1)“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。 (2)“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。 (3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。如反应aA＋bB===cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，也可以比较与，若>，则A表示的反应速率比B的大。 【典例3】反应3A(g)+B(g)═2C(g)在三种不同的条件下进行反应，在同一时间内，测得的反应速率用不同的物质表示为：①vA═1mol/(L•min) ，②vC═0.5 mol/(L•min)， ③vB═0.5 mol/(L•min)，三种情况下该反应速率大小的关系正确的是(　　) A．②＞③＞① B．①＞②＞③ C．③＞①＞② D．②＞①＞③ 【答案】C 【解析】都转化为A表示的反应速率来比较反应速率的快慢。①vA=1 mol/(L•min)；②vC=0.5 mol/(L•min)，由3A(g)+B(g)═2C(g)，则转化为A表示的反应速率vA=0.5 mol/(L•min)×=0.75 mol/(L•min)；③vB=0.5 mol/(L•min)，由3A(g)+B(g)═2C(g)，则转化为A表示的反应速率vA=0.5 mol/(L•min)×3=1.5 mol/(L•min)；显然③＞①＞②，C项正确。 【变式3-1】在一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准标况)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　) A.0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1 B.6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol·L－1·min－1 C.反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1 D.反应至6 min时，H2O2分解了50% 【答案】C 【解析】6 min时生成O2的物质的量为n(O2)＝＝1×10－3 mol，根据化学方程式2H2O22H2O＋O2↑，可知，6 min时H2O2消耗的物质的量为n(H2O2)＝2n(O2)＝2×10－3 mol，则0～6 min时H2O2的反应速率v(H2O2)＝≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1，A项正确；6～10 min内，生成O2的物质的量n(O2)＝＝0.335×10－3 mol，消耗n(H2O2)＝0.67×10－3 mol，v(H2O2)＝≈1.68×10－2 mol·L－1·min－1<3.3×10－2 mol·L－1·min－1，B项正确；反应至6 min时H2O2的浓度c(H2O2)＝＝0.2 mol·L－1，C项错误；反应至6 min时，H2O2分解率为×100%＝50%，D项正确。 【变式3-2】某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g)。测得N2O5浓度随时间变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/mol·L-1 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 下列说法错误的是（ ） A．0~5min内容器中压强不断增大 B．0~2min内的速率比2~4min内的速率大 C．2min时c(NO2)=1.00mol·L-1 D．0~2min内υ(O2)=0.25mol·L-1·min-1 【答案】D 【解析】2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g)是气体分子总数不断增大的反应，0~5min内N2O5不断减少，容器中气体分子数、压强不断增大，A项正确；0~2min内N2O5减少(1.00-0.50)mol·L-1=0.50mol·L-1，2~4min内N2O5减少(0.50-0.25)mol·L-1=0.25mol·L-1，故前者速率大，B项正确；0~2min内N2O5减少0.50mol·L-1，则NO2浓度增加1.00mol·L-1，2min时二氧化氮的浓度为c(NO2)=1.00mol·L-1，C项正确；0~2min内N2O5减少0.50mol·L-1，则 0~2min内 ，则υ(O2)= ，D项错误。 【变式3-3】在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应： A（g）＋2B（g）3C（g）＋nD（g），开始时A为4 mol，B为6 mol；5 min末时测得C的物质的量为3 mol，用D表示的化学反应速率v（D）为0.2 mol·L－1·min－1。 计算： （1）5 min末A的物质的量浓度为　　　　　　　　。 （2）前5 min内用B表示的化学反应速率v（B）为　　　　　　　　。 （3）化学方程式中n值为　　　　　　　　。 （4）此反应在四种不同情况下的反应速率分别为 ①v（A）＝5 mol·L－1·min－1　②v（B）＝6 mol·L－1·min－1　③v（C）＝4.5 mol·L－1·min－1 ④v（D）＝8 mol·L－1·min－1 其中反应速率最快的是　　　　（填编号）。 【答案】（1）1.5 mol·L－1　（2）0.2 mol·L－1·min－1　（3）2　（4）① 【解析】v（D）＝，所以5 min时生成D的物质的量Δn（D）＝0.2 mol·L－1·min－1×2 L×5 min＝2 mol。 则： 　　　　 A（g）＋2B（g）3C（g）＋nD（g） n（初）/mol 4 6 0 0 Δn/mol 1 2 3 2 n（末）/mol 3 4 3 2 所以（1）5 min末c（A）＝＝1.5 mol·L－1。 （2）前5 min内v（B）＝＝0.2 mol·L－1·min－1。 （3）＝，故n＝2。 （4）只要比较、、、的相对大小，即可作出判断，代入数据计算，①中表示的反应速率最快。 题型04 外界因素对化学反应速率的影响 1.浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响 外界条件 影响规律 浓度 增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 催化剂 合适的催化剂可以提高化学反应速率 2.压强对化学反应速率的影响(适合有气体参加的化学反应) (1)对于固体或液体，压强的变化，基本不影响其浓度，也不影响其反应速率。 (2)恒容时充入“无关气体”，容器总压强增大，但各反应物的浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时充入“无关气体”，引起体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减小。 3. 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 【典例4】下列有关化学反应速率的说法正确的是(　　) A．C与CO2反应生成CO时，增加C的量能使反应速率增大 B．等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 C．SO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减小 D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，使用催化剂可以增大该化学反应速率 【答案】D 【解析】C是固体，增加C的量不影响化学反应速率，A不正确；锌粉的表面积大，反应速率大，B不正确；升高温度，吸热反应、放热反应速率均增大，C不正确；催化剂可以增大化学反应速率，D正确。 【变式4-1】少量铁粉与100 mL 0.01 mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率较慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的(　　) ①加水　②加NaOH固体　③滴入几滴浓盐酸 ④加CuO固体　⑤加NaCl溶液　⑥滴加几滴硫酸铜溶液　⑦升高温度(不考盐酸挥发) A．①⑤⑦ B．②④⑥ C．③⑦ D．③⑥⑦ 【答案】C 【解析】①加水，稀释了盐酸，反应速率变慢；②加入NaOH会消耗HCl，盐酸浓度降低，与金属铁反应速率减慢；③加浓盐酸，盐酸浓度增大，反应速率加快，且不改变H2的产量；④加CuO固体会消耗HCl，盐酸浓度降低，与金属铁反应速率减慢；⑤加NaCl溶液，稀释了盐酸，反应速率变慢；⑥滴加硫酸铜溶液，铁把铜置换出来，形成原电池，故反应速率加快，但与盐酸反应的铁减少，故减少了氢气的产量；⑦升高温度，反应速率加快，且不改变H2的产量。 【变式4-2】下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是(　　) A．大小、形状相同的镁片、铁片，前者与盐酸反应放出H2的速率比后者大 B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 C. N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应 D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应 【答案】A 【解析】要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为反应物浓度不同对反应速率的影响，选项C为反应条件不同对反应速率的影响，只有选项A是因Mg、Fe本身性质不同对反应速率产生的影响。【变式4-3】反应3Fe（s）＋4H2O（g）Fe3O4（s）＋4H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，试回答： （1）增加Fe的量，其反应速率　　　　（填“增大”、“不变”或“减小”，下同）。 （2）将容器的体积缩小一半，其反应速率　　　　。 （3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其反应速率　　　　。 （4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其反应速率　　　　。 【答案】（1）不变　（2）增大　（3）不变　（4）减小 【解析】（1）由于Fe是固体，改变Fe的量，反应物浓度不变，故反应速率不变。（2）将容器体积缩小一半，则反应物浓度增大，故反应速率增大。（3）容器体积不变，充入N2，反应物浓度不变，故反应速率不变。（4）保持容器内压强不变，充入N2相当于减小压强，即反应物和生成物浓度均减小，故反应速率减小。 题型05 有效碰撞理论 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。如2HI===H2＋I2的2个基元反应为2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。 2．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。 3．基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 4．有效碰撞 5．活化能和活化分子 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 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。 6．反应物、生成物的能量与活化能的关系图 【典例5】过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)的反应历程如下，下列有关说法正确的是(　　) A．第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞 B．活化配合物的能量越高，第一步的反应速率越快 C．第一步反应需要吸收能量 D．该反应的反应速率主要取决于第二步反应 【答案】C 【解析】活化分子之间的碰撞不一定能发生反应，不一定是有效碰撞，故A项错误；活化配合物的能量越高，单位体积内的活化分子数目越少，有效碰撞的几率越小，第一步反应速率越慢，故B项错误；第一步反应断裂化学键，需要吸收能量，故C项正确；反应速率主要取决于慢反应的速率，故D项错误。 【变式5-1】下列说法正确的是(　　) ①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②非活化分子间的碰撞能发生化学反应　③活化分子的能量比非活化分子的能量高　④化学反应的实质是原子的重新组合　⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成　⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞 A．①③④⑤ B．①②③⑥ C．③④⑤⑥ D．②③④⑤ 【答案】C 【解析】只有能引起化学反应的碰撞才是有效碰撞，而只有活化分子才可能发生有效碰撞，有效碰撞是发生化学反应的充要条件，所以①②是错误的。 【变式5-2】下列关于“有效碰撞”的说法不正确的是（ ） A. 分子间的碰撞均为有效碰撞 B. 能发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 C. 发生有效碰撞时，化学键才能断裂 D. 其他条件相同时，反应物浓度越大，单位时间内的有效碰撞次数越多 【答案】A 【解析】能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，发生有效碰撞的条件是：①具有活化分子，②具有合适的取向，所以分子间的碰撞不一定为有效碰撞，A项错误；有效碰撞是能发生化学反应的碰撞，B项正确；只有发生有效碰撞，才能发生化学变化，才能有化学键才能断裂，C项正确；其他条件相同时，反应物浓度越大，活化分子数越多，单位时间内的有效碰撞次数越多，D项正确。 【变式5-3】下列说法正确的是(　　) A.降低温度能使化学反应速率减小，主要原因是降低了反应物分子中活化分子的百分数 B.减小反应物浓度，可降低单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数减小 C.对反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑来说，若增大压强，产生气泡的速率增大 D.催化剂虽然可以改变化学反应速率，但在反应过程中没有参与反应，前后的质量不变 【答案】A 【解析】降低温度，部分活化分子变成普通分子，降低了反应物分子中活化分子的百分数，从而使反应速率减小，A正确；减小反应物浓度，使单位体积内活化分子数目降低，从而使有效碰撞次数减小，反应速率减小，B错误；反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑的反应物不含气体，增大压强，不能改变其反应速率，C错误；催化剂参与化学反应过程，改变反应的活化能，从而改变反应速率，D错误。 题型06 有关活化能的图像 1．基元反应、过渡态理论及活化能 (1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 (2)过渡态理论：过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。 2．多步反应的活化能及与速率的关系 (1)多步反应的活化能：反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡态。过渡态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能(如图所示)。 图中表示CH4与Cl2生成CH3Cl的反应过程中各物质的能量变化，Ea1表示第一步反应的活化能，Ea2表示第二步反应的活化能，ΔH是CH4与Cl2生成CH3Cl两步总反应的反应热。 (2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率取决于速率最慢的基元反应。 上述反应中Ea2较小，因而第二步为快反应，第一步是慢反应，它决定了CH4与Cl2生成CH3Cl的反应速率。 3．催化剂对化学反应速率的影响 催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的。如图所示，没有催化剂参与的反应，活化能(Ea2)较大，则反应速率较小；而有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，则反应速率较大。 【典例6】NO催化O3生成O2的过程由以下三步基元反应构成： 第1步：NO(g)＋O3(g)===O2(g)＋NO2(g)　ΔH1； 第2步：NO2(g)===NO(g)＋O(g)　ΔH2； 第3步：O(g)＋O3(g)===2O2(g)　ΔH3。 下列说法正确的是(　　) A．三步基元反应都是放热反应 B．第1步是总反应的决速步 C．该过程共有三种中间产物 D．总反应2O3(g)===3O2(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2－ΔH3 【答案】B 【解析】由图可知，第1步反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，为吸热反应，A错误；由图可知第1步正反应活化能最大，故第1步是总反应的决速步，B正确；由三步基元反应可知，该反应的中间体只有NO2和O两种，C错误；由盖斯定律可知，三步基元反应相加得总反应2O3(g)===3O2(g)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，D错误。 【变式6-1】在含Fe3＋的S2O和I－的混合溶液中，反应S2O(aq)＋2I－(aq)===2SO(aq)＋I2(aq)的分解机理及反应过程中的能量变化为： 步骤①：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)===I2(aq)＋2Fe2＋(aq) 步骤②：2Fe2＋(aq)＋S2O(aq)===2Fe3＋(aq)＋2SO(aq) 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．反应速率与Fe3＋的浓度有关 B．Fe2＋是该反应的催化剂 C．v(S2O)＝v(I－)＝v(I2) D．若不加Fe3＋，则正反应的活化能比逆反应的大 【答案】A 【解析】由题中信息知Fe3＋为该反应的催化剂，所以反应速率与Fe3＋的浓度有关，A正确、B错误；由反应S2O(aq)＋2I－(aq)===2SO(aq)＋I2(aq)可知，S2O～2I－～I2，则2v(S2O)＝v(I－)＝2v(I2)，C错误；由图像可知该反应是放热反应，则正反应的活化能比逆反应的小，D错误。 【变式6-2】活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P1>P2 C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·mol－1 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)<v(P2) 【答案】C 【解析】根据图像可知，此反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，故此反应是放热反应，故A错误；物质的能量越高，物质越不稳定，根据图像可知，产物P1的能量高于产物P2的能量，故产物的稳定性：P1<P2，故B错误；最大的正反应的活化能出现在由中间产物Z到过渡态Ⅳ时，即最大正反应的活化能E正＝－18.92 kJ·mol－1－(－205.11 kJ·mol－1)＝186.19 kJ·mol－1，故C正确；相同条件下，反应所需的活化能越小，反应的速率越快，由于到产物P1所需活化能更小，故v(P1)>v(P2)，故D错误。 【变式6-3】某反应历程包含两个基元反应，能量变化如图所示(E为正值，单位：kJ·mol－1)。下列说法正确的是(　　) A．该总反应的活化能Ea＝E1＋E3 B．对于Ea>0的反应，必须加热才能进行 C．该总反应的焓变ΔH＝－(E4＋E2－E1－E3) D．此条件下，基元反应的反应速率第二个大于第一个 【答案】C 【解析】该反应的活化能为反应物的能量和过渡态Ⅱ的能量之差，即Ea＝E3－(E2－E1)，A错误；根据活化能不能判断反应发生的条件，B错误；焓变＝反应物的总能量－生成物的总能量，所以ΔH＝E1＋E3－(E4＋E2)＝－(E4＋E2－E1－E3)，C正确；据图可知第一个基元反应的活化能E1小于第二个基元反应的活化能E3，活化能越小反应速率越快，则此条件下，基元反应的反应速率第一个大于第二个，D错误。 题型07 控制变量探究实验题的思维流程 【典例7】某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。 实验序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01 mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL 水的体积/mL 实验温度/℃ 出现蓝色的时间/s ① 5 5 V1 5 t1 ② 5 5 40 25 t2 ③ 5 V2 35 25 t3 下列判断不正确的是(　　) A．最先出现蓝色的一组是实验③ B．实验①③中V1＝40，V2＝10 C．探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①② D．出现蓝色的时间：t3>t2>t1 【答案】D 【解析】①②浓度相同，②温度高，②的反应速率比①快，③反应温度与②相同，但浓度比②大，因此最先出现蓝色的一组是实验③，A正确；根据混合后溶液体积一样，实验①③中V1＝40，V2＝10，B正确；①②浓度相同，温度不同，因此探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①②，C正确；出现蓝色的时间：t1>t2>t3，D错误。 【变式7-1】下列装置或操作能达到目的的是(　　) A．装置①用于测定生成氢气的速率 B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 C．装置③依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 【答案】C 【解析】装置①生成的氢气会从长颈漏斗中逸出，不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率，A错误；装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响，应保证高锰酸钾溶液的浓度相同，用不同浓度的草酸(乙二酸)溶液来做实验，B错误；Na和水反应放热，广口瓶内气体受热膨胀，U形管左侧液面下降，右侧液面上升，所以装置③能达到目的，C正确；装置④中物质的浓度、温度都不同，无法判断温度对反应速率的影响，D错误。 【变式7-2】实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是(　　) 已知反应原理：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 实验编号 温度/℃ 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 ① 25 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.1 mol/L ② 25 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.2 mol/L ③ 50 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.1 mol/L A.实验中要记录溶液褪色所需时间 B.对比实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响 C.对比实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响 D.起始向①中加入MnSO4固体，不影响其反应速率 【答案】D 【解析】该实验原理是2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，KMnO4被还原为MnSO4，溶液由紫红色变为无色，故实验中要记录溶液褪色时间，判断反应速率的快慢，A正确；实验①②中温度，c(KMnO4)均相同，c(H2C2O4)不同，故实验目的是探究浓度对化学反应速率的影响，B正确；实验①③中c(KMnO4)、c(H2C2O4)均相同，温度不同，故实验目的是探究温度对化学反应速率的影响，C正确；该反应中Mn2＋起催化作用，①中加入MnSO4固体，会加快反应速率，D错误。 【变式7-3】为研究某溶液中溶质 R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度 R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。 下列说法错误的是(　　) A.25 ℃时，10～30 min 内，R 的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1 B.对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明 R的分解速率随温度升高而增大 C.对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大 D.对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R 的分解率相等 【答案】B 【解析】根据v＝，代入R在10～30 min内的浓度变化，解得v＝＝0.03 mol/(L·min)，A项正确； 对比30 ℃和10 ℃的曲线，同一时刻浓度不同，因此不能说明R的分解速率随温度升高而增大，B项错误；根据v＝计算出当温度为25 ℃时，0～50 min内分解平均速率为0.026 mol/(L·min)，当温度为30 ℃时，0～50 min内分解平均速率为0.032 mol/(L·min)，C项正确；在50 min时，无论10 ℃还是30 ℃均无R剩余，因此分解率均为100%，D项正确。 题型08 化学反应速率的图像分析 1.物质的量(或浓度)—时间图像 分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下： 甲：如图表示一定温度下，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，试回答： ①该反应的化学方程式为2AB＋3C。 ②反应物的转化率是40%。 ③10 s内v(C)＝0.12_mol·L－1·s－1。 乙：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 ①由图像得出如下信息 A．反应物是X、Y，生成物是Z； B．t3时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。 ②根据图像可进行如下计算 A.某物质的平均反应速率、转化率，如： v(X)＝ mol·(L·s)－1， Y的转化率＝__×100%。 B.确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数 之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 2.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 【典例8】某温度时，在2L容器中，某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得： （1）在4min末时，A．B的物质的量浓度c(A)___c(B)； （2）从反应开始至4min时，A的平均反应速率为___； （3）该反应的化学方程式为___。 【答案】= （2）0.05mol/(L·min) （3）2AB 【解析】(1)由图可以看出，在4 min末n(A)=n(B)=0.4mol，又因体积相等，所以c(A)=c(B)。 (2)。(3)从反应开始至4min时，反应物和生成物的变化量之比为n(A)∶n(B)=0.4mol：0.2mol=2：1，化学计量数与各组分的变化量成正比，则该反应的化学反应方程式为2AB。 【变式8-1】T ℃时，在0.5 L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。则下列结论正确的是(　　) A．10 s时反应生成了0.2 mol C B．该反应进行到10 s时，消耗了0.15 mol A C．该反应的化学方程式为3A＋B2C D．10 s内用B表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 【答案】A 【解析】10 s时反应生成气体C的物质的量为0.4 mol·L－1×0.5 L＝0.2 mol，消耗A的物质的量为(0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1)×0.5 L＝0.1 mol，A项正确，B项不正确；Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝0.2 mol·L－1∶0.6 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶3∶2，故化学方程式应为A＋3B2C，C项不正确；10 s内用B表示的反应速率为＝0.06 mol·L－1·s－1，D项不正确。 【变式8-2】碳酸钙与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示，下列结论错误的是(　　) A．反应开始2 min内平均反应速率最大 B．反应速率先增大后减小 C．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 D．反应在2～4 min内以CO2的物质的量变化表示的反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·min－1 【答案】A 【解析】图中的曲线表明，在0～2 min内产生了0.1 mol CO2，以CO2的物质的量变化表示的反应速率v1＝0.05 mol·min－1；2～4 min内产生了0.2 mol CO2，v2＝0.1 mol·min－1；4～6 min内产生了0.05 mol CO2，v3＝0.025 mol·min－1，产生CO2的速率先快后慢，故2～4 min的平均反应速率最大，4～6 min的平均反应速率最小，A项错误，B、D项正确；反应速率先增大是由于反应放热，使溶液温度升高，导致反应速率增大，4 min后反应速率减小则是由浓度减小引起的，C项正确。 【变式8-3】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(　　) A.反应开始到10 s，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，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.反应的化学方程式为X(g)＋Y(g) Z(g) 【答案】C 【解析】由图像中数据计算用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比，也就是化学计量数之比，然后即可推出化学方程式。由图像可知：X、Y的物质的量逐渐减少，为反应物，Z的物质的量逐渐增多，为生成物。10 s内它们的物质的量变化分别为X：(1.20－0.41)mol＝0.79 mol；Y：(1.00－0.21)mol＝0.79 mol；Z：(1.58－0)mol＝1.58 mol。故反应化学方程式为X＋Y2Z，D项错； A项：v(Z)＝＝＝＝0.079 mol·L－1·s－1；B项：Δc(X)＝＝＝0.395 mol·L－1；C项，Y的转化率＝×100%＝79.0%。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一单元　化学反应速率 题型01 化学反应速率的概念 题型02 化学反应速率的测定 题型03 化学反应速率的计算及比较 题型04 外界因素对化学反应速率的影响 题型05 有效碰撞理论 题型06 有关活化能的图像 题型07 控制变量法探究反应速率的影响因素 题型08 化学反应速率的图像分析 题型01 化学反应速率的概念 1．概念 通常用单位时间内反应物浓度(通常使用物质的量浓度)的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率。 2．表示式 对于v＝，其中v表示化学反应速率，Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，Δt表示一定的时间间隔。利用此式求得的反应速率是反应时间间隔Δt内反应的平均速率而非瞬时速率。 对于反应aA＋bB===cC＋dD，其化学反应速率可分别用A、B、C、D四种物质来表示：v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝，v(D)＝。 3．单位 反应物或生成物的浓度变化的单位可以用mol·L－1表示，反应时间的单位常用s、min、h(秒、分钟、小时)等表示，故化学反应速率的单位为mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1、mol·L－1·h－1等。 【典例1】下列有关化学反应速率的说法中正确的是(　　) A.氢氧化钠属于强碱，盐酸属于强酸，两者反应速率很大，所以反应现象就非常明显 B.化学反应速率通常用单位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来表示 C.若某化学反应的反应速率为 0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1 D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 【变式1-1】在10L恒容密闭容器中通入1molN2和3molH2，一定条件下发生反应：。3min时测得生成1.8molNH3，则0~3min内H2的平均反应速率为 A． B． C． D． 【变式1-2】反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)经2 min，B的浓度减少0.6 mol·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0.8 mol·L－1·s－1 B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3∶2∶1 C．在2 min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3 mol·L－1·min－1 D．在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的 【变式1-3】将11.2 g铁粉投入到盛有100 mL 、3 mol·L-1稀硫酸的烧杯中，4 min时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是（ ） A. v(Fe)＝0.5 mol/(L·min) B. v(H2SO4)＝1.5 mol/(L·min) C. v(H2SO4)＝0.5 mol/(L·min) D. v(FeSO4)＝1 mol/(L·min) 题型02 化学反应速率的测定 1．测定原理 根据化学反应速率表达式，实验中需要测定不同反应时刻反应物(或生成物)的浓度。 2．测定方法 (1)利用能够直接观察的某些性质测定，如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测量一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。 (2)利用科学仪器测量出的性质进行测定，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。 (3)在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色变化和浓度变化间的比例关系来测量反应速率。 3．化学反应速率测定的思路 基本思路 化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质，所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量化学反应速率时都可以利用 用于化学反 应速率测量 的基本性质 ①可直接观察的性质：如释放气体的体积； ②依靠科学仪器才能测量的性质：如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等； ③在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常利用颜色的深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率 【典例2】某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(若折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是(　　) A． 可以通过测定锌粒减少质量来测定反应速率 B． 忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋来表示10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1 C． 忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋来表示10 s内该反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 D． 用H2来表示10 s内该反应的速率为0． 000 2 mol·s－1 【变式2-1】对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O在测量化学反应速率时，以下不可以利用的相关性质为(　　) A．气体的体积和体系的压强 B．溶液颜色的深浅 C．固体物质的体积 D．H＋浓度的变化 【变式2-2】用如图所示的实验装置进行实验X及Y时，每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是(　　) 实验 所用盐酸 X 25 mL 0.2 mol·L－1 Y 50 mL 0.1 mol·L－1 【变式2-3】化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是(　　) 选项 化学反应 测量依据 (单位时间内) A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) 压强变化 B Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ H2体积 C 2NO2N2O4 颜色深浅 D Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH 沉淀质量 题型03 化学反应速率的计算及比较 1．化学反应速率的计算方法 (1)公式法：v＝或v＝。 (2)“三段式”法 ①计算步骤：写出化学方程式，列出各反应物和生成物的起始量、转化量、某时刻量，再根据变化量之比等于化学计量数之比，列出关系式计算。 ②计算模式 反应　　　　　 　mA　＋　nB　⇌　pC 起始浓度(mol/L)　a　　　　b　　　　c 转化浓度(mol/L)　x　　　　　　　 t时刻浓度(mol/L) a－x　　b－　　c＋ v(A)＝ mol/(L·min)； v(B)＝ mol/(L·min)； v(C)＝ mol/(L·min)。 ③注意事项 a．对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)； b．对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。 2．化学反应速率的比较方法 (1)“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。 (2)“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。 (3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。如反应aA＋bB===cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，也可以比较与，若>，则A表示的反应速率比B的大。 【典例3】反应3A(g)+B(g)═2C(g)在三种不同的条件下进行反应，在同一时间内，测得的反应速率用不同的物质表示为：①vA═1mol/(L•min) ，②vC═0.5 mol/(L•min)， ③vB═0.5 mol/(L•min)，三种情况下该反应速率大小的关系正确的是(　　) A．②＞③＞① B．①＞②＞③ C．③＞①＞② D．②＞①＞③ 【变式3-1】在一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准标况)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　) A.0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1 B.6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol·L－1·min－1 C.反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1 D.反应至6 min时，H2O2分解了50% 【变式3-2】某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g)。测得N2O5浓度随时间变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/mol·L-1 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 下列说法错误的是（ ） A．0~5min内容器中压强不断增大 B．0~2min内的速率比2~4min内的速率大 C．2min时c(NO2)=1.00mol·L-1 D．0~2min内υ(O2)=0.25mol·L-1·min-1 【变式3-3】在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应： A（g）＋2B（g）3C（g）＋nD（g），开始时A为4 mol，B为6 mol；5 min末时测得C的物质的量为3 mol，用D表示的化学反应速率v（D）为0.2 mol·L－1·min－1。 计算： （1）5 min末A的物质的量浓度为　　　　　　　　。 （2）前5 min内用B表示的化学反应速率v（B）为　　　　　　　　。 （3）化学方程式中n值为　　　　　　　　。 （4）此反应在四种不同情况下的反应速率分别为 ①v（A）＝5 mol·L－1·min－1　②v（B）＝6 mol·L－1·min－1　③v（C）＝4.5 mol·L－1·min－1 ④v（D）＝8 mol·L－1·min－1 其中反应速率最快的是　　　　（填编号）。 题型04 外界因素对化学反应速率的影响 1.浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响 外界条件 影响规律 浓度 增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 催化剂 合适的催化剂可以提高化学反应速率 2.压强对化学反应速率的影响(适合有气体参加的化学反应) (1)对于固体或液体，压强的变化，基本不影响其浓度，也不影响其反应速率。 (2)恒容时充入“无关气体”，容器总压强增大，但各反应物的浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时充入“无关气体”，引起体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减小。 3. 活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 【典例4】下列有关化学反应速率的说法正确的是(　　) A．C与CO2反应生成CO时，增加C的量能使反应速率增大 B．等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 C．SO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减小 D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，使用催化剂可以增大该化学反应速率 【变式4-1】少量铁粉与100 mL 0.01 mol·L－1的稀盐酸反应，反应速率较慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的(　　) ①加水　②加NaOH固体　③滴入几滴浓盐酸 ④加CuO固体　⑤加NaCl溶液　⑥滴加几滴硫酸铜溶液　⑦升高温度(不考盐酸挥发) A．①⑤⑦ B．②④⑥ C．③⑦ D．③⑥⑦ 【变式4-2】下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是(　　) A．大小、形状相同的镁片、铁片，前者与盐酸反应放出H2的速率比后者大 B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快 C. N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应 D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应 【变式4-3】反应3Fe（s）＋4H2O（g）Fe3O4（s）＋4H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，试回答： （1）增加Fe的量，其反应速率　　　　（填“增大”、“不变”或“减小”，下同）。 （2）将容器的体积缩小一半，其反应速率　　　　。 （3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其反应速率　　　　。 （4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其反应速率　　　　。 题型05 有效碰撞理论 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。如2HI===H2＋I2的2个基元反应为2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。 2．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。 3．基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 4．有效碰撞 5．活化能和活化分子 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 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。 6．反应物、生成物的能量与活化能的关系图 【典例5】过渡态理论认为：化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞完成的。在反应物分子生成产物分子的过程中，首先生成一种高能量的活化配合物，高能量的活化配合物再进一步转化为产物分子。按照过渡态理论，NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)的反应历程如下，下列有关说法正确的是(　　) A．第二步活化配合物之间的碰撞一定是有效碰撞 B．活化配合物的能量越高，第一步的反应速率越快 C．第一步反应需要吸收能量 D．该反应的反应速率主要取决于第二步反应 【变式5-1】下列说法正确的是(　　) ①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②非活化分子间的碰撞能发生化学反应　③活化分子的能量比非活化分子的能量高　④化学反应的实质是原子的重新组合　⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成　⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞 A．①③④⑤ B．①②③⑥ C．③④⑤⑥ D．②③④⑤ 【变式5-2】下列关于“有效碰撞”的说法不正确的是（ ） A. 分子间的碰撞均为有效碰撞 B. 能发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 C. 发生有效碰撞时，化学键才能断裂 D. 其他条件相同时，反应物浓度越大，单位时间内的有效碰撞次数越多 【变式5-3】下列说法正确的是(　　) A.降低温度能使化学反应速率减小，主要原因是降低了反应物分子中活化分子的百分数 B.减小反应物浓度，可降低单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数减小 C.对反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑来说，若增大压强，产生气泡的速率增大 D.催化剂虽然可以改变化学反应速率，但在反应过程中没有参与反应，前后的质量不变 题型06 有关活化能的图像 1．基元反应、过渡态理论及活化能 (1)基元反应：研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 (2)过渡态理论：过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。 2．多步反应的活化能及与速率的关系 (1)多步反应的活化能：反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡态。过渡态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能(如图所示)。 图中表示CH4与Cl2生成CH3Cl的反应过程中各物质的能量变化，Ea1表示第一步反应的活化能，Ea2表示第二步反应的活化能，ΔH是CH4与Cl2生成CH3Cl两步总反应的反应热。 (2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率取决于速率最慢的基元反应。 上述反应中Ea2较小，因而第二步为快反应，第一步是慢反应，它决定了CH4与Cl2生成CH3Cl的反应速率。 3．催化剂对化学反应速率的影响 催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的。如图所示，没有催化剂参与的反应，活化能(Ea2)较大，则反应速率较小；而有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，则反应速率较大。 【典例6】NO催化O3生成O2的过程由以下三步基元反应构成： 第1步：NO(g)＋O3(g)===O2(g)＋NO2(g)　ΔH1； 第2步：NO2(g)===NO(g)＋O(g)　ΔH2； 第3步：O(g)＋O3(g)===2O2(g)　ΔH3。 下列说法正确的是(　　) A．三步基元反应都是放热反应 B．第1步是总反应的决速步 C．该过程共有三种中间产物 D．总反应2O3(g)===3O2(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2－ΔH3 【变式6-1】在含Fe3＋的S2O和I－的混合溶液中，反应S2O(aq)＋2I－(aq)===2SO(aq)＋I2(aq)的分解机理及反应过程中的能量变化为： 步骤①：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)===I2(aq)＋2Fe2＋(aq) 步骤②：2Fe2＋(aq)＋S2O(aq)===2Fe3＋(aq)＋2SO(aq) 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．反应速率与Fe3＋的浓度有关 B．Fe2＋是该反应的催化剂 C．v(S2O)＝v(I－)＝v(I2) D．若不加Fe3＋，则正反应的活化能比逆反应的大 【变式6-2】活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．产物的稳定性：P1>P2 C．该历程中最大正反应的活化能E正＝186.19 kJ·mol－1 D．相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率：v(P1)<v(P2) 【变式6-3】某反应历程包含两个基元反应，能量变化如图所示(E为正值，单位：kJ·mol－1)。下列说法正确的是(　　) A．该总反应的活化能Ea＝E1＋E3 B．对于Ea>0的反应，必须加热才能进行 C．该总反应的焓变ΔH＝－(E4＋E2－E1－E3) D．此条件下，基元反应的反应速率第二个大于第一个 题型07 控制变量探究实验题的思维流程 【典例7】某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。 实验序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01 mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL 水的体积/mL 实验温度/℃ 出现蓝色的时间/s ① 5 5 V1 5 t1 ② 5 5 40 25 t2 ③ 5 V2 35 25 t3 下列判断不正确的是(　　) A．最先出现蓝色的一组是实验③ B．实验①③中V1＝40，V2＝10 C．探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①② D．出现蓝色的时间：t3>t2>t1 【变式7-1】下列装置或操作能达到目的的是(　　) A．装置①用于测定生成氢气的速率 B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 C．装置③依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 【变式7-2】实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法错误的是(　　) 已知反应原理：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 实验编号 温度/℃ 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 ① 25 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.1 mol/L ② 25 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.2 mol/L ③ 50 4 mL 0.01 mol/L 2 mL 0.1 mol/L A.实验中要记录溶液褪色所需时间 B.对比实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响 C.对比实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响 D.起始向①中加入MnSO4固体，不影响其反应速率 【变式7-3】为研究某溶液中溶质 R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度 R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化如图。 下列说法错误的是(　　) A.25 ℃时，10～30 min 内，R 的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1 B.对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明 R的分解速率随温度升高而增大 C.对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大 D.对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R 的分解率相等 题型08 化学反应速率的图像分析 1.物质的量(或浓度)—时间图像 分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下： 甲：如图表示一定温度下，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，试回答： ①该反应的化学方程式为2AB＋3C。 ②反应物的转化率是40%。 ③10 s内v(C)＝0.12_mol·L－1·s－1。 乙：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 ①由图像得出如下信息 A．反应物是X、Y，生成物是Z； B．t3时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。 ②根据图像可进行如下计算 A.某物质的平均反应速率、转化率，如： v(X)＝ mol·(L·s)－1， Y的转化率＝__×100%。 B.确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数 之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 2.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 【典例8】某温度时，在2L容器中，某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得： （1）在4min末时，A．B的物质的量浓度c(A)___c(B)； （2）从反应开始至4min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】T ℃时，在0.5 L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。则下列结论正确的是(　　) A．10 s时反应生成了0.2 mol C B．该反应进行到10 s时，消耗了0.15 mol A C．该反应的化学方程式为3A＋B2C D．10 s内用B表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 【变式8-2】碳酸钙与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示，下列结论错误的是(　　) A．反应开始2 min内平均反应速率最大 B．反应速率先增大后减小 C．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 D．反应在2～4 min内以CO2的物质的量变化表示的反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·min－1 【变式8-3】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(　　) A.反应开始到10 s，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，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.反应的化学方程式为X(g)＋Y(g) Z(g) 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$