第10讲 化学反应速率及其影响因素 -2026年暑假新高二化学自学提升讲义（全国通用）

第10讲 化学反应速率及其影响因素 学习目标 1、掌握化学反应速率的概念及其表示方法。 2、从宏观上认识浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律。 3、了解催化剂的特点及催化机理，掌握催化剂对化学反应速率的影响。 知识导图 新知精讲 【知识点1】化学反应速率的表示方法与简单计算 1.化学反应速率的表示方法 (1)表示方法 对于反应体系体积不变的化学反应aA+bB===dD+eE，可以用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示。 (2)数学表达式及单位 v(A)＝＝，单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。 【提醒】①不能用固体或纯液体的浓度变化表示反应速率。 ②反应速率表示一段时间内反应的平均速率。 (3)特点 ①同一反应选用不同的反应物或反应产物表示化学反应速率，数值可能不同，但表示的意义相同。 ②用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。 上述反应中各物质表示的化学反应速率关系：v(A)∶v(B)∶v(D)∶v(E)=a∶b∶d∶e。 (4)①为了统一起见，将化学反应速率定义为v=·=·=·=·。 即：v=v(A)=v(B)=v(D)=v(E)。 ②优点：对于一个化学反应来说，无论用哪一种物质表示，化学反应速率都相同。 2.化学反应速率计算的常用方法 (1)列“三段式”法 利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系。如： 　　　　　　　　　　mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g) 起始/(mol·L-1)　　　　a　　　b　　　c 转化/(mol·L-1)　　　　x　　　　　　 某时刻(t s)/(mol·L-1)　a-x　　b-　　c+ 再利用化学反应速率的定义求算 v(A)= mol·L-1·s-1；v(B)= mol·L-1·s-1；v(C)= mol·L-1·s-1。 (2)利用速率之比=化学计量数之比计算。 3.物质的量(或浓度)—时间图像 例如：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）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是生成物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝ mol·L－1·s－1；Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4.化学反应速率的测定 （1）测定原理 由于物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在函数关系，因此人们常用物理方法，通过准确而快速地测定反应物或反应产物浓度的变化来确定化学反应速率。 （2）测定方法 ①量气法：通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。 ②比色法：用分光光度计测量物质对特定波长光波的吸光度，从而测定参与反应的某一物质的浓度，据此计算化学反应速率。 ③电导法：根据离子导电能力的差异，可以通过电导率的变化测定反应物中离子浓度的变化，进而计算化学反应速率。 【典例分析】 【例1】下列表示可逆反应A(g)+2B(s)⥫⥬2C(g)+3D(g)的化学反应速率，其中最快的是 (填序号)。  ①v(A)=0.1 mol·L-1·s-1 ②v(B)=0.4 mol·L-1·s-1 ③v(C)=6 mol·L-1·min-1 ④v(D)=3 mol·L-1·min-1 【答案】① 【解析】v(A)=0.1 mol·L-1·s-1=6 mol·L-1·min-1；B为固体，其浓度恒定，无法用其浓度变化表示反应速率；v(C)=6 mol·L-1·min-1，根据反应式转换为A的速率为v(A)==3 mol·L-1·min-1；v(D)=3 mol·L-1·min-1，根据反应式转换为A的速率为v(A)==1 mol·L-1·min-1。 【例2】一定温度下，向容积为V L的恒容密闭容器中加入a mol A和b mol B，发生反应：aA(g)+bB(s)⥫⥬cC(g)，5 min时，测得C为x mol，下列有关说法正确的是 A.5 min时，v(C)= mol·L-1·min-1 B.0~5 min内，v(B)= mol·L-1·s-1 C.0~5 min内，v(A)∶v(C)=a∶c D.0~5 min内，用A表示的化学反应速率为V mol·L-1·s-1 【答案】C 【解析】5 min时，测得C为x mol，则可以列出三段式： 　　　　　　　　　aA(g)+bB(s)⥫⥬cC(g) 起始/mol　　　　　a　　　b　　　0 转化/mol　　　　　　　　　　x 5 min时/mol　　　a-　b-　　　x 化学反应速率一般指单位时间内的平均速率，不是瞬时速率，故A项错误；B为固体，不能用B的浓度变化表示化学反应速率，故B项错误；同一反应中，同一时间段内，各物质的化学反应速率之比等于其化学计量数之比，则0~5 min内，v(A)∶v(C)=a∶c，故C项正确；0~5 min内，用A表示的化学反应速率v(A)== mol·L-1·s-1，故D项错误。 【例3】根据如图所示图像填空： (1)反应物是________，反应产物是________。  (2)在2 min内用A、B、C表示的化学反应速率分别为________、______、________。  (3)该化学反应的反应速率v=__________。  【答案】(1)A、B　C　(2)3 mol·L-1·min-1　2 mol·L-1·min-1　3 mol·L-1·min-1 (3)1 mol·L-1·min-1 【解析】已知在反应过程中反应物的量减少，反应产物的量增多，故A、B为反应物，C为反应产物，由速率的定义得出：v(A)= mol·L-1·min-1=3 mol·L-1·min-1，v(B)= mol·L-1·min-1=2 mol·L-1·min-1，v(C)= mol·L-1·min-1 =3 mol·L-1·min-1，故三者的化学式前的系数之比依次为3∶2∶3，则v=v(A)=1 mol·L-1·min-1。 【知识点2】浓度、压强对化学反应速率的影响 1.浓度对化学反应速率影响的定性规律 对于很多化学反应： 2.探究浓度对化学反应速率影响的定量关系 在298 K时，实验测得溶液中的反应H2O2+2HI===2H2O+I2在反应物浓度不同时的反应速率。 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 v/(mol·L-1·s-1) 0.007 6 0.015 3 0.022 7 0.015 1 0.022 8 分析表格数据，可得出化学反应速率与H2O2浓度、HI浓度之间的关系：在c(HI)一定时，c(H2O2)增大一倍，反应速率v提高一倍；同样c(H2O2)一定时，c(HI)增大一倍，反应速率v也提高一倍，其反应速率与c(H2O2)、c(HI)成正比。 3.速率方程和速率常数 (1)速率方程可以表示化学反应速率与反应物浓度之间的定量关系，如上述化学反应的速率方程可表示为v=kc(H2O2)·c(HI)，其中k为反应速率常数。 【注意】 ①速率方程表示的速率是某时刻的速率，不是平均速率。 ②速率方程是由实验测定的结果，与化学方程式的系数无确定的关系。增大不同反应物的浓度，对反应速率的影响程度不一定相同。 (2)反应速率常数(k) 含义 表示单位浓度下的化学反应速率 意义 通常反应速率常数k越大，反应进行得越快 影响因素 与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响 4.压强对化学反应速率的影响 (1)对于气体参与的化学反应，在温度、体积一定的条件下，压强与浓度成正比。 (2)压强对化学反应速率影响的本质是浓度对化学反应速率的影响。 (3)压强对化学反应速率的影响规律 压强增大→→化学反应速率增大， 反之，压强减小，化学反应速率减小。 (4)对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。 【典例分析】 【例1】在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p Pa，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)+I2(g)⥫⥬ 2HI(g)　ΔH<0，改变下列条件能加快化学反应速率的是 A.保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应) B.保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g) C.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应) D.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g) 【答案】B 【解析】保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2，参加反应的物质的浓度不变，则反应速率不变，故A不符合题意；保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2，反应物浓度增大，反应速率增大，故B符合题意；保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2，体积增大，反应物的浓度减小，则反应速率减小，故C不符合题意；保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，因体积增大为2倍，物质的量增大为2倍，则浓度不变，反应速率不变，故D不符合题意。 【例2】对于反应：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) (1)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氮气，反应速率_______，原因是________。  (2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，容器内总压强______，反应速率______，原因是容积不变，充入氦气，__________。  (3)恒温恒压条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率________，原因是压强不变，充入氦气，容积______，反应物____________。  (4)恒温条件下，增大容器体积，正反应速率减小，逆反应速率________。  【答案】(1)增大 容积不变，充入氮气，反应物氮气的浓度增大，反应速率增大　(2)增大　不变 反应物氮气、氢气的浓度均未变，反应速率不变 (3)减小　增大　氮气、氢气的浓度减小，反应速率减小　(4)减小 【例3】反应速率和反应物浓度的关系是用实验的方法测定的，化学反应H2+Cl2⥫⥬2HCl的反应速率v可表示为v=kcm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可用表中数据确定。 c(H2)/(mol·L-1) c(Cl2)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) 1.0 1.0 1.0k 2.0 1.0 2.0k 2.0 4.0 4.0k 由此可推得m=________，n=____________。  【答案】1　 【解析】按题给数据代入v=kcm(H2)·cn(Cl2)即可。第一组数据无法计算，代入第二组数据： 2.0k=k×(2.0)m×(1.0)n，则m=1；代入第三组数据：4.0k=k×(2.0)m×(4.0)n，则n=。 【知识点3】温度对化学反应速率的影响 1.温度对化学反应速率影响的经验规律 (1)对于大多数反应，当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快，降低温度，化学反应速率减慢。 (2)范托夫近似规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率提高到原来的2~4倍。利用这个经验规律，可以对一些化学反应的速率做粗略的估计。 (3)阿伦尼乌斯经验公式：k=A，式中k为反应速率常数，A为比例系数，e为自然对数的底，R为理想气体常数，Ea为活化能。由该式可知，当Ea>0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之提高。Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度越大。 2.探究温度对化学反应速率影响的科学规律 下表列出了一些反应在308 K和298 K时的反应速率常数之比。 化学反应 NO+O3===NO2+O2 1.15 H2+I2===2HI(气体反应) 8.99 NH4CNO===CO(NH2)2 3.58 分析上表数据可知： (1)温度会影响反应速率常数(k)，从而影响化学反应速率。 (2)影响规律：对于大多数反应，当其他条件不变时，升高温度，k增大，化学反应速率增大；降低温度，k减小，化学反应速率减小。温度对不同反应的反应速率的影响程度不同。 3.基元反应过渡态理论解释“温度对化学反应速率的影响” (1)基元反应过渡态理论认为：基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个高能量的中间状态，这个状态称为过渡态。此时旧键没有完全断裂、新键没有完全形成，如 (2)活化能 ①概念：过渡态的能量与反应物的平均能量之差，用Ea表示。 ②单位：J·mol-1或kJ·mol-1。 ③意义：活化能的存在是化学反应通常需要获得能量才能实际发生的原因。 ④与反应速率之间的关系：不同的基元反应活化能(Ea)大小不同，因此化学反应速率不同。活化能越高，反应越难发生。 如图 (3)解释温度对化学反应速率的影响 升高温度可以提高反应物分子的能量，增大反应物之间的碰撞频率，增大反应物分子形成过渡态的比例，因此升高温度可以提高化学反应速率。 4.基元反应碰撞理论简介 (1)有效碰撞理论 ①基元反应发生的先决条件 反应物的分子之间必须发生碰撞，但并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 ② ③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)有效碰撞与反应速率的关系 改变条件→单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多或减少→化学反应速率增大或减小 (3)用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 条件改变 活化能 单位体积内 有效碰撞 次数 化学反应 速率 分子总数 活化分子数 活化分子 百分数 增大反应物浓度 不变 增加 增加 不变 增加 增大 增大压强 不变 增加 增加 不变 增加 增大 升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 增大 加催化剂 降低 不变 增加 增加 增加 增大 【典例分析】 【例1】下列说法正确的是 A.对于反应A(s)+B(g)⥫⥬C(g)+D(g)，加入A，反应速率加快 B.2NO2⥫⥬N2O4(正反应放热)，升高温度，反应速率减慢 C.一定温度下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行，恒压时充入He，不改变反应速率 D.100 mL 2 mol·L-1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快 【答案】D 【解析】A为固体，加入A，A的浓度不变，反应速率不变，故A错误；升高温度，反应速率加快，故B错误；恒压时充入He，容器的体积增大，反应物和反应产物的浓度减小，反应速率减慢，故C错误；100 mL 2 mol·L-1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，锌与硫酸铜发生置换反应析出铜，形成原电池，生成氢气的速率加快，故D正确。 【例2】Bodensteins研究了反应2HI(g)⥫⥬I2(g)+H2(g)，某温度下的上述反应中，正反应速率v正=k正c2(HI)，逆反应速率v逆=k逆c(I2)·c(H2)，k=A，其中k正、k逆为速率常数，根据以上内容得出的结论正确的是 A.反应物浓度越大，正反应速率越大 B.使用催化剂，反应的v正增大、v逆减小 C.该反应的平衡常数K= D.速率常数的大小只与温度有关 【答案】A 【解析】由v正=k正c2(HI)可知，反应物碘化氢的浓度越大，正反应速率越大，故A正确；使用催化剂，反应的活化能减小，由k=A可知，反应的正、逆反应速率常数都增大，则使用催化剂，反应的正、逆反应速率都增大，故B错误；由反应达到平衡时，正、逆反应速率相等可得：k正c2(HI)=k逆·c(I2)·c(H2)，整理可得==K，故C错误；由k=A可知，速率常数的大小与温度、催化剂等有关，故D错误。 【例3】某课题组研究煤燃烧过程中氮氧化物与砷反应的微观机理，得到如下数据和图像。已知：反应速率为反应物浓度和速率常数k的函数，Ea为活化能。对于所研究的三个反应，下列说法错误的是 反应 Ea/(kJ·mol-1) As+N2O—→AsO+N2 78.45 As+NO2—→AsO+NO 2.58 As+NO—→AsO+N 155.85 A.相同条件下的氧化性：NO2>NO B.相同条件下，As与NO的反应速率最慢 C.升高温度能增大As与N2O反应的活化能 D.其他条件不变，改变温度不能显著改变As与NO2的反应速率 【答案】C 【解析】由表中信息可知，NO与As反应的活化能最大，则相同条件下As与NO的反应速率最慢，B项正确；升高温度，可增大活化分子百分数，增大反应速率，但不改变反应的活化能，C项错误；反应速率为反应物浓度和k的函数，由图可知，As与NO2反应中，随温度的升高k变化不大，则其他条件不变，改变温度不能显著改变As与NO2的反应速率，D项正确。 【知识点4】催化剂对化学反应速率的影响 1.催化剂的概念 (1)催化剂是能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。 (2)催化剂的活性与自身成分、粒径、合成方法、压强、温度等有关。催化剂发挥作用需要维持在活性温度范围内。此外，有些物质的存在会使催化剂明显失效，这种现象称为催化剂中毒。 2.催化剂对化学反应速率的影响 分析表2⁃3⁃6： 可得出以下结论： (1)使用催化剂，反应的活化能降低，化学反应速率常数大幅增大，能大幅度加快化学反应速率。 (2)比温度、压强、浓度对化学反应速率影响的程度更大。 3.催化剂的催化原理 (1)催化剂通过参与反应改变反应历程，较大幅度降低反应的活化能来提高化学反应速率。 (2)微观解释 使用催化剂—→改变反应的历程—→降低反应的活化能—→使更多的反应物分子成为活化分子—→增加单位体积内的活化分子百分数—→加快化学反应速率。 4.催化剂的特点 (1)选择性：某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化作用。 (2)高效性：可以较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。 (3)催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率，不能改变反应热，只能改变化学反应速率。 【典例分析】 【例1】下列叙述正确的是 A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH) B.催化剂能提高化学反应的平衡转化率 C.催化剂能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程和反应的活化能 D.温度越高，催化剂的催化效果越好 【答案】C 【解析】催化剂能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程和反应的活化能，但不能改变化学平衡、反应热，A项错误、C项正确。 【例2】2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)反应进程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 A.ΔH=E1-E2 B.该反应为吸热反应 C.升高温度，不影响活化分子百分数 D.使用催化剂使该反应的焓变发生改变 【答案】A 【解析】ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=E1-E2，A项正确；由图像可知反应物总能量高于反应产物总能量，该反应是放热反应，B项错误；升高温度，活化分子百分数增大，单位体积内的活化分子数增大，所以反应速率增大，C项错误；催化剂不能改变反应的始态和终态的能量，只能改变反应途径及活化能，则对反应的焓变无影响，D项错误。 【例3】实验小组探究双氧水与KI的反应，实验方案如下表。 序号 ① ② ③ 实验装置 及操作 实验现象 溶液无明显变化 溶液立即变为黄色，产生大量无色气体；溶液温度升高；最终溶液仍为黄色 溶液立即变为棕黄色，产生少量无色气体；溶液颜色逐渐加深，温度无明显变化；最终有紫黑色沉淀析出 下列说法不正确的是 A.KI对H2O2分解有催化作用 B.对比②和③，酸性条件下H2O2氧化KI的速率更大 C.对比②和③，②中的现象可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率 D.实验②③中的温度差异说明，H2O2氧化KI的反应放热 【答案】D 【解析】比较实验①②的现象可知，KI对H2O2分解有催化作用，A正确；对比②和③，由实验③的现象可知酸性条件下H2O2氧化KI的速率更大，B正确；对比②和③，②中可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率，C正确；实验②中主要发生H2O2分解，温度明显升高，而实验③中主要发生H2O2氧化KI的反应，温度无明显变化，说明H2O2催化分解是一个放热反应，但不能说明H2O2氧化KI的反应放热，D错误。 课后精练 1、下列方法能实现对应化学反应速率测定的是____________(填序号)。  化学反应 一定时间内 ① CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) 用压力传感器测量反应前后体系压强变化 ② Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 用分析天平称量镁条反应前后的质量变化 ③ H2O2+2HI===2H2O+I2 用比色计测量反应前后颜色深浅 ④ Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O 用浊度计测量反应前后浊度变化 ⑤ 2H2O22H2O+O2↑ 用注射器收集反应后气体体积 【答案】②③④⑤ 2、氨催化氧化制硝酸的第一步反应是4NH3(g)+5O2(g)⥫⥬4NO(g)+6H2O(g)。在密闭反应器中发生上述反应，测定反应速率如下，其中反应速率最快的是 A.v(NH3)=0.4 mol·L-1·min-1 B.v(O2)=1.0 mol·L-1·min-1 C.v(NO)=0.02 mol·L-1·s-1 D.v(H2O)=1.2 mol·L-1·min-1 【答案】C 【解析】将选项中的反应速率均转化为用氨气表示的反应速率，且统一单位可得：v(NH3)=0.4 mol·L-1·min-1；v(NH3)=v(O2)=×1.0 mol·L-1·min-1=0.8 mol·L-1·min-1；v(NH3)=v(NO)=0.02 mol·L-1·s-1=1.2 mol·L-1·min-1；v(NH3)=v(H2O)=×1.2 mol·L-1·min-1=0.8 mol·L-1·min-1。 3、一定温度下，反应MgCl2(l)⥫⥬Mg(l)+Cl2(g)　ΔH>0，达到平衡时，下列说法错误的是 A.将容器体积压缩为原来一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度增大 B.继续加入MgCl2(l)，平衡不移动 C.减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变 D.升高温度该反应的化学平衡常数K增大 【答案】A 【解析】将容器体积压缩为原来的一半，当体系再次达到平衡时，平衡常数不变，则Cl2的浓度不变，故A错误；由于氯化镁是液态，因此平衡不移动，故B正确；减小氯气浓度，平衡正向移动，由于温度不变，因此平衡常数不变，故C正确；该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，因此该反应的化学平衡常数K增大，故D正确。 4、下列说法正确的是 A.在一定条件下的密闭容器发生反应aA(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.6倍，则a>c+d B.一定温度下，对2BaO2(s)⥫⥬2BaO(s)+O2(g)平衡体系缩小体积，再次平衡时c(O2)增大 C.在一定条件下，可逆反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)达到平衡后，保持恒温恒容，再通入一定量N2O4，平衡逆向移动，且达到新平衡时NO2的百分含量减小 D.在一定条件下，可逆反应C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)　ΔH>0达到平衡状态，升高温度或增大CO浓度，均能增大单位体积内活化分子百分数，从而增大化学反应速率 【答案】C 【解析】反应平衡后将气体体积压缩到原来的一半，D的浓度应增大到原来的两倍，而再次平衡后D的浓度为原平衡的1.6倍，说明加压使平衡逆向移动，逆反应方向气体体积减小，即a<c+d，A错误；该反应平衡常数K=c平(O2)，温度不变，则K不变，即新平衡时c(O2)不变，B错误；该反应为气体分子数减小的反应，恒温恒容，再通入N2O4后，平衡逆向移动生成NO2，但新平衡等效于增大压强，NO2的百分含量减小，C正确；升高温度增大活化分子百分数，但增大CO浓度仅增加单位体积活化分子数，不改变活化分子百分数，D错误。 5、在1 L密闭容器中，发生反应：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，若最初加入的N2和H2物质的量均为4 mol，测得10 s内H2的平均速率v(H2)=0.12 mol·L-1·s-1，则反应进行到10 s时容器中N2的物质的量是 A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.6 mol 【答案】D 【解析】根据反应速率之比等于化学计量数之比,H2的平均速率v(H2)=0.12 mol·L-1·s-1,则v(N2)=0.04 mol·L-1·s-1, |Δn(N2)|=0.04 mol·L-1·s-1×1 L×10 s=0.4 mol，剩余N2的物质的量为4 mol-0.4 mol=3.6 mol。 6、反应A+B—→C的反应速率方程为v=kc(A)·c(B)，v为反应速率,k为速率常数。当c(A)=c(B)=1 mol·L-1时，反应速率在数值上等于速率常数。下列说法正确的是 A.只增大c(A)时，v值增大 B.只增大c(A)时，v值不变 C.只升高温度时，k值不变 D.只升高温度时，k值变小 【答案】A 【解析】根据反应速率的表达式v=kc(A)·c(B)，v值与c(A)和c(B)成正比，只增大c(A)时，v值增大；只升高温度时，反应速率增大，c(A)和c(B)不变，所以必然是k值增大。 7、化学反应速率可以通过实验测定。下列说法错误的是 A.酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应，可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率 B.锌与稀硫酸反应，可以通过测量一定时间内产生的H2体积来计算反应速率 C.可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能力等来测定反应速率 D.恒温恒容条件下发生反应：H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)，可以通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率 【答案】D 【解析】D项中恒温恒容条件下，反应前后气体的压强始终不变，不能通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率。 8、在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为CH3CH2CH3(g)⥫⥬CH3CH==CH2(g)+H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示 [*表示吸附态，*CH3CHCH2+2*H—→CH3CH==CH2(g)+H2(g)中部分进程已省略]。 下列说法正确的是 A.总反应是放热反应 B.两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C.和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D.①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CH2CH3—→*CH3CHCH3+*H 【答案】C 【解析】化学平衡常数只与温度有关，而与其他条件无关，因此两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数相同，B错误；催化剂a作用下，丙烷吸附态能量较低，能量越低越稳定，故催化剂a吸附得到的吸附态更稳定，C正确；反应的决速步骤为活化能最大的步骤，即反应进行最慢的步骤，由图像可以看出，在①转化为②的进程中，*CH3CHCH3+*H—→*CH3CHCH2+2*H的活化能最大，因此①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CHCH3+*H—→*CH3CHCH2+2*H或*CH3CHCH3—→*CH3CHCH2+*H，D错误。 9、某密闭容器中发生如下反应：X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g)　ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是 A.t2时加入了催化剂 B.t3时降低了温度 C.t5时增大了压强 D.t3~t4时间内转化率最低 【答案】A 【解析】该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，t2时正、逆反应速率同等程度增大，只能是使用了催化剂，A正确；该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡正向移动，t3时不可能为降低温度，B错误；t5时刻，改变条件，正、逆反应速率都增大，平衡向逆反应方向移动，只能是升高温度，C错误；t3~t4、t5~t6都是平衡向逆反应方向移动，t6之后平衡转化率最低，D错误。 10、恒温恒容条件下，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如表所示，下列说法不正确的是 c(NH3)/(10-3 mol·L-1) 编号 表面积/cm2 0 min 20 min 40 min 60 min 80 min ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A.实验①，0~20 min内，v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1 B.实验②，40 min时未达到平衡状态，x≠0.40 C.其他条件相同，增加氨气的浓度，反应速率一定增大 D.其他条件相同，增加催化剂的表面积，反应速率增大 【答案】C 【解析】实验①，0~20 min内，|Δc(NH3)|=4.00×10-4 mol·L-1，则Δc(N2)=2.00×10-4 mol·L-1，v(N2)= =1.00×10-5 mol·L-1·min-1，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中NH3初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时NH3的浓度为4.00×10-4 mol·L-1，则实验①达平衡时NH3的浓度也为4.00×10-4 mol·L-1，而恒温恒容条件下，实验②可看作在实验①基础上减小压强，减压平衡正向移动，因此实验②中平衡时NH3的浓度小于4.00×10-4 mol·L-1，即40 min时未达到平衡状态，x≠0.40，B正确；实验①和实验②的催化剂表面积相同，实验①中NH3初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，0~20 min、20~40 min内的|Δc(NH3)|都是4.00×10-4 mol·L-1，相同条件下，增加NH3浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，NH3初始浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明其他条件相同，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。 11、在气体参与的反应中，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，完成下列问题： (1)降低反应活化能的是________(填序号，下同)。  (2)增加活化分子百分比的是________。  (3)未改变活化分子百分比，增加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____________。  【答案】(1)④　(2)②④　(3)①③　(4)①②③④ 12、在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)+nY(g)⥫⥬pZ(g)+qQ(g)。在0~3 min内，各物质的物质的量变化如表所示： 物质 X Y Z Q 起始物质的量/mol 0.7 1 2 min末物质的量/mol 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末物质的量/mol 0.8 已知2 min内v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1，=。 (1)起始时n(Y)=________，n(Q)=____________。  (2)化学方程式中m=________，n=____________，p=________，q=________。  (3)用Z表示2 min内的反应速率为____________。  (4)2 min末Q的转化率为________。  【答案】(1)2.3 mol　3.0 mol　(2)1　4　2　3 (3)0.05 mol·L-1·min-1　(4)10% 【解析】对比X的起始量和2 min末的量，可知反应逆向进行。 |Δn(Q)|=0.075 mol·L-1·min-1×2 L×2 min=0.3 mol，对反应过程列“三段式”分析如下： 　　　　　　　　　mX(g)+nY(g)⥫⥬pZ(g)+qQ(g) 起始/mol　　　　　0.7　　n(Y)　　1　　3.0 转化/mol　　　　　0.1　　Δn(Y)　0.2　　0.3 2 min末/mol　　　0.8　　　2.7　　0.8　　2.7 (1)起始时n(Q)=0.3 mol+2.7 mol=3.0 mol。 因==，Δn(Y)=0.4 mol，n(Y)=2.7 mol-0.4 mol=2.3 mol。 (2)m∶n∶p∶q=0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol=1∶4∶2∶3。 (3)=，v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1，故v(Z)=0.05 mol·L-1·min-1。 (4)2 min 末Q的转化率α(Q)=×100%=10%。 13、某反应过程的能量变化关系如图所示。 (1)已知热化学方程式H2(g)+O2(g)===H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应正反应的活化能为167.2 kJ·mol-1，则其逆反应的活化能为________________。  (2)已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH=+1.5 kJ·mol-1，某同学根据该反应吸收的热量较小，认为由石墨变为金刚石的反应很容易进行，但事实上该反应却很难发生，需要很高的温度和很大的压强，请你分析造成这种现象的主要原因是____________________。  (3)对于同一反应，图中虚线Ⅱ与实线Ⅰ相比，活化能降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是____________。  【答案】(1)409.0 kJ·mol-1　(2)该反应的活化能很高　(3)使用了催化剂 【解析】(1)该反应的活化能为167.2 kJ·mol-1，则其逆反应的活化能=正反应活化能-反应焓变=167.2 kJ·mol-1- (-241.8 kJ·mol-1)=409.0 kJ·mol-1。(3)催化剂能够降低反应的活化能，提高活化分子百分数，加快反应速率，因此虚线Ⅱ中改变的条件是使用了催化剂。 14、已知反应：aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)，某温度下，在2 L密闭容器中通入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 (1)从反应开始到12 s时，用A的浓度变化表示的反应速率为________________。  (2)经测定，前4 s内v(C)=0.05 mol·L-1·s-1，则该反应的化学方程式为_________。 (3)在图中将反应产物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。 (4)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经相同时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(A)=0.3 mol·L-1·s-1，乙：v(B)=0.12 mol·L-1·s-1，丙：v(C)=9.6 mol·L-1·min-1。则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________________。 【答案】(1)0.05 mol·L-1·s-1 (2)3A(g)+B(g)⥫⥬2C(g) (3) (4)乙>甲>丙 【解析】(1)0~12 s内，Δc(A)=0.2 mol·L-1-0.8 mol·L-1=-0.6 mol·L-1，v(A)==0.05 mol·L-1·s-1。 (2)前4 s内，Δc(A)=0.5 mol·L-1-0.8 mol·L-1=-0.3 mol·L-1，v(A)==0.075 mol·L-1·s-1；v(A)∶v(C)=a∶c =(0.075 mol·L-1·s-1)∶(0.05 mol·L-1·s-1)=3∶2；由图像知,0~12 s内,|Δc(A)|∶|Δc(B)|=(0.6 mol·L-1)∶(0.2 mol·L-1) =3∶1=a∶b，则a∶b∶c=3∶1∶2，所以该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)⥫⥬2C(g)。 (3)反应产物C的浓度从0开始增加，到12 s时达到最大，|Δc(A)|∶|Δc(C)|=a∶c=3∶2，所以Δc(C)= =0.4 mol·L-1；由(2)知4 s时，c(C)=0.05 mol·L-1·s-1×4 s=0.2 mol·L-1，从而可绘制C的变化曲线。 (4)丙容器中v(C)=9.6 mol·L-1·min-1=0.16 mol·L-1·s-1，则丙容器中v(B)=0.08 mol·L-1·s-1，甲容器中v(B)= 0.1 mol·L-1·s-1，乙容器中v(B)=0.12 mol·L-1·s-1，故甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙>甲>丙。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 化学反应速率及其影响因素 学习目标 1、掌握化学反应速率的概念及其表示方法。 2、从宏观上认识浓度、压强、温度、催化剂对化学反应速率的影响规律。 3、了解催化剂的特点及催化机理，掌握催化剂对化学反应速率的影响。 知识导图 新知精讲 【知识点1】化学反应速率的表示方法与简单计算 1.化学反应速率的表示方法 (1)表示方法 对于反应体系体积不变的化学反应aA+bB===dD+eE，可以用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示。 (2)数学表达式及单位 v(A)＝＝，单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。 【提醒】①不能用固体或纯液体的浓度变化表示反应速率。 ②反应速率表示一段时间内反应的平均速率。 (3)特点 ①同一反应选用不同的反应物或反应产物表示化学反应速率，数值可能不同，但表示的意义相同。 ②用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。 上述反应中各物质表示的化学反应速率关系：v(A)∶v(B)∶v(D)∶v(E)=a∶b∶d∶e。 (4)①为了统一起见，将化学反应速率定义为v=·=·=·=·。 即：v=v(A)=v(B)=v(D)=v(E)。 ②优点：对于一个化学反应来说，无论用哪一种物质表示，化学反应速率都相同。 2.化学反应速率计算的常用方法 (1)列“三段式”法 利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系。如： 　　　　　　　　　　mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g) 起始/(mol·L-1)　　　　a　　　b　　　c 转化/(mol·L-1)　　　　x　　　　　　 某时刻(t s)/(mol·L-1)　a-x　　b-　　c+ 再利用化学反应速率的定义求算 v(A)= mol·L-1·s-1；v(B)= mol·L-1·s-1；v(C)= mol·L-1·s-1。 (2)利用速率之比=化学计量数之比计算。 3.物质的量(或浓度)—时间图像 例如：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）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是生成物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝ mol·L－1·s－1；Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4.化学反应速率的测定 （1）测定原理 由于物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在函数关系，因此人们常用物理方法，通过准确而快速地测定反应物或反应产物浓度的变化来确定化学反应速率。 （2）测定方法 ①量气法：通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。 ②比色法：用分光光度计测量物质对特定波长光波的吸光度，从而测定参与反应的某一物质的浓度，据此计算化学反应速率。 ③电导法：根据离子导电能力的差异，可以通过电导率的变化测定反应物中离子浓度的变化，进而计算化学反应速率。 【典例分析】 【例1】下列表示可逆反应A(g)+2B(s)⥫⥬2C(g)+3D(g)的化学反应速率，其中最快的是 (填序号)。  ①v(A)=0.1 mol·L-1·s-1 ②v(B)=0.4 mol·L-1·s-1 ③v(C)=6 mol·L-1·min-1 ④v(D)=3 mol·L-1·min-1 【例2】一定温度下，向容积为V L的恒容密闭容器中加入a mol A和b mol B，发生反应：aA(g)+bB(s)⥫⥬cC(g)，5 min时，测得C为x mol，下列有关说法正确的是 A.5 min时，v(C)= mol·L-1·min-1 B.0~5 min内，v(B)= mol·L-1·s-1 C.0~5 min内，v(A)∶v(C)=a∶c D.0~5 min内，用A表示的化学反应速率为V mol·L-1·s-1 【例3】根据如图所示图像填空： (1)反应物是________，反应产物是________。  (2)在2 min内用A、B、C表示的化学反应速率分别为________、______、________。  (3)该化学反应的反应速率v=__________。  【知识点2】浓度、压强对化学反应速率的影响 1.浓度对化学反应速率影响的定性规律 对于很多化学反应： 2.探究浓度对化学反应速率影响的定量关系 在298 K时，实验测得溶液中的反应H2O2+2HI===2H2O+I2在反应物浓度不同时的反应速率。 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 v/(mol·L-1·s-1) 0.007 6 0.015 3 0.022 7 0.015 1 0.022 8 分析表格数据，可得出化学反应速率与H2O2浓度、HI浓度之间的关系：在c(HI)一定时，c(H2O2)增大一倍，反应速率v提高一倍；同样c(H2O2)一定时，c(HI)增大一倍，反应速率v也提高一倍，其反应速率与c(H2O2)、c(HI)成正比。 3.速率方程和速率常数 (1)速率方程可以表示化学反应速率与反应物浓度之间的定量关系，如上述化学反应的速率方程可表示为v=kc(H2O2)·c(HI)，其中k为反应速率常数。 【注意】 ①速率方程表示的速率是某时刻的速率，不是平均速率。 ②速率方程是由实验测定的结果，与化学方程式的系数无确定的关系。增大不同反应物的浓度，对反应速率的影响程度不一定相同。 (2)反应速率常数(k) 含义 表示单位浓度下的化学反应速率 意义 通常反应速率常数k越大，反应进行得越快 影响因素 与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响 4.压强对化学反应速率的影响 (1)对于气体参与的化学反应，在温度、体积一定的条件下，压强与浓度成正比。 (2)压强对化学反应速率影响的本质是浓度对化学反应速率的影响。 (3)压强对化学反应速率的影响规律 压强增大→→化学反应速率增大， 反之，压强减小，化学反应速率减小。 (4)对于只涉及液体和固体的反应，压强的改变对化学反应速率几乎没有影响。 【典例分析】 【例1】在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p Pa，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)+I2(g)⥫⥬ 2HI(g)　ΔH<0，改变下列条件能加快化学反应速率的是 A.保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应) B.保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g) C.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应) D.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g) 【例2】对于反应：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) (1)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氮气，反应速率_______，原因是________。  (2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，容器内总压强______，反应速率______，原因是容积不变，充入氦气，__________。  (3)恒温恒压条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率________，原因是压强不变，充入氦气，容积______，反应物____________。  (4)恒温条件下，增大容器体积，正反应速率减小，逆反应速率________。  【例3】反应速率和反应物浓度的关系是用实验的方法测定的，化学反应H2+Cl2⥫⥬2HCl的反应速率v可表示为v=kcm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可用表中数据确定。 c(H2)/(mol·L-1) c(Cl2)/(mol·L-1) v/(mol·L-1·s-1) 1.0 1.0 1.0k 2.0 1.0 2.0k 2.0 4.0 4.0k 由此可推得m=________，n=____________。  【知识点3】温度对化学反应速率的影响 1.温度对化学反应速率影响的经验规律 (1)对于大多数反应，当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率加快，降低温度，化学反应速率减慢。 (2)范托夫近似规律：对于在溶液中发生的反应，温度每升高10 K，反应速率提高到原来的2~4倍。利用这个经验规律，可以对一些化学反应的速率做粗略的估计。 (3)阿伦尼乌斯经验公式：k=A，式中k为反应速率常数，A为比例系数，e为自然对数的底，R为理想气体常数，Ea为活化能。由该式可知，当Ea>0时，升高温度，反应速率常数增大，化学反应速率随之提高。Ea值越大，改变温度对反应速率的影响程度越大。 2.探究温度对化学反应速率影响的科学规律 下表列出了一些反应在308 K和298 K时的反应速率常数之比。 化学反应 NO+O3===NO2+O2 1.15 H2+I2===2HI(气体反应) 8.99 NH4CNO===CO(NH2)2 3.58 分析上表数据可知： (1)温度会影响反应速率常数(k)，从而影响化学反应速率。 (2)影响规律：对于大多数反应，当其他条件不变时，升高温度，k增大，化学反应速率增大；降低温度，k减小，化学反应速率减小。温度对不同反应的反应速率的影响程度不同。 3.基元反应过渡态理论解释“温度对化学反应速率的影响” (1)基元反应过渡态理论认为：基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个高能量的中间状态，这个状态称为过渡态。此时旧键没有完全断裂、新键没有完全形成，如 (2)活化能 ①概念：过渡态的能量与反应物的平均能量之差，用Ea表示。 ②单位：J·mol-1或kJ·mol-1。 ③意义：活化能的存在是化学反应通常需要获得能量才能实际发生的原因。 ④与反应速率之间的关系：不同的基元反应活化能(Ea)大小不同，因此化学反应速率不同。活化能越高，反应越难发生。 如图 (3)解释温度对化学反应速率的影响 升高温度可以提高反应物分子的能量，增大反应物之间的碰撞频率，增大反应物分子形成过渡态的比例，因此升高温度可以提高化学反应速率。 4.基元反应碰撞理论简介 (1)有效碰撞理论 ①基元反应发生的先决条件 反应物的分子之间必须发生碰撞，但并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 ② ③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)有效碰撞与反应速率的关系 改变条件→单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多或减少→化学反应速率增大或减小 (3)用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素 条件改变 活化能 单位体积内 有效碰撞 次数 化学反应 速率 分子总数 活化分子数 活化分子 百分数 增大反应物浓度 不变 增加 增加 不变 增加 增大 增大压强 不变 增加 增加 不变 增加 增大 升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 增大 加催化剂 降低 不变 增加 增加 增加 增大 【典例分析】 【例1】下列说法正确的是 A.对于反应A(s)+B(g)⥫⥬C(g)+D(g)，加入A，反应速率加快 B.2NO2⥫⥬N2O4(正反应放热)，升高温度，反应速率减慢 C.一定温度下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在密闭容器中进行，恒压时充入He，不改变反应速率 D.100 mL 2 mol·L-1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快 【例2】Bodensteins研究了反应2HI(g)⥫⥬I2(g)+H2(g)，某温度下的上述反应中，正反应速率v正=k正c2(HI)，逆反应速率v逆=k逆c(I2)·c(H2)，k=A，其中k正、k逆为速率常数，根据以上内容得出的结论正确的是 A.反应物浓度越大，正反应速率越大 B.使用催化剂，反应的v正增大、v逆减小 C.该反应的平衡常数K= D.速率常数的大小只与温度有关 【例3】某课题组研究煤燃烧过程中氮氧化物与砷反应的微观机理，得到如下数据和图像。已知：反应速率为反应物浓度和速率常数k的函数，Ea为活化能。对于所研究的三个反应，下列说法错误的是 反应 Ea/(kJ·mol-1) As+N2O—→AsO+N2 78.45 As+NO2—→AsO+NO 2.58 As+NO—→AsO+N 155.85 A.相同条件下的氧化性：NO2>NO B.相同条件下，As与NO的反应速率最慢 C.升高温度能增大As与N2O反应的活化能 D.其他条件不变，改变温度不能显著改变As与NO2的反应速率 【知识点4】催化剂对化学反应速率的影响 1.催化剂的概念 (1)催化剂是能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。 (2)催化剂的活性与自身成分、粒径、合成方法、压强、温度等有关。催化剂发挥作用需要维持在活性温度范围内。此外，有些物质的存在会使催化剂明显失效，这种现象称为催化剂中毒。 2.催化剂对化学反应速率的影响 分析表2⁃3⁃6： 可得出以下结论： (1)使用催化剂，反应的活化能降低，化学反应速率常数大幅增大，能大幅度加快化学反应速率。 (2)比温度、压强、浓度对化学反应速率影响的程度更大。 3.催化剂的催化原理 (1)催化剂通过参与反应改变反应历程，较大幅度降低反应的活化能来提高化学反应速率。 (2)微观解释 使用催化剂—→改变反应的历程—→降低反应的活化能—→使更多的反应物分子成为活化分子—→增加单位体积内的活化分子百分数—→加快化学反应速率。 4.催化剂的特点 (1)选择性：某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化作用。 (2)高效性：可以较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。 (3)催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率，不能改变反应热，只能改变化学反应速率。 【典例分析】 【例1】下列叙述正确的是 A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH) B.催化剂能提高化学反应的平衡转化率 C.催化剂能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程和反应的活化能 D.温度越高，催化剂的催化效果越好 【例2】2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g)反应进程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 A.ΔH=E1-E2 B.该反应为吸热反应 C.升高温度，不影响活化分子百分数 D.使用催化剂使该反应的焓变发生改变 【例3】实验小组探究双氧水与KI的反应，实验方案如下表。 序号 ① ② ③ 实验装置 及操作 实验现象 溶液无明显变化 溶液立即变为黄色，产生大量无色气体；溶液温度升高；最终溶液仍为黄色 溶液立即变为棕黄色，产生少量无色气体；溶液颜色逐渐加深，温度无明显变化；最终有紫黑色沉淀析出 下列说法不正确的是 A.KI对H2O2分解有催化作用 B.对比②和③，酸性条件下H2O2氧化KI的速率更大 C.对比②和③，②中的现象可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率 D.实验②③中的温度差异说明，H2O2氧化KI的反应放热 课后精练 1、下列方法能实现对应化学反应速率测定的是____________(填序号)。  化学反应 一定时间内 ① CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) 用压力传感器测量反应前后体系压强变化 ② Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ 用分析天平称量镁条反应前后的质量变化 ③ H2O2+2HI===2H2O+I2 用比色计测量反应前后颜色深浅 ④ Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O 用浊度计测量反应前后浊度变化 ⑤ 2H2O22H2O+O2↑ 用注射器收集反应后气体体积 2、氨催化氧化制硝酸的第一步反应是4NH3(g)+5O2(g)⥫⥬4NO(g)+6H2O(g)。在密闭反应器中发生上述反应，测定反应速率如下，其中反应速率最快的是 A.v(NH3)=0.4 mol·L-1·min-1 B.v(O2)=1.0 mol·L-1·min-1 C.v(NO)=0.02 mol·L-1·s-1 D.v(H2O)=1.2 mol·L-1·min-1 3、一定温度下，反应MgCl2(l)⥫⥬Mg(l)+Cl2(g)　ΔH>0，达到平衡时，下列说法错误的是 A.将容器体积压缩为原来一半，当体系再次达到平衡时，Cl2的浓度增大 B.继续加入MgCl2(l)，平衡不移动 C.减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变 D.升高温度该反应的化学平衡常数K增大 4、下列说法正确的是 A.在一定条件下的密闭容器发生反应aA(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.6倍，则a>c+d B.一定温度下，对2BaO2(s)⥫⥬2BaO(s)+O2(g)平衡体系缩小体积，再次平衡时c(O2)增大 C.在一定条件下，可逆反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)达到平衡后，保持恒温恒容，再通入一定量N2O4，平衡逆向移动，且达到新平衡时NO2的百分含量减小 D.在一定条件下，可逆反应C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g)　ΔH>0达到平衡状态，升高温度或增大CO浓度，均能增大单位体积内活化分子百分数，从而增大化学反应速率 5、在1 L密闭容器中，发生反应：N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，若最初加入的N2和H2物质的量均为4 mol，测得10 s内H2的平均速率v(H2)=0.12 mol·L-1·s-1，则反应进行到10 s时容器中N2的物质的量是 A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.6 mol 6、反应A+B—→C的反应速率方程为v=kc(A)·c(B)，v为反应速率,k为速率常数。当c(A)=c(B)=1 mol·L-1时，反应速率在数值上等于速率常数。下列说法正确的是 A.只增大c(A)时，v值增大 B.只增大c(A)时，v值不变 C.只升高温度时，k值不变 D.只升高温度时，k值变小 7、化学反应速率可以通过实验测定。下列说法错误的是 A.酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应，可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率 B.锌与稀硫酸反应，可以通过测量一定时间内产生的H2体积来计算反应速率 C.可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能力等来测定反应速率 D.恒温恒容条件下发生反应：H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)，可以通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率 8、在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为CH3CH2CH3(g)⥫⥬CH3CH==CH2(g)+H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示 [*表示吸附态，*CH3CHCH2+2*H—→CH3CH==CH2(g)+H2(g)中部分进程已省略]。 下列说法正确的是 A.总反应是放热反应 B.两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同 C.和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定 D.①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CH2CH3—→*CH3CHCH3+*H 9、某密闭容器中发生如下反应：X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g)　ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是 A.t2时加入了催化剂 B.t3时降低了温度 C.t5时增大了压强 D.t3~t4时间内转化率最低 10、恒温恒容条件下，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如表所示，下列说法不正确的是 c(NH3)/(10-3 mol·L-1) 编号 表面积/cm2 0 min 20 min 40 min 60 min 80 min ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A.实验①，0~20 min内，v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1 B.实验②，40 min时未达到平衡状态，x≠0.40 C.其他条件相同，增加氨气的浓度，反应速率一定增大 D.其他条件相同，增加催化剂的表面积，反应速率增大 11、在气体参与的反应中，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，完成下列问题： (1)降低反应活化能的是________(填序号，下同)。  (2)增加活化分子百分比的是________。  (3)未改变活化分子百分比，增加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____________。  12、在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)+nY(g)⥫⥬pZ(g)+qQ(g)。在0~3 min内，各物质的物质的量变化如表所示： 物质 X Y Z Q 起始物质的量/mol 0.7 1 2 min末物质的量/mol 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末物质的量/mol 0.8 已知2 min内v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1，=。 (1)起始时n(Y)=________，n(Q)=____________。  (2)化学方程式中m=________，n=____________，p=________，q=________。  (3)用Z表示2 min内的反应速率为____________。  (4)2 min末Q的转化率为________。  13、某反应过程的能量变化关系如图所示。 (1)已知热化学方程式H2(g)+O2(g)===H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1,该反应正反应的活化能为167.2 kJ·mol-1，则其逆反应的活化能为________________。  (2)已知C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH=+1.5 kJ·mol-1，某同学根据该反应吸收的热量较小，认为由石墨变为金刚石的反应很容易进行，但事实上该反应却很难发生，需要很高的温度和很大的压强，请你分析造成这种现象的主要原因是____________________。  (3)对于同一反应，图中虚线Ⅱ与实线Ⅰ相比，活化能降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是____________。  14、已知反应：aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)，某温度下，在2 L密闭容器中通入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 (1)从反应开始到12 s时，用A的浓度变化表示的反应速率为________________。  (2)经测定，前4 s内v(C)=0.05 mol·L-1·s-1，则该反应的化学方程式为_________。 (3)在图中将反应产物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。 (4)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经相同时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(A)=0.3 mol·L-1·s-1，乙：v(B)=0.12 mol·L-1·s-1，丙：v(C)=9.6 mol·L-1·min-1。则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________________。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $