第01讲 化学反应速率及其影响因素(复习讲义)(山东专用) 2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-07-30
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精品
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦化学反应速率计算、影响因素及活化能等核心考点,按概念理解-定量计算-理论解释的逻辑层次构建知识体系,通过命题透视、思维建模、考点精讲及真题溯源环节,帮助学生系统突破速率比较、控制变量探究等难点。
讲义突出科学思维与科学探究,如用“三段式法”解析速率计算,设计“控制变量”实验探究影响因素,结合真题变式训练强化解题范式。分层练习与即时反馈保障复习效率,助力学生提升应试能力,为教师把控复习节奏提供清晰指导。
内容正文:
第01讲 化学反应速率及其影响因素
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应速率的概念及计算
知识解构 知识点1 化学反应速率
知识点2 化学反应速率的计算
知识点3 化学反应速率的大小比较
知识点4 化学反应速率的测定
考向破译 考向1 考查化学反应速率的计算
考向2 考查化学反应速率大小比较
考向3 考查化学反应速率的测定
考点二 影响化学反应速率的因素
知识解构 知识点1 影响化学反应速率的因素
知识点2 反应速率理论——“有效碰撞理论”
知识点3 速率常数和速率方程
知识点4 认识催化剂的四大误区
考向破译 考向1 考查影响化学反应速率的因素
考向2 考查“控制变量”探究影响化学反应速率的因素
考向3 考查速率常数及其应用
考向4 反应历程中有关反应速率的分析
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
化学反应速率的概念及计算;影响化学反应速率的因素、活化能
T10,2分;
T12,4分;
T19(1)(2),4分
T9,2分;
T10,4分;
T20(1)(2)(3),9分
山东卷T12(D项),2分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
分析近3年的山东高考化学试题,可以看出针对本讲内容的考查主要包括化学反应速率的计算和活化能。考查也较为频繁,属于高考重点复习内容。在命题特点上,选择题中直接考查速率计算及影响因素的定性判断,或者通过对比实验考查速率的变量控制。综合性中结合平衡移动综合命题,分析升温同时加压对速率和平衡的双重影响,以及图像分析。
►复习目标:
1.知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。
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。
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。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应速率的概念及计算
知●识●解●构
知识点1 化学反应速率
①
表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示(有时可用物质的量或固体厚度)
②
表达式
v=(Δc为物质浓度的改变量,Δt为时间的改变量,v为化学反应速率。)
③
单位
(由浓度单位和时间单位构成):mol·L-1·s-1,mol·L-1·min-1,mol·L-1·h-1
④
对于反应
mA+nB=pC+qD,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
温馨提醒
分类角度
从测定时间分
从反应方向分
类型
瞬时速率:某一时刻的反应速率
平均速率:某段时间内的反应速率的平均值
正反应速率:可逆反应中正反应方向的反应速率
逆反应速率:可逆反应中逆反应方向的反应速率
注意点
通常所计算的是平均速率
通常所计算的是正逆反应抵消后的总反应速率
得分速记
(1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(2)由v=计算得到的是一段时间内的平均速率,用不同物质表示时,其数值可能不同,但意义相同。
(3)化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。这里所说的化学反应速率指的是平均反应速率,而不是瞬时反应速率。一定温度下,锌粒在1 mol/L的稀盐酸中反应的反应速率与反应时间的关系如图所示,图中A点的斜率就是在t1时刻的瞬时反应速率。
(3) 同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的。主要原因:反应物浓度的不断变化;而且反应所引起的热量变化对反应速率也有较大影响。
知识点2 化学反应速率的计算
1.化学反应速率计算的4个方法
(1)定义式法:v=。
(2)比例关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。对于反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g)来说,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
得分速记
同一化学反应用不同物质表示的反应速率其数值可能不同,因此,一定要标明是哪种具体物质的反应速率。
(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。
(4)从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤
①从图像中获取计算的数据
纵坐标可以是物质的量,也可以是物质的量浓度,横坐标是时间。
例如:某温度时,在定容(VL)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。根据图像可进行如下计算:
A.求某物质的平均速率、转化率,如:v(X)= mol/(L·s),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依据图像求反应速率的步骤
第一步:找出横、纵坐标对应的物质的量;
第二步:将图中的变化量转化成相应的浓度变化量;
第三步:根据公式v=进行计算。
2.化学反应速率计算的万能方法——三段式法
(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。
如对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),起始时A的浓度为a mol·L-1,B的浓度为b mol·L-1,反应进行至t1s时,A消耗了x mol·L-1,则化学反应速率可计算如下:
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1) a b 0 0
转化/(mol·L-1) x
t1/(mol·L-1) a-x b-
则:v(A)= mol·L-1·s-1,v(B)= mol·L-1·s-1,v(C)= mol·L-1·s-1,v(D)= mol·L-1·s-1。
知识点3 化学反应速率的大小比较
1.定性比较
通过明显的实验现象(如气泡产生快慢、沉淀生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。
2.定量比较
同一化学反应中,不同物质来表示化学反应速率时,数值可能不同,需要进行转化。常用以下两种方法:
(1)归一法
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。
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。
(2)比值法:通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较,比值大的化学反应速率大。
如对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),若>,则A表示的化学反应速率较大。
3.由图像比较反应速率大小的方法:根据图像看反应达到平衡所需的时间,时间越短,对应的反应的温度、浓度或压强就越大,则对应的反应速率越大。
知识点4 化学反应速率的测定
1.定性描述:(根据实验现象,以锌与硫酸反应为例)
①观察产生气泡的快、慢;
②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少;
③用手触摸试管,感受试管外壁温度的高、低;
2.定量描述:(根据实验测量,单位时间内:)
①测定气体的体积;
②测定物质的物质的量的变化;
③测定物质或离子的浓度变化;
④测定体系的温度或测定反应的热量变化。
3.测量化学反应速率的常见方法
(1)量气法
(2)比色法
(3)电导法
(4)激光技术法
4.化学反应速率的测量——实验
(1)反应原理:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(2)实验装置
(3)测量数据
①单位时间内收集氢气的体积;
②收集相同体积氢气所需要的时间;
③有pH计测相同时间内pH变化,即△c(H+)。
④用传感器测△c(Zn2+)变化。
⑤测相同时间内△m(Zn)。
⑥相同时间内恒容压强变化;
⑦相同时间内绝热容器中温度变化。
考●向●破●译
考向1 考查化学反应速率的计算
例1一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图。下列说法不正确的是
A.t1 min时,正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系
C.0~8 min,H2的平均反应速率v(H2)=0.011 25 mol·L-1·min-1
D.10~12 min,N2的平均反应速率v(N2)=0.002 5 mol·L-1·min-1
【答案】A
【解析】】A项,t1 min时,反应没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,错误;B项,根据图像可知,在0~8 min内,X增加了0.6 mol,Y减少了0.9 mol,X、Y变化的物质的量之比为2∶3,则X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系,Y曲线表示H2的物质的量随时间的变化关系,正确;C项,0~8 min,v(H2)==0.011 25 mol·L-1·min-1,正确;D项,10~12 min,v(NH3)==0.005 mol·L-1·min-1,v(N2)==0.002 5 mol·L-1·min-1,正确。
【变式训练1·变考法】一定条件下,向5 L恒容密闭容器中加入6 mol A和2 mol B,发生反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g);2 min时,剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为0.32 mol·L-1。下列说法正确的是
A.x=3
B.0~2 min内,v(A)=0.48 mol·L-1·min-1
C.当剩余0.4 mol B时,反应时间为4 min
D.其他条件相同,若起始时向2.5 L容器中充入6 mol A和2 mol B,当剩余1.2 mol B时,消耗时间小于2 min
【答案】D
【解析】列三段式:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)
起始/mol 6 2 0 0
变化/mol 2.4 0.8 0.8x 1.6
2 min时/mol 3.6 1.2 0.8x 1.6
A项,根据C的浓度为0.32 mol·L-1可得=0.32 mol·L-1,x=2,错误;B项,0~2 min内,Δc(A)==0.48 mol·L-1,v(A)==0.24 mol·L-1·min-1,错误;C项,随着反应进行,反应物的浓度减小,反应速率减小,故再反应0.8 mol B,剩余0.4 mol B,所需的时间超过2 min,反应需要总时间大于4 min,错误;D项,其他条件相同,缩小容器容积,反应物的浓度增大,反应速率加快,当剩余1.2 mol B时,消耗时间小于2 min,正确。
【变式训练2·变题型】(2026·山东济南·模拟预测)向体积为2 L的恒容密闭容器中分别充入、,仅发生反应Ⅰ和Ⅱ,反应相同时间t s后,测得实际转化率和、CO的实际选择性随温度(T/K)的变化如图2所示,同时模拟出平衡转化率和平衡时、CO的选择性如图2所示。
温度下,0~t s内用表示的反应速率___________(用含t的代数式表示),
【答案】
【解析】时,实际转化率为8%,故参与反应的,甲醇实际选择性为40%,故生成的,容器体积为2L,0~ts内用表示的反应速率;
考向2 考查化学反应速率大小比较
例2在不同条件下进行2A(g)+B(g)3C(g)+4D(g)的从反应中,表示该反应速率最快的是
A.v(A)= 0.5 mol•L-1min-1 B.v(B)= 1.5 mol•L-1min-1
C.v(C)= 0.3 mol•L-1min-1 D.v(D)= 1.0mol•L-1min-1
【答案】B
【解析】A.v(A)= 0.5 mol•L-1min-1;
B.v(B)= 1.5 mol•L-1min-1,则;
C.v(C)= 0.3 mol•L-1min-1,则;
D.v(D)= 1.0mol•L-1min-1,则;
故选B。
解题妙招
定量法比较化学反应速率的大小
(1)归一法:按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA(g)+bB(g)cC(g),即比较与,若>,则用A表示时的反应速率比用B表示时大。
考向3 考查化学反应速率的测定
例3实验室用如图所示装置测定化学反应速率,下列说法错误的是
A.实验中可用秒表进行计时
B.在锥形瓶中加入适量NaHSO4固体,则ʋ(H2)增大
C.可用一段时间内H2的浓度变化表示化学反应速率
D.为减小误差,可在锥形瓶和分液漏斗上口间连接一橡胶管保证液体能够顺利流下
【答案】C
【解析】A.该实验可用秒表计时,故A正确;
B.在锥形瓶中加入适量NaHSO4固体,NaHSO4完全电离,增大了H+浓度,则ʋ(H2)增大,故B正确;
C.反应产生氢气,推动活塞外移,体积在发生改变,不能用一段时间内H2的浓度变化表示化学反应速率,故C错误;
D.为了防止气压过大液体不能够流下来,可在锥形瓶和分液漏斗上口间连接一橡胶管保证液体能够顺利流下,减少误差,故D正确;
故答案为:C。
解题妙招
化学反应速率的测定原理与方法
(1)测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。
(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气体的时间来测定反应速率,或通过测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。如气体体积、体系压强、颜色深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,人们常利用颜色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。
②利用科学仪器测量:如在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色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。
【变式训练1·变考法】(2026·山东烟台·二模)实验测定与KI反应速率的过程如图,实验中发生:(较慢);(极快)。
已知:①淀粉遇变蓝;②(极快)。
下列说法正确的是
A.当溶液刚好从蓝色变为无色时,立即停止计时
B.
C.其他条件不变,只减小的浓度,测得反应速率减慢
D.利用该原理可测定酸性氧化KI的反应速率
【答案】B
【解析】A.当完全消耗后,溶液中才会积累,使淀粉从无色变为蓝色,因此刚好变蓝时立即停止计时,符合实验原理,A错误;
B.由题中反应式可得计量关系:,即,由题可得,总体积为100mL,初始 , ,则,时间为40s,则,B正确;
C.Na2S2O3参与的反应是快反应,反应速率由第一步慢反应决定,其他条件不变,只减小的浓度,速率基本不变,C错误;
D.酸性本身为紫色,会干扰终点蓝色的观察,且氧化性强,会优先氧化,无法用该原理测定反应速率,D错误;
故答案选B。
考点二 影响化学反应速率的因素
知●识●解●构
知识点1 影响化学反应速率的因素
内因
反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素。
外因
浓度
增大反应物的浓度,可使反应速率增大
压强
对于气体反应,增大压强,可使反应速率增大
温度
一般升高温度,可使反应速率增大
催化剂
使用催化剂,可使反应速率增大
其他
如固体表面积越大,反应反应速率越快;光照、搅拌、形成原电池
温馨提醒
①气体反应压强的变化,其本质是气体的浓度变化。
如恒容时通不参加反应的气体,虽压强增大,但反应速率不变;如恒压下通不参加反应的气体,虽总压不变,但反应速率降低
②对可逆反应,升高温度,无论是吸热反应还是放热反应,正、逆反应速率均增大,反之均降低
③对可逆反应,使用催化剂,正、逆反应速率均同等程度的增大
催化剂的活性
①催化剂的活性除与自身成分有关外,还受到粒子直径、合成方法等因素以及反应温度、压强等条件的影响。此外,有些物质的存在会使催化剂明显失效,即催化剂中毒。
②催化剂催化时需要适宜的温度,温度过低,活性低;温度升高,活性增强,但温度过高,催化剂可能失去活性。
多因素影响下的速率变化
常见影响反应速率的因素
浓度、温度、压强、催化剂活性、接触面积、原电池原理、副反应等
反常速率加快常见情况
①温度升高;②形成原电池;③反应生成物对反应有催化作用;④温度升高,催化剂活性增强;⑤反应物浓度增大等
反应速率减慢常见情况
反应物浓度减小;②反应温度过高,催化剂失去活性;③析出的晶体或沉淀覆盖在固体表面,阻碍反应的进行;④竞争吸附等
得分速记
(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数,故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时,要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。
(3)改变温度,使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素的改变,反应速率则不一定发生变化。
(4)其他条件一定,升高温度,不论正反应还是逆反应,不论放热反应还是吸热反应,反应速率都要增大,只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
(5)稀有气体对有气体参与的反应速率的影响
①恒温恒压
②恒温恒容
3.控制变量法探究外界条件对速率的影响
探究
变量
举例
备注
温度
温度不同
①确定变量:先弄清楚影响反应速率的因素有哪些(浓度、温度、压强、催化剂、固体物质的表面积等)
②控制变量:“定多变一”,仅要探究的因素(如催化剂)不同,其余的因素(浓度、温度、压强、固体物质的表面积等)要完全相同
③ 探究不同催化剂对反应速率的影响时,加入催化剂的体积相同可保证加入催化剂后过氧化氢的浓度相同;对比实验中加入相同体积的水也是为了保证过氧化氢的浓度相同
④ 若探究温度对反应速率的影响,则必须在 将溶液加热(或降温)到所需要的温度
浓度
浓度不同
催化剂
催化剂不同
知识点2 反应速率理论——“有效碰撞理论
1.基元反应:一个化学反应往往经过多个步骤才能实现,每一步反应都称为基元反应。
2.活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子:有足够的能量,能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。活化分子百分数 =×100%。
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:能够发生化学反应的碰撞为有效碰撞。化学反应发生的先决条件是反应物分子间必须发生碰撞。有效碰撞必须具备两个条件:一是发生碰撞的分子具有较高的能量,二是碰撞时要有一定的方向。
3.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
4.利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响——活化能→活化分子→有效碰撞→化学反应速率
条件变化
微观因素变化
化学反应速率变化
活化分子百分数
单位体积内活化分子数目
有效碰撞
浓度
增大
不变
增加
增加
加快
压强
增大
不变
增加
增加
加快
温度
升高
增加
增加
增加
加快
催化剂
使用
增加
增加
增加
加快
知识点3 速率常数和速率方程
1.基元反应与反应历程
(1)定义:基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应,又称为简单反应。大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。反应历程中的每一步反应都称为基元反应。反应历程又称反应机理。例如H2(g)+I2(g)2HI(g),它的反应历程可能是如下两步基元反应:
①I2I+I(快)
②H2+2I2HI(慢)
其中慢反应为整个反应的决速步骤。
(2)基元反应过渡状态理论
基元反应过渡状态理论认为,基元反应在从反应物到生成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。
AB+C―→[A…B…C]―→A+BC
反应物 过渡态 生成物
过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型,过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高,此步基元反应速率越慢]。例如,一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br+OH-―→[Br…CH3…OH]―→Br-+CH3OH
(3)活化能(能垒)与反应机理
使用催化剂,可以改变活化能,改变反应机理,在反应机理中每一步反应的活化能不同,且均比总反应的活化能低,故一般使用催化剂可以降低反应活化能,加快反应速率,如图所示:
E1为总反应的活化能,E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。
2.速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:aA+bB===gG+hH
则v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如:①SO2Cl2SO2+Cl2 v=k1c(SO2Cl2)
②2NO22NO+O2 v=k2c2(NO2)
③2H2+2NON2+2H2O v=k3c2(H2)·c2(NO)
3.速率常数含义
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
4.速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。
5.速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下, 可逆反应:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,v正=k正 ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H),由于平衡时 v正=v逆,则k正ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),所以==K。
知识点4 认识催化剂的四大误区
误区1
催化剂
不参加化学反应
实际上,催化剂不是不参加化学反应,而是在化学反应前后,催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中,铜参与反应的原理如下:第一步为2Cu+O22CuO,第二步为CuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O,这两步反应方程式的加和为O2+2CH3CH2OHCH3CHO+2H2O。显然催化剂参与了化学反应
误区2
一种反应
只有一种催化剂
实际上一个反应可以有多种催化剂,只是我们常选用催化效率高的,对环境污染小,成本低的催化剂,如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰,也可以是氯化铁,当然还可以硫酸铜等
误区3
催化剂都是加快化学反应速率
实际上,催化剂有正催化剂与负催化剂,正催化剂加快化学反应速率,负催化剂是减慢化学反应速率的
误区4
催化剂的效率与催化剂的量无关
实际上,催化剂参与了化学反应,是第一反应物。既然是反应物,催化剂的表面积,催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品,酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的
考●向●破●译
考向1 考查影响化学反应速率的因素
例1某温度下,在体积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0,下列叙述正确的是
A.加入少量W,逆反应速率增大
B.升高温度,正反应和逆反应速率都增大
C.在容器中加入氦气,压强增大,反应速率增大
D.将容器的体积压缩,可增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增大
【答案】B
【解析】升温,正、逆反应速率均增大,B正确;体积一定时加入氦气,物质的量浓度不变,不影响反应速率,C错误;压缩体积,单位体积内的活化分子数增大,但活化分子百分数不变,D错误。
【易错警示】警惕外界因素对化学反应速率影响的5大误区
(1)误认为随着化学反应的进行,化学反应速率一定逐渐减小。其实不一定,因为反应速率不仅受浓度影响,而且受温度影响,一般会先增大后减小。
(2)误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致,单位书写是否正确。
(3)误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率,但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。
(4)误认为只要增大压强,化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行,若充入氦气(或不参与反应的气体),压强增大,但参与反应的各物质的浓度不变,反应速率不变;若反应在密闭容积可变的容器中进行,充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变,容器体积增大,各组分浓度减小,反应速率减小。
(5)误认为温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响不一致。如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动,则对于放热反应,升温时,逆反应速率增大,而正反应速率减小。其实不然,温度升高,正、逆反应速率都增大,只是吸热反应方向速率增大程度大;同理,降温会使吸热反应方向速率减小程度大,而导致化学平衡向放热方向移动。
【变式训练1·变题型】X→Y反应分两步进行,在催化剂Cat1、Cat2作用下能量变化如图所示。下列叙述正确的是
A.Cat1作用下,第二步反应为决速反应
B.两种催化剂不改变总反应能量变化
C.催化剂可以改变生成物Y的平衡浓度
D.升高温度,第一步反应加快,第二步反应减慢
【答案】B
【解析】A项,化学反应速率取决于慢反应,由图可知,Cat1作用下第一步反应的活化能大于第二步,则第一步反应为慢反应,为决速反应,错误;B项,总反应的能量变化取决于反应物的总能量和生成物总能量的差值,与催化剂无关,故两种催化剂不改变总反应能量变化,正确;C项,催化剂改变反应历程,降低反应活化能,加快化学反应速率,但是不能使平衡发生移动,故催化剂不可以改变生成物Y的平衡浓度,错误;D项,升高温度,第一步反应加快,第二步反应也加快,错误。
【变式训练2·变考法】(2026·山东烟台·模拟预测)下列生活项目与所涉及的化学知识不相符的是
生活项目
化学知识
A
含氟牙膏可预防龋齿
利用了沉淀转化原理
B
红外光谱用于识别垃圾塑料类型
不同官能团对红外光的吸收频率不同
C
蔬菜大棚中悬挂气肥发生器
浓度能影响光合反应速率
D
真丝织品不宜使用加酶洗衣粉
酶能使真丝中的蛋白质变性
【答案】D
【解析】A.含氟牙膏中的可将牙齿表面的羟基磷酸钙转化为更难溶的氟磷酸钙,利用了沉淀转化原理,A对应知识正确;
B.不同塑料的官能团种类不同,不同官能团对红外光的吸收频率不同,因此可用红外光谱识别垃圾塑料类型,B对应知识正确;
C.是光合作用的反应物,浓度会影响光合反应速率,因此可在蔬菜大棚中使用气肥,C对应知识正确;
D.真丝主要成分是蛋白质,加酶洗衣粉中的蛋白酶会催化蛋白质水解,而非使蛋白质变性,D对应知识错误;
故选D。
考向2 考查“控制变量”探究影响化学反应速率的因素
例2(多选)硫代硫酸钠(Na2S2O3)能与人体内的重金属离子结合,减少其对身体的毒性影响。实验小组探究影响Na2S2O3溶液与含溶液反应机理的因素做如下表实验。查阅资料:不能稳定存在于水溶液中;与形成的配位化合物为无色,与形成的配位化合物为黄色;叠色原理:黄+蓝=绿。
实验
滴管中试剂
试管中试剂
编号及现象
2mL2.0mol/LNa2S2O3溶液
1mL1.0mol/LCuSO4溶液1mLH2O
实验a:溶液先变绿后变黄至接近无色,静置无变化
xmL2.0mol/L Na2S2O3溶液
1mL1.0mol/L CuSO4溶液,ymLH2O
实验b:溶液先变绿后变黄色,静置无变化
0.5mL2.0mol/L Na2S2O3溶液
1mL1.0mol/LCuSO4溶液,2.5mLH2O
实验c:溶液变为绿色,静置无变化
2mL2.0mol/L Na2S2O3溶液
1mL1.0mol/LCuCl2溶液,1mLH2O
实验d:溶液先变绿后变黄色,静置后很快出现白色沉淀,溶液颜色进一步变浅
下列说法正确的是
A.若保证,则表中数据 x=2,y=1
B.由实验a、b和c可知,随着的减小,发生氧化还原反应的趋势增大
C.由实验a和d可知,Cu+与Cl-生成沉淀的速率小于Cu+与发生配合反应的速率
D.硫代硫酸钠能与铜的离子形成配合物是由于S有孤对电子,具有良好的配位能力
【答案】BD
【分析】该实验的实验目的是探究溶液中铜离子与硫代硫酸根离子的反应,通过实验探究得到溶液中硫代硫酸根离子与铜离子的物质的量比增大,二者发生络合反应的趋势减弱,发生氧化还原反应的趋势增强。
【解析】A.由探究实验保证可知,硫代硫酸钠溶液的体积x=2,由变量唯一化原则或者,溶液总体积为4mL,则y=2,故A错误;
B.由实验现象可知,随着的减小,发生络合反应的趋势减小,发生氧化还原反应的趋势增大,故B正确;
C.由实验a和d的实验现象可知,Cu+与Cl-生成沉淀的速率大于Cu+与发生配合反应的速率导致d中溶液先变绿后变黄色,静置后很快出现白色沉淀,溶液颜色进一步变浅,故C错误;
D.硫代硫酸钠能与具有空轨道铜的离子形成配合物是由于硫代硫酸根离子中硫原子有孤对电子,具有良好的配位能力,故D正确;
故选BD。
【变式训练2·变考法】(2025·山东青岛·二模)某兴趣小组同学将的酸性溶液和溶液按如下比例混合,探究浓度对反应速率的影响。
序号
温度
①
20℃
②
20℃
现象:实验①溶液很快由紫色变为青绿色,而实验②慢一点;变为青绿色后,实验②溶液很快褪至无色,而实验①褪色慢一点。
资料:与很难形成配合物;(青绿色),有强氧化性,而氧化性极弱。
下列说法错误的是
A.
B.溶液中能通过加盐酸酸化调
C.溶液由青绿色褪至无色过程中,实验①中较小,导致褪色速率较慢
D.由实验可知,加入越多,溶液由紫色褪至无色的速率越快
【答案】BD
【解析】A.题目探究浓度对反应速率的影响,要控制单一变量,则设计实验时,除浓度外,其他量均相同,所以加水体积为,即,A正确;
B.溶液可与盐酸反应放出氯气,故不可用盐酸酸化,B错误;
C.由实验时溶液都是先变为青绿色后褪至无色可知,在反应过程中,先被还原为,后被还原为,由青绿色褪至无色的过程中,若浓度过大,平衡正向移动,导致浓度降低,褪色速率较慢,C正确;
D.由表中数据和实验现象可知,并不是加入越多,溶液由紫色褪至无色的速率越快,D错误;
故答案为:BD。
解题妙招
控制变量法探究影响反应速率的因素题目解题策略
(1)确定变量:理清影响实验探究结果的所有因素。
(2)定多变一:在探究时,先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
(3)数据有效:解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。
【变式训练2·变载体】某同学为探究化学反应速率的影响因素拟设计如图实验方案,不能达成目的的是
A.探究反应物浓度对化学反应速率的影响
B.探究温度对化学反应速率的影响
C.探究催化剂对化学反应速率的影响
D.探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响
【答案】C
【解析】A.该实验中只有一个变量:反应物浓度,增大反应物浓度加快反应速率,所以该设计能达到实验目的,故A项正确;
B.该实验中只有一个变量:温度,升高温度加快反应速率,能达到实验目的,故B项正确;
C.该实验中有两个变量:温度和催化剂,不能达到实验目的,故C项错误;
D.碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,粉末状的碳酸钙增大反应接触面积,反应更加剧烈,能达到实验目的,D项正确;
答案选C。
考向3 考查速率常数及其应用
例3(2025·山东日照·一模)(多选)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、P1),恒温恒压密闭容器Ⅱ(T2、P2)中充入1molC3H8(g)发生反应 >0,反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知:v=kc(C3H8),T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2,v(x)=v(y),t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法错误的是
A.反应速率常数k1:k2=18:13
B.x点的活化分子数目多于z点
C.减小容器Ⅰ的压强,可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
D.若容器Ⅱ初始充入1mol丙烷和5molAr,则平衡后,丙烷的转化率为75%
【答案】ACD
【分析】从图像分析,容器Ⅰ(T1、P1)初始小于容器Ⅱ(T2、P2)初始,说明容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ,;x点,,y点,,由,即,则,。
【解析】A.根据图像分析,x点,,y点,,由,即,则,A项错误;
B.相同温度下,y点比z点大,,由,则,结合x点与z点相同,说明单位体积x点的活化分子数目多于z点,容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ,则x点的活化分子数目多于z点,B项正确;
C.从上述分析可知,,再减小容器Ⅰ的压强,反应平衡正移,压强影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大,>0,,温度影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大,故在容器Ⅰ、容器Ⅱ分别处于温度下,减小容器Ⅰ的压强,不可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同,C项错误;
D.容器Ⅱ(T2、P2)初始1molC3H8(g),,则容器体积为1L,t1时达到化学平衡状态,,根据三段式分析计算,, ,解得;平衡时气体,;温度不变,不变,若丙烷的转化率为75%时,计算,,此时,,此时不是平衡状态,即平衡后,丙烷的转化率不等于75%,D项错误;
答案选ACD。
【变式训练1·变考法】某温度下,某溶液初始时仅溶有 A,同时发生两个反应:①AB+C、②AB+D,反应①的速率可表示为 ,反应②的速率可表示为 为速率常数)。T2温度时,该体系中A、B、C、D浓度随时间变化的曲线如图1;反应①和②的 曲线如图2。下列说法正确的是
A.曲线 L4表示D浓度随时间的变化
B.若图 1的温度降低,t0s时刻体系中 变大
C.T2温度时,反应①的活化能比反应②的活化能小
D.时曲线 L1 对应的物质的化学反应速率为
【答案】B
【分析】由方程式可知,两个反应中A都是反应物、B都是生成物,则L2代表A浓度随时间变化的曲线、L1代表B浓度随时间变化的曲线;由图2可知,温度为T2时,速率常数k1<k2,则图1中对应曲线L3代表D浓度随时间变化的曲线、L4代表C浓度随时间变化的曲线。
【解析】A.由分析可知,L4代表C浓度随时间变化的曲线,故A错误;
B.由图2可知,温度降低时,体系中反应①的速率降低幅度大于反应②,则图1的温度降低时,t0s时刻体系中值变大,故B正确;
C.反应的活化能越大,反应速率越小,由图2可知,T2温度时,反应①的反应速率慢于反应②,则反应①的活化大于反应②,故C错误;
D.由分析可知,L1代表B浓度随时间变化的曲线,由图可知,2s内,B的平均速率为=,而不是2s时的速率,故D错误;
故选B。
【变式训练2】恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应①、②。反应①的速率,反应②的速率,式中、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的关系曲线。下列说法错误的是
A.曲线Ⅱ表示随时间的变化曲线
B.内,
C.提高反应温度有利于提高Z的产率
D.当温度时,总反应速率由反应②决定
【答案】D
【解析】A.由分析可知,曲线Ⅱ表示随时间的变化曲线,A正确;
B.内,曲线II的斜率大于曲线III的斜率,因为化学反应速率v =,在相同时间间隔内,,所以,B正确;
C.由图乙可知,温度升高,减小,lnk1和lnk2都增大,即k1和k2都增大,反应速率加快,温度升高利于反应①、②正向进行,有利于提高Z的产率,C正确;
D.由图乙信息可知,温度时,k1<k2,说明反应①为慢反应,因此,总反应速率由反应①决定,D错误;
故答案选D。
【变式训练3·变考法】逆水气变换反应: 。一定压力下,按投料,、温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,、温度时反应速率常数k分别为、。下列说法错误的是
A.
B.、温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,不能使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
【答案】C
【分析】由图可知,比反应速率快,则;温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于温度下平衡时;由于起始,则达到平衡时和的摩尔分数相等。
【解析】A.根据分析,比反应速率快,反应速率常数与温度有关,结合反应速率方程知,故A正确;B.反应的速率方程为,则,温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于温度下平衡时的,即,则,故B正确;C.温度不变,仅改变体系初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应速率改变,反应达到平衡的时间改变,反应物摩尔分数随时间的变化曲线改变,故C错误;D.温度下,改变初始投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时和的摩尔分数不可能相等,故不能使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同,故D正确;选C。
考向4 反应历程中有关反应速率的分析
例4(2026·山东菏泽·一模)(多选)甲酸有两种可能的分解反应,一定温度下,使用某催化剂时的反应历程如下图所示。下列说法错误的是
A.反应①为吸热反应,反应②为放热反应 B.该条件下甲酸中比更易断裂
C.低温时,反应①的选择性比反应②低 D.升温,反应②速率增大的程度大于反应①
【答案】BC
【解析】A.由图像反应的始态和终态可知,反应①为吸热反应,反应②为放热反应,A正确;
B.由图可知,反应①中断裂键需要吸收的能量低于反应②中断裂键需要吸收的能量,则该条件下甲酸中比更难断裂,B错误;
C.低温时,活化能小的反应更易进行,由图可知,反应①的最大活化能低于反应②的最大活化能,因此低温时更容易发生反应①,即低温时反应①的选择性比反应②高,C错误;
D.升温时,反应①和反应②反应速率均增大,反应②选择性增大,故反应②速率增大的程度大于反应① ,D正确;
故答案选BC。
【变式训练1·变题型】反应物(S)转化为产物(P或Q)的能量变化与反应进程的关系如下图所示。下列关于四种不同反应进程的说法正确的是
A.进程Ⅰ升高温度,逆反应速率增大,正反应速率降低
B.生成相同物质的量的P,进程Ⅰ、Ⅱ释放的能量相同
C.反应进程Ⅲ生成P的速率大于反应进程Ⅱ
D.进程Ⅳ可以说明催化剂可以改变反应产物
【答案】B
【解析】A.升高温度,正、逆反应速率均增大,A错误;
B.进程Ⅱ使用了催化剂X,降低了反应的活化能,但不改变反应热,S转化为P为放热反应,对于进程Ⅰ、Ⅱ,生成等量的P所放出的热量相同,B正确;
C.反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能,则反应速率:反应Ⅱ>反应Ⅲ,C错误;
D.在进程Ⅳ中最终生成Q,改变了反应的产物,即,Z不属于催化剂,D错误;
选B。
【变式训练2·变载体】(2026·山东菏泽·模拟预测)强碱性条件下,NaBH4在催化剂表面与水的反应为NaBH4+4H2O=Na[B(OH)4]+4H2↑,反应机理如图所示。下列说法正确的是
A.使用催化剂能降低反应的焓变
B.图示机理中有非极性键的断裂与形成
C.该反应中每生成1 mol H2,转移电子的数目约为2×6.02×1023
D.若用D2O代替H2O反应,则产物中不含
【答案】D
【解析】A.催化剂降低活化能,不改变焓变,A错误;
B.反应中断裂的是中的B−H极性键、H2O中的极性键,只有非极性键的形成,不存在非极性键的断裂,因此不涉及非极性键的断裂与形成,B错误;
C.中H为-1价,在H2中为0价,氧化失电子,H2O中H为+1价,在H2中为0价,还原得电子,生成4 mol H2时,总转移4 mol电子,每生成1 mol H2,转移电子数目约为6.02×1023,C错误;
D.若用代替,电离出的是,最终结合生成,产物中不含,D正确;
故答案选D。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·山东卷)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
恒压条件下,,,按体积比投料,分别使用甲或乙作催化剂,在下反应固定时间后测定的实验转化率;不改变其他条件,每间隔重复上述实验。的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,选择性在为;甲、乙分别催化时,选择性在均达。下列说法正确的是
A.,
B.范围内,使用甲催化时,选择性随温度升高而增大
C.范围内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小投料量,选择性达时的温度仍为
【答案】C
【解析】A.低温下,随着温度升高,理论平衡转化率下降。根据勒夏特列原理,转化率下降说明低温下占据主导的反应平衡逆向移动了。因此,低温下主导的正反应是放热反应。结合题干信息甲催化时,选择性在为可知,低温区主要发生的是反应Ⅰ,故推断;同理,高温区平衡转化率随温度升高,高温下以反应Ⅱ为主,升高温度反应Ⅱ平衡正向移动,故,A错误;
B.反应I放热、反应Ⅱ吸热,升高温度平衡更有利于吸热的反应Ⅱ,的平衡选择性随温度升高降低;且题目仅说明甲催化时下选择性为100%,不能说明范围内选择性随温度升高增大,该范围内转化率升高是温度升高加快反应速率导致,和选择性无关,B错误;
C.由图可知,范围内,甲、乙催化的实验转化率都与理论平衡转化率重合,说明反应已经达到平衡状态。催化剂只改变反应速率,不改变平衡组成,因此相同温度下,无论使用哪种催化剂,平衡状态相同,产物选择性相同,C正确;
D.反应恒压进行,减小投料量,体系总体积减小,反应物分压增大:反应Ⅰ是气体分子数减少的反应,加压促进反应Ⅰ正向移动,相同温度下选择性会降低,因此选择性达到100%需要更高的温度来对抗压强带来的影响,不再是,D错误;
故选C。
2.(2026·江西卷)/ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂,其原理是/和/氧化还原循环协同作用,反应路径如图(TS代表过渡态,*代表吸附态)。下列说法正确的是
A.通入HCl会降低催化活性,因为生成了
B.CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV
C.TS-2所属的基元反应为决速步骤
D.物种①为
【答案】D
【解析】A.通入HCl时,会与催化剂中的生成难溶的CuCl,使催化剂活性位点减少,并非生成了,A错误;
B.能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值,恒为正值,CN键初始氢化对应TS-1,能垒为,B错误;
C.决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应,经计算TS-1、TS-2、TS-3对应的能垒分别为1.82 eV、1.25 eV、0.83 eV,TS-1所属基元反应为决速步骤,C错误;
D.根据反应前后原子守恒,①是与反应得到的中间体,后续生成,故物种①为,D正确;
故选D。
3.(2026·湖北卷)在温和条件下,、和在催化下直接反应合成,反应机理如图(*表示吸附态)。
下列说法错误的是
A.氨的合成反应方程式为
B.增大催化剂的表面积会提高的平衡产率
C.温度升高不一定有利于的生成
D.过程促进催化剂活性的恢复
【答案】B
【解析】A.反应物为、、,生成物为、,所给方程式原子守恒、符合反应事实,A正确;
B.催化剂只改变反应速率,不影响化学平衡,增大催化剂表面积只能加快反应速率,不能提高的平衡产率,B错误;
C.若该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,且温度过高可能导致催化剂失活,因此温度升高不一定有利于的生成,C正确;
D.过程b中与催化剂表面吸附的反应生成脱附,释放催化剂活性位点,促进催化剂活性的恢复,D正确;
故选B。
4.(2026·湖北卷)将与废弃的太阳能面板材料进行球磨反应,制备高纯度,反应如下:
反应Ⅰ:
已知一定温度下,
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的________,属于________(填“熵增”或“熵减”)反应。
(2)将足量和放入反应器中进行球磨,反应器空腔净体积为。
①反应过程中产量随球磨转速的变化曲线如图1所示,球磨总转数固定为6500转。选择650转/分钟而非400转/分钟的优势是________。
②在转速为650转/分钟条件下反应,的转化率达到,则生成的平均速率为________,此时反应的浓度商为________(填计算式)。当反应时间延长至,的转化率为,此时体系温度为。
(3)若反应Ⅰ不以球磨方式进行,反应的转化率仅为。图2为理论计算得到的球磨和非球磨条件下反应Ⅰ的能量变化图,据此判断球磨能________(填“升高”或“降低”)反应的活化能,从化学键的角度分析,其原因是________。
(4)相对于反应Ⅱ,除了条件更温和、转化率更高及废弃物资源化利用外,球磨反应制还具备的优点是________。
【答案】(1) 熵增
(2)缩短反应时间,且能提高 的产量 (或 )
(3)降低 球磨的机械作用削弱(或部分破坏)了反应物中的化学键,使反应物更易断键发生反应,从而降低活化能
(4)产物中只有一种气体,固气易分离,可直接得到高纯度
【解析】(1)根据盖斯定律,将已知反应依次命名为反应Ⅱ和反应Ⅲ。目标反应Ⅰ可由2×反应Ⅱ+反应Ⅲ得到,因此 。反应Ⅰ中,气体分子数由4增加到6,体系混乱度增大,属于熵增反应。
(2)① 题目已知球磨总转数固定为 转,当转速为 转/分钟时,反应耗时为 ;当转速为 转/分钟时,反应耗时为 。且由图1可知, 转/分钟时的 产量高于 转/分钟时。因此,选择 转/分钟的优势是缩短了反应时间,且能提高 的产量。
② 反应 时, 转化了 ,根据方程式 可知,生成 的物质的量为 。则 生成 的平均速率 。此时剩余 为 ,体系中 ,,该反应的浓度商 。
(3)由图2可知,球磨条件下反应的活化能(即过渡态能量与反应物能量之差)明显小于非球磨条件,故球磨能降低反应的活化能。从化学键角度分析,球磨提供的机械能削弱或部分破坏了反应物分子中的化学键,使得反应物的相对能量升高,从而减少了反应断键所需的能量,使反应更容易达到过渡态。
(4)反应Ⅱ的产物为 和 的混合气体,后续分离提纯较为困难;而反应Ⅰ的产物中只有 一种气体,副产物 为固体,固气极易分离,无需复杂的提纯步骤即可直接得到高纯度 。
5.(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,时加入,各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则变大
【答案】C
【解析】A.①的,②,②-①得到,则K=,A正确;
B.由图可知,时间段,生成M和N的物质的量相同,由此可知,成M和N的平均反应速率相等,B正确;
C.若加入催化剂,增大,更有利于生成M,则变大,但催化剂不影响平衡移动,不变,C错误;
D.若和均为放热反应,升高温度,两个反应均逆向移动,A的物质的量分数变大,即变大,D正确;
故选C。
6.(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
【答案】C
【解析】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;
故选C。
7.(2024·山东卷)逆水气变换反应:。一定压力下,按,物质的量之比投料,,温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,,温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是
A.
B.温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
【答案】CD
【分析】由图可知,T1比T2反应速率速率快,则T1>T2;T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时;由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1,则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。
【解析】A.根据分析,T1比T2反应速率速率快,反应速率常数与温度有关,结合反应速率方程知k1>k2,A项正确;
B.反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2),则,T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时,则,B项正确;
C.温度不变,仅改变体系初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应速率改变,反应达到平衡的时间改变,反应物摩尔分数随时间的变化曲线变化,C项错误;
D.T2温度下,改变初始投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能相等,故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同,D项错误;
答案选CD。
8.(2023·山东卷)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A.t1时刻,体系中有E存在
B.t2时刻,体系中无F存在
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小
D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1
【答案】AC
【分析】一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径中,共发生三个反应:
①E+TFAAF ②FG ③GH+TFAA
t1之后的某时刻,H为0.02 mol∙L-1,此时TFAA的浓度仍为0,则表明0.10mol∙L-1E、起始时的0.08mol∙L-1TFAA、G分解生成的0.02 mol∙L-1 TFAA全部参加反应,生成0.10mol∙L-1F;在t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,则F为0.01 mol∙L-1。
【解析】A.t1时刻,H的浓度小于0.02 mol∙L-1,此时反应③生成F的浓度小于0.02 mol∙L-1,参加反应①的H的浓度小于0.1 mol∙L-1,则参加反应E的浓度小于0.1 mol∙L-1,所以体系中有E存在,A正确;
B.由分析可知,t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,则F为0.01 mol∙L-1,所以体系中有F存在,B不正确;
C.t1之后的某时刻,H为0.02 mol∙L-1,此时TFAA的浓度仍为0,表明此时E和TFAA完全反应生成F,所以E和TFAA生成F的反应速率快,反应的活化能很小,C正确;
D.在t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,F为0.01 mol∙L-1,只有F、G全部转化为H和TFAA时,TFAA的浓度才能为0.08mol∙L-1,而GH+TFAA为可逆反应,所以反应达平衡后,TFAA的浓度一定小于0.08mol∙L-1,D不正确;
故选AC。
9.(2023·河北卷)在恒温恒容密闭容器中充入一定量,发生如下反应:
反应②和③的速率方程分别为和,其中分别为反应②和③的速率常数,反应③的活化能大于反应②。测得的浓度随时间的变化如下表。
0
1
2
3
4
5
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.内,X的平均反应速率为
B.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大
C.若,平衡时
D.若升高温度,平衡时减小
【答案】D
【解析】A.由表知内∆c(W)=0.16-0.08=0.08mol/L,生成∆c(X)=2∆c(W)=0.16mol/L,但一部分X转化为Z,造成∆c(X)<0.16mol/L,则v(X)<,故A错误;
B.过程①是完全反应,过程②是可逆反应,若增大容器容积相当于减小压强,对反应平衡向气体体积增大的方向移动,即逆向移动,X的浓度增大,平衡时Y的产率减小,故B错误;
C.由速率之比等于系数比,平衡时2v逆(X)=v正(Z),即,2=,若,平衡时,故C错误;
D.反应③的活化能大于反应②,∆H=正反应活化能-逆反应活化能<0,则,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则平衡时减小,故D正确;
故选D。
10.(2023·山东卷)一定条件下,水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程,研究水溶液在密封石英管中的分子反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,仅对反应Ⅰ有催加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离,其浓度视为常数。回答下列问题:
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为:,k为反应速率常数。温度下,电离平衡常数为,当平衡浓度为时,浓度为_____,此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
【答案】(2)
【解析】(2)T1温度时,HCOOH建立电离平衡:
,c(HCOO-)=c(H+),故c(H+)=。
。
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第01讲 化学反应速率及其影响因素
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应速率的概念及计算
知识解构 知识点1 化学反应速率
知识点2 化学反应速率的计算
知识点3 化学反应速率的大小比较
知识点4 化学反应速率的测定
考向破译 考向1 考查化学反应速率的计算
考向2 考查化学反应速率大小比较
考向3 考查化学反应速率的测定
考点二 影响化学反应速率的因素
知识解构 知识点1 影响化学反应速率的因素
知识点2 反应速率理论——“有效碰撞理论”
知识点3 速率常数和速率方程
知识点4 认识催化剂的四大误区
考向破译 考向1 考查影响化学反应速率的因素
考向2 考查“控制变量”探究影响化学反应速率的因素
考向3 考查速率常数及其应用
考向4 反应历程中有关反应速率的分析
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
化学反应速率的概念及计算;影响化学反应速率的因素、活化能
T10,2分;
T12,4分;
T19(1)(2),4分
T9,2分;
T10,4分;
T20(1)(2)(3),9分
山东卷T12(D项),2分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
分析近3年的山东高考化学试题,可以看出针对本讲内容的考查主要包括化学反应速率的计算和活化能。考查也较为频繁,属于高考重点复习内容。在命题特点上,选择题中直接考查速率计算及影响因素的定性判断,或者通过对比实验考查速率的变量控制。综合性中结合平衡移动综合命题,分析升温同时加压对速率和平衡的双重影响,以及图像分析。
►复习目标:
1.知道化学反应速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。
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。
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。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 化学反应速率的概念及计算
知●识●解●构
知识点1 化学反应速率
①
表示方法
通常用 来表示(有时可用物质的量或固体厚度)
②
表达式
v= (Δc为物质浓度的改变量,Δt为时间的改变量,v为化学反应速率。)
③
单位
(由浓度单位和时间单位构成):mol·L-1·s-1,mol·L-1·min-1,mol·L-1·h-1
④
对于反应
mA+nB=pC+qD,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=
温馨提醒
分类角度
从测定时间分
从反应方向分
类型
瞬时速率:某一时刻的反应速率
平均速率:某段时间内的反应速率的平均值
正反应速率:可逆反应中正反应方向的反应速率
逆反应速率:可逆反应中逆反应方向的反应速率
注意点
通常所计算的是平均速率
通常所计算的是正逆反应抵消后的总反应速率
得分速记
(1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(2)由v=计算得到的是一段时间内的平均速率,用不同物质表示时,其数值可能不同,但意义相同。
(3)化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。这里所说的化学反应速率指的是平均反应速率,而不是瞬时反应速率。一定温度下,锌粒在1 mol/L的稀盐酸中反应的反应速率与反应时间的关系如图所示,图中A点的斜率就是在t1时刻的瞬时反应速率。
(3) 同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的。主要原因:反应物浓度的不断变化;而且反应所引起的热量变化对反应速率也有较大影响。
知识点2 化学反应速率的计算
1.化学反应速率计算的4个方法
(1)定义式法:v=。
(2)比例关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。对于反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g)来说,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= 。
得分速记
同一化学反应用不同物质表示的反应速率其数值可能不同,因此,一定要标明是哪种具体物质的反应速率。
(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。
(4)从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤
①从图像中获取计算的数据
纵坐标可以是物质的量,也可以是物质的量浓度,横坐标是时间。
例如:某温度时,在定容(VL)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。根据图像可进行如下计算:
A.求某物质的平均速率、转化率,如:v(X)= ,Y的转化率= 。
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 。
②依据图像求反应速率的步骤
第一步:找出横、纵坐标对应的 ;
第二步:将图中的变化量转化成相应的 ;
第三步:根据公式v= 进行计算。
2.化学反应速率计算的万能方法——三段式法
(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。
如对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),起始时A的浓度为a mol·L-1,B的浓度为b mol·L-1,反应进行至t1s时,A消耗了x mol·L-1,则化学反应速率可计算如下:
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1) a b 0 0
转化/(mol·L-1) x
t1/(mol·L-1) a-x b-
则:v(A)= mol·L-1·s-1,v(B)= mol·L-1·s-1,v(C)= mol·L-1·s-1,v(D)= mol·L-1·s-1。
知识点3 化学反应速率的大小比较
1.定性比较
通过明显的实验现象(如 产生快慢、 生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。
2.定量比较
同一化学反应中,不同物质来表示化学反应速率时,数值可能不同,需要进行转化。常用以下两种方法:
(1)归一法
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 。
②“二化”:将不同物质的化学反应速率转化成 的化学反应速率。
③“三比较”:标准统一后比较数值大小,数值越 ,反应速率越 。
(2)比值法:通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较,比值大的化学反应速率 。
如对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),若 ,则A表示的化学反应速率较 。
3.由图像比较反应速率大小的方法:根据图像看反应达到平衡所需的时间,时间越 ,对应的反应的温度、浓度或压强就越 ,则对应的反应速率越 。
知识点4 化学反应速率的测定
1.定性描述:(根据实验现象,以锌与硫酸反应为例)
①观察产生气泡的 ;
②观察试管中剩余锌粒的质量的 ;
③用手触摸试管,感受试管外壁温度的 ;
2.定量描述:(根据实验测量,单位时间内:)
①测定气体的 ;
②测定物质的
③测定物质或离子的 ;
④测定体系的温度或测定反应的 。
3.测量化学反应速率的常见方法
(1)量气法
(2)比色法
(3)电导法
(4)激光技术法
4.化学反应速率的测量——实验
(1)反应原理:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
(2)实验装置
(3)测量数据
①单位时间内收集氢气的 ;
②收集相同体积氢气所需要的 ;
③有pH计测相同时间内pH变化,即 。
④用传感器测 变化。
⑤测相同时间内 。
⑥相同时间内 变化;
⑦相同时间内绝热容器中 变化。
考●向●破●译
考向1 考查化学反应速率的计算
例1一定条件下,在体积为10 L的固定容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),反应过程如图。下列说法不正确的是
A.t1 min时,正、逆反应速率相等
B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系
C.0~8 min,H2的平均反应速率v(H2)=0.011 25 mol·L-1·min-1
D.10~12 min,N2的平均反应速率v(N2)=0.002 5 mol·L-1·min-1
【变式训练1·变考法】一定条件下,向5 L恒容密闭容器中加入6 mol A和2 mol B,发生反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g);2 min时,剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为0.32 mol·L-1。下列说法正确的是
A.x=3
B.0~2 min内,v(A)=0.48 mol·L-1·min-1
C.当剩余0.4 mol B时,反应时间为4 min
D.其他条件相同,若起始时向2.5 L容器中充入6 mol A和2 mol B,当剩余1.2 mol B时,消耗时间小于2 min
【变式训练2·变题型】(2026·山东济南·模拟预测)向体积为2 L的恒容密闭容器中分别充入、,仅发生反应Ⅰ和Ⅱ,反应相同时间t s后,测得实际转化率和、CO的实际选择性随温度(T/K)的变化如图2所示,同时模拟出平衡转化率和平衡时、CO的选择性如图2所示。
温度下,0~t s内用表示的反应速率___________(用含t的代数式表示),
考向2 考查化学反应速率大小比较
例2在不同条件下进行2A(g)+B(g)3C(g)+4D(g)的从反应中,表示该反应速率最快的是
A.v(A)= 0.5 mol•L-1min-1 B.v(B)= 1.5 mol•L-1min-1
C.v(C)= 0.3 mol•L-1min-1 D.v(D)= 1.0mol•L-1min-1
解题妙招
定量法比较化学反应速率的大小
(1)归一法:按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA(g)+bB(g)cC(g),即比较与,若>,则用A表示时的反应速率比用B表示时大。
考向3 考查化学反应速率的测定
例3实验室用如图所示装置测定化学反应速率,下列说法错误的是
A.实验中可用秒表进行计时
B.在锥形瓶中加入适量NaHSO4固体,则ʋ(H2)增大
C.可用一段时间内H2的浓度变化表示化学反应速率
D.为减小误差,可在锥形瓶和分液漏斗上口间连接一橡胶管保证液体能够顺利流下
解题妙招
化学反应速率的测定原理与方法
(1)测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。
(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气体的时间来测定反应速率,或通过测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。如气体体积、体系压强、颜色深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,人们常利用颜色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。
②利用科学仪器测量:如在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色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。
【变式训练1·变考法】(2026·山东烟台·二模)实验测定与KI反应速率的过程如图,实验中发生:(较慢);(极快)。
已知:①淀粉遇变蓝;②(极快)。
下列说法正确的是
A.当溶液刚好从蓝色变为无色时,立即停止计时
B.
C.其他条件不变,只减小的浓度,测得反应速率减慢
D.利用该原理可测定酸性氧化KI的反应速率
考点二 影响化学反应速率的因素
知●识●解●构
知识点1 影响化学反应速率的因素
内因
是决定化学反应速率的主要因素。
外因
浓度
增大反应物的浓度,可使反应速率
压强
对于气体反应, 压强,可使反应速率增大
温度
一般升高温度,可使反应速率
催化剂
使用催化剂,可使反应速率
其他
如固体表面积越 ,反应反应速率越快;光照、搅拌、形成原电池
温馨提醒
①气体反应压强的变化,其本质是气体的 变化。
如恒容时通不参加反应的气体,虽压强增大,但反应速率 ;如恒压下通不参加反应的气体,虽总压不变,但反应速率
②对可逆反应,升高温度,无论是吸热反应还是放热反应,正、逆反应速率均 ,反之均
③对可逆反应,使用催化剂,正、逆反应速率均 的增大
催化剂的活性
①催化剂的活性除与自身成分有关外,还受到粒子直径、合成方法等因素以及反应温度、压强等条件的影响。此外,有些物质的存在会使催化剂明显失效,即催化剂
②催化剂催化时需要适宜的温度,温度过低,活性低;温度升高,活性增强,但温度过高,催化剂可能失去活性。
多因素影响下的速率变化
常见影响反应速率的因素
浓度、温度、压强、催化剂活性、接触面积、原电池原理、副反应等
反常速率加快常见情况
①温度升高;②形成原电池;③反应生成物对反应有催化作用;④温度升高,催化剂活性增强;⑤反应物浓度增大等
反应速率减慢常见情况
反应物浓度减小;②反应温度过高,催化剂失去活性;③析出的晶体或沉淀覆盖在固体表面,阻碍反应的进行;④竞争吸附等
得分速记
(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数,故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时,要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。
(3)改变温度,使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素的改变,反应速率则不一定发生变化。
(4)其他条件一定,升高温度,不论正反应还是逆反应,不论放热反应还是吸热反应,反应速率都要增大,只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
(5)稀有气体对有气体参与的反应速率的影响
①恒温恒压
②恒温恒容
3.控制变量法探究外界条件对速率的影响
探究
变量
举例
备注
温度
温度不同
①确定变量:先弄清楚影响反应速率的因素有哪些(浓度、温度、压强、催化剂、固体物质的表面积等)
②控制变量:“ ”,仅要探究的因素(如催化剂)不同,其余的因素(浓度、温度、压强、固体物质的表面积等)要完全相同
③ 探究不同催化剂对反应速率的影响时,加入催化剂的体积相同可保证加入催化剂后过氧化氢的浓度相同;对比实验中加入相同体积的水也是为了保证过氧化氢的浓度相同
④ 若探究温度对反应速率的影响,则必须在 将溶液加热(或降温)到所需要的温度
浓度
浓度不同
催化剂
催化剂不同
知识点2 反应速率理论——“有效碰撞理论
1.基元反应:一个化学反应往往经过多个步骤才能实现,每一步反应都称为基元反应。
2.活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子:有足够的能量,能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。活化分子百分数 =×100%。
②活化能:如图
图中:E1为 ,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为 。(注:E2为逆反应的活化能)
③有效碰撞:能够发生 的碰撞为有效碰撞。化学反应发生的先决条件是反应物分子间必须发生碰撞。有效碰撞必须具备两个条件:一是发生碰撞的分子具有 ,二是碰撞时要有 。
3.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
4.利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响——活化能→活化分子→有效碰撞→化学反应速率
条件变化
微观因素变化
化学反应速率变化
活化分子百分数
单位体积内活化分子数目
有效碰撞
浓度
增大
压强
增大
温度
升高
催化剂
使用
知识点3 速率常数和速率方程
1.基元反应与反应历程
(1)定义:基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应,又称为简单反应。大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。反应历程中的每一步反应都称为基元反应。反应历程又称 。例如H2(g)+I2(g)2HI(g),它的反应历程可能是如下两步基元反应:
①I2I+I(快)
②H2+2I2HI(慢)
其中慢反应为整个反应的决速步骤。
(2)基元反应过渡状态理论
基元反应过渡状态理论认为,基元反应在从反应物到生成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。
AB+C―→[A…B…C]―→A+BC
反应物 过渡态 生成物
过渡态是处在反应过程中具有 的一种分子构型,过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于 [活化能(能垒)越 ,此步基元反应速率越 ]。例如,一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br+OH-―→[Br…CH3…OH]―→Br-+CH3OH
(3)活化能(能垒)与反应机理
使用催化剂,可以改变 ,改变 ,在反应机理中每一步反应的活化能 ,且均比总反应的活化能 ,故一般使用催化剂可以 反应活化能, 反应速率,如图所示:
E1为总反应的活化能,E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。
2.速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:aA+bB===gG+hH
则v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如:①SO2Cl2SO2+Cl2 v=
②2NO22NO+O2 v=
③2H2+2NON2+2H2O v=
3.速率常数含义
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不随 的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
4.速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是 的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不同的值,但 不影响速率常数。
5.速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下, 可逆反应:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,v正=k正 ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H),由于平衡时 v正=v逆,则k正ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),所以== 。
知识点4 认识催化剂的四大误区
误区1
催化剂
不参加化学反应
实际上,催化剂不是不参加化学反应,而是在化学反应前后,催化剂的化学性质基本不变。例如在铜催化乙醇生成乙醛的反应中,铜参与反应的原理如下:第一步为2Cu+O22CuO,第二步为CuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O,这两步反应方程式的加和为O2+2CH3CH2OHCH3CHO+2H2O。显然催化剂参与了化学反应
误区2
一种反应
只有一种催化剂
实际上一个反应可以有多种催化剂,只是我们常选用催化效率高的,对环境污染小,成本低的催化剂,如双氧水分解的催化剂可以是二氧化锰,也可以是氯化铁,当然还可以硫酸铜等
误区3
催化剂都是加快化学反应速率
实际上,催化剂有正催化剂与负催化剂,正催化剂加快化学反应速率,负催化剂是减慢化学反应速率的
误区4
催化剂的效率与催化剂的量无关
实际上,催化剂参与了化学反应,是第一反应物。既然是反应物,催化剂的表面积,催化剂的浓度大小必然影响化学反应速率。比如用酵母催化剂做食品,酵母量大自然面就膨大快。催化剂的用量是会改变催化效率的
考●向●破●译
考向1 考查影响化学反应速率的因素
例1某温度下,在体积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0,下列叙述正确的是
A.加入少量W,逆反应速率增大
B.升高温度,正反应和逆反应速率都增大
C.在容器中加入氦气,压强增大,反应速率增大
D.将容器的体积压缩,可增大活化分子的百分数,有效碰撞次数增大
【易错警示】警惕外界因素对化学反应速率影响的5大误区
(1)误认为随着化学反应的进行,化学反应速率一定逐渐减小。其实不一定,因为反应速率不仅受浓度影响,而且受温度影响,一般会先增大后减小。
(2)误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致,单位书写是否正确。
(3)误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率,但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。
(4)误认为只要增大压强,化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行,若充入氦气(或不参与反应的气体),压强增大,但参与反应的各物质的浓度不变,反应速率不变;若反应在密闭容积可变的容器中进行,充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变,容器体积增大,各组分浓度减小,反应速率减小。
(5)误认为温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响不一致。如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动,则对于放热反应,升温时,逆反应速率增大,而正反应速率减小。其实不然,温度升高,正、逆反应速率都增大,只是吸热反应方向速率增大程度大;同理,降温会使吸热反应方向速率减小程度大,而导致化学平衡向放热方向移动。
【变式训练1·变题型】X→Y反应分两步进行,在催化剂Cat1、Cat2作用下能量变化如图所示。下列叙述正确的是
A.Cat1作用下,第二步反应为决速反应
B.两种催化剂不改变总反应能量变化
C.催化剂可以改变生成物Y的平衡浓度
D.升高温度,第一步反应加快,第二步反应减慢
【变式训练2·变考法】(2026·山东烟台·模拟预测)下列生活项目与所涉及的化学知识不相符的是
生活项目
化学知识
A
含氟牙膏可预防龋齿
利用了沉淀转化原理
B
红外光谱用于识别垃圾塑料类型
不同官能团对红外光的吸收频率不同
C
蔬菜大棚中悬挂气肥发生器
浓度能影响光合反应速率
D
真丝织品不宜使用加酶洗衣粉
酶能使真丝中的蛋白质变性
考向2 考查“控制变量”探究影响化学反应速率的因素
例2(多选)硫代硫酸钠(Na2S2O3)能与人体内的重金属离子结合,减少其对身体的毒性影响。实验小组探究影响Na2S2O3溶液与含溶液反应机理的因素做如下表实验。查阅资料:不能稳定存在于水溶液中;与形成的配位化合物为无色,与形成的配位化合物为黄色;叠色原理:黄+蓝=绿。
实验
滴管中试剂
试管中试剂
编号及现象
2mL2.0mol/LNa2S2O3溶液
1mL1.0mol/LCuSO4溶液1mLH2O
实验a:溶液先变绿后变黄至接近无色,静置无变化
xmL2.0mol/L Na2S2O3溶液
1mL1.0mol/L CuSO4溶液,ymLH2O
实验b:溶液先变绿后变黄色,静置无变化
0.5mL2.0mol/L Na2S2O3溶液
1mL1.0mol/LCuSO4溶液,2.5mLH2O
实验c:溶液变为绿色,静置无变化
2mL2.0mol/L Na2S2O3溶液
1mL1.0mol/LCuCl2溶液,1mLH2O
实验d:溶液先变绿后变黄色,静置后很快出现白色沉淀,溶液颜色进一步变浅
下列说法正确的是
A.若保证,则表中数据 x=2,y=1
B.由实验a、b和c可知,随着的减小,发生氧化还原反应的趋势增大
C.由实验a和d可知,Cu+与Cl-生成沉淀的速率小于Cu+与发生配合反应的速率
D.硫代硫酸钠能与铜的离子形成配合物是由于S有孤对电子,具有良好的配位能力
【变式训练2·变考法】(2025·山东青岛·二模)某兴趣小组同学将的酸性溶液和溶液按如下比例混合,探究浓度对反应速率的影响。
序号
温度
①
20℃
②
20℃
现象:实验①溶液很快由紫色变为青绿色,而实验②慢一点;变为青绿色后,实验②溶液很快褪至无色,而实验①褪色慢一点。
资料:与很难形成配合物;(青绿色),有强氧化性,而氧化性极弱。
下列说法错误的是
A.
B.溶液中能通过加盐酸酸化调
C.溶液由青绿色褪至无色过程中,实验①中较小,导致褪色速率较慢
D.由实验可知,加入越多,溶液由紫色褪至无色的速率越快
解题妙招
控制变量法探究影响反应速率的因素题目解题策略
(1)确定变量:理清影响实验探究结果的所有因素。
(2)定多变一:在探究时,先确定其他的因素不变,只变化一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,通过分析每种因素与所探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
(3)数据有效:解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。
【变式训练2·变载体】某同学为探究化学反应速率的影响因素拟设计如图实验方案,不能达成目的的是
A.探究反应物浓度对化学反应速率的影响
B.探究温度对化学反应速率的影响
C.探究催化剂对化学反应速率的影响
D.探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响
考向3 考查速率常数及其应用
例3(2025·山东日照·一模)(多选)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、P1),恒温恒压密闭容器Ⅱ(T2、P2)中充入1molC3H8(g)发生反应 >0,反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知:v=kc(C3H8),T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2,v(x)=v(y),t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法错误的是
A.反应速率常数k1:k2=18:13
B.x点的活化分子数目多于z点
C.减小容器Ⅰ的压强,可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
D.若容器Ⅱ初始充入1mol丙烷和5molAr,则平衡后,丙烷的转化率为75%
【变式训练1·变考法】某温度下,某溶液初始时仅溶有 A,同时发生两个反应:①AB+C、②AB+D,反应①的速率可表示为 ,反应②的速率可表示为 为速率常数)。T2温度时,该体系中A、B、C、D浓度随时间变化的曲线如图1;反应①和②的 曲线如图2。下列说法正确的是
A.曲线 L4表示D浓度随时间的变化
B.若图 1的温度降低,t0s时刻体系中 变大
C.T2温度时,反应①的活化能比反应②的活化能小
D.时曲线 L1 对应的物质的化学反应速率为
【变式训练2】恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应①、②。反应①的速率,反应②的速率,式中、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的关系曲线。下列说法错误的是
A.曲线Ⅱ表示随时间的变化曲线
B.内,
C.提高反应温度有利于提高Z的产率
D.当温度时,总反应速率由反应②决定
【变式训练3·变考法】逆水气变换反应: 。一定压力下,按投料,、温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,、温度时反应速率常数k分别为、。下列说法错误的是
A.
B.、温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,不能使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
考向4 反应历程中有关反应速率的分析
例4(2026·山东菏泽·一模)(多选)甲酸有两种可能的分解反应,一定温度下,使用某催化剂时的反应历程如下图所示。下列说法错误的是
A.反应①为吸热反应,反应②为放热反应 B.该条件下甲酸中比更易断裂
C.低温时,反应①的选择性比反应②低 D.升温,反应②速率增大的程度大于反应①
【变式训练1·变题型】反应物(S)转化为产物(P或Q)的能量变化与反应进程的关系如下图所示。下列关于四种不同反应进程的说法正确的是
A.进程Ⅰ升高温度,逆反应速率增大,正反应速率降低
B.生成相同物质的量的P,进程Ⅰ、Ⅱ释放的能量相同
C.反应进程Ⅲ生成P的速率大于反应进程Ⅱ
D.进程Ⅳ可以说明催化剂可以改变反应产物
【变式训练2·变载体】(2026·山东菏泽·模拟预测)强碱性条件下,NaBH4在催化剂表面与水的反应为NaBH4+4H2O=Na[B(OH)4]+4H2↑,反应机理如图所示。下列说法正确的是
A.使用催化剂能降低反应的焓变
B.图示机理中有非极性键的断裂与形成
C.该反应中每生成1 mol H2,转移电子的数目约为2×6.02×1023
D.若用D2O代替H2O反应,则产物中不含
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·山东卷)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
恒压条件下,,,按体积比投料,分别使用甲或乙作催化剂,在下反应固定时间后测定的实验转化率;不改变其他条件,每间隔重复上述实验。的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,选择性在为;甲、乙分别催化时,选择性在均达。下列说法正确的是
A.,
B.范围内,使用甲催化时,选择性随温度升高而增大
C.范围内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小投料量,选择性达时的温度仍为
2.(2026·江西卷)/ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂,其原理是/和/氧化还原循环协同作用,反应路径如图(TS代表过渡态,*代表吸附态)。下列说法正确的是
A.通入HCl会降低催化活性,因为生成了
B.CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV
C.TS-2所属的基元反应为决速步骤
D.物种①为
3.(2026·湖北卷)在温和条件下,、和在催化下直接反应合成,反应机理如图(*表示吸附态)。
下列说法错误的是
A.氨的合成反应方程式为
B.增大催化剂的表面积会提高的平衡产率
C.温度升高不一定有利于的生成
D.过程促进催化剂活性的恢复
4.(2026·湖北卷)将与废弃的太阳能面板材料进行球磨反应,制备高纯度,反应如下:
反应Ⅰ:
已知一定温度下,
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的________,属于________(填“熵增”或“熵减”)反应。
(2)将足量和放入反应器中进行球磨,反应器空腔净体积为。
①反应过程中产量随球磨转速的变化曲线如图1所示,球磨总转数固定为6500转。选择650转/分钟而非400转/分钟的优势是________。
②在转速为650转/分钟条件下反应,的转化率达到,则生成的平均速率为________,此时反应的浓度商为________(填计算式)。当反应时间延长至,的转化率为,此时体系温度为。
(3)若反应Ⅰ不以球磨方式进行,反应的转化率仅为。图2为理论计算得到的球磨和非球磨条件下反应Ⅰ的能量变化图,据此判断球磨能________(填“升高”或“降低”)反应的活化能,从化学键的角度分析,其原因是________。
(4)相对于反应Ⅱ,除了条件更温和、转化率更高及废弃物资源化利用外,球磨反应制还具备的优点是________。
5.(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,时加入,各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则变大
6.(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
7.(2024·山东卷)逆水气变换反应:。一定压力下,按,物质的量之比投料,,温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,,温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是
A.
B.温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
8.(2023·山东卷)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A.t1时刻,体系中有E存在
B.t2时刻,体系中无F存在
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小
D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1
9.(2023·河北卷)在恒温恒容密闭容器中充入一定量,发生如下反应:
反应②和③的速率方程分别为和,其中分别为反应②和③的速率常数,反应③的活化能大于反应②。测得的浓度随时间的变化如下表。
0
1
2
3
4
5
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.内,X的平均反应速率为
B.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大
C.若,平衡时
D.若升高温度,平衡时减小
10.(2023·山东卷)一定条件下,水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程,研究水溶液在密封石英管中的分子反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,仅对反应Ⅰ有催加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离,其浓度视为常数。回答下列问题:
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为:,k为反应速率常数。温度下,电离平衡常数为,当平衡浓度为时,浓度为_____,此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
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