2.1 化学反应速率（8大题型，举一反三题型专练，江苏专用）化学人教版选择性必修1

第一节 化学反应速率（题型突破·举一反三） 题型01 化学反应速率及其计算 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 控制变量法——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、活化能与碰撞理论 题型06 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 题型07 化学反应速率图像 题型08 化学反应速率的应用 ▌题型01 化学反应速率及其计算 1.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）化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，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； （4）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。 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。 2.化学反应速率计算的4种方法 (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。 【易错提醒】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。 ①变化量之比=化学计量数之比； ②某时刻反应物量=起始量-变化量； ③某时刻生成物量=起始量+变化量。 (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 a.c-t 图像：找出某段时间内的浓度变化量Δc，除以时间 Δt 即得速率；如果纵坐标是物质的量n，找出某段时间内的浓度变化量Δn，除以体积、时间Δt 即得速率。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。 b.v-t 图像：图像下的面积表示浓度变化量。 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。 【典例1】（25-26高二上·江苏南京·阶段检测）下列关于化学反应的速率和限度的说法正确的是 A．化学反应速率只能用反应物浓度的减少量表示 B．只有温度和催化剂才能影响化学反应速率 C．化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度相等时的状态 D．催化剂既能改变正反应的反应速率，又能改变逆反应的反应速率 【变式1-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）反应经一段时间后，的浓度增加了，在这段时间内用表示的反应速率为，则这段时间可能为 A． B． C． D． 【变式1-2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）已知化学反应。下列反应速率关系中，正确的是 A． B． C． D． 【变式1-3】（24-25高二上·江苏苏州·月考）一定条件下，向恒容密闭容器中加入和，发生反应：；时，剩余，并测得C的浓度为。下列说法正确的是 A． B．内， C．当剩余时，反应时间为 D．其他条件相同，若起始时向容器中充入和，当剩余时，消耗时间小于 ▌题型02 化学反应速率大小比较 1.比较原则：比较化学反应速率的大小，不能直接看数值大小，因为： ①同一反应用不同物质表示的速率数值可能不同； ②单位可能不同； ③必须在相同条件下比较才有意义。 2.常用比较方法 (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。 (3)由图像比较反应速率大小的方法： ①c-t 图像：斜率越大，速率越快（斜率的绝对值表示速率大小）。 ②v-t 图像：纵坐标数值越大，速率越快。 ③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。 【典例2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）利用甲烷可消除NO2污染，原理为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在下列反应速度中，速度最快的是 A．v(CO2)=0.2 mol/(L·s) B．v(H2O)=1.2 mol/(L·min) C．v(NO2)=0.2 mol/(L·s) D．v(CH4)=1.2 mol/(L·min) 【变式2-1】（25-26高二上·江苏苏州·期中）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 【变式2-2】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）化学反应，在下列四个选项中是不同的情况下测得的不同物质的反应速率，其中表示该化学反应的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【变式2-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）在反应中，表示该反应速率最快的是 A．v(A)=0.8 mol/(L·s) B．v(B)=0.5 mol/(L·s) C．v(C)=1.2 mol/(L·s) D．v(D)=60 mol/(L·min) ▌题型03 化学反应速率的影响因素 1.内因（决定因素）：反应物本身的性质是主要因素。反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2；镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。 【名师点睛】内因包括组成、结构、性质等物质自身因素。 2.外因(其他条件不变，只改变一个条件) (1)浓度 ①规律：其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度，反应速率减慢。 ②原因：浓度增大→单位体积内活化分子数增多→有效碰撞次数增多→反应速率加快。 ③注意： a.纯固体、纯液体的浓度视为常数，增加其用量不改变反应速率。 b.固体颗粒越小，表面积越大，反应速率越快。 (2)压强 ①规律：对于有气体参加的反应，其他条件不变时，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。 ②原因：压强增大→反应体系体积缩小→气体浓度增大→反应速率加快。 ③注意： a.只影响有气体参与的反应，无气体的反应压强对速率无影响。 b.恒容充入惰性气体：浓度不变→速率不变。 c.恒压充入惰性气体：体积增大→浓度减小→速率减慢。 (3)温度 ①规律：其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。 ②原因：温度升高→分子能量升高→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→反应速率加快。 ③经验规律：一般温度每升高 10℃，反应速率增大到原来的2～4倍。 (4)催化剂  ①规律：使用催化剂能显著改变化学反应速率（正催化剂加快，负催化剂减慢，通常指正催化剂）。 ②原因：催化剂降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→反应速率加快。 ③特点： a.催化剂在反应前后质量和化学性质不变。 b.催化剂有选择性，只对特定反应起作用。 c.催化剂不能改变反应的焓变和平衡状态。 (5)其他因素：除了上述浓度、温度、压强、催化剂这四大影响因素外，反应物颗粒的大小、构成微小原电池、光、超声波、激光等也能影响反应速率。 【典例3】（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）在 C＋CO2=2CO的反应中，现采取下列措施：①缩小容积，增大压强　②增加碳的量　③通入CO2　④恒容下充入N2　⑤恒压下充入N2，上述能够使反应速率增大的措施是 A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①③④ 【变式3-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）实验室用块状大理石和盐酸制备。下列措施可使反应速率加快的是(每次仅改变一个条件) A．延长反应时间 B．将盐酸换成稀硫酸 C．将盐酸加水稀释 D．将大理石由块状换成粉末状 【变式3-2】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）在一密闭容器中充入1mol和1mol，压强为p，并在一定温度下使其发生反应：  。下列说法正确的是 A．保持容器容积不变，向其中再加入1mol，反应速率增大 B．保持容器容积不变，向其中再加入1mol(不参加反应)，反应速率增大 C．保持容器内气体压强为p，向其中再加入1mol(不参加反应)，反应速率不变 D．保持容器容积不变，向其中再加入1mol和1mol，增大为原来的两倍 【变式3-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下列生产或实验事实得出的结论错误的是 选项 事实 结论 A 其他条件相同时，溶液和溶液反应，升高溶液的温度，析出沉淀所需时间缩短 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率增大 B 工业制硫酸的过程中，在的吸收阶段，喷洒浓硫酸吸收 增大气液接触面积，使的吸收速率增大 C 取两支试管，向甲试管中加入1mL0.01mol·L-1碘水、1mL淀粉溶液和11mL0.04mol·L-1溶液，向乙试管中加入：1mL0.01mol·L-1碘水、1mL淀粉溶液和1mL0.01mol·L-1溶液，乙试管中溶液褪色所需时间长() 浓度越大，反应速率越快 D A、B两支试管中分别加入等体积5%的溶液，在B试管中加入2~3滴溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率 A．A B．B C．C D．D ▌题型04 控制变量法——实验探究外界因素对化学反应速率的影响 一、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。 二、应用 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 【典例4】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）已知：+2H+=+SO2+S↓+H2O。某同学为探究硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸反应速率的影响因素，设计如下实验： 实验序号 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL ① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 V1 0.10 10.0 0.50 V2 ③ 20 V3 0.10 4.0 0.50 V4 下列说法不正确的是 A．在实验②中，V2=0 B．实验①、③可探究c(H+)对反应速率的影响 C．相对于实验①，实验②中反应物的活化分子百分数增大 D．测量一定时间内放出SO2的体积，也能准确表示该反应的速率快慢 【变式4-1】（24-25高二上·江苏扬州·期中）某研究性学习小组探究影响反应速率的因素及反应速率的大小，测得的实验数据如表所示(忽略溶液体积变化)，(Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O)，下列说法不正确的是 组号 反应温度/ ℃ 参加反应的物质 Na2S2O3 H2SO4 H2O V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL ① 10 2 0.1 1 0.4 3 ② 30 2 0.1 2 0.2 2 ③ 30 1 0.2 2 0.1 3 ④ 30 1 0.1 2 0.1 3 A．实验①②探究温度对反应速率的影响 B．实验②③探究H2SO4浓度对反应速率的影响 C．实验③完全反应需要t min，平均反应速率v(Na2S2O3)=mol/(L∙min) D．四组实验中实验④的反应速率一定最小 【变式4-2】（24-25高二上·江苏南通·月考）在催化剂存在下，和能同时发生两个平行反应，反应的热化学方程式如下： ①   ②   在恒压、反应物起始物质的量比条件下，相同反应时间测得的实验数据如下： 实验编号 催化剂 转化率(%) 甲醇产率(%) 1 543 催化剂a 12.3 5.2 2 543 催化剂b 10.9 7.9 3 553 催化剂a 15.3 6.0 4 553 催化剂b 12.0 8.6 下列有关说法正确的是 A．其他条件不变，升高温度反应①中转化为平衡转化率增大 B．相同温度下，选择催化剂a有利于转化为 C．反应①正反应的活化能：无催化剂>有催化剂b>有催化剂a D．其他条件不变，当时，测得不同压强下的平衡转化率几乎相等，说明620K时以反应②为主 【变式4-3】（25-26高二上·广东·期末）某小组同学查到一份研究过氧化氢溶液与氢碘酸反应的实验资料，具体如下。 资料1：室温下，过氧化氢溶液可与氢碘酸反应；资料2：碘单质溶于水后，溶液为棕黄色。 资料3：实验数据见下表。 实验编号 溶液 溶液 蒸馏水 温度/ 浓度 体积 浓度 体积 体积 Ⅰ 0.1 1 0.1 1 8 25 Ⅱ 0.1 1 0.1 1 40 Ⅲ 0.1 1 0.1 6 25 下列说法正确的是 A． B．实验原理为 C．若将实验Ⅱ温度调整为，溶液出现棕黄色的时间更短 D．对比上述实验数据，推测反应速率最快的是实验Ⅲ ▌题型05 基元反应与过渡态、活化能与碰撞理论 1.基本概念 (1)有效碰撞：能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞。不是所有的分子碰撞都能发生反应，只有少数碰撞才能发生反应。 (2)活化分子：能量较高、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子具有比普通分子更高的能量， 活化分子之间的碰撞不一定都是有效碰撞，还要有合适的取向，活化分子百分数 ＝×100%。 (3)活化能 ①活化分子比普通分子多出的那部分能量叫做活化能。即：活化能=活化分子的平均能量-反应物分子的平均能量。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ΔH为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)。 ②活化能越小，反应越容易进行，反应速率越快。 ③催化剂的作用就是降低反应的活化能。 (4)有效碰撞的条件 ①分子必须是活化分子（能量足够高）。 ②碰撞要有合适的取向（正确的方位）。 (5)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、有效碰撞与反应速率的关系 【典例5】（25-26高二上·江苏宿迁·期中）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的反应物键能之和大于生成物键能之和 B． C．步骤1的反应比步骤2快 D．选择不同催化剂不会改变此反应的 【变式5-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）的反应历程如图所示，下列说法正确的是 A．该反应决速步骤的活化能为 B．该反应的两步基元反应均为放热反应 C．使用合适的催化剂会使、、同时减小 D．温度升高，第Ⅰ步反应活化分子百分数增大，第Ⅱ步反应活化分子百分数减小 【变式5-2】（25-26高二上·江苏连云港·月考）中国学者在水煤气变换[  ]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题。反应过程示意图如下： 下列说法正确的是 A．过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程 B．使用催化剂降低了水煤气变换反应的 C．反应物的分子必须发生碰撞才能发生基元反应 D．缩小容器体积，过程Ⅱ的速率不影响 【变式5-3】（24-25高二下·江苏徐州·期中）丙烷在催化剂表面催化脱氢的机理如下图所示。吸附在催化剂表面的粒子用*标注，表示过渡态，表示中间体。 下列说法正确的是 A．催化剂降低了该反应的活化能，但未改变活化分子的百分数 B．丙烷催化脱氢仅涉及键断裂和键形成 C．丙烷催化脱氢的总反应速率由②决定 D．改变催化剂可改变反应历程进而改变焓变 ▌题型06 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 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 【典例6】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下列说法正确的是 A．化学反应的反应速率越快，可观察到的现象越明显 B．要加热才能发生的反应为吸热反应 C．当其他条件相同时，升高温度能使反应物活化分子数增加 D．在有气体参加的反应中，增大压强能使反应物活化分子百分数增加 【变式6-1】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）铁的氧化物是重要的化工原料，可用作反应的催化剂。工业含铁废渣中含有大量铁的氧化物，常用于制取聚合硫酸铁铝净水剂。对于反应，下列有关说法正确的是 A．其他条件相同，增大，反应的平衡常数K增大 B．向固定容积的反应体系中充入氦气，反应速率加快 C．升高温度，反应体系的活化分子百分数增多 D．减小容器体积，反应物浓度增加，反应体系的活化分子百分数增多 【变式6-2】（25-26高二下·云南·期中）下列对有效碰撞理论的分析错误的是 A．化学反应是活化分子有合适取向时的有效碰撞 B．升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数 C．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)，可增加活化分子的百分数，使反应速率增大 D．加入催化剂能降低反应活化能，增大活化分子百分数，从而加快化学反应速率 【变式6-3】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）下列说法中错误的是 A．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，可使单位体积内活化分子数增多，因而化学反应速率增大 B．升高温度，可使反应物分子中活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率 C．加入适宜的催化剂，可使反应物分子中活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率 D．活化分子之间发生的碰撞一定是有效碰撞 ▌题型07 化学反应速率图像 一、常见v-t图像分析方法 1.看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 2.对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 3.改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 二、应用 1.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； 2.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7】（25-26高二上·江苏·阶段检测）为研究降解有机污染物速率的影响因素。分别利用三份溶液在不同温度和下进行催化降解实验，随时间变化如图所示。下列说法不正确的是 A．实验①，在内，的分解平均速率为 B．实验③，说明在该实验条件下，催化剂可能失活，有机物不能降解 C．对比实验①和②，在反应至时，的分解百分率相等 D．对比实验①和②，在内，能说明的分解速率受温度影响更大 【变式7-1】（24-25高二上·江苏启东·期初调研）如图为可逆反应：  的逆反应速率随时间变化情况。试根据图中曲线判断下列说法中不正确的是 A．时刻可能采取的措施是减小 B．时刻可能采取的措施是降温 C．时刻可能采取的措施是减小压强 D．时间段平衡向逆反应方向移动 【变式7-2】（24-25高二上·江苏·期中）某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：，12s时生成C的物质的量为0.8mol(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是 A．0～2s，D的平均反应速率为0.1mol/(L·s) B．化学计量系数之比b：c=1：2 C．12s时，A的转化率为25% D．图中两曲线相交时，A的消耗速率等于A的生成速率 【变式7-3】（24-25高二上·江苏苏州·月考）一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法正确的是 A．在时，和时R的降解率相等 B．溶液酸性越强，R的降解速率越小 C．R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D．内，时R的降解速率为 ▌题型08 化学反应速率的综合应用 1.求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤： 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计算。 例如：反应　　　　mA　＋　nB　pC 起始浓度 a b c （mol|/L） 转化浓度 x （mol|/L） 某时刻浓度 a－x b－ c＋ （mol|/L） 2.计算中注意以下量关系： ①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻) ②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻) ③转化率＝×100% ④产率=（生成物的实际产量/生成物的理论产量）× 100% 【典例8】（25-26高二上·江苏·阶段检测）X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)。一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入体积为2 L的恒容密闭容器中，反应10 s后，测得生成0.5 mol Z，W的反应速率为0.05 mol·L-1·s-1，放出a kJ热量。下列说法正确的是 A．10 s内，X的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1 B．n=3 C．第10 s时，X为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1 D．反应的热化学方程式为：X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)  ΔH=-a kJ·mol-1 【变式8-1】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）某温度下，1L容器中发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，NH3在20s内由1.0mol/L变成0.2mol/L(反应尚未达到平衡)。下列说法正确的是 A．反应速率关系：2v(NO)=3v(H2O) B．20s内，v(O2)=0.045mol/(L·s) C．20s内，NH3的转化率为20% D．20s内，上述反应转移电子数目为4×6.02×1023 【变式8-2】（2026·江苏常州·一模）常温下，HClO和共存的混合溶液体系中主要存在如下反应： Ⅰ．    Ⅱ． 初始，在浓度均为的HClO和混合溶液中，若仅考虑上述反应，溶液中各含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的微粒为 B．0~2s内，逐渐增大 C．0~2s内， D．当体系中时，反应Ⅰ达到平衡状态 【变式8-3】（25-26高二上·江苏·月考）X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)。一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入体积为2 L的恒容密闭容器中，反应10 s后，测得生成0.5 mol Z，W的反应速率为0.05 mol·L-1·s-1，放出a kJ热量。下列说法正确的是 A．10 s内，X的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1 B．n=3 C．第10 s时，X为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1 D．反应的热化学方程式为：X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)  ΔH=-a kJ·mol-1 / 学科网（北京）股份有限公司 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（题型突破·举一反三） 题型01 化学反应速率及其计算 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 控制变量法——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、活化能与碰撞理论 题型06 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 题型07 化学反应速率图像 题型08 化学反应速率的应用 ▌题型01 化学反应速率及其计算 1.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）化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，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； （4）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。 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。 2.化学反应速率计算的4种方法 (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。 【易错提醒】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。 ①变化量之比=化学计量数之比； ②某时刻反应物量=起始量-变化量； ③某时刻生成物量=起始量+变化量。 (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 a.c-t 图像：找出某段时间内的浓度变化量Δc，除以时间 Δt 即得速率；如果纵坐标是物质的量n，找出某段时间内的浓度变化量Δn，除以体积、时间Δt 即得速率。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。 b.v-t 图像：图像下的面积表示浓度变化量。 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。 【典例1】（25-26高二上·江苏南京·阶段检测）下列关于化学反应的速率和限度的说法正确的是 A．化学反应速率只能用反应物浓度的减少量表示 B．只有温度和催化剂才能影响化学反应速率 C．化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度相等时的状态 D．催化剂既能改变正反应的反应速率，又能改变逆反应的反应速率 【答案】D 【解析】A．化学反应速率的计算公式为，既可以用单位时间内反应物浓度的减少量表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量表示，并非只能用反应物浓度减少量表示，A错误；B．影响化学反应速率的因素除温度和催化剂外，还有浓度、压强（有气体参与的反应）、反应物接触面积等，B错误；C．化学平衡状态是指正、逆反应速率相等，反应体系中各组分浓度保持恒定的状态，并非反应物和生成物浓度相等的状态，C错误；D．催化剂可同等程度降低正、逆反应的活化能，因此既能改变正反应的反应速率，又能改变逆反应的反应速率，D正确；故选D。 【变式1-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）反应经一段时间后，的浓度增加了，在这段时间内用表示的反应速率为，则这段时间可能为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，，，得到，则反应时间为；只有A选项时间间隔1s，故答案选A。 【变式1-2】（25-26高二上·江苏苏州·月考）已知化学反应。下列反应速率关系中，正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据物质的反应速率之比等于化学计量数之比，v(W)：v(M)：v(X)：v(Z)=4：5：4：6，故D正确；故选：D。 【变式1-3】（24-25高二上·江苏苏州·月考）一定条件下，向恒容密闭容器中加入和，发生反应：；时，剩余，并测得C的浓度为。下列说法正确的是 A． B．内， C．当剩余时，反应时间为 D．其他条件相同，若起始时向容器中充入和，当剩余时，消耗时间小于 【答案】D 【分析】2min时，剩余2.4molB，并测得C的浓度为0.32mol/L，则C的物质的量为3.2mol，列三段式： 【解析】A．根据转化物质的量之比=化学计量数之比，则x=2，A错误；B．0～2 min内，v(A)==0.24mol/(L⋅min)，B错误；C．消耗1.6molB，需时2min，若按同等速率，消耗3.6molB，需时4.5min，且随着反应进行，反应物的浓度减小，反应速率减小，故剩余0.4 mol B，反应需要总时间必大于4 min，C错误；D．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2.4 mol B时，消耗时间小于2min，D正确；答案选D。 ▌题型02 化学反应速率大小比较 1.比较原则：比较化学反应速率的大小，不能直接看数值大小，因为： ①同一反应用不同物质表示的速率数值可能不同； ②单位可能不同； ③必须在相同条件下比较才有意义。 2.常用比较方法 (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。 (3)由图像比较反应速率大小的方法： ①c-t 图像：斜率越大，速率越快（斜率的绝对值表示速率大小）。 ②v-t 图像：纵坐标数值越大，速率越快。 ③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。 【典例2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）利用甲烷可消除NO2污染，原理为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在下列反应速度中，速度最快的是 A．v(CO2)=0.2 mol/(L·s) B．v(H2O)=1.2 mol/(L·min) C．v(NO2)=0.2 mol/(L·s) D．v(CH4)=1.2 mol/(L·min) 【答案】A 【分析】比较反应速率快慢时，需先统一单位，再将各物质的反应速率除以其对应的化学计量数，所得数值越大，反应速率越快。该反应中速率满足，统一单位为，换算关系为，据此回答。 【解析】A．除以计量数1得数值为；B．，除以计量数2得数值为；C．，除以计量数2得数值为；D．，除以计量数1得数值为；所以选项A中反应速率最快，故选A。 【变式2-1】（25-26高二上·江苏苏州·期中）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】化学反应速率之比等于化学计量数之比，为了方便比较，需要转化为同一单位，同种物质的反应速率比较快慢，以此来解答。 【解析】A．将各个选项中用不同物质表示的反应速率转化为用表示反应速率，根据化学计量数之比， ；B．；C．，；D．，，综上所述反应速率最快的为D；故答案选D。 【变式2-2】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）化学反应，在下列四个选项中是不同的情况下测得的不同物质的反应速率，其中表示该化学反应的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】统一换算为υ(A)：A项；B为固体，不能用浓度变化表示化学反应速率，排除B。C项速率对应υ(A)==0.225 mol/(L·min)；D项速率对应υ(A)==0.175 mol/(L·min)。 直接比较数值：A的速率0.25最大，故A最快。故选A。 【变式2-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）在反应中，表示该反应速率最快的是 A．v(A)=0.8 mol/(L·s) B．v(B)=0.5 mol/(L·s) C．v(C)=1.2 mol/(L·s) D．v(D)=60 mol/(L·min) 【答案】B 【解析】A．将v(A)表示的反应速率转化为用v(B)表示：；B．；C．将v(C)表示的反应速率转化为用v(B)表示：；D．将v(D)表示的反应速率转化为用v(B)表示：；故选B。 ▌题型03 化学反应速率的影响因素 1.内因（决定因素）：反应物本身的性质是主要因素。反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2；镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。 【名师点睛】内因包括组成、结构、性质等物质自身因素。 2.外因(其他条件不变，只改变一个条件) (1)浓度 ①规律：其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度，反应速率减慢。 ②原因：浓度增大→单位体积内活化分子数增多→有效碰撞次数增多→反应速率加快。 ③注意： a.纯固体、纯液体的浓度视为常数，增加其用量不改变反应速率。 b.固体颗粒越小，表面积越大，反应速率越快。 (2)压强 ①规律：对于有气体参加的反应，其他条件不变时，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。 ②原因：压强增大→反应体系体积缩小→气体浓度增大→反应速率加快。 ③注意： a.只影响有气体参与的反应，无气体的反应压强对速率无影响。 b.恒容充入惰性气体：浓度不变→速率不变。 c.恒压充入惰性气体：体积增大→浓度减小→速率减慢。 (3)温度 ①规律：其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。 ②原因：温度升高→分子能量升高→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→反应速率加快。 ③经验规律：一般温度每升高 10℃，反应速率增大到原来的2～4倍。 (4)催化剂  ①规律：使用催化剂能显著改变化学反应速率（正催化剂加快，负催化剂减慢，通常指正催化剂）。 ②原因：催化剂降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞次数增多→反应速率加快。 ③特点： a.催化剂在反应前后质量和化学性质不变。 b.催化剂有选择性，只对特定反应起作用。 c.催化剂不能改变反应的焓变和平衡状态。 (5)其他因素：除了上述浓度、温度、压强、催化剂这四大影响因素外，反应物颗粒的大小、构成微小原电池、光、超声波、激光等也能影响反应速率。 【典例3】（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）在 C＋CO2=2CO的反应中，现采取下列措施：①缩小容积，增大压强　②增加碳的量　③通入CO2　④恒容下充入N2　⑤恒压下充入N2，上述能够使反应速率增大的措施是 A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①③④ 【答案】C 【解析】①缩小容积增大压强可使反应体系中气体浓度升高，反应速率增大；②碳是固体，固体浓度视为常数，增加碳的量不会改变反应速率；③通入，反应物浓度升高，反应速率增大；④恒容下充入不参与反应的，容器体积不变，参与反应的、浓度均不变，反应速率不变；⑤恒压下充入会使容器容积扩大，参与反应的气体浓度降低，反应速率减小；①③使反应速率增大；故答案选C。 【变式3-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）实验室用块状大理石和盐酸制备。下列措施可使反应速率加快的是(每次仅改变一个条件) A．延长反应时间 B．将盐酸换成稀硫酸 C．将盐酸加水稀释 D．将大理石由块状换成粉末状 【答案】D 【解析】A．延长反应时间只是增加了反应进行的时长，并不会改变单位时间内反应物的浓度变化或接触面积等影响反应速率的因素，所以不能加快反应速率，A错误；B．若用稀硫酸代替稀盐酸，稀硫酸与大理石(主要成分碳酸钙)反应会生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙会覆盖在大理石表面，阻碍大理石与稀硫酸的进一步接触，从而使反应速率减慢，B错误；C．将盐酸加水稀释，会降低盐酸的浓度，在其他条件不变时，反应物浓度减小，单位体积内活化分子数减少，有效碰撞次数减少，反应速率会减慢，C错误；D．将大理石由块状换成粉末状，增大了大理石与盐酸的接触面积，接触面积越大，反应物分子之间的碰撞机会越多，有效碰撞频率增加，反应速率加快，D正确；故选D。 【变式3-2】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）在一密闭容器中充入1mol和1mol，压强为p，并在一定温度下使其发生反应：  。下列说法正确的是 A．保持容器容积不变，向其中再加入1mol，反应速率增大 B．保持容器容积不变，向其中再加入1mol(不参加反应)，反应速率增大 C．保持容器内气体压强为p，向其中再加入1mol(不参加反应)，反应速率不变 D．保持容器容积不变，向其中再加入1mol和1mol，增大为原来的两倍 【答案】A 【解析】A．保持容器容积不变，充入1mol，的浓度增加，正反应速率立即加快，反应速率一定增大，A正确；B．保持容积不变充入，、和HI的浓度不变，反应速率不变，B错误；C．保持压强为p充入，容器体积增大，各反应物浓度降低，反应速率减慢，C错误；D．ΔH是反应的固有属性，与物质的量无关，加入和不会改变ΔH的数值，D错误；故选A。 【变式3-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下列生产或实验事实得出的结论错误的是 选项 事实 结论 A 其他条件相同时，溶液和溶液反应，升高溶液的温度，析出沉淀所需时间缩短 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率增大 B 工业制硫酸的过程中，在的吸收阶段，喷洒浓硫酸吸收 增大气液接触面积，使的吸收速率增大 C 取两支试管，向甲试管中加入1mL0.01mol·L-1碘水、1mL淀粉溶液和11mL0.04mol·L-1溶液，向乙试管中加入：1mL0.01mol·L-1碘水、1mL淀粉溶液和1mL0.01mol·L-1溶液，乙试管中溶液褪色所需时间长() 浓度越大，反应速率越快 D A、B两支试管中分别加入等体积5%的溶液，在B试管中加入2~3滴溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．升高温度导致反应时间缩短，说明升温加快反应速率，A正确；B．喷洒浓硫酸增大接触面积，提高吸收速率，B正确；C．甲试管中Na2S2O3浓度虽高，但碘的浓度因总体积大被稀释，乙试管中碘浓度更高，变量未控制单一，无法单独得出Na2S2O3浓度决定速率的结论，C错误；D．分解反应中，FeCl3作为催化剂，能加快反应速率，D正确；故选C。 ▌题型04 控制变量法——实验探究外界因素对化学反应速率的影响 一、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。 二、应用 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 【典例4】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）已知：+2H+=+SO2+S↓+H2O。某同学为探究硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸反应速率的影响因素，设计如下实验： 实验序号 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL ① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 V1 0.10 10.0 0.50 V2 ③ 20 V3 0.10 4.0 0.50 V4 下列说法不正确的是 A．在实验②中，V2=0 B．实验①、③可探究c(H+)对反应速率的影响 C．相对于实验①，实验②中反应物的活化分子百分数增大 D．测量一定时间内放出SO2的体积，也能准确表示该反应的速率快慢 【答案】D 【解析】A．探究温度对反应速率的影响需控制除温度外其他条件一致，实验①总体积为20 mL，实验②应保持、硫酸浓度与①相同，故，，A正确；B．实验①、③温度相同，浓度相同，但硫酸体积减少，通过加水稀释保持总体积相同，此时降低，可探究对反应速率的影响，B正确；C．实验②温度高于实验①，温度升高使反应物活化分子百分数增大，C正确；D．反应生成的易溶于水，无法准确测量一定时间内放出的体积，不能准确表示反应速率快慢，D错误；故选D。 【变式4-1】（24-25高二上·江苏扬州·期中）某研究性学习小组探究影响反应速率的因素及反应速率的大小，测得的实验数据如表所示(忽略溶液体积变化)，(Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O)，下列说法不正确的是 组号 反应温度/ ℃ 参加反应的物质 Na2S2O3 H2SO4 H2O V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL ① 10 2 0.1 1 0.4 3 ② 30 2 0.1 2 0.2 2 ③ 30 1 0.2 2 0.1 3 ④ 30 1 0.1 2 0.1 3 A．实验①②探究温度对反应速率的影响 B．实验②③探究H2SO4浓度对反应速率的影响 C．实验③完全反应需要t min，平均反应速率v(Na2S2O3)=mol/(L∙min) D．四组实验中实验④的反应速率一定最小 【答案】D 【分析】控制变量法探究外界条件对化学反应速率的影响时，只允许存在一个变量，所以分析实验时，需明确哪些外界条件相同，哪些外界条件不同。 【解析】A．实验①②中，虽然混合前Na2S2O3、H2SO4的浓度不同，但混合后二者的浓度分别对应相等，而两实验的温度不同，所以可用于探究温度对反应速率的影响，A正确；B．实验②③中，混合后温度相同，Na2S2O3的浓度相同，H2SO4的浓度不同，所以可用于探究H2SO4浓度对反应速率的影响，B正确；C．实验③完全反应需要t min，平均反应速率v(Na2S2O3)==mol/(L∙min)，C正确；D．四组实验中，虽然实验④的反应物浓度比实验①小，但温度比实验①高，无法比较反应④与反应①的速率大小，所以反应④的反应速率不一定最小，D不正确；故选D。 【变式4-2】（24-25高二上·江苏南通·月考）在催化剂存在下，和能同时发生两个平行反应，反应的热化学方程式如下： ①   ②   在恒压、反应物起始物质的量比条件下，相同反应时间测得的实验数据如下： 实验编号 催化剂 转化率(%) 甲醇产率(%) 1 543 催化剂a 12.3 5.2 2 543 催化剂b 10.9 7.9 3 553 催化剂a 15.3 6.0 4 553 催化剂b 12.0 8.6 下列有关说法正确的是 A．其他条件不变，升高温度反应①中转化为平衡转化率增大 B．相同温度下，选择催化剂a有利于转化为 C．反应①正反应的活化能：无催化剂>有催化剂b>有催化剂a D．其他条件不变，当时，测得不同压强下的平衡转化率几乎相等，说明620K时以反应②为主 【答案】D 【解析】A．反应①为放热反应，升高温度，其平衡逆向移动，CO2转化率降低，A错误；B．判断催化剂的影响，则应该把温度定下来，对比1、2组或3、4组，发现使用催化剂b时，甲醇产率相对催化剂a高，相同温度下，选择催化剂b有利于转化为，B错误；C．催化剂通过降低活化能加快反应速率，活化能下降越多，反应速率越快，对比发现，相同时间内，使用催化剂b甲醇产率更高，故使用催化剂b反应速率更快，即活化能更小，所以活化能顺序为：无催化剂>催化剂a>催化剂b，C错误；D．若以反应①为主，改变压强，反应①平衡会发生移动，CO2平衡转化率会发生明显变化；又因为压强对反应②平衡移动无影响，故CO2平衡转化率几乎不变，所以此时以反应②为主，D正确；故答案选D。 【变式4-3】（25-26高二上·广东·期末）某小组同学查到一份研究过氧化氢溶液与氢碘酸反应的实验资料，具体如下。 资料1：室温下，过氧化氢溶液可与氢碘酸反应；资料2：碘单质溶于水后，溶液为棕黄色。 资料3：实验数据见下表。 实验编号 溶液 溶液 蒸馏水 温度/ 浓度 体积 浓度 体积 体积 Ⅰ 0.1 1 0.1 1 8 25 Ⅱ 0.1 1 0.1 1 40 Ⅲ 0.1 1 0.1 6 25 下列说法正确的是 A． B．实验原理为 C．若将实验Ⅱ温度调整为，溶液出现棕黄色的时间更短 D．对比上述实验数据，推测反应速率最快的是实验Ⅲ 【答案】B 【解析】A．结合控制变量思维可知，第Ⅰ和第Ⅲ组温度恒定，故对比的是的浓度对反应速率的影响，第Ⅰ和第Ⅱ组是温度对反应速率的影响，所以，A错误；B．该实验是过氧化氢溶液与氢碘酸反应，过氧化氢为氧化剂，反应方程式为，B正确；C．温度到及以上时，受热会快速分解，影响该反应的发生，此时反应速率反而下降，棕黄色出现的时间变长，C错误；D．实验Ⅱ温度高，反应速率应该最快，D错误；故选B。 ▌题型05 基元反应与过渡态、活化能与碰撞理论 1.基本概念 (1)有效碰撞：能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞。不是所有的分子碰撞都能发生反应，只有少数碰撞才能发生反应。 (2)活化分子：能量较高、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子具有比普通分子更高的能量， 活化分子之间的碰撞不一定都是有效碰撞，还要有合适的取向，活化分子百分数 ＝×100%。 (3)活化能 ①活化分子比普通分子多出的那部分能量叫做活化能。即：活化能=活化分子的平均能量-反应物分子的平均能量。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ΔH为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)。 ②活化能越小，反应越容易进行，反应速率越快。 ③催化剂的作用就是降低反应的活化能。 (4)有效碰撞的条件 ①分子必须是活化分子（能量足够高）。 ②碰撞要有合适的取向（正确的方位）。 (5)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、有效碰撞与反应速率的关系 【典例5】（25-26高二上·江苏宿迁·期中）甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的反应物键能之和大于生成物键能之和 B． C．步骤1的反应比步骤2快 D．选择不同催化剂不会改变此反应的 【答案】D 【解析】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，说明该反应的反应物键能之和小于生成物键能之和，A错误；B．由图可知，，B错误；C．由图可知，反应1的活化能高于反应2，则步骤1的反应比步骤2慢，C错误；D．催化剂不能改变生成物和生成物的总能量，不会改变此反应的，D正确；故选D。 【变式5-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）的反应历程如图所示，下列说法正确的是 A．该反应决速步骤的活化能为 B．该反应的两步基元反应均为放热反应 C．使用合适的催化剂会使、、同时减小 D．温度升高，第Ⅰ步反应活化分子百分数增大，第Ⅱ步反应活化分子百分数减小 【答案】A 【解析】A．决速步骤是活化能最大(反应速率最慢)的步骤，由能量图可知第Ⅱ步的活化能E2大于第Ⅰ步的活化能E1，故决速步骤为第Ⅱ步，其活化能为E2，A正确；B．图中第Ⅰ步：反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应；第Ⅱ步：反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，两步并非均为放热反应，B错误；C．催化剂只能降低各步基元反应的活化能（E1、E2），而E3是总反应的焓变的绝对值（由最初的反应物总能量和最终产物的总能量的相对大小决定），总反应的焓变不受催化剂影响，C错误；D．温度升高，分子能量增加，无论吸热还是放热反应，活化分子百分数均增大，第Ⅰ、Ⅱ步活化分子百分数均增大，D错误；故答案选A。 【变式5-2】（25-26高二上·江苏连云港·月考）中国学者在水煤气变换[  ]中突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题。反应过程示意图如下： 下列说法正确的是 A．过程Ⅰ、过程Ⅲ均为放热过程 B．使用催化剂降低了水煤气变换反应的 C．反应物的分子必须发生碰撞才能发生基元反应 D．缩小容器体积，过程Ⅱ的速率不影响 【答案】C 【解析】A. 过程Ⅰ通常为反应物在催化剂表面的吸附，吸附放热；过程Ⅲ为产物脱附，脱附是吸附的逆过程，吸热，故过程Ⅰ放热、过程Ⅲ吸热，A错误；B. 催化剂只能降低反应的活化能，不改变反应的焓变，B错误；C. 基元反应是一步完成的反应，根据碰撞理论，反应物分子必须发生碰撞（有效碰撞）才能发生反应，C正确；D. 缩小容器体积，气体浓度增大，过程Ⅱ涉及气体分子在催化剂表面的反应，浓度增大导致反应速率加快，D错误；故答案为：C。 【变式5-3】（24-25高二下·江苏徐州·期中）丙烷在催化剂表面催化脱氢的机理如下图所示。吸附在催化剂表面的粒子用*标注，表示过渡态，表示中间体。 下列说法正确的是 A．催化剂降低了该反应的活化能，但未改变活化分子的百分数 B．丙烷催化脱氢仅涉及键断裂和键形成 C．丙烷催化脱氢的总反应速率由②决定 D．改变催化剂可改变反应历程进而改变焓变 【答案】C 【解析】A．催化剂降低反应活化能，增大活化分子百分数，A错误；B．丙烷催化脱氢涉及C-H键断裂和C=C键与H-H键的形成，B错误；C．丙烷催化脱氢的总反应速率由活化能最大的步骤，即②决定，C正确；D．改变催化剂可改变反应历程但不能改变焓变（由反应物和生成物能量差决定），D错误；故答案为C。 ▌题型06 碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 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 【典例6】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下列说法正确的是 A．化学反应的反应速率越快，可观察到的现象越明显 B．要加热才能发生的反应为吸热反应 C．当其他条件相同时，升高温度能使反应物活化分子数增加 D．在有气体参加的反应中，增大压强能使反应物活化分子百分数增加 【答案】C 【解析】A．有的反应不具有明显现象，比如酸碱中和反应物明显现象，A错误；B．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，也可能是放热反应，加热的目的是提供反应所需的活化能，例如碳的燃烧是放热反应，但反应需要点燃，B错误；C．其他条件相同时，升高温度，使得部分普通分子转化为活化分子，从而增大了活化分子数，C正确；D．增大压强不能使反应物活化分子百分数增加，只能增大单位体积内活化分子数，D错误；故选C。 【变式6-1】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）铁的氧化物是重要的化工原料，可用作反应的催化剂。工业含铁废渣中含有大量铁的氧化物，常用于制取聚合硫酸铁铝净水剂。对于反应，下列有关说法正确的是 A．其他条件相同，增大，反应的平衡常数K增大 B．向固定容积的反应体系中充入氦气，反应速率加快 C．升高温度，反应体系的活化分子百分数增多 D．减小容器体积，反应物浓度增加，反应体系的活化分子百分数增多 【答案】C 【解析】A．平衡常数只与温度有关，温度不变时不变，增大不会改变平衡常数，A错误；B．固定容积的体系中充入氦气，参与反应的各气体物质的浓度不变，反应速率不变，B错误；C．升高温度，分子平均能量升高，更多普通分子转化为活化分子，反应体系的活化分子百分数增多，C正确；D．减小容器体积会增大反应物浓度，使单位体积内活化分子数增多，但活化分子百分数仅由温度、催化剂决定，该操作不会改变活化分子百分数，D错误；故答案为C。 【变式6-2】（25-26高二下·云南·期中）下列对有效碰撞理论的分析错误的是 A．化学反应是活化分子有合适取向时的有效碰撞 B．升高温度能使化学反应速率增大，主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数 C．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)，可增加活化分子的百分数，使反应速率增大 D．加入催化剂能降低反应活化能，增大活化分子百分数，从而加快化学反应速率 【答案】C 【解析】A．分子间的碰撞分为有效碰撞和无效碰撞，活化分子之间发生的有合适取向的碰撞为有效碰撞，A正确；B．升高温度，反应物分子中活化分子的数目和百分数都增大，有效碰撞的次数增大，化学反应速率增大，B正确；C．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)，会增大单位体积内的分子数，从而增加有效碰撞的频率，使反应速率增大，但活化分子的百分数不变，活化分子的百分数主要受温度影响，C错误；D．催化剂可降低活化能，能增大活化分子百分数，增大反应速率，D正确；故选C。 【变式6-3】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）下列说法中错误的是 A．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，可使单位体积内活化分子数增多，因而化学反应速率增大 B．升高温度，可使反应物分子中活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率 C．加入适宜的催化剂，可使反应物分子中活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率 D．活化分子之间发生的碰撞一定是有效碰撞 【答案】D 【解析】A．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，反应物浓度升高，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞频率提升，化学反应速率增大，A正确；B．升高温度可提高分子平均能量，更多普通分子转化为活化分子，反应物中活化分子百分数增大，有效碰撞频率提升，化学反应速率增大，B正确；C．加入适宜的催化剂可降低反应活化能，更多普通分子可成为活化分子，反应物中活化分子百分数增大，有效碰撞频率提升，化学反应速率增大，C正确；D．活化分子之间的碰撞不一定是有效碰撞，只有具备合适取向的活化分子碰撞才是有效碰撞，D错误；故选D。 ▌题型07 化学反应速率图像 一、常见v-t图像分析方法 1.看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。 2.对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。 3.改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。 二、应用 1.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； 2.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7】（25-26高二上·江苏·阶段检测）为研究降解有机污染物速率的影响因素。分别利用三份溶液在不同温度和下进行催化降解实验，随时间变化如图所示。下列说法不正确的是 A．实验①，在内，的分解平均速率为 B．实验③，说明在该实验条件下，催化剂可能失活，有机物不能降解 C．对比实验①和②，在反应至时，的分解百分率相等 D．对比实验①和②，在内，能说明的分解速率受温度影响更大 【答案】A 【解析】A．实验①中，内，初始浓度为，时浓度为，浓度变化量，平均速率，A错误；B．实验③中，浓度始终为初始值（），无降解，可能是因为pH=10条件下催化剂失活导致反应无法进行，B正确；C．实验①和②初始浓度均为，时两者浓度都接近0，分解百分率均为100%，相等，C正确；D．实验①和②pH相同，仅温度不同，内温度更高的实验②的浓度下降更快，能说明的分解速率受温度影响更大，D正确；故答案选A。 【变式7-1】（24-25高二上·江苏启东·期初调研）如图为可逆反应：  的逆反应速率随时间变化情况。试根据图中曲线判断下列说法中不正确的是 A．时刻可能采取的措施是减小 B．时刻可能采取的措施是降温 C．时刻可能采取的措施是减小压强 D．时间段平衡向逆反应方向移动 【答案】D 【解析】A．由图可知，t3时刻v逆减小，且是在原来的基础上减小，是改变物质的浓度引起的，可能是减少c(D)，A正确；B．t5时刻，逆反应速率突然减小，可能是降低温度所致，B正确；C．t7时刻，逆反应速率减小，t7之后，逆反应速率不再改变，反应达平衡，反应为气体体积分数不变的反应，所以可能是减小压强所致，C错误；D．t5时刻，逆反应速率突然减小，之后在t5～t6时间段内，逆反应速率逐渐增大，说明平衡正向移动，D错误；故选D。 【变式7-2】（24-25高二上·江苏·期中）某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：，12s时生成C的物质的量为0.8mol(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是 A．0～2s，D的平均反应速率为0.1mol/(L·s) B．化学计量系数之比b：c=1：2 C．12s时，A的转化率为25% D．图中两曲线相交时，A的消耗速率等于A的生成速率 【答案】B 【分析】由图像可知A的浓度变化为0.8 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.6 mol·L-1，B的浓度变化为0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1，12 s时生成C的物质的量为0.8mol，则C的浓度变化为0.4 mol·L-1，则b=1，c=2。 【解析】A．D为固体，不能用于表示反应速率的大小，A选项错误；B．由以上分析可知化学计量数之比b：c=1：2，B选项正确；C．由图像可知，12 s时，A的转化率为×100%=75%，C选项错误；D．图中两曲线相交时，反应没有达到平衡状态，则A的消耗速率不等于A的生成速率，D选项错误；故选B。 【变式7-3】（24-25高二上·江苏苏州·月考）一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法正确的是 A．在时，和时R的降解率相等 B．溶液酸性越强，R的降解速率越小 C．R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响 D．内，时R的降解速率为 【答案】A 【解析】A．在时，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，故A正确；B．由斜率可知pH越小降解速率越大，即溶液的酸性越强，R的降解速率越大，故B错误；C．同一pH条件下，R的起始浓度与降解速率的关系：曲线斜率增大，则降解速率越小，即R的起始浓度越小，降解速率越小，故C错误；D．20～25min之间，pH＝10时R的平均降解速率为，故D错误；答案选A。 ▌题型08 化学反应速率的综合应用 1.求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤： 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计算。 例如：反应　　　　mA　＋　nB　pC 起始浓度 a b c （mol|/L） 转化浓度 x （mol|/L） 某时刻浓度 a－x b－ c＋ （mol|/L） 2.计算中注意以下量关系： ①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻) ②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻) ③转化率＝×100% ④产率=（生成物的实际产量/生成物的理论产量）× 100% 【典例8】（25-26高二上·江苏·阶段检测）X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)。一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入体积为2 L的恒容密闭容器中，反应10 s后，测得生成0.5 mol Z，W的反应速率为0.05 mol·L-1·s-1，放出a kJ热量。下列说法正确的是 A．10 s内，X的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1 B．n=3 C．第10 s时，X为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1 D．反应的热化学方程式为：X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)  ΔH=-a kJ·mol-1 【答案】C 【解析】A．X是固体，不能用浓度变化表示反应速率，A错误；B．根据Z的反应速率为，Z和W的速率比为1:2，故，B错误；C．生成0.5 mol Z消耗1.5 mol Y，剩余Y的物质的量为0.5 mol，Y的浓度为，X减少0.5 mol后为1.5 mol，C正确；D．生成0.5 mol Z放热a kJ，所给方程式，D错误；故选C。 【变式8-1】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）某温度下，1L容器中发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，NH3在20s内由1.0mol/L变成0.2mol/L(反应尚未达到平衡)。下列说法正确的是 A．反应速率关系：2v(NO)=3v(H2O) B．20s内，v(O2)=0.045mol/(L·s) C．20s内，NH3的转化率为20% D．20s内，上述反应转移电子数目为4×6.02×1023 【答案】D 【解析】A．化学反应速率之比等于化学计量数之比，，可得，选项关系与计量数比例相反，A错误；B．先计算，速率之比等于计量数比，，与选项数值不符，B错误；C．的转化率为，不是20%，C错误；D．每个参与反应时N元素从-3价升高到+2价，转移5个电子，20s内反应的物质的量为，转移电子总物质的量为，对应数目为，D正确；故选D。 【变式8-2】（2026·江苏常州·一模）常温下，HClO和共存的混合溶液体系中主要存在如下反应： Ⅰ．    Ⅱ． 初始，在浓度均为的HClO和混合溶液中，若仅考虑上述反应，溶液中各含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的微粒为 B．0~2s内，逐渐增大 C．0~2s内， D．当体系中时，反应Ⅰ达到平衡状态 【答案】C 【分析】反应I和Ⅱ均生成，根据两反应的化学计量数可知，，结合2s时数据，得出此时c(ClO2)=0.64×10-3，c(Cl-)=0.42×10-3，c()=0.10×10-3，故曲线①表示，曲线②表示，曲线③表示，据此分析。 【解析】A．根据分析，曲线①表示，A错误；B．0~2s内，反应I消耗(0.32×10-3)，反应Ⅱ生成(0.10×10-3)，总的变化量，即浓度逐渐减小，B错误；C．根据反应I和Ⅱ可得关系式：，，则0~2s 内，反应速率，C正确；D．反应Ⅰ中HClO和按照1:2反应，反应Ⅱ中HClO和按照1:1反应，为两反应消耗HClO的总速率，为两逆反应生成的总速率，因此当体系中时，反应Ⅰ不一定达到平衡状态，D错误；故选C。 【变式8-3】（25-26高二上·江苏·月考）X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)。一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入体积为2 L的恒容密闭容器中，反应10 s后，测得生成0.5 mol Z，W的反应速率为0.05 mol·L-1·s-1，放出a kJ热量。下列说法正确的是 A．10 s内，X的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1 B．n=3 C．第10 s时，X为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1 D．反应的热化学方程式为：X(s)+3Y(g)Z(g)+nW(g)  ΔH=-a kJ·mol-1 【答案】C 【解析】A．X是固体，不能用浓度变化表示反应速率，A错误；B．根据Z的反应速率为，Z和W的速率比为1:2，故，B错误；C．生成0.5 mol Z消耗1.5 mol Y，剩余Y的物质的量为0.5 mol，Y的浓度为，X减少0.5 mol后为1.5 mol，C正确；D．生成0.5 mol Z放热a kJ，所给方程式，D错误；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第一节化学反应速率 (题型突破·举一反三) 题型01化学反应速率及其计算 典例精析 【典例1】D 举一反目 【变式1-1】A 【变式1-2】D 【变式1-3】D 题型02化学反应速率大小比较 典例精析 【典例2】A E举一反目 【变式2-1】D 【变式22】A 【变式2-3】B 题型03化学反应速率的影响因奏 典例精析 【典例3】C 举一反 【变式31】D 【变式32】A 【变式33】c 题型04控制变量法 实验探究外界因素对化学反应速率的影 1/3 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 咆 三典例精析 【典例4】D 举一反三 【变式41】D 【变式42】D 【变式43】B 题型05基元反应与过渡态、活化能与碰撞理论 典例精析 【典例5】D 举一反三 【变式51】A 【变式5-2】C 【变式53】C 题型06碰撞理论解释化学反应速率的影响因素 典例精析 【典例6】C 举一反三 【变式6-1】C 【变式6-2】C 【变式6-3】D 题型07化学反应速率图像 三典例精析 【典例7】A 2/3 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 举一反三 【变式7-1】D 【变式7-2】B 【变式7-3】A 题型08化学反应速率的综合应用 典例精析 【典例8】C 举一反三 【变式8-1】D 【变式8-2】C 【变式83】c 3/3