第01讲 化学反应速率及其影响因素(复习讲义)(浙江专用)2027年高考化学一轮复习讲练测
2026-08-19
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摘要:
该高中化学高考复习讲义围绕化学反应速率概念及计算、影响因素两大核心考点,按“概念-计算-比较-测定”和“因素-理论-常数”逻辑构建知识体系,通过命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源四环节,帮助学生系统梳理知识框架,突破速率计算、变量控制等难点。
讲义创新采用“知识解构-考向破译-解题妙招”教学模式,如用归一法、比值法破解速率比较,设计控制变量实验探究影响因素,培养科学思维与探究能力。设置基础变式、真题溯源分层训练,配合即时方法指导,确保高效复习,助力教师把控节奏,提升学生应考能力。
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 化学反应速率大小比较 ∣ 知识点4 化学反应速率的测定
考向破译 考向1 化学反应速率的概念 ∣ 考向2 化学反应速率的计算
考向3 化学反应速率大小比较 ∣ 考向4 化学反应速率的测定
解题妙招1化学反应速率大小比较的方法
解题妙招2“变量控制法”题目的解题策略
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 有效碰撞理论
知识点3速率常数和速率方程
考向破译 考向1 影响化学反应速率的因素 ∣ 考向2 活化能与有效碰撞
考向3 “控制变量”探究影响化学反应速率的因素 ∣
考向4 速率常数及其应用
解题妙招1外界因素对化学反应速率影响的5大误区
解题妙招2判断物质变化的基本思路
解题妙招3控制变量法探究影响反应速率的因素题目解题策略
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
——
浙江6月卷T11,3分
影响化学反应速率的因素
浙江1月卷T11,3
浙江6月卷T18(3)
浙江1月卷T14,3分
浙江1月卷T19(3)
浙江6月卷T19(2)
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.从命题题型和内容上看,浙江选考中该知识点在选择题和非选择题运均有呈现,受题量所限,主要在化学反应原理综合中呈现,涉及:(1)某段时间内化学反应速率的计算、反应速率快慢判断、影响化学反应速率的因素等;(2)结合化学平衡,考查对反应速率方程、速率常数的理解及计算。
2.从命题思路上看,侧重以化工生产或新信息为背景,与反应热或化学平衡相结合,考查反应速率的计算、比较及影响因素。重点关注:(1)选择题中结合化学平衡图像、图表考查化学反应速率的简单计算、外界条件对化学反应速率的影响、化学反应速率与化学平衡的综合应用,结合反应历程,考查决速步、活化能等相关知识。(2)非选择题中与基本理论、工业生产相联系,通过图像或表格提供信息进行命题,主要考查化学反应速率的表示方法、速率的影响因素、速率方程等,尤其是分析解决实际生产中速率问题加以解释。
►复习目标:
1.理解化学反应速率的概念,掌握反应速率的表达式、单位及物理意义。
2.能进行化学反应速率的定量计算,掌握不同物质表示的反应速率之间的换算关系。
3.理解浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积等因素对化学反应速率的影响规律。
4.掌握控制变量法在化学反应速率实验探究中的应用,能设计实验验证影响因素。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
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.概念:用来衡量化学反应进行快慢的物理量
2.表示:单位时间内某种量的变化量
3.化学反应速率的计算
(1)常规公式:v==
①常用单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1
②适用范围:表示气体物质或溶液中可溶性物质的速率,不表示固体或纯液体物质的速率
(2)非常规公式:v=(X代表n、P、m、V等量)
①常用单位:mol·min-1、Pa·min-1、g·min-1、L·min-1
②适用范围:任何物质的反应速率
(3)利用关系式计算
①应用前提:同一化学反应
②常用关系:速率比=化学计量数比=物质的量浓度变化比=物质的量变化比
得分速记
(1)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率,且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。
(2)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。
(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。
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。
(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 化学反应速率的概念
例1
例1(2026·浙江温州选考模拟)在容积为的恒容密闭容器中通入2molNO2,发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g),一定温度下,测得NO2的转化率随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a点处的逆反应速率小于b点处的正反应速率
B.0~10minO2的平均反应速率最大
C.其他条件不变,将体积改为,50min时可能达到平衡
D.60min时,保持其他条件不变,再通入2molNO2,正反应瞬时速率变为原来两倍
【答案】D
【解析】A项,b点仍处于从正反应建立平衡过程中,则b点的逆反应速率小于b点的正反应速率,b点NO和O2的浓度大于a点的,则a点的逆反应速率小于b点的逆反应速率,也小于b点的正反应速率,A正确;B项,反应速率随反应物浓度降低逐渐减小,从曲线斜率也能看出:0~10min内NO2转化率变化量最大,因此反应速率最大,O2的平均反应速率也最大,B正确;C项,将体积改为1L,相当于增大了体系压强(或浓度),增大浓度会加快反应速率,达到平衡时间缩短,达到平衡所需时间小于60 min,故50 min时可能已达到平衡,C正确;D项,60 min达到平衡时,剩余NO2物质的量为,容器体积为2L,因此c(NO2)=0.5mol·L-1;再通入2molNO2,瞬时,浓度变为原来的3倍,因此正反应瞬时速率不可能是原来的2倍,D错误;故选D。
【变式1】【变载体】(2025·浙江杭州模拟预测)下列可以用来表示化学反应速率单位的是( )
A.mol/L B.g/mol C.mol(L·s)-1 D.g/L
【答案】C
【解析】化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,由化学反应速率公式知,化学反应速率的单位是mol(L·s)-1,故C正确;故选C。
【变式2】【变载体—工业生产与学科知识结合】(2025·浙江杭州学军中学高一期中)调控化学反应速率对于工业生产至关重要。下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指时某物质的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率
C.在一定温度下,增加某固体物质的质量,不影响化学反应速率
D.同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的化学反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快
【答案】C
【解析】A项,0.8 mol·L-1·s-1是指某物质在一段时间内的浓度变化量,A项错误;B项,一般地,化学反应速率用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示,如果是气体参与反应,也可以用一段时间内压强变化来表示,B项错误;C项,固体物质的浓度一般视为常数,则增加某固体物质的质量,不影响化学反应速率,C项正确;D项,同一化学反应在相同条件下,用不同物质表示的化学反应速率,其数值可能不同,但意义相同,都表示该反应的化学反应速率,D项错误;故选C。
【变式3】【变考法】恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①XY ;②YZ 。该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线如下图下列说法不正确的是( )
A.曲线b为c(Y)随时间的变化情况
B.随c(X)的减小,反应②的瞬时速率先增大后减小
C.t0秒以后,速率v(X)=v(Y)+v(Z)
D.欲提高Y的产率,需控制反应进行的时间在t0附近
【答案】C
【解析】向密闭容器中加入一定量X,X发生反应①生成Y,Y再发生反应②生成Z。由图中信息可知,浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X,因此曲线a为c(X)随时间的变化情况,浓度随时间变化逐渐增大的代表的是Z,因此曲线c为c(Z)随时间的变化情况,浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y,因此曲线b为c(Y)随时间的变化情况。A项,由分析可知,Y的浓度先增大后减小,曲线b呈现先升后降的趋势,符合Y的浓度变化特征,故A正确;B项,反应②的速率方程为,由分析可知,随c(X)的减小,c(Y)先增大后减小,c(Z)增大,故反应①的速率随c(X)的减小而减小,反应②的速率先增大后减小,v2随c(Y)变化先增大后减小,故B正确;C项,根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值(t0)之前,单位时间内X的减少量等于Y的增加量和Z的增加量之和,因此v(X)=v(Y)+v(Z),在Y的浓度达到最大值(t0)之后,单位时间内Z的增加量等于Y的减少量和X的减少量之和,则v(Z)=v(X)+v(Y),故C错误;D项,反应①生成Y,而反应②消耗Y,根据分析可知,在t0附近,Y的浓度最高,因此欲提高Y的产率,需控制反应时间在t0附近,故D正确。
考向2 化学反应速率的计算
例2(2026·浙江舟山五校高二期中)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。4 min后,NO的浓度为0.06 mol·L-1。下列有关说法错误的是( )
A.4 min末,用NO表示的反应速率为0.015 mol·L-1·min-1
B.4 min末,NH3的浓度为0.14 mol·L-1
C.0~4 min内,生成的水的质量为3.24 g
D.0~4 min内,O2的物质的量减少了0.15 mol
【答案】A
【解析】4 min后,NO的浓度为0.06 mol·L-1,则,依题意,列三段式:
【解析】A项,0~4 min内,用NO表示的平均反应速率为=,但4 min末NO的瞬时速率无法计算,A错误;B项,4 min末,NH3的浓度为,B正确;C项,0~4 min内,生成的水的质量为,C正确;D项,0~4 min内,O2的物质的量减少了0.15 mol,D正确;故选A。
【变式1】【变载体】将4 molA气体和2mol B气体在2 L的容器中混合,并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g),若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列几种说法不正确的是( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1 ②用物质B表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
【答案】C
【解析】将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的密闭容器中混合并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 2C(g),若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,依据化学平衡三段式列式计算。
2A(g)+B(g)2C(g)
起始量/mol 4 2 0
变化量/mol 1.2 0.6 1.2
2 s末/mol 2.8 1.4 1.2
①用物质A表示反应的平均速率= mol·L-1·s-1=0.3 mol·L-1·s-1,故①正确;②用物质B表示反应的平均速率= mol·L-1·s-1=0.15 mol·L-1·s-1,故②错误;③2 s未物质A的转化率=×100%=30%,故③错误;④2 s末物质B的浓度= mol·L-1=0.7 mol·L-1,故④正确。
【变式2】【变考法】在2L的密闭容器中投入CO2和H2在一定条件下发生反应:CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)。在一定温度下,测得CO2的物质的量如下表
0
10
20
30
40
2
1.6
1
0.5
0.5
下列说法不正确的是( )
A.反应20min时,测得CH4体积为22.4L(标准状况)
B.20~40min,生成H2O(g)的平均速率为0.025 mol·L-1·min-1
C.第15min时的瞬时速率大于第25min时的瞬时速率
D.第30min时反应到达平衡
【答案】D
【解析】A项,反应20min时,测得CO2为1mol,则消耗CO2、生成CH4均为1mol,CH4体积为22.4L(标准状况),A正确;B项,20~40min,测得CO2从1mol变为0.5mol,则消耗CO20.5mol、生成H2O(g)为1mol,生成H2O(g)的平均速率为,B正确;C项,其它条件相同、反应物的浓度越大则反应速率越快, 第15min时反应物的浓度大于第25min时的浓度,则第15min时瞬时速率大于第25min时的瞬时速率,C正确;D项,由图知第30min时的二氧化碳含量已不再变化、则反应已经处于平衡状态,D不正确;故选D。
【变式3】【变考法】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:3A(g)+bB(g)=cC(g),12s时生成C的物质的量为0.6mol(反应过程如图所示)。下列说法中正确的是
A.图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率
B.2s时,用A表示的反应速率为0.15mol•L﹣1•s﹣1
C.化学计量数之比b:c=1:3
D.12s时的压强与起始时的压强之比为8:13
【答案】D
【解析】A项,图中交点时A、B的浓度相等,但浓度继续变化,则没有达到平衡状态,如达到平衡状态,各物质的浓度不变,故A错误;B项,2s时,A的浓度变化=0.8mol/L﹣0.5mol/L=0.3mol/L,则2s内反应速率v===0.15mol•L﹣1•s﹣1,而不是瞬时速率,故B错误;C项,A的浓度变化=0.8mol/L﹣0.2mol/L=0.6mol/L,A表示的反应速率==0.05mol/(L•s),B的浓度变化=0.5mol/L﹣0.3mol/L=0.2mol/L,计算B的反应速率==mol/(L•s),C的反应速率==mol/(L•s),速率之比等于化学方程式计量数之比,3:b:c=0.05::,b=1,c=1.5,化学计量数之比b:c=2:3,故C错误;D项,平衡时A的物质的量为0.2mol/L×2L=0.4mol,B的物质的量为0.3mol/L×2L=0.6mol,C的物质的量为0.6mol,则总物质的量为1.6mol,起始时总物质的量为2.6mol,则12s时的压强与起始时的压强之比为8:13,故D正确;故选D。
考向3 化学反应速率的大小比较
例3(2026·浙江钱塘联盟高二期中)在不同条件下,分别测得反应A(g)+3B(g)2C(g)+3D(g) 的化学反应速率,其中表示该反应进行得最快的是( )
A.v(A)=2 mol/(L·min) B.v(B)=3 mol/(L·min)
C.v(C)=0.1 mol/(L·s) D.v(D)=0.1 mol/(L·s)
【答案】C
【解析】比较同一反应的反应速率快慢时,需要先统一单位,再将各物质的反应速率除以对应化学计量数,得到的数值越大,代表反应速率越快。A项,;B项,;C项,, ;D项,,;对比数值可知,C项对应数值最大,反应进行最快,故选C。
解题妙招
定量法比较化学反应速率的大小
归一法
按照化学计量数关系换算为同一物质、同一单位表示,再比较数值大小
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表示的化学反应速率比用B表示的大
【变式1】【变载体】(2026·浙江宁波六校联盟高二期中)在2A(g)+B(g)3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的数据是( )
A.v(A)=0.2 mol/(L·s) B.v(B)=3 mol/(L·min)
C.v(C)=0.9 mol/(L·s) D.v(D)=1.0 mol/(L·s)
【答案】C
【解析】A项,将v(A)=0.2 mol/(L·s)直接作为A的速率,无需转换,但需与其他选项比较;B项,v(B)=3 mol/(L·min)需转换为0.05 mol/(L·s),对应v(A)=2×0.05 mol/(L·s)=0.1 mol/(L·s);C项,v(C)=0.9 mol/(L·s),对应v(A)=×0.9 mol/(L·s)=0.6 mol/(L·s);D项,v(D)=1.0 mol/(L·s),对应v(A)=×1.0 mol/(L·s)=0.5 mol/(L·s);最快的为v(C)=0.9 mol/(L·s),故选C。
【变式2】【变载体】(2026·浙G5联盟江高二期中)对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.3 mol/(L·s) B.v(B)=1.8mol/(L·s)
C.v(D)=0.7mol/(L·s) D.v(D)=9mol/(L·min)
【答案】C
【解析】根据反应速率之比等于化学计量数之比,可将各种物质表示的化学反应速率转化成A表示的化学反应速率,以此可比较反应速率大小,注意单位换算成统一的速率单位比较。A项,v(A)=0.3 mol/(L·s);B项,B为固体,无法用其表示反应速率;C项,v(A)=v(D)= ×=0.35 mol·L-1·s-1;D项,v(A)=v(C)=×=0.075 mol·L-1·s-1;故选C。
【变式3】【变载体】(2025·浙江省浙东北(ZDB)联盟期中联考)在2A(g)+B(g)3C(s)+4D(g)中,表示该反应速率最快的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据反应速率比=化学计量数之比,均用B物质表示速率:A项,v(B)=v(A)=0.2mol/(L⋅s);B项,v(B)=0.3mol/(L⋅s);C项,C是固体,无法用浓度变化表示速率;D项,统一单位,v(B)=v(D)=0.0083mol/(L⋅s);根据计算可知B选项最快,故选B。
考向4 化学反应速率的测定
例4某化学兴趣小组进行了如下实验,探究不同pH下(加入稀硫酸调pH),MnO2与KBr的反应速率。下列有关叙述错误的是( )
序号
实验内容及现象
I
25℃,将VmL0.2mol·L-1KBr溶液(pH≈1)与过量MnO2混合,密闭并搅拌,tmin后,溶液变为黄色,容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
25℃ ,将VmL0.2mol·L-1KBr溶液(pH≈2)与过量MnO2混合,密闭并搅拌,tmin后,溶液变为淡黄色,容器液面上方未观察到黄色气体。
Ⅲ
取一定量反应后溶液amL,加入过量KI固体,用Na2S2O3标准溶液滴定,测定c(Br2)。已知:滴定时,I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI;消耗Na2S2O3的物质的量为bmol。
A.实验I中,发生反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Br-=Mn2++Br2↑+ 2H2O
B.实验I、Ⅱ说明,pH≈2时,反应速率较小
C.加入过量KI固体的作用是与Br2反应生成I2,并将I2转化为I3-
D.根据实验I、Ⅲ可计算出,实验I的平均反应速率
【答案】D
【解析】A项,该离子方程式正确描述了MnO2在酸性条件下氧化Br⁻生成Br2的反应,符合实验I的现象(溶液变黄并有淡黄色气体生成),故A正确;B项,实验I(pH≈1)反应现象明显(溶液黄色、有气体),实验Ⅱ(pH≈2)反应现象较弱(溶液淡黄、无气体),说明pH升高(酸性减弱)时反应速率减小,故B正确;C项,加入过量KI的作用是与Br2反应生成I2,发生的离子反应为Br2 + 2I⁻= 2Br⁻+I2,同时过量I⁻使I2转化为I3-,离子反应为:I2+ I⁻=I3-,故C正确;D项,实验I中有Br2挥发(液面上方有淡黄色气体),而实验Ⅲ测定的是溶液中残留的Br2浓度,未考虑挥发损失,因此无法准确计算实验I的反应速率,故D错误;故答案为D。
解题妙招
“变量控制法”题目的解题策略
【变式1】【变载体】为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响,某同学在4支试管中分别加入3mLH2O2溶液,并测量收集VmL气体时所需的时间,实验记录如下:
实验序号
H2O2溶液浓度
H2O2溶液温度(℃)
催化剂
所用时间
①
5%
20
2滴1mol/LFeCl3
t1
②
5%
40
2滴1mol/LFeCl3
t2
③
10%
20
2滴1mol/LFeCl3
t3
④
5%
20
不使用
t4
下列说法中,不正确的是( )
A.实验①②研究温度对反应速率的影响 B.实验②④研究催化剂对反应速率的影响
C.获得相同体积的O2:t1>t3 D.实验③与④比较:t3<t4
【答案】B
【解析】A项, 实验①②中只有温度不同,故是研究温度对反应速率的影响,故A正确;B项,实验②④中反应温度不同,不能研究催化剂对反应速率的影响,故B错误;C项,①和③比较,③中过氧化氢的浓度大,反应速率快,若获得相同体积的氧气,①的用时长,故C正确;D项,实验③与④比较, ③中过氧化氢的浓度大,使用催化剂,故反应速率快,时间短,故D正确; 故选B。
【变式2】【新情境】某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素,有关数据如下表所示:
序号
纯锌粉/g
2.0 mol·L-1硫酸溶液/mL
温度/℃
硫酸铜固体/g
加入蒸馏水/mL
Ⅰ
2.0
50.0
25
0
0
Ⅱ
2.0
40.0
25
0
10.0
Ⅲ
2.0
50.0
25
0.2
0
Ⅳ
2.0
50.0
25
4.0
0
(1)本实验待测数据可以是_____________________________________________________,
实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究________对锌与稀硫酸反应速率的影响。
(2)实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是___________________________________________________,
写出有关反应的离子方程式___________________________________________________。
【答案】(1)反应结束所需要的时间(或相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间) 硫酸浓度
(2)探究硫酸铜的质量对反应速率的影响 Zn+Cu2+===Zn2++Cu,Zn+2H+===Zn2++H2↑
【解析】实验Ⅰ和实验Ⅱ中,锌的质量和状态相同,硫酸的浓度不同,实验Ⅲ和实验Ⅳ中加入硫酸铜,Cu2+的氧化性强于H+,首先发生反应Zn+Cu2+===Zn2++Cu,生成的铜附着在锌表面,在稀硫酸溶液中构成原电池,加快锌失电子。但是加入的硫酸铜过多,生成的铜会覆盖在锌表面,阻止锌与稀硫酸进一步反应,产生氢气的速率会减慢。(1)本实验待测数据可以是“反应结束所需要的时间”或“相同条件下产生等体积的氢气所需要的时间”,实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究硫酸的浓度对反应速率的影响。(2)实验Ⅲ和实验Ⅳ加入的硫酸铜的质量不同,可以探究加入硫酸铜的质量与反应速率的关系。
【变式3】【变题型】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
[实验原理]2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
[实验内容及记录]
实验
编号
实验
温度/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液褪至
无色所需
时间/min
0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
3 mol/L
稀H2SO4溶液
0.05 mol/L
KMnO4溶液
①
25
3.0
V1
2.0
3.0
1.5
②
25
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
③
50
2.0
V2
2.0
3.0
1.0
(1)请完成此实验设计,其中:V1=________,V2=________。
(2)实验①、②探究的是________对化学反应速率的影响,根据上表中的实验数据,可以得到的结论是__________________________________________________________________________________。
(3)探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验________(填实验编号)。
(4)利用实验①中的数据,计算用KMnO4表示的化学反应速率为____________。
【答案】(1)2.0 3.0
(2)浓度 其他条件不变时,增大(减小)反应物浓度,化学反应速率加快(减慢)
(3)②③
(4)0.01 mol/(L·min)
【解析】(1)实验①、②探究浓度对反应速率的影响,则其他条件应该是相同的,则V1=2.0;实验②、③探究温度对反应速率的影响,则其他条件应该是相同的,则V2=3.0。
(2)根据表中数据可知实验①、②探究的是浓度对化学反应速率的影响,根据表中的实验数据,可以得到的结论是其他条件不变时,增大(减小)反应物浓度,化学反应速率加快(减慢)。
(3)根据表中数据可知探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验②、③。
(4)草酸的物质的量为0.6 mol/L×0.003 L=0.001 8 mol,高锰酸钾的物质的量为0.05 mol/L×0.003 L=0.000 15 mol,草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.001 8 mol∶0.000 15 mol=12∶1,显然草酸过量,高锰酸钾完全反应,混合后溶液中高锰酸钾的浓度为=0.015 mol/L,这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=0.015 mol/L÷1.5 min=0.01 mol/(L·min)。
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
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。
2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)
(1)浓度:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大;降低反应物的浓度,化学反应速率减小。
(2)压强:对有气体参加的反应,在其他条件不变时,改变压强同样可以改变化学反应速率。
(3)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。大量实验证明,温度每升高10 ℃,化学反应速率通常增大为原来的2~4倍。
(4)催化剂:催化剂也可以改变化学反应速率(不作特殊强调,一般指正催化剂)。
(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。
得分速记
影响化学反应速率特殊情况
(1)温度
①催化反应,升高温度,催化剂可能失活,反应速率减慢
②有机反应,升高温度,有可能发生副反应,主反应速率减慢
(2)压强
①改变非气体反应的压强,反应速率不变
②改变等体反应的压强,v正和v逆变化幅度相同
(3)浓度
①固体和纯液体的浓度为定值,改变固体或纯液体的用量,反应速率不变
②加入固体物质,有可能改变接触面积,反应速率可能加快
(4)无关气体
①恒温恒压
②恒温恒容
3.探究外界条件对化学反应速率的影响
(1)方法:控制变量法
(2)溶液反应:加水调节溶液的总体积不变,以保证某种成分的浓度不变
(3)实例:
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 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
得分速记
(1)活化能与ΔH的关系:正、逆反应活化能的差值就是反应的焓变,可表示为ΔH=E(正)-E(逆)。
(2)活化能与化学反应速率的关系:活化能越大,化学反应速率越小。
(3)催化剂与活化能、ΔH的关系:催化剂能改变反应的活化能,但不能改变反应的ΔH。
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+bBgG+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。
得分速记
对于反应:aA+bBgG+hH,则v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。基元反应的a、b可直接写出,非基元反应的a、b必须通过实验测定,无法直接写出。
考●向●破●译
考向1 影响化学反应速率的因素
例1恒容的密闭容器中存在反应:A(s)+B(g)C(g)+2D(g) ΔH>0,下列说法正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.若充入气体He(不参与反应)使压强增大,反应速率增大
C.增大压强、使用催化剂均可以降低反应的活化能,增大反应速率
D.若再向容器中加入少量的A,其反应速率几乎不变
【答案】D
【解析】A.升高温度,正、逆反应速率均增大(因温度升高,反应速率常数增大),A错误;B.恒容条件下充入不参与反应的He,总压增大,但反应物气体B的分压不变,反应速率不变,B错误;C.使用催化剂可降低活化能,但增大压强(如缩小体积)仅通过增加气体浓度提高速率,不能改变活化能,C错误;D.A为固体,其浓度视为常数,加入少量A不影响气体反应物浓度,故反应速率几乎不变,D正确;故答案为D。
解题妙招
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1】【变载体】(2025·浙江省培优联盟学年高一联考)其他条件不变,只改变下列条件一定能增大化学反应速率的是( )
A.恒温恒容条件下,在合成氨反应中,充入氦气使体系压强增大
B.在实验室使用石灰石和稀H2SO4制取CO2的过程中,将石灰石磨成粉
C.在CO2+C2CO↑反应中,增大C的质量
D.用硫酸与纯净的铁片制取氢气时,增大硫酸浓度
【答案】B
【解析】A项,恒温恒容条件下,在合成氨反应中,充入氦气使体系压强增大,氦气不参与反应,反应物和生成物的浓度均不变,则反应速率不变,故A错误;B项,将石灰石磨成粉末,增大了反应接触面积,提高反应速率,故B正确;C项,C为固体,固体浓度为定值,增大碳的物质的量对反应速率没有影响,故C错误;D项,若硫酸浓度很大,将使铁片钝化,不能继续反应,故D错误;故选B。
【变式2】【新情境】(2025·浙江省温州市高三二模)HCl是涉氯工业生产中的副产品,O2氧化HCl是一种实现氯资源闭路循环的重要方法。
(2)有科学家发现Cu2OCl2是O2氧化HCl的主要活性相,反应机理如图所示。高温下铜的氯化物易挥发导致催化剂活性下降,固体中铜的氯化物的质量分数越大越易挥发。下列有关说法正确的是_______。
A.温度越高,生成Cl2的速率越快
B.适当增大O2与HCl的投料比有利于提高催化剂的活性
C.氧气的浓度越大,Cl2的产生速率越快
D.在CuO中加入适量的KCl能提高反应速率
【答案】(2)BD
【解析】(2)A项,温度高可能导致铜的氯化物挥发,催化效果下降,A不选;B项,选项适当增大O2与HCl 的投料比有利于生成 Cu2OCl2,且减小铜的氯化物挥发,有利于提高催化剂的活性,B选;C项,增大O2的浓度会导致 HCl 的吸附反应,导致反应速率下降,C不选;D项,加入 KCl降低载体中铜的氯化物质量分数,减小其挥发,能提高反应速率,D选;故选BD;
【变式3】【变题型】(2025·浙江省温州市三模)CH3COOH在化工生产中具有非常高的经济价值。
(2)T℃下,CO2、CH4在催化剂M上发生反应合成CH3COOH,发生如下两步反应:
反应ⅰ 快反应;
反应ⅱ 慢反应;
①下列说法不正确的是 。
A.C-H的键能决定了总反应的反应速率
B.反应ⅰ达平衡后,增大c(CH4),CH3-M含量增大
C.反应ⅱ,增大压强,可提高CH3COOH的平衡产率
D.温度升高,CH3COOH生成速率一定增大
②T℃下,及时、重复分离反应ⅰ生成的H2,然后再向体系中通入高压的H2、CO2,可加快CH3COOH的生成速率。根据反应ⅰ、ⅱ原理,分析CH3COOH的生成速率加快的原因是: 。
【答案】(2)AD 反应ⅰ为快反应,H2的分离,提高CH3-M含量(浓度),使反应ⅱ速率加快,反应ⅱ为决速率步,总反应速率加快;通入高压H2、CO2,提高了反应ⅱ速率
【解析】(2)①A项,反应ⅰ为快反应,C-H的键能小,易断裂,不能决定总反应的反应速率,A错误;B项,反应ⅰ达平衡后,增大c(CH4),平衡正向移动,故CH3-M含量增大,B正确;C项,反应ⅱ,正反应为气体减小的方向,增大压强,平衡正向移动,可提高CH3COOH的平衡产率,C正确;D项,温度升高时,如果温度过高,催化剂失效,CH3COOH生成速率不一定增大,D错误;故选AD;②反应ⅰ为快反应,H2的分离使H2浓度降低,平衡正向移动,提高CH3-M含量(浓度),使反应ⅱ速率加快,反应ⅱ为决速率步,总反应速率加快,同时通入高压H2、CO2,提高了反应ⅱ速率;
考向2 活化能与有效碰撞
例2(2026·浙江宁波三锋联盟高二期中)下列说法正确的是( )
A.决定化学反应速率的主要因素是反应物浓度
B.活化分子之间发生的碰撞一定是有效碰撞
C.所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量
D.反应的活化能越大,反应放出的热量就越多,反应越容易发生
【答案】C
【解析】A项,决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,浓度是外部条件而非主要因素,A错误;B项,活化分子碰撞需满足合适取向才能成为有效碰撞,仅活化分子碰撞不一定有效,B错误;C项,活化分子是能量较高的分子,其平均能量必然高于所有分子的平均能量,C正确;D项,反应的活化能越大,反应越难发生;反应热量由焓变ΔH决定,与活化能无关,D错误;故选C;
【变式1】【变载体】(2026·浙江金兰教育合作组织高二期中)下列关于碰撞理论的说法正确的是( )
A.活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞
B.增大反应物的浓度,可增大单位体积内活化分子百分数,反应速率增大
C.压缩体积增大体系压强,可增加活化分子百分数,反应速率增大
D.加入催化剂,可增大单位体积内活化分子百分数,反应速率增大
【答案】D
【解析】A项,有效碰撞需满足能量和取向两条件,所以活化分子之间的碰撞不一定是有效碰撞,A不正确;B项,浓度增大能增大单位体积内活化分子数目,但不能改变活化分子百分数,B不正确;C项,压缩体积增大体系压强,增大了单位体积内的分子数,增加了单位时间内的有效碰撞次数,但不能改变活化分子的百分数,C不正确;D项,使用催化剂可降低反应的活化能,从而提高单位体积内活化分子百分数,使反应速率增大,D正确;故选D。
【变式2】【新情境—工业生产与学科知识结合】(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)工业上,可用乙烯催化氧化法制取环氧乙烷,涉及下列两个反应:
I.C2H4(g)+1/2O2(g)C2H4O(g) ΔH1
Ⅱ.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
用银作为催化剂时,C2H4(g)→C2H4O(g)的活化能为Ea1=63.6kJ·mol−1,C2H4(g)→CO2(g)的活化能为Ea2=82.8kJ·mol−1,且两个反应的平衡常数均大于105。下列说法不正确的是( )
A.在银催化下,反应Ⅱ的速率小于反应I
B.改变压强,对环氧乙烷的平衡产率影响不大
C.从自发的角度,乙烯氧化后倾向于生成CO2
D.若不考虑催化剂银的活性变化,升高温度能提高环氧乙烷的选择性
【答案】D
【解析】A项,活化能越低,反应速率越快,在银催化下,反应Ⅱ的活化能大于反应I,则反应Ⅱ的速率小于反应I,A正确;B项,题目指出两个反应的平衡常数均大于105,说明反应接近完全转化,改变压强,对环氧乙烷的平衡产率影响不大,B正确;C项,从自发的角度,化学平衡常数K与吉布斯自由能变化ΔG之间存在关系:,两个反应的平衡常数均大于105,表明两反应均自发(ΔG < 0),但乙烯完全氧化生成CO2和H2O(反应Ⅱ)的焓变ΔH2通常比部分氧化生成环氧乙烷更负(放热更多),根据ΔG=ΔH-TΔS<0,从热力学角度看乙烯氧化后倾向于生成CO2,C正确;D项,若不考虑催化剂银的活性变化,升高温度,反应I和反应Ⅱ的速率都增大,根据阿伦尼乌斯方程可知,升高温度时,活化能较高的反应速率增长更快,加剧副反应生成二氧化碳,降低主产物环氧乙烷的选择性,D错误;故选D。
【变式3】【新考法—逻辑思维与科学建模】已知阿仑尼乌斯公式是反应速率常数随温度变化关系的经验公式,可写作(k为反应速率常数,为反应活化能,R和C为大于0的常数),为探究m、n两种催化剂对某反应的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.在m催化剂作用下,该反应的活化能
B.对该反应催化效能较高的催化剂是m
C.不改变其他条件,升高温度,会降低反应的活化能
D.可以根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向
【答案】A
【解析】A项,将坐标(7.2,56.2)和(7.5,27.4)代入中,计算可知Ea=9.6×104J/mol,故A正确;B项,对比图中直线m和n的斜率绝对值的大小可知,使用催化剂n时对应的Ea较小,则对该反应催化效能较高的催化剂是n,故B错误;C项,图中m、n均为直线,斜率不发生变化,因此不改变其他条件,只升高温度,反应的活化能不变,故C错误;D项,阿仑尼乌斯公式表示反应速率常数随温度的变化关系,无法根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向,故D错误;故选A。
考向3 “控制变量”探究影响化学反应速率的因素
例3室温下用质量和表面积相同的镁条各一片(已用砂纸打磨),分别探究不同条件下与水反应的实验(装置图如下),实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中,实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁[mMg(OH)2·nMgCO3]。下列说法不正确的是( )
实验1
实验2
实验3
镁条表面有微小气泡,且溶液较长时间无明显变化
镁条表面有较多气泡且产生气泡速率逐渐加快,溶液中无明显现象
镁条表面有大量气泡,溶液逐渐变为浑浊
A.实验1现象不明显,可能与表面生成了难溶的Mg(OH)2有关
B.实验2比实验1现象更明显,可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失
C.实验3中破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积,增大了镁与水的接触面积
D.由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论
【答案】D
【解析】A项,金属镁与水反应生成Mg(OH)2,Mg(OH)2会覆盖在镁条的表面阻止反应的继续进行,故实验1现象不明显,A正确;B.实验2比实验1现象更明显,可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失,导致温度升高,Mg(OH)2的溶解度增大,覆盖在镁条的表面的Mg(OH)2溶解,不再阻止反应的进行,B正确;C.由于HCO3- 可电离产生H+,从而破坏Mg(OH)2的生成,故实验3中HCO3- 破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积,增大了镁与水的接触面积,C正确;D.由题干信息可知实验1和实验3所得到的产物不同,故变量不唯一,不能由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论, D错误;故选D。
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1】【变载体】选择不同的反应探究化学反应速率的影响因素,所用试剂不合理的是( )
a.CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O (观察气泡产生的快慢)
b.S2O32-+2H+=S↓+SO2+H2O (观察浑浊产生的快慢)
反应
影响因素
所用试剂
A
a
接触面积
块状CaCO3、0.5 mol/L HCl
粉末状CaCO3、0.5 mol/L HCl
B
a
H+浓度
块状CaCO3、0.5 mol/L HCl
块状CaCO3、3.0 mol/LHCl
C
b
H+浓度
0.1 mol/L Na2S2O3、稀H2SO4
0.1mol/L Na2S2O3、浓H2SO4
D
b
温度
0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、冷水
0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、热水
【答案】C
【解析】采用控制变量方法进行研究,即只改变一个外界条件,其它外界条件都相同,然后逐一进行分析判断。A项,只有CaCO3的接触面积不相同,其它外界条件相同,两个实验是研究固体与盐酸的接触面积大小对化学反应速率的影响,A正确;B项,该反应的实质是CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O,只有HCl溶液中的c(H+)不相同,其它外界条件相同,是研究H+浓度大小对化学反应速率的影响,B正确;C项,浓硫酸中H2SO4主要以电解质分子存在,稀硫酸中则完全电离产生H+及SO42-,浓硫酸溶于水时会放出大量热量使溶液温度升高,因此两个实验对比,不仅溶液中c(H+)不同,而且溶液温度也不相同,因此不是探究H+浓度大小对化学反应速率的影响,C不正确;D项,两个实验对比,其它外界条件都相同,只有溶液温度不相同,是探究反应温度对化学反应速率的影响,D正确;故选C。
【变式2】【新情境—蔗糖水解】在蔗糖酶浓度一定的条件下测定蔗糖浓度对水解速率的影响如图。蔗糖处于较低浓度时水解速率与反应物浓度的关系如表所示。
蔗糖浓度( mol·L-1)
0.0005
0.001
0.002
0.003
水解速率/( mol·L-1·min-1)
0.012
0.024
0.048
0.072
已知:水解速率与反应物浓度间的关系可用速率方程为v=kcn表示,下列说法正确的是( )
A.其他条件保持不变时,反应物浓度越大,水解速率越大
B.在高浓度蔗糖范围内,蔗糖浓度增大,水解反应的半衰期不变(反应物消耗一半的时间称为半衰期)
C.其他条件保持不变时,蔗糖酶浓度越大,水解速率越大
D.蔗糖浓度处于较低范围内时,速率方程可表示为v=kc2(蔗糖)
【答案】C
【解析】A项,在低浓度区,其他条件保持不变时,反应物浓度越大,水解速率越大,高浓度区水解速度与浓度无关,A错误;B项,在高浓度区蔗糖水解的速度变为定值,据图可知浓度越大,半衰期越长,B错误;C项,根据酶促反应原理可知,其他条件保持不变时,蔗糖酶浓度越大,水解速率越大,C正确;D项,由图可知,蔗糖浓度处于较低范围内时,速率方程为v=kcn,代入表格中数据,0.012=k×0.0005n,0.024=k×0.001n,可以计算得出n=1,水解速率与蔗糖浓度呈正比,速率方程可表示为v=kc(蔗糖),D错误;故选C。
【变式3】【变考法】对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol•L-1)随时间(min)变化有关实验数据见表。下列说法不正确的是( )
时间
水样
0
5
10
15
20
25
Ⅰ(pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
Ⅱ(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
Ⅳ(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
A.在 0~20min内,Ⅰ中M的平均分解速率为0.015mol/(L·min)
B.其它条件相同时,水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在 0~25min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.对比I、Ⅳ可知,Cu2+的存在可加快M的分解速率
【答案】D
【解析】A项,在 0~20min 内 , Ⅰ中 M 的物质的量浓度变化 0.3mol/L,则 , Ⅰ中 M 的分解速率为 ,故A正确; B项,对比Ⅰ、Ⅱ组数据, 0−5min 内,Ⅰ中 M 的物质的量浓度变化 0.12mol/L ,Ⅱ中 M 的物质的量浓度变化 0.09mol/L ,则酸性增强,速率增大,故B正确;C项,在 0∼25min 内 ,Ⅲ中 M 的浓度变化 0.15mol,分解率为 ,Ⅱ中变化 0.24mol,分解率为 ,则Ⅲ中 M 的分解百分率比Ⅱ大,故C正确;D项,I和IV中pH不同,因此不能说明Cu2+存在,IV中M的分解速率大于I,故D错误;故选D。
考向3 速率常数及其应用
例3向容积均为1 L的恒容密闭容器M(恒温500℃)、N(起始500℃,绝热)中分别加入0.1 mol N2O和0.4 mol CO及相同催化剂发生反应:N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) 。实验测得两个容器中N2O的物质的量随时间的变化关系如表所示。该反应的反应速率、(、分别是正、逆反应的速率常数),下列说法错误的是( )
时间/s
0
100
200
300
400
容器①中
0.1
0.09
0.081
0.075
0.075
容器②中
0.1
0.08
0.078
0.078
0.078
A.N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) 正反应为放热反应
B.0~100 s内,容器②中N2O的平均反应速率
C.反应过程中,容器②中的压强不发生变化
D.当容器①中反应进行到100 s时,
【答案】C
【解析】A.容器②为绝热容器,先达到平衡且平衡时N2O转化率更低,说明温度升高平衡逆向移动,因此正反应为放热反应,A正确;B.0~100 s内,容器②中N2O物质的量减少0.02 mol,容积为1L,平均速率,B正确;C.该反应前后气体总物质的量不变,但容器②为绝热容器,反应放热使体系温度升高,根据PV=nRT,V、n不变时温度升高压强增大,因此压强会发生变化,C错误;D.容器①恒温,平衡时,可得,代入平衡数据得,温度不变则速率常数比值不变,因此,D正确;故选C。
【变式1】【变考法】一定温度下,实验测得反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) 的反应速率与反应物浓度间存在定量关系:ν=k∙cm(NO)∙cn(O2),其中k是速率常数。NO和O2的反应初始浓度、反应初始速率ν如表所示。
编号
c(NO)/mol∙L-1
c(O2)/mol∙L-1
ν/(mol∙L-1∙s-1)
ⅰ
0.10
0.10
0.30
ⅱ
0.10
0.20
0.60
ⅲ
0.20
0.20
2.40
下列计算结果正确的一组是( )
A.m=n=1 k=600 B.m=n=2 k=300 C.m=2,n=1,k=300 D.m=1,n=2,k=300
【答案】C
【解析】控制变量法推导反应级数:对比实验i和ii,c(NO)不变,c(O2)变为原来2倍,反应速率变为原来2倍,可得,解得n=1。对比实验ii和iii,c(O2)不变,c(NO)变为原来2倍,反应速率变为原来4倍,可得,解得m=2。代入实验i数据得,C正确,故选 C。
【变式2】【变题型】(2025·浙江省Flawless线上联考三模)(5)在反应物浓度一定时,该反应速率与速率常数成正比。已知该反应的速率常数与温度的关系为,其中为反应的活化能,和为常数。对于两种催化剂,其曲线如图所示。试分析哪种催化剂综合催化能力最强,并分析原因
【答案】(5)RhCl3-HI更好,降低活化能(催化)能力强,且条件更温和
【解析】(5)根据可知,,在曲线中,直线的斜率为,由图可知,RhCl3-HI对应直线斜率的绝对值较小,则表示活化能越小,而活化能越小反应在较低温度下容易进行,速率常数k相对较大,反应速率快,催化剂的效果更好,所以催化效率更高的是催化剂RhCl3-HI。
【变式3】【变载体】(2025·浙江省北斗星盟高三联考)一定条件下,水气变换反应CO+H2OCO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH(aq)CO(aq)+H2O(aq)(l)(快) ΔH1=+26.4kJ·mol−1
Ⅱ.HCOOH(aq)CO2(aq)+H2(aq)(l)(慢) ΔH2=-14.8kJ·mol−1
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,H+仅对反应Ⅰ有催化作用;反应Ⅰ的速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。
(2)反应Ⅰ的正反应速率方程为:,k为反应速率常数。T1温度下,HCOOH电离平衡常数为Ka,当HCOOH平衡浓度为xmol·L-1时,此时反应Ⅰ的速率v= 。(用Ka、x、k的代数式来表示)
【答案】 (2)
【解析】(2)T1温度时,HCOOH建立电离平衡:HCOOH HCOO−+H+,当HCOOH平衡浓度为x mol/L时,HCOOH电离平衡常数为Ka= ,,则 c(H+)=,v=kc(H+)·c(HCOOH)=kx;
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2025·浙江1月卷,11,3分)下列说法正确的是( )
A.常温常压下H2(g)和O2(g)混合无明显现象,则反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)在该条件下不自发
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减小
C.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH<0,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s) ΔH1<0,Na+(g)+Cl−(g)=NaCl(s) ΔH2<0,则Na(s)+Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g) ΔH<0
【答案】B
【解析】A项,根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS,该反应ΔH<0、ΔS<0,温度较低时ΔG<0,故低温能自发进行,A错误;B项,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,B正确;C项,该反应为放热反应,则E正-E逆<0,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,C错误;D项,①Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s) ΔH1<0,②Na+(g)+Cl−(g)=NaCl(s) ΔH2<0,根据盖斯定律,反应①-反应②得到目标反应Na(s)+Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g),则ΔH=ΔH1-ΔH2,由于不能明确ΔH1、ΔH2相对大小,则ΔH不能确定,D错误;故选B。
2.(2024·浙江6月卷,11,3分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
II.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH2>0
向容积为的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是( )
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:I<II
B.时,0~5 min反应I的平均速率为:v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/ n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】A项,由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A正确;B项,由表可知,500℃时,乙烷的转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol,而此温度下乙烯的选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol,根据方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144mol,则0~5 min反应I的平均速率为:,B正确;C项,其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;D项,其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/ n(CO2)]投料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D错误;故选D。
3.(2024·浙江1月卷,14,3分)酯在溶液中发生水解反应,历程如下:
已知:
①
②RCOOCH2CH3水解相对速率与取代基R的关系如下表:
取代基R
CH3
ClCH2
Cl2CH
水解相对速率
1
290
7200
下列说法不正确的是( )
A.步骤I是与酯中作用
B.步骤I使I和Ⅱ平衡正向移动,使酯在溶液中发生的水解反应不可逆
C.酯的水解速率:FCH2 COOCH2CH3> ClCH2 COOCH2CH3
D.与反应、与反应,两者所得醇和羧酸盐均不同
【答案】D
【解析】A项,步骤Ⅰ是氢氧根离子与酯基中的作用生成羟基和O-,A正确;B项,步骤Ⅰ加入氢氧根离子使平衡Ⅰ正向移动,氢氧根离子与羧基反应使平衡Ⅱ也正向移动,使得酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆,B正确;C项,从信息②可知,随着取代基R上Cl个数的增多,水解相对速率增大,原因为Cl电负性较强,对电子的吸引能力较强,使得酯基的水解速率增大,F的电负性强于Cl,FCH2对电子的吸引能力更强,因此酯的水解速率FCH2 COOCH2CH3> ClCH2 COOCH2CH3,C正确;D项,与氢氧根离子反应,根据信息①可知,第一步反应后18O既存在于羟基中也存在于O-中,随着反应进行,最终18O存在于羧酸盐和醇中,同理与18OH-反应,最终18O存在于醇中和羧酸盐中,两者所得醇和羧酸盐相同,D错误;故选D。
4.(2025·浙江6月卷,18)氯气、二氧化氯常用于漂白、杀菌,有重要的应用价值。
(3)某研究小组提出,商用ClO2 (常含杂质Cl2)在水中易发生如下反应,影响自来水消毒效果。
Ⅳ 2ClO2(aq)+H2O(l)=2H+(aq)+ClO3-(aq)+ClO2-(aq)
V 2ClO2(aq)+ClO-(aq)+H2O(l)=2H+(aq)+2ClO3-(aq)+Cl-(aq)
ClO2中Cl2含量对ClO2反应初始速率[v初始(ClO2)]的影响如图所示。实验条件:T2℃,ClO2初始浓度相同。
①Cl2的存在主要加快了反应_______(填“Ⅳ”或“V”)。
②指出改变v初始(ClO2)的影响因素,并解释原因_______。
【答案】(3)① V ②影响因素是溶液 pH以及Cl2含量等,原因是Cl2浓度增大、pH增大,均使溶液中ClO﹣浓度增大,反应V的反应物浓度增大,反应速率增大
【解析】(3)①反应Ⅳ是ClO2自身的氧化还原反应,而反应V是ClO-做氧化剂,将ClO2氧化为ClO3- (氯的含氧酸中并不是化合价越高,氧化性越强),故当Cl2存在时,存在题(2)中Ⅰ和Ⅲ的电离平衡,主要影响的是反应Ⅴ,即加快了反应Ⅴ的反应速率;②读图可知,影响v初始(ClO2)的主要因素有溶液 pH以及Cl2含量等,原因是Cl2浓度增大、pH增大,均使溶液中ClO﹣浓度增大,反应V的反应物浓度增大,反应速率增大。
5.(2024·浙江6月卷,19)氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料,其水解生氢反应方程式如下:(除非特别说明,本题中反应条件均为,)
NaBH4(s)+2H2O(l)= NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH<0
(2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响,下列措施中可加快反应速率的是_______。
A.升高溶液温度 B.加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]
C.加入少量固体硼酸[B(OH)3] D.增大体系压强
【答案】(2)A
【解析】(2)A项,升高温度,活化分子数增多,有效碰撞几率增大,反应速率加快,A符合题意;B项,加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2],H2O的量减少,化学反应速率降低,B不符合题意;C项,加入少量固体硼酸[B(OH)3],H2O的量减少,化学反应速率降低,C不符合题意;D项,增大体系压强,忽略体积变化,则气体浓度不变,化学反应速率不变,D不符合题意;故选A。
6.(2024·浙江1月卷,19)通过电化学、热化学等方法,将CO2转化为HCOOH等化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。
(3)为提高效率,该研究小组参考文献优化热化学方法,在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的(有机溶剂)溶液,CO2和H2在溶液中反应制备,反应过程中保持CO2(g)和H2(g)的压强不变,总反应CO2+H2HCOOH的反应速率为v,反应机理如下列三个基元反应,各反应的活化能E2<E1<<E3 (不考虑催化剂活性降低或丧失)。
Ⅳ:M+CO2Q E1
V:Q+H2L E2
VI:LM+HCOOH E3
①催化剂M足量条件下,下列说法正确的是 。
A.v与CO2(g)的压强无关 B.v与溶液中溶解H2的浓度无关
C.温度升高,v不一定增大 D.在溶液中加入N(CH2CH3)3,可提高CO2转化率
②实验测得:,下,v随催化剂M浓度c变化如图。c≤c0时,v随c增大而增大:c>c0时,v不再显著增大。请解释原因 。
【答案】(3) CD 当c≤c0时,v随c增大而增大,因M是基元反应IV的反应物(直接影 响基元反应VI中反应物L的生成); c>c0时,v不再显著增加,因受限 于CO2(g)和H2 (g)在溶液中的溶解速度(或浓度)
【解析】(3)①A项,v与CO2(g)的压强有关,压强越大,溶液中CO2的浓度越大,v越大,A错误;B项,v与溶液中溶解H2的浓度有关,氢气浓度越大,速率越快,B错误;C项,温度升高,v不一定增大,反应Ⅳ和Ⅴ是快反应,而Ⅵ是慢反应(决速步骤),若Ⅳ和Ⅴ是放热反应且可以快速建立平衡状态,则随着温度升高L的浓度减小,若L的浓度减小对反应速率的影响大于温度升高对总反应速率的影响,则总反应速率减小 ,故总反应的速率不一定增大,C错误;D项,在溶液中加入的N(CH2CH3)3会与HCOOH反应,使得三个平衡正向移动,可提高CO2转化率,D正确;故选CD。②当c≤c0时,v随c增大而增大,因M是基元反应IV的反应物(直接影 响基元反应VI中反应物L的生成);c>c0时,v不再显著增加,因受限 于CO2(g)和H2 (g)在溶液中的溶解速度(或浓度)。
7.(2023·浙江6月卷,19)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
(5)在催化剂活性温度范围内,水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高,该反应的反应速率先增大后减小,其速率减小的原因是________。
【答案】(5)温度过高时,不利于反应物分子在催化剂表面的吸附,从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低,反应速率减小;温度过高还会导致催化剂的活性降低,从而使化学反应速率减小
【解析】(5)反应物分子在催化剂表面的吸附是一个放热的快速过程,温度过高时,不利于反应物分子在催化剂表面的吸附,从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低,反应速率减小;温度过高还会导致催化剂的活性降低,从而使化学反应速率减小。
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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 化学反应速率大小比较 ∣ 知识点4 化学反应速率的测定
考向破译 考向1 化学反应速率的概念 ∣ 考向2 化学反应速率的计算
考向3 化学反应速率大小比较 ∣ 考向4 化学反应速率的测定
解题妙招1化学反应速率大小比较的方法
解题妙招2“变量控制法”题目的解题策略
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 有效碰撞理论
知识点3速率常数和速率方程
考向破译 考向1 影响化学反应速率的因素 ∣ 考向2 活化能与有效碰撞
考向3 “控制变量”探究影响化学反应速率的因素 ∣
考向4 速率常数及其应用
解题妙招1外界因素对化学反应速率影响的5大误区
解题妙招2判断物质变化的基本思路
解题妙招3控制变量法探究影响反应速率的因素题目解题策略
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
——
浙江6月卷T11,3分
影响化学反应速率的因素
浙江1月卷T11,3
浙江6月卷T18(3)
浙江1月卷T14,3分
浙江1月卷T19(3)
浙江6月卷T19(2)
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
1.从命题题型和内容上看,浙江选考中该知识点在选择题和非选择题运均有呈现,受题量所限,主要在化学反应原理综合中呈现,涉及:(1)某段时间内化学反应速率的计算、反应速率快慢判断、影响化学反应速率的因素等;(2)结合化学平衡,考查对反应速率方程、速率常数的理解及计算。
2.从命题思路上看,侧重以化工生产或新信息为背景,与反应热或化学平衡相结合,考查反应速率的计算、比较及影响因素。重点关注:(1)选择题中结合化学平衡图像、图表考查化学反应速率的简单计算、外界条件对化学反应速率的影响、化学反应速率与化学平衡的综合应用,结合反应历程,考查决速步、活化能等相关知识。(2)非选择题中与基本理论、工业生产相联系,通过图像或表格提供信息进行命题,主要考查化学反应速率的表示方法、速率的影响因素、速率方程等,尤其是分析解决实际生产中速率问题加以解释。
►复习目标:
1.理解化学反应速率的概念,掌握反应速率的表达式、单位及物理意义。
2.能进行化学反应速率的定量计算,掌握不同物质表示的反应速率之间的换算关系。
3.理解浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积等因素对化学反应速率的影响规律。
4.掌握控制变量法在化学反应速率实验探究中的应用,能设计实验验证影响因素。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
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.概念:用来衡量化学反应进行_______的物理量
2.表示:单位时间内某种量的______________
3.化学反应速率的计算
(1)常规公式:v=______________=______________
①常用单位:______________或______________或______________
②适用范围:表示_______物质或溶液中_______性物质的速率,不表示_______或_______物质的速率
(2)非常规公式:v=(X代表n、P、m、V等量)
①常用单位:______________、______________、______________、______________
②适用范围:任何物质的反应速率
(3)利用关系式计算
①应用前提:同一化学反应
②常用关系:速率比=______________比=______________比=______________比
得分速记
(1)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率,且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。
(2)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。
(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。
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)=______________。
(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 化学反应速率的概念
例1
例1(2026·浙江温州选考模拟)在容积为的恒容密闭容器中通入2molNO2,发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g),一定温度下,测得NO2的转化率随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a点处的逆反应速率小于b点处的正反应速率
B.0~10minO2的平均反应速率最大
C.其他条件不变,将体积改为,50min时可能达到平衡
D.60min时,保持其他条件不变,再通入2molNO2,正反应瞬时速率变为原来两倍
【变式1】【变载体】(2025·浙江杭州模拟预测)下列可以用来表示化学反应速率单位的是( )
A.mol/L B.g/mol C.mol(L·s)-1 D.g/L
【变式2】【变载体—工业生产与学科知识结合】(2025·浙江杭州学军中学高一期中)调控化学反应速率对于工业生产至关重要。下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指时某物质的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率
C.在一定温度下,增加某固体物质的质量,不影响化学反应速率
D.同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的化学反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快
【变式3】【变考法】恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①XY ;②YZ 。该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线如下图下列说法不正确的是( )
A.曲线b为c(Y)随时间的变化情况
B.随c(X)的减小,反应②的瞬时速率先增大后减小
C.t0秒以后,速率v(X)=v(Y)+v(Z)
D.欲提高Y的产率,需控制反应进行的时间在t0附近
考向2 化学反应速率的计算
例2(2026·浙江舟山五校高二期中)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。4 min后,NO的浓度为0.06 mol·L-1。下列有关说法错误的是( )
A.4 min末,用NO表示的反应速率为0.015 mol·L-1·min-1
B.4 min末,NH3的浓度为0.14 mol·L-1
C.0~4 min内,生成的水的质量为3.24 g
D.0~4 min内,O2的物质的量减少了0.15 mol
【变式1】【变载体】将4 molA气体和2mol B气体在2 L的容器中混合,并在一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g),若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列几种说法不正确的是( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1 ②用物质B表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
【变式2】【变考法】在2L的密闭容器中投入CO2和H2在一定条件下发生反应:CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)。在一定温度下,测得CO2的物质的量如下表
0
10
20
30
40
2
1.6
1
0.5
0.5
下列说法不正确的是( )
A.反应20min时,测得CH4体积为22.4L(标准状况)
B.20~40min,生成H2O(g)的平均速率为0.025 mol·L-1·min-1
C.第15min时的瞬时速率大于第25min时的瞬时速率
D.第30min时反应到达平衡
【变式3】【变考法】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:3A(g)+bB(g)=cC(g),12s时生成C的物质的量为0.6mol(反应过程如图所示)。下列说法中正确的是
A.图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率
B.2s时,用A表示的反应速率为0.15mol•L﹣1•s﹣1
C.化学计量数之比b:c=1:3
D.12s时的压强与起始时的压强之比为8:13
考向3 化学反应速率的大小比较
例3(2026·浙江钱塘联盟高二期中)在不同条件下,分别测得反应A(g)+3B(g)2C(g)+3D(g) 的化学反应速率,其中表示该反应进行得最快的是( )
A.v(A)=2 mol/(L·min) B.v(B)=3 mol/(L·min)
C.v(C)=0.1 mol/(L·s) D.v(D)=0.1 mol/(L·s)
解题妙招
定量法比较化学反应速率的大小
归一法
按照化学计量数关系换算为同一物质、同一单位表示,再比较数值大小
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表示的化学反应速率比用B表示的大
【变式1】【变载体】(2026·浙江宁波六校联盟高二期中)在2A(g)+B(g)3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的数据是( )
A.v(A)=0.2 mol/(L·s) B.v(B)=3 mol/(L·min)
C.v(C)=0.9 mol/(L·s) D.v(D)=1.0 mol/(L·s)
【变式2】【变载体】(2026·浙G5联盟江高二期中)对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.3 mol/(L·s) B.v(B)=1.8mol/(L·s)
C.v(D)=0.7mol/(L·s) D.v(D)=9mol/(L·min)
【变式3】【变载体】(2025·浙江省浙东北(ZDB)联盟期中联考)在2A(g)+B(g)3C(s)+4D(g)中,表示该反应速率最快的是( )
A. B.
C. D.
考向4 化学反应速率的测定
例4某化学兴趣小组进行了如下实验,探究不同pH下(加入稀硫酸调pH),MnO2与KBr的反应速率。下列有关叙述错误的是( )
序号
实验内容及现象
I
25℃,将VmL0.2mol·L-1KBr溶液(pH≈1)与过量MnO2混合,密闭并搅拌,tmin后,溶液变为黄色,容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
25℃ ,将VmL0.2mol·L-1KBr溶液(pH≈2)与过量MnO2混合,密闭并搅拌,tmin后,溶液变为淡黄色,容器液面上方未观察到黄色气体。
Ⅲ
取一定量反应后溶液amL,加入过量KI固体,用Na2S2O3标准溶液滴定,测定c(Br2)。已知:滴定时,I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI;消耗Na2S2O3的物质的量为bmol。
A.实验I中,发生反应的离子方程式为:MnO2+4H++2Br-=Mn2++Br2↑+ 2H2O
B.实验I、Ⅱ说明,pH≈2时,反应速率较小
C.加入过量KI固体的作用是与Br2反应生成I2,并将I2转化为I3-
D.根据实验I、Ⅲ可计算出,实验I的平均反应速率
解题妙招
“变量控制法”题目的解题策略
【变式1】【变载体】为了研究外界条件对H2O2分解反应速率的影响,某同学在4支试管中分别加入3mLH2O2溶液,并测量收集VmL气体时所需的时间,实验记录如下:
实验序号
H2O2溶液浓度
H2O2溶液温度(℃)
催化剂
所用时间
①
5%
20
2滴1mol/LFeCl3
t1
②
5%
40
2滴1mol/LFeCl3
t2
③
10%
20
2滴1mol/LFeCl3
t3
④
5%
20
不使用
t4
下列说法中,不正确的是( )
A.实验①②研究温度对反应速率的影响 B.实验②④研究催化剂对反应速率的影响
C.获得相同体积的O2:t1>t3 D.实验③与④比较:t3<t4
【变式2】【新情境】某同学设计如下实验方案探究影响锌与稀硫酸反应速率的因素,有关数据如下表所示:
序号
纯锌粉/g
2.0 mol·L-1硫酸溶液/mL
温度/℃
硫酸铜固体/g
加入蒸馏水/mL
Ⅰ
2.0
50.0
25
0
0
Ⅱ
2.0
40.0
25
0
10.0
Ⅲ
2.0
50.0
25
0.2
0
Ⅳ
2.0
50.0
25
4.0
0
(1)本实验待测数据可以是_____________________________________________________,
实验Ⅰ和实验Ⅱ可以探究________对锌与稀硫酸反应速率的影响。
(2)实验Ⅲ和实验Ⅳ的目的是___________________________________________________,
写出有关反应的离子方程式___________________________________________________。
【变式3】【变题型】某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
[实验原理]2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
[实验内容及记录]
实验
编号
实验
温度/℃
试管中所加试剂及其用量/mL
溶液褪至
无色所需
时间/min
0.6 mol/L
H2C2O4溶液
H2O
3 mol/L
稀H2SO4溶液
0.05 mol/L
KMnO4溶液
①
25
3.0
V1
2.0
3.0
1.5
②
25
2.0
3.0
2.0
3.0
2.7
③
50
2.0
V2
2.0
3.0
1.0
(1)请完成此实验设计,其中:V1=________,V2=________。
(2)实验①、②探究的是________对化学反应速率的影响,根据上表中的实验数据,可以得到的结论是__________________________________________________________________________________。
(3)探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验________(填实验编号)。
(4)利用实验①中的数据,计算用KMnO4表示的化学反应速率为____________。
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
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_______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______________;镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为______________。
2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)
(1)浓度:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率_______;降低反应物的浓度,化学反应速率_______。
(2)压强:对有气体参加的反应,在其他条件不变时,改变压强同样可以改变化学反应速率。
(3)温度:升高温度,化学反应速率_______;降低温度,化学反应速率_______。大量实验证明,温度每升高10 ℃,化学反应速率通常增大为原来的_______倍。
(4)催化剂:催化剂也可以_______化学反应速率(不作特殊强调,一般指正催化剂)。
(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。
得分速记
影响化学反应速率特殊情况
(1)温度
①催化反应,升高温度,催化剂可能失活,反应速率减慢
②有机反应,升高温度,有可能发生副反应,主反应速率减慢
(2)压强
①改变非气体反应的压强,反应速率不变
②改变等体反应的压强,v正和v逆变化幅度相同
(3)浓度
①固体和纯液体的浓度为定值,改变固体或纯液体的用量,反应速率不变
②加入固体物质,有可能改变接触面积,反应速率可能加快
(4)无关气体
①恒温恒压
②恒温恒容
3.探究外界条件对化学反应速率的影响
(1)方法:______________法
(2)溶液反应:加水调节溶液的_______不变,以保证某种成分的浓度不变
(3)实例:
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 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
得分速记
(1)活化能与ΔH的关系:正、逆反应活化能的差值就是反应的焓变,可表示为ΔH=E(正)-E(逆)。
(2)活化能与化学反应速率的关系:活化能越大,化学反应速率越小。
(3)催化剂与活化能、ΔH的关系:催化剂能改变反应的活化能,但不能改变反应的ΔH。
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+bBgG+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==_______。
得分速记
对于反应:aA+bBgG+hH,则v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。基元反应的a、b可直接写出,非基元反应的a、b必须通过实验测定,无法直接写出。
考●向●破●译
考向1 影响化学反应速率的因素
例1恒容的密闭容器中存在反应:A(s)+B(g)C(g)+2D(g) ΔH>0,下列说法正确的是( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.若充入气体He(不参与反应)使压强增大,反应速率增大
C.增大压强、使用催化剂均可以降低反应的活化能,增大反应速率
D.若再向容器中加入少量的A,其反应速率几乎不变
解题妙招
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1】【变载体】(2025·浙江省培优联盟学年高一联考)其他条件不变,只改变下列条件一定能增大化学反应速率的是( )
A.恒温恒容条件下,在合成氨反应中,充入氦气使体系压强增大
B.在实验室使用石灰石和稀H2SO4制取CO2的过程中,将石灰石磨成粉
C.在CO2+C2CO↑反应中,增大C的质量
D.用硫酸与纯净的铁片制取氢气时,增大硫酸浓度
【变式2】【新情境】(2025·浙江省温州市高三二模)HCl是涉氯工业生产中的副产品,O2氧化HCl是一种实现氯资源闭路循环的重要方法。
(2)有科学家发现Cu2OCl2是O2氧化HCl的主要活性相,反应机理如图所示。高温下铜的氯化物易挥发导致催化剂活性下降,固体中铜的氯化物的质量分数越大越易挥发。下列有关说法正确的是_______。
A.温度越高,生成Cl2的速率越快
B.适当增大O2与HCl的投料比有利于提高催化剂的活性
C.氧气的浓度越大,Cl2的产生速率越快
D.在CuO中加入适量的KCl能提高反应速率
【变式3】【变题型】(2025·浙江省温州市三模)CH3COOH在化工生产中具有非常高的经济价值。
(2)T℃下,CO2、CH4在催化剂M上发生反应合成CH3COOH,发生如下两步反应:
反应ⅰ 快反应;
反应ⅱ 慢反应;
①下列说法不正确的是 。
A.C-H的键能决定了总反应的反应速率
B.反应ⅰ达平衡后,增大c(CH4),CH3-M含量增大
C.反应ⅱ,增大压强,可提高CH3COOH的平衡产率
D.温度升高,CH3COOH生成速率一定增大
②T℃下,及时、重复分离反应ⅰ生成的H2,然后再向体系中通入高压的H2、CO2,可加快CH3COOH的生成速率。根据反应ⅰ、ⅱ原理,分析CH3COOH的生成速率加快的原因是: 。
考向2 活化能与有效碰撞
例2(2026·浙江宁波三锋联盟高二期中)下列说法正确的是( )
A.决定化学反应速率的主要因素是反应物浓度
B.活化分子之间发生的碰撞一定是有效碰撞
C.所有活化分子的平均能量高于所有分子的平均能量
D.反应的活化能越大,反应放出的热量就越多,反应越容易发生
【变式1】【变载体】(2026·浙江金兰教育合作组织高二期中)下列关于碰撞理论的说法正确的是( )
A.活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞
B.增大反应物的浓度,可增大单位体积内活化分子百分数,反应速率增大
C.压缩体积增大体系压强,可增加活化分子百分数,反应速率增大
D.加入催化剂,可增大单位体积内活化分子百分数,反应速率增大
【变式2】【新情境—工业生产与学科知识结合】(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)工业上,可用乙烯催化氧化法制取环氧乙烷,涉及下列两个反应:
I.C2H4(g)+1/2O2(g)C2H4O(g) ΔH1
Ⅱ.C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
用银作为催化剂时,C2H4(g)→C2H4O(g)的活化能为Ea1=63.6kJ·mol−1,C2H4(g)→CO2(g)的活化能为Ea2=82.8kJ·mol−1,且两个反应的平衡常数均大于105。下列说法不正确的是( )
A.在银催化下,反应Ⅱ的速率小于反应I
B.改变压强,对环氧乙烷的平衡产率影响不大
C.从自发的角度,乙烯氧化后倾向于生成CO2
D.若不考虑催化剂银的活性变化,升高温度能提高环氧乙烷的选择性
【变式3】【新考法—逻辑思维与科学建模】已知阿仑尼乌斯公式是反应速率常数随温度变化关系的经验公式,可写作(k为反应速率常数,为反应活化能,R和C为大于0的常数),为探究m、n两种催化剂对某反应的催化效能,进行了实验探究,依据实验数据获得曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.在m催化剂作用下,该反应的活化能
B.对该反应催化效能较高的催化剂是m
C.不改变其他条件,升高温度,会降低反应的活化能
D.可以根据该图像判断升高温度时平衡移动的方向
考向3 “控制变量”探究影响化学反应速率的因素
例3室温下用质量和表面积相同的镁条各一片(已用砂纸打磨),分别探究不同条件下与水反应的实验(装置图如下),实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中,实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁[mMg(OH)2·nMgCO3]。下列说法不正确的是( )
实验1
实验2
实验3
镁条表面有微小气泡,且溶液较长时间无明显变化
镁条表面有较多气泡且产生气泡速率逐渐加快,溶液中无明显现象
镁条表面有大量气泡,溶液逐渐变为浑浊
A.实验1现象不明显,可能与表面生成了难溶的Mg(OH)2有关
B.实验2比实验1现象更明显,可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失
C.实验3中破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积,增大了镁与水的接触面积
D.由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论
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1】【变载体】选择不同的反应探究化学反应速率的影响因素,所用试剂不合理的是( )
a.CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O (观察气泡产生的快慢)
b.S2O32-+2H+=S↓+SO2+H2O (观察浑浊产生的快慢)
反应
影响因素
所用试剂
A
a
接触面积
块状CaCO3、0.5 mol/L HCl
粉末状CaCO3、0.5 mol/L HCl
B
a
H+浓度
块状CaCO3、0.5 mol/L HCl
块状CaCO3、3.0 mol/LHCl
C
b
H+浓度
0.1 mol/L Na2S2O3、稀H2SO4
0.1mol/L Na2S2O3、浓H2SO4
D
b
温度
0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、冷水
0.1 mol/L Na2S2O3、0.1 Na2S2O3 H2SO4、热水
【变式2】【新情境—蔗糖水解】在蔗糖酶浓度一定的条件下测定蔗糖浓度对水解速率的影响如图。蔗糖处于较低浓度时水解速率与反应物浓度的关系如表所示。
蔗糖浓度( mol·L-1)
0.0005
0.001
0.002
0.003
水解速率/( mol·L-1·min-1)
0.012
0.024
0.048
0.072
已知:水解速率与反应物浓度间的关系可用速率方程为v=kcn表示,下列说法正确的是( )
A.其他条件保持不变时,反应物浓度越大,水解速率越大
B.在高浓度蔗糖范围内,蔗糖浓度增大,水解反应的半衰期不变(反应物消耗一半的时间称为半衰期)
C.其他条件保持不变时,蔗糖酶浓度越大,水解速率越大
D.蔗糖浓度处于较低范围内时,速率方程可表示为v=kc2(蔗糖)
【变式3】【变考法】对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol•L-1)随时间(min)变化有关实验数据见表。下列说法不正确的是( )
时间
水样
0
5
10
15
20
25
Ⅰ(pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
Ⅱ(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
Ⅳ(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
A.在 0~20min内,Ⅰ中M的平均分解速率为0.015mol/(L·min)
B.其它条件相同时,水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在 0~25min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大
D.对比I、Ⅳ可知,Cu2+的存在可加快M的分解速率
考向3 速率常数及其应用
例3向容积均为1 L的恒容密闭容器M(恒温500℃)、N(起始500℃,绝热)中分别加入0.1 mol N2O和0.4 mol CO及相同催化剂发生反应:N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) 。实验测得两个容器中N2O的物质的量随时间的变化关系如表所示。该反应的反应速率、(、分别是正、逆反应的速率常数),下列说法错误的是( )
时间/s
0
100
200
300
400
容器①中
0.1
0.09
0.081
0.075
0.075
容器②中
0.1
0.08
0.078
0.078
0.078
A.N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) 正反应为放热反应
B.0~100 s内,容器②中N2O的平均反应速率
C.反应过程中,容器②中的压强不发生变化
D.当容器①中反应进行到100 s时,
【变式1】【变考法】一定温度下,实验测得反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) 的反应速率与反应物浓度间存在定量关系:ν=k∙cm(NO)∙cn(O2),其中k是速率常数。NO和O2的反应初始浓度、反应初始速率ν如表所示。
编号
c(NO)/mol∙L-1
c(O2)/mol∙L-1
ν/(mol∙L-1∙s-1)
ⅰ
0.10
0.10
0.30
ⅱ
0.10
0.20
0.60
ⅲ
0.20
0.20
2.40
下列计算结果正确的一组是( )
A.m=n=1 k=600 B.m=n=2 k=300 C.m=2,n=1,k=300 D.m=1,n=2,k=300
【变式2】【变题型】(2025·浙江省Flawless线上联考三模)(5)在反应物浓度一定时,该反应速率与速率常数成正比。已知该反应的速率常数与温度的关系为,其中为反应的活化能,和为常数。对于两种催化剂,其曲线如图所示。试分析哪种催化剂综合催化能力最强,并分析原因
【变式3】【变载体】(2025·浙江省北斗星盟高三联考)一定条件下,水气变换反应CO+H2OCO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程,研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ.HCOOH(aq)CO(aq)+H2O(aq)(l)(快) ΔH1=+26.4kJ·mol−1
Ⅱ.HCOOH(aq)CO2(aq)+H2(aq)(l)(慢) ΔH2=-14.8kJ·mol−1
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,H+仅对反应Ⅰ有催化作用;反应Ⅰ的速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离,其浓度视为常数。
(2)反应Ⅰ的正反应速率方程为:,k为反应速率常数。T1温度下,HCOOH电离平衡常数为Ka,当HCOOH平衡浓度为xmol·L-1时,此时反应Ⅰ的速率v= 。(用Ka、x、k的代数式来表示)
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2025·浙江1月卷,11,3分)下列说法正确的是( )
A.常温常压下H2(g)和O2(g)混合无明显现象,则反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)在该条件下不自发
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减小
C.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) ΔH<0,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s) ΔH1<0,Na+(g)+Cl−(g)=NaCl(s) ΔH2<0,则Na(s)+Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g) ΔH<0
2.(2024·浙江6月卷,11,3分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
II.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g) ΔH2>0
向容积为的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是( )
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:I<II
B.时,0~5 min反应I的平均速率为:v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/ n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率
3.(2024·浙江1月卷,14,3分)酯在溶液中发生水解反应,历程如下:
已知:
①
②RCOOCH2CH3水解相对速率与取代基R的关系如下表:
取代基R
CH3
ClCH2
Cl2CH
水解相对速率
1
290
7200
下列说法不正确的是( )
A.步骤I是与酯中作用
B.步骤I使I和Ⅱ平衡正向移动,使酯在溶液中发生的水解反应不可逆
C.酯的水解速率:FCH2 COOCH2CH3> ClCH2 COOCH2CH3
D.与反应、与反应,两者所得醇和羧酸盐均不同
4.(2025·浙江6月卷,18)氯气、二氧化氯常用于漂白、杀菌,有重要的应用价值。
(3)某研究小组提出,商用ClO2 (常含杂质Cl2)在水中易发生如下反应,影响自来水消毒效果。
Ⅳ 2ClO2(aq)+H2O(l)=2H+(aq)+ClO3-(aq)+ClO2-(aq)
V 2ClO2(aq)+ClO-(aq)+H2O(l)=2H+(aq)+2ClO3-(aq)+Cl-(aq)
ClO2中Cl2含量对ClO2反应初始速率[v初始(ClO2)]的影响如图所示。实验条件:T2℃,ClO2初始浓度相同。
①Cl2的存在主要加快了反应_______(填“Ⅳ”或“V”)。
②指出改变v初始(ClO2)的影响因素,并解释原因_______。
5.(2024·浙江6月卷,19)氢是清洁能源,硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料,其水解生氢反应方程式如下:(除非特别说明,本题中反应条件均为,)
NaBH4(s)+2H2O(l)= NaBO2(aq)+4H2(g) ΔH<0
(2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响,下列措施中可加快反应速率的是_______。
A.升高溶液温度 B.加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]
C.加入少量固体硼酸[B(OH)3] D.增大体系压强
6.(2024·浙江1月卷,19)通过电化学、热化学等方法,将CO2转化为HCOOH等化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。
(3)为提高效率,该研究小组参考文献优化热化学方法,在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的(有机溶剂)溶液,CO2和H2在溶液中反应制备,反应过程中保持CO2(g)和H2(g)的压强不变,总反应CO2+H2HCOOH的反应速率为v,反应机理如下列三个基元反应,各反应的活化能E2<E1<<E3 (不考虑催化剂活性降低或丧失)。
Ⅳ:M+CO2Q E1
V:Q+H2L E2
VI:LM+HCOOH E3
①催化剂M足量条件下,下列说法正确的是 。
A.v与CO2(g)的压强无关 B.v与溶液中溶解H2的浓度无关
C.温度升高,v不一定增大 D.在溶液中加入N(CH2CH3)3,可提高CO2转化率
②实验测得:,下,v随催化剂M浓度c变化如图。c≤c0时,v随c增大而增大:c>c0时,v不再显著增大。请解释原因 。
7.(2023·浙江6月卷,19)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。
水煤气变换反应:H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH=-41.2 kJ·mol-1
该反应分两步完成:
3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
2Fe3O4 (s)+H2O(g)3Fe2O3 (s)+H2(g) ΔH2
(5)在催化剂活性温度范围内,水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高,该反应的反应速率先增大后减小,其速率减小的原因是________。
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