2.1 化学反应速率(微考点详解)(真题同步解密)化学人教版选择性必修 1
2026-09-01
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精品
摘要:
本讲义聚焦高中化学“化学反应速率”核心知识点,系统梳理概念及计算(含公式、三段式法)、大小比较(比值法、归一法)、影响因素(浓度、温度等,结合控制变量法)、速率常数及应用(速率方程、阿伦尼乌斯公式)、有效碰撞理论与活化能(活化分子、过渡态),形成从基础到进阶的完整学习支架。
该资料以高考典例为载体,结合工业合成等真实情境,通过考点速通的易错提醒与方法总结(如三段式法)培养科学思维,设计控制变量法实验(如硫代硫酸钠与硫酸反应)强化科学探究与实践。课中辅助教师高效授课,课后助力学生通过练习题与考点速通查漏补缺,巩固知识。
内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
◆高频考点
化学反应速率及其影响因素是高考化学反应原理模块的基础性必考内容,选择题侧重考查化学反应速率的计算与换算、大小比较、外界条件对化学反应速率的影响判断、速率方程的有关计算与应用等;非选择题常与化工生产、实验探究等真实情境相结合,通过图像或表格提供信息,考查化学反应速率的表示方法、定量计算、影响因素分析、速率调控等。考查方式注重从定性到定量的科学思维转变,强调在真实情境中应用速率理论分析实际问题。高频考点主要包含反应速率表达式与单位;不同物质反应速率换算与计算;浓度、温度、压强、催化剂对速率的影响;控制变量法实验设计等。近年来新高考单科卷中选择题考查有所增加,同时多反应耦合体系、速率常数等新考向逐渐出现。
◆命题特点
1.结合生成实际:常以工业合成、催化反应为情境,考查速率调控在实际生产中的应用,是化学平衡与动力学的基础铺垫。
2.命题素材多元:常与反应热、化学平衡、反应历程(快速步、活化能)等知识综合考查。内容主要涉及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分析等;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。
3.命题思路: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。选择题中重点结合化学平衡图像(如速率-时间图像、浓度-时间图像等)、表格数据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。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概念的理解、表示方法、影响因素分析、速率方程等,尤其是分析解决实际生产中的速率问题加以解释等。
4.命题趋势:2027年将进一步强化与反应机理、化学平衡的综合考查,注重图像与数据分析能力的深度考查。
◆微考点01 化学反应速率的概念及计算
【高考典例】
(2026·北京·高考真题)恒温恒容密闭容器中,投入和,其初始浓度均为,发生反应。反应过程中的能量变化示意图如图1所示。的转化率随反应时间变化示意图如图2所示,的平衡转化率为。
下列说法正确的是
A.热化学方程式为
B.用表示反应开始到的平均速率是
C.该温度下,
D.其他条件不变,若升高初始温度,的平衡浓度大于
【考点速通】
1.化学反应速率概念辨析题三要点:
①反应速率计算基本公式v=,是单位时间内的_______变化量,不是物质的量变化量,计算时别忘了除以容器体积。
②速率均取___值,同一反应用不同物质表示的速率数值可能不同,但意义相同,速率之比等于_________
_________之比。
③纯固体、纯液体浓度视为_______,不能用来表示反应速率。
2.注意 "速率之比__________质量比"、"增加固体用量速率_______"、"速率_________是瞬时速率" 等。
3.速率计算首选三段式法:列出起始浓度、变化浓度、某时刻浓度,变化浓度之比一定等于__________之比。
◆微考点02 化学反应速率大小的比较
【高考典例】
(2025·广西·高考真题)某种氨基喹啉衍生物合成反应的可能历程如图,表示活化能。下列说法错误的是
A.是反应的催化剂 B.步骤①发生了键断裂
C.反应速率:历程历程I D.反应热:历程历程I
【考点速通】
1.速率换算核心点:不同物质的速率之比等于_______________之比,即v(A)/a=v(B)/b。
2.反应速率大小比较方法:
①比值法(最快):将各物质的速率除以各自的________________,比值越大,反应速率越快,无需统一物质。②归一法:全部换算成____________物质表示的速率再比较。注意必须先统一单位,mol/(L・s) 与 mol/(L・min) 差60倍。
3.警惕"直接比数值大小"、"用计量数除以速率"、不同温度、不同催化剂下的反应速率_______直接比较等常见错误。
◆微考点03 影响化学反应速率的因素
【高考典例】
(2025·北京·高考真题)乙烯、醋酸和氧气在钯()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的过程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.①中反应为
B.②中生成的过程中,有键断裂与形成
C.生成总反应的原子利用率为
D.催化剂通过参与反应改变反应历程,提高反应速率
【考点速通】
1.影响化学反应速率的因素分析应注意:
①随着化学反应的进行,化学反应速率________逐渐减小。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_______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。速率大小比较时不能忽视各物质的反应速率的_______是否一致,单位书写是否正确。
③纯固体和纯液体_______改变化学反应速率。实际上_______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增大压强,化学反应速率________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_______;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_______。
⑤温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响_______。如升温化学平衡向吸热方向移动,但对于放热反应,升温时,逆反应速率增大,而正反应速率_______。即温度升高,正、逆反应速率_______,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。
2.控制变量法探究反应速率:
①控制变量实验题紧抓"一变多不变"原则:探究某一因素对速率的影响时,只改变该因素,其他所有条件(浓度、温度、体积、催化剂等)必须保持完全_______。
②解题三步法:第一步找自变量(要探究的因素),第二步查不变量(其他条件是否一致),第三步看因变量(速率变化现象)。
③常见实验如硫代硫酸钠与硫酸看_____________、锌与硫酸看氢气_______、双氧水分解看氧气快慢。
④警惕"浓度与体积都变"、"温度不统一"、"催化剂种类不同"等典型设计漏洞。
◆微考点04 反应速率常数及应用
【高考典例】
(2026·河南·高考真题)向一恒容密闭容器中加入物质,发生基元反应:,,温度为、时,各组分的物质的量浓度与时间的关系如图1、图2所示。温度为时,的浓度随时间的变化关系为,为反应的速率常数。
下列说法正确的是
A.
B.温度为时,反应一半需要的时间为
C.的浓度达到最大值时,的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应的速率增大,则的浓度最大值将增大
【考点速通】
1.速率常数题三要点:
①速率方程v=k·cm(A)·cn(B),反应级数(m、n)由实验测定,不能直接由_______________写出,只有基元反应才符合质量作用定律。
②速率常数k只与温度、催化剂、溶剂有关,与_______无关,k越大反应速率_______。
③阿伦尼乌斯公式:温度升高k_______,活化能越小k_______。
2.警惕"k随浓度增大而增大"、"反应级数等于计量数"、"复杂反应直接写速率方程"等常见错误。
3.速率常数的应用:对于基元反应aA(g)+bB(g)===gG(g)+hH(g),其速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数,恒温下,k不因反应物浓度的改变而发生变化)。这种关系可以表述为一定温度下,基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其___________为指数的幂的连乘积成正比(有时称其为质量作用定律)。
4.解答连续反应题的核心是速率比较法:温度越高,曲线斜率_______,相同时间反应物消耗_______。据此本题可快速比较T₁与T₂大小。对于中间产物N的浓度变化,抓住“峰值即拐点”这一关键:峰值前v生成>v消耗,峰值后v生成<v消耗,峰值处v生成=v消耗。对于速率常数k的应用,牢记一级反应半衰期公式。催化剂选择性问题用“催化剂不改变化学平衡组成”的结论直接判断:若仅加快N→Q,N消耗更快,峰值降低。
◆微考点05 有效碰撞理论 活化能
【高考典例】
(2025·海南·高考真题)恒温下,反应物A与Q按图示计量关系,同时发生三个基元反应,分别生成产物B、C、D,反应速率。下列说法正确的是
A.反应的活化能①>②>③
B.提高温度仅提高反应②中活化分子百分数
C.加入催化剂,使反应③的活化能变小,D的产量降低
D.总反应速率
【考点速通】
1.外界条件对化学反应速率影响的本质:浓度增大_________________活化分子数增多,温度升高活化分子_______增大,催化剂降低活化能增大活化分子_______,压强影响本质是改变气体_______。
2.平行反应解题的第一原理:基元反应速率与活化能成反比(活化能越低,速率_______)。因此本题应抓住v₁>v₂>v₃,立即得出活化能①<②<③。温度影响具有全局性——升高温度使所有反应活化分子______
__________均提高。
3.催化剂选择性问题需区分“产量”与“产率”:加快某反应速率只提高其瞬时生成速率(产量增大),但不改变平衡组成(产率_______)。牢记:活化能越低,速率_______,但对温度越不敏感。
一、化学反应速率
1.概念及表示方法
(1)含义:化学反应速率是用来衡量化学反应_______的物理量。
(2)表示方法:通常用单位时间内反应物浓度的_______或生成物浓度的_______来表示。
(3)表达式及单位:v=,单位为_________________或__________________。
易错提醒
①由公式v=计算得到的是一段时间的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率,且无论用反应物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。
焓是与内能有关的相对抽象的一种物理量,焓变的值只与反应体系的始末状态有关,而与过程无关。
③固体或纯液体的浓度视为常数,不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
2.计算方法
(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=____________变化之比=__________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:
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。
3.化学反应速率图像与计算
(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___________。
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。
4.大小比较
(1)比较原则:比较化学反应速率的大小,_______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_______;
②单位可能_______;
③必须在_______条件下比较才有意义。
(2)常用比较方法:定性(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)和定量(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)。
①归一法:“一看”——化学反应速率的单位是否一致,若不一致,需转化为_____________;“二化”——将不同物质的化学反应速率转化成___________的化学反应速率;“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:c-t 图像:斜率越大,速率越_____(斜率的绝对值表示速率大小);v-t 图像:纵坐标数值越大,速率越_____;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_____。
二、影响化学反应速率的因素
1.内因
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
(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2~4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。
易错提醒
①增加纯固体或纯液体的用量,反应速率不变,因为浓度不变;
②压强对反应速率的影响本质是浓度变化,若压强改变但浓度不变,则速率不变(如恒容充惰性气体);
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催化剂能同等程度地改变正逆反应速率,不影响化学平衡;
⑥对于有气体参加的可逆反应,升高温度或增大压强v正、v逆均增大,但增大的倍数可能不同。气体⑦惰性对反应速率的影响
在恒温恒容条件下
通入气体(不参与反应气体),总压增大,反应物浓度不变,反应速率不变
恒温恒压条件下
通入气体(不参与反应气体),总体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小
三、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_____
_____________,其中_______为整个反应的决速步骤。反应历程又称__________。
(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_______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
(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_______反应活化能,_______反应速率,如图所示:E1为总反应的活化能,E2、E3为使用催化剂各步的活化能。
2.速率方程与速率常数
(1)速率方程:一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其_______为指数的幂的乘积成正比。对于反应:aA+bBgG+hH,其速率方程为v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
(2)速率常数:
①速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为_______时的反应速率。
②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____________(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数。
③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。
3.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,但浓度不影响速率常数。
易错提醒
①速率方程不能直接根据化学方程式写出,必须通过实验测定,只有基元反应才能用质量作用定律;
②速率常数k与浓度无关,只与温度、催化剂等有关;
③反应级数不一定等于化学计量数,二者是不同的概念;
④反应级数可以是分数、零甚至负数,不一定都是正整数。
四、有效碰撞理论和过渡态理论
1.有效碰撞理论
(1))活化分子、活化能、有效碰撞:
①活化分子:能够发生________________的分子(必须具有足够的能量)。
②活化能(如图):
图中:E1表示反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2(注:E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量)。
③有效碰撞:__________________之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响:
2.过渡态理论
(1)过渡态:反应物转化为生成物的过程中经过能量_______的状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能[活化能(能垒)越高,此步基元反应速率越慢]。如图所示:Ea是正反应的活化能,Ea′是逆反应的活化能。ΔH=Ea-E′a。
(2)催化剂影响化学反应速率的过渡态理论解释:使用催化剂→改变了反应的路径(如图),反应的活化能降低→反应速率加快。
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系:
条件改变
单位体积内
有效碰撞次数
反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大反应物浓度
_______
_______
_______
_______
_______
增大压强
_______
_______
_______
_______
_______
升高温度
_______
_______
_______
_______
_______
加催化剂
_______
_______
_______
_______
_______
易错提醒
①活化分子之间的碰撞不一定都是有效碰撞,还要有合适的碰撞取向;
②浓度和压强只改变单位体积内活化分子的数目,不改变活化分子的百分数;
③温度和催化剂都能增大活化分子的百分数,但原理不同 —— 温度是升高分子能量,催化剂是降低活化能;
④活化能越小,反应速率越快,但活化能小的反应不一定放热多,活化能与反应热没有必然联系。
1.(2026高三上·四川·期末)恒容的密闭容器中存在反应:,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(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
2.(2026·吉林通化·模拟)根据v-t图像分析外界条件的改变对可逆反应A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
3.(25-26高三上·安徽亳州·一模)甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO、H2)的重要方法。恒温恒容条件下,向1.0L密闭容器中充入1.0 molCH4(g)和2.0molCO2(g),发生反应:。15s时,测得n(H2)=0.3mol,此时反应未达到平衡。下列说法错误的是
A.0∼15s内,用CH4表示的平均反应速率
B.15s时,
C.该条件下,反应达到平衡时,甲烷的转化率α>15%
D.与比值保持不变时,反应达到平衡
4.(2026·广东中山·模拟预测)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
5.(2026·云南保山·一模)一定条件下,在2L的恒容密闭容器中,充入等物质的量的和,部分物质的物质的量随时间变化如图,下列说法正确的是
A.0~2min,的平均反应速率为
B.5min时,的转化率为80%
C.如果反应一开始升高温度但其他条件保持不变,1min时的物质的量应该在a点上方
D.平均反应速率:
6.(2026·辽宁·模拟)某小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验方案如下。
实验
编号
室温下,试管中所加试剂及其用量
室温下溶液颜色褪至无色时所需时间
0.2 mol·L-1
H2C2O4溶液
H2O
0.04 mol·L-1
KMnO4溶液
0.36 mol·
L-1稀硫酸
MnSO4
固体
①
2.0 mL
2.0 mL
1.0 mL
1.0 mL
—
4.1 min
②
3.0 mL
a mL
1.0 mL
1.0 mL
—
3.7 min
③
3.0 mL
1.0 mL
1.0 mL
1.0 mL
少量
t min
下列说法正确的是
A.反应原理为+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O
B.实验①和③探究MnSO4固体对反应速率的影响
C.实验①和②探究H2C2O4浓度对反应速率的影响,a=1.0
D.MnSO4对该反应有催化作用,加快反应速率,t>3.7
7.(2026·辽宁大连·模拟)某兴趣小组将下表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,记录获得相同体积的氢气所需时间,以研究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。下列判断错误的是( )
实验组别
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L-1 H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
A.V1=30,V6=10,V7=20
B.本实验利用了控制变量思想,变量为铜离子浓度
C.反应一段时间后,实验A中的金属呈灰黑色,实验F的金属呈现紫红色
D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越快
8.(2026·湖南永州·二模)恒温下,向密闭容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入和,发生反应。反应过程中,一个容器保持恒压,另一个容器保持恒容,测得体系中的转化率随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线Ⅱ表示恒压体系
B.正反应速率:
C.向容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入一定量的,的平衡转化率均不变
D.若点的压强为33kPa,则内容器Ⅰ中的
9.(25-26高三上·广西南宁·一模)含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比 发生反应 ,不同催化剂条件下,反应相同时间测得转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应,其中k为速率常数。下列说法正确的是
A.使用催化剂乙时,温度高于350℃转化率下降是由于反应放热,达到平衡后,升高温度使平衡逆向移动
B.使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的更小
C.对于该平衡反应其他条件不变,加压或降温均能使平衡正向移动,平衡常数增大
D.℃的初始速率为,当转化率为50%时,反应速率为,由此可知
10.(2026·湖南长沙·三模)室温下,某溶液初始时仅溶有和且浓度相等,同时发生以下两个反应:①②。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。反应体系中组分、的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A.时间段内,的平均反应速率为
B.反应开始后,体系中和的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时的转化为
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
11.((2026·四川广安·一模)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),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
,将溶液与过量混合,密闭并搅拌,后,溶液变为黄色,容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
,将溶液与过量混合,密闭并搅拌,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,加入过量KI固体,用标准溶液滴定,测定。已知:滴定时,;消耗的物质的量为。
A.实验I中,发生反应的离子方程式为:
B.实验I、Ⅱ说明,时,反应速率较小
C.加入过量KI固体的作用是与反应生成,并将转化为
D.根据实验I、Ⅲ可计算出,实验I的平均反应速率
12.(2026·河南开封·三模)利用测压法在刚性反应器中研究30℃时分解反应:
其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强随时间的变化如下表所示[时,完全分解]:
0
30
60
120
200
1200
1500
32.5
37.2
39.8
43.6
46.8
58.5
59.6
60.8
下列说法正确的是
A.内,
B.30℃时,反应的平衡常数
C.若提高反应温度至40℃,则完全分解后体系压强
D.研究表明,分解的反应速率,时,测得体系中,则此时
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第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
◆高频考点
化学反应速率及其影响因素是高考化学反应原理模块的基础性必考内容,选择题侧重考查化学反应速率的计算与换算、大小比较、外界条件对化学反应速率的影响判断、速率方程的有关计算与应用等;非选择题常与化工生产、实验探究等真实情境相结合,通过图像或表格提供信息,考查化学反应速率的表示方法、定量计算、影响因素分析、速率调控等。考查方式注重从定性到定量的科学思维转变,强调在真实情境中应用速率理论分析实际问题。高频考点主要包含反应速率表达式与单位;不同物质反应速率换算与计算;浓度、温度、压强、催化剂对速率的影响;控制变量法实验设计等。近年来新高考单科卷中选择题考查有所增加,同时多反应耦合体系、速率常数等新考向逐渐出现。
◆命题特点
1.结合生成实际:常以工业合成、催化反应为情境,考查速率调控在实际生产中的应用,是化学平衡与动力学的基础铺垫。
2.命题素材多元:常与反应热、化学平衡、反应历程(快速步、活化能)等知识综合考查。内容主要涉及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分析等;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。
3.命题思路: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。选择题中重点结合化学平衡图像(如速率-时间图像、浓度-时间图像等)、表格数据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。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概念的理解、表示方法、影响因素分析、速率方程等,尤其是分析解决实际生产中的速率问题加以解释等。
4.命题趋势:2027年将进一步强化与反应机理、化学平衡的综合考查,注重图像与数据分析能力的深度考查。
◆微考点01 化学反应速率的概念及计算
【高考典例】
(2026·北京·高考真题)恒温恒容密闭容器中,投入和,其初始浓度均为,发生反应。反应过程中的能量变化示意图如图1所示。的转化率随反应时间变化示意图如图2所示,的平衡转化率为。
下列说法正确的是
A.热化学方程式为
B.用表示反应开始到的平均速率是
C.该温度下,
D.其他条件不变,若升高初始温度,的平衡浓度大于
【答案】D
【解析】焓变为生成物总能量与反应物总能量的差值,也等于正反应活化能减去逆反应活化能,即,A错误;时刻转化率为,消耗浓度为,根据反应计量关系,生成浓度为,平均速率,B错误;平衡时转化率为,则平衡浓度:,,代入平衡常数表达式:,C错误;由图1可知反应物总能量高于生成物,反应放热,,升高温度平衡逆向移动,平衡转化率减小,平衡浓度大于原平衡的,D正确;故选D。
【考点速通】
1.化学反应速率概念辨析题三要点:
①反应速率计算基本公式v=,是单位时间内的浓度变化量,不是物质的量变化量,计算时别忘了除以容器体积。
②速率均取正值,同一反应用不同物质表示的速率数值可能不同,但意义相同,速率之比等于化学计量数之比。
③纯固体、纯液体浓度视为常数,不能用来表示反应速率。
2.注意 "速率之比不等于质量比"、"增加固体用量速率不变"、"速率不一定是瞬时速率" 等。
3.速率计算首选三段式法:列出起始浓度、变化浓度、某时刻浓度,变化浓度之比一定等于化学计量数之比。
◆微考点02 化学反应速率大小的比较
【高考典例】
(2025·广西·高考真题)某种氨基喹啉衍生物合成反应的可能历程如图,表示活化能。下列说法错误的是
A.是反应的催化剂 B.步骤①发生了键断裂
C.反应速率:历程历程I D.反应热:历程历程I
【答案】D
【解析】由图可知,在反应历程中先被消耗,后又生成,是反应的催化剂,A正确;由图可知,步骤①中转化为,发生了键断裂,B正确;由图可知,历程I中活化能最大为112.8kJ/mol(决速步),历程II中活化能最大为91.5kJ/mol(决速步),活化能越大,反应速率越慢,则反应速率:历程历程I,C正确;由图可知,历程和历程I起始反应物和最终生成物相同,反应热相等,D错误;故选D。
【考点速通】
1.速率换算核心点:不同物质的速率之比等于化学计量数之比,即v(A)/a=v(B)/b。
2.反应速率大小比较方法:
①比值法(最快):将各物质的速率除以各自的化学计量数,比值越大,反应速率越快,无需统一物质。②归一法:全部换算成同一种物质表示的速率再比较。注意必须先统一单位,mol/(L・s) 与 mol/(L・min) 差60倍。
3.警惕"直接比数值大小"、"用计量数除以速率"、不同温度、不同催化剂下的反应速率不能直接比较等常见错误。
◆微考点03 影响化学反应速率的因素
【高考典例】
(2025·北京·高考真题)乙烯、醋酸和氧气在钯()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的过程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.①中反应为
B.②中生成的过程中,有键断裂与形成
C.生成总反应的原子利用率为
D.催化剂通过参与反应改变反应历程,提高反应速率
【答案】C
【解析】A.①中反应物为CH3COOH、O2、Pd,生成物为H2O和Pd(CH3COO)2,方程式为:,A正确;B.②中生成CH2==CHOOCCH3的过程中,有C-H断开和C-O的生成,存在σ键断裂与形成,B正确;C.生成CH2==CHOOCCH3总反应中有H2O生成,原子利用率不是100%,C错误;D.Pd是反应的催化剂,改变了反应的历程,提高了反应速率,D正确;答案选C。
【考点速通】
1.影响化学反应速率的因素分析应注意:
①随着化学反应的进行,化学反应速率不一定逐渐减小。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不能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。速率大小比较时不能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增大压强,化学反应速率不一定增大。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温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响一致。如升温化学平衡向吸热方向移动,但对于放热反应,升温时,逆反应速率增大,而正反应速率也增大。即温度升高,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。
2.控制变量法探究反应速率:
①控制变量实验题紧抓"一变多不变"原则:探究某一因素对速率的影响时,只改变该因素,其他所有条件(浓度、温度、体积、催化剂等)必须保持完全相同。
②解题三步法:第一步找自变量(要探究的因素),第二步查不变量(其他条件是否一致),第三步看因变量(速率变化现象)。
③常见实验如硫代硫酸钠与硫酸看浑浊时间、锌与硫酸看氢气速率、双氧水分解看氧气快慢。
④警惕"浓度与体积都变"、"温度不统一"、"催化剂种类不同"等典型设计漏洞。
◆微考点04 反应速率常数及应用
【高考典例】
(2026·河南·高考真题)向一恒容密闭容器中加入物质,发生基元反应:,,温度为、时,各组分的物质的量浓度与时间的关系如图1、图2所示。温度为时,的浓度随时间的变化关系为,为反应的速率常数。
下列说法正确的是
A.
B.温度为时,反应一半需要的时间为
C.的浓度达到最大值时,的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应的速率增大,则的浓度最大值将增大
【答案】C
【解析】温度越高,反应速率越快,相同时间内反应物消耗越快。对比两图可知:温度下浓度下降更快,反应速率更快,因此,A错误;根据题目给出的,可以将公式变形为:,当反应一半时,,代入得:,B错误;N是中间产物:浓度增大时,的生成速率大于消耗速率;浓度达到最大值后开始下降,此时的生成速率小于消耗速率,因此浓度最大时,生成速率等于消耗速率,C正确;催化剂仅改变反应速率,不改变浓度变化的趋势:若仅增大的反应速率,生成后消耗更快,会使的浓度最大值减小,D错误;故选C。
【考点速通】
1.速率常数题三要点:
①速率方程v=k·cm(A)·cn(B),反应级数(m、n)由实验测定,不能直接由化学计量数写出,只有基元反应才符合质量作用定律。
②速率常数k只与温度、催化剂、溶剂有关,与浓度无关,k越大反应速率越快。
③阿伦尼乌斯公式:温度升高k增大,活化能越小k越大。
2.警惕"k随浓度增大而增大"、"反应级数等于计量数"、"复杂反应直接写速率方程"等常见错误。
3.速率常数的应用:对于基元反应aA(g)+bB(g)===gG(g)+hH(g),其速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数,恒温下,k不因反应物浓度的改变而发生变化)。这种关系可以表述为一定温度下,基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的连乘积成正比(有时称其为质量作用定律)。
4.解答连续反应题的核心是速率比较法:温度越高,曲线斜率越陡,相同时间反应物消耗越多。据此本题可快速比较T₁与T₂大小。对于中间产物N的浓度变化,抓住“峰值即拐点”这一关键:峰值前v生成>v消耗,峰值后v生成<v消耗,峰值处v生成=v消耗。对于速率常数k的应用,牢记一级反应半衰期公式。催化剂选择性问题用“催化剂不改变化学平衡组成”的结论直接判断:若仅加快N→Q,N消耗更快,峰值降低。
◆微考点05 有效碰撞理论 活化能
【高考典例】
(2025·海南·高考真题)恒温下,反应物A与Q按图示计量关系,同时发生三个基元反应,分别生成产物B、C、D,反应速率。下列说法正确的是
A.反应的活化能①>②>③
B.提高温度仅提高反应②中活化分子百分数
C.加入催化剂,使反应③的活化能变小,D的产量降低
D.总反应速率
【答案】D
【解析】基元反应的反应速率与活化能成反比(活化能越低,速率越快),已知,则活化能应为①<②<③,A错误;升高温度会使所有反应的活化分子百分数均提高,并非“仅提高反应②”,B错误;催化剂降低反应③的活化能,会加快反应③的速率,使D的生成速率增大,会提高D的产量,但不提高D的产率,C错误;三个反应为平行反应,共同消耗反应物A和Q,总反应速率(反应物消耗速率)等于各反应速率之和,即,D正确;故选D。
【考点速通】
1.外界条件对化学反应速率影响的本质:浓度增大单位体积活化分子数增多,温度升高活化分子百分数增大,催化剂降低活化能增大活化分子百分数,压强影响本质是改变气体浓度。
2.平行反应解题的第一原理:基元反应速率与活化能成反比(活化能越低,速率越快)。因此本题应抓住v₁>v₂>v₃,立即得出活化能①<②<③。温度影响具有全局性——升高温度使所有反应活化分子百分数均提高。
3.催化剂选择性问题需区分“产量”与“产率”:加快某反应速率只提高其瞬时生成速率(产量增大),但不改变平衡组成(产率不变)。牢记:活化能越低,速率越快,但对温度越不敏感。
一、化学反应速率
1.概念及表示方法
(1)含义:化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量。
(2)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。
(3)表达式及单位:v=,单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
易错提醒
①由公式v=计算得到的是一段时间的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率,且无论用反应物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。
焓是与内能有关的相对抽象的一种物理量,焓变的值只与反应体系的始末状态有关,而与过程无关。
③固体或纯液体的浓度视为常数,不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
2.计算方法
(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:
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。
3.化学反应速率图像与计算
(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。
4.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:定性(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)和定量(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)。
①归一法:“一看”——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;“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;“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:c-t 图像:斜率越大,速率越快(斜率的绝对值表示速率大小);v-t 图像:纵坐标数值越大,速率越快;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。
二、影响化学反应速率的因素
1.内因
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
(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。
易错提醒
①增加纯固体或纯液体的用量,反应速率不变,因为浓度不变;
②压强对反应速率的影响本质是浓度变化,若压强改变但浓度不变,则速率不变(如恒容充惰性气体);
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催化剂能同等程度地改变正逆反应速率,不影响化学平衡;
⑥对于有气体参加的可逆反应,升高温度或增大压强v正、v逆均增大,但增大的倍数可能不同。气体⑦惰性对反应速率的影响
在恒温恒容条件下
通入气体(不参与反应气体),总压增大,反应物浓度不变,反应速率不变
恒温恒压条件下
通入气体(不参与反应气体),总体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小
三、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,其中慢反应为整个反应的决速步骤。反应历程又称反应机理。
(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
(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为使用催化剂各步的活化能。
2.速率方程与速率常数
(1)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,其速率方程为v=kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
(2)速率常数:
①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。
②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。
③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。
3.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。
易错提醒
①速率方程不能直接根据化学方程式写出,必须通过实验测定,只有基元反应才能用质量作用定律;
②速率常数k与浓度无关,只与温度、催化剂等有关;
③反应级数不一定等于化学计量数,二者是不同的概念;
④反应级数可以是分数、零甚至负数,不一定都是正整数。
四、有效碰撞理论和过渡态理论
1.有效碰撞理论
(1))活化分子、活化能、有效碰撞:
①活化分子:能够发生有效碰撞的分子(必须具有足够的能量)。
②活化能(如图):
图中:E1表示反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2(注:E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量)。
③有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响:
2.过渡态理论
(1)过渡态:反应物转化为生成物的过程中经过能量最高的状态。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能[活化能(能垒)越高,此步基元反应速率越慢]。如图所示:Ea是正反应的活化能,Ea′是逆反应的活化能。ΔH=Ea-E′a。
(2)催化剂影响化学反应速率的过渡态理论解释:使用催化剂→改变了反应的路径(如图),反应的活化能降低→反应速率加快。
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系:
条件改变
单位体积内
有效碰撞次数
反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大反应物浓度
增加
增加
不变
增加
增大
增大压强
增加
增加
不变
增加
增大
升高温度
不变
增加
增加
增加
增大
加催化剂
不变
增加
增加
增加
增大
易错提醒
①活化分子之间的碰撞不一定都是有效碰撞,还要有合适的碰撞取向;
②浓度和压强只改变单位体积内活化分子的数目,不改变活化分子的百分数;
③温度和催化剂都能增大活化分子的百分数,但原理不同 —— 温度是升高分子能量,催化剂是降低活化能;
④活化能越小,反应速率越快,但活化能小的反应不一定放热多,活化能与反应热没有必然联系。
1.(2026高三上·四川·期末)恒容的密闭容器中存在反应:,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(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。
2.(2026·吉林通化·模拟)根据v-t图像分析外界条件的改变对可逆反应A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
【答案】D
【解析】t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C选项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率增大,逆反应速率瞬间不变,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,排除B选项;t8时正、逆反应速率均增大且仍相等,平衡不移动,则使用了催化剂,D选项符合题意。
3.(25-26高三上·安徽亳州·一模)甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO、H2)的重要方法。恒温恒容条件下,向1.0L密闭容器中充入1.0 molCH4(g)和2.0molCO2(g),发生反应:。15s时,测得n(H2)=0.3mol,此时反应未达到平衡。下列说法错误的是
A.0∼15s内,用CH4表示的平均反应速率
B.15s时,
C.该条件下,反应达到平衡时,甲烷的转化率α>15%
D.与比值保持不变时,反应达到平衡
【答案】D
【解析】根据15s时,反应生成,则消耗,容器体积1.0L,时间15s,平均速率,A正确;反应未达平衡,正反应速率大于逆反应速率,因和的化学计量数均为1,表示消耗速率(正反应),表示生成速率(逆反应),且,B正确;15s时转化率为15%,但反应未达平衡且正向进行,平衡时转化率更高,故,C正确;根据反应方程式,生成和的物质的量之比恒为1:1,即始终不变,不能作为平衡状态的判据,D错误;故选D。
4.(2026·广东中山·模拟预测)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,不变,变为原来2倍,反应速率变为原来2倍,可得,解得。对比实验ii和iii,不变,变为原来2倍,反应速率变为原来4倍,可得,解得。
代入实验i数据得,C正确,故选 C。
5.(2026·云南保山·一模)一定条件下,在2L的恒容密闭容器中,充入等物质的量的和,部分物质的物质的量随时间变化如图,下列说法正确的是
A.0~2min,的平均反应速率为
B.5min时,的转化率为80%
C.如果反应一开始升高温度但其他条件保持不变,1min时的物质的量应该在a点上方
D.平均反应速率:
【答案】B
【解析】0~2min,的平均反应速率为,A错误;5min时, ,B正确;反应开始升高温度,反应速率快,相同时间内反应的SO2多,则1min时SO2的物质的量应该在a点下方,C错误;2~5min反应正向进行,5~6min反应达到平衡,反应物浓度减小,则,D错误;故选B。
6.(2026·辽宁·模拟)某小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响,设计实验方案如下。
实验
编号
室温下,试管中所加试剂及其用量
室温下溶液颜色褪至无色时所需时间
0.2 mol·L-1
H2C2O4溶液
H2O
0.04 mol·L-1
KMnO4溶液
0.36 mol·
L-1稀硫酸
MnSO4
固体
①
2.0 mL
2.0 mL
1.0 mL
1.0 mL
—
4.1 min
②
3.0 mL
a mL
1.0 mL
1.0 mL
—
3.7 min
③
3.0 mL
1.0 mL
1.0 mL
1.0 mL
少量
t min
下列说法正确的是
A.反应原理为+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O
B.实验①和③探究MnSO4固体对反应速率的影响
C.实验①和②探究H2C2O4浓度对反应速率的影响,a=1.0
D.MnSO4对该反应有催化作用,加快反应速率,t>3.7
【答案】C
【解析】反应原理为5H2C2O4++6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O,故A错误;探究MnSO4固体对反应速率的影响需要控制其他变量,选用实验②和③,故B错误;实验①和②探究H2C2O4浓度对反应速率的影响,a=1.0,故C正确;MnSO4对该反应有催化作用,加快反应速率,t<3.7,故D错误。
7.(2026·辽宁大连·模拟)某兴趣小组将下表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,记录获得相同体积的氢气所需时间,以研究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。下列判断错误的是( )
实验组别
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L-1 H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
A.V1=30,V6=10,V7=20
B.本实验利用了控制变量思想,变量为铜离子浓度
C.反应一段时间后,实验A中的金属呈灰黑色,实验F的金属呈现紫红色
D.硫酸铜的量越多,产生氢气的速率肯定越快
【答案】D
【解析】研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,则需要硫酸的体积、物质的量相同,变量为铜离子浓度,由实验A、F可知,溶液的总体积为30 mL+20 mL=50 mL,则V1=30,V6=50-30-10=10,V7=20,故A、B正确;实验A中没有加入硫酸铜,锌与稀硫酸反应后,锌的表面凹凸不平,有很多细小的锌的颗粒,由于颗粒很小,光被完全吸收,所以看到的固体是灰黑色;实验F中Zn能够置换出Cu附着在Zn表面,金属变为紫红色,故C正确;因为锌会先与硫酸铜反应,直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气,硫酸铜的量较少时,形成铜锌原电池,反应速率加快,硫酸铜的量较多时,反应时间较长,而且生成的铜会附着在锌片上,阻碍锌片与硫酸继续反应,生成氢气的速率下降,故D错误。
8.(2026·湖南永州·二模)恒温下,向密闭容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入和,发生反应。反应过程中,一个容器保持恒压,另一个容器保持恒容,测得体系中的转化率随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线Ⅱ表示恒压体系
B.正反应速率:
C.向容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入一定量的,的平衡转化率均不变
D.若点的压强为33kPa,则内容器Ⅰ中的
【答案】D
【分析】反应为气体分子数减小的反应,恒容过程中,总压减小,导致二氧化硫平衡转化率降低,结合图,在相同时间内容器Ⅰ中的转化率大于容器Ⅱ,说明容器Ⅱ内气体压强小于容器Ⅰ,容器Ⅰ恒压、容器Ⅱ恒容;
【解析】由分析,容器Ⅰ恒压、容器Ⅱ恒容,A错误;q点和n点二氧化硫转化率相同,但q点(恒压体系)的压强和反应物浓度比n点(恒容体系)大,故正反应速率:,B错误;容器Ⅰ恒压,充入一定量的,容器体积增大,促进反应逆向进行,使得的平衡转化率变小,C错误;容器Ⅰ恒压,20min时反应到达m点,二氧化硫的转化率为80%,反应1.6mol二氧化硫、0.8mol氧气,平衡时二氧化硫、氧气、三氧化硫分别为0.4mol、0.2mol、1.6mol,总物质的量为2.2mol,则m点二氧化硫分压,初始时二氧化硫分压,则内容器Ⅰ中的,D正确;故选D。
9.(25-26高三上·广西南宁·一模)含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比 发生反应 ,不同催化剂条件下,反应相同时间测得转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应,其中k为速率常数。下列说法正确的是
A.使用催化剂乙时,温度高于350℃转化率下降是由于反应放热,达到平衡后,升高温度使平衡逆向移动
B.使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的更小
C.对于该平衡反应其他条件不变,加压或降温均能使平衡正向移动,平衡常数增大
D.℃的初始速率为,当转化率为50%时,反应速率为,由此可知
【答案】D
【解析】温度高于350℃时NO转化率下降,可能是催化剂乙在高温下失活导致反应速率减慢,而非一定达到平衡后平衡逆向移动(无法排除催化剂失活的影响),A错误;焓变ΔH只与反应的始态和终态有关,与催化剂无关,使用不同催化剂不改变ΔH,B错误;该反应为气体分子数减小的放热反应,加压平衡正向移动,但平衡常数K仅与温度有关,加压时K不变;降温平衡正向移动,K增大,故“加压使平衡常数增大”错误,C错误;初始投料比=1,设初始浓度c(H2)=c(NO)=c,初始速率v0=kcm(H2)c2(NO)=kcm+2。H2转化率50%时,c(H2)=c(NO)=0.5c,此时速率v=k(0.5c)m(0.5c)2=kcm+2·0.5m+2=v₀·0.5m+2。已知v=0.0625v₀=v₀·(0.5)4,故0.5m+2=0.54,解得m=2,D正确;故选D。
10.(2026·湖南长沙·三模)室温下,某溶液初始时仅溶有和且浓度相等,同时发生以下两个反应:①②。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。反应体系中组分、的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A.时间段内,的平均反应速率为
B.反应开始后,体系中和的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时的转化为
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
【答案】A
【解析】A.根据图像可知,30 min内Z浓度增加了0.125 mol/L,即反应②中消耗M的物质的量浓度为0.125 mol/L,而这段时间反应①中,消耗M的物质的量浓度为(0.5-0.3-0.125) mol/L=0.075 mol/L,生成Y的物质的量浓度为0.075 mol/L,v(Y)=0.075mol/L/30min=2.5×10-3 mol/(L·min),A错误;B.由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为k1/k2,Y和Z分别为反应①和反应②的产物,且两者与M的化学计量数均为1,因此反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比等于k1/k2,由于k1、k2为速率常数,故该比值保持不变,B正确;C.结合A、B的分析可知,反应开始后,在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于=且保持不变,因此,如果反应能进行到底,反应结束时有5/8即62.5%的M转化为Z,C正确;D.由以上分析可知,在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少,因此,反应①的化学反应速率较小,在同一体系中,活化能较小的化学反应速率较快,反应①的活化能比反应②的活化能大,D正确;故答案为A。
11.((2026·四川广安·一模)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),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
,将溶液与过量混合,密闭并搅拌,后,溶液变为黄色,容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
,将溶液与过量混合,密闭并搅拌,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,加入过量KI固体,用标准溶液滴定,测定。已知:滴定时,;消耗的物质的量为。
A.实验I中,发生反应的离子方程式为:
B.实验I、Ⅱ说明,时,反应速率较小
C.加入过量KI固体的作用是与反应生成,并将转化为
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.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.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.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,离子反应为:I2+ I⁻=,故C正确;D.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。
12.(2026·河南开封·三模)利用测压法在刚性反应器中研究30℃时分解反应:
其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强随时间的变化如下表所示[时,完全分解]:
0
30
60
120
200
1200
1500
32.5
37.2
39.8
43.6
46.8
58.5
59.6
60.8
下列说法正确的是
A.内,
B.30℃时,反应的平衡常数
C.若提高反应温度至40℃,则完全分解后体系压强
D.研究表明,分解的反应速率,时,测得体系中,则此时
【答案】D
【解析】的分解不是可逆反应,时,完全分解;为放热反应,因此当完全分解后,产生的O2的压强必为16.25kPa,30℃时,反应,,65-y++16.25=60.8,y=40.9,,据此分析;内,设分解了x,则生成的压强为2x,则生成的压强为 ,设有w的发生了转化,列三段式,,++=37.2,因二聚为的反应可以迅速达到平衡,即达到平衡状态,故,解得w=21.65,x=19.21,,A错误;根据分析可知,30℃时,反应平衡常数,B错误;为放热反应,升温,平衡逆向移动,压强会增大,C错误;研究表明,分解的反应速率,时,测得体系中,则此时,则,D正确;故选D。
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