2.1 化学反应速率（题型专练）化学苏教版选择性必修1

第一节 化学反应速率（题型突破·举一反三） 题型01 化学反应速率的表示方法、计算 题型02 化学反应速率的测定 题型03 影响化学反应速率的因素 题型04 碰撞理论 题型05 过渡态理论 ▌题型01 化学反应速率的表示方法、计算 1．化学反应速率的表示方法 (1)化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以用单位时间内 或 来表示化学反应速率。 (2)数学表达式：v＝ 。 Δc表示 ，常用单位 。 Δt表示 ，常用单位 。 (3)常用单位： 或 。 (4)实例分析：对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g) v(A)= ，v(B)= ，v(C)= ，v(D)= 2．平均速率与瞬时速率 根据求得的反应速率是在 内化学反应的的平均速率。 若Δt非常小，则平均速率 某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在 曲线上通过数学方法求得。 3．化学反应速率与化学计量数的关系 【交流讨论】N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为： 2N2O5===4NO2 + O2 实验测得，在67 ℃时，反应体系中各物质的浓度随时间的变化如表所示。 请分别用反应物和生成物的物质的量浓度在单位时间内的变化来表示该反应的速率，将计算结果填入表中。 (1)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其 可能相同也可能不相同，但表示的 相同。 (2)同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比 物质的量浓度变化（Δc）之比 物质的量变化（Δn）之比 化学计量数之比。 【典例1】（24-25高二上·北京通州·期末）对于反应，以下化学反应速率由快到慢的排序是 ① ② ③ ④ A．②>①>③>④ B．③>①>④>② C．①>④>②>③ D．③>④>②>① 【变式1-1】（26-27高二上·天津河西·开学考试）在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生反应：  ，当达到化学平衡时，下列说法正确的是 A．用SO2表示的化学反应速率等于0 B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．生成O2的速率与生成SO3的速率相同 【变式1-2】（26-27高二上·天津河西·开学考试）2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：，若2 s后，A减少了1 mol，测得，下列推断正确的是 A． B． C．反应消耗了1.25 mol B D．C的体积分数为20% 【变式1-3】（24-25高二上·河南焦作·期末）反应经历两步：①X→Y；②Y→2Z。向反应体系中加入X在一定条件下发生上述反应，X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．m表示Y的浓度随时间的变化曲线 B．t1s时，Z的浓度是 C．t2s时，X的浓度是 D．t1 s以前，Y的平均生成速率与X的平均消耗速率相等 ▌题型02 化学反应速率的测定 1．测定原理 要测定不同反应物或生成物的浓度，可观察、测量体系中某一物质的 ，再进行适当的转换和计算。 2．常用方法 (1)测量在 下释放出来的体积的气体。 (2)用比色的方法测量溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色的深浅与 的正比关系，确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。 3．实验探究——化学反应速率的测定 (1)按如图所示安装装置，在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L－1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积。 (2)以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。 (3)以反应时间为横坐标，产生气体的体积为纵坐标，绘制V(CO2)－t曲线。 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) 【注意】不同组实验结果产生差异的原因 (1)大理石的大小不同； (2)注射器内外针筒间的摩擦力不同； (3)计时器不同可能产生误差。 【典例2】（26-27高一上·浙江嘉兴·阶段检测）CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间反应器出口气体流速、组成随时间变化如图2所示，始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳生成且需定期清理。 下列说法不正确的是 A．反应①为；反应②为 B．t1-t3 比多，可能是因为甲烷有副反应发生 C．t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率 D．t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生 【变式2-1】．（26-27高二上·湖南·阶段检测）室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生以下两个反应：①、②。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，和温度、催化剂有关）。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化的情况如图所示。下列说法错误的是 A．若，则该时间段内用Y表示的反应①的平均反应速率为 B．时间段内，体系中Z和Y的浓度之比逐渐增大 C．起始时， D．反应②的活化能比反应①的活化能小 【变式2-2】（26-27高二上·湖北荆州·阶段检测）在一密闭容器中进行反应A(s)+D(g)E(g)，其逆反应速率随时间的变化情况如图所示，试判断下列说法正确的是 A．t3时刻可能采取的措施是减少c(D) B．t5时刻可能采取的措施是升高温度 C．t7时刻可能采取的措施是移出部分A D．t7时刻可能采取的措施是减小容器的体积 【变式2-3】（26-27高二上·湖北荆州·阶段检测）为探究阴离子种类对溶液中光催化HCOOH还原生成还原效率的影响，在pH = 3时测得不同阴离子条件下的浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．该条件下阴离子的使用可以加快反应速率 B．该条件下，对还原效率的影响程度： C．实验③中0～60 min内用表示的平均反应速率为 D．①中与HCOOH可能发生氧化还原反应从而降低了还原效率 ▌题型03 影响化学反应速率的因素 1．主要因素 影响化学反应速率的主要因素是 。例如：金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。 2．外部因素(其他条件不变，只改变一个条件) (1)浓度：增大反应物浓度，反应速率 ，反之 ； (2)压强：对于 的反应，增大压强，反应速率 ，反之 ； (3)温度：升高温度，反应速率 ，反之 ； (4)催化剂：使用催化剂，反应速率显著 。 (5)其他因素：增大反应物间的接触面积，反应速率 ，另外光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。 【典例3】（26-27高三上·上海徐汇·阶段检测）下列陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 利用海水制和Mg 具有还原性、具有氧化性 B 熔点高 用作塑料的阻燃剂 C 溶液显酸性 能与水分子形成氢键 D 高温、高压下，和在催化剂作用下合成氨 升高温度、增大压强均可使反应物中活化分子的百分数增加 A．A B．B C．C D．D 【变式3-1】．（26-27高二上·黑龙江佳木斯·阶段检测）氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列有关合成氨说法不正确的是 A．原料干燥净化可防止催化剂中毒失活 B．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 C．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 D．合成氨采用循环操作，主要是为了提高和的利用率 【变式3-2】．（25-26高二下·江苏连云港·期末）研究脱除NO的催化剂是当前治理大气污染的重要课题之一，Cu基催化剂是脱除NO的新型催化剂，但会造成Cu基催化剂活性下降。加入(O的化合价为-2价)可抑制对Cu基催化剂的影响，其作用机理如图所示。下列说法正确的是 A．该过程中，可以提高的平衡转化率 B．该过程中，①②③都属于氧化还原反应 C．该过程中，有非极性共价键的断裂和形成 D．标准状况下，整个反应过程中每转移4mol电子大约消耗L 【变式3-3】．（26-27高二上·北京海淀·阶段检测）在的反应中，下列措施中，可使反应速率增大的措施有 ①缩小体积增大压强；   ②增加碳的量；   ③通入水蒸气；   ④恒容下充入； ⑤恒压下充入；   ⑥及时除去CO；   ⑦加入正催化剂 A．①④ B．①③⑦ C．②③⑤⑥ D．①②④⑥ ▌题型04 碰撞理论 1．碰撞理论 (1)碰撞理论要点 ①反应物分子间必须相互碰撞才有 发生反应，反应速率的大小与 成正比。 ②能 的碰撞称为有效碰撞。 ③发生有效碰撞的条件：一是分子必须具有 的能量，二是分子在 发生碰撞。 (2)活化分子和活化能 ①活化分子：能量 ，有可能发生 的分子。 ②活化能：活化分子的 与所有分子的 之差称为活化能。 (3)碰撞理论解析浓度对化学反应速率的影响： 当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目 ，反应物发生有效碰撞的次数 ，所以反应速率 。 2．化学反应的过程 (1)基元反应和复杂反应 ①基元反应：反应物分子经过 就转化为产物分子的反应，称为基元反应，反应过程中没有任何 生成。 ②复杂反应：经过 步骤完成的反应。 (2)基元反应的活化能与反应速率的关系 ①每个基元反应都有对应的活化能，活化能越大，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例就 ，化学反应速率 。 ②化学反应速率理论只适用于基元反应。 【注意】基元反应与活化能 (1)基元反应发生的条件 研究发现，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。 如H2(g)+I2(g)===2HI(g)，经历了两步基元反应：I2===2I H2+2I===2HI 每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI= H2+ I2 的反应历程。反应历程又称反应机理。 基元反应发生的条件就是要发生有效碰撞。 (2)反应物、生成物的能量与活化能的关系 如图所示，是基元反应反应物和生成物的能量与活化能的关系，其中：E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能；E1-E2表示反应热。 【典例4】（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）反应物（X）转化为产物（Y）时的能量变化与反应进程的关系如曲线①所示，在反应中加入催化剂可得到如图曲线②。下列说法不正确的是 A．X·M为该反应的中间产物 B．加入催化剂后生成Y历程中各基元反应均为放热反应 C．使用该催化剂，降低反应的活化能和反应热 D．未加入催化剂时该反应的正反应活化能小于逆反应活化能 【变式4-1】（26-27高二上·河南开封·阶段检测）已知反应的平衡常数为K，反应机理如下，下列说法正确的是 ①（快）　　 ②（慢）　　 ③（快）　　 A．总反应的 B．该反应中只有是中间产物 C．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大 D．快反应的活化能大，是反应历程中的决速反应 【变式4-2】（26-27高二上·山西太原·阶段检测）利用甲酸分解可制取超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应： ① ② 一定温度下，使用某催化剂时的反应历程如图（吸附在催化剂表面的物种用*标注），反应①的选择性接近100%。 下列说法错误的是 A． B．反应②的决速步可表示为 C．分别经历过渡态1和过渡态2发生反应时，断裂的化学键相同 D．由于反应①的活化能更小，反应进行得更快，因此选择性更高 【变式4-3】（26-27高二上·四川资阳·阶段检测）某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如下图所示，下列说法正确的是 A．该反应机理中的中间产物有4种 B．使用催化剂可以降低反应所需活化能，同时改变反应焓变 C．该过程的总反应为 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 ▌题型05 过渡态理论 1．过渡态理论 (1)过渡态理论要点 反应物转化为生成物的过程中要经过 的过渡状态。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。 Ea为 的活化能，Ea'为 的活化能。 化学反应速率与反应的活化能大小密切相关，活化能越小，反应速率 。 正反应的ΔH= 。 (2)催化剂对反应速率的影响 催化剂是通过 化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1) ，反应速率 ；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1') ，反应速率 。 使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH 。 2．基元反应模型与化学反应历程 (1)基元反应模型 ①一个化学反应自开始后 称为反应历程。 ②基元反应的逆反应也是基元反应，并且经过同一个 状态。 ③复杂反应中的 步骤决定了该反应的速率。 (2)加入催化剂后反应历程 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行： ①A+K→AK      活化能为 （ 反应） ②AK+B→AB+K       活化能为 ( 反应) 总反应：A+BAB 活化能为 加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率 。 由于Ea1>Ea2，第1步反应是 反应，是 整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。 对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 【典例5】（25-26高二上·山东威海·期末）已知：  反应机理如图所示(反应I、Ⅱ中各物质化学式前的系数均为最简整数)。下列说法错误的是 A．是中间产物 B．通过参与反应，降低了反应的活化能 C．反应Ⅱ，每生成转移 D．   【变式5-1】．（25-26高二上·陕西汉中·期末）甲醇与CO催化制备乙酸的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法正确的是 A．总反应的原子利用率为 B．总反应为吸热反应 C．该历程的决速步骤为反应ii D．HI为总反应的催化剂，可降低反应的焓变 【变式5-2】．（25-26高二上·广东广州·期末）采用Deacon催化氧化法、以CuO为催化剂将工业副产物HCl通过放热反应制成，可实现氯资源的再利用。下图是该法的一种催化机理。下列说法不正确的是 A．反应的化学方程式： B．是中间产物 C．反应物总能量高于生成物总能量 D．CuO降低反应的，从而加快反应速率 【变式5-3】．（25-26高二上·河南郑州·期末）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下［已知和的相对能量为0］，下列说法错误的是 A．对比两个历程可计算Cl—Cl键能为 B．历程Ⅱ中增加了催化剂，降低了反应的活化能 C．反应焓变 D．两个历程中速率最快的一步反应为： / 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 化学反应速率的表示方法、计算 题型02 化学反应速率的测定 题型03 影响化学反应速率的因素 题型04 碰撞理论 题型05 过渡态理论 ▌题型01 化学反应速率的表示方法、计算 【典例1】【答案】B 【变式1-1】【答案】B 【变式1-2】【答案】A 【变式1-3】【答案】D ▌题型02 化学反应速率的测定 【典例2】【答案】C 【变式2-1】【答案】B 【变式2-2】【答案】A 【变式2-3】【答案】D ▌题型03 影响化学反应速率的因素 【典例3】【答案】A 【变式3-1】【答案】C 【变式3-2】【答案】C 【变式3-3】【答案】B ▌题型04 碰撞理论 【典例4】【答案】C 【变式4-1】【答案】C 【变式4-2】【答案】C 【变式4-3】【答案】C ▌题型05 过渡态理论 【典例5】【答案】C 【变式5-1】【答案】A 【变式5-2】【答案】D 【变式5-3】【答案】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 $ 第一节 化学反应速率（题型突破·举一反三） 题型01 化学反应速率的表示方法、计算 题型02 化学反应速率的测定 题型03 影响化学反应速率的因素 题型04 碰撞理论 题型05 过渡态理论 ▌题型01 化学反应速率的表示方法、计算 1．化学反应速率的表示方法 (1)化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以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化学反应速率。 (2)数学表达式：v＝。 Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位mol·L－1。 Δt表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。 (3)常用单位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。 (4)实例分析：对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g) v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)= 2．平均速率与瞬时速率 根据求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的的平均速率。 若Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。 3．化学反应速率与化学计量数的关系 【交流讨论】N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为： 2N2O5===4NO2 + O2 实验测得，在67 ℃时，反应体系中各物质的浓度随时间的变化如表所示。 请分别用反应物和生成物的物质的量浓度在单位时间内的变化来表示该反应的速率，将计算结果填入表中。 (1)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。 (2)同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比=物质的量浓度变化（Δc）之比=物质的量变化（Δn）之比=化学计量数之比。 【典例1】（24-25高二上·北京通州·期末）对于反应，以下化学反应速率由快到慢的排序是 ① ② ③ ④ A．②>①>③>④ B．③>①>④>② C．①>④>②>③ D．③>④>②>① 【答案】B 【分析】比较不同物质表示的反应速率时，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。反应中，计量数为4，计量数为1，统一单位为计算： 【详解】①，比值为； ②，比值为； ③，比值为； ④，比值为； 速率排序为，故本题选B。 【变式1-1】（26-27高二上·天津河西·开学考试）在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生反应：  ，当达到化学平衡时，下列说法正确的是 A．用SO2表示的化学反应速率等于0 B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．生成O2的速率与生成SO3的速率相同 【答案】B 【详解】A．化学平衡为动态平衡，正、逆反应速率相等且不为0，因此用表示的化学反应速率不为0，A错误； B．根据S原子守恒，反应体系中元素总物质的量始终为，因此平衡时，B正确； C．该反应为可逆反应，反应物不能完全转化，因此达到平衡时放出的热量小于，C错误； D．化学反应速率之比等于化学计量数之比，平衡时正、逆反应速率相等，应有，二者速率不相同，D错误； 故答案选B。 【变式1-2】（26-27高二上·天津河西·开学考试）2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：，若2 s后，A减少了1 mol，测得，下列推断正确的是 A． B． C．反应消耗了1.25 mol B D．C的体积分数为20% 【答案】A 【分析】2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生反应，则，和化学计量数均为2，故，故。 【详解】A．反应速率之比等于化学计量数之比，，则，和化学计量数均为2，故，A正确； B．，解得，B错误； C．消耗为1mol，根据计量数关系，消耗的物质的量为，C错误； D．2 s后总物质的量为，的体积分数为，D错误； 故选A。 【变式1-3】（24-25高二上·河南焦作·期末）反应经历两步：①X→Y；②Y→2Z。向反应体系中加入X在一定条件下发生上述反应，X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．m表示Y的浓度随时间的变化曲线 B．t1s时，Z的浓度是 C．t2s时，X的浓度是 D．t1 s以前，Y的平均生成速率与X的平均消耗速率相等 【答案】D 【分析】加入X后，X 浓度从开始持续下降；中间产物Y从0逐步增加再转化为 Z，浓度先升后降；Z为最终产物，浓度持续上升至最大值。 【详解】A．Y为反应中间产物，浓度随时间先升高后降低，与曲线m的变化趋势一致，故m表示Y的浓度随时间的变化曲线，A正确； B．设时，消耗的为，生成的总量为；生成的需消耗的，故剩余的浓度为，解得，即的浓度为，B正确； C．时浓度为，浓度为，生成的需消耗的，故生成的总浓度为，即消耗的浓度为，剩余的浓度为，C正确； D．前，X消耗转化为Y，但同时部分Y也在继续反应消耗转化为Z。根据平均生成速率定义，而X的平均消耗速率。由于在前已经生成了Z，因此X的平均消耗速率大于Y的平均生成速率，两者不相等，D错误； 故答案选D。 ▌题型02 化学反应速率的测定 1．测定原理 要测定不同反应物或生成物的浓度，可观察、测量体系中某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算。 2．常用方法 (1)测量在一定温度和压强下释放出来的体积的气体。 (2)用比色的方法测量溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色的深浅与有色物质浓度的正比关系，确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。 3．实验探究——化学反应速率的测定 (1)按如图所示安装装置，在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L－1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积。 (2)以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。 (3)以反应时间为横坐标，产生气体的体积为纵坐标，绘制V(CO2)－t曲线。 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) 0.4 1.0 1.1 1.3 0.9 0.8 【注意】不同组实验结果产生差异的原因 (1)大理石的大小不同； (2)注射器内外针筒间的摩擦力不同； (3)计时器不同可能产生误差。 【典例2】（26-27高一上·浙江嘉兴·阶段检测）CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N2为载气，以恒定组成的N2、CH4混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间反应器出口气体流速、组成随时间变化如图2所示，始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳生成且需定期清理。 下列说法不正确的是 A．反应①为；反应②为 B．t1-t3 比多，可能是因为甲烷有副反应发生 C．t2时刻，副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率 D．t3之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生 【答案】C 【详解】A．根据图1的转化逻辑，CaO捕获生成，后续和在催化剂作用下生成CaO、CO和，故反应①为，反应②为，A正确； B．反应②本身生成的CO和物质的量相等，结合题干提到催化剂上有积碳生成，说明存在甲烷分解的副反应，B正确： C．若副反应生成的速率大于反应②生成的速率，则体系中物质的量应大于CO物质的量的2倍，由图可知物质的量并未达到CO的2倍，C错误； D．之后生成CO的速率为0，只有反应②生成CO，说明已耗尽，反应②不再发生，D正确； 故选C。 【变式2-1】．（26-27高二上·湖南·阶段检测）室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生以下两个反应：①、②。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，和温度、催化剂有关）。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化的情况如图所示。下列说法错误的是 A．若，则该时间段内用Y表示的反应①的平均反应速率为 B．时间段内，体系中Z和Y的浓度之比逐渐增大 C．起始时， D．反应②的活化能比反应①的活化能小 【答案】B 【分析】两个反应同时消耗M，Y和Z分别由反应①、②生成。根据和，两个反应消耗M与生成相应产物Y或Z的物质的量之比均为1∶1。设M的初始浓度为，则任意时刻都有。温度及催化剂条件不变，、不变，由两反应的速率表达式可得，即两反应的速率之比保持不变。由于Y、Z的化学计量数相同，且初始浓度均为0，故，其中浓度增量取同一时间段。 由图中数据，至时间段内，M的浓度减少量为，Z的浓度增加量为，因此Y的浓度增加量为。所以，这一比例可用于判断产物浓度比及计算M的初始浓度。 【详解】A．该时间段内M的浓度共减少，反应②生成Z的浓度为。根据两个反应消耗M与生成相应产物的物质的量之比均为1∶1，反应①生成Y的浓度为。时间间隔为50 s，用Y表示的平均反应速率为，A正确； B．两反应的速率均与成正比，故始终不变。Y、Z的初始浓度均为0，且在各自反应中的化学计量数相同，因此，该浓度比在至时间段内保持不变，B错误； C．在时，，。根据Y、Z的浓度比为3∶5，此时。初始时仅溶有M，由两个反应的化学计量关系，M的初始浓度为，C正确； D．由图中浓度变化及两反应的化学计量关系可得，因此在相同的M浓度下，，反应②进行得更快。同一反应物在相同温度下发生不同反应时，活化能较小的反应较容易进行，故反应②的活化能比反应①的小，D正确； 故选B。 【变式2-2】（26-27高二上·湖北荆州·阶段检测）在一密闭容器中进行反应A(s)+D(g)E(g)，其逆反应速率随时间的变化情况如图所示，试判断下列说法正确的是 A．t3时刻可能采取的措施是减少c(D) B．t5时刻可能采取的措施是升高温度 C．t7时刻可能采取的措施是移出部分A D．t7时刻可能采取的措施是减小容器的体积 【答案】A 【详解】A．由图可知，时刻不变之后逐渐减小，是渐变不是突变，则是改变反应物的浓度引起的，A是固体，则可能是减少，故A正确； B．升高温度会使正、逆反应速率瞬间增大，而时刻瞬间减小，之后慢慢增大，与升高温度的变化不符，故B错误； C．A是固体，移出部分A不改变反应物浓度，反应速率和平衡均不受影响，不会发生突变，故C错误； D．减小容器体积时体系压强增大，气体浓度均瞬间增大，应瞬间增大，与时刻瞬间减小的变化不符，故D错误； 故答案选A。 【变式2-3】（26-27高二上·湖北荆州·阶段检测）为探究阴离子种类对溶液中光催化HCOOH还原生成还原效率的影响，在pH = 3时测得不同阴离子条件下的浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．该条件下阴离子的使用可以加快反应速率 B．该条件下，对还原效率的影响程度： C．实验③中0～60 min内用表示的平均反应速率为 D．①中与HCOOH可能发生氧化还原反应从而降低了还原效率 【答案】D 【分析】图中①、②、③分别对应加入、、的实验，空心方形标记对应空白对照实验。各组的初始浓度相同，比较相同反应时间内的剩余浓度，剩余浓度越低，说明被还原的越多，还原效率越高；相同时间内的浓度减小量越大，用表示的平均反应速率越大。 【详解】A．与空白对照实验相比，加入三种阴离子后，在相同反应时间内的剩余浓度均较大，说明其浓度减小量较小，平均反应速率较小，因此这些阴离子均未起到加快该还原反应的作用，A错误； B．相同反应时间内，与空白对照实验相比，加入时剩余浓度的增大幅度最大，加入时次之，加入时最小，因此三种阴离子对还原反应的抑制程度为，B错误； C．由纵坐标标度和实验③的曲线可知，0 min时的浓度为，60 min时为，故该时间段内的浓度减小量为。平均反应速率应为浓度减小量与所用时间之比，即，C错误； D．实验在pH = 3的酸性条件下进行，在酸性条件下具有氧化性，HCOOH具有还原性，两者可能发生氧化还原反应而消耗部分HCOOH，使可用于还原的HCOOH减少，从而降低的还原效率，D正确； 故选D。 ▌题型03 影响化学反应速率的因素 1．主要因素 影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质。例如：金属钠与冷水剧烈反应，而镁和沸水仅能微弱反应。 2．外部因素(其他条件不变，只改变一个条件) (1)浓度：增大反应物浓度，反应速率加快，反之减慢； (2)压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，反之减慢； (3)温度：升高温度，反应速率加快，反之减慢； (4)催化剂：使用催化剂，反应速率显著加快。 (5)其他因素：增大反应物间的接触面积，反应速率加快，另外光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。 【典例3】（26-27高三上·上海徐汇·阶段检测）下列陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 利用海水制和Mg 具有还原性、具有氧化性 B 熔点高 用作塑料的阻燃剂 C 溶液显酸性 能与水分子形成氢键 D 高温、高压下，和在催化剂作用下合成氨 升高温度、增大压强均可使反应物中活化分子的百分数增加 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．海水提溴过程中被氧化为，利用了的还原性；海水提镁过程中最终被还原为，利用了的氧化性，陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且有因果关系，A正确； B．受热易分解，分解时吸收大量热量且生成高熔点的覆盖在可燃物表面，因此可用作塑料阻燃剂，陈述Ⅰ中“熔点高”的表述错误，B错误； C．溶液显酸性是因为在水溶液中电离出，与能和水分子形成氢键无关，二者无因果关系，C错误； D．升高温度可使反应物中活化分子的百分数增加，但增大压强仅增大单位体积内活化分子的数目，活化分子百分数不变，陈述Ⅱ错误，D错误； 故本题选A。 【变式3-1】．（26-27高二上·黑龙江佳木斯·阶段检测）氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列有关合成氨说法不正确的是 A．原料干燥净化可防止催化剂中毒失活 B．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 C．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 D．合成氨采用循环操作，主要是为了提高和的利用率 【答案】C 【分析】氮气和氢气混合气体净化干燥后经过压缩机加压，进入热交换加热后在催化剂作用下发生反应生成氨气，，再经过热交换后冷却分离出液态氨，未反应完的氮气和氢气可循环利用。 【详解】A．原料气中的杂质会导致催化剂铁触媒中毒失活，干燥净化可除去杂质避免该问题，A正确； B．热交换可利用反应后高温混合气体的热量预热原料气（节约能源），同时冷却含氨气的混合气体，有利于氨气液化分离，B正确； C．合成氨反应为放热反应，选择400~500℃是因为该温度下铁触媒活性最大，可加快反应速率，但升高温度会使平衡逆向移动，平衡转化率降低，并非平衡转化率高，C错误； D．合成氨为可逆反应，反应物不能完全转化，循环操作可将未反应的和重新送入反应器反应，提高原料利用率，D正确； 故选C。 【变式3-2】．（25-26高二下·江苏连云港·期末）研究脱除NO的催化剂是当前治理大气污染的重要课题之一，Cu基催化剂是脱除NO的新型催化剂，但会造成Cu基催化剂活性下降。加入(O的化合价为-2价)可抑制对Cu基催化剂的影响，其作用机理如图所示。下列说法正确的是 A．该过程中，可以提高的平衡转化率 B．该过程中，①②③都属于氧化还原反应 C．该过程中，有非极性共价键的断裂和形成 D．标准状况下，整个反应过程中每转移4mol电子大约消耗L 【答案】C 【详解】A．在反应中作催化剂，催化剂只能改变化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高的平衡转化率，A错误； B．反应②中各元素化合价均未发生变化，不属于氧化还原反应，因此不是①②③都属于氧化还原反应，B错误； C．反应过程中反应物中的非极性共价键发生断裂，生成物中有非极性共价键形成，因此存在非极性共价键的断裂和形成，C正确； D．整个反应过程中，和都作氧化剂得电子，每转移电子时，消耗的物质的量小于，标准状况下体积小于，D错误； 故选C。 【变式3-3】．（26-27高二上·北京海淀·阶段检测）在的反应中，下列措施中，可使反应速率增大的措施有 ①缩小体积增大压强；   ②增加碳的量；   ③通入水蒸气；   ④恒容下充入； ⑤恒压下充入；   ⑥及时除去CO；   ⑦加入正催化剂 A．①④ B．①③⑦ C．②③⑤⑥ D．①②④⑥ 【答案】B 【详解】①缩小体积增大压强，气体反应物浓度增大，反应速率增大； ②碳为固体，增加碳的量不改变其浓度，反应速率不变； ③通入水蒸气，反应物浓度增大，反应速率增大； ④恒容下充入时，参与反应的各气体浓度不变，反应速率不变； ⑤恒压下充入会使容器体积增大，反应气体浓度减小，反应速率减小； ⑥及时除去会使生成物浓度降低，反应速率减小； ⑦加入正催化剂可降低反应活化能，增大反应速率； ①③⑦均能使反应速率增大，故选B。 ▌题型04 碰撞理论 1．碰撞理论 (1)碰撞理论要点 ①反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，反应速率的大小与单位时间内反应物分子碰撞次数成正比。 ②能发生反应的碰撞称为有效碰撞。 ③发生有效碰撞的条件：一是分子必须具有足够高的能量，二是分子在一定的方向上发生碰撞。 (2)活化分子和活化能 ①活化分子：能量较高，有可能发生有效碰撞的分子。 ②活化能：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。 (3)碰撞理论解析浓度对化学反应速率的影响： 当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目增多，反应物发生有效碰撞的次数增多，所以反应速率增大。 2．化学反应的过程 (1)基元反应和复杂反应 ①基元反应：反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，称为基元反应，反应过程中没有任何中间物生成。 ②复杂反应：经过两个或多个步骤完成的反应。 (2)基元反应的活化能与反应速率的关系 ①每个基元反应都有对应的活化能，活化能越大，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例就越小，化学反应速率越小。 ②化学反应速率理论只适用于基元反应。 【注意】基元反应与活化能 (1)基元反应发生的条件 研究发现，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。 如H2(g)+I2(g)===2HI(g)，经历了两步基元反应：I2===2I H2+2I===2HI 每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI= H2+ I2 的反应历程。反应历程又称反应机理。 基元反应发生的条件就是要发生有效碰撞。 (2)反应物、生成物的能量与活化能的关系 如图所示，是基元反应反应物和生成物的能量与活化能的关系，其中：E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能；E1-E2表示反应热。 【典例4】（26-27高二上·江苏苏州·阶段检测）反应物（X）转化为产物（Y）时的能量变化与反应进程的关系如曲线①所示，在反应中加入催化剂可得到如图曲线②。下列说法不正确的是 A．X·M为该反应的中间产物 B．加入催化剂后生成Y历程中各基元反应均为放热反应 C．使用该催化剂，降低反应的活化能和反应热 D．未加入催化剂时该反应的正反应活化能小于逆反应活化能 【答案】C 【分析】图中纵轴表示能量，横轴表示反应进程。曲线①表示未加入催化剂时X转化为Y的反应历程；曲线②表示加入催化剂后，反应按的顺序分步进行。判断各步反应的吸放热，应比较该步反应始态与终态的能量；判断活化能，则比较该步曲线峰顶与反应起点的能量。 【详解】A．曲线②中，X与M先结合形成X·M，X·M随后继续反应生成Y·M。X·M在反应过程中先生成、后被消耗，属于该反应的中间产物，A正确； B．曲线②中，X·M的能量低于X+M，Y·M的能量低于X·M，Y+M的能量低于Y·M。因此，三个基元反应的终态能量均低于各自的始态能量，均为放热反应，B正确； C．催化剂改变反应历程，降低反应的活化能，但不改变反应物和产物的能量。反应热由反应物与产物的能量差决定，因此使用该催化剂不能改变反应热，C错误； D．未加入催化剂时，正反应的活化能为曲线①峰顶与X的能量差，逆反应的活化能为同一峰顶与Y的能量差。图中X的能量高于Y，因此峰顶与X的能量差小于峰顶与Y的能量差，即正反应活化能小于逆反应活化能，D正确； 故选C。 【变式4-1】（26-27高二上·河南开封·阶段检测）已知反应的平衡常数为K，反应机理如下，下列说法正确的是 ①（快）　　 ②（慢）　　 ③（快）　　 A．总反应的 B．该反应中只有是中间产物 C．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大 D．快反应的活化能大，是反应历程中的决速反应 【答案】C 【详解】A．将三个分步反应、、相加，消去两侧的和，得到总反应。根据盖斯定律，总反应的焓变等于各分步反应的焓变之和，故正确关系为，原式漏掉了，A错误； B．中间产物在反应历程中先生成、后消耗，不出现在总反应方程式中。在反应①中生成、在反应②中消耗，在反应②中生成、在反应③中消耗，因此中间产物有和，B错误； C．题给总反应的，说明正反应为放热反应。设沿同一反应历程的正、逆反应活化能分别为、，由可得，所以逆反应的活化能比正反应的活化能大，C正确； D．在其他条件相同时，活化能越大，活化分子百分数越小，反应速率越慢。多步反应的总反应速率由慢步骤决定，题给反应②为慢反应，因此反应②是决速反应；快反应的活化能较小，也不是该反应历程中的决速反应，D错误； 故选C。 【变式4-2】（26-27高二上·山西太原·阶段检测）利用甲酸分解可制取超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应： ① ② 一定温度下，使用某催化剂时的反应历程如图（吸附在催化剂表面的物种用*标注），反应①的选择性接近100%。 下列说法错误的是 A． B．反应②的决速步可表示为 C．分别经历过渡态1和过渡态2发生反应时，断裂的化学键相同 D．由于反应①的活化能更小，反应进行得更快，因此选择性更高 【答案】C 【详解】A．该反应可由反应②减去反应①得到，由能量图可知反应②产物总能量低于反应①产物总能量，因此该反应为放热反应，，A正确； B．反应②的决速步为活化能最大的基元反应，即经过渡态2生成和的步骤，可表示为，B正确； C．经历过渡态1时断裂键，经历过渡态2时断裂键，断裂的化学键不相同，C错误； D．反应①的活化能（过渡态1能垒）小于反应②的活化能（过渡态2能垒），反应①速率更快，因此选择性更高，D正确； 故选C。 【变式4-3】（26-27高二上·四川资阳·阶段检测）某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如下图所示，下列说法正确的是 A．该反应机理中的中间产物有4种 B．使用催化剂可以降低反应所需活化能，同时改变反应焓变 C．该过程的总反应为 D．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 【答案】C 【详解】A．该反应机理中中间产物为过程生成、后续消耗的物种，共有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ3种，A错误； B．催化剂可以降低反应所需活化能，但不改变反应物和生成物的总能量差，因此不改变反应焓变，B错误； C．消去催化剂和中间产物，可得总反应为，C正确； D．总反应速率由活化能最大的步骤决定，Ⅳ→Ⅰ步骤的活化能大于Ⅱ→Ⅲ步骤的活化能，决速步为Ⅳ→Ⅰ步骤，D错误； 故选C。 ▌题型05 过渡态理论 1．过渡态理论 (1)过渡态理论要点 反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。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。 Ea为正反应的活化能，Ea'为逆反应的活化能。 化学反应速率与反应的活化能大小密切相关，活化能越小，反应速率越大。 正反应的ΔH=Ea-Ea'。 (2)催化剂对反应速率的影响 催化剂是通过降低化学反应所需的活化能来增大化学反应速率的。有催化剂参与的反应，活化能(Ea1)较小，反应速率较大；没有催化剂参与的反应，活化能(Ea1')较大，反应速率较小。 使用催化剂同时降低了正反应和逆反应的活化能，但反应的ΔH不变。 2．基元反应模型与化学反应历程 (1)基元反应模型 ①一个化学反应自开始后所经历的过程称为反应历程。 ②基元反应的逆反应也是基元反应，并且经过同一个过渡状态。 ③复杂反应中的速率控制步骤决定了该反应的速率。 (2)加入催化剂后反应历程 如图所示：反应A+B→AB的活化能为Ea，加入催化剂K后，反应分两步进行： ①A+K→AK      活化能为Ea1（慢反应） ②AK+B→AB+K       活化能为Ea2(快反应) 总反应：A+BAB 活化能为Ea1 加入催化剂K后，两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea，因此反应速率加快。 由于Ea1>Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。 对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。 【典例5】（25-26高二上·山东威海·期末）已知：  反应机理如图所示(反应I、Ⅱ中各物质化学式前的系数均为最简整数)。下列说法错误的是 A．是中间产物 B．通过参与反应，降低了反应的活化能 C．反应Ⅱ，每生成转移 D．   【答案】C 【详解】A．在反应I中生成，反应Ⅱ中被消耗，属于反应的中间产物，A正确； B．是总反应的催化剂，催化剂通过参与反应改变反应历程，降低了反应的活化能，B正确； C．的物质的量为，反应Ⅱ的离子方程式为：，转化为O2，O的化合价由-1升高到0，生成1mol O2转移，故生成转移，C错误； D．根据盖斯定律，总反应的，因此，D正确； 【变式5-1】．（25-26高二上·陕西汉中·期末）甲醇与CO催化制备乙酸的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法正确的是 A．总反应的原子利用率为 B．总反应为吸热反应 C．该历程的决速步骤为反应ii D．HI为总反应的催化剂，可降低反应的焓变 【答案】A 【详解】A．根据反应物和生成物可知，总反应为，反应物中所有原子全部转化为目标产物乙酸，无副产物，原子利用率为，A正确； B．由能量变化图可知，反应物总能量高于生成物总能量，总反应为放热反应，B错误； C．多步反应的决速步骤为活化能最大的步骤，经计算反应ⅰ活化能为，反应ⅱ活化能为，反应ⅲ活化能为，故决速步骤为反应ⅲ，C错误； D．先参与反应后又生成，为总反应的催化剂，催化剂可降低反应的活化能，但催化剂不改变反应的焓变，D错误； 故选A。 【变式5-2】．（25-26高二上·广东广州·期末）采用Deacon催化氧化法、以CuO为催化剂将工业副产物HCl通过放热反应制成，可实现氯资源的再利用。下图是该法的一种催化机理。下列说法不正确的是 A．反应的化学方程式： B．是中间产物 C．反应物总能量高于生成物总能量 D．CuO降低反应的，从而加快反应速率 【答案】D 【详解】A．根据催化循环，总反应为与在催化下生成和，配平后化学方程式为，A正确； B．是反应过程中生成、后续又被消耗的物质，属于反应的中间产物，B正确； C．题干明确该反应为放热反应，放热反应的反应物总能量高于生成物总能量，C正确； D．作为催化剂，仅能降低反应的活化能加快反应速率，由反应物和生成物的总能量差决定，催化剂不改变反应的，D错误； 故答案选D。 【变式5-3】．（25-26高二上·河南郑州·期末）标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下［已知和的相对能量为0］，下列说法错误的是 A．对比两个历程可计算Cl—Cl键能为 B．历程Ⅱ中增加了催化剂，降低了反应的活化能 C．反应焓变 D．两个历程中速率最快的一步反应为： 【答案】C 【分析】历程Ⅰ中，反应物的相对能量为，生成物的相对能量为。历程Ⅱ中，体系由变为，再变为，对应的相对能量依次为、、。第一步中O未参与反应，反应为；第二步中，第一步生成的未参与反应，反应为。两步相加，消去Cl和ClO，得到总反应，与历程Ⅰ相同。Cl在第一步被消耗，在第二步重新生成，ClO只在反应的中间阶段出现。 【详解】A．两个历程的初始组成分别为和，后者比前者多出Cl，因此气态Cl原子相对于题设零点的能量为。Cl—Cl键能表示断裂1 mol气态中的Cl—Cl键形成气态Cl原子所需的能量，对应过程为。已知的相对能量为0，故Cl—Cl键能为，A正确； B．历程Ⅱ中，Cl参与反应后又重新生成，总反应中Cl没有被消耗，说明Cl起催化作用。活化能对应每一步曲线峰顶与该步起始能级之差；历程Ⅱ中两步的活化能均小于历程Ⅰ的，说明催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，B正确； C．反应焓变等于生成物总能量减去反应物总能量。历程Ⅰ由降至，历程Ⅱ由降至，两种历程对应同一总反应，因此。选项将生成物与反应物的能量相减顺序写反，C错误； D．比较每一步曲线峰顶与该步起始能级的差值，历程Ⅱ第二步的差值最小，即该步活化能最小，反应速率最快。该步由变为，消去前后均存在的，得到反应，D正确； 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 $