2.1 化学反应速率（深度学习辅导讲义）化学人教版选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 化学反应速率的表示方法和计算 1. 浓度变化表示法及计算1 表示方法：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（均取正值）。 数学表达式：（其中  为浓度变化量， 为时间变化量）。 适用条件：适用于气体和溶液中的溶质（纯液体和固体浓度视为常数，一般不用其浓度变化表示速率）。 常用单位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min)。 注意事项：中学阶段通常计算的是平均反应速率，而非瞬时速率；用不同物质表示时，数值可能不同，但表示的意义相同，且各物质的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。 注意：对于方程式 不同物质表示的速率与化学计量数（）成正比：。 2.物质的量/质量/体积变化表示法 表示方法：用单位时间内某物质的物质的量变化、质量变化、气体的体积变化或压强变化来表示。 数学表达式：、、 或 。 适用条件：常用于实验测定或特定场景（如气体体积变化常用于量气法测定速率，分压变化常用于气态反应速率测定）。 3. 速率方程（量化表示法） 表示方法：表示反应速率与反应物浓度之间的定量关系，表达式为 。 说明： 为反应速率常数（受温度、催化剂影响）， 为反应物浓度，、 为反应级数（由实验测定，与化学计量数无必然关系）。 4．三阶式计算化学反应速率 步骤 内容说明 ① 准确写出化学方程式 配平正确、状态标注齐全（g/l/s /aq），这是后续比例关系的前提 ② 列出 “三段式” 找量（核心步骤） 找出各物质的初始量、转化量、平衡量（物质的量浓度或物质的量） 物质 初始量 转化量 平衡量 A（反应物） a -x a−x C（生成物） 0 +mx mx ③ 根据已知条件建立等式关系进行解答 速率：（用浓度的变化量除以时间） 比例：各物质转化量之比 = 化学计量数之比 转化率：转化量 ÷ 初始量 得出答案 反应速率、某物质的平衡浓度/物质的量、转化率等 关键关系：平衡量 = 初始量 ± 转化量（反应物取 “−”，生成物取 “+”，转化量按化学计量数之比配比） 化学反应速率的测定方法及大小比较2 1.化学反应速率测定方法 原理： 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 找与该物理量化学变化对应的时间 测定项目： 气体：气体的体积、体系的压强、颜色的深浅 离子浓度：导电能力、浑浊度、酸碱度 测定方法：量气法、比色法、电导法、激光技术法 实例：在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表(溶液体积变化忽略不计)。求0～6 min时段的化学反应速率。 测定： 2.化学反应速率大小比较 归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 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)＋dD(g)， 则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率 举例： 对于反应，以下化学反应速率由快到慢的排序是 ① ② ③ ④ 浓度、压强、温度等对化学反应速率的影响3 影响因素 影响规律 作用本质 适用范围 特殊情况 浓度 其他条件不变时，增大 / 减小反应物浓度，速率随之增大 / 减小 浓度增大 → 单位体积内分子数、活化分子数增多 → 有效碰撞频率增加 → 速率加快 气体或溶液反应（浓度可变）；固体 / 纯液体浓度视为常数，改变用量不影响速率 — 压强 有气体参与时，增大压强（如压缩容器体积）速率增大，减小压强速率减小 压强增大 → 气体体积缩小 → 气体反应物浓度增大 → 活化分子数增多 → 有效碰撞频率增加 仅适用于有气体参与的反应；无气体参与的反应几乎无影响 气体浓度未改变时（恒温恒容充惰性气体、恒压充惰性气体体积膨胀）速率不变 温度 升高温度速率增大，降低温度速率减小；一般每升高 10℃，速率增大为原来的 2~4 倍 升温 → 分子获得更多能量 → 活化分子百分数大大增加 → 有效碰撞频率显著增加 适用于绝大多数化学反应（极少数反常反应除外，如活化能为负值的反应） — 催化剂对化学反应速率的影响4 1. 原理： 当其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，活化能降低，活化分子百分数增多，单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。 2.催化剂的特性： 1 催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂 2 可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同 3 催化剂有一定的活化温度，不同催化剂的活化温度不同 基元反应及反应历程5 大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而经过多个反应步才能实现，每一步反应都称为基元反应。 微粒H·、·OH和O·存在未成对电子，它们称为自由原子或自由基。自由基的反应活性很强，寿命极短。 例如氢气和氧气气体在点燃和有催化剂的情况下，生成水要经历12步反应才能完成。以下是主要的4步反应： H₂  2H· H· + O₂ → ·OH + O· O· + H₂ → ·OH + H· ·OH + H₂ → H₂O + H· 化学反应速率的表示方法和计算1 典例1在密闭容器中与反应生成，其反应速率分别用、、表示。已 知、、之间有以下关系：、，则此反应可表示为 A． B． C． D． 典例2 在固定容积为的密闭容器中，充入物质的量均为的和，在一定条件下发生反应：，测得、和的物质的量（）随时间（）变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线Ⅱ表示的物质的量随时间的变化曲线 B．时，和的转化率相等 C． D．～，用表示的化学反应速率为 变式1一定温度下，向容积为4 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对反应的推断合理的是 A．该反应的化学方程式为 B．反应进行到1 s时，； C．反应进行到5 s时，B的平均反应速率为 D．反应进行到5 s时，各物质的反应速率相等 化学反应速率的测定方法及大小比较2 典例1 可逆反应在不同条件下的反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 典例2在一定条件下，容器内某反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A．0～t1 min内化学方程式为A2B B．0～t1 min内，A的反应速率是B的2倍 C．0～t2 min内，A、B的反应速率相等 D．0～t2 min内，用A表示的反应速率为 mol·L-1·min-1 变式1室温下，用0.1mol/L Na2S2O3溶液、0.1mol/L H2SO4溶液和蒸馏水进行如下表所示的3组实验。(已知：) 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 V/mL V/mL V/mL ① 1.5 3.5 10 ② 2.5 3.5 9 ③ 3.5 3.5 x 下列说法不正确的是 A．本实验可以用产生气泡的快慢比较反应速率 B．本实验探究Na2S2O3溶液浓度对反应速率的影响 C．实验③中x=8 D．在3组实验中，反应速率最慢的是实验① 浓度、压强、温度等对化学反应速率的影响3 典例1 在水溶液中，物质容易发生二聚反应：。不同温度下，溶于水所得溶液中的浓度与时间的关系如下图。下列说法错误的是 A． B．其他条件不变时，a点增大R的浓度，单位体积内活化分子数增多 C．c点时，的浓度为 D．的时间内，平均反应速率 典例2室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生两个反应：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)，图1为温度时，该体系中M、P、Q、N的浓度随时间变化的曲线，图2为反应①和②的(k为速率常数)与温度的倒数()的关系曲线。下列说法正确的是 已知：，A为定值，R是常数，为反应的活化能。 A．曲线c表示Q的浓度随时间变化的曲线 B．若图1中反应的温度降低，则时体系中变大 C．由图2可知，T升高，k值变小 D．由图2可知，反应①的活化能比反应②的活化能小 变式1下列测量化学反应速率的依据不可行的是 选项 化学反应 测量依据(单位时间内) A Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g) 温度、压强一定时，气体体积变化 B Na2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NaCl 沉淀质量变化 C CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g) 温度、体积一定时，体系压强变化 D H2O2＋2HI=2H2O＋I2 溶液体积一定时，I-的浓度变化 A．A B．B C．C D．D 变式2某温度下，容积一定的密闭容器中进行以下反应：  ，下列叙述中正确的是 A．在容器中加入氩气，反应速率不变 B．加入少量，正反应速率增大，逆反应速率减小 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．将容器的容积缩小，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增多 催化剂对化学反应速率的影响4 典例1某恒容密闭容器中发生反应，当温度低于时，其速率方程为，当温度高于时，，以上两式中，为反应速率，为速率常数(值的大小与温度、催化剂有关)，下列叙述正确的是 A．增大的浓度为原来的倍，速率一定变为原来的倍 B．与温度、催化剂有关，因此增大压强，值不变，速率一定不变 C．无论升温还是降温，只要和的浓度相等，反应速率不变 D．当温度为时，改变的浓度，反应速率基本不变 典例2下列有关说法正确的是 A．铁片与稀盐酸反应，增大盐酸的浓度反应速率加快，是因为活化分子百分数增大 B．缩小容器的体积速率加快，是因为活化分子百分数增大 C．5%的双氧水中加入二氧化锰粉末，活化分子百分数增大，分解速率迅速加快 D．升高温度后吸热反应的分子吸收能量变成活化分子，放热反应的分子不吸收能量 变式1某温度时在催化剂作用下，和同时发生下列反应。 反应1：(副反应) 反应2：(主反应) 已知：主反应的速率大于副反应，反应所需的能量越大，反应速率越慢。下列反应过程中的能量变化示意图正确的是 A． B． C． D． 基元反应及反应历程5 典例1已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．该反应历程中包含3个基元反应 C．使用高效催化剂可以降低反应所需的活化能和反应热 D．该历程中的最大能垒(活化能) 典例2是常见的污染物，催化氧化的反应过程与相对能量变化如图所示(所有物质均为气态)。 下列叙述正确的是 A．总反应分4个基元反应进行 B．氧化反应是放热反应 C．脱氢的速率最慢 D．图示物质中，最稳定 变式1丁烯是石油化工基础原料，在石油化工烯烃原料中地位仅次于乙烯和丙烯，我国科学家研究不同催化剂下丁烷脱氢制丁烯，催化反应历程如图所示[注：标*的物质表示吸附在催化剂上的中间产物，0.06 eV表示1个个的能量]。 下列说法错误的是 A．由催化反应历程可知，催化剂不会改变反应的热效应 B．1 mol丁烷发生脱氢制丁烯一共会吸收 eV的能量 C．图示历程中包含5个基元反应(一步直接转化为产物的反应) D．催化剂C时，决速步骤的方程式为 化学反应速率的表示方法和计算1 1.通常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——均取正值 2.定义式： 3. 速率的单位也可表示为mol/(L·s)或mol/(L·min)，但是必须要加括号；错误的写法：mol/L·s 4.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，但表示的意义相同且化学反应速率之比=化学计量数之比。 公式 注意事项 ① 在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质 ② 固体或纯液体的浓度记为常数，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率 ③ 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率 ④ 用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比 = 化学计量数之比 化学反应速率的测定方法及大小比较2 化学反应速率的比较方法 (1)定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。 (2)定量比较 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，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 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。 浓度、压强、温度等对化学反应速率的影响3 因素 影响规律 微观解释 浓度 增大浓度 → 速率增大 单位体积内活化分子数增加，有效碰撞频率增大 压强（气体） 增大压强（缩小体积）→ 速率增大 相当于增大浓度，活化分子浓度增加 温度 升温 → 速率显著增大（范特霍夫经验规律：每升高10℃，速率约增大2~4倍） 分子能量增加，活化分子百分数增大 催化剂 同等程度降低正逆反应活化能 → 加快平衡到达，不改变化学平衡 改变反应路径，降低活化能 催化剂对化学反应速率的影响4 1. 催化原理 催化剂通过参与反应改变反应历程，较大幅度降低反应的活化能来提高化学反应速率。 2. 微观解释： 使用催化剂 → 改变反应的历程 → 降低反应的活化能 → 使更多的反应物分子成为活化分子 → 增加单位体积内的活化分子百分数 → 加快化学反应速率。 3.催化剂特点 （1）选择性：某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化作用。 （2）高效性：可以较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。 （3）三不变：催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率，不能改变反应热，只能改变化学反应速率。且同等程度的改变可逆反应的V正和V逆，所以不会使平衡发生移动。 4.拓展 催化剂降低反应的活化能，使正、逆反应活化能减小的数值相等；根据阿伦尼乌斯公式，正、逆反应速率常数同等倍数增大，平衡状态下正逆速率仍然保持相等，故化学平衡不发生移动。 基元反应及反应历程5 1. 基元反应 从微观上看，反应物分子一般总是经过若干个简单的反应步骤才最终转化为产物分子的。每一个简单的反应都称为一个基元反应。 反应2HI=H2+I2 第一步：2HI→H2+2I· 第二步：2I·→I2 ◆能力强化练 1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是 ①的反应速率一定比的反应速率大 ②其他条件不变，温度越高，吸热反应速率越快，放热反应速率越慢 ③催化剂要参与化学反应，可以降低反应活化能 ④恒温时，体系压强增大，化学反应速率一定加快 ⑤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)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大 ⑥增加反应物的量，化学反应速率可能不变 A．②③ B．③⑥ C．①②⑤ D．①②④⑤ 2．下列装置或操作能达到目的的是 A．装置④依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 B．装置③用于测定生成氢气的速率 C．装置②依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 D．装置①依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 3．在透明的恒容密闭容器中，进行可逆反应：2NO2(g，红棕色)N2O4(g，无色)。下列可观测量不能用于衡量该反应的化学反应速率的是 A．体系的颜色深浅 B．NO2的物质的量 C．体系的压强大小 D．混合气体的体积 4．用甲、乙两装置分别定量测定锌与一定浓度稀硫酸的反应速率。下列说法正确的是 A．实验前，甲需检查装置的气密性，乙装置无需检查装置的气密性 B．甲、乙两实验均可通过收集一定体积的氢气所需的时间来测定反应速率的大小 C．甲、乙两实验测得生成氢气的速率一定相等 D．其他条件相同时，甲装置所测反应速率的误差比乙装置小 ◆综合拔高练 1.．甲醛列于世界卫生组织国际癌症研究机构一类致癌物清单中。常采用催化氧化法处理HCHO，原理如图1所示；在催化剂表面反应机理如图2所示(TS为过渡态，*代表吸附在催化剂表面；图中物质均为气态)。HCHO氧化的主要反应路径包括如下过程或基元反应：HCHO吸附、脱氢、脱氢、脱附、吸附、形成、形成和脱附。 下列叙述错误的是 A．图1中反应②为 B．HCHO氧化的热化学方程式为   C．形成反应是催化HCHO氧化的控速反应 D．寻找更高效率催化剂目的是降低过渡态TS2的能垒 2．由反应物微粒一步直接实现的化学反应称为基元反应。某化学反应是通过三步基元反应实现的： ①； ②； ③。 由此可知，该反应的催化剂是 A． B． C． D． 3．已知速率方程为，其中k为速率常数，只与温度、催化剂、固体接触面积有关，与浓度无关；n为该反应中的反应级数，也是该反应总级数，可以为正数、0、负数；起始浓度消耗一半的时间叫半衰期，在某催化剂表面上分解的实验数据如表： t/min 0 10 20 30 40 50 60 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 下列说法正确的是 A．该反应k为 B．若起始浓度为，半衰期为80 min C．该反应为0级反应 D．其他条件相同，增大，v增大 ◆高考真题练 1．（2026·广西·高考真题）甲烷制乙烯能有效缓解石油危机。甲烷在催化剂表面生成乙烯的两种反应历程如图。下列说法错误的是 A．Ⅰ的反应速率大于Ⅱ B．Ⅰ、Ⅱ均可生成 C．依次断开中的键所需能量不同 D．步骤①逆过程的，故步骤①吸热 2．（2026·江西·高考真题）／ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂，其原理是/和/氧化还原循环协同作用，反应路径如图（TS代表过渡态，*代表吸附态）。下列说法正确的是 A．通入HCl会降低催化活性，因为生成了 B．CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV C．TS-2所属的基元反应为决速步骤 D．物种①为 3．（2026·四川·高考真题）将转化为高值化学品有助于实现“双碳”目标。催化转化的一种反应机理如下，图中“”表示催化剂表面的2个吸附位，“”表示吸附位上的H物种。 下列说法错误的是 A．步骤①生成的是 B．步骤②和④生成的Y是 C．步骤④中 D．1个分子完成催化反应获得了8个电子 4．（2026·河北·高考真题）的利用技术受到全球的广泛关注。在一定条件下使用催化剂将转变为的反应机理如下： 下列说法错误的是 A．反应③中的产物是 B．循环Ⅱ包含C—N键的形成与断裂 C．吗啉和共同起催化作用 D．总反应为 5．（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 6．（2026·云南·高考真题）纳米催化剂经光照后产生和空穴()，促进-甲基苯甲胺脱氢、偶联生成二胺，其催化机理关键步骤如图(Ph为苯基)。下列说法错误的是 A．该过程涉及光能转化为化学能 B．步骤Ⅱ体现了的氧化性 C．相同条件下产生的空穴越多，生成的越多 D．该过程涉及非极性共价键的断裂和形成 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 化学反应速率的表示方法和计算 1. 浓度变化表示法及计算1 表示方法：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（均取正值）。 数学表达式：（其中  为浓度变化量， 为时间变化量）。 适用条件：适用于气体和溶液中的溶质（纯液体和固体浓度视为常数，一般不用其浓度变化表示速率）。 常用单位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min)。 注意事项：中学阶段通常计算的是平均反应速率，而非瞬时速率；用不同物质表示时，数值可能不同，但表示的意义相同，且各物质的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。 注意：对于方程式 不同物质表示的速率与化学计量数（）成正比：。 2.物质的量/质量/体积变化表示法 表示方法：用单位时间内某物质的物质的量变化、质量变化、气体的体积变化或压强变化来表示。 数学表达式：、、 或 。 适用条件：常用于实验测定或特定场景（如气体体积变化常用于量气法测定速率，分压变化常用于气态反应速率测定）。 3. 速率方程（量化表示法） 表示方法：表示反应速率与反应物浓度之间的定量关系，表达式为 。 说明： 为反应速率常数（受温度、催化剂影响）， 为反应物浓度，、 为反应级数（由实验测定，与化学计量数无必然关系）。 4．三阶式计算化学反应速率 步骤 内容说明 ① 准确写出化学方程式 配平正确、状态标注齐全（g/l/s /aq），这是后续比例关系的前提 ② 列出 “三段式” 找量（核心步骤） 找出各物质的初始量、转化量、平衡量（物质的量浓度或物质的量） 物质 初始量 转化量 平衡量 A（反应物） a -x a−x C（生成物） 0 +mx mx ③ 根据已知条件建立等式关系进行解答 速率：（用浓度的变化量除以时间） 比例：各物质转化量之比 = 化学计量数之比 转化率：转化量 ÷ 初始量 得出答案 反应速率、某物质的平衡浓度/物质的量、转化率等 关键关系：平衡量 = 初始量 ± 转化量（反应物取 “−”，生成物取 “+”，转化量按化学计量数之比配比） 化学反应速率的测定方法及大小比较2 1.化学反应速率测定方法 原理： 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 找与该物理量化学变化对应的时间 测定项目： 气体：气体的体积、体系的压强、颜色的深浅 离子浓度：导电能力、浑浊度、酸碱度 测定方法：量气法、比色法、电导法、激光技术法 实例：在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表(溶液体积变化忽略不计)。求0～6 min时段的化学反应速率。 测定： 2.化学反应速率大小比较 归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 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)＋dD(g)， 则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率 举例： 对于反应，以下化学反应速率由快到慢的排序是 ① ② ③ ④ 【详解】①，比值为； ②，比值为； ③，比值为； ④，比值为； 速率排序：③>①>④>② 浓度、压强、温度等对化学反应速率的影响3 影响因素 影响规律 作用本质 适用范围 特殊情况 浓度 其他条件不变时，增大 / 减小反应物浓度，速率随之增大 / 减小 浓度增大 → 单位体积内分子数、活化分子数增多 → 有效碰撞频率增加 → 速率加快 气体或溶液反应（浓度可变）；固体 / 纯液体浓度视为常数，改变用量不影响速率 — 压强 有气体参与时，增大压强（如压缩容器体积）速率增大，减小压强速率减小 压强增大 → 气体体积缩小 → 气体反应物浓度增大 → 活化分子数增多 → 有效碰撞频率增加 仅适用于有气体参与的反应；无气体参与的反应几乎无影响 气体浓度未改变时（恒温恒容充惰性气体、恒压充惰性气体体积膨胀）速率不变 温度 升高温度速率增大，降低温度速率减小；一般每升高 10℃，速率增大为原来的 2~4 倍 升温 → 分子获得更多能量 → 活化分子百分数大大增加 → 有效碰撞频率显著增加 适用于绝大多数化学反应（极少数反常反应除外，如活化能为负值的反应） — 催化剂对化学反应速率的影响4 1. 原理： 当其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程，活化能降低，活化分子百分数增多，单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。 2.催化剂的特性： 1 催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂 2 可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同 3 催化剂有一定的活化温度，不同催化剂的活化温度不同 基元反应及反应历程5 大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而经过多个反应步才能实现，每一步反应都称为基元反应。 微粒H·、·OH和O·存在未成对电子，它们称为自由原子或自由基。自由基的反应活性很强，寿命极短。 例如氢气和氧气气体在点燃和有催化剂的情况下，生成水要经历12步反应才能完成。以下是主要的4步反应： H₂  2H· H· + O₂ → ·OH + O· O· + H₂ → ·OH + H· ·OH + H₂ → H₂O + H· 化学反应速率的表示方法和计算1 典例1在密闭容器中与反应生成，其反应速率分别用、、表示。已 知、、之间有以下关系：、，则此反应可表示为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】化学反应速率之比等于化学计量数之比，由、可推知：，故答案选A。 典例2 在固定容积为的密闭容器中，充入物质的量均为的和，在一定条件下发生反应：，测得、和的物质的量（）随时间（）变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线Ⅱ表示的物质的量随时间的变化曲线 B．时，和的转化率相等 C． D．～，用表示的化学反应速率为 【答案】A 【详解】A．反应中与的物质的量变化量之比为，4 min时曲线、的变化量分别为、，且化学计量数更大、消耗速率更快，对应曲线更陡，因此曲线Ⅱ表示的物质的量随时间的变化曲线，曲线表示的物质的量随时间的变化曲线，A正确； B．4 min时的转化率为，的转化率为，二者转化率不相等，B错误； C．化学反应速率之比等于化学计量数之比，故，选项关系式写反，C错误； D．0～4 min内，生成的物质的量为，浓度变化为，反应速率为，不是，D错误； 故选A。 变式1一定温度下，向容积为4 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对反应的推断合理的是 A．该反应的化学方程式为 B．反应进行到1 s时，； C．反应进行到5 s时，B的平均反应速率为 D．反应进行到5 s时，各物质的反应速率相等 【答案】C 【详解】A．根据图像可知，反应达到平衡时，、、、，反应系数之比等于物质的量变化量之比，该反应为可逆反应，方程式需要可逆符号，正确方程式为，A错误； B．化学反应速率之比等于化学计量数之比，，故，二者不相等，B错误； C．5s内B的物质的量减少，容器容积为，则B的平均反应速率，C正确； D．反应进行到5s时达到平衡状态，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，各物质化学计量数不同，故反应速率不相等，D错误； 故选C。 化学反应速率的测定方法及大小比较2 典例1 可逆反应在不同条件下的反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．将反应速率除以对应化学计量数得比值为，数值最大，A符合题意； B．先统一单位，，除以化学计量数得比值，小于A的比值，B不符合题意； C．除以化学计量数得比值，小于A的比值，C不符合题意； D．除以化学计量数得比值，小于A的比值，D不符合题意； 故选A。 典例2在一定条件下，容器内某反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A．0～t1 min内化学方程式为A2B B．0～t1 min内，A的反应速率是B的2倍 C．0～t2 min内，A、B的反应速率相等 D．0～t2 min内，用A表示的反应速率为 mol·L-1·min-1 【答案】B 【详解】A．内，A的物质的量减少了，B的物质的量增加了，因此A为反应物，B为生成物，化学方程式为，A错误； B．内，A的物质的量减少了，B的物质的量增加了，因此A的反应速率是B的2倍，B正确； C．内，A的物质的量减少了，B的物质的量增加了，因此两者的反应速率不相等，C错误； D．因题中只给出了A、B物质的量的变化，没有给出体积的数值，无法求浓度变化量，因此用A表示的反应速率无法算出，D错误； 故选B。 变式1室温下，用0.1mol/L Na2S2O3溶液、0.1mol/L H2SO4溶液和蒸馏水进行如下表所示的3组实验。(已知：) 编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水 V/mL V/mL V/mL ① 1.5 3.5 10 ② 2.5 3.5 9 ③ 3.5 3.5 x 下列说法不正确的是 A．本实验可以用产生气泡的快慢比较反应速率 B．本实验探究Na2S2O3溶液浓度对反应速率的影响 C．实验③中x=8 D．在3组实验中，反应速率最慢的是实验① 【答案】A 【详解】A．反应生成的易溶于水，反应初期无明显气泡逸出，无法通过产生气泡的快慢比较反应速率，A错误； B．三组实验中浓度均相同，仅浓度不同，故本实验探究溶液浓度对反应速率的影响，B正确； C．该实验需控制混合溶液总体积一致，①组总体积为，故③组中，C正确； D．三组实验中实验①的浓度最小，反应物浓度越小反应速率越慢，故反应速率最慢的是实验①，D正确； 故选A。 浓度、压强、温度等对化学反应速率的影响3 典例1 在水溶液中，物质容易发生二聚反应：。不同温度下，溶于水所得溶液中的浓度与时间的关系如下图。下列说法错误的是 A． B．其他条件不变时，a点增大R的浓度，单位体积内活化分子数增多 C．c点时，的浓度为 D．的时间内，平均反应速率 【答案】D 【详解】A．温度越高，反应速率越快，相同时间内R的浓度下降幅度更大，从图中可见T2条件下R的浓度减小比T1更快，因此温度，A正确； B．根据碰撞理论，其他条件不变时增大反应物R的浓度，单位体积内的总分子数增多，活化分子百分数不变，因此单位体积内活化分子总数同步增多，B正确； C．的起始浓度为，平衡浓度为，则转化浓度为，转化浓度之比等于方程式的化学计量数之比，故为，C正确； D．D中的时间内，在条件下反应均已达平衡，平衡时由于的转化浓度为0，则平均反应速率，故，D错误； 故选D。 典例2室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生两个反应：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)，图1为温度时，该体系中M、P、Q、N的浓度随时间变化的曲线，图2为反应①和②的(k为速率常数)与温度的倒数()的关系曲线。下列说法正确的是 已知：，A为定值，R是常数，为反应的活化能。 A．曲线c表示Q的浓度随时间变化的曲线 B．若图1中反应的温度降低，则时体系中变大 C．由图2可知，T升高，k值变小 D．由图2可知，反应①的活化能比反应②的活化能小 【答案】B 【分析】初始只有M，两个反应均生成P，且产物的总生成量等于与的生成量之和。 结合图1初始条件：仅含的，浓度随时间下降的曲线b为；最终平衡时曲线a的浓度最大，对应总产物P；剩余两条上升曲线中，由于温度时，反应②的更大，因此浓度更大的c、更小的d分别为N和Q，据此解答。 【详解】A．由分析可知，曲线c代表N的浓度变化，而非Q，A错误； B．对于两个平行反应，同一时刻下产物浓度比满足： ，根据题目给出的公式，结合图2的斜率特征：反应①的直线斜率绝对值更大，说明反应①的活化能。 当温度降低时，增大，由于活化能更大的反应①的随温度降低下降的幅度远大于，因此的值会变大，即变大，对应时刻变大，B正确； C．温度升高时，减小，从图2可以看出随减小而增大，说明值随温度升高而变大，并非变小，C错误； D．由公式可知，图像的斜率为。图中反应①的直线斜率绝对值更大，说明的绝对值更大，即，反应①的活化能比反应②更大，D错误； 故选B。 变式1下列测量化学反应速率的依据不可行的是 选项 化学反应 测量依据(单位时间内) A Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g) 温度、压强一定时，气体体积变化 B Na2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NaCl 沉淀质量变化 C CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g) 温度、体积一定时，体系压强变化 D H2O2＋2HI=2H2O＋I2 溶液体积一定时，I-的浓度变化 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．反应中生成气体，温度、压强一定时，单位时间内气体体积变化量越大，反应速率越快，测量依据可行，A不符合题意； B．反应生成沉淀，相同时间内沉淀质量增加量越大，反应速率越快，测量依据可行，B不符合题意； C．该反应前后气体系数之和均为2，气体总物质的量始终不变，温度、体积一定时，体系压强不随反应进行发生变化，无法通过压强变化测量反应速率，测量依据不可行，C符合题意； D．是反应物，溶液体积一定时，相同时间内浓度的减小量越大，反应速率越快，测量依据可行，D不符合题意； 故选C。 变式2某温度下，容积一定的密闭容器中进行以下反应：  ，下列叙述中正确的是 A．在容器中加入氩气，反应速率不变 B．加入少量，正反应速率增大，逆反应速率减小 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．将容器的容积缩小，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增多 【答案】A 【详解】A．容积固定的密闭容器中加入氩气，参与反应的、、的浓度均不发生变化，因此反应速率不变，A正确； B．为固体，改变固体的用量不影响反应速率，加入少量，正、逆反应速率均不变，B错误； C．升高温度，活化分子百分数增大，正、逆反应速率均增大，C错误； D．将容器的容积缩小，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增多，但活化分子百分数不变，D错误； 故选A。 催化剂对化学反应速率的影响4 典例1某恒容密闭容器中发生反应，当温度低于时，其速率方程为，当温度高于时，，以上两式中，为反应速率，为速率常数(值的大小与温度、催化剂有关)，下列叙述正确的是 A．增大的浓度为原来的倍，速率一定变为原来的倍 B．与温度、催化剂有关，因此增大压强，值不变，速率一定不变 C．无论升温还是降温，只要和的浓度相等，反应速率不变 D．当温度为时，改变的浓度，反应速率基本不变 【答案】D 【详解】A．温度低于300∘C时，速率方程为，此时若仅将的浓度增大为原来的2倍、浓度不变，反应速率仅变为原来的2倍，并非一定为4倍，A错误； B．增大压强时若反应物浓度增大，即使值不变，根据速率方程可知反应速率也会增大，B错误； C．温度变化会改变速率常数，且300∘C上下速率方程形式不同，因此即使、浓度相等，温度改变时反应速率也会发生变化，C错误； D．400∘C高于300∘C，此时速率方程为，反应速率与的浓度无关，因此改变的浓度，反应速率基本不变，D正确。 典例2下列有关说法正确的是 A．铁片与稀盐酸反应，增大盐酸的浓度反应速率加快，是因为活化分子百分数增大 B．缩小容器的体积速率加快，是因为活化分子百分数增大 C．5%的双氧水中加入二氧化锰粉末，活化分子百分数增大，分解速率迅速加快 D．升高温度后吸热反应的分子吸收能量变成活化分子，放热反应的分子不吸收能量 【答案】C 【详解】A．温度不变时，增大盐酸浓度，单位体积内活化粒子的数目增多，与铁表面的有效碰撞频率增大，因此反应速率加快，但活化粒子所占的百分数不变，A错误； B．温度不变时，缩小容器体积，各气体的浓度增大，单位体积内活化分子的数目增多，有效碰撞频率增大，因此反应速率加快，但活化分子百分数不变，B错误； C．二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂，能降低反应的活化能，使更多反应物分子成为活化分子，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，因此过氧化氢的分解速率迅速加快，C正确； D．升高温度时，无论是吸热反应还是放热反应，部分原来能量较低的分子都能吸收能量成为活化分子，使活化分子百分数增大、反应速率加快，D错误； 故选C。 变式1某温度时在催化剂作用下，和同时发生下列反应。 反应1：(副反应) 反应2：(主反应) 已知：主反应的速率大于副反应，反应所需的能量越大，反应速率越慢。下列反应过程中的能量变化示意图正确的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】反应1为吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，反应2为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A、D两项错误；反应2的速率大于反应1的速率，说明反应2所需的能量小于反应1所需的能量，活化能低，B项正确，C项错误； 答案选B。 基元反应及反应历程5 典例1已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．该反应历程中包含3个基元反应 C．使用高效催化剂可以降低反应所需的活化能和反应热 D．该历程中的最大能垒(活化能) 【答案】B 【详解】A．由图可知，反应物的相对能量为，生成物的相对能量为，生成物总能量低于反应物总能量，因此该反应为放热反应，A错误； B．基元反应对应“反应物→过渡态→中间体/生成物”的完整步骤，图中共有3个过渡态（TS1、TS2、TS3），对应3个基元反应，B正确； C．催化剂可以降低反应所需的活化能，但只能改变反应路径，不能改变反应物和生成物的总能量差，因此反应热是不变的，C错误； D．最大能垒是过渡态与前一个中间体/反应物的能量差：TS2对应的正反应活化能为，D错误； 故选B。 典例2是常见的污染物，催化氧化的反应过程与相对能量变化如图所示(所有物质均为气态)。 下列叙述正确的是 A．总反应分4个基元反应进行 B．氧化反应是放热反应 C．脱氢的速率最慢 D．图示物质中，最稳定 【答案】B 【详解】A．在反应历程中，出现断键或成键的一步反应，为基元反应，总反应中有5个基元反应，A项错误； B．先确定图中、、和的相对能量，生成物的能量之和-反应物的能量之和，则  ，，B项正确； C．脱氢过程的能垒最大，反应速率最小，控制总反应速率，C项错误； D．微粒的相对能量越小，越稳定，观察图示可知，最稳定，D项错误； 答案选B。 变式1丁烯是石油化工基础原料，在石油化工烯烃原料中地位仅次于乙烯和丙烯，我国科学家研究不同催化剂下丁烷脱氢制丁烯，催化反应历程如图所示[注：标*的物质表示吸附在催化剂上的中间产物，0.06 eV表示1个个的能量]。 下列说法错误的是 A．由催化反应历程可知，催化剂不会改变反应的热效应 B．1 mol丁烷发生脱氢制丁烯一共会吸收 eV的能量 C．图示历程中包含5个基元反应(一步直接转化为产物的反应) D．催化剂C时，决速步骤的方程式为 【答案】C 【详解】A．由催化反应历程可知，催化剂不能改变反应物和生成物的总能量，所以催化剂不会改变反应的热效应，故A正确； B．1 mol丁烷发生脱氢制丁烯一共吸收0.06 eV×6.02×1023=eV的能量，故B正确； C．基元反应指有断裂化学键、形成化学键或既有化学键断裂又有化学键形成的过程，该反应历程包含3个基元反应，故C错误； D．催化剂C时， 基元反应的活化能最大，反应速率最慢，是决速步骤的方程式，故D正确； 选C。 化学反应速率的表示方法和计算1 1.通常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——均取正值 2.定义式： 3. 速率的单位也可表示为mol/(L·s)或mol/(L·min)，但是必须要加括号；错误的写法：mol/L·s 4.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，但表示的意义相同且化学反应速率之比=化学计量数之比。 公式 注意事项 ① 在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质 ② 固体或纯液体的浓度记为常数，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率 ③ 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率 ④ 用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比 = 化学计量数之比 化学反应速率的测定方法及大小比较2 化学反应速率的比较方法 (1)定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。 (2)定量比较 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，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 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。 浓度、压强、温度等对化学反应速率的影响3 因素 影响规律 微观解释 浓度 增大浓度 → 速率增大 单位体积内活化分子数增加，有效碰撞频率增大 压强（气体） 增大压强（缩小体积）→ 速率增大 相当于增大浓度，活化分子浓度增加 温度 升温 → 速率显著增大（范特霍夫经验规律：每升高10℃，速率约增大2~4倍） 分子能量增加，活化分子百分数增大 催化剂 同等程度降低正逆反应活化能 → 加快平衡到达，不改变化学平衡 改变反应路径，降低活化能 催化剂对化学反应速率的影响4 1. 催化原理 催化剂通过参与反应改变反应历程，较大幅度降低反应的活化能来提高化学反应速率。 2. 微观解释： 使用催化剂 → 改变反应的历程 → 降低反应的活化能 → 使更多的反应物分子成为活化分子 → 增加单位体积内的活化分子百分数 → 加快化学反应速率。 3.催化剂特点 （1）选择性：某种催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化作用。 （2）高效性：可以较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。 （3）三不变：催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率，不能改变反应热，只能改变化学反应速率。且同等程度的改变可逆反应的V正和V逆，所以不会使平衡发生移动。 4.拓展 催化剂降低反应的活化能，使正、逆反应活化能减小的数值相等；根据阿伦尼乌斯公式，正、逆反应速率常数同等倍数增大，平衡状态下正逆速率仍然保持相等，故化学平衡不发生移动。 基元反应及反应历程5 1. 基元反应 从微观上看，反应物分子一般总是经过若干个简单的反应步骤才最终转化为产物分子的。每一个简单的反应都称为一个基元反应。 反应2HI=H2+I2 第一步：2HI→H2+2I· 第二步：2I·→I2 ◆能力强化练 1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是 ①的反应速率一定比的反应速率大 ②其他条件不变，温度越高，吸热反应速率越快，放热反应速率越慢 ③催化剂要参与化学反应，可以降低反应活化能 ④恒温时，体系压强增大，化学反应速率一定加快 ⑤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)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大 ⑥增加反应物的量，化学反应速率可能不变 A．②③ B．③⑥ C．①②⑤ D．①②④⑤ 【答案】D 【详解】①因为没有指明是否是同一种物质表示的反应速率，因此无法比较出谁快谁慢，故①错误； ②其他条件不变，温度越高，增大活化分子百分数，化学反应速率增大，吸热反应和放热反应速率都增大，故②错误； ③催化剂要参与化学反应，可以改变反应的途径，可以降低反应活化能，加快反应速率，故③正确； ④恒温时，增大压强，若没有气体参加反应，化学反应速率不加快，故④错误； ⑤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），活化分子百分数不变，故⑤错误； ⑥如果反应物是固体或纯液体，增加它们的用量不会改变其浓度，反应速率不变，故⑥正确； 综上所述，不正确的有①②④⑤； 故选D。 2．下列装置或操作能达到目的的是 A．装置④依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 B．装置③用于测定生成氢气的速率 C．装置②依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 D．装置①依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 【答案】D 【详解】A．装置④中两组浓度不同，初始颜色深浅不同，不能简单依据褪色快慢比较浓度对速率的影响，A错误； B．装置③中使用的是长颈漏斗，其下端没有液封，生成的气体会从长颈漏斗逸出，不能用于测定氢气体积，从而计算生成氢气的速率，B错误； C．装置②中热水组和冷水组的、浓度都不相同，存在温度和浓度两个变量，不符合控制变量的要求，不能说明温度对反应速率的影响，C错误； D．装置①中钠与水反应放热，使集气瓶内空气受热膨胀、压强增大，导致U形管(红墨水)两侧液面出现高度差，可据此判断反应的热效应，能达到目的，D正确； 故选D。 3．在透明的恒容密闭容器中，进行可逆反应：2NO2(g，红棕色)N2O4(g，无色)。下列可观测量不能用于衡量该反应的化学反应速率的是 A．体系的颜色深浅 B．NO2的物质的量 C．体系的压强大小 D．混合气体的体积 【答案】D 【详解】A．体系颜色深浅与浓度有关，单位时间内颜色深浅的变化可反映浓度的变化速率，可衡量反应速率，A不符合题意； B．单位时间内物质的量的变化值除以容器体积即可得到反应速率，可衡量反应速率，B不符合题意； C．该反应为气体分子数减小的反应，恒容条件下体系压强与气体总物质的量正相关，单位时间内压强的变化可反映反应进行的快慢，可衡量反应速率，C不符合题意； D．反应在恒容密闭容器中进行，混合气体的体积始终等于容器容积，保持恒定，无法通过其变化衡量反应速率，D符合题意； 故选D。 4．用甲、乙两装置分别定量测定锌与一定浓度稀硫酸的反应速率。下列说法正确的是 A．实验前，甲需检查装置的气密性，乙装置无需检查装置的气密性 B．甲、乙两实验均可通过收集一定体积的氢气所需的时间来测定反应速率的大小 C．甲、乙两实验测得生成氢气的速率一定相等 D．其他条件相同时，甲装置所测反应速率的误差比乙装置小 【答案】B 【详解】A．甲、乙两装置均为制取并测定气体体积的装置，实验前都必须检查装置的气密性，以保证气体体积测定的准确性，A错误； B．甲、乙两实验均可测定收集一定体积气体所需的时间，从而测定反应速率的大小，B正确； C．甲装置中，往锥形瓶内加入稀硫酸时，会排出空气，从而导致收集的气体体积增大，所以甲、乙两实验测得生成氢气的体积不同，速率不相等，C错误； D．甲装置反应时需将硫酸滴入，滴入的硫酸会占用一定体积，使得甲装置测得反应速率误差大，D错误； 故选B。 ◆综合拔高练 1.．甲醛列于世界卫生组织国际癌症研究机构一类致癌物清单中。常采用催化氧化法处理HCHO，原理如图1所示；在催化剂表面反应机理如图2所示(TS为过渡态，*代表吸附在催化剂表面；图中物质均为气态)。HCHO氧化的主要反应路径包括如下过程或基元反应：HCHO吸附、脱氢、脱氢、脱附、吸附、形成、形成和脱附。 下列叙述错误的是 A．图1中反应②为 B．HCHO氧化的热化学方程式为   C．形成反应是催化HCHO氧化的控速反应 D．寻找更高效率催化剂目的是降低过渡态TS2的能垒 【答案】C 【详解】A．观察图1可知，反应①为，反应②为，A正确； B．甲醛氧化的反应物和产物相对能量：，，，，   ，B正确； C．控速反应（决速步）是整个反应历程中活化能（能垒）最大的基元反应：TS1的能垒：、TS2的能垒：、TS3的能垒：、TS4的能垒：， 可见最大能垒对应TS2的基元反应，故控速反应是脱氢，C错误； D．催化剂的核心作用是降低反应的活化能，总反应的决速步对应过渡态TS2，其能垒是整个反应的最高能垒，是制约反应速率的关键步骤，因此寻找更高效率催化剂的目的是降低过渡态TS2的能垒，提升整体反应速率，D正确； 故选C。 2．由反应物微粒一步直接实现的化学反应称为基元反应。某化学反应是通过三步基元反应实现的： ①； ②； ③。 由此可知，该反应的催化剂是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】是第一步反应的反应物，第三步反应的生成物，反应前后质量和化学性质不变，符合催化剂的特征；是第一步、第二步反应的生成物，属于总反应的产物，不是催化剂，是第三步反应的生成物，属于总反应的产物，不是催化剂，是第一步反应的生成物、第二步反应的反应物，属于反应中间产物，不是催化剂，D正确。 3．已知速率方程为，其中k为速率常数，只与温度、催化剂、固体接触面积有关，与浓度无关；n为该反应中的反应级数，也是该反应总级数，可以为正数、0、负数；起始浓度消耗一半的时间叫半衰期，在某催化剂表面上分解的实验数据如表： t/min 0 10 20 30 40 50 60 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 下列说法正确的是 A．该反应k为 B．若起始浓度为，半衰期为80 min C．该反应为0级反应 D．其他条件相同，增大，v增大 【答案】C 【分析】由表格数据可知，反应速率不随浓度变化而变化，结合速率方程，得，该反应为0级反应； 【详解】A．由表格数据可知，每10 min 浓度减少，反应速率，0级反应，故，A错误； B．，消耗一般浓度减小，所需时间：，B错误； C．由分析，该反应为0级反应，C正确； D．该反应为0级反应，反应速率仅由速率常数决定，与反应物浓度无关，故增大，不变，D错误； 故选C。 ◆高考真题练 1．（2026·广西·高考真题）甲烷制乙烯能有效缓解石油危机。甲烷在催化剂表面生成乙烯的两种反应历程如图。下列说法错误的是 A．Ⅰ的反应速率大于Ⅱ B．Ⅰ、Ⅱ均可生成 C．依次断开中的键所需能量不同 D．步骤①逆过程的，故步骤①吸热 【答案】D 【详解】A．多步反应总速率由活化能最大的决速步决定，历程Ⅰ决速步活化能最大值为，历程Ⅱ决速步活化能最大值为，活化能越小反应速率越快，故Ⅰ的反应速率大于Ⅱ，A正确； B．历程Ⅱ生成两个，二者结合可得到；历程Ⅰ存在、等中间体，也可生成，故Ⅰ、Ⅱ均可生成，B正确； C．断开第一个键后，剩余键受电子效应影响键能发生改变，故依次断开中的键所需能量不同，C正确； D．反应焓变，步骤①为放热反应，D错误； 故选D。 2．（2026·江西·高考真题）／ZSM-5是一种降解含氰废气的催化剂，其原理是/和/氧化还原循环协同作用，反应路径如图（TS代表过渡态，*代表吸附态）。下列说法正确的是 A．通入HCl会降低催化活性，因为生成了 B．CN键初始氢化所需要克服的能垒为-1.75 eV C．TS-2所属的基元反应为决速步骤 D．物种①为 【答案】D 【详解】A．通入HCl时，会与催化剂中的生成难溶的CuCl，使催化剂活性位点减少，并非生成了，A错误； B．能垒为过渡态与前一中间体的自由能差值，恒为正值，CN键初始氢化对应TS-1，能垒为，B错误； C．决速步骤为反应过程中能垒最大的基元反应，经计算TS-1、TS-2、TS-3对应的能垒分别为1.82 eV、1.25 eV、0.83 eV，TS-1所属基元反应为决速步骤，C错误； D．根据反应前后原子守恒，①是与反应得到的中间体，后续生成，故物种①为，D正确； 故选D。 3．（2026·四川·高考真题）将转化为高值化学品有助于实现“双碳”目标。催化转化的一种反应机理如下，图中“”表示催化剂表面的2个吸附位，“”表示吸附位上的H物种。 下列说法错误的是 A．步骤①生成的是 B．步骤②和④生成的Y是 C．步骤④中 D．1个分子完成催化反应获得了8个电子 【答案】C 【详解】A．由反应机理和元素守恒得，步骤①中分子在2个吸附位上生成、(即)，A正确； B．步骤②中、恰好生成(即)，同时腾出2个吸附位，步骤④中加入的和吸附位也可生成，再与也生成，B正确； C．步骤③中加入的中的1个夺取中的形成，同时另1个生成，同理步骤④中应该有4个生成，1个与生成，3个与结合生成，即，C错误； D．由碳元素化合价变化得(+4价)(-4价)，1个分子完成催化反应获得了8个电子，D正确； 故选C。 4．（2026·河北·高考真题）的利用技术受到全球的广泛关注。在一定条件下使用催化剂将转变为的反应机理如下： 下列说法错误的是 A．反应③中的产物是 B．循环Ⅱ包含C—N键的形成与断裂 C．吗啉和共同起催化作用 D．总反应为 【答案】B 【详解】A．反应③中HCOO-与-NH-发生取代反应生成酰胺基，结合原子守恒可知，产物M为，A正确； B．循环Ⅱ中仅存在酰胺基中C-N键的断裂，没有新C-N键的形成，B错误； C．吗啉和均先参与反应、后再生成，反应前后化学性质不变，共同起催化作用，C正确； D．结合整个反应流程，反应物为和，产物为和，总反应化学方程式为：，D正确； 故选B。 5．（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 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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。 6．（2026·云南·高考真题）纳米催化剂经光照后产生和空穴()，促进-甲基苯甲胺脱氢、偶联生成二胺，其催化机理关键步骤如图(Ph为苯基)。下列说法错误的是 A．该过程涉及光能转化为化学能 B．步骤Ⅱ体现了的氧化性 C．相同条件下产生的空穴越多，生成的越多 D．该过程涉及非极性共价键的断裂和形成 【答案】D 【详解】A．光催化过程中，光能驱动化学反应发生，化学能储存于产物中，涉及光能→化学能的转化，A项正确； B．步骤Ⅱ中，空穴带正电，使底物失去电子，作为氧化剂，体现氧化性，B项正确； C．空穴是氧化剂，数量越多，氧化能力越强，促进-甲基苯甲胺脱氢反应越彻底，生成的越多，C项正确； D．步骤III过程中断裂C-H极性键，步骤IV过程中形成C-C非极性键和H-H非极性键，无非极性共价键的断裂，D项错误； 故答案为D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $