第七章 第23讲化学反应速率.docx
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第七章第23讲化学反应速率
考纲要求
1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法，能正确计算化学反应的转化率（α）。
2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应速率
1．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。
2．数学表达式及单位
v＝
，单位为____或____。
3．化学反应速率与化学计量数的关系
同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的________之比。
如在反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）中，存在v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝a∶b∶c∶d
4．化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
（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。
例如：
反应 mA ＋ nBpC
起始浓度（mol·L－1）abc
转化浓度（mol·L－1）x
某时刻浓度（mol·L－1）a－xb－
c＋
深度思考
正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加（）
（2）化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1（）
（3）由v＝
计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值（）
（4）同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同（）
（5）有时也可以用单位时间内某物质质量的变化量来表示化学反应速率（）
题组一 多角度计算化学反应速率
1．一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生反应：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），反应过程如下图。
下列说法正确的是（ ）
A．t1min时正、逆反应速率相等
B．X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系
C．0～8min，H2的平均反应速率v（H2）＝0.75mol·L－1·min－1
D．10～12min，N2的平均反应速率v（N2）＝0.25mol·L－1·min－1
2．用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。
一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n（Cl2）/10－3mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min－1为单位，写出计算过程）。
题组二 化学反应速率的大小比较
3．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ）
A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1
B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1
C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1
4．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）＝0.5mol·L－1·min－1
B．v（B）＝1.2mol·L－1·s－1
C．v（D）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（C）＝0.1mol·L－1·s－1
化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
（2）换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
（3）比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较
与
，若
＞
，则A表示的反应速率比B的大。
考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因（主要因素）
反应物本身的性质。
2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）
3．理论解释——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。
②活化能：
如图
图中：
E1为____________，使用催化剂时的活化能为____，反应热为____。
（注：
E2为逆反应的活化能）
③有效碰撞：
活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
（2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
深度思考
1．改变反应Fe（s）＋2HCl（aq）===FeCl2（aq）＋H2（g）的下列条件时，判断生成H2的速率变化正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）升高溶液的温度，生成H2的速率增大（）
（2）增大盐酸的浓度，生成H2的速率增大（）
（3）增大铁的质量，生成H2速率增大（）
（4）增加盐酸的体积，生成H2速率减小（）
（5）加入几滴硫酸铜溶液，生成H2速率增大（）
（6）加入CH3COONa固体，生成H2速率减小（）
（7）加入NaCl固体，生成H2速率减小（）
（8）将稀盐酸换成浓硫酸或浓硝酸，生成H2速率增大（）
2．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化（）
（2）温度、催化剂能改变活化分子的百分数（）
（3）催化剂参与化学反应，但反应前后的性质和质量均保持不变（）
3．一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）2NO（g）在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（1）缩小体积使压强增大：
；
（2）恒容充入N2：
；
（3）恒容充入He：
；
（4）恒压充入He：
。
气体反应体系中充入惰性气体（不参与反应）时
对反应速率的影响
（1）恒容：
充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变（活化分子浓度不变）―→反应速率不变。
（2）恒压：
充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小（活化分子浓度减小）―→反应速率减小。
1．对反应A＋BAB来说，常温下按以下情况进行反应：
①20mL溶液中含A、B各0.01mol ②50mL溶液中含A、B各0.05mol ③0.1mol·L－1的A、B溶液各10mL④0.5mol·L－1的A、B溶液各50mL
四者反应速率的大小关系是（ ）
A．②>①>④>③B．④>③>②>①
C．①>②>④>③D．①>②>③>④
2．（2017·烟台质检）反应C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ）
①增加C的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A．①④B．②③C．①③D．②④
3．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间（t）内产生气体体积（V）的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是（ ）
组别
对应曲线
c（HCl）/mol·L－1
反应温度/℃
铁的状态
1
a
30
粉末状
2
b
30
粉末状
3
c
2.5
块状
4
d
2.5
30
块状
A．第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30℃
1．当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。
如：
t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强（仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应）。
2．常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻
所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
适合正反应为放热的反应
适合正反应为吸热的反应
压强
增大
减小
增大
减小
适合正反应为气体物质的量增大的反应
适合正反应为气体物质的量减小的反应
专题训练
1．对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是（O～t1：
v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡）（ ）
2．对于反应：
X（g）＋Y（g）2Z（g） ΔH＜0的反应，某一时刻改变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。
则下列说法符合该图像的是（ ）
A．t1时刻，增大了X的浓度
B．t1时刻，升高了体系温度
C．t1时刻，降低了体系温度
D．t1时刻，使用了催化剂
3．向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体。
一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[t0～t1阶段的c（B）变化未画出]。
乙图为t2时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同，t3～t4阶段为使用催化剂。
下列说法中正确的是（ ）
A．若t1＝15s，则用A的浓度变化表示的t0～t1阶段的平均反应速率为0.004mol·L－1·s－1
B．t4～t5阶段改变的条件一定为减小压强
C．该容器的容积为2L，B的起始的物质的量为0.02mol
D．t5～t6阶段，容器内A的物质的量减少了0.06mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ，该反应的热化学方程式为3A（g）B（g）＋2C（g） ΔH＝－50akJ·mol－1
4．在一密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）处于平衡状态的时间段是（填选项）。
A．t0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3
D．t3～t4E．t4～t5F．t5～t6
（2）判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A．增大压强 B．减小压强 C．升高温度
D．降低温度 E．加催化剂 F．充入氮气
t1时刻；t3时刻；t4时刻。
（3）依据
（2）中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是。
A．t0～t1B．t2～t3
C．t3～t4D．t5～t6
（4）如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。
答案
（1）ACDF
（2）C E B （3）A
（4）
在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验。
因此，常用控制变量思想解决该类问题。
1．常见考查形式
（1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。
（2）给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。
2．解题策略
（1）确定变量
解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。
（2）定多变一
在探究时，应该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。
专题训练
1．某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。
实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。
该小组设计了如下方案。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度℃
浓度/mol·L－1
体积/mL
浓度/mol·L－1
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
2.0
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
（1）已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4，每消耗1molH2C2O4转移mol电子。
为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n（H2C2O4）∶n（KMnO4）≥。
（2）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是（填编号，下同），可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是。
（3）实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v（KMnO4）＝mol·L－1·min－1。
（4）已知50℃时c（MnO
）～反应时间t的变化曲线如图。
若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出25℃时c（MnO
）～t的变化曲线示意图。
答案
（1）2 2.5
（2）②和③ ①和② （3）0.010（或1.0×10－2）
（4）
2．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有
。
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是
。
（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO44种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是。
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有（答两种）。
（5）为了进一步探究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。
将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，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol·L－1H2SO4/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
①请完成此实验设计，其中：
V1＝，V6＝，V9＝。
②该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液，生成氢气的速率会大大提高。
但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因：
。
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）使用催化剂能够降低化学反应的反应热（ΔH）（）（2016·天津理综，3A）
（2）FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同（）
（2015·天津理综，3C）
（3）探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，则测得的反应速率偏高（）（2016·浙江理综，8B）
（4）探究催化剂对H2O2分解速率的影响：
在相同条件下，向一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLH2O，向另一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液，观察并比较实验现象（）
（2015·江苏，13D）
2．（2015·海南，8改编）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是（ ）
A．K2SO4B．H2SO4C．CuSO4D．Na2CO3
3．（2014·新课标全国卷Ⅰ，9）已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快
下列有关该反应的说法正确的是（ ）
A．反应速率与I－浓度有关
B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98kJ·mol－1
D．v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）
4．[2014·新课标全国卷Ⅱ，26
（1）]在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为mol·L－1·s－1。
1．（2016·烟台模拟）化学反应4A（s）＋3B（g）2C（g）＋D（g），经2min，B的浓度减少0.6mol·L－1，对此反应速率的表示正确的是（ ）
A．用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1
C．2min末的反应速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1
D．2min内，v正（B）和v逆（C）表示的反应速率的值都是逐渐减小的
2．一定温度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液发生催化分解。
不同时刻测得生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V（O2）/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）（ ）
A．0～6min的平均反应速率：
v（H2O2）≈3.3×10－2mol·L－1·min－1
B．6～10min的平均反应速率：
v（H2O2）＜3.3×10－2mol·L－1·min－1
C．反应至6min时，c（H2O2）＝0.30mol·L－1
D．反应至6min时，H2O2分解了50%
3．（2016·成都三诊）一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是（ ）
A．该反应的化学方程为3B（g）＋4D（g）6A（g）＋2C（g）
B．反应进行到1s时，v（A）＝v（D）
C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.05mol·L－1·s－1
D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等
4．（2017·贵阳检测）在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：
H2（g）＋I2（g）2HI（g） ΔH＜0。
下列说法正确的是（ ）
A．保持容器容积不变，向其中加入1molH2（g），反应速率一定加快
B．保持容器容积不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快
C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快
D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH2（g）和1molI2（g），反应速率一定加快
5．（2016·甘肃定西模拟）在一定条件下，可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＜0。
达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（ ）
A．加催化剂v正、v逆都发生变化，而且变化的倍数相等
B．加压v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D．加入氩气，v正、v逆都增大且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
6．（2016·秦皇岛阶段考试）100mL浓度为2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）
A．加入适量6mol·L－1的酸盐
B．加入少量醋酸钠固体
C．加热
D．加入少量金属钠
7．可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）的v－t图像如图甲所示，若其他条件都不变，只是在反应前加入合适的催化剂，则其v－t图像如图乙所示。
①a1＝a2 ②a1＜a2 ③b1＝b2 ④b1＜b2 ⑤t1＞t2
⑥t1＝t2 ⑦两图中阴影部分面积相等 ⑧图乙中阴影部分面积更大
以上所述正确的为（ ）
A．②④⑤⑦B．②④⑥⑧
C．②③⑤⑦D．②③⑥⑧
8．NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。
将浓度均为0.020mol·L－1的NaHSO3溶液（含少量淀粉）10.0mL、KIO3（过量）酸性溶液40.0mL混合，记录10～55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如下图。
据图分析，下列判断不正确的是（ ）
A．40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5mol·L－1·s－1
D．温度高于40℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
9．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如下图所示，判断下列说法正确的是（ ）
A．pH越小氧化率越大
B．温度越高氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率
10．某探究小组利用反应CH3COCH3（丙酮）＋Br2
CH3COCH2Br（1溴丙酮）＋HBr来研究反应浓度对反应速率v（Br2）的影响，速率快慢通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。
在一定温度下，获得如下实验数据：
实验
序号
初始浓度c/mol·L－1
溴颜色消失
所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
根据实验数据分析，欲使v（Br2）增大，下列措施中不可行的是（ ）
A．增大c（CH3COCH3）
B．增大c（Br2）
C．增大c（HCl）
D．同时增大c（CH3COCH3）和c（HCl）
11．（2016·南昌检测）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）。
（1）降低温度，化学反应速率（填“增大”、“减小”、或“不变”）。
（2）600℃时，在一容积为2L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10min和20min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示，前10min正反应速率逐渐（填“增大”、“减小”或“不变”）；前15min内用SO3表示平均反应速率为。
（3）图中反应进程，表示
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