配套K12学习浙江选考版高考化学大一轮复习 专题8 化学反应速率和化学平衡 第一.docx
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配套K12学习浙江选考版高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡第一
第一单元 化学反应速率
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.化学反应速率及简单计算
a
b
2.影响化学反应速率的因素，控制反应条件在生产和科学研究中的作用
a
b
3.活化分子、活化能、有效碰撞的概念
a
4.碰撞理论
b
5.实验数据的记录与处理
c
考点一 化学反应速率及其影响因素
（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减少或生成物浓度的增加来表示。
2．数学表达式及单位
v＝
，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
3．规律
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化学计量数之比。
（二）影响因素
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（加试）
（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：
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
1．（2016·浙江4月选考，18）X（g）＋3Y（g）2Z（g） ΔH＝－akJ·mol－1，一定条件下，将1molX和3molY通入2L的恒容密闭容器中，反应10min，测得Y的物质的量为2.4mol。
下列说法正确的是（ ）
A．10min内，Y的平均反应速率为0.03mol·L－1·s－1
B．第10min时，X的反应速率为0.01mol·L－1·min－1
C．10min内，消耗0.2molX，生成0.4molZ
D．10min内，X和Y反应放出的热量为akJ
答案 C
解析 将1molX和3molY通入2L的恒容密闭容器中，反应10min，测得Y的物质的量为2.4mol，则
X（g）＋3Y（g）2Z（g）
开始/mol130
转化/mol0.20.60.4
10min/mol0.82.40.4
10min内，Y的平均反应速率为
＝0.03mol·L－1·min－1，A错误；10min内，X的平均反应速率为
＝0.01mol·L－1·min－1，不是即时速率，B错误；由上述分析可知，10min内，消耗0.2molX，生成0.4molZ，C正确；由反应可知，1molX与3molY完全反应放出热量为akJ，则10min内，X和Y反应放出的热量为0.2akJ，D错误。
2．（2015·浙江10月选考，20）某温度时，2NO（g）＋O2（g）===2NO2（g）反应2s后，NO的浓度减少了0.06mol·L－1，则以O2表示该时段的化学反应速率是（ ）
A．0.03mol·L－1·s－1B．0.015mol·L－1·s－1
C．0.12mol·L－1·s－1D．0.06mol·L－1·s－1
答案 B
解析 根据表达式v＝
，由表达式计算可得：
v（NO）＝
＝
＝0.03mol·L－1·s－1，根据同一化学反应中各物质的反应速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比：
v（NO）∶v（O2）＝2∶1，即0.03mol·L－1·s－1∶v（O2）＝2∶1，则v（O2）＝0.015mol·L－1·s－1，B正确。
题组一 化学反应速率的计算（“v＝
”的应用）
1．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
回答下列问题：
（1）从反应开始到10s时，v（Z）＝_____________________________________________。
（2）反应的化学方程式为______________________________________________________。
答案
（1）0.079mol·L－1·s－1
（2）X＋Y2Z
解析
（1）Δn（Z）＝1.58mol
v（Z）＝
＝0.079mol·L－1·s－1。
（2）Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）＝0.79mol∶0.79mol∶1.58mol＝1∶1∶2
所以反应的化学方程式为X＋Y2Z。
2．在一定温度下，将气体X和Y各3mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：
3X（g）＋Y（g）2Z（g）＋W（g）。
8min时，Z的物质的量为1.6mol。
下列关于从反应开始至第8min的平均反应速率的计算正确的是（ ）
A．v（X）＝0.30mol·L－1·min－1
B．v（Y）＝0.02mol·L－1·min－1
C．v（Z）＝0.02mol·L－1·min－1
D．v（W）＝0.10mol·L－1·min－1
答案 C
解析 8min时，Z的物质的量为1.6mol，则从反应开始至第8min时Z的平均速率v（Z）＝
＝
＝0.02mol·L－1·min－1，根据速率之比等于化学计量数之比，相应的v（X）＝
×v（Z）＝0.03mol·L－1·min－1、v（Y）＝
v（Z）＝0.01mol·L－1·min－1、v（W）＝
v（Z）＝0.01mol·L－1·min－1,C正确。
3．（2017·浙江名校协作体高三上学期考试）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%
答案 C
解析 发生的反应为2H2O2
2H2O＋O2↑。
0～6min产生的氧气的物质的量n（O2）＝
mol＝0.001mol，分解的过氧化氢的物质的量为n（H2O2）＝2n（O2）＝0.002mol，c（H2O2）＝0.002mol÷0.01L＝0.2mol·L－1，则v（H2O2）≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，A正确；随着反应的进行，H2O2的浓度逐渐减小，反应速率减慢，6～10min的平均反应速率小于0～6min的平均反应速率，B正确；由A计算可知，反应至6min时c（H2O2）＝0.40mol·L－1－0.20mol·L－1＝0.20mol·L－1，C错误；6min内Δc（H2O2）＝0.20mol·L－1，则H2O2的分解率为（0.20mol·L－1÷0.40mol·L－1）×100%＝50%，D正确。
计算速率时易忽略体积因素，直接用物质的量的变化除以时间。
4．（2017·杭州学军中学高三选考模拟）反应4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g） ΔH＝－akJ·mol－1，在5L密闭容器中投入1molNH3和1molO2，2min后NO的物质的量增加了0.4mol，下列说法正确的是（ ）
A．2min反应放出的热量值小于0.1akJ
B．用氧气表示2min的平均反应速率：
v（O2）＝0.05mol·L－1·min－1
C．2min内NH3的转化率是50%
D．2min末c（H2O）＝0.6mol·L－1
答案 B
解析 4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）
起始量/mol 1 1 0 0
变化量/mol0.40.50.40.6
终止量/mol0.60.50.40.6
2min时参加反应的NH3的物质的量为0.4mol，反应放出的热量值等于0.1akJ，A错误；用氧气表示2min的平均反应速率：
v（O2）＝
＝0.05mol·L－1·min－1，B正确；2min内NH3的转化率＝
×100%＝40%，C错误；2min末c（H2O）＝
＝0.12mol·L－1，D错误。
对于较为复杂的关于反应速率的题
目常采用以下步骤和模板计算
（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 ＋ nB pC
起始浓度/mol·L－1abc
转化浓度/mol·L－1x
某时刻浓度/mol·L－1a－xb－
c＋
题组二 化学反应速率的大小比较
5．（2017·金华十校9月高三模拟）对于某反应X＋3Y===2E＋2F，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率：
甲：
v（X）＝0.3mol·L－1·min－1；乙：
v（Y）＝1.2mol·L－1·min－1；丙：
v（E）＝0.6mol·L－1·min－1；丁：
v（F）＝0.9mol·L－1·min－1。
则反应最快的是（ ）
A．甲B．乙C．丙D．丁
答案 D
解析 乙中：
v（X）＝
v（Y）＝0.4mol·L－1·min－1，丙中：
v（X）＝
v（E）＝0.3mol·L－1·min－1，丁中：
v（X）＝
v（F）＝0.45mol·L－1·min－1，故最快的为丁。
6．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
答案 D
解析 本题可以采用归一法进行求解，通过方程式中的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v（A）＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v（A）＝3mol·L－1·min－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。
题组三 正确理解影响化学反应速率的因素
7．按要求填空
（1）形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：
铁________（填“大于”“小于”或“等于”）铝。
（2）对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？
（填“增大”“减小”或“不变”）
①升高温度：
________；
②增大盐酸浓度：
____________；
③增大铁的质量：
____________；
④增加盐酸体积：
____________；
⑤把铁片改成铁粉：
____________；
⑥滴入几滴CuSO4溶液：
____________；
⑦加入NaCl固体：
____________；
⑧加入CH3COONa固体：
____________；
⑨加入一定体积的Na2SO4溶液：
____________。
（3）若把
（2）中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2，为什么？
答案
（1）小于
（2）①增大 ②增大 ③不变 ④不变
⑤增大 ⑥增大 ⑦不变 ⑧减小 ⑨减小 （3）不会产生H2，Fe和稀硝酸反应生成NO；常温下，Fe在浓硫酸中钝化。
8．一定温度下，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：
____________。
答案
（1）增大
（2）增大 （3）不变 （4）减小
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。
9．以表面覆盖Cu2Al2O4的二氧化钛为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A．250℃时，催化剂的活性最高
B．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂的催化效率增大
D．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
答案 C
解析 由图可知，250℃时，催化剂的活性最高，A正确；250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，B正确；由图可知，300～400℃时，催化剂的催化效率降低，但乙酸的生成速率却加快，原因是温度升高，故C错误、D正确。
10．（2017·绍兴高三3月教学质量调测）相同温度下溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。
下列判断不正确的是（ ）
A．对比pH＝7和pH＝10的曲线，在同一时刻，能说明R的起始浓度越大，降解速率越大
B．对比pH＝2和pH＝7的曲线，说明溶液酸性越强，R的降解速率越大
C．在0～20min之间，pH＝2时R的平均降解速率为0.0875×10－4mol·L－1·min－1
D．50min时，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等
答案 A
解析 反应速率为平均反应速率，不是瞬时速率，则不能说明在同一时刻，R的起始浓度越大，降解速率越大，A错误；对比pH＝2和pH＝7的曲线，可知溶液酸性越强，即pH越小，曲线的斜率越大，可以知道R的降解速率越大，B正确；v＝
＝
＝0.0875×10－4mol·L－1·min－1，C正确；根据图示可知：
在0～50min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率都为100%，D正确。
11．（2017·浙江“七彩阳光”联盟高三上学期联考）对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4＋2NO2N2＋CO2＋2H2O。
在1L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50molCH4和1.2molNO2，测得n（CH4）随时间变化的有关实验数据见下表。
组别
温度
时间/min
n/mol
0
10
20
40
50
①
T1
n（CH4）
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n（CH4）
0.50
0.30
0.18
…
0.15
下列说法正确的是（ ）
A．组别①中，0～20min内，NO2的降解速率为0.0125mol·L－1·min－1
B．由实验数据可知实验控制的温度T1C．40min时，表格中T2应填的数据为0.18
D．0～10min内，CH4的降解速率①>②
答案 B
解析 NO2的降解平均速率＝2v（CH4）＝2×
＝0.025mol·L－1·min－1，A错误；温度越高反应速率越大，达平衡所需时间越短，由实验数据可知实验控制的温度T1①，D错误。
12．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℃
答案 D
解析 由图示可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。
第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30℃，D错误。
题组四 有效碰撞理论（加试）
13．下列说法正确的是（ ）
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 ②普通分子有时也能发生有效碰撞 ③升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数 ④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多 ⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大 ⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞
A．①②⑤B．③④⑥
C．③④⑤⑥D．②③④
答案 B
解析 只有活化分子间合理取向的碰撞才能发生化学反应，①②错误；使用催化剂改变反应过程，降低反应的活化能，增大活化分子百分数，使有效碰撞频率增大，提高反应速率，⑤错误。
14．（2016·宁波效实中学高二期中）1918年，Lewis提出反应速率的碰撞理论：
反应物分子之间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数碰撞才能发生化学反应。
能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。
（1）图Ⅰ是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图，其中属于有效碰撞的是________（填“A”“B”或“C”）。
（2）20世纪30年代，Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过滤态理论：
化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。
图Ⅱ是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：
___________________________________________________________。
（3）过渡态理论认为，催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径，对大多数反应而言主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化。
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：
E1________，E2________（填“增大”“减小”或“不变”）。
②请在图Ⅱ中作出NO2和CO反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图。
答案
（1）C
（2）NO2（g）＋CO（g）===CO2（g）＋NO（g） ΔH＝－234kJ·mol－1 （3）①减小 减小
②能量变化示意图：
考点二 控制变量法探究影响化学反应速率的因素（加试）
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。
1．（2017·浙江4月选考，21）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）变化的有关实验数据见下表。
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
下列说法不正确的是（ ）
A．在0～20min内，Ⅰ中M的分解速率为0.015mol·L－1·min－1
B．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．由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快
答案 D
解析 在0～20min内，Ⅰ中M的分解速率为
＝0.015mol·L－1·min－1，A正确；根据实验Ⅰ、Ⅱ数据对比可判断水样酸性越强，M的分解速率越快，B正确；在0～25min内，Ⅲ中M的分解百分率是
×100%＝75%，Ⅱ中M的分解百分率是
×100%＝60%，C正确；Ⅰ、Ⅳ中pH也不同，D错误。
2．（2016·浙江10月选考，21）为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c（R）随时间变化如图。
下列说法不正确的是
（ ）
A．25℃时，在10～30min内，R的分解平均速率为0.030mol·L－1·min－1
B．对比30℃和10℃曲线，在50min时，R的分解百分率相等
C．对比30℃和25℃曲线，在0～50min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大
D．对比30℃和10℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度升高而增大
答案 D
解析 v（R）＝
≈0.030mol·L－1·min－1，A正确；在50min、两个温度下R全部分解，分解率均为100%，B正确；在50min、30℃时，R分解了1.6mol·L－1，而在25℃时，R分解了1.3mol·L－1，所以在0～50min内，R的平均分解速率随温度升高而增大，C正确；对比30℃和10℃的曲线，不能在同一时刻，应指明在同一段时间内R的分解速
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