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2026人教版高中化学必修第二册
第六章　化学反应与能量
第二节　化学反应的速率与限度
第1课时　化学反应的速率
基础过关练
题组一　化学反应速率的理解及计算
1.(2025江苏南京师大附中月考)下列关于化学反应速率的说法不正确的是(　　)
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.可用单位时间内氢离子浓度的变化表示氢氧化钠与硫酸中和反应的速率
C.在同一化学反应中,用反应物或生成物表示的化学反应速率的数值相等
D.化学反应速率常用单位有mol·L-1·s-1和mol·L-1· min-1
2.(2025天津南开期中)已知:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)。若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(N2)、v(H2O)表示,则下列关系正确的是(　　)
A.4v(NH3)=3v(O2)　　　　　　B.3v(O2)=2v(N2)
C.3v(N2)=v(H2O)　　　　　　D.v(O2)=2v(H2O)
3.(易错题)(2025河北衡水二中月考)在2 L的恒容密闭容器中加入足量的固体A(s),充入2 mol气体B(g),在一定条件下发生反应:3A(s)+B(g) 2C(g),若经2 s后测得气体C的物质的量为0.4 mol,则下列说法正确的是(　　)
A.0~2 s内用A表示的该反应的速率为0.15 mol·L-1·s-1
B.0~2 s内用C表示的该反应的速率为6.0 mol·L-1· min-1
C.2 s末时用C表示的该反应的速率为0.1 mol·L-1·s-1
D.0~2 s内用B表示的该反应的速率为6.0 mol·L-1· min-1
题组二　化学反应速率快慢的比较
4.(2025四川内江期中)已知反应4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最慢的是(　　)
A.v(NO2)=0.72 mol/(L·min)
B.v(CO)=1.5 mol/(L·min)
C.v(N2)=0.04 mol/(L·s)
D.v(CO2)=0.1 mol/(L·s)
5.(2024陕西西安长安一中月考)对于反应3A(g)+B(g) 4C(g)+2D(g),测得4种条件下的反应速率分别为①v(A)=0.9 mol·L-1·s-1、②v(B)=24 mol·L-1·min-1、③v(C)=1.6 mol·L-1·s-1、④v(D)=1.8 mol·L-1·min-1。则上述4种条件下的反应速率大小关系正确的是(　　)
A.②>④>③>①　　　　　　B.②>①>④>③
C.②=③>①>④　　　　　　D.②=③>④=①
题组三　影响化学反应速率的因素
6.(教材习题改编)采取下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是(　　)
A.Fe与稀硫酸反应制取H2时,用浓硫酸代替稀硫酸
B.NaOH溶液和稀硝酸反应时,增大反应体系的压强
C.Na与水反应时,增加水的用量
D.工业上合成氨时,使用铁触媒作催化剂
7.(易错题)(2025吉林四平月考)下列各组物质进行反应(表内物质均为反应物),反应刚开始时,放出H2的速率最快的是(　　)
选项 金属(粉末状) 酸及其浓度 酸的体 积/mL 反应起始 温度/℃
A 0.1 mol Zn 6 mol·L-1硝酸 20 50
B 0.1 mol Fe 3 mol·L-1硫酸 20 30
C 0.1 mol Zn 3 mol·L-1硫酸 20 30
D 0.1 mol Zn 3 mol·L-1盐酸 40 30
8.(易错题)(2025山东省实验中学月考)容积可变的密闭容器中加(通)入足量的C和H2O(g)进行反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),下列说法不正确的是(　　)
A.保持压强不变,充入氖气,H2(g)的生成速率不变
B.保持体积不变,充入氖气,H2(g)的生成速率不变
C.将容器的体积缩小一半,其反应速率增大
D.保持体积不变,再向容器中加入少量的C,其反应速率不变
题组四　与化学反应速率相关的简单图像
9.(2025河南濮阳一中月考)向5 L恒容密闭容器中充入一定量N2和CO2,发生反应N2(g)+CO2(g)C(s)+2NO(g),其中N2、NO的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。则0~10 min内用NO浓度变化表示的平均反应速率为(　　)
A.0.04 mol·L-1·min-1
B.0.02 mol·L-1·min-1
C.0.004 mol·L-1·min-1
D.0.008 mol·L-1·min-1
10.(2025浙江台州联考)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4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,下列说法正确的是(　　)
A.由图可知,乙酸的生成速率随温度升高而升高
B.250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是催化剂的催化效率降低
C.由300~400 ℃时图像变化可得,其他条件相同时,催化剂的催化效率越低,乙酸的生成速率越大
D.根据图像推测,工业上若用上述反应制备乙酸最适宜的温度应为400 ℃
11.某温度时,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
回答下列问题。
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(2)反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)=　　　　　　　　　　　　　。
(3)2 min时容器内混合气体的总压强与起始时相比　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);混合气体密度与起始时相比　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)下列措施能加快反应速率的是　　　　　　　　　　　　
(填字母)。
A.恒压时充入He　　　　　　　　B.恒容时充入He
C.恒容时充入X　　　　　　　　D.及时分离出Z
E.升高温度　　　　　　F.选择高效的催化剂
能力提升练
题组一　化学反应速率的理解与计算
1.(2025湖南永州联考,)一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入6 mol A和2 mol B,发生如下反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g);2 min时,剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为0.8 mol·L-1。下列说法正确的是　(　　)
A.x=1
B.0~2 min内,A的平均反应速率为1.2 mol·L-1·min-1
C.当容器内剩余0.4 mol B时,反应时间为4 min
D.其他条件相同,若起始时向1 L容器中充入6 mol A和2 mol B,当剩余1.2 mol B时,消耗时间小于2 min
2.(2025山东省实验中学期中)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400 mL稀盐酸中加入足量的锌粒(假设溶液体积不变),用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL(标准状况) 105 217 334 410 476
下列说法错误的是(　　)
A.1~2 min内,用盐酸的浓度变化表示的平均反应速率为0.025 mol/(L·min)
B.化学反应速率最大的时间段为0~1 min
C.根据以上实验数据可以判定该反应为放热反应
D.反应开始时,向盐酸中滴加少量的CuSO4溶液,相同时间内产生氢气的体积比未加CuSO4溶液时大
题组二　化学反应速率影响因素的综合分析
3.(2025江苏盐城期中)为探究反应Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O的速率影响因素,某实验小组利用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液与0.2 mol·L-1 H2SO4溶液设计实验如表:
编 号 温度/ ℃ V(Na2S2O3)/ mL V(H2SO4)/ mL V(H2O)/ mL 出现浑浊 时间/s
① 20 10 10 0
② 20 10 V 5
③ 50 10 10 0
下列说法正确的是(　　)
A.实验①②作为对比可探究浓度对化学反应速率的影响,则V=10
B.实验①③作为对比可探究温度对化学反应速率的影响
C.实验③10 s后浑浊不再增多,则前10 s内v(Na2S2O3)=0.01 mol·L-1·s-1
D.该实验最好通过测SO2的体积变化来判断反应速率的快慢
4.(2025湖北宜昌协作体期中)某课外兴趣小组通过实验探究影响化学反应速率的因素。
(1)为探究金属的活动性对金属与稀硫酸反应的反应速率的影响,小组同学用Cu、Fe、Mg和同浓度的硫酸反应,研究的实验报告如表:
实验步骤 现象 结论
①分别取等体积的2 mol·L-1硫酸于试管中;②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg 反应快慢:Mg>Fe>Cu
预期的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　;要得出正确的实验结论,还需控制的实验条件是　　　　　　　　　　　。
(2)为更精确地研究浓度对反应速率的影响,小组同学利用压强传感器等数字化实验设备,探究镁与不同浓度硫酸的反应速率,两组实验所用药品如下表:
实验 序号 镁条的 质量/g 硫酸
物质的量浓度/(mol·L-1) 体积/mL
Ⅰ 0.01 1.0 2
Ⅱ 0.01 0.5 2
实验结果如图所示。
①实验Ⅰ对应图中曲线　　　　(填字母);图中曲线的斜率越大,说明反应速率越　　　　(填“快”“慢”或“无法确定”)。
②分析实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;随着反应不断进行,化学反应速率减慢,原因是　　　　　　　　　　　　　　。
题组三　化学反应速率图像的综合分析与应用
5.(2025河北衡水二中月考)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X 2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ的催化效果更好
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随时间的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
6.(2024福建龙岩连城一中月考)某化学小组欲测定KClO3与NaHSO3反应的化学反应速率,并探究影响其化学反应速率的因素,请回答下列问题:
Ⅰ.该小组同学设计了3组实验,探究影响化学反应速率的部分因素,具体情况如表所示。
实验 编号 加入0.1 mol·L-1 KClO3溶液的体积/mL 加入0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液的体积/mL 加入水的 体积/mL 反应 温度/ ℃
1 10 10 0 25
2 10 5 a 25
3 10 10 0 60
(1)表中a=　　　　,通过实验1和实验3可探究　　　　对化学反应速率的影响。
(2)写出KClO3与NaHSO3反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.该小组同学依据实验1的条件进行反应并测定其化学反应速率,所得数据如图所示。
(3)该反应在0~4 min的化学反应速率v(NaHSO3)为　　　　　　　　。
分析实验数据发现,反应过程中该反应的化学反应速率先增大后减小,探究化学反应速率先增大的原因,具体情况如表所示。
方案 假设 实验操作
1 该反应放热,使溶液温度升高,化学反应速率加快 向烧杯中加入10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液,　　　　　　　　　　　　
2 取10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液加入烧杯中,向其中加入少量NaCl固体,再加入10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液
(4)补全方案1中的实验操作:　　　　　　。
(5)方案2中的假设为　　　　　　　　　。
(6)除方案1、2中的假设外,还可提出的假设是　　　　　　　　　　　　。
(7)反应后期化学反应速率减小的原因是　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　在同一化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率(单位一致)数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,C错误。
2.C　根据化学方程式中各物质的速率(单位一致)之比等于其化学计量数之比判断(解题关键)。=,则3v(NH3)=4v(O2),A错误;=,则2v(O2)=3v(N2),B错误;==,则3v(N2)=v(H2O),C正确;==,则2v(O2)=v(H2O),D错误。
3.B　A是固体,不用A表示该反应的反应速率(易错点),A错误;0~2 s内用C表示的该反应的速率为=0.1 mol·L-1· s-1=6.0 mol·L-1· min-1,B正确;0~2 s内用C表示的该反应的速率为0.1 mol·L-1·s-1,为平均反应速率,不是瞬时反应速率(易错点),C错误;同一反应中,各物质的速率(单位一致)之比等于化学计量数之比,0~2 s内用B表示的该反应的速率为3.0 mol·L-1· min-1,D错误。
4.A　可将选项中用NO2、N2、CO2表示的反应速率转化为用CO表示的反应速率,并统一单位再比较。A项,v(CO)=2v(NO2)=1.44 mol/(L·min);B项,v(CO)=1.5 mol/(L·min);C项,v(CO)=4v(N2)=0.16 mol/(L·s)=9.6 mol/(L·min);D项,v(CO)=v(CO2)=0.1 mol/(L·s) =6 mol/(L·min);反应速率大小顺序是C>D>B>A,所以反应速率最慢的是A。
5.C　比较化学反应速率快慢,需注意单位统一,根据不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,可将不同物质表示的反应速率均转化为B的反应速率。①v(B)=v(A)=0.9 mol·L-1·s-1×=0.3 mol·L-1·s-1,②v(B)=24 mol·L-1·min-1=0.4 mol·L-1·s-1,③v(B)=v(C)=1.6 mol·L-1·s-1×=0.4 mol·L-1·s-1,④v(B)=v(D)=1.8 mol·L-1·min-1×=0.9 mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·s-1。故反应速率的大小关系为②=③>①>④,C项正确。
6.D　常温下Fe遇浓硫酸发生钝化,A不符合题意;NaOH溶液和稀硝酸反应中没有气体参与,增大反应体系的压强不影响反应速率,B不符合题意;水为纯液体,所以Na与水反应时增大水的用量不影响反应速率,C不符合题意;工业上合成氨时,使用铁触媒作催化剂,反应速率加快,D符合题意。
7.C　硝酸和锌反应不生成氢气(易错点);锌的活动性比铁强,所以在外界条件相同的情况下,锌与酸的反应速率比铁快,因此生成H2的速率:C>B;在相同的条件下,氢离子的浓度越大,化学反应速率越快,因此生成H2的速率:C>D,所以反应刚开始时,放出H2的速率最快的是C,故选C。
8.A　保持压强不变,充入氖气,容器体积增大,原气体物质浓度减小,故H2(g)的生成速率减小,A错误;保持体积不变,充入氖气,原气体物质浓度不变,H2(g)的生成速率不变,B正确;将容器的体积缩小一半,各气体物质浓度增大,反应速率增大,C正确;固体不影响反应速率,再向容器中加入少量的C,其反应速率不变,D正确。
易错分析
　　恒温恒容时,充入“惰性气体” 总压强增大,但体系中原气态物质的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变;恒温恒压时,充入“惰性气体” 容器容积增大 体系中原气态物质浓度减小 化学反应速率减小。
9.D　由化学方程式可知,NO为产物,在反应过程中NO的物质的量逐渐增大,则上升的曲线表示NO的物质的量随反应时间变化的情况,0~10 min内,NO的物质的量增大0.40 mol,则v(NO)==0.008 mol·L-1·min-1。
10.B　由题图可知,250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低,A错误;250~300 ℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是温度超过250 ℃时,催化剂的催化效率降低,B正确;300~400 ℃时,催化剂的催化效率很低,而乙酸的生成速率逐渐增大,说明此阶段温度是影响化学反应速率的主要因素,C错误;根据题图推测,工业上若用题述反应制备乙酸最适宜的温度应为250 ℃,D错误。
11.答案　(1)3X+Y 2Z
(2)0.05 mol·L-1·min-1
(3)减小　不变
(4)CEF
解析　(1)X、Y的起始物质的量均为1.0 mol,随着时间的变化,物质的量在减小,为反应物;Z的起始物质的量为0,为生成物;2 min后,X、Y、Z的物质的量不再发生变化且均不为0,说明该反应为可逆反应。X、Y、Z变化的物质的量分别为0.3 mol、0.1 mol、0.2 mol,变化的物质的量之比等于化学计量数之比,则反应的化学方程式为3X+Y 2Z。
(2)容器的容积为2 L,反应从开始至2 min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。
(3)由题图中数据可知,2 min时气体的总物质的量为0.7 mol+0.9 mol+0.2 mol=1.8 mol,在相同情况下,气体的压强之比等于物质的量之比,故2 min时,容器内混合气体的总压强比起始时小;从开始到2 min时,气体的总质量不变,容器容积不变,所以密度始终不变。
(4)恒压时充入He,体系分压减小,反应速率减小,A错误;恒容时充入He,不影响X、Y、Z的浓度,反应速率不变,B错误;恒容时充入X,X的浓度增大,反应速率加快,C正确;及时分离出Z,反应速率不会加快,D错误;升高温度,反应速率加快,E正确;选择高效的催化剂,反应速率加快,F正确。
能力提升练
1.D　2 min时,剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为0.8 mol·L-1,则C的物质的量为2 L×0.8 mol·L-1=1.6 mol。
根据三段式:
3A(g) + B(g)xC(g) + 2D(g)
起始(mol) 6 2 0 0
转化(mol) 2.4 0.8 1.6 1.6
2 min时(mol) 3.6 1.2 1.6 1.6
生成C、D的物质的量相等,则x=2,A错误;0~2 min内,v(A)===0.6 mol·L-1·min-1,B错误;随着反应的进行,反应物浓度减小,反应速率减小,所以再反应0.8 mol B,剩余0.4 mol B时,所需的时间大于2 min,反应所需总时间大于4 min,C错误;其他条件相同,容积缩小,反应物浓度增大,反应速率加快,当剩余1.2 mol B时,消耗时间小于2 min,D正确。
2.B　1~2 min内生成V(H2)=217 mL-105 mL=112 mL,n(H2)=0.005 mol,消耗HCl的物质的量为0.01 mol,Δc(HCl)=0.01 mol÷0.4 L=0.025 mol/L,因此,1~2 min内用盐酸的浓度变化表示的平均反应速率为0.025 mol/L÷1 min=0.025 mol/(L·min),A正确;根据题表中数据可知0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min生成氢气的体积分别是105 mL、112 mL、117 mL、76 mL、66 mL,所以化学反应速率最大的时间段为2~3 min,B错误;随着反应的进行,反应速率先增大后减小,而盐酸的浓度一直是减小的,所以反应速率增大是因为温度升高(破题关键),这说明该反应为放热反应,C正确;反应开始时,向盐酸中滴加少量的CuSO4溶液,锌置换出铜,Zn、Cu、盐酸构成原电池,加快反应速率,因此相同时间内产生氢气的体积比未加CuSO4溶液时大,D正确。
3.B　对比实验①②探究浓度对化学反应速率的影响,溶液总体积必须相同(破题关键),所以V=10+10-(10+5)=5,A错误;实验①③中,温度不同,其他条件相同,可探究温度对化学反应速率的影响,B正确;实验③中,前10 s内v(Na2S2O3)==0.005 mol·L-1·s-1,C错误;二氧化硫溶于水且与水反应,因此该实验不用测定SO2的体积变化来判断化学反应速率的快慢,否则误差太大,D错误。
4.答案　(1)金属越活泼,反应速率越快　温度相同
(2)①a　快　②镁与硫酸反应是放热反应,温度升高,化学反应速率加快　硫酸的浓度逐渐降低,化学反应速率减慢
解析　(1)根据实验报告可知,在硫酸的浓度、金属的大小、形状相同时,探究三种金属与硫酸反应的速率,还需要保证三个反应的温度相同,即在相同温度和浓度的硫酸溶液中,金属的大小、形状相同,金属越活泼反应速率越快。(2)①根据题表中数据可知,实验Ⅰ中硫酸的浓度比实验Ⅱ中的大,其他条件相同,实验Ⅰ反应速率快,故实验Ⅰ对应题图中曲线a;题图中曲线的斜率越大,说明反应速率越快。②分析实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,是因为镁与硫酸反应是放热反应,温度升高,化学反应速率加快;随着反应不断进行,硫酸的浓度逐渐降低,所以化学反应速率减慢。
5.D　由题图可知,无催化剂时,反应也能进行,A错误;催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果更好,B错误;使用催化剂Ⅱ时,在0~2 min内Y的浓度变化了2.0 mol·L-1,而a曲线表示的X的浓度也变化了2.0 mol·L-1,二者浓度变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X浓度随时间的变化,C错误;使用催化剂Ⅰ时,在0~2 min 内,Y的浓度变化了4.0 mol·L-1,则v(X)=v(Y)=× mol·L-1· min-1=1.0 mol·L-1·min-1,D正确。
6.答案　(1)5　温度　(2)Cl+3HS Cl-+3S+3H+　(3)0.007 5 mol·L-1·min-1　(4)插入温度计　(5)反应生成的Cl-使反应速率加快　(6)反应生成的H+或S使反应速率加快　(7)反应物的浓度减小
解析　(1)由题表数据可知,实验1和实验2变量为NaHSO3溶液的浓度,需要保持溶液总体积不变,则a=5;实验1和实验3变量为温度,则可探究温度对化学反应速率的影响。
(2)该反应为氧化还原反应,Cl元素的化合价降低,S元素的化合价升高,由电荷守恒、得失电子守恒、原子守恒可得该反应的离子方程式为Cl+3HS 3H++Cl-+3S。
(3)该反应在0~4 min的化学反应速率v(Cl-)==0.002 5 mol·L-1·min-1,根据同一反应中,各物质的化学反应速率(单位一致)之比等于化学计量数之比,可知v(NaHSO3)=3v(Cl-)=0.007 5 mol·L-1·min-1。
(4)根据假设可知,该反应放热,使溶液温度升高,化学反应速率加快,则需要测量溶液温度的变化,故方案1中需补充的实验操作为插入温度计。
(5)方案2加入少量NaCl固体,增大c(Cl-)、c(Na+),根据题述实验涉及的离子方程式Cl+3HS 3H++Cl-+3S,推知方案2中的假设为反应生成的Cl-使反应速率加快。
(6)两个方案分别探究了温度和Cl-对反应速率的影响,根据反应过程中存在的离子,还可以提出的假设是反应生成的H+或S使反应速率加快。
(7)随着反应的进行,体系中反应物浓度降低,导致反应速率减慢,则反应后期化学反应速率减小的原因是反应物的浓度减小。
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