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第34讲　化学反应速率及影响因素
1.知道化学反应速率的表示方法，通过实验探究了解温度、浓度、 压强和催化剂对化学反应速率的影响。
2.知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率 的影响；知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有 重要意义。
考点·全面突破
考点一　化学反应速率
1. 化学反应速率
（1）概念与公式
反应速率也可以用单位时间内反应物或生成物质量、物质的量、体积 等变化来表示，相应有对应的单位。
化学计量数　
m∶n∶p∶q　
（3）注意事项
①v指某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取 正值。
②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，因此书写反应速率时要指明用何种物 质表示。
③固体或液体纯物质（如液态水）的浓度视为常数，不能用固体或液 体纯物质的浓度变化计算化学反应速率。
2. 化学反应速率大小的比较方法
（1）先换算成用同一物质、同一单位表示的反应速率，再比较数值 的大小。
①v（CO）＝1.5 mol·L－1·min－1
②v（NO2）＝0.7 mol·L－1·min－1
③v（N2）＝0.4 mol·L－1·min－1
④v（CO2）＝1.1 mol·L－1·min－1
⑤v（NO2）＝0.01 mol·L－1·s－1
上述五种情况下反应速率由大到小的顺序为 。　　
③＞①＞②＞⑤＞④
示例：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：
一、化学反应速率的多角度计算
A. 在这2 min内用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B. 在这2 min内用C表示的反应速率是0.2 mol·L－1·min－1
C. 2 min末时的反应速率，用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
D. 在这2 min内用B表示的反应速率为负值，用C表示的反应速率为正值
√
A. t1 min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. 0～8 min，H2的平均反应速率v（H2）＝0.011 25 mol·L－1·min－1
D. 10～12 min，N2的平均反应速率v（N2）＝0.002 5 mol·L－1·min－1
√
A. v（N2）＝0.125 mol·L－1·min－1
B. v（H2O）＝0.375 mol·L－1·min－1
C. v（O2）＝0.225 mol·L－1·min－1
D. v（NH3）＝0.250 mol·L－1·min－1
√
解析：设4 min时，生成6x mol H2O（g），由题意建立如下三段式：
【题后归纳】
　　化学反应中反应速率v（X）、转化率α（X）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、某一时刻量。
（3）根据题给信息列式求算。

二、用分压变化表示的化学反应速率的计算
（1）0～20 min，用H2表示的化学反应速率为 MPa·min－1。
0.03p　
（2）反应达到平衡时CO2的转化率为 。
60％　
5. 工业制硫酸的过程中，SO2（g）转化为SO3（g）是关键的一步， 550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中的部分数据见下表：
反应时间/min SO2（g）/mol O2（g）/mol SO3（g）/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1

解析：根据题给信息列出三段式：
考点二　影响化学反应速率的因素
1. 影响化学反应速率的因素
（1）内因：反应物本身的性质。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应 的速率大小关系为 。
Mg＞Al　
（2）外因（只改变一个条件，其他条件不变）
加快　
减慢　
加快　
减慢　
加快　
减慢　
恒温恒压条件下，充入氦气等惰性气体，对反应速率的影响：
注：此处惰性气体是指不参加反应的气体。
不变　
减小　
3. 基元反应和有效碰撞理论
（1）基元反应：大多数化学反应往往经过多个反应步骤才能实现， 每一步反应都被称为基元反应；先后进行的基元反应反映了反应历 程，反应历程又称为反应机理。
（2）有效碰撞
①基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
②并不是反应物分子间的每一次碰撞都能发生反应，能够发生化学反 应的碰撞叫做有效碰撞。发生有效碰撞的两个条件是反应物分子能量 足够和取向合适。
（3）活化分子、活化能
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能 量之差。
图中：E1为 ，E2为活化分子变成生成物分子放出 的能量，使用催化剂时的活化能为 ，反应热为 。
正反应的活化能　
E3　
E1－E2　
（4）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
不变　
增加　
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
×
×
×
×
√
×
一、影响化学反应速率的因素
A. 缩小容积使压强增大 B. 恒容，充入N2
C. 恒容，充入He D. 恒压，充入He
√
解析：A项，反应前后气体的物质的量不变，缩小容积，气体的浓度增大，反应速率增大；B项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，反应速率增大；C项，容积不变，充入He，虽然容器内压强增大，但N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D项，压强不变，充入He，容器的容积必然增大，总压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。
2. 下列措施可以增大化学反应速率的是 （填序号）。
①Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉
②Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用98％浓硫酸
③H2SO4与BaCl2溶液反应时，增大压强
④2SO2＋O2 2SO3　ΔH＜0，升高温度
⑤Na与水反应时，增大水的用量
⑦H2与Cl2混合后光照
①④⑥⑦　
二、化学反应速率图像分析
3. 研究一定浓度Fe2＋溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率的实验 结果如图所示，判断下列说法正确的是（　　）
A. pH越小，氧化率越小
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、升高温度均有利于提高Fe2＋的氧化率
√
解析：由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大，A、B错误；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等，C错误。
三、“控制变量”实验探究化学反应速率的影响因素
4. 某实验小组用0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液和0.1 mol·L－1 H2SO4溶液 为反应物，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验记录如下：
实验 序号 温度 /℃ H2SO4溶液 体积/mL Na2S2O3溶液 体积/mL H2O体积
/mL 出现沉淀所需 的时间/s
Ⅰ 30 10 5 5 t1
Ⅱ 30 5 5 a t2
Ⅲ 60 10 5 5 t3
②实验结果：t2＞t1＞t3。
下列说法错误的是（　　）
A. a＝10
B. 对比实验Ⅰ、Ⅲ可知，升高温度能加快该反应的反应速率
C. 除了用产生沉淀所需时间，还可以用产生气泡所需时间来记录和 比较反应速率
D. 进行实验Ⅰ、Ⅱ时，可依次向试管中加入H2SO4溶液、H2O、 Na2S2O3溶液
√
解析：实验Ⅰ、Ⅱ的温度相同，比较H2SO4的浓度不同时，对反应速率产生的影响，则Na2S2O3的浓度应相同，溶液的总体积应相同，从而得出a＝10，A正确；实验Ⅰ、Ⅲ中反应物的浓度都相同，实验结果：t1＞t3，对比实验Ⅰ、Ⅲ可知，升高温度能加快该反应的反应速率，B正确；因为酸的浓度、温度都会影响SO2气体的溶解度，所以不能用产生气泡所需时间来记录和比较反应速率，C错误；因为H2SO4溶液的浓度不同，而Na2S2O3溶液的浓度相同，所以进行实验Ⅰ、Ⅱ时，可依次向试管中加入H2SO4溶液、H2O、Na2S2O3溶液，D正确。
【思维建模】
解答“变量控制”实验题的思维模型
考点三　过渡态理论与速率常数
1. 过渡态理论
如图所示是两步完成的化学反应。
（1）该反应的反应物为 ，中间体为 ，生成物 为 。
A、B　
C　
D　
（2）由A、B生成C的反应为 （填“吸”或“放”，下同）热 反应，由C生成D的反应为 热反应，总反应为 热反应。
（3）第一步为 （填“快”或“慢”，下同）反应，第二步 为 反应，决定总反应快慢的是第 步反应。
吸　
放　
放　
慢　
快　
一　
2. 速率常数与速率方程
（1）速率常数
速率常数（k）是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反 应速率。在相同浓度的条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的 反应速率。
化学反应速率与反应物浓度（或浓度的次方）成正比，而速率常数是 其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改 变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
（2）速率方程
一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘 积成正比。
则v＝k·ca（A）·cb（B）（其中k为速率常数）。
v＝k3·c2（H2）·c2（NO）。
（3）速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数。同一 反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。
一、反应机理与过渡态理论
1. 甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程（“·”表示单电 子）：
①Cl2 2Cl·（慢反应）
已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说 法不正确的是（　　）
A. 上述过程的总反应方程式为CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl
B. 光照的主要作用是促进反应①的进行，从而使总反应速率加快
C. 反应②～④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应
D. 反应①是释放能量的反应
√
A. 第①步为决速步骤
B. 升高温度，该反应的速率加快
C. 该反应的ΔH＝－Ea kJ·mol－1
D. 催化剂降低了活化能，加快了反应速率
√
解析：第①步的正反应活化能Ea1＞第②步正反应活化能Ea2，所以反应速率：①＜②，而总反应速率取决于慢的反应，故决速步骤为第①步，A正确；温度升高，反应速率加快，B正确；Ea是该反应正反应的活化能，C错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，D正确。
二、反应速率常数的相关计算
序号 c（ClNO）/（mol·L－1） v/（mol·L－1·s－1）
① 0.30 3.60×10－9
② 0.60 1.44×10－8
③ 0.90 3.24×10－8
n＝ ；k＝ 。
2　
4.0×10－8 L·mol－1·s－1　
真题·体验品悟
A. 使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B. 反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大
C. 使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D. 使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
√
解析：由题图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；由题图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；由题图可知使用Ⅰ时反应的最高活化能小于使用Ⅱ时反应的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；由题图可知使用Ⅰ时在反应历程前两步中活化能较低，生成M的反应速率较快，历程后两步中活化能较高，消耗M的反应速率较慢，所以M所能达到的最高浓度更大，D正确。
2. （2025·安徽高考11题）恒温恒压密闭容器中，t＝0时加入A（g），各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图（反应速率v＝kx，k为反应速率常数）。
下列说法错误的是（　　）
B. 0～t1时间段，生成M和N的平均反应速率相等
C. 若加入催化剂，k1增大，k2不变，则x1和xM，平衡均变大
D. 若A（g）→M（g）和A（g）→N（g）均为放热反应，升高温度 则xA，平衡变大
√
催化剂不影响平衡移动，故xM，平衡不变，C错误；A（g）→M（g）和A（g）→N（g）均为放热反应，则升高温度，平衡均逆向移动，故xA，平衡变大，D正确。
3. （2024·浙江1月选考14题）酯在NaOH溶液中发生水解反应，历程 如下：
＋OH－ ＋R'O－ ＋R'OH
①
②RCOOCH2CH3水解相对速率与取代基R的关系如下表：
取代基R CH3 ClCH2 Cl2CH
水解相对速率 1 290 7 200
已知：
A. 步骤Ⅰ是OH－与酯中Cδ＋作用
B. 步骤Ⅲ使Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动，使酯在NaOH溶液中发生的水解反 应不可逆
C. 酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3＞ClCH2COOCH2CH3
D. 与OH－反应、 与18OH－反应，两者所 得醇和羧酸盐均不同
下列说法不正确的是（　　）
√
解析：A项，步骤Ⅰ是OH－与酯基中的Cδ＋作用生成羟基和—O－，正确；B项，步骤Ⅲ使溶液中R'O－和RCOOH减少，从而促使Ⅰ和Ⅱ的平衡正向移动，步骤Ⅲ不可逆，从而使得酯在NaOH溶液中发生的水解反应不可逆，正确；C项，从信息②可知，随着取代基R上Cl个数的增多，水解相对速率增大，原因为Cl的电负性较强，对电子的吸引能力较强，使得酯基的水解速率增大，F的电负性强于Cl，对电子的吸引能力更强，因此酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3＞ ClCH2COOCH2CH3，正确；
D项， 与OH－反应，根据信息①可知，第一步反应后18O既存在于羟基中也存在于—O－中，随着反应进行，最终18O存在于羧酸盐中，同理 与18OH－反应，最终18O存在于羧酸盐中，两者所得醇和羧酸盐相同，错误。
（1）催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 。
A. v与CO2（g）的压强无关
B. v与溶液中溶解H2的浓度无关
C. 温度升高，v不一定增大
D. 在溶液中加入N（CH2CH3）3，可提高CO2转化率
CD　
解析：A项，v与CO2（g）的压强有关，压强越大，溶液中CO2的浓 度越大，v越大，错误；B项，v与溶液中溶解H2的浓度有关，氢气浓 度越大，v越大，错误；C项，温度升高，v不一定增大，反应Ⅳ和Ⅴ 是快反应，而反应Ⅵ是慢反应（决速步骤），若Ⅳ和Ⅴ是放热反应且 可以快速建立平衡状态，则随着温度升高L的浓度减小，若L的浓度 减小对反应速率的影响大于温度升高对总反应速率的影响，则总反应 速率减小，故总反应的速率不一定增大，正确；D项，在溶液中加入 的N（CH2CH3）3会与HCOOH反应，使得三个平衡正向移动，可提 高CO2转化率，正确。
当c≤c0时，v随c增大而增大，因M是基元反应
Ⅳ的反应物，直接影响基元反应Ⅵ中反应物L的生成；c＞c0时，v不
再显著增加，因受限于CO2（g）和H2（g）在溶液中的溶解速度（或
浓度）　
解析：当c≤c0时，v随c增大而增大，因M是基元反应Ⅳ的反应物，直 接影响基元反应Ⅵ中反应物L的生成；c＞c0时，v不再显著增加，因 受限于CO2（g）和H2（g）在溶液中的溶解速度（或浓度）。
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括8个小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. 已知：4NH3＋5O2 4NO＋6H2O。若反应速率分别用v （NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）表示，则下列关系正确的 是（　　）
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√
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2. 化学反应速率是用来表示化学反应过程进行快慢的物理量，下列 措施能减慢反应速率的是（　　）
选项 反应 措施
A 铁片与硫酸反应制取H2 将铁片换成铁屑
B 大理石与稀盐酸反应制取CO2 加入NaCl溶液
C H2O2溶液分解制备O2 添加少量MnO2
D 密闭容器中N2与H2合成NH3 压缩容器容积
√
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解析：大理石与稀盐酸反应过程中加入NaCl溶液，导致c（H＋） 减小，反应速率减慢，选B。
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3. 对于硫酸工业中SO2的催化氧化反应：2SO2＋O2 2SO3，下 列说法错误的是（　　）
A. 使用催化剂能加快化学反应速率
B. 增大压强（减小容器容积）对反应速率无影响
C. 降低反应温度，化学反应速率减慢
D. 增大O2浓度，化学反应速率加快
解析：对于有气体参加的反应，增大压强可以加快化学反应速率，B错误。
√
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①升温 ②恒容下通入惰性气体
③增加CO浓度 ④加催化剂
A. ①②③ B. ①③④
C. ①②④ D. ②③④
√
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解析：①升高温度，能增加单位体积内的活化分子数，有效碰撞次数增加，化学反应速率加快，符合题意；②恒容下通入惰性气体，各物质的浓度不变，化学反应速率不变，不符合题意；③增加CO浓度，化学反应速率加快，符合题意；④加催化剂可降低反应的活化能，增大活化分子百分数，有效碰撞次数增加，化学反应速率加快，符合题意；符合题意的是①③④。
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5. （2025·浙江模拟预测）碰撞理论是我们理解化学反应速率的重要 工具，如图为HI分解反应中分子碰撞示意图。
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下面说法正确的是（　　）
A. 图1中分子取向合适，发生有效碰撞
B. 活化分子具有的能量与反应物分子具有的能量之差，是反应的活 化能
C. 用光辐照的方法，也可以增大活化分子数目，加快反应速率
√
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A. 该反应ΔH＜0
B. 两步反应中，决定总反应速率的是反应①
C. 升高温度，可提高 N2O 的平衡转化率
D. Fe＋增大了活化分子百分数，加快了化学反应速率，但不改变反 应的ΔH
√
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解析：A项，如图能量变化可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应为放热反应，该反应ΔH＜0，正确；B项，两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应速率慢的基元反应决定，即反应①决定，正确；C项，该反应是放热反应，升高温度，反应逆向进行，N2O的平衡转化率降低，错误；D项，Fe＋为反应的催化剂，增大了活化分子百分数，加快反应速率，但不改变反应的ΔH，正确。
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B. C—H与Cl—Cl键能之和大于H—Cl键能
C. 常温下，丙烷氯代反应中 —CH2— 上H原子比—CH3上H原子更容 易被取代
D. 升高反应温度，生成1-氯丙烷的速率增大程度小于生成2-氯丙烷的 速率增大程度
√
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生成产物乙（2-氯丙烷）的活化能小，反应更容易发生，即丙烷氯代反应中 —CH2— 上H原子比 —CH3上H原子更容易被取代，C正确；生成1-氯丙烷的活化能大，温度对生成1-氯丙烷的速率影响更大，升高反应温度，生成1-氯丙烷的速率增大程度大于生成2-氯丙烷的速率增大程度，D错误。
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　　　　　时间min
　物质的量/mol
物质　　　　　　 0 2 4 6 8 10
SO2 4.8 2.64 1.8 1.8 2.1 2.1
CO2 0 1.08 1.5 1.5 1.75 1.75
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下列说法不正确的是（　　）
A. 前2 min的平均反应速率v（CH4）＝0.27 mol·L－1·min－1
B. 6 min时SO2的转化率等于10 min时SO2的转化率
C. 其他条件不变，在第10 min后降低温度，可使容器中的CO2的浓 度升高到1.4 mol·L－1
D. 向容器内通入适量的H2S，会使平衡逆向移动
√
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C项，10 min时，SO2浓度1.05 mol·L－1，CO2浓度0.875 mol·L－1，若 不改变容器体积，结合方程式，当二氧化硫全部转化时，CO2的浓度 为1.2 mol·L－1，但该反应为可逆反应，低温平衡正向移动，CO2浓度 不能达到1.4 mol·L－1，错误；D项，H2S会与SO2发生氧化还原反应， 导致平衡逆向移动，正确。
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二、非选择题（本题包括2个小题）
（1）降低温度，化学反应速率 （填“增大”“减小”或 “不变”）。
解析：降低温度，化学反应速率减小。
减小　
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（2）600 ℃时，在一容积为2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10 min和20 min 时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量随时间的变化如图所示，前10 min正反应速率逐渐 （填“增大”“减小”或“不变”）；前15 min内用SO3表示的平均反应速率为 。
减小　
1.33×10－3 mol·L－1·min－1
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（3）图中反应进程，表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段 是 。
解析：反应过程中SO2、O2、SO3物质的量不随时间变化的时间段为 15～20 min和25～30 min，反应处于平衡状态。
15～20 min、25～30 min　
1
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（4）根据如图判断，10 min时改变的条件可能是 （填字母， 下同）；20 min时改变的反应条件可能是 。
a.加入催化剂 b.缩小容器容积
c.降低温度 d.增加O2的物质的量
解析：10～15 min时三条曲线斜率的绝对值突然增大，说明反应速率 突然加快，其原因可能是加入催化剂或缩小容器容积。反应进行至20 min 时，曲线发生变化的原因是O2 的物质的量突然增大，平衡发生 移动，引起SO2、SO3物质的量随之发生变化。
ab 　
d　
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10
（1）研究表明上述反应历程分两步：
该总反应的速率由反应 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）决定，反应Ⅰ的活化 能比反应Ⅱ的活化能 （填“高”或“低”）。
Ⅰ　
高　
1
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解析：化学反应速率取决于反应慢的一步，由题意可知反应Ⅰ为慢反 应，则总反应速率取决于反应Ⅰ；反应的活化能越大，反应速率越 慢，反应Ⅰ的反应速率比反应Ⅱ的反应速率慢，则反应Ⅰ的活化能比反 应Ⅱ的活化能高。
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NO反应完后，随着H2体积分数的增加，在Pt催
化下，N2和H2反应生成NH3　
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解析：由题图可知，当一氧化氮完全反应后，氮气的体积分数随氢气 体积分数的增大而减小，说明在铂催化下，氮气和氢气反应生成氨 气，导致氮气的体积分数随氢气体积分数的增大而减小。
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反应时间/min 0 20 40 60 80 100
c（N2O）/（mol·L－1） 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
0～20 min，反应速率v（N2O）为 mol·L－1·min－1；若N2O的起始浓度为0.20 mol·L－1，则反应至40 min时N2O的转化率α＝ 。
0.001　
20％
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