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第八章　化学反应速率与化学平衡
第39讲　化学反应速率及其影响因素
1.了解化学反应速率的概念及表示方法,能根据提取的信息计算化学反应速率。2.知道化学反应是有历程的,认识活化能对化学反应速率的影响。3.能运用外界因素对化学反应速率的影响规律,解释生产、生活中的实际问题。
考点一　化学反应速率
1.化学反应速率的表示方法
(1)通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。
(2)数学表达式及单位
v=,单位为mol/(L·s)或mol/(L·min)。
2.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化学计量数之比。
如在反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)中,存在v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)=m︰n︰p︰q。
(1)根据化学反应速率的表达式v=,思考下列问题:
①用固体反应物能否表示反应的化学反应速率 说明理由。
不能,“Δc”代表物质浓度的增加或减小,反应前后固体物质的浓度几乎不发生变化,无法用固体反应物表示反应速率。
②化学反应速率是瞬时速率还是平均速率
“Δt”代表某一时间段,故化学反应速率是平均速率。
(2)已知反应:A(g)+3B(g)===2C(g)+2D(g),在不同条件下的反应速率如下:
①v(A)=0.45 mol/(L·min)
②v(B)=0.6 mol/(L·s)
③v(C)=0.3 mol/(L·s)
④v(D)=0.45 mol/(L·s)
上述四种条件下,反应速率由大到小的顺序为④>②>③>①(填序号)。
3.“三段式”法计算化学反应速率
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g),起始时A、B、C的浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1、c mol·L-1,反应进行至t1 s时,A消耗了x mol·,化学反应速率的计算如下:
　　　　　　　　　　　mA(g)+nB(g) pC(g)
起始浓度/(mol·L-1) 　　a　　　　b　　　　c
转化浓度(mol·L-1) 　　x　　　　　　　
t1 s时浓度/(mol·L-1)　a-x　　　b-　 　
v(A)= mol·L-1·s-1,v(B)= mol·L-1·s-1,v(C)= mol·L-1·s-1。
1.在铝与稀硫酸的反应中,已知10 s末H2SO4的浓度减小了0.6 mol/L,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是(　C　)
A.0.02 mol/(L·min) B.1.8 mol/(L·min)
C.1.2 mol/(L·min) D.0.18 mol/(L·min)
解析:铝与稀硫酸的反应方程式为2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑,在溶液体积不变的情况下,H2SO4的浓度减小了0.6 mol/L,则硫酸铝的浓度增加×0.6 mol/L=0.2 mol/L,所以10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是=0.02 mol/(L·s)=1.2 mol/(L·min)。
2.(2025·贵州贵阳模拟)某温度下,向2 L恒容密闭容器中加入N2O3固体,发生反应N2O3(s) NO2(g)+X(g)(未配平),反应过程如图所示,下列说法正确的是(　D　)
A.向容器中再加入N2O3,正反应速率加快
B.第2 min时,该反应的v正=v逆
C.反应达平衡时,N2O3的转化率为40%
D.X是NO,0~3 min用NO表示的反应速率为0.4 mol·L-1·min-1
解析:N2O3是固体,其量增加,浓度并未改变,对化学反应速率无影响,A错误;由图示信息可知,第2 min时,N2O3的物质的量还在减小,NO2的物质的量还在增大,即反应未达到平衡状态,正反应速率大于逆反应速率,B错误;反应达平衡时,N2O3的转化率为×100%=60%,C错误;由图分析在交叉点N2O3减少2 mol,NO2增加2 mol,因此反应方程式中N2O3的化学计量数和NO2的化学计量数相等,根据原子守恒X是NO,0~3 min,用NO表示的反应速率为v(NO)==0.4 mol·L-1·min-1,D正确。
3.(2025·福建福州一模)2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g) 2C(g)+zD(g)。若2 s后,A的转化率为50%,测得v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,下列推断正确的是(　D　)
A.v(A)=v(C)=0.75 mol·L-1·s-1
B.z=3
C.B的转化率为25%
D.C的体积分数为28.6%
解析:若2 s后,A的转化率为50%,参加反应的A为2 mol×50%=1 mol,测得v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,生成的D为0.25 mol·L-1·s-1×2 L×2 s=1 mol,则,解得z=2,列三段式有:
　　　　　　2A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)
初始/mol　　2　　　2　　　　0　　　0
变化/mol　　1　　　1.5　　　1　　　1
平衡/mol　　1　　　0.5　　　1　　　1
速率之比等于化学计量数之比,v(A)=v(C)=v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,故A错误;由上述计算可知,z=2,故B错误;B的转化率为×100%=75%,故C错误;2 s后,n(A)=1 mol,n(B)=0.5 mol,n(C)=n(D)=1 mol,则C的体积分数为×100%≈28.6%,故D正确。
考点二　影响化学反应速率的因素　活化能
1.影响化学反应速率的因素
(1)内因:反应物的组成、结构和性质。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)
下列措施可以增大化学反应速率的有①④⑥⑦(填序号)。
①H2与Cl2混合后光照;②Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用98%浓硫酸;③Na与水反应时,增大水的用量;④2SO2+O22SO3　ΔH<0,升高温度;⑤H2SO4与BaCl2溶液反应时,增大压强;⑥2H2O2===2H2O+O2↑反应中,加入少量MnO2;⑦Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al片改成Al粉。
2.有效碰撞理论
(1)有效碰撞
(2)活化分子、活化能
①活化分子:能够发生有效碰撞的分子(具有足够的能量),活化分子百分数=×100%。
②活化能(如图)
E1为正反应的活化能,E3为使用催化剂时的活化能,反应热为E1-E2。
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
条件改变 单位体积内 有效碰 撞次数 化学反 应速率
分子 总数 活化 分子数 活化分子 百分数
增大反应 物浓度 增加 增加 不变 增加 增大
增大压强 增加 增加 不变 增加 增大
升高温度 不变 增加 增加 增加 增大
加催化剂 不变 增加 增加 增加 增大
1.(2025·浙江杭州模拟)碰撞理论是我们理解化学反应速率的重要工具,下图为HI分解反应中分子碰撞示意图。
下列说法正确的是(　C　)
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
D.由图知,2HI→H2+I2是基元反应
解析:由示意图可知,只有图3有新物质生成,故图3中的碰撞为有效碰撞,故A错误;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为反应的活化能,故B错误;用光辐照的方法,也可以增大活化分子百分数,也可以增大活化分子数目,加快反应速率,故C正确;结合图3可知,2HI→H2+I2是总反应,不是基元反应,故D错误。
2.一定温度下,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:增大,原因是单位体积内活化分子数目增多,单位时间内有效碰撞的次数增加。
(2)恒容充入N2:增大。
(3)恒容充入He:不变,原因是单位体积内活化分子数不变。
(4)恒压充入He:减小。
3.某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
【实验原理】　2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
【实验内容及记录】
实验编号 实验温 度/℃ 试管中所加试剂及其用量/mL
0.6 mol/L H2C2O4溶液 H2O 3 mol/L H2SO4溶液 0.05 mol/L KMnO4溶液 溶液褪至无色 所需时间/min
① 25 3.0 V1 2.0 3.0 1.5
② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 2.7
③ 50 2.0 V2 2.0 3.0 1.0
(1)V1=2.0,V2=3.0。
(2)实验①②探究的是浓度对化学反应速率的影响,根据上表中的实验数据,可以得到的结论是其他条件不变,增大(减小)反应物浓度,化学反应速率增大(减小)。
(3)探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验②③(填实验编号)。
解答“变量控制”题目的思维模型
1.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是(　C　)
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
解析:A项,一般来说,催化剂可以用来加快化学反应速率,故催化氧化氨制备硝酸时加入铂可以加快化学反应速率,不符合题意;B项,中和滴定时,边滴边摇锥形瓶,可以让反应物快速接触,可以加快化学反应速率,不符合题意;C项,锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸中HCl的浓度,会降低化学反应速率,符合题意;D项,石墨合成金刚石,该反应中没有气体参与,增大压强不会改变化学反应速率,不符合题意。
2.(2022·广东卷)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,下列说法正确的是(　D　)
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
解析:由图可知,无催化剂时,随着反应的进行,生成物的浓度也在增加,说明反应也在进行,A项错误;由题图曲线变化规律可知,相同时间内,催化剂Ⅰ条件下生成物浓度变化更大,则催化剂Ⅰ使反应的活化能更低,B项错误;2 min时,a曲线和催化剂Ⅱ曲线浓度变化的量相等,与反应中X、Y的化学计量数矛盾,而a曲线和催化剂Ⅰ曲线浓度变化的量的关系符合X、Y的化学计量数的关系,故a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化,C项错误;由C项分析及图像可知,使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)==1.0 mol·L-1·min-1,D项正确。
3.(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中Se的影响因素,测得不同条件下Se浓度随时间变化关系如图。
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是(　C　)
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se+8H+===2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se的去除效果越好
解析:实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)==2.0×10-5 mol·L-1·h-1,A项错误;实验③中水样初始pH=8,溶液呈弱碱性,结合氧化还原反应规律可得离子方程式为2Fe+Se+4H2O===2Fe(OH)3+Se+2OH-,B项错误;由实验①②可知,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量,反应速率加快,C项正确;由实验②③可知,其他条件相同时,适当减小水样初始pH,Se的去除效果更好,但若水样初始pH太小,与H+反应的纳米铁的量增多,从而影响Se的去除效果,D项错误。
4.(2024·重庆卷)醋酸甲酯制乙醇的反应为CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是(　D　)
A.该反应的ΔH>0
B.容器甲中平均反应速率v(H2)=mol/(L·min)
C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)D.容器丙中乙醇的体积分数为8%
解析:温度越高,反应速率越快,比较容器乙、丙可知,容器丙内反应升高温度,醋酸甲酯的物质的量增大,则反应逆向进行,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0,A错误;容器甲中平均反应速率v(H2)=2v(CH3COOCH3)=2×mol/(L·min)= mol/(L·min),B错误;温度越高,反应速率越快,比较容器乙、丙可知,容器丙达到平衡状态,但不确定容器乙是否达到平衡状态,不能确定正、逆反应速率相对大小,C错误;对容器丙而言:
　 　　　　　　CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)
起始/(mol/L) 　 　0.1　　　　　 0.98　　　　　　　0 　0
转化/(mol/L) 　　0.08　　　　　 0.16　　　　　 　0.08 　0.08
平衡/(mol/L) 　　0.02　　　　　 0.82　　　　　 　0.08 　0.08
容器丙中乙醇的体积分数等于乙醇的浓度分数为×100%=8%,D正确。
5.(2022·河北卷改编)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的化学方程式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。如图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,如图乙为反应①和②的ln k~曲线。下列说法正确的是(　C　)
A.随c(X)的减小,反应①②的速率均减小
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应①决定
解析:由题中的信息可知,题图甲中浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表的是X,浓度随时间变化逐渐增大的曲线代表的是Z,浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表的是Y;由题图乙中的信息可知,反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由题图甲中的信息可知,随c(X)的减小,c(Y) 先增大后减小,结合速率方程可知,随c(X)的减小,反应①的速率减小,而反应②的速率先增大后减小,A说法错误;根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B说法错误;升高温度可以增大反应①的速率,但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的,且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大,因此,欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C说法正确;由题图乙中的信息可知,温度低于T1时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D说法错误。
课时作业39(总分:60分)
1.(3分)下列做法的目的与改变化学反应速率无关的是(　B　)
A.牛奶放在冰箱里保存
B.向玻璃中加入Cu2O
C.高炉炼铁前先将铁矿石粉碎
D.在糕点包装内放置小包铁粉
2.(3分)已知2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g),若反应速率分别用v(H2S)、v(O2)、v(SO2)、v(H2O)表示,则正确的关系式为(　B　)
A.2v(H2S)=3v(O2) B.2v(O2)=3v(SO2)
C.3v(O2)=2v(SO2) D.3v(O2)=2v(H2O)
解析:化学反应速率之比等于化学计量数之比,由化学方程式可知,v(H2S)︰v(O2)︰v(SO2)︰v(H2O)=2︰3︰2︰2,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,得3v(H2S)=2v(O2)=3v(SO2)=3v(H2O),故B正确。
3.(3分)(2025·广东广州模拟)在C(s)+CO2(g) 2CO(g)的反应中,现采取下列措施,其中能够使反应速率增大的是(　C　)
①缩小容器容积,增大压强　②增加碳的量　③恒容下通入CO2　④恒容下充入N2　⑤恒压下充入N2
A.①④ B.②③⑤
C.①③ D.①②④
解析:该反应为有气体参加的反应,缩小容器容积,增大压强,反应速率增大,①符合题意;碳为固体,增加碳的量,反应速率不变,②不符合题意;恒容下通入CO2,反应物浓度增大,反应速率增大,③符合题意;恒容下充入N2,参与反应的各物质的物质的量浓度不变,反应速率不变,④不符合题意;恒压下充入N2,容器容积增大,参与反应的各物质的物质的量浓度减小,反应速率减小,⑤不符合题意。
4.(3分)(2026·甘肃兰州模拟)为了控制化学反应速率,需研究化学反应速率的影响因素。下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是(　A　)
A.铁与稀硫酸反应,可滴入几滴硫酸铜溶液
B.K2SO4溶液与Ba(OH)2溶液反应时,可增大压强
C.Zn与稀盐酸反应,可加入少量醋酸钠粉末
D.保持容器容积不变,向反应2HI(g) H2(g)+I2(g)中充入氩气
解析:铁与硫酸铜溶液发生置换反应,被置换出来的铜附着在铁上,和稀硫酸共同构成原电池,可以加快反应速率,A符合题意;K2SO4溶液与Ba(OH)2溶液的反应,没有气体参与,增大该反应的压强,反应速率不变,B不符合题意;加入少量醋酸钠粉末,与HCl反应生成CH3COOH,CH3COOH是弱酸,H+浓度减小,则反应速率减小,C不符合题意;容器容积不变,充入稀有气体,反应气体的浓度不改变,则反应速率不变,D不符合题意。
5.(3分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法正确的是(　D　)
A.由a、c两点坐标可求得a、c两点该化学反应的速率
B.a、b、c三点的速率大小为v正(b)>v逆(a)>v正(c)
C.若提高反应温度,则c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
D.反应达到平衡时一定存在关系:3v(B)=2v(X)
解析:由a、c两点坐标可求得a、c两点间的该化学反应的平均速率,A错误;随着反应的正向进行,反应平衡前v正>v逆,平衡时v正=v逆,从反应开始至平衡的过程中正反应速率减小,逆反应速率增大,则v正(b)>v正(c)>v逆(a),B错误;若提高反应温度,则平衡会发生移动,则c(B)最终与曲线甲达平衡时的c(B)不同,C错误;反应达到平衡时物质反应速率之比等于化学计量数之比,则3v(B)=2v(X),D正确。
6.(3分)(2025·安徽宣城模拟)反应X(g)===Z(g)分两步:①X(g)===Y(g),②Y(g)=== Z(g)。恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,测得Y的浓度随时间变化曲线如图。下列说法错误的是(　D　)
A.tB.t>t0时,v(Y)=v(Z)-v(X)
C.若加入催化剂甲(仅催化反应①),c(Y)达到最大值的时间提前
D.若加入催化剂乙(仅催化反应②),c(Y)最大值会上升
解析:tt0时,v(Y)==v(Z)-v(X),B正确;加入催化剂甲加快反应①的反应速率,c(Y)达到最大值的时间提前,C正确;催化剂不影响化学平衡移动,加入催化剂乙,c(Y)最大值不会变化,D错误。
7.(3分)(2025·山东德州模拟)由下列实验事实所得出的结论正确的是(　A　)
选项 实验事实 结论
A 在Na2S2O3溶液与稀硫酸的反应中,其他条件相同时,Na2S2O3浓度越大,析出S沉淀所需时间越短 当其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率增大
B 在化学反应前后,催化剂的质量和化学性质都没有发生改变 催化剂一定不参与化学反应
C 物质的量浓度相同的盐酸和CH3COOH溶液分别与等质量的、形状相同的锌粒反应 反应开始时速率相同
D 在容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),把容器容积缩小一半 正反应速率增大,逆反应速率不变
解析:当其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率增大,A项正确;催化剂参与化学反应,但反应前后质量和化学性质不变,B项错误;物质的量浓度相同的盐酸和CH3COOH溶液中,起始氢离子浓度不同,因此反应开始时速率不同,C项错误;缩小容器容积,即增大压强,正、逆反应速率均增大,D项错误。
8.(3分)(2025·安徽合肥模拟)一定温度下,利用测压法在刚性反应器中研究A在固体催化剂作用下的分解反应:A(g) B(g)+C(g)。体系的总压强(p)随时间(t)的变化如表所示:
t/min 0 100 150 250 420 540 580 900
p/kPa 12.1 13.3 13.9 15.1 17.14 18.58 19.06 a
下列说法不正确的是(　B　)
A.250~420 min,消耗A的平均速率为0.012 kPa·min-1
B.根据表中数据计算出a为22.9
C.其他条件不变,升高体系温度不一定加快反应速率
D.其他条件不变,改用容积更小的刚性反应器,反应速率不变
解析:由反应方程式可知,反应前后A的消耗量是气体的变化量,250~420 min,消耗A的平均速率为=0.012 kPa·min-1,故A正确;反应进行到900 min前可能已经达到平衡,也可能还未达到平衡,因此无法推测出900 min时体系的压强,故B错误;若反应在催化剂表面反应,升高体系温度,催化剂活性减小,反应速率可能减小,故其他条件不变、升高体系温度不一定能加快反应速率,故C正确;改用容积更小的刚性反应器,说明压强增大,由表中数据,如:100~250 min,消耗A的平均速率为=0.012 kPa·min-1,结合250~420 min消耗A的平均反应速率可知随着体系压强的增大,反应速率没有发生变化,因此当其他条件不变时,改用容积更小的刚性反应器即增大压强,反应速率不变,故D正确。
9.(3分)(2025·山东临沂期中)某温度下,在2 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应:3A(g)+bB(g)===cC(g),12 s时生成C的物质的量为0.6 mol(反应过程如图所示)。下列说法正确的是(　D　)
A.图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率
B.2 s时,用A表示的反应速率为0.15 mol·L-1·s-1
C.化学计量数之比b︰c=1︰3
D.12 s时的压强与起始时的压强之比为8︰13
解析:平衡时,A的消耗速率等于A的生成速率,图中交点时A、B的浓度相等,但浓度继续变化,则没有达到平衡状态,故A错误;2 s时,A的浓度变化量为0.8 mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.3 mol·L-1,则2 s内反应速率v==0.15 mol·L-1·s-1,而不是2 s时的瞬时速率,故B错误;12 s时A的浓度变化量为0.8 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.6 mol·L-1,A表示的反应速率为=0.05 mol·L-1·s-1,B的浓度变化量为0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1,B表示的反应速率为 mol·L-1·s-1,C表示的反应速率为 mol·L-1·s-1,速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,3︰b︰c=0.05︰,解得b=1,c=1.5,则b︰c=2︰3,故C错误;12 s时A的物质的量为0.2 mol/L×2 L=0.4 mol,B的物质的量为0.3 mol/L×2 L=0.6 mol,C的物质的量为0.6 mol,则物质的总物质的量为1.6 mol,起始时物质的总物质的量为2.6 mol,则12 s时的压强与起始时的压强之比为8︰13,故D正确。
10.(3分)(2025·黑龙江齐齐哈尔模拟)汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染。查阅资料可知使用同种催化剂,质量相等时催化剂的比表面积对催化效率有影响。某实验小组的实验数据、图像分析与结论如下。下列说法不正确的是(　B　)
编号 t/℃ c(NO)/(mol·L-1) c(CO)/(mol·L-1) 催化剂的比表 面积(m2/g) 实验图像
Ⅰ 280 6.50× 10-3 4.00× 10-3 80
Ⅱ a 6.50× 10-3 4.00× 10-3 120
Ⅲ c 6.50× 10-3 4.00× 10-3 80
A.汽车尾气处理的化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2
B.由图像可知:a=280,c<280
C.其他条件相同时,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将增大
D.若Ⅰ组实验5 min达到平衡,该段时间内化学反应速率v(NO)=6×10-4 mol·L-1·min-1
解析:汽车尾气中NO和CO在催化剂作用下反应生成二氧化碳和氮气,处理的化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2,故A正确;由图像可知,Ⅰ、Ⅱ平衡不移动,则温度相同,所以a=280,反应Ⅲ速率快,可知温度高,则c>280,故B错误;根据实验Ⅰ、Ⅱ可知,其他条件相同时,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将增大,故C正确;若Ⅰ组实验5 min达到平衡,CO浓度降低3×10-3 mol·L-1,NO的浓度降低3×10-3 mol·L-1,该段时间内化学反应速率v(NO)==6×10-4 mol·L-1·min-1,故D正确。
11.(12分)(2024·天津卷节选)NaBH4是常用的还原剂,可选择合适的催化剂实现其可控水解制H2。NaBH4的水解反应方程式为B+4H2O===[B(OH)4]-+4H2↑,该反应放热。
(1)无催化剂时,NaBH4在酸性环境中水解迅速,在碱性环境中水解缓慢,在纯水中水解反应速率会随反应进行快速下降。在纯水中反应速率快速下降的原因是随着反应的进行,溶液的碱性增强,反应速率快速下降。
(2)相同条件下,三种试制的催化剂X、Y和Z在碱性溶液中催化NaBH4水解产生H2的体积随反应时间的变化如图。下列相关结论正确的是b(填字母)。
a.反应至3 min时,使用X产生H2的体积是使用Y的2倍
b.与Y相比,X降低反应的活化能更多
c.Z无催化活性
(3)在起始温度不同、其他条件相同的情况下进行NaBH4水解反应的对比实验,H2的生成速率与NaBH4浓度的关系如图所示。在反应过程中,体系温度随反应进行逐渐升高,催化剂活性保持不变。
①图中起始温度较高的实验对应的曲线是M(填“M”或“N”)。
②曲线M中,p点之前H2的生成速率提高,主要原因是该反应放热,随着反应的进行,温度升高,水解速率加快;p点之后H2的生成速率降低,主要原因是随着反应的进行,反应物浓度降低,浓度对速率的影响起着主要作用。
12.(18分)实验小组探究(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应及其速率,实验过程和现象见下表。
编号 1-1 1-2
实验操作
现象 无明显现象 溶液立即变蓝
已知:ⅰ.(NH4)2S2O8具有强氧化性,能完全电离,S2;
ⅱ.淀粉检测I2的灵敏度很高,遇低浓度的I2即可快速变蓝;
ⅲ.I2可与S2发生反应:2S22===+2I-。
(1)实验1-1的目的是作对照,排除O2氧化I-的干扰。
(2)(NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为S2-===+I2。
(3)为了研究(NH4)2S2O8与KI反应的速率,小组同学分别向两支试管中依次加入下列试剂,并记录变色时间,见下表。
编号 0.2 mol·L-1 KI溶液/mL 0.01 mol·L-1 Na2S2O3 溶液/mL 蒸馏 水/mL 0.4%的 淀粉溶 液/滴 0.2 mol·L-1 (NH4)2S2O8 溶液/mL 变色 时间/s
2-1 2 0 2.8 2 0.2 立即
2-2 2 0.8 0.2 2 2 30
①实验2-1不能用于测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率,原因除变色时间过短外还有无Na2S2O3时,生成少量I2后淀粉立即变蓝,无法确定S2与I-反应的浓度变化。
②加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝所需的时间明显增长,甲同学对此提出两种猜想:
猜想1:(NH4)2S2O8先与Na2S2O3反应,使c(S2)降低;
猜想2:(NH4)2S2O8先与KI反应,　　　　。
a.甲同学提出猜想1的依据:由已知信息ⅲ推测,Na2S2O3的还原性强于(填“强于”或“弱于”)KI的还原性。
b.乙同学根据现有数据证明猜想1不成立,理由是实验2-2中,Na2S2O8与Na2S2O3完全反应后的溶液中,n(S2)(4×10-5 mol),溶液应立即变蓝。
c.补全猜想2:生成的I2与Na2S2O3迅速反应,待Na2S2O3消耗完,继续生成I2时,淀粉才变蓝。
③查阅文献表明猜想2成立。根据实验2-2的数据,计算30 s内的平均反应速率v(S2)= mol·L-1·s-1(写出计算式即可)。
解析:(1)空气中的氧气也可能将I-氧化为I2,所以实验1-1的目的是作对照,排除O2氧化I-的干扰。(2)(NH4)2S2O8与KI反应生成S和I2,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为S2-===+I2。(3)②a.已知I2可与S2发生反应:2S22===4+2I-,该反应中I2是氧化剂,S2是还原剂,I-是还原产物,根据氧化还原反应的规律可知,Na2S2O3的还原性强于KI的还原性;b.根据信息ⅰ和信息ⅲ可以推测S2能发生氧化还原反应:S22 ===4,实验2-2中,起始n(S2)=4×10-4 mol,起始n(S2)=8×10-6 mol,二者反应后n(S2)=3.96×10-4 mol,仍高于实验2-1中起始n(S2)(4×10-5 mol),溶液应立即变蓝,与实际不符,故猜想1不成立。c.根据已知信息ⅲ可知,加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长的原因可能是(NH4)2S2O8先与KI反应,生成的I2与Na2S2O3迅速反应,待Na2S2O3消耗完,继续生成I2时,淀粉才变蓝。③(NH4)2S2O8先与KI反应生成I2,然后I2与Na2S2O3迅速反应,由离子方程式S2 ===222===4+2I-可知,n[(NH4)2S2O8]=n(Na2S2O3)= mol,溶液总体积V=(2+0.8+0.2+2)×1 L=5×10-3 L,故v(S2)= mol·L-1·s-1。(共73张PPT)
第八章　化学反应速率
与化学平衡
第39讲　化学反应速率
及其影响因素
目
录
考点二　影响化学反应速率的因素　活化能
课时作业
考点一　化学反应速率
真题演练 感悟高考
复习目标
1.了解化学反应速率的概念及表示方法,能根据提取的信息计算化学反应速率。2.知道化学反应是有历程的,认识活化能对化学反应速率的影响。3.能运用外界因素对化学反应速率的影响规律,解释生产、生活中的实际问题。
一
考点一 化学反应速率
1.化学反应速率的表示方法
(1)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mol/(L·s)或mol/(L·min)。
减小
增大
2.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______,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mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)中,存在v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)=______________。
不同
化学计量数
m︰n︰p︰q
(1)根据化学反应速率的表达式v=,思考下列问题:
①用固体反应物能否表示反应的化学反应速率 说明理由。
不能,“Δc”代表物质浓度的增加或减小,反应前后固体物质的浓度几乎不发生变化,无法用固体反应物表示反应速率。
②化学反应速率是瞬时速率还是平均速率
“Δt”代表某一时间段,故化学反应速率是平均速率。
微点助学
(2)已知反应:A(g)+3B(g)===2C(g)+2D(g),在不同条件下的反应速率如下:
①v(A)=0.45 mol/(L·min)
②v(B)=0.6 mol/(L·s)
③v(C)=0.3 mol/(L·s)
④v(D)=0.45 mol/(L·s)
上述四种条件下,反应速率由大到小的顺序为_______________(填序号)。
微点助学
④>②>③>①
3.“三段式”法计算化学反应速率
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g),起始时A、B、C的浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1、c mol·L-1,反应进行至t1 s时,A消耗了x mol·,化学反应速率的计算如下:
　　　　　　　　　　　mA(g)+nB(g) pC(g)
起始浓度/(mol·L-1) 　 　a　　　 b　　　 c
转化浓度(mol·L-1) 　 　x　　　 　　
t1 s时浓度/(mol·L-1)　 a-x　　 b-　 　
v(A)= mol·L-1·s-1,v(B)= mol·L-1·s-1,v(C)= mol·L-1·s-1。
1.在铝与稀硫酸的反应中,已知10 s末H2SO4的浓度减小了0.6 mol/L,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是(　　)
A.0.02 mol/(L·min) B.1.8 mol/(L·min)
C.1.2 mol/(L·min) D.0.18 mol/(L·min)
C
解析:铝与稀硫酸的反应方程式为2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑,在溶液体积不变的情况下,H2SO4的浓度减小了0.6 mol/L,则硫酸铝的浓度增加×0.6 mol/L=0.2 mol/L,所以10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是
=0.02 mol/(L·s)=1.2 mol/(L·min)。
2.(2025·贵州贵阳模拟)某温度下,向2 L恒容密闭容器中加入N2O3固体,发生反应N2O3(s) NO2(g)+X(g)(未配平),反应过程如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.向容器中再加入N2O3,正反应速率加快
B.第2 min时,该反应的v正=v逆
C.反应达平衡时,N2O3的转化率为40%
D.X是NO,0~3 min用NO表示的反应速率
为0.4 mol·L-1·min-1
D
解析:N2O3是固体,其量增加,浓度并未改变,对化学反应速率无影响,A错误;由图示信息可知,第2 min时,N2O3的物质的量还在减小,NO2的物质的量还在增大,即反应未达到平衡状态,正反应速率大于逆反应速率,B错误;反应达平衡时,N2O3的转化率为×100%=60%,C错误;由图分析在交叉点N2O3减少2 mol,NO2增加2 mol,因此反应方程式中N2O3的化学计量数和NO2的化学计量数相等,根据原子守恒X是NO,0~3 min,用NO表示的反应速率为v(NO)==0.4 mol·L-1·min-1,D正确。
3.(2025·福建福州一模)2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g) 2C(g)+zD(g)。若2 s后,A的转化率为50%,测得v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,下列推断正确的是(　　)
A.v(A)=v(C)=0.75 mol·L-1·s-1
B.z=3
C.B的转化率为25%
D.C的体积分数为28.6%
D
解析:若2 s后,A的转化率为50%,参加反应的A为2 mol×50%=1 mol,测得v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,生成的D为0.25 mol·L-1·s-1×2 L×2 s=1 mol,则,解得z=2,列三段式有:
　　　　　　2A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)
初始/mol　　2　　　2　　　　0　　　0
变化/mol　　1　　　1.5　　　 1　　　1
平衡/mol　　1　　　0.5　　　 1　　　1
速率之比等于化学计量数之比,v(A)=v(C)=v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,故A错误;由上述计算可知,z=2,故B错误;B的转化率为×100%=75%,故C错误;2 s后,n(A)=1 mol,n(B)=0.5 mol,n(C)=n(D)=1 mol,则C的体积分数为×100%≈28.6%,故D正确。
二
考点二 影响化学反应速率的因素 活化能
1.影响化学反应速率的因素
(1)内因:反应物的组成、结构和性质。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)
>
增大
减小
不变
增大
减小
气体
增大
减小
相同
比表面积
下列措施可以增大化学反应速率的有_________ (填序号)。
①H2与Cl2混合后光照;②Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用98%浓硫酸;③Na与水反应时,增大水的用量;④2SO2+O2　　　　 2SO3　ΔH<0,升高温度;⑤H2SO4与BaCl2溶液反应时,增大压强;⑥2H2O2===2H2O+
O2↑反应中,加入少量MnO2;⑦Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将Al片改成Al粉。
微点助学
①④⑥⑦
2.有效碰撞理论
(1)有效碰撞
(2)活化分子、活化能
①活化分子:能够发生有效碰撞的分子(具有足够的能量),活化分子百分数=×100%。
②活化能(如图)
____为正反应的活化能,____为使用催化剂时的活化能,反应热为E1-E2。
E1
E3
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
条件改变 单位体积内 有效碰 撞次数 化学反
应速率
分子 总数 活化 分子数 活化分子 百分数
增大反应 物浓度 ____ ____ ____ ____ ____
增大压强 ____ ____ ____ ____ ____
升高温度 ____ ____ ____ ____ ____
加催化剂 ____ ____ ____ ____ ____
增加
增加
不变
增加
增大
增加
增加
不变
增加
增大
不变
增加
增加
增加
增大
不变
增加
增加
增加
增大
1.(2025·浙江杭州模拟)碰撞理论是我们理解化学反应速率的重要工具,下图为HI分解反应中分子碰撞示意图。
下列说法正确的是(　　)
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
D.由图知,2HI→H2+I2是基元反应
解析:由示意图可知,只有图3有新物质生成,故图3中的碰撞为有效碰撞,故A错误;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为反应的活化能,故B错误;用光辐照的方法,也可以增大活化分子百分数,也可以增大活化分子数目,加快反应速率,故C正确;结合图3可知,2HI→H2+I2是总反应,不是基元反应,故D错误。
C
2.一定温度下,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:____,原因是_______________________________
____________________________。
(2)恒容充入N2:______。
(3)恒容充入He:______,原因是__________________________。
(4)恒压充入He:______。
增大
单位体积内活化分子数目增多,单位
时间内有效碰撞的次数增加
增大
不变
单位体积内活化分子数不变
减小
3.某化学小组为了探究外界条件对化学反应速率的影响,进行了如下实验:
【实验原理】　2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+
10CO2↑+8H2O
【实验内容及记录】
实验 编号 实验温 度/℃ 试管中所加试剂及其用量/mL
0.6 mol/L H2C2O4 溶液 H2O 3 mol/L H2SO4溶液 0.05 mol/L KMnO4溶液 溶液褪至无色所需时间/min
① 25 3.0 V1 2.0 3.0 1.5
② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 2.7
③ 50 2.0 V2 2.0 3.0 1.0
(1)V1=______,V2=______。
(2)实验①②探究的是_____对化学反应速率的影响,根据上表中的实验数据,可以得到的结论是_____________________________________________
_____________。
(3)探究温度对化学反应速率的影响,应选择实验_____(填实验编号)。
2.0
3.0
浓度
其他条件不变,增大(减小)反应物浓度,化学反应速
率增大(减小)
②③
解答“变量控制”题目的思维模型
思维建模
三
真题演练 感悟高考
1.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是(　　)
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
C
解析:A项,一般来说,催化剂可以用来加快化学反应速率,故催化氧化氨制备硝酸时加入铂可以加快化学反应速率,不符合题意;B项,中和滴定时,边滴边摇锥形瓶,可以让反应物快速接触,可以加快化学反应速率,不符合题意;C项,锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸中HCl的浓度,会降低化学反应速率,符合题意;D项,石墨合成金刚石,该反应中没有气体参与,增大压强不会改变化学反应速率,不符合题意。
2.(2022·广东卷)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,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使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的
变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=
1.0 mol·L-1·min-1
D
解析:由图可知,无催化剂时,随着反应的进行,生成物的浓度也在增加,说明反应也在进行,A项错误;由题图曲线变化规律可知,相同时间内,催化剂Ⅰ条件下生成物浓度变化更大,则催化剂Ⅰ使反应的活化能更低,B项错误;2 min时,a曲线和催化剂Ⅱ曲线浓度变化的量相等,与反应中X、Y的化学计量数矛盾,而a曲线和催化剂Ⅰ曲线浓度变化的量的关系符合X、Y的化学计量数的关系,故a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化,C项错误;由C项分析及图像可知,使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)==1.0 mol·L-1·min-1,D项正确
3.(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中Se的影响因素,测得不同条件下Se浓度随时间变化关系如图。
实验序号 水样 体积/mL 纳米铁 质量/mg 水样
初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是(　　)
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se+8H+===2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se的去除效果越好
C
解析:实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=
=2.0×10-5 mol·L-1·h-1,A项错误;实验③中水样初始pH=8,溶液呈弱碱性,结合氧化还原反应规律可得离子方程式为2Fe+Se+4H2O===2Fe(OH)3+Se+
2OH-,B项错误;由实验①②可知,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量,反应速率加快,C项正确;由实验②③可知,其他条件相同时,适当减小水样初始pH,Se的去除效果更好,但若水样初始pH太小,与H+反应的纳米铁的量增多,从而影响Se的去除效果,D项错误。
4.(2024·重庆卷)醋酸甲酯制乙醇的反应为CH3COOCH3(g)+2H2(g) 　　　
CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔH>0
B.容器甲中平均反应速率v(H2)=mol/(L·min)
C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)D.容器丙中乙醇的体积分数为8%
D
解析:温度越高,反应速率越快,比较容器乙、丙可知,容器丙内反应升高温度,醋酸甲酯的物质的量增大,则反应逆向进行,正反应为放热反应,该反应的ΔH<0,A错误;容器甲中平均反应速率v(H2)=2v(CH3COOCH3)=
2×mol/(L·min)= mol/(L·min),B错误;温度越高,反应速率越快,比较容器乙、丙可知,容器丙达到平衡状态,但不确定容器乙是否达到平衡状态,不能确定正、逆反应速率相对大小,C错误;对容器丙而言:
　 　　　　　　CH3COOCH3(g)+2H2(g) 　　CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)
起始/(mol/L) 　 　 0.1　　　　　 0.98　　　　　0 　 0
转化/(mol/L) 　　 0.08　　　　　 0.16　　　　0.08 　 0.08
平衡/(mol/L) 　　 0.02　　　　　 0.82　　　　0.08 　 0.08
容器丙中乙醇的体积分数等于乙醇的浓度分数为×100%=8%,D正确。
5.(2022·河北卷改编)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的化学方程式为①X Y;②Y Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。如图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,如图乙为反应①和②的ln k~曲线。下列说法正确的是(　　)
A.随c(X)的减小,反应①②的速率均减小
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控
制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应①决定
C
解析:由题中的信息可知,题图甲中浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表的是X,浓度随时间变化逐渐增大的曲线代表的是Z,浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表的是Y;由题图乙中的信息可知,反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由题图甲中的信息可知,随c(X)的减小,c(Y) 先增大后减小,结合速率方程可知,随c(X)的减小,反应①的速率减小,而反应②的速率先增大后减小,A说法错误;根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B说法错误;升高温度可以增大反应①的速率,但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的,且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大,因此,欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C说法正确;由题图乙中的信息可知,温度低于T1时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D说法错误。
四
课时作业39
1.(3分)下列做法的目的与改变化学反应速率无关的是(　　)
A.牛奶放在冰箱里保存
B.向玻璃中加入Cu2O
C.高炉炼铁前先将铁矿石粉碎
D.在糕点包装内放置小包铁粉
B
2.(3分)已知2H2S(g)+3O2(g) 　　　2SO2(g)+2H2O(g),若反应速率分别用v(H2S)、v(O2)、v(SO2)、v(H2O)表示,则正确的关系式为(　　)
A.2v(H2S)=3v(O2) B.2v(O2)=3v(SO2)
C.3v(O2)=2v(SO2) D.3v(O2)=2v(H2O)
解析:化学反应速率之比等于化学计量数之比,由化学方程式可知,v(H2S)︰v(O2)︰v(SO2)︰v(H2O)=2︰3︰2︰2,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,得3v(H2S)=2v(O2)=3v(SO2)=3v(H2O),故B正确。
B
3.(3分)(2025·广东广州模拟)在C(s)+CO2(g) 2CO(g)的反应中,现采取下列措施,其中能够使反应速率增大的是(　　)
①缩小容器容积,增大压强　②增加碳的量　③恒容下通入CO2　
④恒容下充入N2　⑤恒压下充入N2
A.①④ B.②③⑤
C.①③ D.①②④
C
解析:该反应为有气体参加的反应,缩小容器容积,增大压强,反应速率增大,①符合题意;碳为固体,增加碳的量,反应速率不变,②不符合题意;恒容下通入CO2,反应物浓度增大,反应速率增大,③符合题意;恒容下充入N2,参与反应的各物质的物质的量浓度不变,反应速率不变,④不符合题意;恒压下充入N2,容器容积增大,参与反应的各物质的物质的量浓度减小,反应速率减小,⑤不符合题意。
4.(3分)(2026·甘肃兰州模拟)为了控制化学反应速率,需研究化学反应速率的影响因素。下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是(　　)
A.铁与稀硫酸反应,可滴入几滴硫酸铜溶液
B.K2SO4溶液与Ba(OH)2溶液反应时,可增大压强
C.Zn与稀盐酸反应,可加入少量醋酸钠粉末
D.保持容器容积不变,向反应2HI(g) H2(g)+I2(g)中充入氩气
A
解析:铁与硫酸铜溶液发生置换反应,被置换出来的铜附着在铁上,和稀硫酸共同构成原电池,可以加快反应速率,A符合题意;K2SO4溶液与Ba(OH)2溶液的反应,没有气体参与,增大该反应的压强,反应速率不变,B不符合题意;加入少量醋酸钠粉末,与HCl反应生成CH3COOH,CH3COOH是弱酸,H+浓度减小,则反应速率减小,C不符合题意;容器容积不变,充入稀有气体,反应气体的浓度不改变,则反应速率不变,D不符合题意。
5.(3分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法正确的是(　　)
A.由a、c两点坐标可求得a、c两点该化学反应的速率
B.a、b、c三点的速率大小为v正(b)>v逆(a)>v正(c)
C.若提高反应温度,则c(B)随时间变化关系如图中
曲线乙所示
D.反应达到平衡时一定存在关系:3v(B)=2v(X)
D
解析:由a、c两点坐标可求得a、c两点间的该化学反应的平均速率,A错误;随着反应的正向进行,反应平衡前v正>v逆,平衡时v正=v逆,从反应开始至平衡的过程中正反应速率减小,逆反应速率增大,则v正(b)>v正(c)>v逆(a),B错误;若提高反应温度,则平衡会发生移动,则c(B)最终与曲线甲达平衡时的c(B)不同,C错误;反应达到平衡时物质反应速率之比等于化学计量数之比,则3v(B)=2v(X),D正确。
6.(3分)(2025·安徽宣城模拟)反应X(g)===Z(g)分两步:①X(g)===Y(g),②Y(g)=== Z(g)。恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,测得Y的浓度随时间变化曲线如图。下列说法错误的是(　　)
A.tB.t>t0时,v(Y)=v(Z)-v(X)
C.若加入催化剂甲(仅催化反应①),c(Y)达到最大值的时间提前
D.若加入催化剂乙(仅催化反应②),c(Y)最大值会上升
D
解析:tt0时,v(Y)==v(Z)-v(X),B正确;加入催化剂甲加快反应①的反应速率,c(Y)达到最大值的时间提前,C正确;催化剂不影响化学平衡移动,加入催化剂乙,c(Y)最大值不会变化,D错误。
7.(3分)(2025·山东德州模拟)由下列实验事实所得出的结论正确的是(　　)
选项 实验事实 结论
A 在Na2S2O3溶液与稀硫酸的反应中,其他条件相同时,Na2S2O3浓度越大,析出S沉淀所需时间越短 当其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率增大
B 在化学反应前后,催化剂的质量和化学性质都没有发生改变 催化剂一定不参与化学反应
C 物质的量浓度相同的盐酸和CH3COOH溶液分别与等质量的、形状相同的锌粒反应 反应开始时速率相同
D 在容积可变的密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),把容器容积缩小一半 正反应速率增大,逆反应速率不变
A
解析:当其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率增大,A项正确;催化剂参与化学反应,但反应前后质量和化学性质不变,B项错误;物质的量浓度相同的盐酸和CH3COOH溶液中,起始氢离子浓度不同,因此反应开始时速率不同,C项错误;缩小容器容积,即增大压强,正、逆反应速率均增大,D项错误。
8.(3分)(2025·安徽合肥模拟)一定温度下,利用测压法在刚性反应器中研究A在固体催化剂作用下的分解反应:A(g) B(g)+C(g)。体系的总压强(p)随时间(t)的变化如表所示:
t/min 0 100 150 250 420 540 580 900
p/kPa 12.1 13.3 13.9 15.1 17.14 18.58 19.06 a
下列说法不正确的是(　　)
A.250~420 min,消耗A的平均速率为0.012 kPa·min-1
B.根据表中数据计算出a为22.9
C.其他条件不变,升高体系温度不一定加快反应速率
D.其他条件不变,改用容积更小的刚性反应器,反应速率不变
B
解析:由反应方程式可知,反应前后A的消耗量是气体的变化量,250~420 min,消耗A的平均速率为=0.012 kPa·min-1,故A正确;反应进行到900 min前可能已经达到平衡,也可能还未达到平衡,因此无法推测出900 min时体系的压强,故B错误;若反应在催化剂表面反应,升高体系温度,催化剂活性减小,反应速率可能减小,故其他条件不变、升高体系温度不一定能加快反应速率,故C正确;改用容积更小的刚性反应器,说明压强增大,由表中数据,如:100~250 min,消耗A的平均速率为=
0.012 kPa·min-1,结合250~420 min消耗A的平均反应速率可知随着体系压强的增大,反应速率没有发生变化,因此当其他条件不变时,改用容积更小的刚性反应器即增大压强,反应速率不变,故D正确。
9.(3分)(2025·山东临沂期中)某温度下,在2 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应:3A(g)+bB(g)===cC(g),12 s时生成C的物质的量为0.6 mol
(反应过程如图所示)。下列说法正确的是(　　)
A.图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率
B.2 s时,用A表示的反应速率为0.15 mol·L-1·s-1
C.化学计量数之比b︰c=1︰3
D.12 s时的压强与起始时的压强之比为8︰13
D
解析:平衡时,A的消耗速率等于A的生成速率,图中交点时A、B的浓度相等,但浓度继续变化,则没有达到平衡状态,故A错误;2 s时,A的浓度变化量为0.8 mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.3 mol·L-1,则2 s内反应速率v==0.15 mol·L-1·s-1,而不是2 s时的瞬时速率,故B错误;12 s时A的浓度变化量为0.8 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.6 mol·L-1,A表示的反应速率为=0.05 mol·L-1·s-1,B的浓度变化量为0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1,B表示的反应速率为 mol·L-1·s-1,
C表示的反应速率为 mol·L-1·s-1,速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,3︰b︰c=0.05︰,解得b=1,c=1.5,则b︰c=2︰3,故C错误;12 s时A的物质的量为0.2 mol/L×2 L=0.4 mol,B的物质的量为0.3 mol/L×2 L=0.6 mol,C的物质的量为0.6 mol,则物质的总物质的量为1.6 mol,起始时物质的总物质的量为2.6 mol,则12 s时的压强与起始时的压强之比为8︰13,故D正确。
10.(3分)(2025·黑龙江齐齐哈尔模拟)汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染。查阅资料可知使用同种催化剂,质量相等时催化剂的比表面积对催化效率有影响。某实验小组的实验数据、图像分析与结论如下。下列说法不正确的是(　　)
编号 t/℃ c(NO)/(mol·L-1) c(CO)/(mol·L-1) 催化剂的比表 面积(m2/g) 实验图像
Ⅰ 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80
Ⅱ a 6.50×10-3 4.00×10-3 120
Ⅲ c 6.50×10-3 4.00×10-3 80
B
A.汽车尾气处理的化学方程式为2NO+2CO 　　 　2CO2+N2
B.由图像可知:a=280,c<280
C.其他条件相同时,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将增大
D.若Ⅰ组实验5 min达到平衡,该段时间内化学反应速率v(NO)=6×10-4 mol·L-1·min-1
解析:汽车尾气中NO和CO在催化剂作用下反应生成二氧化碳和氮气,处理的化学方程式为2NO+2CO 　 　　2CO2+N2,故A正确;由图像可知,Ⅰ、Ⅱ平衡不移动,则温度相同,所以a=280,反应Ⅲ速率快,可知温度高,则c>280,故B错误;根据实验Ⅰ、Ⅱ可知,其他条件相同时,增大催化剂的比表面积,该化学反应的速率将增大,故C正确;若Ⅰ组实验5 min达到平衡,CO浓度降低3×10-3 mol·L-1,NO的浓度降低3×10-3 mol·L-1,该段时间内化学反应速率v(NO)==6×10-4 mol·L-1·min-1,故D正确。
11.(12分)(2024·天津卷节选)NaBH4是常用的还原剂,可选择合适的催化剂实现其可控水解制H2。NaBH4的水解反应方程式为B+4H2O===
[B(OH)4]-+4H2↑,该反应放热。
(1)无催化剂时,NaBH4在酸性环境中水解迅速,在碱性环境中水解缓慢,在纯水中水解反应速率会随反应进行快速下降。在纯水中反应速率快速下降的原因是________________________________________________。
随着反应的进行,溶液的碱性增强,反应速率快速下降
(2)相同条件下,三种试制的催化剂X、Y和Z在碱性溶液中催化NaBH4水解产生H2的体积随反应时间的变化如图。下列相关结论正确的是____(填字母)。
a.反应至3 min时,使用X产生H2的体积是
使用Y的2倍
b.与Y相比,X降低反应的活化能更多
c.Z无催化活性
b
(3)在起始温度不同、其他条件相同的情况下进行NaBH4水解反应的对比实验,H2的生成速率与NaBH4浓度的关系如图所示。在反应过程中,体系温度随反应进行逐渐升高,催化剂活性保持不变。
①图中起始温度较高的实验对应的曲线是____(填
“M”或“N”)。
②曲线M中,p点之前H2的生成速率提高,主要原因
是_________________________________________
_________;p点之后H2的生成速率降低,主要原因是____________________________________________
________________。
M
该反应放热,随着反应的进行,温度升高,水解
速率加快
随着反应的进行,反应物浓度降低,浓度对速率的影
响起着主要作用
12.(18分)实验小组探究(NH4)2S2O8溶液与KI溶液的反应及其速率,实验过程和现象见下表。
编号 1-1 1-2
实验操作
现象 无明显现象 溶液立即变蓝
已知:ⅰ.(NH4)2S2O8具有强氧化性,能完全电离,S2;
ⅱ.淀粉检测I2的灵敏度很高,遇低浓度的I2即可快速变蓝;
ⅲ.I2可与S2发生反应:2S22===+2I-。
(1)实验1-1的目的是__________________________。
解析:空气中的氧气也可能将I-氧化为I2,所以实验1-1的目的是作对照,排除O2氧化I-的干扰。
(2)(NH4)2S2O8与KI反应的离子方程式为_______________________。
解析:(NH4)2S2O8与KI反应生成S和I2,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为S2-===+I2。
作对照,排除O2氧化I-的干扰
S2-===+I2
(3)为了研究(NH4)2S2O8与KI反应的速率,小组同学分别向两支试管中依次加入下列试剂,并记录变色时间,见下表。
编号 0.2 mol·L-1 KI溶液/mL 0.01 mol·L-1 Na2S2O3 溶液/mL 蒸馏 水/mL 0.4%的 淀粉溶 液/滴 0.2 mol·L-1 (NH4)2S2O8 溶液/mL 变色
时间/s
2-1 2 0 2.8 2 0.2 立即
2-2 2 0.8 0.2 2 2 30
①实验2-1不能用于测定(NH4)2S2O8与KI反应的速率,原因除变色时间过短外还有__________________________________________________________
____________。
无Na2S2O3时,生成少量I2后淀粉立即变蓝,无法确定S2与I-反应
的浓度变化
②加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝所需的时间明显增长,甲同学对此提出两种猜想:
猜想1:(NH4)2S2O8先与Na2S2O3反应,使c(S2)降低;
猜想2:(NH4)2S2O8先与KI反应,________。
a.甲同学提出猜想1的依据:由已知信息ⅲ推测,Na2S2O3的还原性____(填“强于”或“弱于”)KI的还原性。
b.乙同学根据现有数据证明猜想1不成立,理由是______________________
___________________________________________________________________________________________。
c.补全猜想2:____________________________________________________
_______________。
强于
实验2-2中,Na2S2O8与
Na2S2O3完全反应后的溶液中,n(S2)
(4×10-5 mol),溶液应立即变蓝
生成的I2与Na2S2O3迅速反应,待Na2S2O3消耗完,继续生成I2
时,淀粉才变蓝
③查阅文献表明猜想2成立。根据实验2-2的数据,计算30 s内的平均反应速率v(S2)=_______________ mol·L-1·s-1(写出计算式即可)。
解析:②a.已知I2可与S2发生反应:2S22===4+2I-,该反应中I2是氧化剂,S2是还原剂,I-是还原产物,根据氧化还原反应的规律可知,Na2S2O3的还原性强于KI的还原性;b.根据信息ⅰ和信息ⅲ可以推测S2能发生氧化还原反应:S22 ===4,实验2-2中,起始n(S2)=4×10-4 mol,起始n(S2)=8×10-6 mol,二者反应后n(S2)=3.96×10-4 mol,仍高于实验2-1中起始n(S2)(4×10-5 mol),溶液应立即变蓝,与实际不符,故猜想1不成立。
c.根据已知信息ⅲ可知,加入Na2S2O3溶液后溶液变蓝的时间明显增长的原因可能是(NH4)2S2O8先与KI反应,生成的I2与Na2S2O3迅速反应,待Na2S2O3消耗完,继续生成I2时,淀粉才变蓝。③(NH4)2S2O8先与KI反应生成I2,然后I2与Na2S2O3迅速反应,由离子方程式S2-===22
2===4+2I-可知,n[(NH4)2S2O8]=n(Na2S2O3)= mol,溶液总体积V=(2+0.8+0.2+2)×1 L=5×10-3 L,故v(S2)= mol·L-1·s-1。
Thank you
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