2022年 江苏高考 命题区间八 角度一 化学反应速率及影响因素

化学反应速率与化学平衡是每年高考的必考内容。化学反应速率重点考查影响因素，常结合化学平衡的应用以选择题形式呈现。化学平衡往往结合图表信息，对化学平衡的影响因素、平衡转化率及平衡常数特别是Kp的计算进行综合考查，平时应加强针对性训练，注重规律和方法技能的总结，提高解题能力。
角度一　化学反应速率及影响因素
1．掌握计算化学反应速率的方法
对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)
(1)公式法
v(B)＝＝
用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是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)比值法
同一化学反应，各物质的反应速率之比等于其化学方程式中的化学计量数之比。对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，则有＝＝＝。
2．牢记影响化学反应速率的四大因素(外因)
3．影响化学反应速率的微观解释
活化能 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
①增大浓度 不变 增加 增加 不变 增加 增大
②增大压强 不变 增加 增加 不变 增加 增大
③升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 增大
④加入催化剂 减小 不变 增加 增加 增加 增大
4.基元反应
(1)概念：基元反应又称为简单反应。是指反应中反应物一步直接转化为产物的反应，没有中间产物。
(2)速率方程式
如H2＋Cl2===2HCl，v＝kc(H2)·c(Cl2)。
注意：总反应的速率方程应由实验确定，浓度的方次与化学方程式中的系数并无确定关系。
(3)速率常数
速率方程中的k即为速率常数。影响因素：温度、催化剂，与反应浓度无关。
1．(2021·江苏1月适应性考试，13)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ： CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
反应 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋ H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋ CH4(g)　ΔH＝－247.1 kJ·mol－1
向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．反应Ⅰ的平衡常数可表示K＝
B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化
C．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
D．CH4(g) ＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝－205.9 kJ·mol－1
答案　C
解析　化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅰ的平衡常数K＝，故A错误；反应物CO2的量逐渐减小，故图中曲线A表示CO2的物质的量变化曲线，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，CO的物质的量增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CH4的物质的量变化曲线，故B错误；反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，所以要提高 CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂，故C正确；－(反应Ⅱ＋反应Ⅲ)得到目标反应，则CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝
－[41.2 kJ·mol－1＋(－247.1 kJ·mol－1)] ＝205.9 kJ·mol－1，故D错误。
2．(2020·江苏，15改编)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝247.1 kJ·mol－1
H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率
B．曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D．恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值
答案　D
解析　A项，甲烷参与的反应为吸热反应，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，该反应为气体体积增大的反应，增大压强，甲烷的平衡转化率减小，错误；B项，CO2参与两个反应，且第一个反应中甲烷和二氧化碳的化学计量数相等，因此当起始时甲烷和二氧化碳的物质的量之比为1∶1时，同温度下CO2的转化率大于甲烷的转化率，即曲线B表示甲烷的平衡转化率随温度的变化，错误；C项，催化剂不能改变化学平衡，因此两条曲线不能重叠，错误；D项，温度不变，增大二氧化碳的量，平衡可向右移动，甲烷的转化率增大，可能达到Y点的值，正确。
3．(2021·浙江6月选考，20)一定温度下，在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应：2N2O54NO2＋O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表：
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/ (mol·L－1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是(　　)
A．600～1 200 s，生成NO2的平均速率为5.0×10－4 mol·L－1·s－1
B．反应2 220 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C．反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)
D．推测上表中的x为3 930
答案　D
解析　600～1 200 s，N2O5的变化量为(0.96－0.66)mol·L－1＝0.3 mol·L－1，在此时间段内NO2的变化量为其2倍，即0.6 mol·L－1，因此，生成NO2的平均速率为＝1.0×10－3mol·
L－1·s－1，A说法不正确；由表中数据可知，反应2 220 s时，N2O5的变化量为(1.40－0.35)mol·
L－1＝1.05 mol·L－1，其物质的量的变化量为1.05 mol·L－1×0.1 L＝0.105 mol，O2的变化量是其，即0.052 5 mol，因此，放出的O2在标准状况下的体积为0.052 5 mol×22.4 L·mol－1＝1.176 L，B说法不正确；反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C说法不正确；分析表中数据可知，该反应经过1 110 s(600～1 710，1 710～2 820)后N2O5的浓度会变为原来的，因此，N2O5的浓度由0.24 mol·L－1变为0.12 mol·L－1时，可以推测上表中的x为2 820＋1 110＝3 930，D说法正确。
4.(2021·广东，14)反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．a为c(X)随t的变化曲线
B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
答案　D
解析　X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；由图可知，t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则Y的浓度为c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻后Y的浓度的变化量为c0－c(Y)，则生成的Z为c(Z)＝2c0－2c(Y)，D不正确。
5．(2021·湖南，11改编)已知：A(g)＋2B(g)3C(g)　ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t2时改变的条件：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)答案　B
解析　容器内发生的反应为A(g)＋2B(g)??3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时v正′瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为向容器中加入C，B正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C错误；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。
1．(2021·舟山中学检测)在恒容条件下，能使NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)正反应速率增大且活化分子的百分数也增加的措施是(　　)
A．增大NO2或CO的浓度
B．减小CO2或NO的浓度
C．通入Ne使气体的压强增大
D．升高反应的温度
答案　D
解析　A项，增大NO2或CO的浓度，正反应速率增大，但活化分子的百分数不变；B项，减小CO2或NO的浓度，正反应速率瞬间不变之后逐渐减小至不变；C项，恒容条件下通入Ne，气体反应物的浓度不变，正反应速率不变；D项，升高反应的温度，正反应速率增大且活化分子的百分数也增加。
2．CO(g)和H2O(g)以1∶2体积比分别通入到体积为2 L的恒容密闭容器中进行反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组 温度/℃ 起始时H2O的量/mol 平衡时CO2的量/mol 达到平衡所需时间/min
1 650 4.00 1.30 50
2 900 2.00 0.40 10
3 650 2.00 0.65 10
下列说法不正确的是(　　)
A．从实验数据分析，该反应的正反应是吸热反应
B．实验1中，在0～10 min内，以v(H2)表示的反应速率大于0.013 mol·L－1·min－1
C．从生产效益分析，实验3的条件最佳
D．比较实验2、3，说明实验3使用了更高效的催化剂
答案　A
解析　根据实验组2和3，升高温度，平衡时CO2的物质的量减少，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，故A错误；达到平衡时，v(CO2)＝ mol·L－1·
min－1＝0.013 mol·L－1·min－1，化学反应速率之比等于其化学计量数之比，即v(H2)＝v(CO2)＝0.013 mol·L－1·min－1，随着反应的进行，反应物的浓度减小，化学反应速率降低，0～10 min内，v(H2)>0.013 mol·L－1·min－1，故B正确；根据表格数据，实验3温度低，投入量少，达到平衡时间短，因此从生产效益分析，实验3的条件最佳，故C正确；实验2的温度高于实验3的温度，但达到平衡时间相等，说明实验3使用了更高效的催化剂，故D正确。
3．高铁酸钾(K2FeO4)是一种优良的水处理剂，将其溶于水中缓慢发生反应：4FeO＋10H2O4Fe (OH)3＋8OH －＋3O2↑。在pH＝4.7的溶液中，配成c(K2FeO4)＝1.0×10－3 mol·
L－1 试样，分别置于20～60 ℃的恒温水浴中，测定K2FeO4总量的变化如图，纵坐标为试样的浓度， 则下列说法不正确的是(　　)
A．试样溶液的酸性越强，K2FeO4 越不稳定
B．40 ℃时，在0～120 min内，K2FeO4 的分解速率为3.75×10－6 mol·L－1·min－1
C．由图可知，反应体系温度越高，分解速率越快
D．当分解足够长时间后，四份试样的分解率相等
答案　D
解析　根据反应4FeO＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑，溶液的酸性越强，反应进行的程度越大，K2FeO4越不稳定，故A正确；40 ℃时，在0～120 min内，K2FeO4的分解速率为×10－3 mol·L－1·min－1 ＝3.75×10－6 mol·L－1·min－1，故B正确；由图中数据可知，温度越高，相同时间内FeO浓度变化越快，分解速率越快，故C正确；当分解足够长时间后，开始浓度相等，但是最后浓度不等，所以四份试样的分解率不会相等，故D错误。
4．(2020·南、扬、泰、徐、连、淮、宿七市三模)烟气中的NO经过O3预处理，再用CaSO3悬浊液吸收去除。预处理时发生反应：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)。测得：v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。向容积均为2 L的甲、乙两个密闭容器中充入一定量的NO和O3，测得NO的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．高温有利于提高容器中NO的平衡转化率
B．T1时，反应在t1 min内的平均速率：v(O2)＝ mol·L－1·min－1
C．T1时，NO(g)＋O3(g)??NO2(g)＋O2(g)的k正<3k逆
D．T2时，向2 L密闭容器中充入0.6 mol NO、0.4 mol O3，到达平衡时c(NO2)小于乙容器中平衡时c(NO2)
答案　B
解析　由图可知，T2比T1先达到平衡，则T2>T1，温度升高，NO的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，因此高温平衡逆向移动，不利于提高容器中NO的平衡转化率，A错误；T1时，反应经过t1 min，NO的体积分数为0.1，设O2生成了x mol，
　　　　　NO(g)＋　O3(g) 　NO2(g)＋O2(g)
起始/mol 0.4 0.6 0 0
转化/mol x x x x
t1 min/mol 0.4－x 0.6－x x x
则＝0.1，x＝0.3，v(O2)＝ mol·L－1·min－1＝ mol·L－1·min－1，B正确；T1时，由选项B的分析可知，＝3，此时反应尚未达到平衡，说明v正>
v逆，又v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)，则k正c(NO)·c(O3)>k逆c(NO2)·c(O2)，
k正>3k逆，C错误；T2时，若向2 L密闭容器中充入0.6 mol NO、0.4 mol O3，温度不变，平衡常数不变，故到达平衡时c(NO2)等于乙容器中平衡时c(NO2)，D错误。