第2课时 影响化学反应速率的因素
1.下列措施对增大反应速率明显有效的是( )
A.Al在氧气中燃烧生成Al2O3时,将铝片改成铝粉
B.Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸
C.K2SO4溶液与BaCl2溶液反应时,增大压强
D.Na与水反应时,增大水的用量
2.一定条件下,对于反应:CaCO3(块状)+2HClCaCl2+CO2↑+H2O,为加快反应速率,下列方法可行的有( )
①增加盐酸的浓度 ②增加同浓度盐酸的用量
③加水 ④增加CaCO3(块状)的用量 ⑤将块状CaCO3改为粉末状CaCO3
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
3.反应A+BC的反应速率方程为v=kc(A)·c(B),v为反应速率,k为反应速率常数。当c(A)=c(B)=1 mol·L-1时,反应速率在数值上等于其反应速率常数。下列说法正确的是( )
A.只增大c(A)时,v增大
B.只增大c(C)时,v增大
C.只升高温度时,k不变
D.只升高温度时,k减小
4.在密闭容器中进行A(g)+2B(s)2C(s)+3D(s) ΔH<0的反应,下列说法正确的是( )
A.ΔH<0,正反应放热,所以升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
B.催化剂V2O5能使该反应正反应速率增大,但不能改变逆反应速率
C.温度不变,增大B的投入量,正反应速率增大
D.增大压强,不一定能使正反应速率增大
5.下列方案设计能达到实验目的的是( )
A 前者产生气泡更快 Fe3+催化效果好于Cu2+
B 将NO2球分别浸泡在冷水和热水中 比较不同温度对化学反应速率的影响
C 验证增大反应物浓度对化学平衡的影响
D 用收集一定体积的CO2时所用时间来测定反应速率
6.(2025·北京西城高二质检)室温下,某同学设计实验探究丙酮碘化反应中,丙酮(无色液体)、I2、H+浓度对化学反应速率的影响。
已知:+HI
编号 ① ② ③ ④
丙酮溶液(4 mol·L-1) 2 mL 1 mL 2 mL 2 mL
I2溶液(0.002 5 mol·L-1) 2 mL 2 mL 1 mL 2 mL
盐酸(2 mol·L-1) 2 mL 2 mL 2 mL a mL
蒸馏水 0 mL 1 mL 1 mL 1 mL
溶液褪色的时间/s t1 t2 t3 t4
下列说法正确的是( )
A.对比实验①和②无法探究丙酮浓度对反应速率的影响
B.如果t1大于t3,可知I2浓度越大,反应速率越慢
C.实验③中,以丙酮表示的反应速率为
D.实验④中,a=1 mL,根据实验①和④可探究H+浓度对反应速率的影响
7.在密闭容器中进行反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH<0。如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像,推断t时刻突然改变的条件可能是( )
A.增大NO的浓度
B.升高反应体系的温度
C.增大压强(缩小容器容积)
D.添加了合适的催化剂
8.已知:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g) ΔH。实验测得速率方程为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,只与温度有关,与浓度无关)。向2 L恒容密闭容器中充入0.4 mol NO(g)和0.6 mol O3(g)发生上述反应,测得NO的体积分数x(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度:T1<T2
B.T1温度下的<T2温度下的
C.正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)>Ea(逆)
D.恒温恒压时,充入He,平衡不移动,该反应速率不变
9.已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO-,其反应历程如图所示,其中TS表示过渡态,I表示中间体。下列说法正确的是( )
A.该过程的总反应速率由步骤⑥决定
B.该历程中的最大能垒(活化能)E正=
6.22 kJ·mol-1
C.使用更高效的催化剂可降低该反应的ΔH
D.降低温度,有利于提高A的转化率
10.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。下列说法错误的是( )
A.25 ℃时,10~30 min 内,R的分解平均速率为0.03 mol·L-1·min-1
B.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
C.对比30 ℃和25 ℃曲线,在0~50 min 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50 min 时,R 的分解率相等
11.向某密闭容器中加入0.15 mol·L-1 A、0.05 mol·L-1 C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示[t0~t1时c(B)未画出,t1时c(B)增大到0.05 mol·L-1]。图乙为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应的反应速率随时间变化的情况。
(1)若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)在(1)的条件下,若t5时改变的条件是升温,此时v(正)>v(逆),若A的物质的量减少0.03 mol时,容器与外界的热交换总量为a kJ,写出反应的热化学方程式: 。
(3)t3时改变的某一反应条件可能是 (填字母)。
a.使用催化剂
b.增大压强
c.增大反应物浓度
(4)在恒温恒压下通入惰性气体,v(正) (填“>”“=”或“<”)v(逆)。
第2课时 影响化学反应速率的因素
1.A A项,增大反应物的接触面积,反应速率增大;B项,浓硫酸使Fe发生钝化,阻碍反应的进行;C项,无气体参与的反应,增大压强不会改变反应速率;D项,H2O为纯液体,其浓度为常数,增大其用量,对反应速率无影响。
2.B 增大反应物浓度,可使化学反应速率加快,而②中增加同浓度盐酸用量,盐酸浓度不变;对于固体反应物而言,无浓度概念,要想使反应加快,可通过改变表面积来实现,与用量无关,粉末状固体物质比块状固体物质反应速率快,①⑤项符合题意。
3.A 只增大c(A)或c(B)时,v增大,k不变;只增大c(C)时,v、k都不变;只升高温度时,k增大,v增大。
4.D 无论吸热反应还是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增大,A错误;正催化剂能使正、逆反应速率都增大,B错误;固体质量多少与化学反应速率无关,C错误;温度不变时压缩容器可以使正反应速率增大,但恒容下通入惰性气体等手段不会改变反应速率,D正确。
5.C 二者溶液中Fe3+、Cu2+的种类不同,浓度也不同,因此不能证明Fe3+催化效果好于Cu2+,A错误;将NO2球分别浸泡在冷水和热水中,发现放在热水中气体颜色更深,放在冷水中气体颜色浅,说明升高温度,化学平衡向生成NO2气体的方向移动,因此该实验是比较不同温度对化学反应平衡移动的影响,B错误;大理石与稀盐酸反应产生的CO2气体会通过长颈漏斗逸出,因此不能收集到CO2气体,则不能通过收集一定体积的CO2时所用时间来测定反应速率,D错误。
6.D 实验①和②的温度相同,溶液的总体积都为6 mL,c(I2)相同,只有c(丙酮)不同,可以探究丙酮浓度对反应速率的影响,A错误;溶液的颜色是由c(I2)决定的,实验①中c(I2)是实验③中的二倍,即便t1大于t3,也不能说明I2浓度越大,反应速率越慢,B错误;实验③中,丙酮过量,应使用c(I2)计算丙酮表示的反应速率,即为 mol·L-1·s-1,C错误;混合溶液的总体积都为6 mL,则实验④中,a=6 mL-5 mL=1 mL,实验①和④中两种反应物的浓度都相同,只有c(H+)不同,则可探究H+浓度对反应速率的影响,D正确。
7.C 增大NO的浓度,t时刻正反应速率增大,逆反应速率不变,与图不符,A错误;该反应的正反应为放热反应,升高反应体系的温度,平衡逆向移动,与图不符,B错误;缩小容器容积增大压强,正、逆反应速率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,C正确;添加了合适的催化剂,正、逆反应速率同等程度的增大,与图不符,D错误。
8.B 根据先拐先平数值大可知,T1>T2,温度高时x(NO)大,说明升高温度平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;由v逆=k逆·c(NO2)·c(O2),v正=k正·c(NO)·c(O3),当v正=v逆时,可知==K,T1>T2,ΔH<0,温度高时K值反而小,则T1温度下的<T2温度下的,B项正确;反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,结合分析可知NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g),正反应为放热反应,ΔH<0,故正逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆),C项错误;恒温恒压时,充入氦气,平衡不移动,但容器体积变大,浓度变小,反应速率减小,D项错误。
9.D 步骤③的活化能最大,该历程中的步骤③为该反应的决速步,A错误;由图可知,步骤③的活化能最大,该历程中的最大能垒(活化能)E正=16.87 kJ·mol-1-(-1.99 kJ·mol-1)=18.86 kJ·mol-1,B错误;催化剂只能改变反应的活化能,而不能改变反应的反应热,使用更高效的催化剂不可改变该反应的ΔH,C错误;反应物总能量大于生成物总能量,则该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,有利于提高A的转化率,D正确。
10.B 根据v=,v(R)==0.03 mol·L-1·min-1,A项正确; 对比30 ℃和10 ℃的曲线,同一时刻浓度不同,因此不能说明R的分解速率随温度升高而增大,B项错误;当温度为25 ℃时,0~50 min内分解平均速率约为0.026 mol·L-1·min-1,当温度为30 ℃时,0~50 min内分解平均速率为0.032 mol·L-1·min-1,C项正确;在50 min时,无论10 ℃还是30 ℃均无R剩余,因此分解率均为100%,D项正确。
11.(1)0.02
(2)3A(g)2C(g)+B(g) ΔH=+100a kJ·mol-1
(3)ab
(4)=
解析:(1)根据题意,A、C的化学计量数之比为0.09 mol·L-1∶0.06 mol·L-1=3∶2,再根据改变压强,平衡不移动可知,反应为反应前后气态物质系数相等的反应,所以化学方程式为3A(g)2C(g)+B(g)。故B的起始物质的量浓度c(B)=(0.05-0.03)mol·L-1=0.02 mol·L-1。(2)升温,v(正)>v(逆),反应为吸热反应,故热化学方程式为3A(g)B(g)+2C(g) ΔH=+100a kJ·mol-1。(3)t3时,改变条件,v(正)=v(逆)且增大,又因反应为反应前后气态物质系数相等的反应,故条件为增大压强或使用催化剂。(4)恒温恒压下通入惰性气体,相当于减压,反应前后气态物质系数相等的反应平衡不移动,v(正)=v(逆)。
3 / 4第2课时 影响化学反应速率的因素
学习目标
1.能运用变量控制的方法探究化学反应速率的影响因素,能初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。 2.能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响,能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。 3.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题,能讨论化学反应条件的选择和优化。 4.针对典型案例,能从速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。
知识点一 外界条件对化学反应速率的影响
1.浓度对化学反应速率的影响
(1)基本规律
(2)反应速率方程
①意义:表示化学反应速率与反应物浓度的关系式。
②实例:对于反应H2O2+2HI2H2O+I2,其反应速率方程为v=kc(H2O2)·c(HI),表示该反应的反应速率与反应物H2O2、HI的浓度成 。
③化学反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。
2.压强对反应速率的影响
(1)基本规律(对于有气体参与的反应)
(2)解释:压强的改变导致气体 的改变,从而对反应速率产生影响。
3.温度对化学反应速率的影响
(1)基本规律
(2)经验规律——范托夫规律
对于在溶液中发生的反应,温度每升高10 K,反应速率提高到原来的2~4倍。这个经验规律可以对一些化学反应的速率做粗略的估计,但适用范围有限。
(3)过渡态及活化能
①过渡态:一种 没有完全断裂、 没有完全形成的高能量的中间状态。
②活化能
a.定义: 的能量与 的平均能量之差。
b.符号:Ea。
c.单位:kJ·mol-1。
(4)解释
①升高温度可以提高反应物分子的能量,增大反应物之间的 ,增大反应物分子形成 的比例,故升高温度可以 化学反应的速率。
②由于反应的 不同,所以温度对不同反应的反应速率的影响不同。活化能越高,反应越难发生。
4.催化剂对化学反应速率的影响
(1)催化剂的定义
催化剂是能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。
(2)催化剂的催化原理
①反应历程中必定既包括有催化剂 的反应,又包括使催化剂 的反应。
②催化剂的催化原理可表示为
使用催化剂改变 降低反应的 (如图)使更多的反应物分子成为活化分子增加单位体积内的活化分子百分数 化学反应速率。
③催化剂的特点
【探究活动】
【素材1】 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图)。
交流讨论
1.对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强有何关系?向下压缩该活塞,该反应的气体浓度和反应速率将如何变化?
2.增大压强一定能增大反应速率,减小压强一定能减小反应速率吗?为什么?如何理解“改变体系压强可改变反应速率”?
【素材2】 温度会影响反应速率常数,从而影响化学反应速率。下表列出了一些反应在298 K 和308 K时反应速率常数之比。
化学反应
NO+O3NO2+O2 1.15
H2+I22HI(气体反应) 8.99
NH4CNO(NH2)2CO 3.58
交流讨论
3.根据不同反应的的数值可以看出温度对化学反应速率有怎样的影响?
4.升高相同温度,对不同化学反应的反应速率的影响程度是否相同?
【归纳总结】
1.浓度
固态或纯液态物质的浓度是常数,则有
(1)增加其用量时,化学反应速率不变。
(2)增大其表面积或将其溶于溶剂中时,化学反应速率增大。
2.温度
温度对吸热反应影响显著,则有
(1)升高温度,吸热反应、放热反应的化学反应速率都增大,但吸热反应增大得多。
(2)降低温度,吸热反应、放热反应的化学反应速率都减小,但吸热反应减小得多。
3.催化剂
催化剂同等程度地增大正、逆反应的化学反应速率。
4.压强
压强改变→
(1)恒温
增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。
(2)恒容
①充入气体反应物总压增大浓度增大反应速率加快。
②充入“惰气”总压增大,但各气体的分压不变,即各气体的浓度不变,反应速率不变。
(3)恒压
充入“惰气”体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。
注意:(1)温度对反应速率的影响具有一致性,即升高温度,正、逆反应速率都增大,反之都减小。
(2)压强影响反应速率的实质是改变了反应物与反应产物的浓度,分析压强对反应速率的影响时,要分析压强的改变是否影响了反应物和反应产物的浓度。
1.(2025·河北邢台高二检测)对于反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),下列措施中能加快反应速率,且增大H2物质的量的是( )
A.向体系中加入碳 B.恒容充入水蒸气
C.恒压充入氮气 D.恒容充入惰性气体
2.室温下,用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L-1 H2SO4溶液和蒸馏水进行如表所示的5个实验,分别测量浑浊度随时间的变化。
编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水
V/mL V/mL V/mL
① 1.5 3.5 10
② 2.5 3.5 9
③ 3.5 3.5 x
④ 3.5 2.5 9
⑤ 3.5 1.5 10
浑浊度随时间变化的曲线
下列说法不正确的是( )
A.实验③中x=8
B.实验①②③或③④⑤均可说明其他条件相同时,增大反应物浓度可增大该反应速率
C.降低Na2S2O3溶液浓度比降低H2SO4溶液浓度对该反应化学反应速率影响程度更大
D.将装有实验②的试剂的试管浸泡在热水中一段时间后再混合,其浑浊度曲线应为a
知识点二 化学反应速率图像分析
可逆反应的速率—时间图像
平衡体系 条件变化 速率变化 速率变化曲线
任一平 衡体系 增大反应 物的浓度 v正、v逆均增大,且v'正>v'逆
减小反应 物的浓度 v正、v逆均减小,且v'逆>v'正
增大反 应产物 的浓度 v正、v逆均增大,且v'逆>v'正
减小反 应产物 的浓度 v正、v逆均减小,且v'正>v'逆
正反应方向为气体体积增大 的放热反应 增大压强 或升高温度 v正、v逆均增大,且v'逆>v'正
减小压强 或降低温度 v正、v逆均减小,且v'正>v'逆
任意平衡或反应前后气体体 积不变的反应 正催化剂或增大 压强 v正、v逆同等倍数增大
负催化剂或减小 压强 v正、v逆同等倍数减小
【归纳总结】
解图像题“三部曲”
(1)“一看”——看图像
①看面:弄清纵、横坐标的含义。
②看线:弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。
③看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。
④看量的变化:弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。
⑤看要不要作辅助线:如等温线、等压线等。
(2)“二想”——想规律
联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)“三判断”
通过对比分析,作出正确判断。
1.在一恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,在其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响如图所示,下列分析正确的是( )
A.Ⅰ表示t1时增大O2的浓度对化学反应速率的影响
B.Ⅱ表示t1时加入催化剂对化学反应速率的影响
C.Ⅲ表示催化剂对SO2的转化率的影响,且甲的催化效率比乙的高
D.Ⅲ表示压强对SO2的转化率的影响,且乙的压强较大
2.T ℃时,向容积为10 L的恒容密闭容器中加入3 mol Fe2O3和3 mol CO发生反应:Fe2O3 (s)+3CO (g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH<0,5 min 时达到平衡,平衡时测得混
合气体中CO2的体积分数为80%。下列说法正确的是( )
A.正反应速率与时间的关系如图,t2时刻可能是分离出少量Fe2O3
B.则0~5 min内CO的平均反应速率为0.48 mol·L-1·min-1
C.其他条件保持不变,升高温度,逆反应速率增大、正反应速率减小
D.该温度下的平衡常数为64
能力培养 催化剂与“环式”反应历程图的分析(分析与推测)
据文献报道:Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如图所示。
(1)OH-是否参与了该催化循环?
(2)该反应可降低温室效应吗?
(3)该催化循环中,催化剂的化学性质发生变化了吗?
(4)该催化循环中Fe的成键数目发生变化了吗?
【规律方法】
催化反应机理题的解题思路——找准一“剂”三“物”
一“剂”指催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上
三“物”指反应物、反应产物、中间物质(或中间体) 反应物 通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物
反应产物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般是反应产物
中间物质 通过一个箭头脱离整个历程,但又生成反应产物的是中间体,通过二个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用“[ ]”标出
【迁移应用】
1.H2和O2在钯的配合物离子[PdCl4]2-的作用下合成H2O2,反应历程如图,下列说法不正确的是( )
A.第①步发生的反应为[PdCl4]2-+H2Pd+2HCl+2Cl-
B.在上述的三个过程中只有①②是氧化还原反应
C.在反应②中每有1 mol O2参加反应,转移电子总数为4NA
D.[PdCl4]2-是该反应的催化剂
2.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该催化反应历程示意图如图所示。
下列说法错误的是( )
A.化学反应历程一般为普通反应物分子活化分子反应产物分子
B.CH4+CO2CH3COOH反应过程中,只有C—H键发生断裂
C.①→②释放能量并形成了C—C键
D.催化剂能增加活化分子百分数,从而增大反应速率
1.如图为某化学反应的反应速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强,反应速率的变化都符合图中表示的反应是( )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0
D.2A(g)+B(g)2C(g) ΔH>0
2.把下列四种X溶液,分别加进四个盛有10 mL浓度为2 mol·L-1的盐酸的烧杯中,并都加水稀释至50 mL,此时,X和盐酸缓慢地进行反应,其中反应速率最大的是( )
A.10 mL、2 mol·L-1 B.20 mL、2 mol·L-1
C.10 mL、4 mol·L-1 D.20 mL、3 mol·L-1
3.恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生反应:2C(g)A(g)+3B(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下C的浓度随时间的变化,如表所示,下列说法错误的是( )
编号 时间/minc(C)/(10-3 mol·L-1) 表面积/cm2 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A.实验①,0~20 min,v(A)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
C.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
D.相同条件下,增加C的浓度,反应速率增大
4.NO是大气污染物之一,常用H2还原。H2与NO反应的反应历程如图所示。下列说法正确的是( )
A.催化剂能提高反应物的能量
B.加催化剂时的控速反应为2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(l)
C.过程①是放热反应,过程②是吸热反应
D.过渡态的能量决定总反应的反应热(ΔH)
5.某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号 反应物 催化剂
① 10 mL 2% H2O2溶液 无
② 10 mL 5% H2O2溶液 无
③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
④ 10 mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
⑤ 10 mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是 。
(2)实验①和实验②的目的是 。
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论,资料显示,通常条件下H2O2较稳定,不易分解,为了达到实验目的,你对原实验方案的改进是 。
(3)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析上图能够得出什么实验结论? 。
第2课时 影响化学反应速率的因素
知识点一
1.(2)②正比 2.(2)浓度 3.(3)①旧键 新键 ②过渡态 反应物 (4)①碰撞频率 过渡态 提高 ②活化能
4.(2)①参与 再生成 ②反应历程 活化能 加快
③活化能
探究活动
1.提示:对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比。向下压缩活塞,压强增大,气体体积缩小,气体浓度增大,化学反应速率加快。
2.提示:其他条件不变时,增大压强不一定增大反应物的浓度,反应速率不一定增大;其他条件不变时,减小压强不一定减小反应物的浓度,反应速率不一定减小。所以,只有改变了压强,导致反应物浓度改变时,才能改变化学反应速率。
3.提示:从的数值可以看出,升高温度,k增大,化学反应速率增大。
4.提示:不相同。不同反应的的数值表明,温度由298 K 升高至308 K时,二者比值不同。
对点训练
1.B 固体的浓度是常数,增加固体的用量不影响反应速率,平衡不移动,H2物质的量不变,A项错误;恒容,充入水蒸气增大反应物浓度,可以加快反应速率,平衡正向移动,H2物质的量增大,B项正确;恒压,充入氮气,体积变大,气体反应物和反应产物浓度都减小,反应速率减慢,相当于减压,平衡正向移动,H2物质的量增大,C项错误;恒容,充入惰性气体,反应物和反应产物浓度都不变,反应速率不变,H2物质的量不变,D项错误。
2.D 实验中发生反应Na2S2O3+H2SO4SO2↑+S↓+Na2SO4+H2O,浑浊是因为生成了硫单质,浑浊度代表生成硫单质的速率。为了避免溶液总体积不同对实验造成干扰,总体积应相同,故实验③中x=8,A正确;实验①②③其他条件相同,随着Na2S2O3溶液浓度增大,反应速率加快,实验③④⑤其他条件相同,随着H2SO4溶液浓度减小,反应速率减慢,说明增大反应物浓度可增大该反应速率,B正确;由①②③和③④⑤的速率变化图像可知,降低Na2S2O3溶液浓度比降低H2SO4溶液浓度对该反应化学反应速率影响程度更大,C正确;将装有实验②的试剂的试管浸泡在热水中一段时间后再混合,温度升高,反应速率加快,浑浊度曲线变化应更快,D错误。
知识点二
对点训练
1.B 若t1时增大O2的浓度,则正反应速率突然增大,逆反应速率瞬时不变,随后逐渐增大,A项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程度地增大,v'正=v'逆,化学平衡不移动,SO2的转化率不变,B项正确,C项错误;乙达到化学平衡时所用时间短,则其反应速率较大,乙的压强比甲的大,但增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率应增大,D项错误。
2.D Fe2O3是固体,改变固体的量,对正、逆反应速率无影响,A错误; 设生成CO2的物质的量为3x mol,平衡时测得混合气体中CO2的体积分数为80%,可写出三段式:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)
起始量/mol 3 0
变化量/mol 3x 3x
平衡量/mol 3-3x 3x
则有×100%=80%,解得x=0.8 , 则0~5 min内CO的平均反应速率为=0.048 mol·L-1·min-1,B错误;其他条件保持不变,升高温度,正、逆反应速率都增大,C错误;结合上述三段式可计算得K===64,D正确。
能力培养
(1)提示:是,根据图示可知OH-参与了该催化循环反应。
(2)提示:不正确,根据图示可知,CO参与了反应,生成了CO2,增加了温室气体CO2。
(3)提示:不正确,催化剂参与了反应,但催化剂的化学性质和质量不发生变化。
(4)提示:正确,该循环中Fe的成键数目可能是4,5或6,即该催化循环过程中Fe的成键数目发生变化。
迁移应用
1.C 根据反应历程图,第①步发生的反应为[PdCl4]2-+H2Pd+2HCl+2Cl-,A正确;反应①②都有单质参加,元素化合价有升降,是氧化还原反应,反应③元素化合价没有变化,不是氧化还原反应,B正确;在反应②中,氧元素从0→-1价,每有1 mol O2参加反应,转移电子总数为2NA,C错误;[PdCl4]2-在反应前后没有发生改变,是该反应的催化剂,D正确。
2.B 化学反应历程一般为普通反应物分子获得能量后成为活化分子,活化分子之间发生有效碰撞,形成新的化学键释放能量成为反应产物分子,A项正确;由题图可知,CH4+CO2CH3COOH反应过程中,CO2分子中的CO键也会发生断裂形成—COOH,B项错误;由题图可知,①→②为放热反应,有C—C键形成,C项正确;催化剂能降低反应的活化能,增加活化分子百分数,从而增大反应速率,D项正确。
【随堂演练】
1.B 由题图可知,升高温度,正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度,则平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;增大压强,正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度,则平衡向逆反应方向移动,因此正反应是气态物质系数增大的反应,B项符合题意。
2.D 因溶液均加水稀释到50 mL,则可计算X的物质的量,物质的量越大,浓度越大,反应速率越大,A中n(X)=0.01 L×2 mol·L-1=0.02 mol,B中n(X)=0.02 L×2 mol·L-1=0.04 mol,C中n(X)=0.01 L×4 mol·L-1=0.04 mol,D中n(X)=0.02 L×3 mol·L-1=0.06 mol,则X的物质的量最大的是D,则D中反应速率最大,选D。
3.D 实验①中,0~20 min,C的浓度变化量为2.40×10-3 mol·L-1-2.00×10-3 mol·L-1=4.00×10-4 mol·L-1,v(C)==2.00×10-5 mol·L-1·min-1,反应速率之比等于其化学计量数之比,则v(A)= v(C)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1,A项正确;催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中C的初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时C浓度为4.00×10-4 mol·L-1,则实验①达平衡时C的浓度也为4.00×10-4 mol·L-1,而恒温恒容条件下,实验②对于实验①相当于减小压强,平衡正向移动,因此实验②60 min时处于平衡状态,x<0.4,即x≠0.4,B项正确;对比实验①和实验③,C的起始浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率较大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,C项正确;实验①、②中0~20 min、20~40 min内C的浓度变化量都是4.00×10-4 mol·L-1,此时两者反应速率相同,且实验②中60 min时反应达到平衡状态,实验①、②催化剂表面积相同,实验①中C初始浓度是实验②中C初始浓度的两倍,且实验① 60 min时反应未达到平衡状态,则相同条件下,增加C浓度,反应速率并没有增大,D项错误。
4.B 催化剂能降低过渡态的能量,但不能提高反应物的能量,A错误;过程①的活化能大于过程②,反应速率慢于过程②,则过程①的反应2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(l)是加催化剂时的控速反应,B正确;过程①和过程②都是反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,C错误;总反应的反应热只与反应物和反应产物的总能量有关,与过渡态的能量无关,D错误。
5.(1)降低了反应的活化能
(2)探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管同时放入同一热水浴中)
(3)碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率
解析:(1)加入催化剂能使化学反应速率加快,其原因是催化剂降低了反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,增大了活化分子的碰撞频率,使活化分子的有效碰撞增多。(2)实验①和实验②的区别是实验①中H2O2的浓度小,实验②中H2O2的浓度大,所以实验①和实验②的目的是探究浓度对反应速率的影响。为了能够通过实验①和实验②探究浓度对反应速率的影响,对原实验方案进行改进,可向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管同时放入同一热水浴中观察实验现象。(3)由题图可知实验⑤反应速率最快,实验④反应速率最慢,说明碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。
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第2课时 影响化学反应速率的因素
1.能运用变量控制的方法探究化学反应速率的影响
因素,能初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。
2.能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响,能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
3.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题,能讨论化学反应条件的选择和优化。
4.针对典型案例,能从速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。
学习目标
目 录
知识点一 外界条件对化学反应速率的影响
知识点二 化学反应速率图像分析
能力培养 催化剂与“环式”反应历程图的分析(分析与推测)
随堂演练
课时作业
知识点一
外界条件对化学反应速率的影响
1. 浓度对化学反应速率的影响
(1)基本规律
②实例:对于反应H2O2+2HI 2H2O+I2,其反应速率方程为v=kc
(H2O2)·c(HI),表示该反应的反应速率与反应物H2O2、HI的浓度
成 。
(2)反应速率方程
①意义:表示化学反应速率与反应物浓度的关系式。
正比
③化学反应速率与参与反应的物质浓度的关系式是实验测定的结果,不能
随意根据反应的化学方程式直接写出。
2. 压强对反应速率的影响
(1)基本规律(对于有气体参与的反应)
(2)解释:压强的改变导致气体 的改变,从而对反应速率产生
影响。
浓度
(1)基本规律
(2)经验规律——范托夫规律
对于在溶液中发生的反应,温度每升高10 K,反应速率提高到原来的2~4
倍。这个经验规律可以对一些化学反应的速率做粗略的估计,但适用范围
有限。
3. 温度对化学反应速率的影响
(3)过渡态及活化能
①过渡态:一种 没有完全断裂、 没有完全形成的高能量
的中间状态。
②活化能
旧键
新键
a.定义: 的能量与 的平均能量之差。
b.符号:Ea。
c.单位:kJ·mol-1。
过渡态
反应物
(4)解释
①升高温度可以提高反应物分子的能量,增大反应物之间的
,增大反应物分子形成 的比例,故升高温度可以
化学反应的速率。
②由于反应的 不同,所以温度对不同反应的反应速率的影响不
同。活化能越高,反应越难发生。
碰撞频
率
过渡态
提高
活化能
4. 催化剂对化学反应速率的影响
(1)催化剂的定义
催化剂是能改变化学反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的
物质。
(2)催化剂的催化原理
①反应历程中必定既包括有催化剂 的反应,又包括使催化剂
的反应。
参与
再
生成
使用催化剂 改变 降低反应的 (如图)
使更多的反应物分子成为活化分子 增加单位体积内的活化分子百
分数 化学反应速率。
反应历程
活化能
加快
②催化剂的催化原理可表示为
③催化剂的特点
【探究活动】
【素材1】 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并
在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)。该密闭容器
有一个可移动的活塞(如图)。
交流讨论
1. 对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强有何
关系?向下压缩该活塞,该反应的气体浓度和反应速率将如何变化?
提示:对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强
成反比。向下压缩活塞,压强增大,气体体积缩小,气体浓度增大,化学
反应速率加快。
2. 增大压强一定能增大反应速率,减小压强一定能减小反应速率吗?为什
么?如何理解“改变体系压强可改变反应速率”?
提示:其他条件不变时,增大压强不一定增大反应物的浓度,反应速率不
一定增大;其他条件不变时,减小压强不一定减小反应物的浓度,反应速
率不一定减小。所以,只有改变了压强,导致反应物浓度改变时,才能改
变化学反应速率。
化学反应
NO+O3 NO2+O2 1.15
H2+I2 2HI(气体反应) 8.99
NH4CNO (NH2)2CO 3.58
【素材2】 温度会影响反应速率常数,从而影响化学反应速率。下表列
出了一些反应在298 K 和308 K时反应速率常数之比。
交流讨论
3. 根据不同反应的 的数值可以看出温度对化学反应速率有怎样
的影响?
提示:从 的数值可以看出,升高温度,k增大,化学反应速
率增大。
4. 升高相同温度,对不同化学反应的反应速率的影响程度是否相同?
提示:不相同。不同反应的 的数值表明,温度由298 K 升高至
308 K时,二者比值不同。
【归纳总结】
1. 浓度
固态或纯液态物质的浓度是常数,则有
(1)增加其用量时,化学反应速率不变。
(2)增大其表面积或将其溶于溶剂中时,化学反应速率增大。
2. 温度
温度对吸热反应影响显著,则有
(1)升高温度,吸热反应、放热反应的化学反应速率都增大,但吸热反
应增大得多。
(2)降低温度,吸热反应、放热反应的化学反应速率都减小,但吸热反
应减小得多。
3. 催化剂
催化剂同等程度地增大正、逆反应的化学反应速率。
4. 压强
压强改变→
(1)恒温
增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率加快。
(2)恒容
①充入气体反应物 总压增大 浓度增大 反应速率加快。
②充入“惰气” 总压增大,但各气体的分压不变,即各气体的浓度不
变,反应速率不变。
(3)恒压
充入“惰气” 体积增大 各反应物浓度减小 反应速率减慢。
注意:(1)温度对反应速率的影响具有一致性,即升高温度,正、逆反
应速率都增大,反之都减小。
(2)压强影响反应速率的实质是改变了反应物与反应产物的浓度,分析
压强对反应速率的影响时,要分析压强的改变是否影响了反应物和反应产
物的浓度。
1. (2025·河北邢台高二检测)对于反应C(s)+H2O(g) H2(g)+
CO(g),下列措施中能加快反应速率,且增大H2物质的量的是( )
A. 向体系中加入碳 B. 恒容充入水蒸气
C. 恒压充入氮气 D. 恒容充入惰性气体
√
解析: 固体的浓度是常数,增加固体的用量不影响反应速率,平衡不
移动,H2物质的量不变,A项错误;恒容,充入水蒸气增大反应物浓度,
可以加快反应速率,平衡正向移动,H2物质的量增大,B项正确;恒压,
充入氮气,体积变大,气体反应物和反应产物浓度都减小,反应速率减
慢,相当于减压,平衡正向移动,H2物质的量增大,C项错误;恒容,充
入惰性气体,反应物和反应产物浓度都不变,反应速率不变,H2物质的量
不变,D项错误。
2. 室温下,用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.1 mol·L-1 H2SO4溶液和蒸馏水
进行如表所示的5个实验,分别测量浑浊度随时间的变化。
编号 Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 蒸馏水
V/mL V/mL V/mL
① 1.5 3.5 10
② 2.5 3.5 9
③ 3.5 3.5 x
④ 3.5 2.5 9
⑤ 3.5 1.5 10
浑浊度随时间变化的曲线
下列说法不正确的是( )
A. 实验③中x=8
B. 实验①②③或③④⑤均可说明其他条件相同时,增大反应物浓度可增大
该反应速率
C. 降低Na2S2O3溶液浓度比降低H2SO4溶液浓度对该反应化学反应速率影
响程度更大
D. 将装有实验②的试剂的试管浸泡在热水中一段时间后再混合,其浑浊
度曲线应为a
√
解析:实验中发生反应Na2S2O3+H2SO4 SO2↑+S↓+Na2SO4+H2O,浑浊是因为生成了硫单质,浑浊度代表生成硫单质的速率。为了避免溶液总体积不同对实验造成干扰,总体积应相同,故实验③中x=8,A正确;实验①②③其他条件相同,随着Na2S2O3溶液浓度增大,反应速率加快,实验③④⑤其他条件相同,随着H2SO4溶液浓度减小,反应速率减慢,说明增大反应物浓度可增大该反应速率,B正确;由①②③和③④⑤的速率变化图像可知,降低Na2S2O3溶液浓度比降低H2SO4溶液浓度对该反应化学反应速率影响程度更大,C正确;将装有实验②的试剂的试管浸泡在热水中一段时间后再混合,温度升高,反应速率加快,浑浊度曲线变化应更快,D错误。
知识点二
化学反应速率图像分析
可逆反应的速率—时间图像
平衡体系 条件变化 速率变化 速率变化曲线
任一平 衡体系 增大反应 物的浓度 v正、v逆均增大,且v'正>v'逆
减小反应 物的浓度 v正、v逆均减小,且v'逆>v'正
平衡体系 条件变化 速率变化 速率变化曲线
任一平 衡体系 增大反 应产物的
浓度 v正、v逆均增大,且v'逆>v'正
减小反应
产物 的浓度 v正、v逆均减小,且v'正>v'逆
平衡体系 条件变化 速率变化 速率变化曲线
正反应方
向为气体
体积增大 的放热反
应 增大压强或升高温度 v正、v逆均增大,且v'逆>v'正
减小压强或降低温度 v正、v逆均减小,且v'正>v'逆
平衡体系 条件变化 速率变化 速率变化曲线
任意平衡
或反应前
后气体体
积不变的
反应 正催化剂或 增大压强 v正、v逆同等倍数增
大
负催化剂或 减小压强 v正、v逆同等倍数减
小
【归纳总结】
解图像题“三部曲”
(1)“一看”——看图像
①看面:弄清纵、横坐标的含义。
②看线:弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。
③看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如与坐标轴的交点、
曲线的交点、折点、最高点与最低点等。
④看量的变化:弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。
⑤看要不要作辅助线:如等温线、等压线等。
(2)“二想”——想规律
联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)“三判断”
通过对比分析,作出正确判断。
1. 在一恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH
<0,在其他条件不变时,改
变某一条件对上述反应的影
响如图所示,下列分析正确
的是( )
A. Ⅰ表示t1时增大O2的浓度对化学反应速率的影响
B. Ⅱ表示t1时加入催化剂对化学反应速率的影响
C. Ⅲ表示催化剂对SO2的转化率的影响,且甲的催化效率比乙的高
D. Ⅲ表示压强对SO2的转化率的影响,且乙的压强较大
√
解析: 若t1时增大O2的浓度,则正反应速率突然增大,逆反应速率瞬
时不变,随后逐渐增大,A项错误;加入催化剂,正、逆反应速率同等程
度地增大,v'正=v'逆,化学平衡不移动,SO2的转化率不变,B项正确,C项错误;乙达到化学平衡时所用时间短,则其反应速率较大,乙的压强比甲的大,但增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率应增大,D项错误。
2. T ℃时,向容积为10 L的恒容密闭容器中加入3 mol Fe2O3和3 mol CO发生反应:Fe2O3 (s)+3CO (g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH<0,5 min 时达到平衡,平衡时测得混合气体中CO2的体积分数为80%。下列说法正确的是( )
A. 正反应速率与时间的关系如图,t2时刻可能是分离出少量Fe2O3
B. 则0~5 min内CO的平均反应速率为0.48 mol·L-1·min-1
C. 其他条件保持不变,升高温度,逆反应速率增大、正反应速率减小
D. 该温度下的平衡常数为64
√
解析: Fe2O3是固体,改变固体的量,对正、逆反应速率无影响,A错
误; 设生成CO2的物质的量为3x mol,平衡时测得混合气体中CO2的体积分
数为80%,可写出三段式:
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)
起始量/mol 3 0
变化量/mol 3x 3x
平衡量/mol 3-3x 3x
则有 ×100%=80%,解得x=0.8 , 则0~5 min内CO的平均反应
速率为 =0.048 mol·L-1·min-1,B错误;其他条件保持不变,升
高温度,正、逆反应速率都增大,C错误;结合上述三段式可计算得K=
= =64,D正确。
能力培养
催化剂与“环式”反应历程图的分析(分析与推测)
据文献报道:Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如图所示。
(1)OH-是否参与了该催化循环?
提示:是,根据图示可知OH-参与了该催化循环反应。
(2)该反应可降低温室效应吗?
提示:不正确,根据图示可知,CO参与了反应,生成了CO2,增加了温室
气体CO2。
(3)该催化循环中,催化剂的化学性质发生变化了吗?
提示:不正确,催化剂参与了反应,但催化剂的化学性质和质量不发
生变化。
(4)该催化循环中Fe的成键数目发生变化了吗?
提示:正确,该循环中Fe的成键数目可能是4,5或6,即该催化循环过程
中Fe的成键数目发生变化。
【规律方法】
催化反应机理题的解题思路——找准一“剂”三“物”
一“剂”指
催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的,以催化剂
粒子为主体的多个物种一定在机理图中的主线上
三“物”指
反应物、反
应产物、中
间物质(或
中间体) 反应物 通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物
反应产
物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般是反
应产物
中间物
质 通过一个箭头脱离整个历程,但又生成反应产物
的是中间体,通过二个箭头进入整个历程的中间
物质也是中间体,中间体有时在反应历程中用
“[ ]”标出
【迁移应用】
1. H2和O2在钯的配合物离子[PdCl4]2-的作用下合成H2O2,反应历程如
图,下列说法不正确的是( )
A. 第①步发生的反应为[PdCl4]2-+H2 Pd+2HCl+2Cl-
B. 在上述的三个过程中只有①②是氧化还原反应
C. 在反应②中每有1 mol O2参加反应,转移电子总数为4NA
D. [PdCl4]2-是该反应的催化剂
√
解析:根据反应历程图,第①步发生的反应为[PdCl4]2-+H2 Pd+2HCl+2Cl-,A正确;反应①②都有单质参加,元素化合价有升降,是氧化还原反应,反应③元素化合价没有变化,不是氧化还原反应,B正确;在反应②中,氧元素从0→-1价,每有1 mol O2参加反应,转移电子总数为2NA,C错误;[PdCl4]2-在反应前后没有发生改变,是该反应的催化剂,D正确。
2. 我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化
反应历程。该催化反应历程示意图如图所示。
A. 化学反应历程一般为普通反应物分子 活化分子 反应产
物分子
B. CH4+CO2 CH3COOH反应过程中,只有C—H键发生断裂
C. ①→②释放能量并形成了C—C键
D. 催化剂能增加活化分子百分数,从而增大反应速率
下列说法错误的是( )
√
解析:化学反应历程一般为普通反应物分子获得能量后成为活化分子,活化分子之间发生有效碰撞,形成新的化学键释放能量成为反应产物分子,A项正确;由题图可知,CH4+CO2 CH3COOH反应过程中,CO2分子中的C O键也会发生断裂形成—COOH,B项错误;由题图可知,①→②为放热反应,有C—C键形成,C项正确;催化剂能降低反应的活化能,增加活化分子百分数,从而增大反应速率,D项正确。
随堂演练
1. 如图为某化学反应的反应速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度
或增大压强,反应速率的变化都符合图中表示的反应是( )
A. 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0
B. 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
ΔH<0
C. H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH<0
D. 2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH>0
√
解析: 由题图可知,升高温度,正反应速率增大的程度小于逆反应速
率增大的程度,则平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;增大
压强,正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度,则平衡向逆反
应方向移动,因此正反应是气态物质系数增大的反应,B项符合题意。
2. 把下列四种X溶液,分别加进四个盛有10 mL浓度为2 mol·L-1的盐酸的
烧杯中,并都加水稀释至50 mL,此时,X和盐酸缓慢地进行反应,其中反
应速率最大的是( )
A. 10 mL、2 mol·L-1 B. 20 mL、2 mol·L-1
C. 10 mL、4 mol·L-1 D. 20 mL、3 mol·L-1
解析: 因溶液均加水稀释到50 mL,则可计算X的物质的量,物质的量
越大,浓度越大,反应速率越大,A中n(X)=0.01 L×2 mol·L-1=0.02
mol,B中n(X)=0.02 L×2 mol·L-1=0.04 mol,C中n(X)=0.01
L×4 mol·L-1=0.04 mol,D中n(X)=0.02 L×3 mol·L-1=0.06 mol,
则X的物质的量最大的是D,则D中反应速率最大,选D。
√
3. 恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生反应:2C(g) A
(g)+3B(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下C的浓度随时间的
变化,如表所示,下列说法错误的是( )
编
号 时间/minc(C)/ (10-3 mol·L-1) 表面积/cm2 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A. 实验①,0~20 min,v(A)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
B. 实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
C. 相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
D. 相同条件下,增加C的浓度,反应速率增大
下列说法错误的是( )
√
解析: 实验①中,0~20 min,C的浓度变化量为2.40×10-3 mol·L-1-
2.00×10-3 mol·L-1=4.00×10-4 mol·L-1,v(C)= =
2.00×10-5 mol·L-1·min-1,反应速率之比等于其化学计量数之比,则v
(A)= v(C)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1,A项正确;催化剂表面积
大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中C的初始浓度与实验①中一
样,实验③达到平衡时C浓度为4.00×10-4 mol·L-1,则实验①达平衡时C
的浓度也为4.00×10-4 mol·L-1,而恒温恒容条件下,实验②对于实验①
相当于减小压强,平衡正向移动,因此实验②60 min时处于平衡状态,x
<0.4,即x≠0.4,B项正确;
对比实验①和实验③,C的起始浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验
①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率较
大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,C项正确;
实验①、②中0~20 min、20~40 min内C的浓度变化量都是4.00×10-4
mol·L-1,此时两者反应速率相同,且实验②中60 min时反应达到平衡状态,
实验①、②催化剂表面积相同,实验①中C初始浓度是实验②中C初始浓度
的两倍,且实验① 60 min时反应未达到平衡状态,则相同条件下,增加C
浓度,反应速率并没有增大,D项错误。
4. NO是大气污染物之一,常用H2还原。H2与NO反应的反应历程如图所
示。下列说法正确的是( )
A. 催化剂能提高反应物的能量
B. 加催化剂时的控速反应为2NO(g)+H2(g) N2(g)+H2O2(l)
C. 过程①是放热反应,过程②是吸热反应
D. 过渡态的能量决定总反应的反应热(ΔH)
√
解析: 催化剂能降低过渡态的能量,但不能提高反应物的能量,A错
误;过程①的活化能大于过程②,反应速率慢于过程②,则过程①的反应
2NO(g)+H2(g) N2(g)+H2O2(l)是加催化剂时的控速反应,
B正确;过程①和过程②都是反应物总能量大于生成物总能量的放热反
应,C错误;总反应的反应热只与反应物和反应产物的总能量有关,与过
渡态的能量无关,D错误。
5. 某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速
率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号 反应物 催化剂
① 10 mL 2% H2O2溶液 无
② 10 mL 5% H2O2溶液 无
③ 10 mL 5% H2O2溶液 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
④ 10 mL 5% H2O2溶液+少量HCl溶液 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
⑤ 10 mL 5% H2O2溶液+少量NaOH溶液 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
(1)催化剂能加快化学反应速率的原因是 。
解析:加入催化剂能使化学反应速率加快,其原因是催化剂降低了反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,增大了活化分子的碰撞频率,使活化分子的有效碰撞增多。
降低了反应的活化能
(2)实验①和实验②的目的是 。
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论,资料显示,通常条件下
H2O2较稳定,不易分解,为了达到实验目的,你对原实验方案的改进
是
。
探究浓度对反应速率的影响
向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管同时放入同
一热水浴中)
解析:实验①和实验②的区别是实验①中H2O2的浓度小,实验②中H2O2的浓度大,所以实验①和实验②的目的是探究浓度对反应速率的影响。为了能够通过实验①和实验②探究浓度对反应速率的影响,对原实验方案进行改进,可向反应物中加入等量同种催化剂或将盛有反应物的试管同时放入同一热水浴中观察实验现象。
(3)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。
分析上图能够得出什么实验结论?
。
碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸
性环境能减小H2O2分解的速率
解析:由题图可知实验⑤反应速率最快,实验④反应速率最慢,说明碱性环境能增大H2O2分解的速率,酸性环境能减小H2O2分解的速率。
课时作业
1. 下列措施对增大反应速率明显有效的是( )
A. Al在氧气中燃烧生成Al2O3时,将铝片改成铝粉
B. Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸
C. K2SO4溶液与BaCl2溶液反应时,增大压强
D. Na与水反应时,增大水的用量
解析: A项,增大反应物的接触面积,反应速率增大;B项,浓硫酸使
Fe发生钝化,阻碍反应的进行;C项,无气体参与的反应,增大压强不会
改变反应速率;D项,H2O为纯液体,其浓度为常数,增大其用量,对反
应速率无影响。
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√
2. 一定条件下,对于反应:CaCO3(块状)+2HCl CaCl2+CO2↑+
H2O,为加快反应速率,下列方法可行的有( )
①增加盐酸的浓度 ②增加同浓度盐酸的用量
③加水 ④增加CaCO3(块状)的用量
⑤将块状CaCO3改为粉末状CaCO3
A. 1项 B. 2项
C. 3项 D. 4项
√
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解析: 增大反应物浓度,可使化学反应速率加快,而②中增加同浓度
盐酸用量,盐酸浓度不变;对于固体反应物而言,无浓度概念,要想使反
应加快,可通过改变表面积来实现,与用量无关,粉末状固体物质比块状
固体物质反应速率快,①⑤项符合题意。
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3. 反应A+B C的反应速率方程为v=kc(A)·c(B),v为反应速
率,k为反应速率常数。当c(A)=c(B)=1 mol·L-1时,反应速率在
数值上等于其反应速率常数。下列说法正确的是( )
A. 只增大c(A)时,v增大
B. 只增大c(C)时,v增大
C. 只升高温度时,k不变
D. 只升高温度时,k减小
解析: 只增大c(A)或c(B)时,v增大,k不变;只增大c(C)
时,v、k都不变;只升高温度时,k增大,v增大。
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4. 在密闭容器中进行A(g)+2B(s) 2C(s)+3D(s) ΔH<0的反
应,下列说法正确的是( )
A. ΔH<0,正反应放热,所以升高温度,正反应速率减小,逆反应速率
增大
B. 催化剂V2O5能使该反应正反应速率增大,但不能改变逆反应速率
C. 温度不变,增大B的投入量,正反应速率增大
D. 增大压强,不一定能使正反应速率增大
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解析: 无论吸热反应还是放热反应,升高温度,正、逆反应速率都增
大,A错误;正催化剂能使正、逆反应速率都增大,B错误;固体质量多少
与化学反应速率无关,C错误;温度不变时压缩容器可以使正反应速率增
大,但恒容下通入惰性气体等手段不会改变反应速率,D正确。
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5. 下列方案设计能达到实验目的的是( )
A 前者产生气泡更快 Fe3+催化效果好于Cu2+
B 将NO2球分别浸泡在冷水和热水中 比较不同温度对化学反应速率的影响
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C 验证增大反应物浓度对化学平衡的影响
D 用收集一定体积的CO2时所用时间来测定
反应速率
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解析: 二者溶液中Fe3+、Cu2+的种类不同,浓度也不同,因此不能证
明Fe3+催化效果好于Cu2+,A错误;将NO2球分别浸泡在冷水和热水中,
发现放在热水中气体颜色更深,放在冷水中气体颜色浅,说明升高温度,
化学平衡向生成NO2气体的方向移动,因此该实验是比较不同温度对化学
反应平衡移动的影响,B错误;大理石与稀盐酸反应产生的CO2气体会通过
长颈漏斗逸出,因此不能收集到CO2气体,则不能通过收集一定体积的CO2
时所用时间来测定反应速率,D错误。
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6. (2025·北京西城高二质检)室温下,某同学设计实验探究丙酮碘化反
应中,丙酮(无色液体)、I2、H+浓度对化学反应速率的影响。
已知: +HI
编号 ① ② ③ ④
丙酮溶液(4 mol·L-1) 2 mL 1 mL 2 mL 2 mL
I2溶液(0.002 5 mol·L-1) 2 mL 2 mL 1 mL 2 mL
盐酸(2 mol·L-1) 2 mL 2 mL 2 mL a mL
蒸馏水 0 mL 1 mL 1 mL 1 mL
溶液褪色的时间/s t1 t2 t3 t4
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A. 对比实验①和②无法探究丙酮浓度对反应速率的影响
B. 如果t1大于t3,可知I2浓度越大,反应速率越慢
C. 实验③中,以丙酮表示的反应速率为
D. 实验④中,a=1 mL,根据实验①和④可探究H+浓度对反应速率的影响
下列说法正确的是( )
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解析: 实验①和②的温度相同,溶液的总体积都为6 mL,c(I2)相
同,只有c(丙酮)不同,可以探究丙酮浓度对反应速率的影响,A错误;
溶液的颜色是由c(I2)决定的,实验①中c(I2)是实验③中的二倍,即
便t1大于t3,也不能说明I2浓度越大,反应速率越慢,B错误;实验③中,
丙酮过量,应使用c(I2)计算丙酮表示的反应速率,即为 mol·L-1·s
-1,C错误;混合溶液的总体积都为6 mL,则实验④中,a=6 mL-5 mL
=1 mL,实验①和④中两种反应物的浓度都相同,只有c(H+)不同,则
可探究H+浓度对反应速率的影响,D正确。
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7. 在密闭容器中进行反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH<0。
如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像,推断t时刻突然改变
的条件可能是( )
A. 增大NO的浓度
B. 升高反应体系的温度
C. 增大压强(缩小容器容积)
D. 添加了合适的催化剂
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解析: 增大NO的浓度,t时刻正反应速率增大,逆反应速率不变,与
图不符,A错误;该反应的正反应为放热反应,升高反应体系的温度,平
衡逆向移动,与图不符,B错误;缩小容器容积增大压强,正、逆反应速
率均增大,且正反应速率大于逆反应速率,C正确;添加了合适的催化
剂,正、逆反应速率同等程度的增大,与图不符,D错误。
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8. 已知:NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) ΔH。实验测得速率
方程为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,只与温度有关,与浓度无关)。向2 L恒容密闭容器中充入
0.4 mol NO(g)和0.6 mol O3(g)发生上述反应,测得NO的体积分数x
(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 温度:T1<T2
B. T1温度下的 <T2温度下的
C. 正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)>Ea(逆)
D. 恒温恒压时,充入He,平衡不移动,该反应速率不变
√
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解析: 根据先拐先平数值大可知,T1>T2,温度高时x(NO)大,
说明升高温度平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反
应,ΔH<0,A项错误;由v逆=k逆·c(NO2)·c(O2),v正=k正·c
(NO)·c(O3),当v正=v逆时,可知 = =K,T1
>T2,ΔH<0,温度高时K值反而小,则T1温度下的 <T2温度下的
,B项正确;
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反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能,结合分析可知NO
(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g),正反应为放热反应,ΔH<0,
故正逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆),C项错误;恒温恒压
时,充入氦气,平衡不移动,但容器体积变大,浓度变小,反应速率
减小,D项错误。
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9. 已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO-,其反应
历程如图所示,其中TS表示过渡态,I表示中间体。下列说法正确的是
( )
A. 该过程的总反应速率由步骤⑥决定
B. 该历程中的最大能垒(活化能)E正=
6.22 kJ·mol-1
C. 使用更高效的催化剂可降低该反应的ΔH
D. 降低温度,有利于提高A的转化率
√
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解析: 步骤③的活化能最大,该历程中的步骤③为该反应的决速步,A
错误;由图可知,步骤③的活化能最大,该历程中的最大能垒(活化能)
E正=16.87 kJ·mol-1-(-1.99 kJ·mol-1)=18.86 kJ·mol-1,B错误;催
化剂只能改变反应的活化能,而不能改变反应的反应热,使用更高效的催
化剂不可改变该反应的ΔH,C错误;反应物总能量大于生成物总能量,则
该反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,有利于提高A的转化率,D
正确。
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10. 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。下列说法错误
的是( )
A. 25 ℃时,10~30 min 内,R的分解平均速率为0.03 mol·L-1·min-1
B. 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
C. 对比30 ℃和25 ℃曲线,在0~50 min 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50 min 时,R 的分解率相等
√
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解析:根据v= ,v(R)= =0.03 mol·L-1·min-1,A项正确; 对比30 ℃和10 ℃的曲线,同一时刻浓度不同,因此不能说明R的分解速率随温度升高而增大,B项错误;当温度为25 ℃时,0~50 min内分解平均速率约为0.026 mol·L-1·min-1,当温度为30 ℃时,0~50 min内分解平均速率为0.032 mol·L-1·min-1,C项正确;在50 min时,无论10 ℃还是30 ℃均无R剩余,因此分解率均为100%,D项正确。
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11. 向某密闭容器中加入0.15 mol·L-1 A、0.05 mol·L-1 C和一定量的B三
种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图甲所示[t0~t1
时c(B)未画出,t1时c(B)增大到0.05 mol·L-1]。图乙为t2时刻后改
变反应条件,平衡体系中正、逆反应的反应速率随时间变化的情况。
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(1)若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为
mol·L-1。
解析:根据题意,A、C的化学计量数之比为0.09 mol·L-1∶0.06 mol·L-1=3∶2,再根据改变压强,平衡不移动可知,反应为反应前后气态物质系数相等的反应,所以化学方程式为3A(g) 2C(g)+B(g)。故B的起始物质的量浓度c(B)=(0.05-0.03)mol·L-1=0.02 mol·L-1。
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(2)在(1)的条件下,若t5时改变的条件是升温,此时v(正)>v
(逆),若A的物质的量减少0.03 mol时,容器与外界的热交换总量为a
kJ,写出反应的热化学方程式:
。
解析:升温,v(正)>v(逆),反应为吸热反应,故热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g) ΔH=+100a kJ·mol-1。
3A(g) 2C(g)+B(g) ΔH=+
100a kJ·mol-1
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(3)t3时改变的某一反应条件可能是 (填字母)。
a.使用催化剂 b.增大压强
c.增大反应物浓度
ab
解析:t3时,改变条件,v(正)=v(逆)且增大,又因反应为反应前后气态物质系数相等的反应,故条件为增大压强或使用催化剂。
(4)在恒温恒压下通入惰性气体,v(正) (填“>”“=”或
“<”)v(逆)。
解析:恒温恒压下通入惰性气体,相当于减压,反应前后气态物质系数相等的反应平衡不移动,v(正)=v(逆)。
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