高中化學(xué)：第1講 化學(xué)反應(yīng)速率

第7章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

LCHEMISTRY￡

第1講化學(xué)反應(yīng)速率

課程標(biāo)準(zhǔn)知識建構(gòu)

1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，了解測定化學(xué)反應(yīng)速

率的簡單方法。

2.通過實(shí)驗(yàn)探究，了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對

化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

1速率公式11內(nèi).1

3.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對叵版H眩29T影響U巾H兼件控制

1/率關(guān)系1?外M|

化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

4.能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計(jì)算，能通過實(shí)驗(yàn)探究

分析不同組分濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能用一定

理論模型說明外界條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

雙基過關(guān)夯實(shí)必備知識

一'化學(xué)反應(yīng)速率

1.表示方法

通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來表示。

2.數(shù)學(xué)表達(dá)式及單位

0=野，單位為mol-L'-s1aKmol-L'min'?

3.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系

對于已知反應(yīng)：加A(g)十〃B(g)=pC(g)+qD(g),當(dāng)單位相同時(shí)，用不同反

應(yīng)物或生成物表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量

數(shù)之比，即0(A)：0(B)：0(C):v(D)=mn：p：c/o

【特別提醒】

(1)一般不用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)由。=由計(jì)算得到的是一段時(shí)間內(nèi)的平均速率，用不同物質(zhì)表示時(shí)，其數(shù)

值可能不同，但意義相同。

【診斷1】判斷下列說法是否正確，正確的打錯(cuò)誤的打X。

(1)化學(xué)反應(yīng)速率為0.5mol-LIs」是指1s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.5mol-L

'()

(2)對于任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯()

(3)化學(xué)反應(yīng)速率是指一定時(shí)間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生

成物濃度的增加()

(4)甲、乙兩容器中分別充入2molNO2和4molNO2,5分鐘后兩者各反應(yīng)

掉NO21mol和2mol,則說明乙中反應(yīng)速率大()

(5)對于反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1),o(NO)與0(。2)的關(guān)系為

4V(NO)=5V(O2)()

(6)對于2s02(g)+Ch(g)2so3(g),0(SO2)=1mol/(L-s)與u(02)=0.5

mol/(L.s)表示的反應(yīng)前者快()

(7)在相同的時(shí)間間隔內(nèi)反應(yīng)速率快的反應(yīng)生成的生成物的物質(zhì)的量也多

()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X(7)X

二'影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因

反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率

大小關(guān)系為Mg>Al。

2.外因

近度1增大反應(yīng)物濃度,反應(yīng)速率皿/反之減小

廠對于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率

用&iIX,反之減小

①^>一升高溫度，反應(yīng)速率增大,反之減小

使用合適催化劑,能增大化學(xué)反應(yīng)速率，且

?￡產(chǎn)廠正、逆反應(yīng)速率增大程度蛔

反應(yīng)物間的接觸面積、光輻射、放射線輻射、

更螞巡A超聲波等

3.有效碰撞理論

(1)活化分子、活化能、有效碰撞

①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

②活化能：

反應(yīng)過程

圖中：Ei為正反應(yīng)的活化能,E2為逆反應(yīng)的活化能，E3為使用催化劑時(shí)的活

化能,反應(yīng)熱為￡1二及。

③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系

【特別提醒】

(1)固體或純液體物質(zhì)量的改變，不影響化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)稀有氣體對有氣體參與的反應(yīng)速率的影響

①恒溫恒壓

:“不變，V變大，c|

U：_減__小___._速__率___減__小_J；

②恒溫恒容

2：n、V均不變，c不變,

C=":速率不變

【診斷2】判斷下列說法是否正確，正確的打錯(cuò)誤的打X。

(1)增大反應(yīng)物的量，反應(yīng)速率一定增大()

(2)升高溫度時(shí)，不論正反應(yīng)是吸熱還是放熱，正、逆反應(yīng)的速率都增大()

(3)增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)速率一定增大()

(4)催化劑都不參加化學(xué)反應(yīng)()

(5)加熱使反應(yīng)速率增大的原因之一是活化分子百分?jǐn)?shù)增大()

答案(1)X(2)V(3)X(4)X(5)V

重難突破培育關(guān)黃能力

考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較

【典例1】(2020.浙江寧波十校模擬)某溫度下，在容積為2L的密閉容器中

投入一定量的A、B發(fā)生反應(yīng)3A(g)+循(g)cC(g)A/7=-QkJmor1(e>0),

12s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，生成C的物質(zhì)的量為0.8mol,反應(yīng)過程中A、B的物質(zhì)

的量濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()

-

-

一

。

三

、

超

影

在

與

蛉

滓

A.前12s內(nèi)，A的平均反應(yīng)速率為0.025molL〕sf

B.12s后，A的消耗速率等于B的生成速率

C.化學(xué)計(jì)量數(shù)之比b：c=l：2

D.12s內(nèi)，A和B反應(yīng)放出的熱量為0.2。kJ

答案C

解析分析圖像可知，12s內(nèi)A的濃度變化為(0.8—0.2)mol-L-i=0.6molL

_.1、-、Ac0.6mol-L'_..._、“

,反反速率0。)=五=---區(qū)---=0.05mol-L'-sA項(xiàng)錯(cuò)慶；分析圖像，

,,0.2mol-L11

12s內(nèi)B的濃度變化為(0.5—0.3)moUi=0.2mol-Lv(B)=一岳一=而

molL-I-s-1,速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，3：8=0.05：*，則/?=1,3：c=

0.8

0.05：則c=2,A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，12s后達(dá)到平衡狀態(tài)，A的消耗

速率不等于B的生成速率，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；消耗3molA放熱QkJ,12s

內(nèi)消耗A的物質(zhì)的量為0.6mol-L'X2L=1.2mol,消耗1.2molA放出的熱量

為0.4。kJ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【對點(diǎn)練1](化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算)NH3和純凈的02在一定條件下發(fā)生反

應(yīng)：4NH3(g)+302(g)2N2(g)+6H2O(g),現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中

充入4molNH3和3mol02,4min后,測得生成的H20(g)占混合氣體體積的40%,

則下列表示此段時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是()

A.V(N2)=0.125mol-L'-min1

-1

B.V(H2O)=0.375molL^min

C.U(O2)=0.225mol-L'-min1

D.u(NHs)=0.250molL-lmin-1

答案C

解析設(shè)4min時(shí)，生成6xmolH20(g)

4NH3(g)+3()2(g)^^2N2(g)+6H20(g)"(總)

起始/mol43007

變化/mol432.r6;r

4min/mol4-4才3~3.r2才6才7+.r

據(jù)題意，有弄;=0.4解得：x=0.5,則4min內(nèi)H20的變化濃度為Ac(H2O)

="yj°'=1.5mol-L0(氏0)=*^^^—=0.375mol-L'-min再由各物質(zhì)

2L4min

表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別

為U(N2)=0.125mol-L"min1,I?(NH3)=0.250mol-L^min1,y(02)=0.1875

mobL-,-min-1o

【對點(diǎn)練2](化學(xué)反應(yīng)速率的比較)在四個(gè)不同的容器中，在不同的條件下

進(jìn)行合成氨反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)高潘滴壓2NH3(g)。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)測定的

結(jié)果判斷，生成氨的速率最快的是()

A.D(H2)=0.01mol-L^s-1

B.u(N2)—0.3mol-L^min-1

C.V(NH3):=0.15mol-L'-min1

D.O(H2)=0.3mol-L1-min1

答案B

解析在速率單位相同時(shí)，把速率除以其相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，數(shù)值大者

反應(yīng)速率快。A項(xiàng)，O(H2)=0.01mol-L'-s'=0.6mol-L'-min1,1u(H2)=0.2mol-L

'-min'；B項(xiàng)，v(N2)=0.3mol-L'-min'；C項(xiàng)，^u(NH3)=0.075mol-L1-min'；

_1_1

D項(xiàng)，1U(H2)=0.1molLmino由此可知，B項(xiàng)中表示的反應(yīng)速率最快。

【對點(diǎn)練3］（用其他物理量表示的化學(xué)反應(yīng)速率）工業(yè)制硫酸的過程中,

S02（g）轉(zhuǎn)化為S03（g）是關(guān)鍵的一步，550℃時(shí)，在1L的恒溫容器中，反應(yīng)過

程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：

反應(yīng)時(shí)間/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol

0420

51.5

102

151

若在起始時(shí)總壓為pokPa,反應(yīng)速率若用單位時(shí)間內(nèi)分壓的變化表示，而氣

態(tài)物質(zhì)分壓=總壓X氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則10min內(nèi)S02（g）的反應(yīng)速率

u（S02）=kPamin1。

較案包

口木30

解析列出''三段式"

2sO2(g)+0?(g)2s03(g)

初始/mol420

轉(zhuǎn)化/mol212

10min/mol212

氣體總壓之比等于氣體物質(zhì)的量之比，所以10min時(shí)體系總壓piomin滿足

/?()kPa6mol

即pi0min=#0kPa,p初始(SO2)=$okPa,/?IOmin(SO2)=^?0X5=3

P1()min5mor

pokPa,故o(S02)=@?okPa—kPa)4-10min=^pokPaminL

"歸納總結(jié)—

（1）“三段式”法計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率

①寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。

③根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。

例如：反應(yīng)mA(g)+(g)pC(g)

起始濃度/molL-iabc

nx

轉(zhuǎn)化濃度區(qū)

/mol-L-?Xmm

,Y\X

某時(shí)刻濃度」c+包

/moLLa-xb——mm

Xnxpx

則WA)一加0(B)-mN〃?一m-Ar

(2)化學(xué)反應(yīng)速率的比較方法

①換算成同一物質(zhì)、同一單位表示，再比較數(shù)值的大小。

②比值法：在速率單位相同時(shí)，把速率除以相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，數(shù)值大

者反應(yīng)速率大。

考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素的分析及應(yīng)用

【典例2】下列表格中的各種情況，可以用對應(yīng)選項(xiàng)中的圖像表示的是

()

選項(xiàng)反應(yīng)甲乙

外形、大小相近的

ANaK

金屬和水反應(yīng)

4mL0.01mol-L1

0.1mol-0.2mol-

KMnCU溶液分別

口的口的

B和不同濃度的2

H2c2。4H2c2。4

mLH2c2。4(草酸)

溶液溶液

溶液反應(yīng)

5mL0.1mol-L1

Na2s2O3溶液和5

C熱水冷水

mL0.1mol-L-1

H2s04溶液反應(yīng)

5mL4%的過氧化

無MnO2加MnO2

D氫溶液分解放出

粉末粉末

02

答案c

解析由于K比Na活潑，故大小相同的金屬K和Na與水反應(yīng)，K的反應(yīng)

速率更快，又由于Na、K與H2O反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，放出大

量的熱，反應(yīng)速率逐漸加快，A項(xiàng)不正確；由于起始時(shí)乙中H2c2。4濃度大，故

其反應(yīng)速率比甲中快，B項(xiàng)不正確；由于甲反應(yīng)是在熱水中進(jìn)行的，溫度高，故

甲的反應(yīng)速率大于乙，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，故甲、乙中反應(yīng)

速率逐漸減小，C項(xiàng)正確；MnCh在H2O2的分解過程中起催化作用，故乙的反應(yīng)

速率大于甲，D項(xiàng)不正確。

【對點(diǎn)練4】（影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素）（2020.吉安市五校聯(lián)考）03在水中易

分解，一定條件下，03的濃度減少一半所需的時(shí)間⑺如下表所示。

//minpH

3.04.05.06.0

T/°(

2030123116958

301581084815

503126157

據(jù)表中的遞變規(guī)律，推測03分別在條件①40℃、pH=3.0,②10℃、pH

=4.0,③30℃、pH=7.0下，分解速率依次增大的順序?yàn)椋ǎ?/p>

A.①②③B.③②①

C.②①③D.③①②

答案C

解析由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高反應(yīng)速率越快，pH越大反應(yīng)速率越快，

所以40℃、pH=3.0時(shí)，所需時(shí)間在31?158min之間；10℃、pH=4.0時(shí)，

所需時(shí)間>231min；30℃、pH=7.0時(shí)，所需時(shí)間V15min,則分解速率依次

增大的順序?yàn)棰?、①、③。故答案選C。

【對點(diǎn)練5】（外界條件對正逆反應(yīng)速率的影響）某溫度下，在容積一定的密

閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：2X（g）+Y（g）Z（g）+W（s）A//>0o下列敘述正確的

是（）

A.向容器中充入氨氣，反應(yīng)速率增大

B.加入少量W,逆反應(yīng)速率增大

C.升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大

D.將容器的容積壓縮，可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次

數(shù)增大

答案C

解析向恒容容器中充入氫氣，各反應(yīng)組分的濃度不變，反應(yīng)速率不變，A

項(xiàng)錯(cuò)誤；W為固體，加入少量W,反應(yīng)速率不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度，正、

逆反應(yīng)速率均增大，C項(xiàng)正確；將容器的容積壓縮，可增大單位體積內(nèi)活化分子

數(shù)和有效碰撞次數(shù)，但活化分子百分?jǐn)?shù)不變，因?yàn)橛行鲎策€與碰撞的角度有關(guān),

D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【對點(diǎn)練6］（影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的原因分析X2020.湖北荊州市高三質(zhì)檢）

如圖，這種具有不同能量的分子百分?jǐn)?shù)和能量的對應(yīng)關(guān)系圖，叫做一定溫度下分

子能量分布曲線圖。圖中E表示分子平均能量，艮是活化分子具有的最低能量。

下列說法不正確的是（）

°EE能量

一定溫度下的分子能量分布曲線

A.圖中反與E之差表示活化能

B.升高溫度，圖中陰影部分面積會(huì)增大

C.使用合適的催化劑，E不變，及變小

D.能量大于區(qū)的分子間發(fā)生的碰撞一定是有效碰撞

答案D

解析E表示分子的平均能量，及是活化分子具有的最低能量，能量等于或

高于區(qū)的分子可能產(chǎn)生有效碰撞，活化分子具有的最低能量及與分子的平均能

量E之差叫活化能，A正確；當(dāng)溫度升高時(shí)，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，陰影部分

面積會(huì)增大，B正確；催化劑使活化能降低，加快反應(yīng)速率，使用合適的催化劑,

E不變，及變小，C正確；E表示分子的平均能量，區(qū)是活化分子具有的最低能

量，能量等于或高于反的分子可能產(chǎn)生有效碰撞，D錯(cuò)誤。

易錯(cuò)警示

(1)催化劑在化學(xué)反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，降低了正、逆反應(yīng)的活化能，同

等程度改變正、逆反應(yīng)速率，但不會(huì)改變反應(yīng)的限度和反應(yīng)熱。

(2)升高溫度，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都增大，但增大的程度不同；降低

溫度，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都減小，但減小的程度不同。

考點(diǎn)三控制變量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

【典例3】已知：2KMnO4+5H2c2O4+3H2so4-2MnSO4+K2so4+

IOCO2t+8H2OO某化學(xué)小組欲探究H2c2。4溶液和酸性KMnCU溶液反應(yīng)過程

中濃度、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(忽略溶液體積變化)：

0.01mol-L-

10.1mol-L1

酸性H2c2O4溶水的體反應(yīng)溫反應(yīng)時(shí)

編號

積度/℃間

KMnO4液/mL/min

溶液體積體積/mL

/mL

I220202.1

IIV121205.5

IIIV220500.5

下列說法不正確的是()

A.Vi=l,V2=2

B.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)I、III的目的是探究溫度對反應(yīng)速率的影響

C.實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始，溶液呈紫紅色時(shí)結(jié)束

D.實(shí)驗(yàn)III中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率u(KMnO4)=

0.01mol-L'min1

答案C

解析A項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)H反應(yīng)溫度相同，實(shí)驗(yàn)II中加入了1mL水，根

據(jù)控制變量的原則，溶液總體積應(yīng)保持不變，因而0=1,類比分析可得吻=2,

A正確；B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)I、III的溫度不同，其他條件相同，因而可知設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)I、

III的目的是探究溫度對反應(yīng)速率的影響，B正確；C項(xiàng)，酸性KMnCU溶液呈紫

紅色，由表中數(shù)據(jù)可知，草酸溶液過量，KMnO4可反應(yīng)完全，因而可以用顏色

變化來判斷反應(yīng)終點(diǎn)，即實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始，溶液紫紅色剛好褪去時(shí)結(jié)

束，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)III中有關(guān)數(shù)據(jù)可知，Ac(KMnO4)=°。mX2m。

,Ac(KMnO4)0.005mol-L1,

=0.005mol-Lu(KMnO4)=—---L=-57^——=0.01mol-L'min

1、I\J.JLJL11

D正確。

-------------------名師點(diǎn)撥-------------------

控制變量法探究影響反應(yīng)速率的因素題目解題策略

(1)確定變量：理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的所有因素。

(2)定多變一：在探究時(shí)，先確定其他的因素不變，只變化一種因素，看這

種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種以后，再確定另一種，通過

分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問題之間的

關(guān)系。

(3)數(shù)據(jù)有效：解答時(shí)注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效，且變量統(tǒng)一，否則

無法作出正確判斷。

【對點(diǎn)練7】(控制變量的應(yīng)用X2020.天津第一中學(xué)月考)為了進(jìn)一步探究硫

酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的

混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲

得相同體積氣體所需的時(shí)間。

ABcDEF

混合溶液

4mol-L1H2SO4/1T1L30ViV2V3V4V5

飽和CuSCU溶液/mL00.52.55V620

HO/mLV7V9V10100

2v8

請完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：Vi=，V6=,V9=o

答案301017.5

解析若研究CuS04的量對H2生成速率的影響，則實(shí)驗(yàn)中除CuS04的量不

同之外，其他物質(zhì)的量均相同，則0=丫2=丫3=山=%=30,最終溶液總體積相

同。由實(shí)驗(yàn)F可知，溶液的總體積均為50mL,則弘=10,V9=17.5O

【對點(diǎn)練8】(控制變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))碘在科研與生活中有重要作用，某興趣

小組用020moi/LKI、0.4%淀粉溶液、0.20mol/LK2s2。8、0.010mol/LNa2S2O3

等試劑，探究反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

已知：S2OF+2I=2SO?+l2(慢)

l2+2S2O4-=2「+S4Or(快)

(1)向KI、Na2s2。3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2s2。8溶液，當(dāng)溶液

中的Na2s2。3耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{(lán)色，為確保能觀察到藍(lán)色，S2or

與S2。，初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為：/?(s2or):〃(S2O「)o

(2)如果實(shí)驗(yàn)中不使用Na2s2。3溶液，可能存在的不足是。

(3)為探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下表:

試劑體積V/mL

顯色

實(shí)驗(yàn)KI

K2S2O8Na2s2O3淀粉時(shí)

序號溶水

溶液溶液溶液間t/s

液

①101004126.8

②51054154.0

③2.510Vi41108.2

④10554153.8

⑤57.57.54V2t\

表中Vi=mL,理由是；Vi—mL,理由是

___________________________________________________________________O

顯色時(shí)間t\大約是O

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是

答案(1)>0.5

(2)顯色時(shí)間太短，不易測量

(3)7.5保證每次實(shí)驗(yàn)溶液總體積相等1保證淀粉溶液的用量相同

72.0s(54.0s-72.0s)

(4)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比關(guān)系(反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越大)

解析(1)由題意可知，向KI、Na2s2。3與淀粉的混合溶液中加入一定量的

K2s2。8溶液，先發(fā)生反應(yīng)S2O1+2「=2SOK+l2(慢)，后發(fā)生反應(yīng)I2+2S2O歹

==2「+S40V(快)，當(dāng)溶液中的Na2s2。3耗盡后，碘才能與淀粉反應(yīng)使溶液顏色

由無色變?yōu)樗{(lán)色，根據(jù)方程式S2O1+2「=2SOK+l2可知，生成Imolb需1

molS2O8,根據(jù)12+2$20歹=2「+S4(%—可知，b與S2O1的物質(zhì)的量的關(guān)系為

1：2,即1molI2需2molS2O3,恰好反應(yīng)時(shí)〃(S20a)：?(S2O3)=1：2,為確

保能觀察到藍(lán)色，碘需有剩余,則S20H應(yīng)少量，所以n(S2OD：n(S2OD>l：2。

(2)如果實(shí)驗(yàn)中不使用Na2s2。3溶液，可能存在的不足是顯色時(shí)間太短，不易測量。

(3)該實(shí)驗(yàn)是探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)②對照，溶

液體積均是25mL,為確保溶液體積不變，所以0=7.5mL,理由是保證每次實(shí)

驗(yàn)溶液總體積相等。V2=lmL,理由是保證淀粉溶液的用量相同。對比幾組實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)，顯色時(shí)間外大約是72.0s。(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是，反應(yīng)速率

與反應(yīng)物濃度成正比關(guān)系，即反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越大。

微專題24高考熱點(diǎn)——催化劑與反應(yīng)機(jī)理

知識進(jìn)階.

催化劑和活化能

1.催化劑

(1)催化劑的概念及作用原理

催化劑是一種改變反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)平衡狀態(tài)的物質(zhì)。在有的反應(yīng)中催

化劑參與化學(xué)反應(yīng)，其作用是降低該反應(yīng)發(fā)生所需要的活化能，可以把一個(gè)較難

發(fā)生的反應(yīng)變成幾個(gè)較容易發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

(2)催化劑的特點(diǎn)和影響因素

①催化劑具有高度的選擇性(或?qū)Ｒ恍?。一種催化劑并非對所有的化學(xué)反應(yīng)

都有催化作用，例如二氧化錦在氯酸鉀受熱分解中起催化作用，加快化學(xué)反應(yīng)速

率，但對其他的化學(xué)反應(yīng)就不一定有催化作用。

②某些化學(xué)反應(yīng)并非只有唯一的催化劑，例如氯酸鉀受熱分解中能起催化作

用的還有氧化鎂、氧化鐵和氧化銅等。

③絕大多數(shù)催化劑都有其活性溫度范圍，溫度過高或過低，催化活性都會(huì)降

低。

2.活化能

(1)活化能的概念

活化能是指化學(xué)反應(yīng)中，由反應(yīng)物分子到達(dá)活化分子所需的最小能量。從過

渡態(tài)理論的角度，活化能也可以看成過渡態(tài)分子與反應(yīng)物分子的能量差值。

（2）活化能與△”的關(guān)系

正、逆反應(yīng)活化能的差值就是反應(yīng)的焰變，可表示為AHnE正一E逆。

（3）活化能與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系

活化能越大，化學(xué)反應(yīng)速率越小。

3.催化劑與活化能、的關(guān)系

催化劑能改變反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的o

案例精析

【典例1】（雙選X2020.山東學(xué)業(yè)水平等級考試）1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成

反應(yīng)分兩步：第一步H+進(jìn)攻1,3.丁二烯生成碳正離子（CH￡"CHj）；第二步B「進(jìn)

攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如圖所示。已知在

0°C和40C時(shí)，1,2-加成產(chǎn)物與1,4-加成產(chǎn)物的比例分別為70:30和15:85。

下列說法正確的是（）

翊

混r\_

//CH\

-ICH￡H窯0也\（1,2-加成產(chǎn)物）

CHCHBrCH=CH

CH,=CH—CH=CH?32

CHCH=CHCH,Br

+HBr4

（1,4一力II成產(chǎn)物）-

反應(yīng)進(jìn)感

A.1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定

B.與0℃相比，40℃時(shí)1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大

C.從0C升至40°C,1,2-加成正反應(yīng)速率增大，1,4-加成正反應(yīng)速率減

小

D.從0℃升至40°C,1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速

率的增大程度

答案AD

解析結(jié)合圖像可知，1,4-加成產(chǎn)物的能量比1,2-加成產(chǎn)物的能量低，即1,4-

加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定，A項(xiàng)正確；結(jié)合題圖和題中信息只能判斷不同溫

度下1,3-丁二烯發(fā)生1,2-加成反應(yīng)和1,4-加成反應(yīng)的傾向，不能判斷1,3-丁二烯

的轉(zhuǎn)化率，B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高，1,2-加成反應(yīng)和1,4-加成反應(yīng)的正反應(yīng)速率均

加快，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由0℃升溫至40℃時(shí)，1,3-丁二烯發(fā)生的反應(yīng)由以1,2-加

成為主變?yōu)橐?,4-加成為主，即1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速

率的增大程度，D項(xiàng)正確。

【典例2】（2018?全國卷I）對于反應(yīng)2N2O5（g）-4NO2（g）+O2（g）,R.A.Ogg

提出如下反應(yīng)歷程：

第一步N2O5NO2+NO3快速平衡

第二步NO2+NO3—?NO+NCh+Ch慢反應(yīng)

第三步NO+NO3-2NO2快反應(yīng)

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是

A.0（第一步的逆反應(yīng)）＞0（第二步反應(yīng)）

B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有N03

C.第二步中N02與N03的碰撞僅部分有效

D.第三步反應(yīng)活化能較高

答案AC

解析快速平衡，說明第一步反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率都較大，則第一步反應(yīng)

的逆反應(yīng)速率大于第二步反應(yīng)的速率，A項(xiàng)正確；反應(yīng)的中間產(chǎn)物除N03外還

有NO,B項(xiàng)錯(cuò)誤；第二步反應(yīng)慢，說明有效碰撞次數(shù)少，C項(xiàng)正確；第三步反

應(yīng)快，說明反應(yīng)的活化能較低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

專題精練.

1.（2021-1月湖南普高校招生適應(yīng)性考試，9）活潑自由基與氧氣的反應(yīng)一直是關(guān)注

的熱點(diǎn)。HNO自由基與02反應(yīng)過程的能量變化如圖所示：

7I

一OO

u。

n

p過渡態(tài)I

o

/HNO+O.lil；)過渡態(tài)W

陰

-'―/：-18.92

袈()()

中間產(chǎn)物X?

攵(M)

出()O--12.16:

1

一(

過渡態(tài)II

-153.58一\產(chǎn)物R

過渡態(tài)m\(H-O-O-N=O)

-20059\-202.00

-

2(中間產(chǎn)物Y中間產(chǎn)物Z

3(

-201.34-205.11

-

產(chǎn)物P2(H-O-N^

-320.40u

下列說法正確的是（）

A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B.產(chǎn)物的穩(wěn)定性：Pi＞P2

1

C.該歷程中最大正反應(yīng)的活化能E,H；=186.19kJmor

D.相同條件下，由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率：o（Pi）＜0（P2）

答案C

解析由圖示可知，反應(yīng)物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即

該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A錯(cuò)；產(chǎn)物P2所具有的能量比產(chǎn)物Pi所具有的能量低118.4

kJ,所以產(chǎn)物P2比產(chǎn)物Pi要穩(wěn)定，故B錯(cuò)；由圖示可知中間產(chǎn)物Z到過渡態(tài)IV

所需的活化能最大，則￡^=186.19故選C；由圖示可知，由中間產(chǎn)物

Z到產(chǎn)物P1所需的活化能低于由Z到產(chǎn)物P2所需的活化能，則由中間產(chǎn)物Z轉(zhuǎn)

化為產(chǎn)物的速率：P（P1）＞V（P2）,故D錯(cuò)。

2.（2020.安徽合肥市二質(zhì)檢）研究表明N20與CO在Fe+作用下發(fā)生可逆反

應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法不正確的是（）

反應(yīng)歷程

A.反應(yīng)中Fe+是催化劑，F(xiàn)eO+是中間產(chǎn)物

B.總反應(yīng)速率由反應(yīng)②的速率決定

C.升高溫度，總反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小

D.當(dāng)有14gN2生成時(shí)，轉(zhuǎn)移1mole」

答案B

解析由圖可知，F(xiàn)e+先轉(zhuǎn)化為FeO+,FeO+后續(xù)又轉(zhuǎn)化為Fe+,反應(yīng)前后

Fe+未發(fā)生變化，因此Fe+是催化劑，F(xiàn)eO卡是中間產(chǎn)物，A不符合題意；由圖可

知，反應(yīng)①的能壘高于反應(yīng)②，因此反應(yīng)①的速率較慢，總反應(yīng)速率由反應(yīng)①的

速率決定，B符合題意；由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量，該反應(yīng)

正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，總反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小，C不符

合題意；由圖可知，總反應(yīng)方程式為：N2O+COFeCO2+N2,N元素化合

價(jià)從+1價(jià)降低至。價(jià)，當(dāng)有14gNz生成時(shí)，即生成0.5molN2,轉(zhuǎn)移電子的物

質(zhì)的量為0.5molX2=lmol,D不符合題意。

1

3.已知反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△”=一752kJ-moP的反

應(yīng)機(jī)理如下：

①2N0(g)N2O2(g)(快)

②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)(慢)

③N2O(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)(快)

下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()

A.①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速率

B.②中N2O2與H2的碰撞僅部分有效

C.N2O2和N2O是該反應(yīng)的催化劑

D.總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大

答案C

解析①為快反應(yīng)，說明正反應(yīng)的活化能和逆反應(yīng)的活化能都較小，反應(yīng)更

容易發(fā)生；②為慢反應(yīng)，說明正反應(yīng)的活化能和逆反應(yīng)的活化能都較大，②中正

反應(yīng)的活化能大于①中逆反應(yīng)的活化能，因此①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速

率，A項(xiàng)正確；②反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)慢說明反應(yīng)的活化能大，氣體分子發(fā)生碰

撞時(shí)，許多碰撞都不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此碰撞僅部分有效，B項(xiàng)正確；反應(yīng)過

程中N2O2和N2O是中間產(chǎn)物，不是催化劑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則

總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大，D項(xiàng)正確。

4.(2020?重慶市二診)我國有較多的科研人員在研究甲醛的氧化，有人提出

()

_11_

HCHO(H—C——H)與02在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H20

的歷程，該歷程示意圖如圖(圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu))。

(HQ)J，Ca

?O(CO.,).3

_?c

9-°-°oO

(HAP)oH

下列說法正確的是()

A.該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是CO2

B.HCHO在反應(yīng)過程中有C==O鍵發(fā)生斷裂

C.根據(jù)圖示信息，C02分子中的氧原子全部來自02

D.HAP能提高HCH0與02應(yīng)的活化能，但不改變反應(yīng)路徑

答案A

解析由題干信息，HCH0與02在羥基磷灰石（HAP）表面催化氧化生成

CO2、H20,HCH0中的C從0價(jià)升高至+4價(jià)，作還原劑，則對應(yīng)生成的CCh

為氧化產(chǎn)物，A選項(xiàng)正確；根據(jù)圖示，整個(gè)反應(yīng)過程中，HCH0在反應(yīng)過程中有

C—H鍵的斷裂和C=O鍵的形成，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖示可知，C02分子中氧原

子一部分來自。2,一部分還來自HCHO,C選項(xiàng)錯(cuò)誤；HAP在反應(yīng)中作催化劑，

可降低HCH0與02應(yīng)的活化能，D選錯(cuò)誤。

5.（2020?湖北宜昌市高三聯(lián)考）我國科研人員研究了在Cu—ZnO—ZrCh催化

劑上CO2加氫制甲醇過程中水的作用機(jī)理，其主反應(yīng)歷程如圖所示（H2-*H+*H,

帶*標(biāo)記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物或過渡態(tài)）。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.第①步中CO2和H2分子中都有化學(xué)鍵斷裂

B.水在整個(gè)歷程中可以循環(huán)使用，整個(gè)過程不消耗水也不產(chǎn)生水

C.第③步的反應(yīng)式為：*H3co+H2OfCH3OH+*HO

D.第④步反應(yīng)是一個(gè)放熱過程

答案B

解析A.第①步反應(yīng)中CCh和H2反應(yīng)產(chǎn)生*H和*HCOO,可見兩種分子中

都有化學(xué)鍵斷裂，A正確；B.根據(jù)圖示可知：在第③步反應(yīng)中有水參加反應(yīng)，第

④步反應(yīng)中有水生成，所以水在整個(gè)歷程中可以循環(huán)使用，但是整個(gè)過程中總反

應(yīng)為CCh+3H2fCH3OH+H2O,整個(gè)過程中產(chǎn)生水，B錯(cuò)誤；C.在反應(yīng)歷程中，

第③步中需要水，*H3co與出0反應(yīng)生成CH30H和*HO,反應(yīng)方程式為：*H3co

+H2O-CH3OH+W,C正確；D.第④步反應(yīng)是"H+*HO=H2O,形成化學(xué)鍵

釋放能量，可見第④步反應(yīng)是一個(gè)放熱過程，D正確。

微專題25利用斷點(diǎn)突破化學(xué)反應(yīng)速率圖像

知冊進(jìn)歐^

1.當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變，都可能使

速率—時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，根據(jù)出現(xiàn)“斷點(diǎn)”前后的速率大小,

即可對外界條件的變化情況作出判斷。如圖：

h時(shí)刻改變的條件是使用了催化劑或可能增大壓強(qiáng)(僅適用于反應(yīng)前后氣體

物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。

2.常見含“斷點(diǎn)”的速率變化圖像分析

圖像ht

oh~7OZ|1oh~7Otit

力溫升高降低升高降低

時(shí)刻度正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

所改增大減小增大減小

變的壓正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的

條件強(qiáng)反應(yīng)反應(yīng)

【典例】對于反應(yīng)2so2(g)+02(g)2so3(g)△“<()已達(dá)平衡，如果其

他條件不變時(shí)，分別改變下列條件，對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，下列

條件與圖像不相符的是(0?力：v正逆；力時(shí)改變條件，t2時(shí)重新建立平衡)()

A.增大氧氣的濃度

O/1t21

C.升高溫度D.加入合適催化劑

答案c

解析分析時(shí)要注意改變條件瞬間。正、。注的變化。增大02的濃度，。馬曾

大，0速瞬間不變，A正確；增大壓強(qiáng)，0正、0段都增大，0正增大的倍數(shù)大于o速,

B正確；升高溫度，。正、。速都瞬間增大，C錯(cuò)誤；加入合適催化劑，。正、。建同

時(shí)同倍數(shù)增大，D正確。

L—名師點(diǎn)撥—

。一，圖像中無“斷點(diǎn)”，曲線是“漸變”的，即逐漸升高或降低，則改變的

條件是濃度。若曲線是向上“漸變”，表示改變的條件是“增強(qiáng)”，反之，改變

的條件是“減弱”，如工業(yè)合成氨的反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)A/7<0o

因t\時(shí)刻改變條件后，/及>0’正，平衡逆向移動(dòng)，故改變的條件是增大

NH3的濃度。

專題精練.

1.對于反應(yīng)：X(g)+Y(g)2Z(g)△”<()的反應(yīng)，某一時(shí)刻改變外界條件,

其速率隨時(shí)間的變化圖像如圖所示。則下列說法符合該圖像的是()

A.九時(shí)刻，增大了X的濃度

B.力時(shí)刻，升高了體系溫度

C.九時(shí)刻，降低了體系溫度

D.九時(shí)刻，使用了合適催化劑

答案D

解析由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。

增大X的濃度、升高(或降低)體系溫度均不會(huì)同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，

A、B、C錯(cuò)誤；使用合適催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，D正確。

2.某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)+

A-B(g)2C(g),達(dá)到平衡后，在不同的時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時(shí)間的變化如

圖甲所示，正逆反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，下列說法中正確的是()

A.30?40min間該反應(yīng)使用了合適催化劑

B.化學(xué)方程式中的x=l,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

C.30min時(shí)降低溫度，40min時(shí)升高溫度

D.前8minA的平均反應(yīng)速率為0.08mol-L〕min1

答案D

解析A項(xiàng)，若使用合適催化劑，則化學(xué)反應(yīng)速率加快，故錯(cuò)誤；由甲圖像

可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，都為1；由乙圖像

可知，30min時(shí)改變的條件為減小壓強(qiáng)，40min時(shí)改變的條件為升高溫度，且

升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，B、C錯(cuò)誤；前8minA

丁“1》、士生“(2.00—L36)mol-L—?,

的平均反應(yīng)速率為-----&min----------=0.08mol-L'-minD正確。

3.在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2+3H22NH3AH<0,達(dá)到平衡后，只

改變某一個(gè)條件時(shí)，反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

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