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专题19 化学反应速率【复习目标】1.了解化学反应速率的概念及定量表示方法。2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，认识其一般规律。3.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科研领域中的重要作用。【考情分析】化学反应速率的计算与图象判断是历年高考的必考内容之一，主要考点是化学反应速率的含义及大小比较、化学反应速率的计算、影响化学反应速率的因素及应用、有关化学反应速率的图象等。全国卷试题中题型多为填空题，基本上没有选择题。【考点过关】考点一化学反应速率理论1.有效碰撞理论基元反应能够一步完成的反应称为基元反应反应机理基元反应构成的反应序列称为反应历程（又称反应机理），基元反应的总和称为总反应，由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。反应不同，反应历程就不相同；同一反应在不同条件下的反应历程也可能性不同，反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程有效碰撞能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞活化分子只有具有较高能量（能量超过活化能）的分子，才能发生有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫做活化分子活化能普通分子变成活化分子至少需要吸收的能量称为活化能不同反应有不同的活化能，基元反应的活化能是活化分子平均能量与普通分子平均能量之差一定温度下，反应的活化能越高，活化分子数越少，反应速率就越慢，反之亦然（E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1E2）2.化学反应速率概念化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量表示方法通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示（也可用单位时间内反应物的变化量或生成物的变化量来表示）v =C/t（C表示物质的物质的量浓度变化，t表示时间变化）单位为molL-1S-1、molL-1min-1、molL-1h-1等同一反应中，用不同物质来表示反应速率时，其数值可能不同，但其表达的意义是相同的，都表示在同一段时间内的平均反应速率而不是瞬时速率。因此表示化学反应速率时，必须指明用反应物或生成物中哪种物质做标准，且一般不能用固体物质做标准用不同物质表示同一反应的速率时，速率的比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如对于反应：mA + nB = pC + qD ， v(A) :v(B): v(C) :v(D)=m:n:p:q大小比较看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aAbB=cCdD，比较与，若，则A表示的反应速率比B的大测定利用能够直接观察的某些性质测定，如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率利用科学仪器测量物质的性质，如在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率计算写出有关反应的化学方程式找出各物质的起始量、转化量、某时刻量 mA(g) + nB(g)pC(g)起始浓度(molL-1)a b c转化浓度(molL-1)x x x某时刻浓度(molL-1)a-x b-x c+x对反应物： c(起始)c(转化)c(某时刻)对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)【考点演练】下列说法正确的是 。化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显使用催化剂，可降低反应的活化能，加快反应速率，改变反应限度0.1 molL1的盐酸和0.1 molL1的醋酸分别与2 molL1的NaOH反应的速率相同一定量的锌与过量的稀H2SO4反应制取氢气，一定温度下为减慢反应速率而又不影响生成氢气的量，可向其中加入K2SO4溶液升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率可能增大对于反应2H2O2=2H2OO2，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率大理石块与大理石粉分别与0.1 molL1的HCl反应的速率相同同时改变两个变量来研究反应速率的变化，能更快得出有关规律10 molL1s1 的反应速率一定比 1 molL1s1 的反应速率大由v计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值在2CH4(g)2NH3(g)3O2(g)2HCN(g)6H2O(g)反应中，已知v(HCN)n mol(Lmin)1，且v(O2)m mol(Lmin)1，则m2n答案：考点二化学反应速率的影响因素1.化学反应速率的影响因素浓度其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度，反应速率减慢化学反应速率变化的实质是反应物浓度增大单位体积内分子数增多单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞次数增多化学反应速率加快增大固体的用量不能增大其浓度，不能使反应速率加快压强对于气体反应，增大压强(减小容器容积)，相当于增大反应物的浓度，反应速率加快；反之减小压强，反应速率减慢对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响对于有气体参与的化学反应, 恒温时，增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快对于有气体参与的化学反应, 恒温恒容时，充入反应气体该物质浓度增大反应速率加快对于有气体参与的化学反应, 恒温恒容时，充入与反应无关的气体,如He、Ne、Ar等总压强增大,但反应混合物中各组分的浓度未变,此时反应速率不变对于有气体参与的化学反应, 恒温恒压时，充入与反应无关的气体体积增大反应混合物中各组分的浓度减小反应速率减慢温度其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢化学反应速率变化的实质是升高温度活化分子百分数增加有效碰撞次数增多化学反应速率加快，反之减慢升高温度，不论是放热反应，还是吸热反应，都能加快化学反应速率催化剂催化剂降低活化能，提高活化分子百分数有效碰撞次数增多，反应速率加快其他因素如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等，均是行之有效的改变化学反应速率的方法2.化学反应速率图像速率时间图如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图所示。AB段：Zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大；BC段：随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小速度温度图其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大；其他条件一定，反应速率随着温度的降低而减小速率压强图其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大；其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小定量图像定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间t的定量关系解题方法认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理挂钩看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,一般生成物多数以原点为起点抓住变化趋势,分清正、逆反应,吸、放热反应。升高温度时,v(吸)v(放),在速率-时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度,v(吸)大增,v(放)小增,增大反应物浓度,v(正)突变,v(逆)渐变注意终点。例如在浓度-时间图上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断3.控制变量法控制变量法物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律解题策略确定变量解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些定多变一应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系数据有效解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断【考点演练】下列有关说法正确的是 。活化分子间的碰撞一定能发生化学反应普通分子有时也能发生有效碰撞升高温度会加快反应速率,原因是增加了活化分子的有效碰撞次数增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多使用催化剂能提高反应速率,原因是提高了分子的能量,使有效碰撞频率增大化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞浓度为1 molL-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的CuSO4溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图，则反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g) 已知4NH35O2=4NO6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(molL1min1)表示，则.v(O2)v(H2O)分解水制氢气的工业制法之一是“硫碘循环法”，主要涉及下列反应：SO22H2OI2=H2SO42HI 2HIH2I2 2H2SO4=2SO2O22H2O，循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2某温度下，在容积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)Y(g) Z(g)W(s) H0，则升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小一定温度下，反应N2(g)O2(g) 2NO(g)在密闭容器中进行，恒压，充入He不改变化学反应速率出Cu,Zn和Cu构成原电池,反应速率加快，错误；根据n(X)n(Y)n(Z)=0.79 mol0.79 mol1.58 mol=112得,该反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),错误；由已知可得v(NH3)v(O2)v(NO)v(H2O)，据此可知 v(O2)v(H2O)，错误；水分解时，将、合并得2H2O=2H2O2，产生1 mol O2的同时产生2 mol H2，错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，错误；压强不变，充入He，反应容器的容积增大，N2、O2、NO的物质的量浓度减小，化学反应速率减小，错误。答案：【过关练习】1(2018届烟台质检)反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )增加C的量 将容器的体积缩小一半 保持体积不变，充入N2使体系压强增大 保持压强不变，充入N2使容器体积变大A B C D解析：固体用量的改变对速率没有影响，正确；容器的体积缩小一半，压强增大，速率增大，错误；保持体积不变，充入N2使体系压强增大，但各物质的浓度保持不变，速率不变，正确；保持压强不变，充入N2使容器体积变大，各物质的浓度减小，速率减小，错误。答案：C2. （石景山区2018届高三第一学期期末）已知一定温度下的某恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) H +Q kJ/mol (Q0) 。若向2L该容器中通入1.2 mol NO2 气体，测得100s时反应达到化学平衡状态，此时c(O2) 为0.2 mol/L。下列说法正确的是（ ）A. 增加c(NO)，平衡逆向移动，反应的化学平衡常数减小B. 100s 内NO2的分解速率为8103 mol/(Ls)C. 反应达平衡时，吸收的热量为0.2QD. 其他条件不变时，若开始时n(NO2)为2.4 mol，则达到平衡后，c(O2)c(NO2) 3.（江苏省苏锡常镇四市2018届高三教学情况调研二）钯(Pd)可作汽车尾气CO、NO和HC(碳氢化合物)转化的催化剂。Pd负载量不同或不同工艺制备的纳米Pd对汽车尾气处理的结果如下图所示。下列说法不正确的是 A. 图甲表明，其他条件相同时，三种尾气的转化率随Pd负载量的增大先升后降B. 图乙表明，尾气的起燃温度随Pd负载量的增大先降后升C. 图甲和图乙表明，Pd负载量越大催化剂活性越高D. 图丙和图丁表明，工艺2制得的催化剂Pd的性能优于工艺14. (2017届长沙模拟)反应A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)0.45 molL1s1 v(B)0.6 molL1s1 v(C)0.4 molL1s1 v(D)0.45 molL1s1。下列有关反应速率的比较中正确的是( )A B C D解析：用比值法进行反应速率大小的比较，v(A)0.45 molL1s1；v(B)0.60.2 molL1s1；v(C)0.40.2 molL1s1；v(D)0.450.225 molL1s1，故，B项正确。答案：B 5. (2017届成都模拟)下列有关反应速率的说法正确的是( )A用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用98%的硫酸可以加快反应速率B100 mL 2 molL1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变CSO2的催化氧化反应是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率变慢D汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强反应速率变慢解析：A项，铁遇浓硫酸钝化，错误；B项，加入NaCl溶液，溶液体积增大，c(H)减小，反应速率减小，错误；C项，升高温度，正逆反应速率都增大，错误；D项，减小压强，反应速率减小，正确。答案：D6. (2017届唐山模拟)合成氨反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图。下列说法正确的是( ) At1时升高了温度 Bt2时使用了催化剂 Ct3时增大了压强 Dt4时降低了温度7. (2017届衡水模拟)为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响，某同学设计了如下一系列实验。表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。下列说法正确的是( )实验混合溶液 ABCDEF4 molL1 H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100AV130，V610B反应一段时间后，实验A、E中的金属呈暗红色C加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用D硫酸铜的量越多，产生氢气的速率肯定越快解析：研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，硫酸的体积、物质的量应相同，由A、F可知溶液的总体积为30 mL20 mL50 mL，V130，V650301010，A正确；实验A中没有加入硫酸铜溶液，不会出现暗红色，B错误；MgSO4与Zn不能反应置换出Mg，也就不能形成原电池，C错误；硫酸铜溶液的量太多，产生大量的铜覆盖在Zn粒表面，反应速率反而减慢，D错误。答案：A 8.（2018年高考全国卷）采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：（1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_。（2）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5(g)分解反应： 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=时，N2O4(g)完全分解）：已知：2N2O5(g)2N2O5(g)+O2(g) H1=4.4 kJmol12NO2(g)N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)的H =_ kJmol1。研究表明，N2O5(g)分解的反应速率。t=62 min时，测得体系中pO2=2.9 kPa，则此时的=_ kPa，v=_kPamin1。若提高反应温度至35，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35)_63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是_。25时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。（3）对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步 N2O5NO2+NO3 快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应第三步 NO+NO32NO2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_（填标号)。Av(第一步的逆反应)v(第二步反应)B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D第三步反应活化能较高答案：（1）氧气（2）+53.1 30.0 6.0102 大于（1分） 升高温度，容器体积不变，压强增大，同时升高温度，二氧化氮聚合为四氧化二氮的平衡会向二氧化氮方向移动，气体的物质的量增大，气体压强增大 13.4 （3）AC102 KPamin；升高温度，容器体积不变，压强增大，同时升高温度，二氧化氮聚合为四氧化二氮的平衡会向二氧化氮方向移动，气体的物质的量增大，气体压强增大，则35体系压强大于25；因起始=35.8KPa，则完全分解时，=17.9 KPa、p（NO2）=71.6 KPa，与测定63.1 KPa相差的26.4 KPa应是二氧化氮聚合为四氧化二氮的缘故，由聚合方程式计算可得，平衡时p（NO2）=18.8 KPa，p（N2O4）=26.4 KPa，则的反应平衡常数Kp=p2（NO2）/ p（N2O4）13.4；（3）第一步反应快速达到平衡后v（第一步正）=v（第一步逆），则必然有v（第一步正）=v（第一步逆）v（第二步），A正确；由总反应和分步反应对比可知中间产物为NO、NO3，B错误；由第二步反应较慢可知，NO2和NO3碰撞几率较小，C正确；第三步反应为快反应，说明第三步反应的活化能较小，D错误，答案选AC。9（2018年高考北京卷）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：（1）反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) H1=+551 kJmol1，反应：S(s)+O2(g)=SO2(g)H3=297 kJmol1，反应的热化学方程式：_。（2）对反应，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。 p2_p 1（填“”或“”），得出该结论的理由是_。（3）I可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。iSO2+4I+4H+=S+2I2+2H2OiiI2+2H2O+_=_+_+2 I（4）探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。（已知：I2易溶解在KI溶液中）B是A的对比实验，则a=_。比较A、B、C，可得出的结论是_。实验表明，SO2的歧化反应速率DA，结合i、ii反应速率解释原因：_。答案：（1）3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4 (l)+S(s) H2=254 kJmol1（2） 反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4 的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大（3）SO2 SO42 4H+（4）0.4I是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率反应ii比i快；D中由反应ii产生的H+使反应i加快10.（衡水金卷2018届高三大联考）S2Cl2和SCl2均为重要的化工原料。已知：I.S2(l) + Cl2(g)S2Cl2(g) H1；II. S2Cl2 (g) +Cl2 (g)2SCl2 (g) H2；III.相关化学键的键能如下表所示：化学键SSSClClCl键能/kJ mol-1abc请回答下列问题：(1) SCl2的结构式为_。(2)若反应II正反应的活化能E=dkJmol-1，则逆反应的活化能E2=_kJmol-1（用含a、b、c、d的代数式表示）。(3)定压强下，向10 L密闭容器中充入1molS2Cl2和1mol Cl2,发生反应II。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度（T)的关系如图所示： A、B、C、D四点对应状态下，达到平衡状态的有_(填字母)，理由为_。H2_0(填“” “” 或“=”）。(4)已知：H1” “” 或“=”)5 min时的压强。(5)定温度下，在恒容密闭容器中发生反应I和反应II，达到平衡后缩小容器容积，重新达到平衡后，Cl2的平衡转化率_ (填“增大”“减小”或“不变”），理由为_。答案：(1)C1SCl (2)(2b+d-a-c) (3) BD B、D两点对应的状态下，用同一物质表示的正、逆反应速率相等 (4) (5)不变 反应I和反应均为左右两边气体分子总数相等的反应，压强对平衡没有影响11. （石景山区2018届高三第一学期期末）H2O2广泛应用于医疗卫生、化学合成等领域。（1）H2O2的电子式是_。（2）趣味实验“大象牙膏”的实验原理是H2O2溶液在KI催化作用下分解，反应的机理可表示为：iH2O2(l)+I(aq)= H2O(l)+IO(aq) H1 = +a kJ/moL（a 0）iiH2O2(l)+_。 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H=196kJ/mol，补全反应ii_（用热化学方程式表示）。 某小组在研究影响H2O2分解速率的因素时得到图1的数据关系，由此得出的结论是_。 已知：i的反应速率小于ii的反应速率，在图2画出H2O2溶液中加入KI后，“反应过程能量”示意图。_（3）为分析不同试剂是否对H2O2分解有催化作用，该小组向四支盛有10mL5% H2O2的试管中滴加不同溶液，实验记录如下：试管滴加试剂2滴1mol/LNaCl2滴1mol/LCuSO42滴1mol/LCuSO4和2滴1mol/L NaCl2滴1mol/LCuSO4和4滴1mol/L NaCl产生气泡情况无气泡产生均产生气泡，且气泡速率从到依次加快实验的目的是_，由实验（3）可得出的结论是_。答案：(1) (2) H2O2(l) + IO(aq) = H2O(l) + O2(g) + I(aq) H= -（196+a）kJ/moL H2O2的分解反应速率与c(H2O2)和c(I)成正比或答：在其它条件不变时，催化剂的浓度或c(I)越大，H2O2的分解速率越大，c(I)不变时，H2O2浓度越大，分解速率越大 (3)对比实验，证明NaCl对H2O2分解没有催化作用 NaCl对H2O2分解没有催化作用，CuSO4对H2O2分解有催化作用，NaCl在CuSO4存在时对H2O2分解有催化作用，且NaCl浓度越大催化效果越强
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