第3講化學反應速率合成氨工業(yè)[考綱要求]1.了解化學反應速率的概念、化學反應速率的定量表示方法。2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學反應速率的影響，認識并能用相關理論解釋其一般規(guī)律。4.了解化學反應速率的調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重要作用?？键c一化學反應速率1．表示方法通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。2．數(shù)學表達式及單位v＝eq\f(Δc,Δt)，單位為mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．規(guī)律同一反應在同一時間內(nèi)，用不同物質(zhì)來表示的反應速率可能不同，但反應速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。深度思考正誤判斷，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”(1)對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現(xiàn)象就越明顯(×)(2)化學反應速率是指一定時間內(nèi)任何一種反應物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加(×)(3)化學反應速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L－1(×)(4)由v＝eq\f(Δc,Δt)計算平均速率，用反應物表示為正值，用生成物表示為負值(×)(5)同一化學反應，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同(√)(6)根據(jù)反應速率的大小可以判斷化學反應進行的快慢(√)題組一“v＝eq\f(Δc,Δt)”的應用1.一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)從反應開始到10s時，v(Z)＝______________________________。(2)反應的化學方程式為_______________________________________________。答案(1)0.079mol·L－1·s－1(2)X(g)＋Y(g)2Z(g)解析(1)Δ(Z)＝1.58molv(Z)＝eq\f(1.58mol,2L·10s)＝0.079mol·L－1·s－1。(2)ΔX∶ΔY∶ΔZ＝0.79mol∶0.79mol∶1.58mol＝1∶1∶2所以反應的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)。2．在一密閉容器中充入一定量的N2和O2，在電火花作用下發(fā)生反應N2＋O2===2NO，經(jīng)測定前3s用N2表示的反應速率為0.1mol·L－1·s－1，則6s末NO的濃度為A．1.2mol·L－1B．大于1.2mol·L－1C．小于1.2mol·L－1D．不能確定答案C解析本題考查化學反應速率的計算，意在考查學生對化學反應速率公式的靈活運用能力。前3s用N2表示的反應速率為0.1mol·L－1·s－1，即用NO表示的反應速率為0.2mol·L－1·s－1，如果3～6s的反應速率仍為0.2mol·L－1·s－1，則NO的濃度為1.2mol·L－1，由于隨著反應進行，反應物的濃度減小，反應速率減慢，故應小于1.2mol·L－1。1.“===”、“”運用不準確。2．計算速率時忽略體積，用物質(zhì)的量變化值除以時間。3．單位使用不規(guī)范，如把amol·L－1·min－1表示為amol/L·min或amol/(Lmin)。題組二化學反應速率的大小比較3．已知反應4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示反應速率最快的是()A．v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1B．v(NO2)＝0.7mol·L－1·min－1C．v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1答案C解析轉化為相同的物質(zhì)表示的反應速率進行比較，B項v(CO)＝1.4mol·L－1·min－1；C項v(CO)＝1.6mol·L－1·min－1；D項v(CO)＝1.1mol·L－1·min－1，C項反應速率最快。4．對于可逆反應A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示的反應速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.2mol·L－1·s－1C．v(D)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.1mol·L－1·s－1答案D解析本題可以采用歸一法進行求解，通過方程式的計量數(shù)將不同物質(zhì)表示的反應速率折算成同一物質(zhì)表示的反應速率進行比較，B項中的B物質(zhì)是固體，不能表示反應速率；C項中對應的v(A)＝0.2mol·L－1·min－1；D項中對應的v(A)＝3mol·L－1·min－1。化學反應速率大小的比較方法由于同一化學反應的反應速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同，所以比較反應的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要進行一定的轉化。(1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位。(2)換算成同一物質(zhì)表示的速率，再比較數(shù)值的大小。(3)比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，即對于一般反應aA＋bB===cC＋dD，比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，則A表示的反應速率比B的大。題組三“三段式”模板突破化學反應速率的計算5．可逆反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，取amolA和bmolB置于VL的容器中，1min后，測得容器內(nèi)A的濃度為xmol·L－1。這時B的濃度為______mol·L－1，C的濃度為______mol·L－1。這段時間內(nèi)反應的平均速率若以物質(zhì)A的濃度變化來表示，應為________________________________________________________________________。答案eq\f(bx,a)eq\f(c,V)－eq\f(c,a)xv(A)＝(eq\f(a,V)－x)mol·L－1·min－1解析aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)所以此時c(B)＝eq\f(b－\f(a－Vx,a)·b,V)mol·L－1＝eq\f(bx,a)mol·L－1，c(C)＝eq\f(\f(a－Vx,a)·c,V)mol·L－1＝(eq\f(c,V)－eq\f(cx,a))mol·L－1，v(A)＝eq\f(a－Vxmol,VL·1min)＝(eq\f(a,V)－x)mol·L－1·min－1。對于較為復雜的關于反應速率的題目常采用以下步驟和模板計算1．寫出有關反應的化學方程式。2．找出各物質(zhì)的起始量、轉化量、某時刻量。3．根據(jù)已知條件列方程式計算。例如：反應mA＋nBpC起始濃度(mol·L－1)abc轉化濃度(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)考點二影響化學反應速率的因素1．內(nèi)因(主要因素)反應物本身的性質(zhì)。2．外因(其他條件不變，只改變一個條件)3．理論解釋——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：如圖圖中：E1為正反應的活化能，使用催化劑時的活化能為E3，反應熱為E1－E2。(注：E2為逆反應的活化能)③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學反應的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞與反應速率的關系深度思考1．按要求填空(1)形狀大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率：鐵______鋁(填“大于”、“小于”或“等于”)。(2)對于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改變下列條件對生成氫氣的速率有何影響？(填“增大”、“減小”或“不變”)①升高溫度：________；②增大鹽酸濃度：__________；③增大鐵的質(zhì)量：__________；④增加鹽酸體積：____________；⑤把鐵片改成鐵粉：____________；⑥滴入幾滴CuSO4溶液：____________；⑦加入NaCl固體：____________；⑧加入CH3COONa固體____________；⑨加入一定體積的Na2SO4溶液____________。(3)若把(2)中的稀鹽酸改成“稀硝酸”或“濃硫酸”是否還產(chǎn)生H2，為什么？答案(1)小于(2)①增大②增大③不變④不變⑤增大⑥增大⑦不變⑧減?、釡p小(3)不會產(chǎn)生H2，F(xiàn)e和稀硝酸反應生成NO；常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化。2．正誤判斷，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”(1)催化劑能降低反應所需的活化能，ΔH也會發(fā)生變化(×)(2)溫度、催化劑能改變活化分子的百分數(shù)(√)(3)對于反應A＋BC，改變?nèi)萜黧w積，化學反應速率一定發(fā)生變化(×)題組一濃度與壓強對化學反應速率的影響1．對反應A＋BAB來說，常溫下按以下情況進行反應：①20mL溶液中含A、B各0.01mol②50mL溶液中含A、B各0.05mol③0.1mol·L－1的A、B溶液各10mL④0.5mol·L－1的A、B溶液各50mL四者反應速率的大小關系是()A．②>①>④>③B．④>③>②>①C．①>②>④>③D．①>②>③>④答案A解析①中c(A)＝c(B)＝eq\f(0.01mol,0.02L)＝0.5mol·L－1；②中c(A)＝c(B)＝eq\f(0.05mol,0.05L)＝1mol·L－1；③中c(A)＝c(B)＝eq\f(0.1mol·L－1,2)＝0.05mol·L－1；④中c(A)＝c(B)＝eq\f(0.5mol·L－1,2)＝0.25mol·L－1；在其他條件一定的情況下，濃度越大，反應速率越大，所以反應速率由大到小的順序為②>①>④>③。2．一定溫度下，反應N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密閉容器中進行，回答下列措施對化學反應速率的影響。(填“增大”、“減小”或“不變”)(1)縮小體積使壓強增大：__________；(2)恒容充入N2：__________；(3)恒容充入He：__________；(4)恒壓充入He：__________。答案(1)增大(2)增大(3)不變(4)減小氣體反應體系中充入惰性氣體(不參與反應)時，對反應速率的影響(1)恒容：充入“惰性氣體”―→總壓增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)―→反應速率不變。(2)恒壓：充入“惰性氣體”―→體積增大―→物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)―→反應速率減小。題組二外界條件對反應速率影響的綜合判斷3．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是()選項反應溫度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/mol·L－1V/mLc/mol·L－1V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210答案D解析本題考查化學反應速率，意在考查學生分析外界條件對化學反應速率的影響。結合選項知混合液的體積都為20mL，但選項D中反應溫度最高、反應物Na2S2O3的濃度最大，其反應速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。4．等質(zhì)量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測得在不同時間(t)內(nèi)產(chǎn)生氣體體積(V)的數(shù)據(jù)如圖所示，根據(jù)圖示分析實驗條件，下列說法中一定不正確的是()組別對應曲線c(HCl)/mol·L－1反應溫度/℃鐵的狀態(tài)1a30粉末狀2b30粉末狀3c2.5塊狀4d2.530塊狀A．第4組實驗的反應速率最慢B．第1組實驗中鹽酸的濃度大于2.5mol·L－1C．第2組實驗中鹽酸的濃度等于2.5mol·L－1D．第3組實驗的反應溫度低于30答案D解析由圖像可知，1、2、3、4組實驗產(chǎn)生的氫氣一樣多，只是反應速率有快慢之分。第4組實驗，反應所用時間最長，故反應速率最慢，A正確；第1組實驗，反應所用時間最短，故反應速率最快，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸濃度應大于2.5mol·L－1，B正確；第2組實驗，鐵是粉末狀，與3、4組塊狀鐵相區(qū)別，根據(jù)控制變量法原則知鹽酸的濃度應等于2.5mol·L－1，C正確；由3、4組實驗并結合圖像知第3組實驗中反應溫度應高于30℃考點三合成氨工業(yè)適宜條件的選擇1．反應特點N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0ΔS<02．合成氨條件的理論分析反應條件對化學反應速率的影響對平衡混合物中NH3的含量的影響合成氨條件的選擇增大壓強有利于增大化學反應速率有利于提高平衡混合物中NH3的含量壓強增大，有利于氨的合成，但需要的動力大，對材料、設備等的要求高，因此，工業(yè)上一般采用2×107～5×107Pa的壓強升高溫度有利于增大化學反應速率不利于提高平衡混合物中NH3的含量溫度升高，化學反應速率增大，但不利于提高平衡混合物中NH3的含量，因此合成氨時溫度要適宜，工業(yè)上一般采用700K左右的溫度(因為該溫度時，催化劑的活性最大)使用催化劑有利于增大化學反應速率沒有影響催化劑的使用不能使平衡發(fā)生移動，但能縮短反應達到平衡的時間，工業(yè)上一般選用鐵做催化劑，使反應在盡可能低的溫度下進行3.合成氨工業(yè)的簡要流程可用方框圖表示為(1)原料氣的制取N2：將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的O2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣等)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應為C＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(催化劑))CO2＋H2。(2)制得的N2、H2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機壓縮至高壓。(3)氨的合成：在適宜的條件下，在合成塔中進行。(4)氨的分離：經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來，為提高原料的利用率，將沒有完全反應的N2和H2循環(huán)送入合成塔，使其被充分利用。題組一合成氨工業(yè)適宜條件的選擇1．合成氨時既要使合成氨的產(chǎn)率增大，又要使反應速率加快，可采取的辦法是()①減壓②加壓③升溫④降溫⑤及時從平衡混合氣中分離出NH3⑥補充N2或H2⑦加催化劑⑧減小N2或H2的量A．③④⑤⑦B．②⑤⑥C．②⑥D．②③⑥⑦答案C解析合成氨反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0的特點為正反應放熱且氣體體積減小，要使平衡向正反應方向移動且反應速率加快，應選C。2．下列有關合成氨工業(yè)的敘述，可用勒·夏特列原理來解釋的是()A．使用鐵做催化劑，可提高合成氨反應的速率B．高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應C．500℃D．合成氨時采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率答案B題組二合成氨過程分析3．運用化學反應原理研究合成氨反應有重要意義，請完成下列探究。(1)生產(chǎn)氫氣：將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)ΔH＝131.3kJ·mol－1，ΔS＝133.7J·mol－1·K－1，該反應在低溫下________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)已知在400℃時，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5mol－2·L①在400℃時，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′②400℃時，在0.5L③若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，則合成氨反應的平衡________(填“向左”、“向右”或“不”)移動；使用催化劑________(填“增大”、“減小”或“不改變”)反應的ΔH。答案(1)不能(2)①2mol2·L－2②＝③向左不改變解析(1)根據(jù)ΔH－TΔS<0為自發(fā)反應知，現(xiàn)ΔH＝131.3kJ·mol－1，ΔS＝133.7J·mol－1·K－1＝0.1337kJ·mol－1·K－1，解得在T>eq\f(131.3kJ·mol－1,0.1337kJ·mol－1·K－1)≈982K時該反應能自發(fā)進行，由此可知該反應在低溫下不能自發(fā)進行。(2)①平衡常數(shù)的值與化學方程式的書寫有關，根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得K′＝eq\f(1,K)＝2mol2·L－2。②Q＝eq\f(c2NH3,cN2c3H2)＝eq\f(4mol·L－12,4mol·L－1×2mol·L－13)＝eq\f(1,2)mol－2·L2＝K，說明此時已達化學平衡狀態(tài)，即v(N2)正＝v(N2)逆。③恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，使總體積增大，原反應氣體分壓減小，平衡左移。使用催化劑只是改變了反應的途徑，沒有改變反應物與生成物的狀態(tài)，ΔH不變?？键c四用速率圖像理解化學平衡移動速率—時間圖像定性揭示了v正、v逆隨時間(含條件改變對速率的影響)而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了外界條件改變對可逆反應速率的影響，以及由此引發(fā)的平衡移動。平衡體系條件變化速率變化平衡變化速率變化曲線任一平衡體系增大反應物的濃度v正、v逆均增大，且v正′>v逆′正向移動減小反應物的濃度v正、v逆均減小，且v逆′>v正′逆向移動任一平衡體系增大生成物的濃度v正、v逆均增大，且v逆′>v正′逆向移動減小生成物的濃度v正、v逆均減小，且v正′>v逆′正向移動正反應方向為氣體體積增大的放熱反應增大壓強或升高溫度v正、v逆均增大，且v逆′>v正′逆向移動減小壓強或降低溫度v正、v逆均減小，且v正′>v逆′正向移動任意平衡或反應前后氣體化學計量數(shù)和相等的平衡正催化劑或增大壓強v正、v逆同等倍數(shù)增大平衡不移動負催化劑或減小壓強v正、v逆同等倍數(shù)減小深度思考1．已知一定條件下合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反應過程中，反應速率的變化如圖所示，請根據(jù)速率的變化回答采取的措施。t1____________；t2______________；t3______________；t4____________。答案增大c(N2)或c(H2)加入催化劑降低溫度增大壓強2．某溫度下，在密閉容器中SO2、O2、SO3三種氣態(tài)物質(zhì)建立化學平衡后，改變條件對反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，ΔH<0的正、逆反應速率的影響如圖所示：(1)加催化劑對反應速率影響的圖像是________(填序號，下同)，平衡________移動。(2)升高溫度對反應速率影響的圖像是__________，平衡向________方向移動。(3)增大反應容器體積對反應速率影響的圖像是________，平衡向________方向移動。(4)增大O2的濃度對反應速率影響的圖像是__________，平衡向________方向移動。答案(1)C不(2)A逆反應(3)D逆反應(4)B正反應解析(1)加入催化劑，正、逆反應速率均增大，圖像上應該出現(xiàn)“斷點”，且應在原平衡的反應速率之上；催化劑使正、逆反應速率增大的倍數(shù)相同，則改變條件后的速率線應該平行于橫坐標軸，圖像為C。(2)升高溫度，正、逆反應速率均增大，圖像上應該出現(xiàn)“斷點”且應在原平衡的反應速率之上。因題給反應的正反應放熱，升溫平衡逆向移動，所以v正′<v逆′，圖像為A。(3)增大反應容器體積即減小壓強，正、逆反應速率均減小，圖像上應該出現(xiàn)“斷點”且應在原平衡的反應速率之下。因減小壓強平衡逆向移動，所以v正′<v逆′，圖像為D。(4)增大O2的濃度，正反應速率會“突然增大”，圖像上出現(xiàn)“斷點”且應在原平衡的反應速率之上，但逆反應速率應該在原來的基礎上逐漸增大，圖像為B。1．向某密閉容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三種氣體。一定條件下發(fā)生反應，各物質(zhì)濃度隨時間變化如甲圖所示[t0～t1階段c(B)未畫出]。圖乙為t2時刻后改變條件平衡體系中反應速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種不同的條件并且改變的條件均不同。已知，t3～t4階段為使用催化劑。下列說法正確的是()A．若t1＝15s，生成物C在t0～t1時間段的反應速率為0.004mol·L－1·s－1B．t4～t5階段改變的條件為降低反應溫度C．B的起始物質(zhì)的量為0.02molD．t5～t6階段可能是增大壓強答案A解析v(C)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.11－0.05mol·L－1,15s)＝0.004mol·L－1·s－1，A正確；在t4～t5階段，平衡沒有移動，反應速率減小，則是減小了壓強；由圖分析可知反應方程式是3A(g)B(g)＋2C(g)，再由化學計量數(shù)之比等于Δc之比，求出Δc(B)＝0.03mol·L－1，則起始濃度為0.02mol·L－1，求出容器體積為2L，B和C錯誤；t5～t6階段改變的條件應是升高溫度。2．某溫度時，在一個容積為2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，試填寫下列空白：(1)該反應的化學方程式為______________________________________________________。(2)反應開始至2min，氣體Z的反應速率為________________________________。(3)若X、Y、Z均為氣體，反應達到平衡時：①壓強是開始時的________倍；②若此時將容器的體積縮小為原來的eq\f(1,2)倍，達到平衡時，容器內(nèi)溫度將升高(容器不與外界進行熱交換)，則該反應的正反應為________反應(填“放熱”或“吸熱”)。(4)若上述反應在2min后的t1～t6內(nèi)反應速率與反應時間圖像如下，在每一時刻均改變一個影響反應速率的因素，則________(填字母)。A．在t1時增大了壓強B．在t3時加入了催化劑C．在t4時降低了溫度D．t2～t3時A的轉化率最高答案(1)3X＋Y2Z(2)0.05mol·L－1·min－1(3)①0.9②放熱(4)B解析(1)由圖像知v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝0.3mol∶0.1mol∶0.2mol＝3∶1∶2，又由于該反應不能進行徹底，所以化學方程式為3X＋Y2Z。(2)v(Z)＝eq\f(0.2mol,2L×2min)＝0.05mol·L－1·min－1。(3)①X、Y、Z均為氣體時，反應前n(總)＝2.0mol，平衡時n(總)＝0.7mol＋0.9mol＋0.2mol＝1.8mol，所以p(平)∶p(始)＝1.8mol∶2.0mol＝0.9。②將容器體積縮小，相當于增壓，達平衡時，溫度升高，根據(jù)勒·夏特列原理，該反應的正反應為放熱反應。(4)在t1時如果增大壓強，則正、逆反應速率都增大，A錯誤；在t3時應該是加入了催化劑，正、逆反應速率都增大，并且增大的倍數(shù)相同，平衡不移動，B正確；在t4時如果是降低了溫度，則平衡正向移動，正反應速率大于逆反應速率，C錯誤；由圖可以看出，從t1～t2，平衡向逆反應方向移動，A的轉化率降低，從t2～t4，平衡不移動，A的轉化率不變，從t4～t5，平衡繼續(xù)向逆反應方向移動，A的轉化率又降低，因此，t0～t1時A的轉化率最高，D錯誤。根據(jù)速率—時間圖像判斷反應條件的方法(1)看圖像中正、逆反應速率的變化趨勢，兩者是同等程度的變化，還是不同程度的變化。同等程度的變化一般從壓強(反應前后氣體體積不變的反應)和催化劑考慮；若是不同程度的變化，從溫度、濃度、壓強(反應前后氣體體積改變的反應)角度考慮。(2)對于反應速率變化不相等的反應，要注意觀察改變某個條件瞬間，正、逆反應速率的大小關系及變化趨勢。同時要聯(lián)系外界條件對反應速率的影響規(guī)律，加以篩選、驗證、排除。探究高考明確考向全國卷Ⅰ、Ⅱ高考題調(diào)研1．(2014·新課標全國卷Ⅰ，9)已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機理為H2O2＋I－―→H2O＋IO－慢H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－快下列有關該反應的說法正確的是()A．反應速率與I－濃度有關B．IO－也是該反應的催化劑C．反應活化能等于98kJ·mol－1D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)答案A解析A項，將題給兩個反應合并可得總反應為2H2O2===2H2O＋O2↑，該反應中I－作催化劑，其濃度的大小將影響該反應的反應速率；B項，該反應中IO－是中間產(chǎn)物，不是該反應的催化劑；C項，反應的活化能表示一個化學反應發(fā)生所需要的最小能量，分解1molH2O2放出98kJ熱量，不能據(jù)此判斷該反應的活化能；D項，由反應速率與對應物質(zhì)的化學計量數(shù)的關系可知v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)。2．[2012·新課標全國卷，27(4)]COCl2的分解反應為COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108kJ·mol－1。反應體系達到平衡后，各物質(zhì)的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示(第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出)：①計算反應在第8min時的平衡常數(shù)K＝__________；②比較第2min反應溫度T(2)與第8min反應溫度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”、“>”或“＝”)；③若12min時反應于溫度T(8)下重新達到平衡，則此時c(COCl2)＝________mol·L－1；④比較產(chǎn)物CO在2～3min、5～6min和12～13min時平均反應速率[平均反應速率分別以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小________________________________；⑤比較反應物COCl2在5～6min和15～16min時平均反應速率的大?。簐(5～6)________v(15～16)(填“<”、“>”或“＝”)，原因是___________________________。答案①0.234mol·L－1②<③0.031④v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)⑤>在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大解析①根據(jù)圖像得出以下數(shù)據(jù)：COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108kJ·mol－1開始mol·L－10.0550.0950.078minmol·L－10.040.110.085K＝eq\f(cCl2·cCO,cCOCl2)＝eq\f(0.11×0.085,0.04)mol·L－1≈0.234mol·L－1。②2min和8min時反應都處于平衡狀態(tài)，在4min時生成物濃度都增大，反應物濃度減小，則改變的條件是升高溫度，故T(2)<T(8)。③設12min時COCl2的平衡濃度為x。由于12min時反應在溫度T(8)下達到平衡，則由平衡常數(shù)定義得K＝eq\f(cCl2·cCO,cCOCl2)＝eq\f(0.12×0.06,x)mol·L－1＝0.234mol·L－1解得x≈0.031mol·L－1。④分析圖像表示的意義，根據(jù)圖像可得出平均反應速率為v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)。⑤分析圖像可知反應在5～6min和15～16min時，反應溫度相同，因為在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大，故v(5～6)>v(15～16)。各省市高考題調(diào)研1．(2014·北京理綜，12)一定溫度下，10mL0.40mol·L－1H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)()A．0～6min的平均反應速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1B．6～10min的平均反應速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol·L－1·min－1C．反應到6min時，c(H2O2)＝0.30mol·L－1D．反應到6min時，H2O2分解了50%答案C解析2H2O2eq\o(=====,\s\up7(催化劑))2H2O＋O2↑A項，6min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝eq\f(22.4mL×10－3L·mL－1,22.4L·mol－1)＝1×10－3mol，依據(jù)反應方程式，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，所以0～6min時，v(H2O2)＝eq\f(2×10－3mol,0.01L×6min)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，正確；B項，6～10min時，生成O2的物質(zhì)的量n(O2)＝eq\f(29.9－22.4×10－3L,22.4L·mol－1)≈0.335×10－3mol，依據(jù)反應方程式，消耗n(H2O2)＝0.335×10－3mol×2＝0.67×10－3mol,6～10min時，v(H2O2)＝eq\f(0.67×10－3mol,0.01L×4min)≈1.68×10－2mol·L－1·min－1<3.3×10－2mol·L－1·min－1，正確；C項，反應至6min時，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，剩余n(H2O2)＝0.40mol·L－1×0.01L－2×10－3mol＝2×10－3mol，c(H2O2)＝eq\f(2×10－3mol,0.01L)＝0.20mol·L－1，錯誤；D項，反應至6min時，消耗n(H2O2)＝2×10－3mol，n(H2O2)總＝4×10－3mol，所以H2O2分解了50%，正確。2．(2014·福建理綜，12)在一定條件下，N2O分解的部分實驗數(shù)據(jù)如下：反應時間/min01020304050c(N2O)/mol·L－10.1000.0900.0800.0700.0600.050反應時間/min60708090100c(N2O)/mol·L－10.0400.0300.0200.0100.000下圖能正確表示該反應有關物理量變化規(guī)律的是()(注：圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時所需的相應時間，c1、c2均表示N2O初始濃度且c1＜c2)答案A解析分析實驗數(shù)據(jù)可看出，相同時間間隔內(nèi)，N2O物質(zhì)的量濃度變化值相同，可得出結論：N2O的分解速率與其物質(zhì)的量濃度無關，故A項正確，B項錯誤；分析數(shù)據(jù)可知：0．100mol·L－1→0.050mol·L－1時間為50min，0．080mol·L－1→0.040mol·L－1時間為40min，0．060mol·L－1→0.030mol·L－1時間為30min，0．040mol·L－1→0.020mol·L－1時間為20min，0．020mol·L－1→0.010mol·L－1時間為10min，所以隨著N2O物質(zhì)的量濃度的增大，半衰期增大，故C項錯誤；轉化率相等的情況下，濃度越大，所需時間越長，D項錯誤。3．(2014·重慶理綜，7)在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時間t變化的曲線如圖所示。下列敘述正確的是()A．該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B．T2下，在0～t1時間內(nèi)，v(Y)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1C．M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆D．M點時再加入一定量X，平衡后X的轉化率減小答案C解析根據(jù)圖像給出的在不同溫度下達到平衡所需要的時間可得出：T1>T2，再根據(jù)不同溫度下達到平衡時c(X)的大小可推出此反應為放熱反應。M點X的轉化率小于W點X的轉化率，因此反應進行到M點放出的熱量小于進行到W點放出的熱量，選項A不正確；T2下，在0～t1時間內(nèi)，v(X)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1，v(Y)＝eq\f(1,2)v(X)＝eq\f(a－b,2t1)mol·L－1·min－1，選項B不正確；M點時在恒容條件下再加入一定量X，相當于增大壓強，平衡正向移動，平衡后X的轉化率增大，選項D不正確；在T1和T2溫度時，當達到平衡狀態(tài)時，M點v正(M)＝v逆(M)，W點v正(W)＝v逆(W)，溫度高反應速率快，v逆(M)>v逆(W)，又v逆(W)>v逆(N)，則v逆(M)>v逆(N)，則v正(M)>v逆(N)，選項C正確。4．(2013·福建理綜，12)NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化，當NaHSO3完全消耗即有I2析出，依據(jù)I2析出所需時間可以求得NaHSO3的反應速率。將濃度均為0.020mol·L－1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0mL混合，記錄10～55℃間溶液變藍時間，55A．40℃之前與40B．圖中b、c兩點對應的NaHSO3反應速率相等C．圖中a點對應的NaHSO3反應速率為5.0×10－5mol·L－1·s－1D．溫度高于40℃答案B解析應讀懂題干，當溶液變藍時亞硫酸氫鈉恰好完全反應，然后根據(jù)選項逐一進行分析。A由圖像可知，40℃之前溫度越高溶液變藍所需要的時間越短，40℃之后溫度越高溶液變藍所需要的時間越長，其變化趨勢相反；B項b、c兩點的溫度不同，所以反應速率不相等；C項當溶液變藍時發(fā)生反應IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，此時反應6HSOeq\o\al(－,3)＋2IOeq\o\al(－,3)===6SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋6H＋恰好結束，即溶液變藍時NaHSO3恰好完全反應，v(NaHSO3)＝eq\f(0.020mol·L－1×10.0mL,80s×50.0mL)＝5.0×10－5mol·L－1·s－1；D項溫度高于40℃時，淀粉易糊化，故淀粉不宜在高于40℃的條件下作指示劑。5．[2011·福建理綜，23(4)]在酸性溶液中，碘酸鉀(KIO3)和亞硫酸鈉可發(fā)生如下反應：2IOeq\o\al(－,3)＋5SOeq\o\al(2－,3)＋2H＋===I2＋5SOeq\o\al(2－,4)＋H2O生成的碘可以用淀粉溶液檢驗，根據(jù)反應溶液出現(xiàn)藍色所需的時間來衡量該反應的速率。某同學設計實驗如下表所示：實驗序號0.01mol·L－1KIO3酸性溶液(含淀粉)的體積/mL0.01mol·L－1Na2SO3溶液的體積/mLH2O的體積/mL實驗溫度/℃溶液出現(xiàn)藍色時所需時間/s實驗15V13525實驗2554025實驗355V20該實驗的目的是________；表中V2＝________mL。答案探究該反應的速率與溫度、亞硫酸鈉溶液濃度的關系(或其他合理答案)40解析通過分析表中的數(shù)據(jù)可知，該實驗研究的是溫度、濃度對反應速率的影響；由于實驗1和實驗2的溫度相同，故實驗2與實驗3的溶液的濃度一定相同，即水的體積一定相同，因此V2＝40。練出高分1．某反應過程中能量變化如圖所示，下列有關敘述正確的是()A．該反應為放熱反應B．催化劑改變了化學反應的熱效應C．催化劑不改變化學反應過程D．催化劑改變了化學反應速率答案D解析A項，反應物總能量低于生成物總能量應為吸熱反應，催化劑降低反應所需活化能，改變反應過程，改變化學反應速率，但熱效應不變，所以D正確。2．下列說法正確的是()①參加反應的物質(zhì)的性質(zhì)是影響化學反應速率的主要因素②光是影響某些化學反應速率的外界條件之一③決定化學反應速率的主要因素是濃度④不管什么反應，增大濃度、加熱、加壓、使用催化劑都可以加快反應速率A．①②B．②③C．③④D．①④答案A解析影響化學反應速率的主要因素是參加反應的物質(zhì)的性質(zhì)，①正確，③錯誤；影響化學反應速率的外因包括濃度、溫度、催化劑、壓強和其他一些條件(如光等)，②正確；加壓對沒有氣體參加的反應影響不大，④錯誤。3．下列有關化學反應速率的說法正確的是()A．用鐵片和稀硫酸反應制氫氣時，可改用98%的濃硫酸加快生成氫氣速率B．100mL2mol·L－1的鹽酸跟鋅片反應，加入適量的氯化鈉溶液，反應速率不變C．SO2的催化氧化是一個放熱反應，所以升高溫度，反應速率減慢D．汽車尾氣中NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2，減小壓強反應速率減慢答案D解析常溫下，鐵和濃硫酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，得不到氫氣，故A錯誤；溶液中氫離子濃度降低，導致反應速率減小，故B錯誤；升高溫度反應速率增大，故C錯誤；減小壓強，反應速率減慢，故D正確。4．反應4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)在10L密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol，則此反應的平均反應速率v(X)(反應物的消耗速率或產(chǎn)物的生成速率)可表示為()A．v(O2)＝0.001mol·L－1·s－1B．v(NH3)＝0.01mol·L－1·s－1C．v(NO)＝0.001mol·L－1·s－1D．v(H2O)＝0.045mol·L－1·s－1答案C解析半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol，則水蒸氣的濃度變化量是0.45mol÷10L＝0.045mol·L－1。所以用水蒸氣表示的反應速率是0.045mol·L－1÷30s＝0.0015mol·L－1·s－1，又因為反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以v(O2)＝eq\f(5,6)v(H2O)＝eq\f(5,6)×0.0015mol·L－1·s－1＝0.00125mol·L－1·s－1，v(NH3)＝v(NO)＝eq\f(4,6)×0.0015mol·L－1·s－1＝0.001mol·L－1·s－1，C正確。5．在容積為2L的密閉容器中，有反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，經(jīng)過5分鐘達到平衡，此時各物質(zhì)的變化為A減少amol·L－1，B的平均反應速率v(B)＝eq\f(a,15)mol·L－1·min－1，C增加eq\f(2a,3)mol·L－1，這時若增加系統(tǒng)壓強，發(fā)現(xiàn)A與C的百分含量不變，則m∶n∶p∶q為()A．3∶1∶2∶2B．1∶3∶2∶2C．1∶3∶2∶1D．1∶1∶1∶1答案A解析B的平均反應速率v(B)＝eq\f(a,15)mol·L－1·min－1，則B的濃度減少eq\f(a,15)mol·L－1·min－1×5min＝eq\f(a,3)mol·L－1。又因為濃度的變化量之比是相應的化學計量數(shù)之比，所以m∶n∶p＝a∶eq\f(a,3)∶eq\f(2,3)a＝3∶1∶2，由于增加系統(tǒng)壓強，A、C的百分含量不變，所以該反應為等體積反應，即3＋1＝2＋qq＝2。6．某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應：2A(g)＋B(g)2M(g)ΔH<0。下列有關該工業(yè)生產(chǎn)說法正確的是()A．工業(yè)上合成M時，一定采用高壓條件，因為高壓有利于M的生成B．若物質(zhì)B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B，以提高A和B的轉化率C．工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應物的轉化率越高D．工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為生產(chǎn)中使用催化劑可提高M的日產(chǎn)量答案D7．已知某化學實驗的結果如下表：實驗序號反應物在相同溫度下測得的反應速率v/mol·L－1·min－1大小相同的金屬片酸溶液1鎂條1mol·L－1鹽酸v12鐵片1mol·L－1鹽酸v23鐵片0.1mol·L－1鹽酸v3下列結論正確的是()A．v1＞v2＞v3B．v3＞v2＞v1C．v1＞v3＞v2D．v2＞v3＞v1答案A解析影響化學反應速率的主要因素是反應物自身的性質(zhì)，由于鎂的活動性比鐵強，所以與相同濃度的鹽酸反應時，鎂條放出氫氣的速率大；反應物濃度也影響反應速率，在一定范圍內(nèi)，速率與濃度成正比，故v2＞v3。8．(2014·棗莊模擬)對于合成氨反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列研究結果和示意圖相符的是()選項ABCD研究結果壓強對反應的影響溫度對反應的影響平衡體系增加N2對反應的影響催化劑對反應的影響圖示答案C9．在298K時，實驗測得溶液中的反應：H2O2＋2HI===2H2O＋I2在不同濃度時的化學反應速率如表所示，由此可推知第5組實驗中c(HI)、c(H2O2)不可能為()實驗編號123456c(HI)/mol·L－10.1000.2000.1500.100？0.500c(H2O2)/mol·L－10.1000.1000.1500.200？0.400v/mol·L－1·s－10.007600.01520.01710.01520.02280.152A.0.150mol·L－1、0.200mol·L－1B．0.300mol·L－1、0.100mol·L－1C．0.200mol·L－1、0.200mol·L－1D．0.100mol·L－1、0.300mol·L－1答案C解析由表中數(shù)據(jù)可推出化學反應速率v與c(HI)和c(H2O2)的乘積成正比，以實驗1為參照，實驗5的化學反應速率是實驗1的3倍，所以實驗5中c(HI)和c(H2O2)的乘積應是實驗1的3倍。通過計算，C選項不符合題意。10．可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的v－t圖像如圖甲所示，若其他條件都不變，只是在反應前加入合適的催化劑，則其v－t圖像如圖乙所示。①a1＝a2②a1＜a2③b1＝b2④b1＜b2⑤t1＞t2⑥t1＝t2⑦兩圖中陰影部分面積相等⑧圖Ⅱ中陰影部分面積更大以上所述正確的為()A．②④⑤⑦B．②④⑥⑧C．②③⑤⑦D．②③⑥⑧答案A解析使用催化劑僅僅是加快反應速率，縮短達到平衡的時間，故②④⑤⑦正確。11．一定溫度下，在2L的恒容密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示：(1)從反應開始到10s時，用Z表示的反應速率為________，X的物質(zhì)的量濃度減少了________，Y的轉化率為______。(2)該反應的化學方程式為____________________________________________________。(3)10s后的某一時刻(t1)改變了外界條件，其速率隨時間的變化圖像如圖所示。則下列說法符合該圖像的是______。A．t1時刻，增大了X的濃度B．t1時刻，升高了體系溫度C．t1時刻，縮小了容器體積D．t1時刻，使用了催化劑答案(1)0.079mol·L－1·s－10.395mol·L－179.0%(2)X(g)＋Y(g)2Z(g)(3)CD解析(1)分析圖像知：Δc(Z)＝eq\f(1.58mol－0mol,2L)＝0.79mol·L－1，v(Z)＝eq\f(0.79mol·L－1,10s)＝0.079mol·L－1·s－1；Δc(X)＝eq\f(1.20mol－0.41mol,2L)＝0.395mol·L－1；Y的轉化率α(Y)＝eq\f(1.00mol－0.21mol,1.00mol)×100%＝79.0%。(2)由各物質(zhì)轉化的量：X為0.79mol，Y為0.79mol，Z為1.58mol可知方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為1∶1∶2，則化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)。(3)由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應的正、逆反應速率。增大X的濃度、升高體系溫度均不會同等程度地改變正、逆反應速率，A、B錯誤；由(2)中的化學方程式可知，該反應為反應前后氣體體積不變的反應，縮小容器體積或增大壓強，均可同等程度地增大正、逆反應速率，C正確；使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應速率，D正確。12．在一密閉容器中發(fā)生反應N2＋3H22NH3，達到平衡后，只改變某