第八章

DIBAZHANO

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第一講化學(xué)反應(yīng)速率

【課標(biāo)要求】1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，了解測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)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(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

3.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識(shí)基元反應(yīng)活化能對(duì)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(jiǎn)單計(jì)算，能用一定的理論模型說明外界條件改變對(duì)化

學(xué)反應(yīng)速率的影響。

夯?必備知識(shí)

一、化學(xué)反應(yīng)速率

1.化學(xué)反應(yīng)速率的概念與表示方法

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

對(duì)于已知反應(yīng)：〃7A(g)+〃B(g)=〃C(g)+qD(g),在同一段時(shí)間內(nèi)，用不同物質(zhì)來

表示該反應(yīng)速率，當(dāng)單位相同時(shí)，反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程

式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。即0(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m：〃：〃：*

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯(cuò)誤的劃“*”)。

⑴化學(xué)反應(yīng)速率為0.8molf-s-1,是指1s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.8mol?L「(X)

⑵對(duì)于反應(yīng)：4NH3(g)+502(g)4NO?+6H2O(g),o(NO)與"(h)的關(guān)系是

4u(NO)=5r(O2)(X)

(3)對(duì)于反應(yīng)：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),若。(H2)=0.5mol/(L?s),則。(C)=

0.5mol/(L-s)(X)

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

1mol和2mol,則說明乙中反應(yīng)速率大(X)

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.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MR>A1。

(2)外因(只改變一個(gè)條件，其他條件不變)

以大同林或出流林的用學(xué)，丹氏疝速率尢影響

增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率曳義.反

之減小

對(duì)于有氣體參加的反應(yīng).增大壓強(qiáng).

通反應(yīng)速率增大，反之減小

常

n升高溫度，反應(yīng)速率里士反之減小

i

使用合適的催化劑，能增大化學(xué)反應(yīng)

催

化速率，且正、逆反應(yīng)速率的改變程度

制相同

反應(yīng)物間的接觸面積、光輻射、

一放射線輻射、超聲波等

(3)“惰氣”對(duì)反應(yīng)速率的影響

在恒溫恒通入“惰氣”，總壓增大，反應(yīng)物濃度丕變，反應(yīng)速

容條件下率丕變

恒溫恒壓通入“?憎氣”，總體積增大，反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)

條件下速率減小

2.理論解釋——有效碰撞理論

(1)基元反應(yīng)：大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)歷多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)，其中每一步反應(yīng)

都稱為基元反應(yīng)。

如：2H1==比+12實(shí)際上經(jīng)過卜.列兩步反應(yīng)完成：

①2Hl―?氏+21?

②21?一k

反應(yīng)歷程：基元反應(yīng)反映了化學(xué)反應(yīng)的歷程，反應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理。

(2)活化能

活化能(如圖)

圖中：Ei為正反應(yīng)活化能,使用催化劑時(shí)的活化能為反應(yīng)熱為反二絲。(注:

￡為逆反應(yīng)的活化能)

【診斷2］判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯(cuò)誤的劃“X”)。

⑴對(duì)于反應(yīng)：2H2O2=2H2O+O21,加入MnCh或降低溫度都能加快O2的生成

速率(X)

⑵反應(yīng)C⑸+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在固定容積的容器中進(jìn)行，充入N2后，體

系壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快(X)

(3)升高溫度可以使吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，但放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率減小(X)

(4)兩試管各加入5mLO.lmoLL-Na2s2O3溶液，同時(shí)分別滴入5mLO.Imol-L-1

硫酸和鹽酸，兩支試管同時(shí)變渾濁(X)

提-關(guān)鍵能力

考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較

題組一化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

1.在一定溫度下，將氣體X和Y各3moi充入1()L恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：

3X(g)+Y(g)2Z(g)+W(g)o經(jīng)過8min,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)Z的物質(zhì)的

量為L(zhǎng)6molo下列關(guān)于反應(yīng)開始至第8min時(shí)的平均反應(yīng)速率的計(jì)算正確的是

()

A.z;(X)=().3()mol-L'-min1

B4(Y)=().O2molL-,.min-,

C.v(Z)=().()2mol-L'-min1

D.z;(W)=0.1()molL-,min1

答案C

1.6mol

解析v(Z)=77==0.02molL-,-min則v(X)=^v(Z)=0.03mol-L'min

dioniinz

-I-,1

,v(Y)=^r(Z)=0.01molLmino(W)=上億)=001mol-L'min0

2.一定溫度下，向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中

各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示，對(duì)該反應(yīng)的推斷不合理的是()

A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B+4C6A+2D

B.反應(yīng)進(jìn)行到1s時(shí)，o(A)：p(C)=3：2

C.反應(yīng)進(jìn)行到6s時(shí)，B的平均反應(yīng)速率為0.05molL-1-s-1

D.反應(yīng)進(jìn)行到6s時(shí)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率相等

答案D

解析由圖像可知，B、C的物質(zhì)的量減小，是反應(yīng)物，A、D的物質(zhì)的量增大，

是生成物，前6s內(nèi)，4mB)：AH(C)：A?(A)：Aw(D)=(l-0.4)：(1-0.2)：(1.2-

0)：(0.4-0)=3：4：6：2：故反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B-4C6A+2D,A項(xiàng)正

(1.0—0.4)mol

確；v(A)：v(C)=3：2,B項(xiàng)正確；反應(yīng)進(jìn)行到6s時(shí)，v(B)=------釘------=

0.05mol-L-l-s-1,C項(xiàng)正確；反應(yīng)進(jìn)行到6s時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，但各物質(zhì)的

反應(yīng)速率并不相等，D錯(cuò)誤。

3.現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH3和3molO2,發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)

4-302(g)2N2(g)+6H2O(g),4min后，測(cè)得生成的H20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.P(N2)=0.125mol-L-l-min1

B0(H2O)=0.375

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

D.“NH3)=O.25OmolL-'min-1

答案C

解析設(shè)4min時(shí)，生成molH2O(g)

4NHa(R)+3()：(R>5=^2N2(g>+6H2()(g>>f(^)

起始/mol0

變化/mol

4min時(shí)/mol

據(jù)題意，則有森=0.4,

解得：x=().5。

0.5molX2

A2L

則。缶2)=千=4溫=0.125mol/(L-min),A正確；貝NH3)=2o(N2)=0.25

mol/(L-min),D正確;v(H2O)=3v(N2)=0.375mol/(Lmin),B正確；v(O2)=1^(N2)

=0.1875mol/(Lmin),C錯(cuò)誤。

|規(guī)律方法，

化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)濃度的計(jì)算模板——“三段式”法

?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

?找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。

?根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。

例如：反應(yīng)mA+nB〃c

起始(niol-L1)abc

IIJC良

轉(zhuǎn)化(mol-L1)X

mm

,nx

某時(shí)刻(mol-L-1)a-xb——c+良

mni

題組二化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較

4.在四個(gè)不同的容器中，在不同的條件卜進(jìn)行合成氨反應(yīng)：N2(g)+

高汨高壓

3H2(g)口：；：’2NH3(g)。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)定的結(jié)果判斷，生成氨的

傕化劑

速率最快的是()

A.U(H2)=0.01mol-L'-s-1

B.U(N2)=0.3niol-L'min1

_1-,

C.r(NH3)=0.15mol-Lmin

D.U(H2)=0.3niol-L'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)=0.01molL-,-s-1=0.6mol-L'minz?(N2)=1v(H2)=0.2

J

mol-L'min1；B項(xiàng)，。(N2)=0.3molLLmin?；C項(xiàng)，。(N2)=%(NH.3)=O.O75mo卜L

'-min'；D項(xiàng),o(N2)=/(H2)=0.1mol-L'-min'?由此可知，B項(xiàng)中表示的反

應(yīng)速率最快。

一催化劑——

5.已知反應(yīng)4CO+2NO2==N2+4CO2在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下：

①。(CO)=1.5mol-L'min1

②O(NO2)=0.7mol-L'min1

@y(N2)=0.4mol-L'-min1

④。(CCh)=l.lmol-L'min1

@p(N6)=0.01molL-,s-

請(qǐng)比較上述5種情況反應(yīng)的快慢：(由大到小的順序)。

答案③4①

解析②經(jīng)轉(zhuǎn)化可表示為0(CO)=2o(NO2)=1.4mol?LLmin1；③u(CO)=4u(N2)

=1.6mol-L-,-min'；④。(CO)=o(CC>2)=1.1mol-L'min'；⑤。(CO)=2o(NCh)

=0.02mol-L-1-s-1=1.2故③>①》②〉⑤〉④。

|規(guī)律方法*--------

反應(yīng)快慢比較的方法

?歸一法

按照化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系將化學(xué)反應(yīng)速率換算成用同一物質(zhì)、同一單位表示的速率，

再比較它們數(shù)值的大小。

?比值法

比較化學(xué)反應(yīng)速率與其對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如〃A(g)+〃B(g)cC(g),即

(A),v(B)t,v(A)v(B)rim上一

比較---與一馬—,若一-->—E—,則用A表示的反應(yīng)速率比用B表不

的大。

考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、活化能

題組一影響化學(xué)反應(yīng)速里的因素

1.反應(yīng)3Fe(s)+4H2O(g)Fe3(Ms)+4H2(g)在一容積可變的密閉容器中進(jìn)行，下

列條件的改變能使反應(yīng)速望加快的是()

①增加鐵粉的質(zhì)量②將容器的容積縮小一半③保持容器容積不變，充入N2

使體系壓強(qiáng)增大④保持容器容積不變，充入水蒸氣使體系壓強(qiáng)增大

A.①④B.②③

C.①③D.②④

答案D

解析①鐵粉是固體，增加鐵粉的質(zhì)量，反應(yīng)速率不變，錯(cuò)誤；②將容器的容積

縮小一半，H20(g)、H2(g)的濃度增大，反應(yīng)速率加快，正確；③保持容器的容積

不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大，H20(g)、H2(g)的濃度不變，反應(yīng)速率不變，錯(cuò)

誤；④保持容器的容積不變，充入水蒸氣使體系壓強(qiáng)增大，H20(g)濃度增大，反

應(yīng)速率加快，正確。

2.在一密閉容器中充入1rriolH2和1molI2,壓強(qiáng)為p(Pa),并在一定溫度卜使其

發(fā)生反應(yīng)：H2(g)4-h(g)2HI(g)△〃<(),下列說法正確的是()

A.保持容器容積不變，向其中加入ImolFh(g),反應(yīng)速率一定加快

B.保持容器容積不變，向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)速率一定加快

C.保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)速率一

定加快

D.保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入ImolFh(g)和1molh(g)?反應(yīng)速率一

定加快

答案A

解析增大H2的物質(zhì)的量且保持容器容積不變，H2的濃度增大，反應(yīng)速率加快,

A項(xiàng)正確；保持容器容積K變，向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)混合

物各組分的濃度不變，反應(yīng)速率不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向

其中充入1molN2(N2不參加反應(yīng))，容器體積增大，各組分的濃度減小，反應(yīng)速

率減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入1molHz(g)和】mol

12(g),因容器的體積變?yōu)樵瓉淼?倍，起始物質(zhì)的量變?yōu)樵瓉淼?倍，則濃度不

變，反應(yīng)速率不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

|歸納總結(jié)*--------

影響化學(xué)反應(yīng)速率的答題方向

?解釋影響反應(yīng)速率的因素

條件變化正常反常舉例解釋

①有酶參與的反應(yīng)，溫度高酶會(huì)失去活性

速率速率②有氣體參與的反應(yīng)，升高溫度，氣體的溶解度減小

加熱

增大減?、奂訜嵋追纸獾奈镔|(zhì)(H2O2、NH3H2O等)分解

④有催化劑參與的反應(yīng)，升高溫度，催化劑活性降低

⑤加熱易揮發(fā)的物質(zhì)(濃硝酸、濃鹽酸)大量揮發(fā)

速率

加壓不變②恒溫恒容條件下的氣相反應(yīng)，充入稀有氣體

增大

?催化劑(絕大多數(shù)催化劑都有其活性溫度范圍，溫度過高，易使催化劑活性降低)

反應(yīng)速率原因

活化能增大催化劑改變反應(yīng)的歷程，使活化能降低

增大隨著溫度升高，催化劑的活性增大

溫度

減小隨著溫度升高，催化劑的活性減小

接觸面積增大催化劑與反應(yīng)物接觸面積增大

題組二活化能與反應(yīng)機(jī)理

3.已知熱化學(xué)方程式H2(g)+2ICI(g)=2HCI(g)+h(g)AH=akJmol)其反應(yīng)

過程如下：

①H2(g)+ICl(g)=HClI(g)+H(g)(慢)

②H(g)+ICl(g)=HCl(g)+I(g)(快)

③HClI(g)=HCl(g)+I(g)(快)

④(快)

下列說法錯(cuò)誤的是()

A.四個(gè)反應(yīng)中活化能最大的是①

B.反應(yīng)④為I(g)+I(g)=l2(g)

C.總反應(yīng)的速率主要由反應(yīng)①?zèng)Q定

D.若a<0,則生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量

答案D

解析活化能越大，反應(yīng)速率越慢，A正確；由總反應(yīng)及各步反應(yīng)式知，反應(yīng)④

中應(yīng)有b(g)生成，B正確；化學(xué)反應(yīng)的速率取決于反應(yīng)速率最慢的一步，C正確；

△〃=生成物總能量一反應(yīng)物總能量，放熱反應(yīng)中生成物總能量小于反應(yīng)物總能

量，D錯(cuò)誤。

4.(2021?荊州模擬)光照條件下，甲烷氯化反應(yīng)是一個(gè)自由基型的取代反應(yīng)。在鏈

轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程中，經(jīng)歷兩步反應(yīng)：(?CH3和C1?分別表示甲基和氯原子)反應(yīng)I:CH4(g)

+Cl(g)f?CH3(g)+HCl(g)；

反應(yīng)2：CH3（g）+C12（g）--CH3CI（g）+Cl（g）o

各物質(zhì)的相對(duì)?能量變化如圖所示。卜列說法不正確的是（）

(

一

，

一

。

弓

工

)

、

在

捏

震

遷CH.CI+HCI+C1?

反應(yīng)進(jìn)程

A.鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)速率由第1步反應(yīng)決定

B.反應(yīng)1的活化能Ea=16.7kJmor1

C鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)熱△"=-105.4kJ-mol-1

D.山圖可知，過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：1>2

答案D

解析A.化學(xué)反應(yīng)取決于化學(xué)反應(yīng)速率慢的一步反應(yīng)，由圖可知，反應(yīng)1的活化

能大于反應(yīng)2的活化能，則反應(yīng)1的反應(yīng)速率小于反應(yīng)2,鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)速

率由第1步反應(yīng)決定，故A正確；B.由圖可知，反應(yīng)1的活化能￡a=16.7kJ.mol

r,故B正確；C.由圖可知，鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，該

反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△〃=—105.4kJ.mo「l故C正確；D.由圖可知，過渡

態(tài)1的能量高于過渡態(tài)2,則過渡態(tài)結(jié)構(gòu)2的穩(wěn)定性強(qiáng)于過渡態(tài)結(jié)構(gòu)1,故D錯(cuò)

誤。

I名師點(diǎn)撥*--------

?催化劑改變反應(yīng)歷程、活化能的示意圖

能

非催化（催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，

量反應(yīng)

?.八反應(yīng)改變反應(yīng)歷程

催化反應(yīng)“生成催化劑降低反應(yīng)活化能

物I催化劑不改變反應(yīng)的焙變

反應(yīng)過程

?使用催化劑，活化能降低，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大,

反應(yīng)速率增大。

考點(diǎn)三“變量控制”法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

【典例】已知：2KMnOj+5H2c2Ch+3H2so4=2MnSO4+K2so4+lOCO2f+

8H20。某化學(xué)小組欲探究H2c2O4溶液和酸性KMnCh溶液反應(yīng)過程中濃度、溫度

對(duì)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-L10.1mol-L1

水的體反應(yīng)溫反應(yīng)時(shí)

編號(hào)酸性KMnChH2C2O4溶液

積/mL度/℃間/min

溶液體積/mL體積/mL

I220202.1

11Vi21205.5

IIIV21?0500.5

下列說法不正確的是（）

A.Vi=l,Vi=2

B.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)I、HI的目的是探究溫度對(duì)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KMnO』溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率u（KMn04）=0.01

mol-L'-min1

答案C

解析A項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驍II反應(yīng)溫度相同，實(shí)驗(yàn)H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，因而口=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(duì)反應(yīng)速型的影響，B正確；C項(xiàng)，酸性KMnO4溶液呈紫紅色，

由表中數(shù)據(jù)可知，草酸溶液過量，KMnCh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)

m

誤；D項(xiàng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)III中有關(guān)數(shù)據(jù)可知，AcJ6及［X2mL=0.005

Ar(KMnCh)0.005mol-L

)T；：=0.01mol-L1-min1,D正確。

mol-L',v('KMnO47=---------Ar--------=-T0.T5~mi-n

|規(guī)律方法，

“變量控制”法的解題流程

空白實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)變最無關(guān)變最反應(yīng)變量、

（對(duì)照組）

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：操縱實(shí)驗(yàn)控制無關(guān)檢測(cè)反應(yīng)J

（實(shí)驗(yàn)組）變最變黃變戰(zhàn)

實(shí)臉結(jié)論型箜

濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑、固體表而

枳等

分析是什么外界因素對(duì)速率的影響

時(shí)?均需控制其他因素不變?再進(jìn)行

實(shí)臉，確定出變量和定量

探究時(shí)?先確定其他不變因素,只變

化一種因素■?看這種因素和探究的問

題存在怎樣的關(guān)系,得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)

結(jié)論，依次完成探究

解答時(shí)選擇數(shù)據(jù)（或設(shè)置實(shí)驗(yàn)）要有

效.且變量統(tǒng)一?否則無法做出正確

判斷

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】為了進(jìn)一步探究硫酸銅的量對(duì)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)。將表口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。

驗(yàn)

ABcDEF

混合溶液

4molL_1H2sOJmL

30ViV2V3V4v5

飽和CuSCh溶液/mL00.52.55V620

HzO/mLV7VsV9Vio100

請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：Vi=,%=________,V9=。

答案301017.5

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

外，其他物質(zhì)的量均相同，則Vi=V2=V?=V4=Vs=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,則必=10,V9=17.5O

微專題19高考熱點(diǎn)一一催化劑與反應(yīng)機(jī)理

【典例】（2021.湖南卷）鐵的配合物離子（用［L—Fe—H『表示）催化某反應(yīng)的一種

反應(yīng)機(jī)理和相對(duì)能量的變化情況如圖所示:

7n

O

地

U

I心

B^-22

+m、m

SHDTT

/O+t.OI

耳OX+

UJ+

8+

混HH6

+UOD

安o'

OXOJ+

O+￡

正uO+

CHO,

HOO

HC

反應(yīng)進(jìn)程工

下列說法錯(cuò)誤的是（）

催化劑

A.該過程的總反應(yīng)為HCOOH=CO2t4-H2t

B.H濃度過大或者過小，均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低

C.該催化循環(huán)中Fc元素的化合價(jià)發(fā)生了變化

D.該過程的總反應(yīng)速率由II-III步驟決定

答案D

解析分析題給反應(yīng)機(jī)理圖，可知該過程的反應(yīng)物為HCOOH,生成物為CO2和

催化劑

H2,則該過程的總反應(yīng)為HCOOH=CO2t+H2t,A說法正確；H-濃度過

大，抑制HCOOH的電離，HCOCT濃度減小，會(huì)降低I-II步驟的反應(yīng)速率，H

+濃度過小，會(huì)降低IH-IV步驟反應(yīng)速率，故H+濃度過大或者過小，均會(huì)導(dǎo)致反

應(yīng)速率降低，B說法正確；由反應(yīng)機(jī)理可知，由IlfIII過程中，脫去CO2,其中

碳元素的化合價(jià)升高，則Fe元素的化合價(jià)降低，C說法正確；由相對(duì)能量的變化

情況圖可以得出，該反應(yīng)過程中的IV-I步驟的活化能員=86.1kJ?moL,為該

反應(yīng)進(jìn)程中的最大活化能，故該過程的決速步驟為IV—I步驟，D說法錯(cuò)誤。

|思維建模*--------

催化反應(yīng)機(jī)理的分析思維模型

|第二步|一微山客貨反應(yīng)歷起雨反應(yīng)物和星成物

,,,I.,1綜合分析所有反應(yīng)歷程?確定總反應(yīng)的：

第一步*

1;反應(yīng)物、生成物、中間物質(zhì)、循環(huán)物質(zhì)等：

【專題精練】

1.（20211月沏南適應(yīng)性考試）據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，某反應(yīng)的反應(yīng)歷程如圖所示:

N2+H2O

下列有關(guān)該歷程的說法錯(cuò)誤的是（）

催化劑

A.總反應(yīng)化學(xué)方程式為4NM+3O2=2N2+6H2O

4+

B.Ti-NH2-N=O是中間產(chǎn)物

C.Ti4+是催化劑

4+

D.Ti-NH2-N=O—*Ti4++N2+H2O屬于分解反應(yīng)

答案A

解析根據(jù)反應(yīng)歷程，參加反應(yīng)的物質(zhì)有NH3、NO、O2,因此總反應(yīng)化學(xué)方程

催化劑

4

式為4NH34-2NO+202=3N2+6H2O,故A錯(cuò)誤；根據(jù)題中信息得到Ti

+…NH2—N==O是中間產(chǎn)物，故B正確；1V+在整個(gè)反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，但

反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)未變，因此Ti，+是催化劑，故C正確；分解反應(yīng)是一種物質(zhì)

反應(yīng)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)，因此Ti4+iNH2—N=O-Ti'++N2+H2O屬

于分解反應(yīng)，故D正確。

2.(2021?廣東卷節(jié)選)一定條件下，CH4分解形成碳的反應(yīng)CH’(g)C(s)4-2H2(g)

△H其歷程如圖所示。該歷程分步進(jìn)行，其中，第步的正反

應(yīng)活化能最大。

答案44

解析分析圖可知,反應(yīng)一共經(jīng)歷4步歷程，依據(jù)圖像差值分析，步驟4的正反

應(yīng)活化能最大。

----------微專題20化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及其應(yīng)用

【核心歸納】

1.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及應(yīng)用

⑴速率常數(shù)含義

速率常數(shù)伏)是指在給定溫度下。反應(yīng)物濃度皆為1mol.Lr時(shí)的反應(yīng)速率。在相

同的濃度條件下，可用速定常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。

化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)呈正比，而速率常數(shù)是其比例常數(shù)，

在恒溫條件下，速率常數(shù)入隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此，可以應(yīng)用速率方

程求出該溫度下任意濃度時(shí)的反應(yīng)速率。

(2)速率方程

一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速妥與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的幫的乘積呈正比。

對(duì)于反應(yīng)：?A(g)+/?B(g)gG(g)+/?H(g),

則v正=攵止Y(A>J(B)(其中k止為正反應(yīng)的速率常數(shù))，。逆=攵龍d(GR\H)(其中k

逆為逆反應(yīng)的速率常數(shù))。

如反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)+O2(g),

v正=k,。逆=攵c2(NO)c(O2)。

(3)速率常數(shù)的影響因素

溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度

不同，速率常數(shù)將有不同的值，一般溫度越高，速率常數(shù)越大，但濃度不影響速

率常數(shù)。

2.K與攵正、A遂的一般定量關(guān)系

一定溫度下，對(duì)■于基元反應(yīng)〃A(g)+〃B(g)cC(g),反應(yīng)速率v正=%止cRA>cS(B),

P是=&瑾,0,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)(即。比=(卷)因此,&ieT(A>d(B)=&理砥C),

_屋

K—."o

k迦

【典例】三氯氫硅(SiHCb)是制備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：

對(duì)于反應(yīng)2SiHCh(g)=SiH2cb(g)+SiC14(g)A”=+48kJ-mo「i,采用大孔弱堿

性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時(shí)SiHCh的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)

果如圖所示。

茶25

a蜂20

x15

『10

o一

H5

s-

0100200300400

//min

比較a、h處反應(yīng)速率大小：Va_______a(填“大于”“小于”或“等于")。反

應(yīng)速率。=。正一0逆=ku/2siHC13—A龍xSiH2CbtSiC14,A正、々逆分別為正、逆向反

應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計(jì)算a處的%=(保留1位小數(shù))。

答案大于L3

解析溫度越高，達(dá)到平街的時(shí)間就越少，故a點(diǎn)溫度為343K,b點(diǎn)溫度為323

K,故反應(yīng)速率：辦。反應(yīng)速率。正一ZHMjU/SiHCh—kNSiHzChxSiCL,

其中，。正=A正/SiHCh,無“SiH2chxSiCL,343K下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)。

正=。投，即女工fSiHCbnZcSHzChxSiCL,此時(shí)SiHCb的平衡轉(zhuǎn)化率a=22%,

經(jīng)計(jì)算可得SiHCh、SiH2c12、SiC14的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.78、0.11、0.11,則

有&正X0.782=k線XO.lE某七002。a處SiHCh的平衡轉(zhuǎn)化率a=20%,

此時(shí)SiHCh.SiH2c12、SiCL的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1,則有一二

%F*SiHC13—七9SiHCh_().82_

七文SiH2C3SiC14一婷xSiHzQMSiCL一0°2X喬七&

【專題精練】

1.已知2NO(g)+O2(g)2NCh(g)的反應(yīng)歷程分兩步：

第一步2NO(g)N2O2(R)(快速平衡)

第二步N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢反應(yīng))

⑴用02表示的速率方程為。(02)=八/30)?以02)；?<02表示的速率方程為。網(wǎng)02)

=Jt2C2(NO)c(O2),心與七分別表示速率常數(shù)，則自=O

(2)下列關(guān)于反應(yīng)2NO(g)+O"g)2NO"g)的說法正確的是________(填字母)。

A.增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率常數(shù)一定增大

R.第一步反應(yīng)的活化能小于第一步反應(yīng)的活化能

C.反應(yīng)的總活化能等于第一步和第二步反應(yīng)的活化能之和

答案(1)2(2)B

解析

分析

由FO(O2)=K?(NO)C(O2),y(NO2)=foc2(NO)c(C>2)>k\與ki分別表示速

率常數(shù)，則：；一；(歌：)，根據(jù)反應(yīng)方程式2NO(g)+Ch(g)2NO2(g)

(1)

-r句。(。2)1由八1片1

可知：。(NO?)一2,所喋2一2

反應(yīng)速率常數(shù)只與溫度有關(guān)，若增大壓強(qiáng)，則反應(yīng)速率常數(shù)不變，A錯(cuò)

誤；第一步反應(yīng)是快反應(yīng)，說明反應(yīng)的活化能低；第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)，

(2)說明反應(yīng)的活化能高，所以第一步反應(yīng)的活化能小于第二步反應(yīng)的活化

能，B正確；反應(yīng)的活化能由慢反應(yīng)的活化能決定，對(duì)該反應(yīng)來說，由

第二步反應(yīng)的活化能決定，C錯(cuò)誤

2.⑴NO2可發(fā)生二聚反應(yīng)生成N2。4，化學(xué)方程式為2NO2(g)N2O4(g),上

述反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深，則該反應(yīng)的△"0(填

，，或，，<，，)。

已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為V正=女正?C2(NO2),逆反應(yīng)速率方程為V逆=&

逆(仆1204),其中k正、％逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)。則如圖(1g〃表示速率常

數(shù)的對(duì)數(shù)；暴示溫度的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中，能表示惶k『隨聶

化關(guān)系的是斜線，能表示1g&建隨聶化關(guān)系的是斜線o

(2)圖中A、B、C、D點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為。+1.5、。+0.5、〃-0.5、則溫

度力時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=moF'.I.o已知溫度/時(shí)，某時(shí)刻恒容密閉容

-1

器中NO2、N2O4濃度均為0.2molL,此時(shí)。正_______。逆(填，'或“v”)。

答案(1)<③④

(2)10>

解析(1)升高溫度體系顏色加深，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A”<0;

化學(xué)反應(yīng)速率和溫度呈正比，隨著溫度降低，加大，正逆反應(yīng)速率減小，則Igk

工和Ighw均減小由于溫度降低平衡正向移動(dòng)，。工送，則降低相同溫度時(shí)1g女道

減小更快；則③表示IgAM畔變化關(guān)系的斜線，④表示1g的隨聶化關(guān)系的斜線。

c(N2O4)k^c(N2O4)k正v-ik正l()d05

(2)化學(xué)平衡常數(shù)K=

c2(NO2)—%正/(NO2)=1°；

09

NCh、N2O4濃度均為0.2n⑹L］，則濃度商。=宓=5<K,則平衡正向移動(dòng)，。

I練?高考真題

1.(2021?浙江6月選考)一定溫度下：在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解

反應(yīng)：2N2O54NO2+O2o在不同時(shí)刻測(cè)量放出的02體積，換算成N2O5濃度

如下表：

t/s06001200171022202820X

c(N2O5)/(mol-L-1)1.400.960.660.480.350.240.12

下列說法正確的是()

A.600?12(X)s,生成NO2的平均速率為5.()X1()—4moi「出一|

B.反應(yīng)2220s時(shí),放出的02體積為11.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

C.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，u?.(N>O>)=2vi￡(NO2)

D.推測(cè)上表中的x為3930

答案D

解析A.600-1200s,N2O5的濃度變化量為。96—().66)mobL-,=0.3molL一

,,在此時(shí)間段內(nèi)NCh的濃度變化量為其2倍，即0.6molLr,因此，生成NCh

的平均速率為喂喂」=1.0X10-3molL-'-s-1,A說法不正確；B.由表中數(shù)據(jù)

可知，反應(yīng)2220s時(shí)，N2O5的濃度變化量為(1.40-0.35)mol.LT=1.05mol-L"

,,其物質(zhì)的量的變化量為L(zhǎng)05molL」X0.<L=0.105mol,O2的物質(zhì)的量的變化

量是其;，即0.0525mol,因此，放出的02在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.0525molX22.4

L/mol=1.176L,B說法不正確；C.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，

用不同物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率時(shí)，其數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，2。正(N2O5)

=O￡NO2),C說法不正確；D.分析表中數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)經(jīng)過1110s(600?1710,

1710-2820)后N9〉的濃度會(huì)變?yōu)樵蟮?，因此，NQs的濃度由0.24molL-1

變?yōu)?.12mobL",Bf,可以推測(cè)上表中的x為(2820+1110)=3930,D說法正確。

2.(2021.遼寧卷)某溫度下，降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化下聚合，反應(yīng)物濃度與催

化劑濃度及時(shí)間關(guān)系如圖。已知反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間稱為半衰期，下列說

法錯(cuò)誤的是()

A.其他條件相同時(shí)，催化劑濃度越大，反應(yīng)速率越大

B.其他條件相同時(shí)，降冰片烯濃度越大，反應(yīng)速率越大

C.條件①，反應(yīng)速率為0.012molLlmin」

D.條件②，降冰片烯起始濃度為3.0moLL」時(shí)，半衰期為62.5min

答案B

解析根據(jù)曲線①、②可知，其他條件相同時(shí)，催化劑濃度越大，反應(yīng)速率越大，

A項(xiàng)正確；根據(jù)曲線①、③對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物濃度和反應(yīng)時(shí)間，可計(jì)算出其對(duì)應(yīng)的反

應(yīng)速率分別為：=0.012mol-L-,-min\=0.012mol-L'min

1111111111111

,,所以反應(yīng)速率與降冰片烯濃度無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；結(jié)合圖像可知，條

件②下降冰片烯完全反應(yīng)耗時(shí)125min,則對(duì)應(yīng)的半衰期為125min62.5min,

D項(xiàng)正確。

3.(2021?河北卷)室溫下，某溶液初始時(shí)僅溶有M和N且濃度相等，同時(shí)發(fā)生以下

兩個(gè)反應(yīng)：①M(fèi)十N=X十Y；②M+N=X+Z。反應(yīng)①的速率可表示為vi=

k/(M),反應(yīng)②的速率可表示為。2=k2c2(M)(匕、上為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組

分M、Z的濃度隨時(shí)間變化情況如圖。下列說法錯(cuò)誤的是()

M)

(30.0.12習(xí)Z)

0102030405060

z/min

A.0?30min時(shí)間段內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為6.67X103mol-L1-min1

B.反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變

C.如果反應(yīng)能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時(shí)62.5%的M轉(zhuǎn)化為Z

D.反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大

答案A

解析0?30min時(shí)間段內(nèi)，Ac(Z)=0.125molL，Ac(M)=0.500mol-L'-0.300

mobL-1=0.200mol-L-1,反應(yīng)①中Ac(M)=0.200molL-,-0.125mol-L*=0.075

mol-L,,貝ijAc(Y)=0.075mol-LLv(Y)=-&—=-—=2.5X103

7)ikxcP,(M)k\

molL-'.min-',A說法錯(cuò)誤；反應(yīng)①、②速率之比為,=弋為定值，

則Y、Z的濃度變化量之比也為定值，故反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比

保持不變，B說法正確；由上述分析可知，g-^0J25moltl=i如果反應(yīng)

能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時(shí)①、②的轉(zhuǎn)化率之比為3：5,因此有余即62.5%)的M

轉(zhuǎn)化為z,C說法正確；結(jié)合C選項(xiàng)，反應(yīng)①的速率小于反應(yīng)②的速率，所以反

應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大，D說法正確。

4.(2021?湖南卷節(jié)選)某興趣小組對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑

的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時(shí)容器內(nèi)總壓為200

kPa),各物質(zhì)的分壓隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。

e

d

*

0

0

1

/

is余

d

若保持容器容積不變，”時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，用H2的濃度變化表示0?力時(shí)間內(nèi)的

反應(yīng)速率O(H2)=mol-LLmin?(用含t\的代數(shù)式表示)。

答案拶

解析設(shè)0?力時(shí)間內(nèi)生成的氮?dú)鉃閤mol,列“三段式”：

2NH3^^N2+3H2

起始量niol0.100

變化量/mol2?31

平衡量/mol0.1—2E3/

由題圖可知/I時(shí)，氨氣和氫氣的平衡分壓相等，根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,

0.02*3mol

所以〃(NH3)=〃(H2),貝U3X=0.1—2Y,解得x=0.02,所以0(H?)=—標(biāo)高一=陪

mol-L'minL

成-學(xué)科素養(yǎng)

A級(jí)基礎(chǔ)鞏固

1.在實(shí)驗(yàn)或生活中為了控制反應(yīng)速率，下列做法不正確的是（）

A.用過氧化氫制取氧氣時(shí)可加入少量的二氧化鎰以增大反應(yīng)速率

B.為加快制取氫氣的速率可以用鋅粒代替鋅片

C.為降低濃硫酸與Cu反應(yīng)制備SO2的速率可以采用稀硫酸代替濃硫酸

D.為了延長(zhǎng)疫苗的保質(zhì)期在運(yùn)輸和保存的過程中最好保持較低的溫度

答案C

解析稀硫酸與Cu不反應(yīng)，而濃硫酸與Cu在加熱條件下反應(yīng)才能制備SCh,故

C錯(cuò)誤。

2.（2021?順義模擬）已知合成氨反應(yīng):N2（g）+3H2（g）2NH3（g）,其濃度數(shù)據(jù)如下:

2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始濃度/(molL-1)1.()3.00

2s末濃度/(moLL-i)0.61.80.8

當(dāng)用氫氣濃度的減少來表示該化學(xué)反應(yīng)的速率時(shí)，其速率為（）

A.0.4moIL-lsB.0.6mol-L-1-s-1

C.0.9molL'-s-1D.1.2mol-L-1-s_1

答案B

解析2s內(nèi)氫氣的濃度變化量=3.0moll/i-l.8moi1一1=1.2molL」，故2s內(nèi)

用氫氣表示的平均反應(yīng)速率i=o6moi.L-Ls」。

3.一定溫度下，反應(yīng)①C（s）+CO2（g）=2CO（g）AH>0,反應(yīng)②2sO“g）+

O2（g）=2SO3（g）AH<0o下列有關(guān)以上兩個(gè)反應(yīng)的說法正確的是（）

A.降低溫度反應(yīng)①的速率減小，反應(yīng)②的速率增大

B.增大壓強(qiáng)反應(yīng)①的速率不變，反應(yīng)②的速率增大

C.增大壓強(qiáng)反應(yīng)①的速率增大，反應(yīng)②的速率增大

D.升高溫度反應(yīng)①的速率增大，反應(yīng)②的速率減小

答案C

解析降低溫度反應(yīng)速率減小，升高溫度反應(yīng)速率增大，A、D錯(cuò)誤；對(duì)于有氣

體參加的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)反應(yīng)速率增大，減小壓強(qiáng)反應(yīng)速率減小，B錯(cuò)誤,

C正確。

4.(2021-營(yíng)口模擬)在容積恒定的容器中發(fā)生反應(yīng)：2cH4(g)+2NH3(g)+

3O2(g)=2HCN(g)+6H2O1g),0?15min內(nèi)測(cè)得反應(yīng)速率o(HCN)=0.36molL"

LminT,下列敘述正確的是()

A.0?15min內(nèi)反應(yīng)消耗氨氣5.4mol

B.0?15min內(nèi)用H2O的濃度變化表示的反應(yīng)速率磯00)=1.08mol-L'min1

C.O-15min內(nèi)，2v(CH4)=2v(NH3)=3v(O2)

D.15min時(shí)氧氣濃度下降到8.1mol-L-'

答案B

解析A.0?15min內(nèi)測(cè)得反應(yīng)速率o(HCN)=0.36mobL-l