第18講化學(xué)反應(yīng)速率

宜考綱考情

1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和定量表示方法。

2.了解反應(yīng)活化能的概念，了解催化劑的重要作用。

3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應(yīng)速率的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。

4.了解化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。

【核心素養(yǎng)分析】

變化觀念與平衡思想：能認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率是變化的，知道化學(xué)反應(yīng)速率與外界條件有關(guān)，并遵循一

定規(guī)律；能多角度。動態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng)速率，運用化學(xué)反應(yīng)原理解決實際問題。

證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識

化學(xué)反應(yīng)速率的本質(zhì)特征及其相互關(guān)系，建立模型。能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能發(fā)現(xiàn)和提出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速的有探究價值的問題；通過控制變量來探究影響

化學(xué)反應(yīng)速率的外界條件。

^梳理

知識點一化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計算

1.化學(xué)反應(yīng)速率

龍承笈應(yīng)虛洋顯而■而基位事笈后速加防魚同

施南麗革石房百萬反應(yīng)楊而反而還最奉最揚；

空小方燈濃度的增加來表示;

第，單位為mol?L1-s-或mol?L1?min1

「誨反應(yīng)諼京二酸福電自適泵而不意窠二曲如前喇

/時速率，且無論用反應(yīng)物還是用生成物表示均取正值I

:同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)

1速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同

、不能用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率，因為固體;

|或純液體的濃度視為常數(shù)I

2.化學(xué)反應(yīng)速率計算的萬能方法——三段式法

對于反應(yīng)加A(g)+wB(g)=TpC(g)+qD(g),起始時A的濃度為amolL-i,B的濃度為6mol一廠I反

應(yīng)進(jìn)行至fis時，A消耗了xmoLL-I則化學(xué)反應(yīng)速率可計算如下:

優(yōu)A(g)+〃B(g)==^C(g)+qD(g)

起始/(mol?L-1)ab00

nxpxqx

轉(zhuǎn)化/(molLr)x

mmm

,nxpxqx

九/(moLLi)a-xb—一

mmm

Y__fix__

貝!J：v(A)=jmol]—%—Iv(B)=Wmol-L-'-s-1,

v(C)=_^~mol-L^s1,v(D)=^ymol-L^s'o

、'mti、'mti

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

對于已知反應(yīng)相A(g)+〃B(g)===pC(g)+qD(g),其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來表示，當(dāng)

單位相同時，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，即v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m:n：p：q。

如一定溫度下，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)+B(g)2c(g)。已知v(A)=0.6mol-L-1則v(B)

=0.2mol-L-1-s-1,v(C)=0.4mol-L-1-s-1o

4.化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較

(1)歸一法

將同一反應(yīng)中的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位、同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，再進(jìn)行速率的大小比

較。

(2)比值法

將各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位后，再除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，然后對求出的數(shù)值進(jìn)

行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。如反應(yīng)〃zA(g)+"B(g)===pC(g)+qD(g),若祟>號，則反應(yīng)速率A>B。

知識點二影響化學(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Mg>Al。

(2)外因(只改變一個條件，其他條件不變)

增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加快,反之減慢

對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強，反應(yīng)速率加快,

反之減慢

升高溫度，反應(yīng)速率加快,反之減慢

使用催化劑，能改變化學(xué)反應(yīng)速率，且正、逆反應(yīng)

速率的改變程度蛔

反應(yīng)物間的接觸面積、光輻射、放射線輻射、超聲

波等

【特別提醒】

①改變固體或純液體的量對化學(xué)反應(yīng)速率無影響。

②濃度、溫度、壓強發(fā)生變化或加入催化劑時，正、逆反應(yīng)速率均增大或減小，如升高溫度，不論是

放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率均加快。

(3)反應(yīng)體系條件改變對反應(yīng)速率的影響

①恒溫時：體積縮小空里壓強增大空里濃度增大2M反應(yīng)速率增大。

②恒溫恒容時：

a.充入氣體反應(yīng)物"基總壓強增大富里濃度增大"里反應(yīng)速率增大。

b.充入“惰性氣體總壓強增大，但各氣體分壓不變一一＞各物質(zhì)的濃度不變一一＞反應(yīng)速率不變。

③恒溫恒壓時：充入“惰性氣體”月堇體積增大2M各反應(yīng)物濃度減小且堇反應(yīng)速率減小。

總之，壓強改變而對反應(yīng)速率產(chǎn)生的影響是因為壓強改變會引起濃度變化，從而對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。

2.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

反應(yīng)過程

圖中：巴為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，使用催化劑時的活化能為_昂_，反應(yīng)熱為團(tuán)一

石2。

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

'增大反應(yīng)物的濃度升高反應(yīng)體系的溫度,

吸收能量

■1

單位體積內(nèi)分子總單位時間內(nèi)、單位體積內(nèi)分子總數(shù)

數(shù)增加,活化分子單位體積內(nèi)不變，活化分子百分

百分?jǐn)?shù)不變，活化有效碰撞次數(shù)增加,活化分子數(shù)

分子數(shù)增加數(shù)增多增加一

降低活化能

(增大氣體壓強)［增大化學(xué)反應(yīng)速率)［使用催化劑)

知識點三速率一時間“用圖像

1

由圖像變化分析外界條件對其影響，已知反應(yīng)為加A(g)+”B(g)=TpC(g)+qD(g)AH=Qki-mo\~o

1.“漸變,，類回圖像

圖像分析結(jié)論

ti時M正突然增大，M逆逐漸增大；M九時其他條件不變，增大

方

4M

1E>V'逆，平衡向正反應(yīng)方向移動反應(yīng)物的濃度

10t

n時丫峰突然減小，M逆逐漸減?。?fi時其他條件不變，減小

Q逆=4.逆〉V,正，平衡向逆反應(yīng)方向移動反應(yīng)物的濃度

O“1

h時M逆突然增大，MH逐漸增大；Mfi時其他條件不變，增大

Q逆

逆〉V'IE,平衡向逆反應(yīng)方向移動生成物的濃度

O]

h時M逆突然減小,M正逐漸減小;v'。時其他條件不變，減小

出七

Q逆平衡向正反應(yīng)方向移動生成物的濃度

O]

“t

2.“斷點”類回圖像

圖像分析結(jié)論

力時其他條件不變,增大反應(yīng)體系

1的壓強且%+〃>0+4(正反應(yīng)為體積

友時丫‘正、V’逆均突然增大,且

減小的反應(yīng))

H逆1廣逆;平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行

0htG時其他條件不變，升高溫度且Q

>0(吸熱反應(yīng))

V

時優(yōu)、逆均突然增大，且時其他條件不變,增大反應(yīng)體系

!rflEV,h

Ki)；的

1/逆>/正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的壓強且加+〃Vp+q（正反應(yīng)為體積

增大的反應(yīng)）

t!時其他條件不變，升高溫度且。

<0（放熱反應(yīng)）

fl時其他條件不變,減小反應(yīng)體系

的壓強且7"+”<p+q（正反應(yīng)為體積

fi時記正、M逆均突然減小，且

V7'正增大的反應(yīng)）

H逆/止>/逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行

Oh時其他條件不變，降低溫度且Q

<0（放熱反應(yīng)）

?i時其他條件不變,減小反應(yīng)體系

的壓強且機(jī)+〃>〃+4（正反應(yīng)為體積

1時M逆、"正均突然減小,且

差減小的反應(yīng)）

V片逆

"逆>/正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

()1t時其他條件不變，降低溫度且。

>0（吸熱反應(yīng)）

3.“平臺”類v-t圖像

圖像分析結(jié)論

h時其他條件不變使用催化劑

0\正二小

ti時丫'正、v'逆均突然增大且丫'正n時其他條件不變增大反應(yīng)體

S__.=v'逆，平衡不移動系的壓強且機(jī)+w=p+q（反應(yīng)前后

h1

氣體體積無變化）

t!時其他條件不變，減小反應(yīng)體

h時V'正、M逆均突然減小且M正

/碣下正=”迎系的壓強且〃z+"=p+q（反應(yīng)前后

=v'逆，平衡不移動

10氣體體積無變化）

D題型剖析

高頻考點一化學(xué)反應(yīng)速率

【例1】（2022?北京卷）CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①

完成之后，以N2為載氣，以恒定組成的N?、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時間流出氣體各

組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測到C。？，在催化劑上有積碳。

圖1——>

間/min

下列說法不正確的是

...—催化劑.、.

A.反應(yīng)①為CaO+CO2=CaCO3；反應(yīng)②為CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2

,、催化劑

B.t1~t3,n(Hz)比n(CO)多，且生成H2速率不變，可能有副反應(yīng)CH4C+2H?

C.t2時刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2速率

D.t?之后，生成CO的速率為0,是因為反應(yīng)②不再發(fā)生

【變式探究】(2022?浙江卷)在恒溫恒容條件下，發(fā)生反應(yīng)A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時間的變化如圖

中曲線甲所示。下列說法不走琥的是

A.從a、c兩點坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率

B.從b點切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時的瞬時速率

C.不同時刻都存在關(guān)系：2V(B尸3V(X)

D.維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，c(B)隨時間變化關(guān)系如圖中曲線

乙所示

【變式探究】(2021?廣東卷)反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步：①X-Y；②Y12Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的

濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()

A.a為c(X)隨f的變化曲線

B.」時,c(X)=c(Y)=c(Z)

C.攵時，Y的消耗速率大于生成速率

D.以后，c(Z)=2c()—c(Y)

高頻考點二影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

【例2】(2022?廣東卷)在相同條件下研究催化劑I、II對反應(yīng)Xf2Y的影響，各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)

時間，的部分變化曲線如圖，則

催化劑I

(

To

T4.

OZ催化劑n

E

、O

。

024t/min

A.無催化劑時，反應(yīng)不能進(jìn)行

B.與催化劑I相比，II使反應(yīng)活化能更低

C.a曲線表示使用催化劑II時X的濃度隨t的變化

D.使用催化劑I時，。?2min內(nèi)，v(X)=1.0mol-U1-min1

【變式探究】(2021?浙江卷)取50mL過氧化氫水溶液，在少量I存在下分解：2H202=2氏0+02?。在

一定溫度下，測得的放出量，轉(zhuǎn)換成H2O2濃度(c)如下表:

r

L8

t/min(

0000

c/(m((((0

ol-L1).80.40.20.10.050

下列說法不正確的是

A.反應(yīng)20min時，測得。2體積為224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

B.20?40min,消耗H2O2的平均速率為O.OlOmolLimin1

C.第30min時的瞬時速率小于第50min時的瞬時速率

D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I也可以催化H2O2分解

【變式探究】（2021.河北卷）室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發(fā)生以下兩個反

2

應(yīng)：①M+N==X+Y；②M+N=X+Z。反應(yīng)①的速率可表示為vi=）tic（M）,反應(yīng)②的速率可表示為v2

=依/（乂）（肩、依為速率常數(shù)）。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖。下列說法錯誤的是（）

7

T

O

U

)I

3/

A.。?30min時間段內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為6.67義10-3moLLlminr

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

【變式探究】（2020?山東等級考）1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步H卡進(jìn)攻1,3-丁二烯

生成碳正離子）；第二步進(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℃和40°C時，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（）

嚼CH、

科.令CH?（1,2-加成產(chǎn)物）

rH_CH「H—泮,CHQHBKSC^

CII—CH—CH—CHg\rw—rumRr

2+HBr-CHC>H—CHCHBr

（1,43-加成產(chǎn)物）2

反應(yīng)進(jìn)程

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

B.與0℃相比，40℃時1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大

C.從0°C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℃,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

高頻考點三速率常數(shù)及其應(yīng)用

【例3】（2022?河北卷）恒溫恒容條件下，向密閉容器中加入一定量X,發(fā)生反應(yīng)的方程式為①XQY；

②Y—Z。反應(yīng)①的速率%=k］C(X),反應(yīng)②的速率v?=k2c(Y),式中kpk2為速率常數(shù)。圖甲為該體

系中X、Y、Z濃度隨時間變化的曲線，圖乙為反應(yīng)①和②的lnk~,曲線。下列說法錯誤的是

T

Ink

\、.、\反應(yīng)②

反應(yīng)①？、.、

\\

\?、

*:/K」

乙

A.隨c(X)的減小，反應(yīng)①、②的速率均降低

B.體系中v(X)=v(Y)+v(Z)

C.欲提高Y的產(chǎn)率，需提高反應(yīng)溫度且控制反應(yīng)時間

D.溫度低于T1時，總反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定

【變式探究】［2020?全國卷H,28(2)］高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2cH4**C2H6+H2。反應(yīng)在

初期階段的速率方程為：r=Z：XCcHj其中人為反應(yīng)速率常數(shù)。

①設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為ri,甲烷的轉(zhuǎn)化率為a時的反應(yīng)速率為4，則也=Ho

②對于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是o

A.增加甲烷濃度，r增大

B.增加H2濃度，廠增大

C.乙烷的生成速率逐漸增大

D.降低反應(yīng)溫度，上減小

【方法技巧】

1.速率常數(shù)含義

速率常數(shù)⑻是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為ImoLL-1時的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用

速率常數(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)成正比，而速率常數(shù)是其比例常數(shù)，在恒溫條件下，速率常

數(shù)不隨反應(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的反應(yīng)速率。

2.速率方程

一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計量數(shù)為指數(shù)的幕的乘積成正比。

對于反應(yīng)：aA+6B===gG+/汨

則ynkXAA/B)(其中左為速率常數(shù))。

如：①SO2cb—-SCh+Cbv=Z：ic(SO2Cl2)

②2NC)2；=^2NO+C)2V=W(NO2)

22

③2H2+2NO^=^N2+2H2Ov=fac(H2)-c(NO)

3.速率常數(shù)的影響因素

溫度對化學(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，但濃度不影響速率常數(shù)。

【變式探究】(2018?全國卷O)三氯氫硅(SiHCb)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對于反應(yīng)

2SiHC13(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCb

的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示。

25

%250

*

Mo

<

5

fo

su

u100200300400

//min

比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a%(填“大于”“小于”或“等于")。反應(yīng)速率v=v正一v逆=左正/SiHCb

—上逆xSiH2cLxSiCL，k正、左逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計算a處的"=(保

V逆

留一位小數(shù))。

高頻考點四反應(yīng)歷程(或機(jī)理)圖像分析

【例4】(2021?山東卷)18。標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解，部分反應(yīng)歷程可表示為

18018。一

IIII

HC—c—OCH3+OH—〒HC—c—OCH

333N||

OHH3C—C—OH+CH3O能量變化如圖所

18CT18OH

II

H3C—c—OCH3H3C—c—OCH3

示。已知OHO-為快速平衡，下列說法正確的是()

能

量過渡態(tài)1

過渡態(tài)2

/1年\

T'o&C-b0臉

IIOH1SQ

H3C-C-OCH3Y

+OH-H3