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化学反应速率与化学平衡
第 1 讲 化学反应速率
课 程 标 准 知 识 建 构
1.知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速
率的简单方法。
2．通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化
学反应速率的影响。
3．知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对
化学反应速率的影响。
4．能进行化学反应速率的简单计算，能通过实验探究
分析不同组分浓度对化学反应速率的影响，能用一定
理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
一、化学反应速率
1．表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
2．数学表达式及单位
＝，单位为 mol·L － 1 ·s － 1 或 mol·L － 1 ·min － 1 。
v
3．化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，当单位相同时，用不同反应
物或生成物表示的化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数
之比，即 (A)∶ (B)∶ (C)∶ (D)＝ m ∶ n ∶ p ∶ q 。
v v v v
【特别提醒】
(1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(2)由 ＝计算得到的是一段时间内的平均速率，用不同物质表示时，其数值
v
可能不同，但意义相同。
【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。(1)化学反应速率为0.5 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.5 mol·L－1(
)
(2)对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显( )
(3)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( )
(4)甲、乙两容器中分别充入2 mol NO 和4 mol NO ，5分钟后两者各反应掉
2 2
NO 1 mol 和2 mol，则说明乙中反应速率大( )
2
(5)对于反应4NH (g)＋5O (g)===4NO(g)＋6H O(l)， (NO)与 (O )的关系为
3 2 2 v v 2
4 (NO)＝5 (O )( )
v v 2
(6)对于 2SO (g)＋O (g)2SO (g)， (SO )＝1 mol/(L·s)与 (O )＝0.5
2 2 3 v 2 v 2
mol/(L·s)表示的反应前者快( )
(7)在相同的时间间隔内反应速率快的反应生成的生成物的物质的量也多(
)
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
二、影响化学反应速率的因素
1．内因
反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率
大小关系为 Mg ＞ Al 。
2．外因
3．有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
②活化能：图中：E 为正反应的活化能，E 为 逆反应的活化能 ,_E 为使用催化剂时的活
1 2 3
化能，反应热为E － E 。
1 2
③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
【特别提醒】
(1)固体或纯液体物质量的改变，不影响化学反应速率。
(2)稀有气体对有气体参与的反应速率的影响
①恒温恒压
②恒温恒容
【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)增大反应物的量，反应速率一定增大( )
(2)升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大( )
(3)增大反应体系的压强，反应速率一定增大( )
(4) 催化剂都不参加化学反应( )
(5)加热使反应速率增大的原因之一是活化分子百分数增大( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√考点一 化学反应速率的计算与比较
【典例1】 (2020·浙江宁波十校模拟)某温度下，在容积为2 L的密闭容器中投
入一定量的A、B发生反应3A(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，12
s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓
度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1
B．12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率
C．化学计量数之比b∶c＝1∶2
D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
答案 C
解析 分析图像可知，12 s内A的浓度变化为(0.8－0.2) mol·L－1＝0.6 mol·L
－1，反应速率 (A)＝＝＝0.05 mol·L－1·s－1，A项错误；分析图像，12 s内B的浓度
v
变化为(0.5－0.3) mol·L－1＝0.2 mol·L－1， (B)＝＝ mol·L－1·s－1，速率之比等于化
v
学计量数之比，3∶b＝0.05∶，则b＝1,3∶c＝0.05∶，则c＝2，A、B的化学计量数
不同，12 s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B项错误，C项
正确；消耗3 mol A放热Q kJ,12 s内消耗A的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2
mol，消耗1.2 mol A放出的热量为0.4Q kJ，D项错误。
【对点练1】 (化学反应速率的计算)NH 和纯净的O 在一定条件下发生反应：
3 2
4NH (g)＋3O (g)2N (g)＋6H O(g)，现向一容积不变的 2 L密闭容器中充入4
3 2 2 2
mol NH 和3 mol O 4 min后，测得生成的H O(g)占混合气体体积的40%，则下列
3 2, 2
表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是( )
A． (N )＝0.125 mol·L－1·min－1
v 2
B． (H O)＝0.375 mol·L－1·min－1
v 2
C． (O )＝0.225 mol·L－1·min－1
v 2
D． (NH )＝0.250 mol·L－1·min－1
v 3答案 C
解析 设4 min时，生成6x mol H O(g)
2
据题意，有＝0.4解得：x＝0.5，则4 min内H O的变化浓度为Δc(H O)＝＝1.5
2 2
mol·L－1， (H O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，再由各物质表示的速率之比等于各物
v 2
质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为 (N )＝0.125 mol·L－
v 2
1·min－1， (NH )＝0.250 mol·L－1·min－1， (O )＝0.187 5 mol·L－1·min－1。
v 3 v 2
【对点练2】 (化学反应速率的比较)在四个不同的容器中，在不同的条件下进
行合成氨反应：N (g)＋3H (g)2NH (g)。根据在相同时间内测定的结果判
2 2 3
断，生成氨的速率最快的是( )
A． (H )＝0.01 mol·L－1·s－1
v 2
B． (N )＝0.3 mol·L－1·min－1
v 2
C． (NH )＝0.15 mol·L－1·min－1
v 3
D． (H )＝0.3 mol·L－1·min－1
v 2
答案 B
解析 在速率单位相同时，把速率除以其相应物质的化学计量数，数值大者
反应速率快。A项， (H )＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1， (H )＝0.2
v 2 v 2
mol·L－1·min－1；B项， (N )＝0.3 mol·L－1·min－1；C项， (NH )＝0.075 mol·L－
v 2 v 3
1·min－1；D项，(H )＝0.1 mol·L－1·min－1。由此可知，B项中表示的反应速率最快。
v 2
【对点练3】 (用其他物理量表示的化学反应速率)工业制硫酸的过程中，
SO (g)转化为SO (g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中
2 3
部分数据见下表：
反应时间/min SO (g)/mol O (g)/mol SO (g)/mol
2 2 30 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始时总压为p kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气
0
态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则 10 min内SO (g)的反应速率
2
(SO )＝________ kPa·min－1。
v 2
答案
解析 列出“三段式”
气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p 满足＝，
10 min
即p ＝p kPa，p (SO )＝p kPa，p (SO )＝p ×＝p kPa，故 (SO )＝(p
10 min 0 初始 2 0 10 min 2 0 0 v 2 0
kPa－p kPa)÷10 min＝p kPa·min－1。
0 0
(1)“三段式”法计算化学反应速率
①写出反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
则 (A)＝ (B)＝ (C)＝
v v v
(2)化学反应速率的比较方法
①换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值的大小。
②比值法：在速率单位相同时，把速率除以相应物质的化学计量数，数值大者
反应速率大。
考点二 化学反应速率的影响因素的分析及应用
【典例2】 下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是(
)
选项 反应 甲 乙
外形、大小相近的
A Na K
金属和水反应
B 4 mL 0.01 mol·L－1 0.1 mol· 0.2 mol·KMnO 溶液分别
4
L－1的 L－1的
和不同浓度的2
H C O H C O
2 2 4 2 2 4
mL H C O (草酸)
2 2 4
溶液 溶液
溶液反应
5 mL 0.1 mol·L－1
Na S O 溶液和5
2 2 3
C 热水 冷水
mL 0.1 mol·L－1
H SO 溶液反应
2 4
5 mL 4%的过氧化
无MnO 加MnO
2 2
D 氢溶液分解放出
粉末 粉末
O
2
答案 C
解析 由于K比Na活泼，故大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速
率更快，又由于Na、K与H O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的
2
热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H C O 浓度大，故其反应速
2 2 4
率比甲中快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速
率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小
C项正确；MnO 在H O 的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项
2 2 2
不正确。
【对点练4】 (影响化学反应速率的因素)(2020·吉安市五校联考)O 在水中易
3
分解，一定条件下， O 的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。
3
3.0 4.0 5.0 6.0
20 301 231 169 58
30 158 108 48 15
50 31 26 15 7
据表中的递变规律，推测O 分别在条件①40 ℃、pH＝3.0，②10 ℃、pH＝
3
4.0, ③30 ℃、pH＝7.0下，分解速率依次增大的顺序为( )
A．①②③ B．③②①C．②①③ D．③①②
答案 C
解析 由表中数据可知，温度越高反应速率越快，pH越大反应速率越快，所
以40 ℃、pH＝3.0时，所需时间在31～158 min之间；10 ℃、pH＝4.0时，所需时
间＞231 min；30 ℃、pH＝7.0时，所需时间＜15 min，则分解速率依次增大的顺
序为②、①、③。故答案选C。
【对点练5】 (外界条件对正逆反应速率的影响)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) ΔH>0。下列叙述正确的是(
)
A．向容器中充入氩气，反应速率增大
B．加入少量W，逆反应速率增大
C．升高温度，正、逆反应速率均增大
D．将容器的容积压缩，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞次数
增大
答案 C
解析 向恒容容器中充入氩气，各反应组分的浓度不变，反应速率不变，A项
错误；W为固体，加入少量W，反应速率不变，B项错误；升高温度，正、逆反应速
率均增大，C项正确；将容器的容积压缩，可增大单位体积内活化分子数和有效
碰撞次数，但活化分子百分数不变，因为有效碰撞还与碰撞的角度有关，D项错
误。
【对点练6】 (影响化学反应速率因素的原因分析)(2020·湖北荆州市高三质检)如
图，这种具有不同能量的分子百分数和能量的对应关系图，叫做一定温度下分子
能量分布曲线图。图中E表示分子平均能量，E 是活化分子具有的最低能量。下
c
列说法不正确的是( )
A．图中E 与E之差表示活化能
c
B．升高温度，图中阴影部分面积会增大
C．使用合适的催化剂，E不变，E 变小
c
D．能量大于E 的分子间发生的碰撞一定是有效碰撞
c答案 D
解析 E表示分子的平均能量，E 是活化分子具有的最低能量，能量等于或
c
高于E 的分子可能产生有效碰撞，活化分子具有的最低能量 E 与分子的平均能
c c
量E之差叫活化能，A正确；当温度升高时，使活化分子百分数增大，阴影部分面
积会增大，B正确；催化剂使活化能降低，加快反应速率，使用合适的催化剂，E不
变，E 变小，C正确；E表示分子的平均能量，E 是活化分子具有的最低能量，能量
c c
等于或高于E 的分子可能产生有效碰撞，D错误。
c
(1)催化剂在化学反应过程中参与了反应，降低了正、逆反应的活化能，同等
程度改变正、逆反应速率，但不会改变反应的限度和反应热。
(2)升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大，但增大的程度不同；降低温
度，正反应速率和逆反应速率都减小，但减小的程度不同。
考点三 控制变量研究影响化学反应速率的因素
【典例3】 已知：2KMnO ＋5H C O ＋3H SO ===2MnSO ＋K SO ＋10CO ↑
4 2 2 4 2 4 4 2 4 2
＋8H O。某化学小组欲探究H C O 溶液和酸性KMnO 溶液反应过程中浓度、温
2 2 2 4 4
度对化学反应速率的影响，进行了如下实验(忽略溶液体积变化)：
0.01 mol·L－
1
0.1 mol·L－1
酸性 水的体 反应温 反应时
编号 H C O 溶液
2 2 4
KMnO 积/mL 度/℃ 间/min
4
体积/mL
溶液体积/
mL
Ⅰ 2 2 0 20 2.1
Ⅱ V 2 1 20 5.5
1
Ⅲ V 2 0 50 0.5
2
下列说法不正确的是( )
A．V ＝1，V ＝2
1 2
B．设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是探究温度对反应速率的影响
C．实验计时是从溶液混合开始，溶液呈紫红色时结束
D．实验Ⅲ中用酸性 KMnO 溶液的浓度变化表示的反应速率 (KMnO )＝
4 v 4
0.01 mol·L－1·min－1
答案 C解析 A项，实验Ⅰ和实验Ⅱ反应温度相同，实验Ⅱ中加入了1 mL水，根据
控制变量的原则，溶液总体积应保持不变，因而V ＝1，类比分析可得V ＝2，A正
1 2
确；B项，实验Ⅰ、Ⅲ的温度不同，其他条件相同，因而可知设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的
是探究温度对反应速率的影响，B正确；C项，酸性KMnO 溶液呈紫红色，由表中
4
数据可知，草酸溶液过量，KMnO 可反应完全，因而可以用颜色变化来判断反应
4
终点，即实验计时是从溶液混合开始，溶液紫红色刚好褪去时结束，C错误；D项，
根据实验Ⅲ中有关数据可知，Δc(KMnO )＝＝0.005 mol·L－1， (KMnO )＝＝＝
4 v 4
0.01 mol·L－1·min－1，D正确。
控制变量法探究影响反应速率的因素题目解题策略
(1)确定变量：理清影响实验探究结果的所有因素。
(2)定多变一：在探究时，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
(3)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。
【对点练7】 (控制变量的应用)(2020·天津第一中学月考)为了进一步探究硫
酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的
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
相同体积气体所需的时间。
实验
A B C D E F
混合溶液
4 mol·L－1 H SO /mL 30 V V V V V
2 4 1 2 3 4 5
饱和CuSO 溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V 20
4 6
H O/mL V V V V 10 0
2 7 8 9 10
请完成此实验设计，其中：V ＝________，V ＝________，V ＝________。
1 6 9
答案 30 10 17.5
解析 若研究CuSO 的量对H 生成速率的影响，则实验中除CuSO 的量不
4 2 4
同之外，其他物质的量均相同，则V ＝V ＝V ＝V ＝V ＝30，最终溶液总体积相同。
1 2 3 4 5
由实验F可知，溶液的总体积均为50 mL，则V ＝10，V ＝17.5。
6 9
【对点练8】 (控制变量的实验设计)碘在科研与生活中有重要作用，某兴趣小
组用0.20 mol/L KI、0.4%淀粉溶液、0.20 mol/L K S O 、0.010 mol/L Na S O 等试
2 2 8 2 2 3剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：S O＋2I－===2SO＋I (慢)
2 2
I ＋2S O===2I－＋S O(快)
2 2 4
(1)向KI、Na S O 与淀粉的混合溶液中加入一定量的K S O 溶液，当溶液中
2 2 3 2 2 8
的Na S O 耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S O与
2 2 3 2
S O初始的物质的量需满足的关系为：n(S O)∶n(S O)________。
2 2 2
(2)如果实验中不使用Na S O 溶液，可能存在的不足是________。
2 2 3
(3)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
试剂体积V/mL
显色
实验 KI
K S O Na S O 淀粉 时
2 2 8 2 2 3
序号 溶 水
溶液 溶液 溶液 间t/s
液
① 10 10 0 4 1 26.8
② 5 10 5 4 1 54.0
③ 2.5 10 V 4 1 108.2
1
④ 10 5 5 4 1 53.8
⑤ 5 7.5 7.5 4 V t
2 1
表中 V ＝________ mL，理由是________；V ＝________ mL，理由是
1 2
__________________________________________________________________。
显色时间t 大约是________。
1
(4) 根 据 表 中 数 据 可 以 得 出 的 结 论 是
___________________________________________________________________。
答案 (1)＞0.5
(2)显色时间太短，不易测量
(3)7.5 保证每次实验溶液总体积相等 1 保证淀粉溶液的用量相同
72.0 s(54.0 s～72.0 s)
(4)反应速率与反应物浓度成正比关系(反应物浓度越大，反应速率越大)
解析 (1)由题意可知，向 KI、Na S O 与淀粉的混合溶液中加入一定量的
2 2 3
K S O 溶液，先发生反应S O＋2I－===2SO＋I (慢)，后发生反应I ＋2S O===2I－
2 2 8 2 2 2 2
＋S O(快)，当溶液中的Na S O 耗尽后，碘才能与淀粉反应使溶液颜色由无色变
4 2 2 3
为蓝色，根据方程式S O＋2I－===2SO＋I 可知，生成1 mol I 需1 mol S O，根据
2 2 2 2
I ＋2S O===2I－＋S O可知，I 与S O的物质的量的关系为1∶2，即1 mol I 需2
2 2 4 2 2 2mol S O，恰好反应时n(S O)∶n(S O)＝1∶2，为确保能观察到蓝色，碘需有剩余，
2 2 2
则S O应少量，所以n(S O)∶n(S O)＞1∶2。(2)如果实验中不使用Na S O 溶液，
2 2 2 2 2 3
可能存在的不足是显色时间太短，不易测量。(3)该实验是探究反应物浓度对化学
反应速率的影响，实验①与实验②对照，溶液体积均是25 mL，为确保溶液体积不
变，所以V ＝7.5 mL，理由是保证每次实验溶液总体积相等。V ＝1 mL，理由是保
1 2
证淀粉溶液的用量相同。对比几组实验数据，显色时间t 大约是72.0 s。(4)根据表
1
中数据可以得出的结论是，反应速率与反应物浓度成正比关系，即反应物浓度越
大，反应速率越大。
微专题24 高考热点——催化剂与反应机理
催化剂和活化能
1．催化剂
(1)催化剂的概念及作用原理
催化剂是一种改变反应速率但不改变反应平衡状态的物质。在有的反应中催
化剂参与化学反应，其作用是降低该反应发生所需要的活化能，可以把一个较难
发生的反应变成几个较容易发生的化学反应。
(2)催化剂的特点和影响因素
①催化剂具有高度的选择性(或专一性)。一种催化剂并非对所有的化学反应
都有催化作用，例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用，加快化学反应速
率，但对其他的化学反应就不一定有催化作用。
②某些化学反应并非只有唯一的催化剂，例如氯酸钾受热分解中能起催化作
用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等。
③绝大多数催化剂都有其活性温度范围，温度过高或过低，催化活性都会降
低。
2．活化能
(1)活化能的概念
活化能是指化学反应中，由反应物分子到达活化分子所需的最小能量。从过
渡态理论的角度，活化能也可以看成过渡态分子与反应物分子的能量差值。
(2)活化能与ΔH的关系
正、逆反应活化能的差值就是反应的焓变，可表示为ΔH＝E －E 。
正 逆
(3)活化能与化学反应速率的关系
活化能越大，化学反应速率越小。
3．催化剂与活化能、ΔH 的关系催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应的ΔH 。
【典例1】 (双选)(2020·山东学业水平等级考试)1,3丁二烯与HBr发生加成反
应分两步：第一步H＋进攻1,3丁二烯生成碳正离子( )；第二步Br－进攻
碳正离子完成1,2加成或1,4加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃
和40 ℃时，1,2加成产物与1,4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说
法正确的是( )
A．1,4加成产物比1,2加成产物稳定
B．与0 ℃相比，40 ℃时1,3丁二烯的转化率增大
C．从0 ℃升至40 ℃，1,2加成正反应速率增大，1,4加成正反应速率减小
D．从0 ℃升至40 ℃，1,2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的
增大程度
答案 AD
解析 结合图像可知，1,4加成产物的能量比1,2加成产物的能量低，即1,4加
成产物比1,2加成产物稳定，A项正确；结合题图和题中信息只能判断不同温度下
1,3丁二烯发生1,2加成反应和1,4加成反应的倾向，不能判断1,3丁二烯的转化率，
B项错误；温度升高，1,2加成反应和1,4加成反应的正反应速率均加快，C项错误；
由0 ℃升温至40 ℃时，1,3丁二烯发生的反应由以1,2加成为主变为以1,4加成
为主，即1,2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D项正确
【典例2】 (2018·全国卷Ⅰ)对于反应2N O (g)―→4NO (g)＋O (g)，R.A.Ogg
2 5 2 2
提出如下反应历程：
第一步 N O NO ＋NO 快速平衡
2 5 2 3
第二步 NO ＋NO ―→NO＋NO ＋O 慢反应
2 3 2 2
第三步 NO＋NO ―→2NO 快反应
3 2
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
________(填字母)。
A． (第一步的逆反应)> (第二步反应)
v vB．反应的中间产物只有NO
3
C．第二步中NO 与NO 的碰撞仅部分有效
2 3
D．第三步反应活化能较高
答案 AC
解析 快速平衡，说明第一步反应的正、逆反应速率都较大，则第一步反应的
逆反应速率大于第二步反应的速率，A项正确；反应的中间产物除 NO 外还有
3
NO，B项错误；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；第三步反应快，
说明反应的活化能较低，D项错误。
1.(2021·1月湖南普高校招生适应性考试，9)活泼自由基与氧气的反应一直是关注
的热点。HNO自由基与O 反应过程的能量变化如图所示：
2
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下列说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.产物的稳定性：P >P
1 2
C.该历程中最大正反应的活化能E ＝186.19 kJ·mol－1
正
D.相同条件下，由中间产物Z转化为产物的速率： (P )< (P )
v 1 v 2答案 C
解析 由图示可知，反应物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和高，即
该反应为放热反应，故 A错；产物P 所具有的能量比产物 P 所具有的能量低
2 1
118.4 kJ，所以产物P 比产物P 要稳定，故B错；由图示可知中间产物Z到过渡态
2 1
Ⅳ所需的活化能最大，则E ＝186.19 kJ·mol－1，故选C；由图示可知，由中间产物
正
Z到产物P 所需的活化能低于由Z到产物P 所需的活化能，则由中间产物Z转
1 2
化为产物的速率： (P )＞ (P )，故D错。
v 1 v 2
2．(2020·安徽合肥市二质检)研究表明N O与CO在Fe＋作用下发生可逆反应
2
的能量变化及反应历程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.反应中Fe＋是催化剂，FeO＋是中间产物
B．总反应速率由反应②的速率决定
C．升高温度，总反应的平衡常数K减小
D．当有14 g N 生成时，转移1 mol e－
2
答案 B
解析 由图可知，Fe＋先转化为FeO＋，FeO＋后续又转化为Fe＋，反应前后Fe＋
未发生变化，因此Fe＋是催化剂，FeO＋是中间产物，A不符合题意；由图可知，反
应①的能垒高于反应②，因此反应①的速率较慢，总反应速率由反应①的速率决
定，B符合题意；由图可知，反应物的总能量高于生成物总能量，该反应正向为放
热反应，升高温度，平衡逆向移动，总反应的平衡常数K减小，C不符合题意；由
图可知，总反应方程式为：N O＋COCO ＋N ，N元素化合价从＋1价降
2 2 2
低至0价，当有14 g N 生成时，即生成0.5 mol N ，转移电子的物质的量为0.5
2 2
mol×2＝1 mol，D不符合题意。
3．已知反应2NO(g)＋2H (g)N (g)＋2H O(g) ΔH＝－752 kJ·mol－1的反
2 2 2
应机理如下：
①2NO(g)N O (g) (快)
2 2
②N O (g)＋H (g)N O(g)＋H O(g) (慢)
2 2 2 2 2③N O(g)＋H (g)N (g)＋H O(g) (快)
2 2 2 2
下列有关说法错误的是( )
A．①的逆反应速率大于②的正反应速率
B．②中N O 与H 的碰撞仅部分有效
2 2 2
C．N O 和N O是该反应的催化剂
2 2 2
D．总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
答案 C
解析 ①为快反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较小，反应更
容易发生；②为慢反应，说明正反应的活化能和逆反应的活化能都较大，②中正
反应的活化能大于①中逆反应的活化能，因此①的逆反应速率大于②的正反应速
率，A项正确；②反应为慢反应，反应慢说明反应的活化能大，气体分子发生碰撞
时，许多碰撞都不能发生化学反应，因此碰撞仅部分有效，B项正确；反应过程中
N O 和N O是中间产物，不是催化剂，C项错误；总反应为放热反应，则总反应中
2 2 2
逆反应的活化能比正反应的活化能大，D项正确。
4．(2020·重庆市二诊)我国有较多的科研人员在研究甲醛的氧化，有人提出
HCHO( )与O 在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO 、H O的
2 2 2
历程，该历程示意图如图(图中只画出了HAP的部分结构)。
下列说法正确的是( )
A．该反应的氧化产物是CO
2
B．HCHO在反应过程中有C===O键发生断裂
C．根据图示信息，CO 分子中的氧原子全部来自O
2 2
D．HAP能提高HCHO与O 应的活化能，但不改变反应路径
2
答案 A
解析 由题干信息，HCHO 与 O 在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成
2
CO 、H O，HCHO中的C从0价升高至＋4价，作还原剂，则对应生成的CO 为氧
2 2 2
化产物，A选项正确；根据图示，整个反应过程中，HCHO在反应过程中有C—H
键的断裂和C===O键的形成，B选项错误；由图示可知，CO 分子中氧原子一部
2分来自O ，一部分还来自HCHO，C选项错误；HAP在反应中作催化剂，可降低
2
HCHO与O 应的活化能，D选错误。
2
5．(2020·湖北宜昌市高三联考)我国科研人员研究了在Cu－ZnO－ZrO 催化
2
剂上CO 加氢制甲醇过程中水的作用机理，其主反应历程如图所示(H →*H＋*H，
2 2
带*标记的物质是该反应历程中的中间产物或过渡态)。下列说法错误的是( )
A．第①步中CO 和H 分子中都有化学键断裂
2 2
B．水在整个历程中可以循环使用，整个过程不消耗水也不产生水
C．第③步的反应式为：*H CO＋H O→CH OH＋*HO
3 2 3
D．第④步反应是一个放热过程
答案 B
解析 A．第①步反应中CO 和H 反应产生*H和*HCOO，可见两种分子中都
2 2
有化学键断裂，A正确；B.根据图示可知：在第③步反应中有水参加反应，第④步
反应中有水生成，所以水在整个历程中可以循环使用，但是整个过程中总反应为
CO ＋3H →CH OH＋H O，整个过程中产生水，B错误；C.在反应历程中，第③步
2 2 3 2
中需要水，*H CO与H O反应生成CH OH和*HO，反应方程式为：*H CO＋
3 2 3 3
H O→CH OH＋*HO，C正确；D.第④步反应是*H＋*HO===H O，形成化学键释放
2 3 2
能量，可见第④步反应是一个放热过程，D正确。
微专题25 利用断点突破化学反应速率图像
1．当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速
率—时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即
可对外界条件的变化情况作出判断。如图：t 时刻改变的条件是使用了催化剂或可能增大压强(仅适用于反应前后气体
1
物质的量不变的反应)。
2．常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t 升高 降低 升高 降低
1 温
时刻 正反应为放热反应 正反应为吸热反应
度
所改 增大 减小 增大 减小
变的 压 正反应为气体物质的量增大的 正反应为气体物质的量减小的
条件 强 反应 反应
【典例】 对于反应2SO (g)＋O (g)2SO (g) ΔH＜0已达平衡，如果其他条
2 2 3
件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件
与图像不相符的是(O～t ： ＝ ；t 时改变条件，t 时重新建立平衡)( )
1 v正 v逆 1 2
答案 C
解析 分析时要注意改变条件瞬间 、 的变化。增大O 的浓度， 增大，
v正 v逆 2 v正
瞬间不变，A正确；增大压强， 、 都增大， 增大的倍数大于 ，B正确
v逆 v正 v逆 v正 v逆
升高温度， 、 都瞬间增大，C错误；加入合适催化剂， 、 同时同倍数增
v正 v逆 v正 v逆
大，D正确。－t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条
v
件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件
是“减弱”，如工业合成氨的反应：N (g)＋3H (g)2NH (g) ΔH＜0。
2 2 3
因t 时刻改变条件后，′ ＞ ′ ，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH
1 v 逆 v 正 3
的浓度。
1.对于反应：X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0的反应，某一时刻改变外界条件，
其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是( )
A．t 时刻，增大了X的浓度
1
B．t 时刻，升高了体系温度
1
C．t 时刻，降低了体系温度
1
D．t 时刻，使用了合适催化剂
1
答案 D
解析 由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增
大X的浓度、升高(或降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、
B、C错误；使用合适催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。
2．某密闭容器中充入等物质的量的 A和B，一定温度下发生反应 A(g)＋
xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图
甲所示，正逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列说法中正确的是( )
A．30～40 min间该反应使用了合适催化剂
B．化学方程式中的x＝1，正反应为吸热反应C．30 min时降低温度，40 min时升高温度
D．前8 min A的平均反应速率为0.08 mol·L－1·min－1
答案 D
解析 A项，若使用合适催化剂，则化学反应速率加快，故错误；由甲图像可
知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由乙图像可知，30
min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平
衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，B、C错误；前8 min A的平均反应速
率为＝0.08 mol·L－1·min－1，D正确。
3．在一密闭容器中发生反应N ＋3H 2NH ΔH＜0，达到平衡后，只改变
2 2 3
某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
A．t ～t B．t ～t
0 1 1 2
C．t ～t
2 3
D．t ～t E．t ～t F．t ～t
3 4 4 5 5 6
(2)判断t 、t 、t 时刻分别改变的一个条件。
1 3 4
A．增大压强 B．减小压强
C．升高温度
D．降低温度 E．加合适催化剂 D．充入氮气
t 时刻________；t 时刻________；t 时刻________。
1 3 4
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。
A．t ～t B．t ～t
0 1 2 3
C．t ～t D．t ～t
3 4 5 6
(4)如果在t 时刻，从反应体系中分离出部分氨，t 时刻反应达到平衡状态，请
6 7
在图中画出反应速率的变化曲线。
答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A(4)
解析 (1)根据图示可知，t ～t 、t ～t 、t ～t 、t ～t 时间段中， 、 相等，反
0 1 2 3 3 4 5 6 v正 v逆
应处于平衡状态。(2)t 时， 、 同时增大，且 增大得更快，平衡向逆反应方
1 v正 v逆 v逆
向移动，所以t 时改变的条件是升温。t 时， 、 同时增大且增大量相同，平衡
1 3 v正 v逆
不移动，所以t 时改变的条件是加合适催化剂。t 时， 、 同时减小，但平衡向
3 4 v正 v逆
逆反应方向移动，所以t 时改变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t ～t 、t ～t
4 1 2 4 5
时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH 的含量均比t ～t 时间段的低，所以t ～
3 0 1 0
t 时间段时NH 的百分含量最高。(4)t 时刻分离出部分NH ， 立刻减小，而
1 3 6 3 v逆 v正
逐渐减小，在t 时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化
7
曲线。
1．(2019·浙江4月选考，22)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H＋)或
弱碱的c(OH－)，油脂在其中能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比，下列
说法不正确的是( )
A．高温高压液态水中，体系温度升高，油脂水解反应速率加快
B．高温高压液态水中，油脂与水的互溶能力增强，油脂水解反应速率加快
C．高温高压液态水中，c(H＋)增大，可催化油脂水解反应，且产生的酸进一步
催化水解
D．高温高压液态水中的油脂水解，相当于常温下在体系中加入了相同c(H＋)
的酸或相同c(OH－)的碱的水解
答案 D
解析 温度升高，油脂的反应速率加快，A项正确；温度升高压强增大，导致
油脂与水的互溶能力增强，接触面积增大，油脂水解反应速率加快，B项正确；温
度升高，水的离子积常数增大，c(H＋)增大，可催化油脂水解反应，且产生的酸进
一步催化水解，C项正确；水无论电离程度大小都存在c(H＋)＝c(OH－)，水仍然呈
中性，D项错误，故选D。2．(2019·全国卷Ⅱ)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。
不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的
是________(填标号)。
A．T ＞T
1 2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率
C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1
答案 CD
解析 由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T A＝C>B
(4)CEF
解析 (3)先将D中单位统一为mol·L－1·min－1，
(Z)＝0.015×60 mol·L－1·min－1＝0.9 mol·L－1·min－1
v
各物质速率与化学计量数之比为：
A：＝0.6，B：＝0.5，C：＝0.6，D：＝0.9，比值越大，反应越快。故反应快慢顺序
为D>A＝C>B。
14．下列是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。
收集O
2
实验 H O 溶液 H O 溶液 温度 MnO 反应所需
2 2 2 2 2
的
序号 浓度/% 体积/mL /℃ 用量/g 时间/s
体积/mL
① 5 1 20 0.1 4 16.75② 15 1 20 0.1 4 6.04
③ 30 5 35 － 2 49.21
④ 30 5 55 － 2 10.76
(1) 写 出 H O 分 解 的 化 学 方 程 式 ：
2 2
__________________________________________________________________。
(2)通过实验①和②的对比可知，化学反应速率与________有关；由实验③和
④ 对 比 可 知 ， 化 学 反 应 速 率 与 温 度 的 关 系 是
_____________________________________________________________________
___。
(3)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，可加适量的水
稀释，产生氧气的总物质的量________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (1)2H O =====2H O＋O ↑
2 2 2 2
(2)反应物浓度(或浓度) 其他条件相同下，温度越高，化学反应速率越快
(3)不变
解 析 (1) 过 氧 化 氢 分 解 生 成 氧 气 和 水 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为
2H O =====2H O＋O ↑。(2)由表中数据分析可知，①②中除了H O 浓度不同之
2 2 2 2 2 2
外，其他各量均相同，所以可以判断出是反应物的浓度影响了反应速率，并且浓
度越大，反应速率越大；③④则是温度不同、其他条件相同，温度越高，反应速率
越大。(3)根据质量守恒定律可知，生成物的质量只与反应物的质量多少有关，而
与反应物的浓度无关，向过氧化氢溶液中加入水，没有改变H O 溶液中溶质的质
2 2
量，所以产生氧气的质量不变，其总物质的量也不变。
15．(1)T 温度时，向 1 L 的恒容反应器中充入 2 mol CH ，仅发生反应：
1 4
2CH (g)C H (g)＋2H (g) ΔH>0，反应过程中 0～15 min CH 的物质的量随时
4 2 4 2 4
间变化如图，测得10～15 min时H 的浓度为1.6 mol·L－1。
2
①0～ 10 min内CH 表示的反应速率为________mol/(L·min) 。
4
②若图中曲线a、曲线b分别表示在温度T 时，使用质量相同但表面积不同
1
的催化剂时，达到平衡过程中n(CH )变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲
4线是________(填“a”或 “b”)。
③15 min时，若改变外界反应条件，导致n(CH )发生图中所示变化，则改变的
4
条件可能是____________任答一条即可)。
(2)实验测得反应：2CH (g)C H (g)＋2H (g) ΔH>0的 ＝k c2(CH )，
4 2 4 2 v正 正 4 v
＝k c(C H )·c2(H ) 其中k 、k 为速率常数仅与温度有关，T 温度时k 与k 的
逆 逆 2 4 2 正 逆 1 正 逆
比值为________(填数值)。若将温度由T 升高到T ，则反应速率增大的倍数
1 2 v正
________ ( 选 填 “ ＞ ” “ ＝ ” 或 “ ＜ ” ) ， 判 断 的 理 由 是
v 逆
_____________________________________________________________________
___。
答案 (1)①0.16 ②b ③升高温度或减小压强
(2)12.8 ＞ 温度升高， 、 都增大，平衡向正向移动
v正 v逆
解析 (1)① (H )＝＝0.16 mol/(L·min)，(H )＝ (CH )＝0.16 mol/(L·min)；②
v 2 v 2 v 4
催化剂表面积越大，催化效果越好，速率越快，达到平衡所需的时间越短，所以曲
线b的催化剂表面积较大，③15 min时，若改变外界反应条件，导致n(CH )减小，
4
说明平衡向消耗CH 的方向移动，所以改变的条件可能是升高温度或减小压强；
4
T 温度时，该反应的平衡常数K＝＝＝12.8，且达到平衡时有 ＝ ，即k
1 v正 v逆 正
c2(CH )＝k c(C H )·c2(H )，则k /k ＝c(C H )·c2(H )/c2(CH )＝K＝12.8。该反应
4 逆 2 4 2 正 逆 2 4 2 4
为吸热反应，所以升高温度，平衡正向移动， > 。
v正 v逆
