文档内容
第 03 讲 化学反应速率
1．知道化学反应速率的表示方法，会计算和比较反应速率，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，能用相关
理论解释其一般规律。
3．了解反应活化能的概念，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。
1．化学反应速率的计算与大小的判断。
2．变量控制法研究影响化学反应速率的因素。
3．活化能对化学反应速率影响解释。
1．变量控制法研究影响化学反应速率有关量的判断。
2．基元反应活化能对化学反应速率的影响。
有的化学反应瞬间完成，而有的化学反应则很慢，如何定量描述化学反应的快慢呢？
一、化学反应速率
1．概述
意义 表示化学反应进行 的物理量
用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 表
表示
示
表达式 υ＝ Δc浓度的变化 Δt时间的变化
单位 mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1
各物质的化学反应速率之比 化学方程式中各物质的化学计
与化学计量数关系
量数之比
（1）对于一些化学反应，也可以用单位时间内某物质的质量、物质的量、体积、压强
的变化量来表示化学反应速率。（2）化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率。
（3）同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义
相同。
（4）固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速
率。
2．计算和比较
（1）化学反应速率的计算
①公式法：υ＝
注意：①如果题目中给出的是 ，在计算速率时应先除以 ，转化
为浓度的变化量。
②规律法：
运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。
对于一个化学反应：mA＋nB＝pC＋qD，υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)＝m∶n∶p∶q。
③三段式法
a．写出有关反应的 。
b．找出各物质的 、转化量、某时刻量(转化量之比 各物质的化
学计量数之比)。
c．根据已知条件列方程式计算。
例如：反应 mA(g)＋nB(g)＝pC(g)
起始浓度/mol·L－1 a b c
转化浓度/mol·L－1 x
某时刻浓度/mol·L－1 a－x b－ c＋
利用化学反应速率的定义式求算，如υ(A)＝，υ(C)＝。
注意：①计算中以下量的关系，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)。
②转化率＝ ×100% 。
（2）比较
定性比 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的 、固
较 体消失或气体充满所需时间的 等来定性判断化学反应的快慢
“一看”：看化学反应速率的单位是否 ，若不一致，需转化为同一
。
定量比
“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成 物质的化学反应速
较
率，或分别除以相应物质的化学 ，所得数值大的 。
“三比较”：标准统一后比较 大小，数值越大， 越大。
3．测定
测定原 利用与化学反应中任何一种化学物质的 相关的可观测量进行测定。
理直接观察测定：如 和 等。
测定方 科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有
法 较明显的颜色时，可利用 和 间的比例关系来
跟踪反应的过程和测量反应速率。
1．速率常数的含义
速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓
度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成 ，而速率常数是其比例常数，
在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该
温度下任意浓度时的反应速率。
2．速率方程
一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应：aA＋bB＝gG＋hH
则v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如：①SO Cl＝SO ＋Cl v＝k·c(SO Cl)
2 2 2 2 1 2 2
②2NO ＝2NO＋O v＝k·c2(NO )
2 2 2 2
③2H＋2NO＝N＋2HO v＝k·c2(H )·c2(NO)
2 2 2 3 2
3．速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，
速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。
影响反应速率的因素有哪些？是如何影响的？
二、影响化学反应速率的因素
1．内因
在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物的 、
和 等因素决定的。
❶实验Ⅰ：定性探究影响化学反应速率的外界因素
实验原理：
实验方案设计
影响因
实验步骤 实验现象 实验结论
素增大浓度，
浓度
化学反应速率增大
混 合 后 均 出 现 浑
升高温度，
温度 浊，但 70℃热水一
化学反应速率
组首先出现浑浊
前者无明显现象， 催化剂能加快
催化剂
后者出现大量 化学反应速率
❷实验Ⅱ：反应速率的定量测定和比较
实验步骤：
①取一套装置(如图所示)，加入40 mL 1 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H 所
2
需的时间。
②取另一套装置，加入40 mL 4 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H 所需的时间。
2
实验现象 锌与稀硫酸反应产生 ，收集10 mL气体，②所用时间比①所用
时间 。
实验结果
反应时间 反应速率
加入试剂
(填“长”或“短”) (填“快”或“慢”)
40 mL 1 mol·L－1硫酸
40 mL 4 mol·L－1硫酸
实验结论：
4 mol·L－1硫酸与锌反应比1 mol·L－1硫酸与锌反应的速率快。
注意事项：①锌的颗粒大小基本 ；②40 mL的稀硫酸要 加入；③装置气密性良好，且计时要迅速准确；④气体收集可以用排水量气装置(如图所示)代替。
实验讨论：除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有：
①测定一定时间内产生的H 的 ；
2
②测定一段时间内H＋的 变化；
③测定一段时间内锌粒的 变化。
2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)
浓度 增大反应物浓度，化学反应速率 ，反之
对于有气体参加的反应，增大压强(减小容器容积)，反应速率 ，
压强
反之
升高温度，化学反应速率 ，反之
温度
(温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍)
催化剂可以 化学反应速率 (对于可逆反应，正、逆反应速率的改
催化剂
变程度 )
如增大反应物的接触面积、光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、
其他因素
高速研磨、形成原电池等，都有可能改变化学反应速率
❶由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故增加(或减少)固体或纯液体的量，反应速
率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积将增大，反应速率将加快。溶液中的离子反应，
只有改变实际参加反应的离子浓度，才会影响反应速率，如 Zn与稀HSO 反应，加入少量
2 4
NaSO 固体，生成H 速率不变。
2 4 2
❷增大压强实际上就是减小气体体积，增大反应物的浓度。
恒温 增大压强――→体积缩小――→浓度增大――→反应速率增大。
a．充入气体反应物――→反应物浓度增大――→反应速率增大。
恒温恒
b．充入稀有气体(或非反应气体)――→总压强增大，但各物质的浓度不变，
容
反应速率不变。
恒温恒 充入稀有气体(或非反应气体)――→体积增大――→各物质浓度减小――→反
压 应速率减小。
❸不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大；降低温度，正、
逆反应速率均减小。
一、许多化学反应，尽管其反应方程式很简单，却不是基元反应，而是经由两个或多
个步骤完成的复杂反应。例如H(g)＋I(g)＝2HI(g)，它的反应历程有如下两步基元反应：
2 2①I―→I＋I(快)；②H＋2I＝＝＝2HI(慢)
2 2
其中慢反应为整个反应的决速步骤。
二、分子发生反应必须发生碰撞，但有的碰撞不一定能发生反应。
2．理论解释
（1）有效碰撞理论
基元反应 大多数化学反应往往经过几步完成的，其中的 都称为基元反应
反应机理 先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理
基元反应发生 反应物的分子必须发生
的先决条件 但是并不是每一次分子碰撞都能发生
概念：能够发生 的碰撞
有效碰撞 条件： ；
与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率
①活化分子：能够发生 分子
对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数
活化分子
是 的。
和活化能
②活化能：活化分子具有的 与反应物分子具有的平均能量之
差，叫做反应的活化能
E：正反应的活化能
1
反应物、生成
E ：活化分子变成生成物分子放出的能量，也认
2
物的能量与活
为是逆反应的活化能
化能的关系图
E－E 为反应热，即ΔH＝E－E
1 2 1 2
E：
1
（2）基元反应发生经历的过程
―→①活化②碰撞――
分子具取向合
（3）有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
反应物浓度增大→单位体积内活化分子数 →单位时间内 的
浓度
次数增加→反应速率 ；反之，反应速率
增大 →气体体积 →反应物浓度 →单位体积内
压强 增多→单位时间内 的次数增加→反应速率 ；反之，反应速
率
升高温度→ 的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数 →
温度
增大；反之，反应速率
催化剂 使用催化剂→改变了反应的历程，反应的 降低→活化分子的增大→单位时间内有效碰撞的 →反应速率
绝大多数催化剂都有活性温度范围，温度太低时，催化剂的活性很小，反应速率很慢，
随着温度的升高，反应速率逐渐增大，物质转化效率增大，温度过高又会破坏催化剂的活
性。
考点一：化学反应速率大小判断
例1．（2023·浙江杭州市高二上学期期中）在2A(g)＋B(g)＝3C(g)＋4D(g)反
应中，表示该反应速率最快的是
A．v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.5 mol·L－1·min－1
C．v(C)＝1.8 mol·L－1·min－1 D．v(D)＝1.6 mol·L－1·min－1
考点二：反应时间的判断
例2．（2023·江苏扬州邗江区高二上学期期中）一定温度下，在固定体积的密
闭容器中发生下列反应：PCl (g)＝PCl (g)＋Cl(g)。若c(PCl )由0.12 mol·L－1降到0.1
5 3 2 5
mol·L－1时，需要10 s，那么c(PCl )由0.1 mol·L－1降到0.09 mol·L－1时，所需反应的时间
5
为
A．等于2．5 s B．等于5 s C．大于5 s D．小于
5s
考点三：考查活化分子
例3．（2022·河南洛阳高二上学期期中）在气体反应中，能使反应物中活化分
子数和活化分子百分数都增大的方法有
①增大反应物的浓度；②升高温度；③增大压强；④加入催化剂
A．①②③④ B．②④ C．②③ D．①②
考点四：用控制变量法探究影响化学反应速率的因素
例4．（2023·广东广州市高二上学期期中）下列有关化学反应速率的实验探究
方案设计合理的是
选 实验方案 实验目的项
向等体积等浓度的HO 溶液中分别加入5滴等浓度的 比较Cu2＋和Fe3＋的催
2 2
A
CuSO 和FeCl 溶液，观察气体产生的速度 化效果
4 3
两支试管，都加入2 mL 1 mol·L－1的酸性KMnO 溶液，再
4
同时向两支试管分别加入2 mL 0.1 mol·L－1的HC O 溶液
2 2 4
探究草酸浓度对反应
B 和2 mL 0.05 mol·L－1的HC O 溶液，观察高锰酸钾溶液褪
2 2 4
速率影响
色所需时间(2KMnO ＋5HC O＋3HSO ＝2MnSO ＋KSO
4 2 2 4 2 4 4 2 4
＋10CO↑＋8HO)
2 2
探究硫酸浓度对应速
C
率影响
在锥形瓶内各盛有2 g锌粒(颗粒大小基本相同)，然后通过
分液漏斗分别加入40 mL 1 mol·L－1和40 mL 18 mol·L－1的
硫酸。比较两者收集10 mL 氢气所用的时间
探究温度对反应速率
D
的影响
关于“控制变量法”题目的解题策略
考点五：碰撞理论与活化能
例5．（2023·湖南邵阳市武冈市高二上学期期中）关于有效碰撞理论，下列说法不正确的是
A．相同条件下活化分子百分数越多，有效碰撞次数越多，反应速率越快
B．一般情况下，正、逆反应的活化能越小反应速率越快
C．增大压强提高活化分子百分数，反应速率增大
D．催化剂降低反应所需活化能，提高活化分子百分数反应速率增大
1．（2023·北京通州区高二上学期期中）下列措施不能加快Zn与1 mol·L－1 HSO 反
2 4
应产生H 的速率的是
2
A．升高温度
B．用Zn粉代替Zn粒
C．用4 mol·L－1 HSO 代替1 mol·L－1 HSO
2 4 2 4
D．再加入1 mol·L－1 CHCOOH溶液
3
2．（2023·北京东城区高二上学期期末）M与N在密闭容器中反应生成P，其反应速
率分别用v(M)、v(N)、v(P)表示。已知v(M)、v(N)、v(P)之间有以下关系：2v(M)＝3v(N)、
v(N)＝v(P)，则此反应可表示为
A．2M＋3N＝P B．2M＋3N＝3P
C．3M＋2N＝2P D．2M＋2N＝P
3．（2023·湖北宜昌市协作体高二上学期期中）对于反应3H(g)＋N(g) 2NH (g)
2 2 3
ΔH＜0，下列条件中能使活化分子百分数增加的是
A．增加反应物浓度 B．增大气体的压强
C．缩小反应容器的体积 D．升高体系的温度
4．（2023·山东临沂市沂水县高二上学期期中）向刚性容器中通入1 mol CO和1 mol
NO ，发生反应：CO(g)＋NO (g)＝CO(g)＋NO(g)。已知该反应的v＝kc2(NO )，在其他条
2 2 2 2
件不变的情况下，反应速率无法增大的是
A．升高温度 B．加入催化剂
C．充入更多的CO D．充入更多的NO
2
5．（2023·北京通州区高二上学期期中）下列方法不能实现对应化学反应速率测定的
是
压力传感器测量反应前后体系压强
A Fe O＋3CO＝2Fe＋3CO
2 3 2
变化
分析天平称量镁条变化前后的质量
B Mg＋2HCl＝MgCl ＋H↑
2 2
变化
C 2HO=====2HO+O↑ 注射器收集反应后气体体积
2 2 2 2
D NaSO+H SO ＝NaSO +S↓+SO ↑+H O 浊度计测量反应前后浊度变化
2 2 3 2 4 2 4 2 2
6．（2023·江苏扬州邗江区高二上学期期中）一定条件下，向某密闭容器中充入HI，发生反应：2HI(g) H(g)＋I(g) ΔH＞0，达到平衡状态。该反应经过以下两步基元反
2 2
应完成：
①2HI→2H＋2I ΔH
1
②2I→I ΔH
2 2
下列分析不正确的是
A．ΔH＜0、ΔH＞0
1 2
B．反应物的分子必须发生碰撞才能发生基元反应
C．缩小容器体积，①的反应速率增大
D．加入催化剂，能降低该反应的活化能
7．（2023·湖北孝感市协作体高二上学期期中）下列说法中不正确的是
A．降低温度能使化学反应速率减小，主要原因是降低了反应物中活化分子的百分数
B．减小反应物浓度，可降低单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数减
少
C．对反应Fe＋2HCl＝FeCl ＋H↑来说，若增大压强，产生气泡的速率不变
2 2
D．催化剂可以改变化学反应速率，虽然在反应过程中参与反应，但反应前后的质量
不变
8．（2023·四川乐山市高二下学期开学考）一定温度下，某化学兴趣小组设计如下实
验探究影响化学反应速率的因素。
回答下列问题：
（1）实验①和②是在探究____________对化学反应速率的影响，其中HO 分解产生
2 2
气泡较快的是实验_______。
（2）有同学建议将实验②中CuSO 改为CuCl 溶液，理由是
4 2
__________________________________。还有同学认为即使改用CuCl 溶液仍不严谨，还
2
应做对比实验：向2 mL 5%的HO 溶液中滴入___________________(填试剂及其用量)。
2 2
（3）联系实验③、④，预期结论是
__________________________________________________。
（4）实验④中n(CO)随时间的变化如图所示，简述反应速率的变化特点
2
__________________________
_____________，图象中发生A点到B点变化的原因是__________________________。1．（2023·江苏南通如东县高二上学期月考）反应C(s)＋HO(g) CO(g)＋H(g)在
2 2
一密闭容器中进行，下列条件的改变能加快反应速率是
A．增加C的量 B．将容器的体积缩小一半
C．保持容器体积不变，充入N D．保持压强不变，充入He
2
2．（2023·四川乐山市高二下学期开学考）目前国际空间站常采用还原法处理CO，
2
反应为CO(g)＋4H(g) CH(g)＋2HO(g)。不同条件下测得该反应的化学反应速率如
2 2 4 2
下，其中表示反应进行得最快的是
A．v(CO)=0.1 mol·L－1·min－1 B．v(H)=0.3 mol·L－1·min－1
2 2
C．v(CH)=0.01 mol·L－1·s－1 D．v(HO)=0.16 mol·L－1·min－1
4 2
3．（2023·北京平谷区高二上学期期末）在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应
X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，下列说法正确的是
A．无催化剂时，反应不能进行
B．使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．与催化剂Ⅰ相比，催化剂Ⅱ使反应活化能更低
4．（2023·辽宁鞍山市高二上学期第三次月考）在一定温度下，某密闭容器中发生反
应：2C(g) A(g)＋2B(s) ΔH＞0，若0～10 s内c(C)由0.1 mol·L－1降到0.08 mol·L－1，
则下列说法正确的是
A．0～10 s内用B表示的平均反应速率为v(B)＝0.002 mol·L－1·s－1
B．c(C)由0.1 mol·L－1降到0.04 mol·L－1所需的反应时间小于5 s
C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快5．（2022·辽宁丹东高二上学期期末）下列各组反应中(表中物质均为反应物，且金属
的物质的量均为0.1 mol)，反应开始时放出H 的速率最快的是
2
金属(粉末
选项 酸 体积/mL 浓度/mol·L－1 反应温度/℃
状)
A Mg 稀盐酸 10 6 40
B Zn 稀硝酸 10 6 40
C Zn 稀盐酸 20 3 30
D Mg 稀硫酸 10 3 30
6．（2023·北京西城区高二上学期期末）关于化学反应速率增大的原因，下列分析不
正确的是
A．有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，可使单位体积内活化分子数
增多
B．增大反应物的浓度，可使活化分子之间发生的碰撞都是有效碰撞
C．升高温度，可使反应物分子中活化分子的百分数增大
D．使用适宜的催化剂，可使反应物分子中活化分子的百分数增大
7．（2023·江苏南通如东县高二上学期月考）甲酸在一定条件下可分解生成CO和
HO，在有、无催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的是
2
A．途径1的活化能为Ea，其大小与∆H 有关
1 1
B．途径1使用了催化剂，途径2没有使用催化剂，但∆H＝∆H
1 2
C．途径2要经过三步才完成，而途径1只要一步就完成，所以途径1反应速率更快
D．途径2中第二步反应的速率比第三步反应要慢
8．（2023·福建龙岩高二上学期期末）已知：2KMnO ＋5HC O＋3HSO ＝2MnSO
4 2 2 4 2 4 4
＋KSO ＋10CO↑＋8HO。某化学小组欲探究浓度、温度对该反应速率的影响，进行如下
2 4 2 2
实验(忽略溶液体积变化)。
0.01 mol·L－1 0.1 mol·L－1 反应结
编 反应温
酸性KMnO 溶液体 HC O 溶液体积/ 水的体积/mL 束时
4 2 2 4
号 度/℃
积/mL mL 间/min
I 2 V 0 20 2.1
1
II 2 1 1 20 5.5III 2 V 0 50 0.5
2
下列说法错误的是
A．V＝2，V＝2
1 2
B．实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响
C．实验Ⅲ中v(KMnO )＝0.01 mol·L－1·min－1
4
D．其他条件不变，若改用0.1 mol·L－1酸性KMnO 溶液，也能达到实验目的
4
9．（2023·北京西城区高二上学期期末）已知1 mol H O 分解放出热量98 kJ。在含有
2 2
少量I－的溶液中，HO 分解的机理是：i．HO＋I－＝HO＋IO－，ii．HO＋IO－＝HO
2 2 2 2 2 2 2 2
＋O↑＋I－。HO 分解过程中能量变化如图。下列说法正确的是
2 2 2
A．①表示加催化剂后反应过程中的能量变化
B．①的活化能等于98 kJ·mol－1
C．i和ii均为放热反应
D．i的化学反应速率比ii的小
10．（2022·河南洛阳高二上学期期中）某学习小组同学对影响HO 分解速率的因素
2 2
进行探究。
【实验I】小组同学进行以下对比实验，并记录实验现象。
【实验II】另取两支试管分别加入5 mL 5% HO 溶液和5 mL 10% HO 溶液，均未观
2 2 2 2
察到有明显的气泡产生。
（1）实验I的目的是
______________________________________________________________________。
（2）实验II未观察到预期现象，为了达到该实验的目的，可采取的改进措施是
_______________________________________________________________________________
____________。【实验III】为了探究Fe3＋和Cu2＋对HO 分解的催化效果：在两支试管中各加入2
2 2
mL5%的HO 溶液，再向其中分别滴入1 mL浓度均为0.1 mol·L－1的FeCl 溶液和CuSO 溶
2 2 3 4
液。
（3）有同学建议将CuSO 改为CuCl 溶液，理由是
4 2
___________________________________________；还有同学认为即使改用了CuCl 溶液，
2
仍不严谨，建议补做对比实验：向2 mL5%的HO 溶液中滴入的试剂及其用量是
2 2
_______________________________________________。
【探究IV】某同学查阅文献资料发现KI也对该反应具有催化作用。
资料1：KI在该反应中的作用：HO＋I－＝HO＋IO－；HO＋IO－＝HO＋O↑＋I
2 2 2 2 2 2 2
－。
（4）总反应的化学方程式是_____________________________________。
资料2：HO 分解反应过程中能量变化如图所示，其中①有KI加入，②无KI加入。
2 2
（5）下列判断正确的是___________(填字母)。
a．加入KI后改变了反应的路径
b．加入KI后改变了总反应的能量变化
c．HO＋I－＝HO＋IO－是放热反应
2 2 2
催化剂只能改变反应的活化能，但不能改变反应的焓变。
