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1.表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2.数学表达式及单位
v=,单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
3.化学反应速率与化学计量数的关系
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,但反应速率的数值之比等于这些物质在
化学方程式中的化学计量数之比。
如在反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中,存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d
4.化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式。
(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。
例如:反应 mA + nB pC
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x
第24 讲 化学反应速率及其影响因素
考点导航
考点一 化学反应速率
重难点辨析
1
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某时刻浓度(mol·L-1) a-x b- c+
1.化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看数值的大小,
而要进行一定的转化。
(1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。
(2)换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA+bB===cC+dD,比较与,若>,则A 表
示的反应速率比B 的大。
2.化学反应速率的计算方法
(1)定义式法:v(B)==。
(2)比例关系式:化学反应速率之比等于化学计量数之比,如mA(g)+nB(g)===pC(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)
=m∶n∶p 或==。(这一公式最好用)
(3)运用“三段式法”进行计算(具体步骤如下)。
①写出有关反应的化学方程式;
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。
例如:反应方程式 mA + nB
pC
t0s 时刻浓度/(mol·L-1)
a
b
0
转化浓度/(mol·L-1)
x
nx
m px
m
t1s 时刻浓度/(mol·L-1)
a-x
b-nx
m px
m
则:v(A)=
x
t1-t0
mol·L-1·s-1;
v(B)=
nx
m(t1-t0)mol·L-1·s-1;
v(C)=
px
m(t1-t0)mol·L-1·s-1。
(3)根据图像计算:找出图像中相应物质的变化量,再根据定义公式计算。
(1)化学反应速率一般指反应的平均反应速率而不是瞬时反应速率,且无论用反应物表示还是用生成物表示
均取正值。
规律·方法·技巧·点拔
2
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(2)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同。
(3)不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率,因为固体和纯液体物质的浓度可视为常数。
(4)计算反应速率时,若给出的是物质的量的变化值,不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。
考向1 化学反应速率的计算
【典例1】(2023·河北·校联考一模)工业上,利用氨气还原二氧化氮的技术已经成熟。250℃时,在1L 恒
容密闭容器中通入
氨气和
二氧化氮,发生反应:
,
测得容器中压强随时间变化情况如下:
反应时间
0
10
20
30
50
60
70
总压
1
0
10.50
10.60
10.70
10.80
11.00
11.00
下列说法不正确的是
A.单位时间内断裂
键,同时断裂
键即达到平衡状态
B.在
内,二氧化氮的化学反应速率是
C.达到化学平衡时,氮气的体积分数是30%
D.
的活化能小于
的活化
能
【变式练1】(2023 秋·河南郑州·高三郑州市宇华实验学校校考开学考试)室温下,某溶液初始时仅溶有
M 和N 且浓度相等,同时发生以下两个反应:①
;②
,反应①的速率可表示为
v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z 的浓度随时间
变化情况如图,下列说法错误的是
典型例题剖析
3
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A.反应开始后,体系中Y 和Z 的浓度之比保持不变
B.0~30min 时间段内,Y 的平均反应速率为6.67×10-3mol·L-1·min-1
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M 转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
【变式练2】(2022 秋·广东·高三校联考阶段练习)其他条件相同,研究温度对反应
的影响,曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示
,
下Y 的浓度c 随反应时间t 的变化。下列说法正确的是
A.
B.曲线a 表示
下X 的浓度随时间的变化
C.
下,0~2min 内,平均反应速率
D.
下,加入催化剂可得到曲线Ⅲ表示的Y 的浓度随时间的变化
考向2 化学反应速率的快慢比较
【典例2】(2022·甘肃天水·统考二模)对于可逆反应 A(g)+3B(s)
2C(g)+2D(g),在不同条件下的化学
反应速率如下, 其中表示的反应速率最快的是
4
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A.v(A)=0.5 mol·L-1·min-1
B.v(B)=1.2 mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.1 mol·L-1·s-1
D.v(D)=0.4 mol·L-1·min-1
【变式练3】(2023·全国·高三专题练习)对于反应
,下列表示中反应速率最大的
是
A.
B.
C.
D.
【变式练4】(2022·全国·高三专题练习)反应
在四种不同情况下的反应速率
分别为①v(A)=0.45 mol/(L·min);②v(B)=0.6 mol/(L·s);③v(C)=0.4 mol/(L·s);④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1,该
反应进行的快慢顺序为
A.④>③=②>①B.④<③=②<①
C.①>②>③>④
D.④>③>②>①
1.(2022·辽宁·统考高考真题)某温度下,在
恒容密闭容器中
发生反应
,
有关数据如下:
时间段/
产物Z 的平均生成速率/
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是
A.
时,Z 的浓度大于
B.
时,加入
,此时
C.
时,Y 的体积分数约为33.3%
D.
时,X 的物质的量为
2.(2022·浙江·统考高考真题)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:
三年真题·两年模拟
5
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,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下
列说法不正确的是
A.实验①,
,
B.实验②,
时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
3.(2022·广东·高考真题)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应
的影响,各物质浓度c 随反应时
间t 的部分变化曲线如图,则
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a 曲线表示使用催化剂Ⅱ时X 的浓度随t 的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,
内,
4.(2022·浙江·统考高考真题)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)
3X(g),c(B)随时间的变化
如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
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A.从a、c 两点坐标可求得从a 到c 时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b 点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲
线乙所示
5.(2021·重庆·统考高考真题)甲异腈(CHNC)在恒容密闭容器中发生异构化反应: CH3NC(g)
→CH3CN(g),反应过程中甲异腈浓度c 随时间t 的变化曲线如图所示(图中T 为温度)。该反应的反应速率v
与c 的关系为v=kc,k 为速率常数(常温下为常数),a 点和b 点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误
的是
A.bf 段的平均反应速率为1.0 × 10 -4mol(L·min)
B.a 点反应物的活化分子数多于d 点
C.T1>T2
D.3v(d)=2v(e)
6.(2023·辽宁沈阳·统考二模)在起始温度均为T℃、容积均为10L 的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加
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入
和4molCO,发生反应
。已知:
、
分别是
正、逆反应速率常数,
,
,A、B 容器中
的转化率随
时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是
A.曲线M、N 的平衡常数大小为:
B.
与
浓度比为1 1∶时,标志此反应已达平衡
C.T℃时,
D.用CO 的浓度变化表示曲线N 在0~100s 内的平均速率为
1.内因(主要因素)
反应物本身的性质。
2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)
考点二 影响化学反应速率的因素
重难点辨析
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3.理论解释——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:如图
图中:E1为正反应的活化能,使用催化剂时的活化能为E3,反应热为E1-E2。(注:E2为逆反应的活化能)
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
1.压强对反应速率的影响情况:
压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。
①恒温时,压缩体积――→压强增大――→反应物浓度增大――→反应速率加快。
②恒温时,对于恒容密闭容器。
a.充入气体反应物――→气体反应物浓度增大(压强也增大)――→反应速率加快。
b.充入“惰性”气体――→总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
规律·方法·技巧·点拔
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③恒温恒压时。
充入“惰性”气体――→体积增大――→气体反应物浓度减小――→反应速率减小。
2.分析外界因素对化学反应速率的影响时3 注意:
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加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减
慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。
③对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增
大将导致反应速率增大。
3.常见v-t 图像分析
①看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化
一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强
(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
②对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化
趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。
③改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,
v(正)<v(逆)。
4.由于固体和纯液体的浓度可视为常数,故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增
大将导致反应速率增大。
5.改变温度、使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素改变,反应速率是否发生变化要具体情
况具体分析。
6.其他条件一定,升高温度,不论正反应还是逆反应,不论放热反应还是吸热反应,反应速率都要增大,
只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
7.催化剂、活化能与化学反应速率的关系
→→→→→
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。
考向1 外界条件对化学反应速率的影响
【典例1】(2023 秋·湖北武汉·高三武钢三中校考阶段练习)对于可逆反应
,下列叙述正确是
典型例题剖析
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A.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
B.保持容器容积不变,向其中加入1 mol He ,化学反应速率不变
C.降低温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
D.达到化学平衡时,
【变式练1】(2022 秋·河北石家庄·高二河北新乐市第一中学校联考期中)一定条件下,可逆反应
达到平衡,当单独改变下述条件后,有关叙述错误的是
A.降温,
、
都减小,且
减小的程度小于
减小的程度
B.加压,
、
都增大,且
增大的程度大于
增大的程度
C.注入氮气的时刻,压强增大,
、
都增大,且
增大程度大于
增大程度
D.加催化剂,
、
都发生变化,且变化的程度相等
【变式练2】(2022 秋·江苏淮安·高二金湖中学校联考期中)下列关于工业合成氨:
的说法正确的是
A.该反应使用催化剂,加快反应速率的原因是降低了活化能,提高了活化分子百分数
B.该反应达平衡状态后,恒温恒容下充入氦气,则正反应速率增大,逆反应速率减小
C.增大氮气的浓度,化学反应速率加快,平衡常数增大
D.该反应中反应物的键能之和大于生成物的键能之和
考向2 催化剂与反应机理、活化能
【典例2】(2023·河北保定·校联考三模)最近科学家在发展非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇
(CH3OH)方向取得重要进展,反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注。下列说法
正确的是
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A.得到的副产物有CO 和CH2O(甲醛),其中相对较多的副产物为CH2O(甲醛)
B.生成副产物CH2O 时,反应的活化能较小
C.制备甲醇的主反应速率主要由过程*CO+*OH→*CO+*H2O 决定
D.电催化还原制备甲醇过程中,阳极的电势比阴极电势低
【变式练3】(2023·江苏·高三统考专题练习)下列说法中,正确的是
A.已知S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1,S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2,则△H1>△H2
B.合成氨工业控制温度为773K 是为了尽可能提高平衡转化率
C.氯碱工业生产中使用的是阳离子交换膜电解槽
D.增大反应物浓度,活化分子百分数增加,有效碰撞次数增多,反应速率增大
【变式练4】(2024 秋·安徽·高三池州市第一中学校联考开学考试)我国科学家利用电催化实现了醇到醛
的高选择性转化,其转化关系如图所示(图中ads 是“吸附”的意思)。下列说法错误的是
A.RCHO→RCH(OH)2发生消去反应
B.催化剂能降低反应的活化能
C.NiO(OH)在反应中化合价发生改变
D.1molRCH2OH→RCOOH 共失去4NA个电子
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考向3 化学反应速率图像分析
【典例3】(2023·全国·高三专题练习)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式
为
;
。反应
的速率
,反应
的速率
,式中
、
为速率常
数。图甲为该体系中
、
、
浓度随时间变化的曲线,图乙为反应
和
的
曲线。下列说法正
确的是
A.随
的减小,反应
的速率不断下降,而反应
的速率不断增大
B.由图甲可知,某时间段体系中可能存在如下关系:
C.欲提高
的产率,需降低反应温度且控制反应时间
D.温度高于
时,总反应速率由反应
决定
【变式练5】(2023·全国·高三专题练习)向绝热恒容密闭容器中通入A 和B,在一定条件下发生反应
,正反应速率随时间的变化关系如图所示,下列结论正确的是
A.气体A 的浓度:a 点小于b 点
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B.若
,则气体C 的生成量:ab 段大于bc 段
C.c 点时:
D.体系压强不再变化,说明反应达到平衡状态
【变式练6】(2022 秋·河北石家庄·高三石家庄市第九中学校考阶段练习)常温下,A、B 初始浓度为2 :
1 的混合溶液中,同时发生两个反应:①2A+B
2M+N,②2A+B
2M+Y,溶液中B、Y 的浓度
随时间变化情况如图所示。下列说法错误的是
A.溶液中c(M)=c(N)+c(Y)
B.0~ 10min 内,A 的平均反应速率为0.04mol/(L·min)
C.18min 时,反应①与反应②中B 的转化率之比为2 3∶
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
1.(2021·辽宁·统考高考真题)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度
及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是
三年真题·两年模拟
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A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为
D.条件②,降冰片烯起始浓度为
时,半衰期为
2.(2021·广东·高考真题)反应
经历两步:①
;②
。反应体系中
、
、
的浓度
c 随时间t 的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.a 为
随t 的变化曲线
B.
时,
C.
时,
的消耗速率大于生成速率
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D.
后,
3.(2023·广东·统考高考真题)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应
。反应历程(下图)中,M 为中间
产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4 步进行B.反应达平衡时,升高温度,R 的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡
D.使用Ⅰ时,反应过程中M 所能达到的最高浓度更大
4.(2023·北京·统考高考真题)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.
溶液中加入少量
固体,促进
分解
B.密闭烧瓶内的
和
的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钉放入浓
中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀
反应过程中,加入少量
固体,促进
的产生
5.(2023·浙江·统考高考真题)一定条件下,
苯基丙炔(
)可与
发生催化加成,反应如
下:
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反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应I、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的
是
A.反应焓变:反应I>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应I<反应Ⅱ
C.增加
浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
6.(2023·湖南·统考高考真题)向一恒容密闭容器中加入
和一定量的
,发生反应:
。
的平衡转化率按不同投料比
随温度的变化曲线
如图所示。下列说法错误的是
A.
B.反应速率:
C.点a、b、c 对应的平衡常数:
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