文档文本内容
第01 讲 化学反应速率及其影响因素 目录 一、题型精 讲 题型01 考查化学反应速率及其测定.................................................................................................................1 题型02 考查化学反应速率的计算及比较.........................................................................................................4 题型03 考查浓度、压强对化学反应速率的影响.............................................................................................6 题型04 考查温度、催化剂对化学反应速率的影响.........................................................................................8 题型05 考查控制变量探究实验........................................................................................................................11 题型06 考查化学反应速率图像.......................................................................................................................15 题型07 考查基元反应与反应历程...................................................................................................................19 题型08 考查有效碰撞理论及其应用...............................................................................................................23 二、靶向突破 题型01 考查化学反应速率及其测定 1．化学反应速率的表示方法 (1)表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 (2)表达式：v＝。式中Δc 表示反应物浓度或生成物浓度的变化，其常用单位是mol/L(或mol·L－1)等。Δt 表 示反应时间的变化，其常用单位是s(秒)、min(分)等。v 表示反应速率(取正值)，其常用单位是mol/(L·s)(或 mol·L－1·s－1)等。 (3)与化学计量数的关系 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，其反应速率之间的关系为vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q。 2．常用的测定方法 (1)对于有气体生成的反应：可测定相同时间内收集气体的体积或收集等量气体所用的时间；或恒容容器中 测定一段时间内的气体压强变化。 (2)对于有固体参加的反应，可测定一段时间内消耗固体质量的多少。 (3)对于有酸碱参与的反应，可测定一段时间内溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。 (4)对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需时间，或仪器测定透光率、颜色深浅等。 (5)对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的时间。 【解题通法】化学反应速率的理解 【例1】(2025·江苏南京·一模)下列对化学反应速率的理解正确的是 ( ) A．化学反应速率表示的是化学反应进行的程度 B．化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示 C．化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物的浓度变化来表示 D．化学反应速率可以是正值，也可以是负值 【答案】B 【解析】化学反应速率表示化学反应进行的快慢，A 错误；化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的 减少来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加来表示，B 正确；化学反应速率不能用纯液体或固体 的浓度变化来表示，C 错误；化学反应速率取正值，D 错误。 【变式1-1】(2025·河南洛阳·一模)化学反应的速率是通过实验测定的。下列说法错误的是( ) A．酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应，可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率 B．锌与稀硫酸反应，可以通过测量一定时间内产生H2的体积来计算反应速率 C．可以依靠科学仪器测量光的吸收、导电能力等来测定反应速率 D．恒温恒容条件下发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，可以通过测量单位时间内压强的变化来 测定反应速率 【答案】D 【解析】高锰酸钾具有强氧化性，能将草酸氧化为二氧化碳，本身被还原为锰离子而褪色，可以通过记录 溶液褪色的时间来测定反应速率，故A 正确；锌与稀硫酸反应生成氢气，可以通过测量一定时间内产生H2 的体积来计算反应速率，故B 正确；化学反应过程中，参与反应的物质的有些性质如光的吸收、导电能力 等发生改变，可以依靠科学仪器测量光的吸收、导电能力等来测定反应速率，故C 正确；该反应前后气体 总压不变，所以不能通过测量压强变化来测定反应速率，故D 错误。 【变式1-2】(2025·山西忻州·二模)对于反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列说法正确的是( ) A．用HCl 和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同 B．不能用CaCO3的浓度变化表示反应速率，但可用水的浓度变化表示反应速率 C．用H2O 和CO2表示的化学反应速率相同 D．用CaCl2浓度的减少表示反应速率 【答案】A 【解析】CaCO3是固体，水为纯液体，不能用其浓度变化表示化学反应速率；CaCl2为生成物，故应用其浓 度的增加表示反应速率；在同一反应中，选用不同的物质表示反应速率，反应速率之比等于化学计量数之 比，数值可能相同，也可能不同，但所表示的意义相同。 【变式1-3】(2025·黑龙江鹤岗·一模)化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量 依据不可行的是( ) 选项 化学反应 测量依据(单位时间内) A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) 压强变化 B Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ H2体积 C 2NO2 N2O4 颜色深浅 D Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH 沉淀质量 【答案】A 【解析】反应前后气体化学计量数之和相等，即压强始终不变，故A 不可行；测气体在规定时间内产生的 体积，故B 可行；NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，故C 可行；碳酸钙不溶于水，测规定时间内的沉 淀质量，故D 可行。 题型02 考查化学反应速率的计算及比较 1．化学反应速率的计算——“三段式”法 mA ＋ nB pC 起始浓度/(mol/L) a b c 转化浓度/(mol/L) x t 时刻浓度/(mol/L) a－x b－ c＋ v(A)＝ mol/(L·min) v(B)＝ mol/(L·min) v(C)＝ mol/(L·min) 【特别提醒】 (1)三段式中只有转化量与化学计量数成正比关系，其余量均不一定。 (2)计算中注意以下量的关系： 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)； 物质的转化率＝×100%。 2．化学反应速率的定性比较方法 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短 等来定性判断化学反应的快慢。如K 与水反应比Na 与水反应剧烈，则反应速率：K>Na。 【解题通法】化学反应速率的定量比较方法 (1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 (2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计 量数。 (3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。如反应aA＋bB===cC，要比较v(A) 与v(B)的相对大小，即比较与的相对大小，若＞，则A 表示的反应速率比B 表示的大。 【例2】(2025·浙江绍兴·一模)一定温度下，向2 L 恒容密闭容器中充入0.4 mol NH3和0.5 mol O2发生反应 4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)。4 min 后，NO 的浓度为0.06 mol·L－1。下列有关说法错误的是( ) A．4 min 末，用NO 表示的反应速率为0.015 mol·L－1·min－1 B．4 min 末，NH3的浓度为0.14 mol·L－1 C．0～4 min 内，生成的水的质量为3.24 g D．0～4 min 内，O2的物质的量减少了0.15 mol 【答案】A 【解析】根据题意，列出三段式进行计算： 4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g) 起始/mol 0.4 0.5 0 0 转化/mol 0.12 0.15 0.12 0.18 4 min 末/mol 0.28 0.35 0.12 0.18 A．0～4 min 内，用NO 表示的反应速率为＝0.015 mol·L－1·min－1，化学反应速率是一段时间内的平均速 率，而不是瞬时反应速率，A 错误；B.4 min 末，NH3的浓度为＝0.14 mol·L－1，B 正确；C.0～4 min 内，生 成的水的物质的量为0.18 mol，质量为0.18 mol×18 g·mol－1＝3.24 g，C 正确；D.0～4 min 内，O2的物质的 量减少了0.15 mol，D 正确。 【变式2-1】(2025·山西临汾·一模)对于反应A(g)＋2B(g)===3C(s)＋2D(g)来说，下列反应速率最大的是( ) A．v(A)＝0.32 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.55 mol·L－1·min－1 C．v(C)＝0.02 mol·L－1·s－1 D．v(D)＝0.01 mol·L－1·s－1 【答案】A 【解析】首先将用不同物质表示的化学反应速率均转化为用物质A 表示的化学反应速率，且单位一致， A.v(A)＝0.32 mol·L－1·min－1；B.v(B)＝0.55 mol·L－1·min－1，转化为用A 表示的反应速率为v(A)＝0.275 mol·L－1·min－1；C.物质C 为固体，浓度视为常数，则不能用其浓度变化来表示反应速率；D.v(D)＝0.01 mol·L－1·s－1，转化为用A 表示的反应速率为v(A)＝ mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1；故反应速率最大的 是A 项。 【变式2-2】(2025·湖北十堰·二模)在一定条件下，反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在2 L 恒容密闭容器中进 行，5 min 内氨的质量增加了1.7 g，则反应速率为( ) A．v(NH3)＝0.1 mol·L－1·min－1 B．v(N2)＝0.02 mol·L－1·min－1 C．v(H2)＝0.015 mol·L－1·min－1 D．v(NH3)＝0.17 mol·L－1·min－1 【答案】C 【解析】根据题意知，5 min 内氨的质量增加了1.7 g，其物质的量为＝0.1 mol，v(NH3)＝＝＝0.01 mol·L－ 1·min－1，根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比可知，v(N2)＝v(NH3)＝0.005 mol·L－1·min－ 1，v(H2)＝v(NH3)＝0.015 mol·L－1·min－1，故C 正确。 【变式2-3】(2025·吉林辽源·一模)反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2 min，B 的浓度减少0.6 mol·L－ 1。对此反应的速率的表示，下列说法正确的是 ( ) A．用A 表示的反应速率是0.4 mol·(L·min)－1 B．分别用B、C、D 表示的反应速率之比是3 2 1 ∶∶ C．2 min 末，用B 表示的反应速率是0.3 mol·(L·min)－1 D．2 min 内，C 的浓度增加了0.9 mol·L－1 【答案】B 【解析】物质A 为固体，不能用固体的浓度变化表示反应速率，A 错误；同一反应、同一时间段内不同物 质的反应速率之比等于化学计量数之比，所以分别用B、C、D 表示的反应速率之比是3 2 1 ∶∶，B 正确；反 应速率表示的是一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率，C 错误；2 min 内，C 的浓度增加了 ×0.6 mol·L－1＝0.4 mol·L－1，D 错误。 题型03 考查浓度、压强对化学反应速率的影响 1．浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。 注意事项 ①浓度对速率的影响适用于气体或溶液参与的反应，固体和纯液体的浓度视为常数。②对于离 子反应，实际参加反应的离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 2．压强 增大压强，引起气体反应物浓度增大，化学反应速率加快；减小压强，引起气体反应物浓度减小，化学反 应速率减慢。 【解题通法】压强对反应速率的影响思维模型 (1)恒温时，压缩体积→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大。 (2)恒温恒容时 ①充入气体反应物→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大。 ②充入惰性气体→总压强增大→气体浓度不变→反应速率不变。 (3)恒温恒压时，充入惰性气体→压强不变→容器体积增大→气体浓度减小→反应速率减小。 【例3】(2025·河北衡水·一模)把下列4 种X 的溶液分别加入4 个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，并加 水稀释到50 mL，此时X 与盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是( ) A．20 mL 3 mol·L－1 B．20 mL 2 mol·L－1 C．10 mL 4 mol·L－1 D．10 mL 2 mol·L－1 【答案】A 【解析】本题中反应速率的大小是由混合后反应物浓度的大小决定的，由于最后溶液体积相同，所以混合 前X 的物质的量越大，混合后其浓度越大，反应速率越快。 【变式3-1】(2025 浙江嘉兴·一模)反应N2(g)＋O2(g) 2NO(g)在一密闭容器中进行，下列条件能加快反 应速率的是( ) A．增大体积使压强减小 B．保持体积不变，充入N2使压强增大 C．保持体积不变，充入氦气使压强增大 D．保持压强不变，充入氦气 【答案】B 【解析】A 项，增大体积引起各物质的浓度减小，反应速率减小；B 项，体积不变，充入N2，N2的浓度增 大，反应速率增大；C 项，体积不变，充入氦气，各物质的浓度并没有改变，反应速率不变；D 项，保持 压强不变，充入氦气，体积增大，各物质的浓度减小，反应速率减小。 【变式3-2】(2025·安徽合肥·一模)对于溶液中的反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋ 2MnSO4＋K2SO4＋8H2O，下列措施一定能使反应速率提高的是( ) A．加水 B．加入同浓度的FeSO4溶液 C．向溶液中滴加稀硫酸 D．加入少量的高锰酸钾固体 【答案】D 【解析】加水，浓度减小，反应速率减慢，故不选A；加入同浓度的FeSO4溶液，溶液体积增大，使 KMnO4、FeSO4浓度减小，反应速率减慢，故不选B；向溶液中滴加稀硫酸，反应物KMnO4、FeSO4浓度 减小，所以反应速率不一定加快，故不选C；加入少量的高锰酸钾固体，KMnO4的浓度增大，FeSO4、 H2SO4的浓度不变，反应速率一定加快，故选D。 【变式3-3】(2025·福建南平·二模)反应3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进 行，下列条件的改变能使反应速率增大的是( ) ①增加铁的量 ②将容器的容积缩小一半 ③保持容积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持容积不变，充入水蒸气使体系压强增大 A．①④ B．②③ C．③④ D．②④ 【答案】D 【解析】①铁是固体，增加铁的量，浓度不变，反应速率不变，①不符合题意；②将容器的容积缩小一 半，反应体系中气体物质的浓度增大，则反应速率增大，②符合题意；③容积不变，充入N2使体系压强增 大，但各物质的浓度不变，所以反应速率不变，③不符合题意；④保持容积不变，充入水蒸气使体系压强 增大，反应物浓度增大，反应速率增大，④符合题意。 题型04 考查温度、催化剂对化学反应速率的影响 1．温度 升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。 【特别提醒】温度对反应速率的影响适用于除电化学反应外的绝大多数化学反应，如升高温度，不论吸热 反应还是放热反应，不论正反应速率还是逆反应速率，均加快。 2．催化剂 催化剂同等程度的影响正、逆反应速率，正催化剂加快化学反应速率，逆催化剂减慢化学反应速率。 【例4】(2025·河北石家庄·质检)用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M，为研究降解效果，设计如 下对比实验探究温度、浓度、pH 对降解速率和效果的影响，实验测得M 的浓度与时间关系如图所示，下 列说法错误的是( ) 实验编号 温度/℃ pH ① 25 1 ② 45 1 ③ 25 7 ④ 25 1 A.实验②在前15 min 内，M 的降解速率最快 B．实验①②说明升高温度，M 的降解速率增大 C．实验①③说明pH 越高，越不利于M 的降解 D．实验②④说明M 的浓度越小，降解的速率越慢 【答案】D 【解析】从图中可以看出，在15 min 内，实验②中Δc(M)的数值最大，则M 的降解速率最快，A 正确；从 表中可知实验①②的单一变量是温度，且实验②的温度高于实验①，在相同时间内，曲线②的下降幅度大 于曲线①，起始M 的浓度相同，故说明升高温度，M 的降解速率增大，B 正确；从表中可知实验①③的单 一变量是pH，且实验③的pH 高于实验①，在相同时间内，曲线③的下降幅度小于曲线①，起始M 的浓度 相同，故说明pH 越高，越不利于M 的降解，C 正确；实验②④的温度和起始M 的浓度均不相同，不符合 单一变量的对照要求，不能说明M 的浓度越小，降解的速率越慢，D 错误。 【变式4-1】(2025·山东青岛·一模)为了探究外界条件对H2O2分解反应速率的影响，某同学在4 支试管中分 别加入3 mL H2O2溶液，测量并收集V mL 气体时所需的时间，实验记录如下： 实验序号 H2O2溶液浓度 H2O2溶液温度/℃ 催化剂 所用时间 ① 5% 20 2 滴1 mol/LFeCl3 t1 ② 5% 40 2 滴1 mol/LFeCl3 t2 ③ 10% 20 2 滴1 mol/LFeCl3 t3 ④ 5% 20 不使用 t4 下列说法不正确的是( ) A．实验①②探究温度对反应速率的影响 B．实验②④探究催化剂对反应速率的影响 C．实验①③比较：t1＞t3 D．实验③④比较：t3<t4 【答案】B 【解析】实验①②中只有温度不同，故是探究温度对反应速率的影响，故A 正确；实验②④中反应温度不 同，不能探究催化剂对反应速率的影响，故B 错误；实验①③比较，实验③中过氧化氢溶液浓度大，反应 速率大，若获得相同体积的氧气，实验①用时长，故C 正确；实验③④比较，实验③中过氧化氢溶液浓度 大，并且使用催化剂，故反应速率大，若获得相同体积的氧气，实验③用时短，故D 正确。 【变式4-2】(2025·广东江门·二模)某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实 验原理及方案：在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘，反应原理是：2IO＋5SO＋ 2H＋===I2＋5SO＋H2O，生成的碘可用淀粉溶液检验，根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。 实验 序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性 溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01 mol·L－1 Na2SO3 溶液的体积/mL 水的体 积/mL 实验温 度/℃ 出现蓝色 的时间/s ① 5 5 V1 5 t1 ② 5 5 40 25 t2 ③ 5 V2 35 25 t3 下列判断不正确的是( ) A．最先出现蓝色的一组是实验③ B．实验①③中V1＝40，V2＝10 C．探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①② D．出现蓝色的时间：t3>t2>t1 【答案】D 【解析】实验①②浓度相同，实验②温度高，实验②的反应速率比实验①快，实验③反应温度与实验②相 同，但浓度比实验②大，因此最先出现蓝色的一组是实验③，A 正确；根据混合后溶液体积一样，实验 ①③中V1＝40，V2＝10，B 正确；实验①②浓度相同，温度不同，因此探究温度对化学反应速率的影响应 该选择实验①②，C 正确；出现蓝色的时间：t1>t2>t3，D 错误。 【变式4-3】(2025·江西萍乡·一模)在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中①加入MnO2催化，②不 加MnO2催化。如图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是( ) 【答案】A 【解析】由图像知，横坐标为时间，纵坐标为V(O2)，只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积 相同，①中加入MnO2作催化剂，加快了H2O2的分解速率，在相同时间内产生O2的体积比②大，反应结束 时所用时间短，故选A。 题型05 考查控制变量探究实验 外界条件 反应速率变化 浓度 增大反应物浓度 增大 减小反应物浓度 减小 温度 升高温度 增大 降低温度 减小 催化剂 加入催化剂 增大 压强(有气体参加的化学反应) (缩小体积)增大压强 增大 (扩大体积)减小压强 减小 【解题通法】控制变量探究实验题的思维流程 【例5】(2025·山东威海·一模)下列装置或操作能达到目的的是( ) A．装置①用于测定生成氢气的速率 B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 C．装置③依据U 形管两边液面的高低判断Na 和水反应的热效应 D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 【答案】C 【解析】装置①生成的氢气会从长颈漏斗中逸出，不能根据生成氢气的体积测定生成氢气的速率，A 错 误；装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响，应保证高锰酸钾溶液的浓度相同，用不同浓度的草 酸溶液来做实验，B 错误；Na 和水反应放热，广口瓶内气体受热膨胀，U 形管左侧液面下降，右侧液面上 升，所以装置③能达到目的，C 正确；装置④中物质的浓度、温度都不同，无法判断温度对反应速率的影 响，D 错误。 【变式5-1】(2025·陕西咸阳·一模)实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素，有关说法不正确的 是( ) 实验编号 温度/℃ 酸性KMnO4溶液 乙醛(CH3CHO)溶液 ① 25 4 mL 0.01 mol·L－1 2 mL 0.01 mol·L－1 ② a 4 mL 0.01 mol·L－1 2 mL 0.02 mol·L－1 ③ 50 4 mL 0.01 mol·L－1 2 mL 0.01 mol·L－1 ④ b c 2 mL 0.01 mol·L－1 A.a＝25 B．实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响 C．实验中需记录溶液颜色变化所需时间 D．若b＝25，c＝4 mL 0.02 mol·L－1，则实验①④也可用于化学反应速率影响因素的探究 【答案】D 【解析】①与②相比，CH3CHO 的浓度不同，则温度应相同；①与③相比，两种反应物的浓度相同，则温 度不同；①与④相比，其他条件相同，KMnO4的浓度应不同。由分析知，①与②相比，CH3CHO 的浓度不 同，温度应相同，则a＝25，A 正确；实验①③两种反应物的浓度都相同，则探究的是温度对化学反应速 率的影响，B 正确；外界条件已经确定，比较反应速率的快慢，应通过时间来判断，所以实验中需记录溶 液颜色变化所需时间，C 正确；若b＝25，c＝4 mL 0.02 mol·L－1，则实验①④的温度相同、CH3CHO 的体 积和浓度相同，KMnO4的浓度不同，但KMnO4过量，溶液颜色不发生明显变化，所以不能用于化学反应 速率影响因素的探究，D 不正确。 【变式5-2】(2025·四川绵阳·二模)某实验小组利用0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液与0.2 mol·L－1H2SO4溶液反应研 究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如表： 实验编号 温度/℃ V(Na2S2O3)/mL V(H2SO4)/mL V(H2O)/mL 出现浑浊时间/s ① 20 5.0 10.0 0 t1 ② 20 5.0 5.0 a t2 ③ 50 5.0 10.0 0 t3 下列说法不正确的是( ) A．实验②中a＝5.0 B．t2>t1>t3 C．实验①、②、③均应先将溶液混合好后再置于不同温度的水浴中 D．实验探究了浓度和温度对化学反应速率的影响 【答案】C 【解析】由控制变量法可知，溶液总体积相同，则实验②中加入H2O 的体积为5.0 mL，才能保持 c(Na2S2O3)与实验①一致，故A 正确；温度越高、浓度越大，反应速率越快，实验①中硫酸的浓度大，实 验③中的温度又比①高，因此反应速率③＞①＞②，则出现浑浊需要的时间t2＞t1＞t3，故B 正确；由控制 变量法可知，实验①、②、③中需要将各组实验H2SO4溶液和Na2S2O3溶液置于一定温度的水浴中，再将 H2SO4溶液迅速滴入Na2S2O3溶液中实验，故C 错误；实验①②中硫酸浓度不同，实验①③中温度不同，可 以探究温度和浓度对化学反应速率的影响，故D 正确。 【变式5-3】(2025·云南普洱·一模)在一定条件下，N2O 分解的化学方程式为2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g) ΔH>0。学习小组探究浓度、温度、催化剂对N2O 分解速率的影响，得到如下实验数据和图像。 实验1：t ℃无催化剂条件下，浓度对N2O 分解速率的影响如表。 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 c(N2O)/(mol·L－1) 0.1 0 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 实验2：t ℃不同催化剂条件下生成O2体积(V)与时间(t)的关系如图。 下列说法正确的是( ) A．增大N2O 的浓度，提高了单位体积内N2O 的活化分子数，N2O 分解的速率增大 B．保持温度不变，缩小反应容器的体积，N2O 分解的速率增大 C．t ℃无催化剂条件下，生成O2的速率：v(O2)＝5×10－4 mol·L－1·min－1 D．其他条件相同下，用Cat1 催化N2O 分解的活化能比用Cat4 催化N2O 分解的活化能高 【答案】C 【解析】由题表数据可知，在反应温度相同、无催化剂的条件下，10 min 内浓度的变化量都是0.01 mol·L－ 1，反应速率都相同，说明N2O 的浓度变化不影响化学反应速率，故A 错误；在反应温度相同、无催化剂 的条件下，改变N2O 的浓度，化学反应速率不变，则保持温度不变，缩小反应容器的体积，N2O 的浓度增 大，但化学反应速率不变，故B 错误；在反应温度相同、无催化剂的条件下，不管N2O 的浓度如何变化， 10 min 内N2O 浓度的变化量都是0.01 mol·L－1，则由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(O2)＝× ＝5×10—4mol·L－1·min－1，故C 正确；化学反应活化能越大，反应速率越小，由题图可知，用Cat1 催化N2O 分解的反应速率比用Cat4 催化的反应速率大，则用Cat1 催化N2O 分解的活化能比用Cat4 催化N2O 分解的 活化能低，故D 错误。 题型06 考查化学反应速率图像 1.反应过程中物质的量或浓度—时间图像 图像示例 方法指导 在2 L 密闭容器中，某一反应有关物质 A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所 示。 看坐标，定意义； 零起点，定投料； 线变化，定方向； 量变化，定计量。 注：n、c、v 等变化量之比等于化学计量数之比 ①横坐标表示反应过程中时间的变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化； ②该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g) 2C(g)； ③在反应到达2 min 时，正反应速率与逆反应速率之间的关系：相等； ④若用A 物质的量浓度的变化表示反应达到平衡(2 min)时的正反应速率是0.15 mol·L－1·min－1 2.条件改变时物质的量或浓度—时间图像 条件改变 图像示例 方法指导 减压(容器体 积扩大到原 来的2 倍) N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 当容器体积扩大到原来的n 倍，反应体 系中气态各物质的浓度均变为原来浓度 的倍，所有线都出现“断点” 升高温度 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol－1 当反应体系中温度发生改变时，v－t 中 速率曲线出现“断点”，而恒容条件下 c－t 中所有线全部是连续的 降低温度 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol－1 【特别提醒】 1.分析图像时特别关注图像中坐标轴、起点、终点、拐点、斜率、图像变化趋势等。 2.特别关注：①反应物和生成物的判断；②反应是否可逆；③依据各物质的变化量计算化学反应速率或确 定化学方程式。 【例6】(2025·四川乐山·一模)向体积为2 L 的密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C 和一定量的B 三种气 体，一定条件下发生如下反应：3A(g) B(g)＋2C(g)，各物质的浓度随时间的变化如图所示[t0～t1阶段的 c(B)变化未画出]。下列说法不正确的是( ) A．若t1＝15 s，则用A 的浓度变化表示t0～t1阶段的平均反应速率为0.004 mol·L－1·s－1 B．t1时反应物A 的转化率为60% C．B 的起始的物质的量为0.04 mol D．t0～t1阶段，此过程中容器向外界放出的热量为a kJ，该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)＋2C(g) ΔH＝－ kJ·mol－1 【答案】A 【解析】t0～t1阶段，A 的浓度变化Δc(A)＝0.06 mol·L－1－0.15 mol·L－1＝－0.09 mol·L－1，t0～t1阶段的平均 反应速率v(A)＝－＝＝0.006 mol·L－1·s－1，A 错误；t1时该反应达到平衡，根据选项A 中分析可知A 的转化 率为α(A)＝×100%＝60%，B 正确；根据反应3A(g) B(g)＋2C(g)可知，反应达平衡后Δc(A)＝－0.09 mol·L－1，则Δc(B)＝0.03 mol·L－1，由图像可知该反应达平衡后，c(B)＝0.05 mol·L－1，所以B 的起始浓度 为0.02 mol·L－1，B 的起始的物质的量为0.02 mol·L－1×2 L＝0.04 mol，C 正确；t0～t1阶段，Δn(A)＝0.09 mol·L－1×2 L＝0.18 mol，此时放热a kJ，如果有3 mol A 完全反应，放热为 kJ，即热化学方程式为3A(g) B(g)＋2C(g) ΔH＝－ kJ·mol－1，D 正确。 【变式6-1】(2025·陕西延安·一模)某温度下，在2 L 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】由图像分析可知，前12 s 内A 的浓度变化为Δc(A)＝0.2 mol·L－1－0.8 mol·L－1＝－0.6 mol·L－1，反 应速率v(A)＝－＝＝0.05 mol·L－1·s－1，A 错误；前12 s 内B 的浓度变化为Δc(B)＝0.3 mol·L－1－0.5 mol·L－1 ＝－0.2 mol·L－1，反应速率v(B)＝－＝＝ mol·L－1·s－1，依据题意v(C)＝＝＝＝ mol·L－1·s－1，化学反应速 率之比等于化学计量数之比，则3∶b∶c＝0.05∶∶，解得b＝1，c＝2，b∶c＝1 2∶，C 正确；由上述分析可知，该 反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)，其中A、B 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 错误；3 mol A 完全反应放热Q kJ,12 s 内A 反应的物质的量为(0.8 mol·L－1－ 0.2 mol·L－1)×2 L＝1.2 mol，则1.2 mol A 反应放出的热量为0.4Q kJ，D 错误。 【变式6-2】(2025·四川雅安·一模)一定温度下，在某密闭容器中发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)并达到 平衡状态。若保持温度不变，在t0时刻改变外界条件，反应速率发生如图所示的变化。则下列关于反应容 器及反应条件变化的说法正确的是( ) A．容器为恒压容器时，充入适量He B．容器为恒压容器时，充入适量HI C．容器为恒容容器时，充入适量He D．容器为恒容容器时，充入适量HI 【答案】B 【解析】恒容充入He，对反应气体的浓度没有影响，正、逆反应速率不变，C 项错误；恒容充入HI，相 当于增大压强，正、逆反应速率均增大，且对于该反应，增大压强平衡不会移动，与图像不符，D 项错误； 恒压充入He，相当于减小压强，正、逆反应速率都减小，且对于该反应，减小压强平衡不会移动，与图像 不符，A 项错误；恒压充入HI，体系的体积增大，H2和I2的浓度都变小，正反应速率减小而HI 的浓度增 大，逆反应速率增大，而且最终达到平衡时，与原平衡各物质的浓度完全一样，B 项正确。 【变式6-3】(2025·贵州遵义·二模)一定温度下，向容积为2 L 的密闭容器中通入两种气体发生化学反应， 反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是( ) A．该反应的化学方程式为6A＋2D 3B＋4C B．0～1 s，v(A)＝v(B) C．0～5 s，B 的平均反应速率为0.06 mol·L－1·s－1 D．反应进行到5 s 时，v(A)＝v(B)＝v(C)＝v(D) 【答案】C 【解析】由图可知，反应达到平衡时A 物质增加了1.2 mol、D 物质增加了0.4 mol、B 物质减少了0.6 mol、C 物质减少了0.8 mol，所以A、D 为生成物，B、C 为反应物，反应的化学方程式为3B＋4C 6A ＋2D，A 错误；0～1 s 时，v(A)＝＝＝0.35 mol·L－1·s－1，v(B)＝＝0.15 mol·L－1·s－1，所以v(A)≠v(B)，B 错 误；0～5 s 时，v(B)＝＝0.06 mol·L－1·s－1，C 正确；反应进行到5 s 时，各物质的反应速率不相等，D 错误。 题型07 考查基元反应与反应历程 1．基元反应 大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。如2HI===H2＋I2的 两步基元反应为2HI→H2＋2I·、2I·→I2。 2．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。 3．飞秒化学 (1)基元反应的整个过程一般分为：始态→过渡态→终态(或中间体、中间产物)。 (2)跟踪和检测化学反应中某些寿命极短的中间体或过渡态，必须采用10－15～10－12 s 的时间分辨技术，可 以分辨分子、原子飞秒级变动图像的激光脉冲技术，可以跟踪、观察基元反应的整个过程。 (3)对超快速化学反应的研究称为飞秒(fs,1 fs＝10－15 s)化学。 (4)飞秒化学对了解化学反应机理、控制反应进程、充分利用物质和能源等非常重要。 4.“环式”反应历程图像分析 以上图为例，对于”环式”反应历程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和 ⑧。“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物、如②和③，由反应物和生成物可写 出总反应化学方程式。 5．催化剂特点 (1)催化剂具有高效性和选择性，某种催化剂对某一反应可能催化活性很强，但对其他反应不一定具有催化 作用，可以选用合适的催化剂来调控反应。 (2)催化剂的催化活性除了与自身成分有关外，还与粒径、合成方法等因素以及温度、压强等条件有关，催 化剂发挥作用需要维持在活性温度范围内，温度过高，催化活性降低。 6．催化剂与反应历程 (1)催化反应历程可表示为扩散→吸附→断键→成键→脱附。 (2)催化剂通过参与反应改变反应历程、降低反应的活化能来加快反应速率。活化能越大，反应越难进行。 (3)复杂反应中的速度控制步骤决定反应的速率，各步基元反应活化能(能垒)大的慢反应是决定整个反应速 率的关键步骤。故改变温度，活化能大的反应速率改变程度大。 【解题通法】 (1)决速步骤 若化学反应历经多个基元反应，基元反应的速率有快有慢，则总反应的速率取决于速率慢(最慢)的那步基 元反应而不是速率快(最快)的那步基元反应。活化能最高的反应速率(最)慢，是总反应速率的决速步骤。 (2)催化剂与中间产物 催化剂是参加反应又生成出来(参与基元反应，转化为其他物质，到后面的基元反应中又生成出来)的物 质，中间产物是由反应生成又在反应中消失(由前面的基元反应生成，又参与后面基元反应)的物质。 【例7】(2025·山东菏泽·一模)CO 与N2O 气体均会造成环境污染，研究表明二者可在Pt2O＋表面转化为无害 气体，其反应过程及能量变化过程如图所示。下列说法正确的是( ) A．使用催化剂可降低反应活化能，但不改变反应历程 B．有催化剂条件下，E1时的反应速率比E2快 C．N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2 D．Pt2O＋为中间体、Pt2O 为催化剂 【答案】C 【解析】使用催化剂有中间产物产生，改变反应历程，降低反应活化能，故A 错误；有催化剂条件下，E1 大于E2，活化能越小反应速率越快，E1时的速率比E2慢，故B 错误；由图可知N2O 和CO 在Pt2O＋表面转 化为无害气体的反应过程为①N2O(g)＋Pt2O＋===N2(g)＋Pt2O ΔH1，②Pt2O＋CO(g)===CO2(g)＋Pt2O＋ ΔH2，①＋②得N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g) ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故C 正确；Pt2O＋是反应的催化剂， Pt2O 为中间体，故D 错误。 【变式7-1】(2025·河北邯郸·一模)H2和O2在钯的配合物离子[PdCl4]2－的作用下合成H2O2，反应历程如图： 下列说法不正确的是( ) A.该过程的总反应为H2＋O2=====H2O2 B.该过程有非极性键断裂 C.[PdCl4]2－在此过程中作为中间产物 D.历程中发生了反应Pd＋O2＋2Cl－===[PdCl2O2]2－ 【答案】C 【解析】依据图示可知氢气与氧气在[PdCl4]2－催化作用下生成过氧化氢，即H2＋O2=====H2O2，A 项正确； H2、O2中存在非极性键，该过程有非极性键断裂，B 项正确；依据过程图可知[PdCl4]2－在此过程中先消耗 后生成，反应前后不变，是催化剂，C 项错误；由图示可知，过程中发生了反应Pd＋O2＋2Cl－ ===[PdCl2O2]2－，D 项正确。 【变式7-2】(2025·陕西铜川·二模)CO2的转化一直是世界范围内的研究热点。利用两种金属催化剂，在水 溶液体系中将CO2分别转化为CO 和HCOOH 的反应过程示意图如下： 下列说法正确的是( ) A．在转化为CO 的路径中，只涉及碳氧键的断裂和氢氧键的形成 B．在转化为HCOOH 的路径中，CO2被氧化为HCOOH C．两个转化路径均有非极性键的形成 D．上述反应过程说明催化剂具有选择性 【答案】D 【解析】由图可知，在转化为CO 的路径中，既涉及碳氧键的断裂和氢氧键的形成，还有碳氧键的形成， A 项错误；在转化为HCOOH 的路径中，CO2转化为HCOOH 是加氢过程，故是还原反应而不是氧化反应， B 项错误；两个转化路径中涉及的化学键均为极性键，C 项错误；二氧化碳在不同催化剂作用下，分别可 生成甲酸和CO，说明催化剂具有选择性，D 项正确。 【变式7-3】(2025·安徽宿州·一模)平流层中氟氯烃对臭氧层的破坏是由于含氯化合物的催化作用改变了臭 氧分解反应的历程，其反应过程的能量变化如图。总反应：O3＋O→2O2。催化反应：①O3＋Cl→O2＋ ClO；②ClO＋O→Cl＋O2。下列说法正确的是( ) A．Ea＝Ea1＋Ea2 B．反应①为吸热反应，反应②为放热反应，因此反应速率：反应①＜反应② C．对于加了催化剂的反应：反应速率主要由反应①决定 D．对于总反应，反应物的键能之和大于生成物的键能之和 【答案】C 【解析】催化剂能降低反应的活化能，并且催化效率越强，活化能降低越多，所以图中Ea与(Ea1＋Ea2)之间 没有等量关系，A 错误；由图可知，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，反应①的活化能大于反应②， 所以反应速率：反应①＜反应②，与反应是吸热反应还是放热反应无关，B 错误、C 正确；由图可知，总 反应为放热反应，焓变＝反应物的总键能－生成物的总键能，所以反应物的键能之和小于生成物的键能之 和，D 错误。 题型08 考查有效碰撞理论及其应用 1．基元反应发生的先决条件 反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次碰撞都能发生化学反应。 2．有效碰撞 3．活化能和活化分子 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 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是一定的。 (2)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 4．反应物、生成物的能量与活化能的关系图 5．有效碰撞理论影响化学反应速率因素的解释 (1)浓度 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反 之，化学反应速率减小。 (2)压强 增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞的次数增 加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 压强对化学反应速率的影响，可转化成浓度对化学反应速率的影响。 (3)温度 升高温度，反应物分子的能量增加→使一部分原来能量较低的分子变成活化分子→活化分子的百分数增大 →单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大；反之，化学反应速率减小。 (4)催化剂 使用催化剂→改变了反应历程(如下图)，反应的活化能降低→更多的反应物分子成为活化分子→活化分子 的百分数增大→单位时间内有效碰撞的次数增加→化学反应速率增大。 【解题通法】活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 【例8】(2025·河北唐山·二模)下列说法不正确的是( ) A．图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能 B．图乙中HI 分子发生了有效碰撞 C．盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能接近于零 D．增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增加 【答案】B 【解析】催化剂可降低反应的活化能，A 正确；能够发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，由图乙可知碰撞 后没有生成新物质，即没有发生化学反应，不是有效碰撞，B 错误；盐酸和氢氧化钠溶液反应的实质是氢 离子与氢氧根离子反应生成水，在溶液中氢离子与氢氧根离子已经处于活跃状态，因此盐酸和氢氧化钠溶 液反应的活化能接近于零，C 正确；增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞 次数增加，D 正确。 【变式8-1】(2025·广东珠海·一模)H2O2是重要的消毒剂、氧化剂，研究其分解反应有重要意义。KI 能催化 H2O2的分解。 ①不加KI：2H2O2===2H2O＋O2↑ ②加入KI：H2O2＋I－===H2O＋IO－；H2O2＋IO－===H2O＋O2↑＋I－ H2O2分解反应过程中能量变化如图所示。下列判断不正确的是( ) A．加入KI 后改变了反应的历程 B．加入KI 后改变了反应2H2O2===2H2O＋O2的反应热 C．H2O2＋I－===H2O＋IO－是吸热反应 D．KI 降低了该反应的活化能 【答案】B 【解析】由反应历程图可知，不加KI 时反应一步完成，加入KI 后分两步进行，并且KI 是催化剂，即加入 KI 后改变了反应的历程，故A 项正确；KI 是该反应的催化剂，但催化剂不能改变反应的始态和终态，即 不能改变反应的反应热，故B 项错误；加入KI 后反应分两步进行：H2O2＋I－===H2O＋IO－、H2O2＋IO－ ===H2O＋O2↑＋I－，由图可知，H2O2和I－具有的能量小于H2O 和IO－具有的能量，所以该步反应是吸热反 应，故C 项正确；催化剂能降低反应的活化能，KI 是该反应的催化剂，降低了反应的活化能，故D 项正 确。 【变式8-2】(2025·湖北咸宁·一模)氧化亚氮在碘蒸气存在时的热分解反应：2N2O→2N2＋O2，其反应机理 包含以下步骤： 第一步：I2(g) 2I(g)(快反应)； 第二步：I(g)＋N2O(g)→N2(g)＋IO(g)(慢反应)； 第三步：IO(g)＋N2O(g)→N2(g)＋O2(g)＋I(g)(快反应)。 下列说法错误的是( ) A．第二步对分解反应速率起决定作用 B．I2的浓度与N2O 的分解速率无关 C．慢反应的活化能大于快反应的活化能 D．第二步反应中I(g)作还原剂 【答案】B 【解析】化学反应速率的快慢取决于慢反应，则第二步对分解反应速率起决定作用，故A 正确；N2O 分解 反应中，I2是反应物，碘蒸气的浓度与N2O 的分解速率有关，故B 错误；活化能越大反应速率越慢，则慢 反应的活化能大于快反应的活化能，故C 正确；第二步反应中I(g)→IO(g)，I 元素化合价升高，作还原剂， 故D 正确。 【变式8-3】(2025·吉林长春·一模)下列有关活化分子与活化能的说法正确的是( ) A．活化分子间所发生的碰撞均为有效碰撞 B．活化分子的平均能量称为活化能 C．增大压强可使活化分子数增多，反应速率加快 D．升高温度可使活化分子百分数增加，反应速率加快 【答案】D 【解析】只有发生化学反应时，活化分子间所发生的碰撞才为有效碰撞，故A 错误；活化分子具有的平均 能量与反应物分子具有的平均能量之差称为活化能，故B 错误；增大压强，使单位体积内活化分子百分数 增多，只针对于气体，不是气体，则不成立，故C 错误；升高温度，反应物分子的能量增加，活化分子数 增加，单位体积内活化分子的百分数也大大增加，有效碰撞机会增大，反应速率加快，故D 正确。 1.（2025·安徽合肥·三模）已知 对 的分解具有催化作用，其反应过程能量图和机理如下。 下列说法正确的是 A．基元反应1 是决速步 B．基元反应2 的方程式： C． 的结构式为H—O—O—H，为非极性分子 D．相同条件下，使用催化剂提高了活化分子数和活化分子百分比，提高了有效碰撞概率 【答案】D 【解析】决速步是活化能最大的基元反应，能量图中催化反应的两个基元反应中，基元反应2 的活化能高 于基元反应1，故基元反应2 是决速步，A 错误；基元反应2 的反应物应为中间体，按照机理图 生成 ， 是中间体，即基元反应2 的反应物是 ，基元反应2 的方程式： ， B 错误； 结构式为H-O-O-H，中心原子O 各有2 对孤电子对，使分子结构不对称，正负电荷中心不 重合，为极性分子，C 错误；催化剂降低反应活化能，使更多分子成为活化分子，活化分子数和百分比均 提高，有效碰撞概率增大，D 正确；故选D。 2.（2025·重庆·三模） 可以消除工业废气中的 ，其反应为 。向体积为 的恒温恒容密闭容器中加入一定量 和 发生反应，起始压强为 ，测得容器内的压强(p)与时间(t)的关系如图所示。在 时 刻，将容器体积瞬间缩小为 ；到 时刻达到平衡，此时容器内压强为 ，忽略固体体积对压强的 影响。下列说法正确的是 A． 时刻一定达到平衡状态 B．若在 时刻再加入 ，则正反应速率增大 C． 内，用 表示的平均反应速率为 D． 时刻达到平衡时， 的分压为 【答案】C 【分析】由题意，起始加入20mol CO（g）在4L 容器中，压强为200kPa，反应到t1时刻压强为300kPa， 则t1时刻气体总物质的量为30mol，其转化如下： 此时CO、CO2、SO2的分压均为100kPa；t2时刻将容器体积缩小为2L，则CO、CO2、SO2的分压均为 200kPa，到t3时刻达平衡，总压为560kPa，则此时气体总物质的量为28mol，存在如下转化： 此时CO、CO2、SO2的分压分别为240kPa、160kPa、160kPa。 【解析】根据t3时刻是平衡状态，可计算反应的KP＝ kPa，t1时刻反应Qp＝ kPa＜Kp，故 t1时刻反应未达到平衡状态，应是CaSO4（s）不足量，故A 错误；CaSO4（s）是固体，加入CaSO4（s）反 应速率不变，故B 错误；由方程式可知，0→t1min 内CO 的压强减少100kPa，用CO 表示的平均反应速率 为 ，故C 正确；t3时刻SO2的分压为160kPa，故D 错误；故选C。 3.（2025·四川巴中·二模）CO 与 在催化剂作用下可生成 与 减少环境污染。其中在铁催化剂表 面进行的反应可分为两步反应，其相对能量与反应历程的关系如下图所示，下列说法错误的是 A．反应过程中有非极性键的断裂和生成 B． 为反应的催化剂， 为反应的中间产物 C．该过程的决速步反应为 D．该反应整体为放热反应 【答案】A 【解析】题干反应历程可知，在反应过程中，反应物中CO 和 中的碳氧、氮氧极性键断裂，CO2中有 碳氧极性键形成， 中生成 非极性键，即有非极性键的生成，没有非极性键的断裂，A 错误；Fe* 在反应前后不变，为催化剂；FeO*是中间生成并后续消耗的物质，为中间产物，B 正确；决速步由活化能 最高的步骤决定，图中第一步反应 的活化能高于第二步，故为决速步，C 正确；由 图，反应物总能量高于产物，反应整体放热，D 正确；故选A。 4.（2025·湖南·二模）恒容反应器中， 和 均能催化反应： (羟基乙 醛)，反应历程如图所示， 为中间体， 为过渡态。 下列描述错误的是 A． 催化作用下，达平衡时羟基乙醛的产率较大 B． 催化作用下，“加氢”为决速步骤 C．适当降低反应温度，有利于提升羟基乙醛的平衡转化率 D．其它条件相同时，两种不同催化剂作用下，“ 插入”步骤的活化能相同 【答案】A 【解析】催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，因此两种催化剂作用下达平衡时羟基乙醛的产率相 同，故A 错误；决速步骤是反应历程中活化能最大的步骤， 催化下，“加氢”步骤活化能最大，为决 速步骤，故B 正确；该反应的ΔH=终态能量-始态能量<0，为放热反应，根据勒夏特列原理，降低温度， 平衡正向移动，羟基乙醛的平衡转化率提高，故C 正确；活化能是过渡态与起始态的能量差，由图可知， 两种不同催化剂作用下，“ 插入”步骤的起始态（）与过渡态（ ）能量相同，活化能相同，故D 正确；故选A。 5.（2025·安徽·三模）在反应物起始投料相同条件下，可逆反应X(s)+4Y(g) Z(g) ⇌ △H 在总压分别为 0.10、0.50、1.0、2.0 MPa 下达到平衡时，Z 的体积分数与温度的关系如图所示。图中O 点时，Z 的体积分 数为0.9。下列说法正确的是 A．该反应的△H 大于0 B．p2=1.0 MPa C．M、N、O 三点中，M 点反应速率最快 D．O 点对应温度下，该反应的平衡常数Kp=9 000(MPa)-3 【答案】D 【解析】根据图像可知：该反应在升高温度时生成物Z 的体积分数减小，说明升高温度，化学平衡逆向移 动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，故△H＜0，A 错误；根据反应方程式可知：该反 应正反应为气体分子数减少的反应，在温度不变时，压强增大，Z 的体积分数增大。根据图像可知Z 的体 积分数：p1＜p2＜p3＜p4，故压强：p1＜p2＜p3＜p4，结合题目给出的压强数值，可知：压强p2应该为0.50 MPa，B 错误；反应速率受温度和压强等因素影响。在其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；在其 它条件不变时，增大压强，化学反应速率加快。根据图像可以看出：在M、N、O 三点中，反应温度：O ＞N＞M；反应压强：O＞M＞N。可见O 点温度最高，压强最大，因此O 点的化学反应速率更快，C 错 误；根据图像可知：在O 点时生成物Z 的体积分数0.9，其所在的气体总压P=1.0 MPa，分压p(Z)=0.9×1.0 MPa=0.9 MPa，p(Y)=0.1×1.0 MPa=0.1 MPa，则该条件下该反应的压强平衡常数为Kp= ，D 正确；故选D。 6.（2025·天津武清·二模）有机物HCOOH 在含铁配离子(用 表示)的作用下，发生反应的机理 和相对能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定 B．总反应的化学方程式为 C． 浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低 D． 在整个反应过程中的作用是催化剂 【答案】A 【解析】活化能越大反应速率越慢，慢反应决定总反应速率，根据能量图，Ⅱ→Ⅲ的活化能为45.3 kJ/mol- (-31.8 kJ/mol)=77.1 kJ/mol，Ⅳ→Ⅰ的活化能为43.5kJ/mol-(-42.6kJ/mol)=86.1kJ/mol，Ⅳ→Ⅰ的活化能最 大，该过程的总反应速率由Ⅳ→Ⅰ步骤决定，A 错误；结合机理图，HCOOH 在催化剂作用下分解生成 CO2和H2，中间产物最终抵消，总反应方程式为 ，B 正确；H+浓度过大时， 抑制HCOOH 电离（HCOOH HCOO-+H+），导致HCOO-浓度降低，减缓步骤Ⅰ→Ⅱ，H⁺浓度过小时， 步骤Ⅲ→Ⅳ（需H+参与）速率减慢，故H+浓度过大或过小均降低反应速率，C 正确；反应前后[L-Fe-H]+没 有变化，[L-Fe-H]+是该反应的催化剂，D 正确；故选A。 7.（2025·四川·二模）苯在浓 和浓 作用下，反应过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是 A．X、Y 的红外光谱、核磁共振氢谱及质谱都不同 B．生成等量的X 和Y，前者需要的时间更短 C．相同条件下，一定量的物质充分反应后，所得产物中，Y 的含量更高 D．相同条件下，X 为苯的加成产物，Y 为苯的取代产物 【答案】B 【解析】X 和Y 结构不同，官能团不同故红外光谱不同；H 的化学环境不同，核磁共振氢谱不同；分子量 不同，质谱不同，A 正确；生成X 需经过过渡态2-1，生成Y 需过渡态2-2，过渡态2-1 能量高于过渡态2- 2，即生成X 的活化能更高，反应速率更慢，生成等量产物时X 需要时间更长，B 错误；产物Y 能量低于 X，更稳定，平衡时Y 的含量更高，C 正确；Y 为硝基苯，是取代产物；X 中苯环结合了 和 ，为加成产物，D 正确；故选B。 8.（2025·河北·二模）工业上生产苯乙烯主要采用乙苯脱氢工艺： 。某条件下无催化剂存在时，在恒容容器中充入 ，该反应的正、逆反应速率v 随时间t 的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．加入催化剂， 时可能达到平衡状态 B．曲线①表示的是逆反应的v-t 关系 C． 时间内，容器内气体的平均摩尔质量增大 D． 时，向容器中再充入 ，反应再次达到平衡时 的转化率增大 【答案】A 【解析】加入催化剂能同等程度加快正逆反应速率，缩短达到平衡的时间，无催化剂时平衡在 达 到，加入催化剂后达到平衡时间提前， 可能达到平衡，A 正确；反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开 始反应物浓度最大，生成物浓度为0，反应开始时正反应速率最大，逆反应速率为0，随着反应的进行， 正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，因此曲线①为正反应速率，曲线②为逆反应速率，B 错误； 时间内反应正向进行，气体总质量不变，气体总物质的量增大，气体平均摩尔质量减小，C 错误； 时再充入乙苯，恒容下相当于增大压强，平衡逆向移动，乙苯转化率减小，D 错误；故选A。 9.（2025·陕西咸阳·二模）异山梨醇广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。在温度为T、催化剂条件下， 山梨醇制备异山梨醇的过程及相关物质的浓度随时间变化的关系如图所示，山梨醇的初始浓度为 ， 后异山梨醇浓度不再变化。下列说法正确的是 A．曲线c 表示异山梨醇的浓度，该反应不存在副产物 B．该温度下的平衡常数： C． 内， D．加入催化剂对反应①②的平衡转化率均增大 【答案】C 【解析】 时，a 的浓度最大，a 为山梨醇，随着反应①的进行，山梨醇浓度减小，生成1，4-脱水山梨 醇，故b 为1，4-脱水山梨醇，c 为最终产物异山梨醇。 时山梨醇已反应完全，此时1，4-脱水山梨醇与 异山梨醇的浓度和不等于山梨醇的初始浓度，故该反应存在副产物，A 错误；反应①平衡常数 K1=c(1，4−脱水山梨醇) c(山梨醇) ，反应②平衡常数K2=c(异山梨醇) c(1，4−脱水山梨醇) ，则 K1 K2 =c(1,4−脱水山梨醇)2 c(异山梨醇)·c(山梨醇) ，t3h 后所有物质的浓度都不再变化，山梨醇转化完全，即反应充分， 而1，4-脱水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行的程度小于反应①，即K2<K1，则K1 K2 >1，B 错误；由图 可知在0～th 内，异梨山醇的浓度变化量为 0.045mol·Kg 1 −，异山梨醇平均反应速率= 0.045mol·kg 1 − th =0.045 t mol·kg 1 −·h 1 −，C 正确；催化剂仅加快反应速率，不影响平衡移动，对反 应①②的平衡转化率无影响，D 错误；故选C。 10.（2025·湖南长沙·二模）在1L 恒容密闭容器中充入 ，发生反应： ，反应相同时间，不同温度下 的转化率 如图所示。下列叙 述正确的是 A．上述反应的产物总能量高于反应物总能量 B．a、b、c 点对应的反应速率： (逆) (正) (逆) C．在点体系中加入 的平衡转化率增大 D．300℃时，该反应的平衡常数 【答案】D 【解析】根据图像，纵坐标从下至上依次减小，600℃之后， 的转化率减小，说明升高温度平衡逆 移，故正反应是放热反应，反应物总能量高于产物总能量，A 项错误；a、b 点未平衡，温度升高逆反应速 率增大，即vb(逆)>va(逆)；c 点达到平衡，正、逆反应速率相等，且温度高于b 点，故vc(正)=vc(逆)>vb(逆) ，即vc(正)>vb(逆)>va(逆) ，B 项错误；恒温恒容下，再充入 ，相当于原平衡加压，平衡逆向移动， 的平衡转化率减小，C 项错误；c 点反应达平衡，平衡时 =80%，可得c( )=0. 2 mol·L-1，c（N2）=0.8 mol・L-1，c(H2)=1.6 mol・L-1 ，平衡常数K= = ，由于该反应正反应是 放热反应，升高温度平衡常数减小，故300℃时平衡常数 ，D 项正确；故选D。 11.（2025·江苏徐州·二模）研究发现反应 的反应速率随温度的升高而减小，反应 历程： 第一步： 快反应 第二步： 慢反应 依据该过程，下列说法正确的是 A．反应相同时间，快反应的平均速率一定比慢反应大 B．提高 的浓度，化学反应速率将显著增大 C．温度升高，对快反应的影响比慢反应大 D．恒容条件下，达到平衡时，通入少量 ，再次达到平衡时 含量减小 【答案】C 【解析】反应相同时间，快反应的平均速率不一定比慢反应大，因为速率与单位时间内浓度变化相关，A 错误；总反应速率由慢反应（第二步）决定，提高NO 浓度主要影响快反应（第一步），对总速率提升不 显著，B 错误；温度升高时，快反应（ΔH1<0）逆向移动更明显，导致中间体N2O2浓度降低，进而抑制慢 反应，总反应速率减小，说明温度对快反应影响更大，C 正确；恒容下通入NO2，相当于加压，相较于原 平衡，平衡正移，NO2增多，D 错误；故选C。 12.（2025·青海·一模） 和 合成甲酸( )的反应为 。一定温度下，向 恒容密闭容器中充入 和 进行上述反应，测得 随反应 时间(t)的变化如图所示， 时， 的产率为 ， 时仅改变一个条件。下列说法正确的是 A． 内， B．平衡常数： C． 时，改变的条件可能是使用了催化剂 D．混合气体的平均相对分子质量： 可能小于 【答案】D 【分析】 的正反应吸热，升高温度平衡正向移动；增大反应物浓度，平衡 正向移动；增大压强，平衡正向移动。根据图像， 时刻反应速率加快，正反应速率大于逆反应速率，平 衡正向移动。列出三段式： ，据此解答； 【解析】 内， ，A 错误；由分析可知， 时刻，可能改变 的条件是升高温度、增大反应物、增大压强，若是升高温度，平衡常数增大，此时KⅠ＜KⅡ，若是改变浓度 或压强，平衡不移动，此时KⅠ=KⅡ，所以KⅠ≤KⅡ，B 错误；催化剂不影响平衡的移动， 时刻，改变的条 件不可能是催化剂，C 错误； 时刻，改变的条件使得平衡正向移动，混合气体总物质的量减小，根据 ，则混合气体的平均相对分子质量增大，即： ，D 正确；故选D。 13.（2024·安徽合肥·一模）汽车尾气中的 CO 和 NO 在催化剂下可发生反应： 分别向三个容积相等的恒容密闭容器中通入一定量的CO 和NO 进 行上述反应， 起始时CO 浓度均为 ，不同条件下达平衡时数据如下表所示 。下列 说法错误的是 实验 编号 温度 (℃) 催化剂比 表面积 (m2·g-1) 平衡时CO 浓度 (mol·L-1) 达到平衡 的 时间(min) I 280 80 1×10-3 t1 Ⅱ 280 120 1×10-3 t2 Ⅲ 360 80 2×10-3 t3 A．该反应的△H<0 B．实验Ⅰ中， 0~t₁ min 内 C．相同条件下催化剂比表面积越大，化学反应速率越快 D．其他条件相同时将实验Ⅲ改为恒压容器，达平衡时 【答案】D 【解析】对比实验Ⅰ、实验Ⅲ，当其他条件不变时，温度升高，CO 平衡浓度增大，说明升温使平衡逆向 移动，故反应放热， ，A 正确；实验I 中CO 浓度变化为3×10-3mol/L，根据反应比例，N2的浓度变 化为1.5×10-3mol/L， ，B 正确；实验I 和II 温度相同，催化剂比表面积大的 Ⅱ达到平衡时间更短（t2<t1），说明反应速率更快，C 正确；实验Ⅲ在恒容高温下平衡时CO2浓度为2×10- 3，改为恒压后，反应气体体积减少，系统体积减小（相当于加压），促进正向反应，CO2浓度应高于 2×10-3，D 错误；故选D。 14.（2025·天津河西·三模）为早日实现“碳中和”、“碳达峰”目标，科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化 CO2(g)和H2(g)反应生成HCOOH，反应机理如图所示，已知当生成46g 液态HCOOH 时放出31.2kJ 的热 量。下列说法正确的是 A．物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物 B．反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成 C．通过CO2(g)和H2(g)反应制备液态HCOOH，每转移1mole-，放出31.2kJ 的热量 D．催化剂能降低活化能，加快反应速率，改变反应热，从而提高转化率 【答案】A 【解析】催化剂是参与反应，改变反应历程，反应前后质量和化学性质不变的物质；中间产物是反应过程 中生成又消耗的物质，物质I 参与反应，最后又生成，是催化剂；物质Ⅱ、Ⅲ是反应过程中生成又消耗 的，为中间产物，A 正确；反应历程中H2、CO2、H2O 参与反应，其中H2中存在非极性键的断裂；生成 HCOOH、H2O 等含有极性键，存在极性键的形成，但不存在非极性键的形成，B 错误；根据总反应 H2+CO2=HCOOH 可知，每生成1molHCOOH 转移2mole-，故46g 液态HCOOH 的物质的量为 =1mol，则生成1mol 液态HCOOH 时放出热量31.2kJ，故每转移1mol e-放出15.6kJ 热量，C 错误；催化剂 能降低活化能，加快反应速率，但不能改变反应热，平衡转化率与反应热、外界条件(温度、压强、浓度等 )有关，催化剂不能改变平衡转化率，D 错误；故选：A。 15.（2025·四川巴中·三模） 的排放来自汽车尾气，研究利用反应 ，用活性炭可对其进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的 和一定量的 气体， 保持恒压测得NO 的转化率随温度的变化如图所示，下列有关说法不正确的是 A．若能测得反应产生 ，则反应放出的热量为 B．达到平衡后减小活性炭的用量，平衡逆向移动 C．在 之间，化学反应速率： D．使用合适的催化剂，可加快反应，反应的 不变 【答案】B 【解析】 物质的量为 ，反应产生 放热 ，产生 放热 ， 物质的量为 ，反应放出热量为 ，A 正确；活性炭是固体，固体的量的改变不影响平衡 移动，B 错误；在 之间， 转化率在减小，说明反应逆向进行，所以 ，C 正确； 催化剂可加快反应速率，但不改变反应的 ，D 正确；故选B。 16.（2025·河北衡水·联考）实验室以苯甲醛为原料合成苯甲酸苯甲酯的反应机理如图(已知 极易结合 转化为 )。下列说法错误的是 A． 为该反应的催化剂 B．该反应中未涉及非极性键的断裂与形成 C．苯甲醛合成苯甲酸苯甲酯总反应方程式为2 D．久置的苯甲醛含有少量苯甲酸能加快该反应速率 【答案】D 【解析】根据反应机理图可知， 先参与反应被消耗，最终有生成，为反应的催化剂，A 正 确；结合反应机理各反应过程可知，未涉及非极性键的断裂与形成，B 正确；箭头指入的为反应物，箭头 指出的为生成物，则总反应： ，C 正确；苯甲酸会使苯甲醇钠转化为苯甲 醇，导致催化剂失效，故久置的苯甲醛中含有少量苯甲酸，会减慢该历程反应速率，D 错误； 答案选D。 17.（2025·山东临沂·二模）向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入 和 发生反应： ，其中一个为绝热过程，另一个为恒温过程，两反应体系的压强随时 间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A． 为恒容恒温过程 B．气体的总物质的量： C．逆反应速率： D．点平衡常数： 【答案】B 【解析】该反应正向气体分子数增多，是吸热反应，绝热过程中体系温度降低，反应正向进行程度小，压 强小，恒温过程压强变化符合正常反应进程， 压强大，所以 为恒容恒温过程， 为恒容绝热过程，A 正确；a 点和c 点压强相等，温度 （ 绝热温度降低），根据 （V 相同），T 越大，n 越 小，所以气体总物质的量 ，B 错误；b 点温度高于c 点（ 恒温， 绝热降温），温度越高反应速 率越快，所以逆反应速率v(b)>v(c) ，C 正确；假设是恒温恒容，b 点平衡时压强为起始的 倍，根据阿伏 伽德罗定律 ，可得平衡时气体总物质的量为 ，通过三段式计算 ，平衡时 ，解得x = 0.5，平衡常数 ，c 点温度低，反应正向进行程度小，所以平衡常数K < 16 ，D 正确；故选B。 18.（2025·辽宁沈阳·三模）温度 ，在恒容密闭反应器中进行高压液态+氢萘 催化脱氢实验， 反应Ⅰ： ；反应Ⅱ： ； ，测得 和 的产率 和 (以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示，下列说法中错误的是 A．由图可知：反应活化能 B．温度对Ⅱ反应限度影响大 C．改变催化剂可调控两种有机生成物比例 D． 时，共产生 【答案】B 【解析】由图可知，相同时间内 （反应Ⅱ产物产率）大于 （反应Ⅰ产物产率），说明反应Ⅱ的反应速 率比反应Ⅰ快，一般情况下，反应速率越快，反应的活化能越低，所以反应活化能Ⅱ<Ⅰ，A 选项正确；已 知 ，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应，且反应Ⅰ的 更大。根据勒夏特列原理，升高温度，平 衡向吸热方向移动，对于吸热反应， 越大，温度对反应限度影响越大，所以温度对反应Ⅰ的反应限度 影响大，B 选项错误；催化剂具有选择性，不同的催化剂对不同反应的催化效果不同，所以改变催化剂可 调控两种有机生成物比例，C 选项正确；8h 时， = 0.027， = 0.374，起始时 ，根据 反应Ⅰ，生成 的物质的量 ，同时生成 的物质的量 ；根据反应Ⅱ，生成 的物质的量 ， 同时生成 的物质的量 ，则共产生 的物质的量 ，D 选项正确；故选B。 19.（2025·北京丰台·二模）某小组用 、HI 和KI 探究外界条件对化学反应速率的影响。室温下，按下 列初始浓度进行实验。 实验Ⅰ． 实验编号 ① ② ③ ④ ⑤ 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1 出现棕黄色的时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4 实验Ⅱ．用KI 替代HI 做上述5 组实验，观察到有无色气体产生，一段时间内溶液均未见棕黄色。 下列说法不正确的是 A．由实验Ⅰ可知， 氧化HI 的反应速率与 和 的乘积成正比 B．实验①中反应继续进行，20s 时测得 为 ，则0～20s 的平均反应速率： C．实验Ⅱ中的现象可能是因为 分解的速率大于 氧化KI 的速率 D．对比实验Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ -的还原性随酸性减弱而减弱 【答案】D 【解析】对比实验①、②、③：HI 浓度增加反应速率增加，对比实验①、④、⑤：H2O2浓度增加反应速率 增加，因此，H2O2氧化HI 的反应速率与 和 的乘积成正比，故A 正确；0～20s 的平均反应速 率： ，故B 正确；实验II 向H2O2加入KI 产生氧气， 而未产生I2，说明H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI 的速率，故C 正确；实验II 引入了K+，K+对H2O2的 分解有影响，不能说明酸性对I-还原性的影响，故D 错误；故选D。 20.（2025·北京丰台·二模）25℃、101kPa 下：① ② 关于 和 的下列说法中，正确的是 A． 和 均为离子化合物，阴、阳离子个数比不相等 B．随温度升高，反应①、②的速率加快，反应①的速率大于反应②的 C．向 中投入 固体： D．25℃、101kPa 下： 【答案】D 【解析】Na2O 含有Na+和O2-，Na2O2含有Na+和 ，阴、阳离子比例均为1：2，故A 错误；反应①的放 热小于反应②，温度升高，反应①的速率小于反应②，故B 错误；过氧化钠与水反应中产物的氧气来源于 过氧化钠，故C 错误；反应②-反应①得： ，故D 正确； 故选D。
