专题02 化学反应速率（期末复习讲义）高二化学上学期人教版（原卷版）

1/3专题02化学反应速率（期末复习讲义）内容导航明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升考查重点命题角度化学反应速率化学反应速率的定义、化学反应速率的计算和大小比较反应速率的影响因素温度、浓度、压强、催化剂对反应速率的影响反应速率的图像温度、浓度、压强、催化剂对反应速率影响的图像变化反应机理与反应历程反应历程图像、过渡态、能垒、能量变化要点01化学反应速率1.定义衡量化学反应的物理量。2.表示方法(1)化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的变化来表示。(2)如果反应体系的体积是恒定的，则通常用内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。3.计算表达式v＝eq\f(Δc,Δt)；单位：mol·L－1·s－1或mol/(L·s)、mol·L－1·min－1或mol/(L·min)。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。4.化学反应速率的测定(1)测定原理：利用与化学反应中任何一种化学物质的的可观测量进行测定。(2)测定方法①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。②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较明显的颜色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。归｜纳｜总｜结(1)不论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，由于Δc是取浓度变化的绝对值，因此，其化学反应速率都取正值，且是某一段时间内的平均速率。(3)在一定温度下，固体和纯液体物质，其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知，现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。(4)表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，因为同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率，其数值可能不同。各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算，即单位时间时，速率之比等于化学方程式中相应物质的计量数之比。(5)一般来说在反应过程中都不是等速进行的，由公式v＝eq\f(Δc,Δt)计算得到的是某一段时间间隔内的平均速率。(6)平均速率与瞬时速率。若时间间隔Δt非常小，则平均速率v＝eq\f(Δc,Δt)接近某一时刻的瞬时速率。瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。要点02影响化学反应速率的因素条件内容浓度(1)当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以化学反应速率；减小反应物的浓度，可以化学反应速率。(2)此规律只适用于气体或溶液的反应，对于固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体反应物表面积越大，反应速率越大。温度(1)升高温度，可反应速率。温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用。(2)大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。这表明温度对反应速率的影响非常显著。催化剂合适催化剂可以反应速率。同一催化剂能同等程度的改变正逆化学反应的速率。压强1.压强对固体和液体(溶液)间的反应无影响，仅仅适用于气相反应。2.压强的改变实质是改变反应物的，判断时看反应物的浓度是否发生改变。归｜纳｜总｜结对于气体反应有以下几种情况：(1)恒温时：增大压强→浓度增大→反应速率增大。(2)恒容时：a.充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大；b.充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)→引起总压增大，但各反应物的分压不变，各物质的浓度不变→反应速率不变。(3)恒压时：充入“无关气体”(如He、Ne、Ar或不参与反应的N2等)→引起体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢。要点03活化能1.有效碰撞理论项目内容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2个基元反应为2HI→H2＋2I·、2I·→I2。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。有效碰撞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活化能和活化分子①活化分子：能够发生的分子。②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的之差。③反应物、生成物的能量与活化能的关系图2.有效碰撞理论对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→单位时间内有效碰撞的次数→反应速率；反之，反应速率。(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→单位时间内有效碰撞的次数→反应速率；反之，反应速率。即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：微观解释：升高温度→活化分子的百分数→单位时间内有效碰撞的次数→反应速率；反之，反应速率。(4)催化剂：使用催化剂→改变了反应的历程(如下图)，反应的活化能→活化分子的百分数→单位时间内有效碰撞的次数→反应速率。归｜纳｜总｜结1.催化剂是通过降低反应活化能，从而改变了反应的途径，此即催化剂加速化学反应的主要原因。2.对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。最慢的反应也是活化能较大的反应。3.过渡态理论(1)过渡状态反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。(2)活化能过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。如图中，Ea为正反应的活化能，Ea′为逆反应的活化能。(3)反应速率与活化能化学反应速率与反应的活化能大小密切相关，活化能越小，反应速率越大。(4)ΔH＝Ea－Ea′。要点04化学反应速率图像1.物质的量(或浓度)－时间图像[n(或c)－t图像]此类图像说明各平衡体系组分(或某一组分)在反应过程中的变化情况。解题原则：注意各物质曲线的拐点(到达平衡的时刻)，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系等情况。2.速率－时间图像(v－t图像)解题原则：分清正反应速率、逆反应速率及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。归｜纳｜总｜结(1)看清坐标所代表的意义，如反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等；(2)抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清曲线的变化趋势。题型01反应速率的理解【典例1】下列说法正确的是()A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C.由v＝eq\f(Δc,Δt)计算所得化学反应速率为某时刻的瞬时速率D.在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值【变式1-1】下列关于化学反应速率的说法，不正确的是()A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质C.若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol·L－1·s－1D.化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1【变式1-2】将5.6g铁粉投入盛有100mL2mol·L－1稀硫酸的烧杯中，2min时铁粉刚好完全溶解。下列有关这个反应的反应速率的表示正确的是()A.0～2min内，铁的反应速率为0.5mol·L－1·min－1B.0～2min内，H2SO4的反应速率为0.5mol·L－1·min－1C.2min末，FeSO4的反应速率为0.5mol·L－1·min－1D.0～2min内，H2的反应速率为0.5mol·L－1·min－1题型02反应速率的大小比较【典例2】反应P(g)＋3Q(g)2R(g)＋2S(g)，在不同情况下测得反应速率如下，其中反应速率最快的是()A.v(P)＝0.15mol·L－1·min－1B.v(R)＝0.15mol·L－1·s－1C.v(Q)＝0.6mol·L－1·min－1D.v(S)＝0.4mol·L－1·min－1方｜法｜点｜拨比较化学反应速率大小的常用方法(1)统一标准法当比较同一反应的化学反应速率的相对大小时，按相应的化学方程式中各物质的化学计量数之比换算成同一物质表示的化学反应速率，统一单位，再比较数值大小。(2)比值比较法比较化学反应速率与其相应化学方程式中物质的化学计量数的比值大小，在单位相同时，数值大者反应速率大，如对于反应mA(g)＋nB(g)=pC(g)，eq\f(1,m)v(A)、eq\f(1,n)v(B)、eq\f(1,p)v(C)三者中，单位相同时，数值大者表示的反应速率大。【变式2-1】反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为：①v(A)＝0.45mol·L－1·s－1、②v(B)＝0.6mol·L－1·s－1、③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1、④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1，该反应进行的快慢顺序为()A.①>③>②>④ B.①>②＝③>④C.②>①＝④>③ D.①>④>②＝③【变式2-2】不同的化学反应，进行的快慢千差万别，下列表示反应3A(g)＋B(g)=2C(g)＋3D(g)速率最快的是()A.vA＝0.9mol·L－1·min－1B.vB＝0.35mol·L－1·min－1C.vC＝0.01mol·L－1·s－1D.vD＝0.015mol·L－1·s－1题型03反应速率的计算【典例3】将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若90s后测得A的浓度为1mol/L，物质A表示的反应速率正确的是()A.2mol/(L·min) B.0.67mol/(L·min)C.1mol/(L·min) D.0.5mol/(L·min)方｜法｜点｜拨(1)公式法由v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)公式计算注意：如果题目中给出的是物质的量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。(2)关系式法运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的关系式计算。(3)“三段式”法运用“三段式”求解化学反应速率计算题的一般步骤：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计算。【变式3-1】某温度下，在容积为2L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＝－QkJ·mol－1(Q>0)，12s时反应达到平衡(即A和B的量不再发生变化)，生成C的物质的量为0.8mol，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12s内，A的平均反应速率为0.025mol·L－1·s－1B.12s后，物质C的量将会逐渐增大C.化学计量数之比b∶c＝2∶1D.12s内，A和B反应放出的热量为0.4QkJ【变式3-2】向一容积为5L的恒容密闭容器中充入5molA与8molB，在一定条件下反应：2A(g)＋3B(g)xC(g)＋yD(g)(x、y为正整数)反应进行2min后达到平衡，这2min内平均反应速率v(C)＝0.3mol·L－1·min－1，D的平衡浓度为0.3mol·L－1，又知v(B)∶v(C)＝3∶2，则下列说法中一定不正确的是()A.x∶y＝2∶1B.v(A)∶v(C)＝1∶1C.A的平衡浓度为0.4mol/LD.A与B的平衡浓度之比为2∶3题型04反应速率的影响因素【典例4】下列有关化学反应速率的说法正确的是()A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率B.10.0mL2mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变C.SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率减慢D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢方｜法｜点｜拨【变式4-1】某研究性学习小组探究影响反应速率的因素及反应速率的大小，测得的实验数据如表所示(忽略溶液体积变化)，下列说法错误的是()组号反应温度/℃参加反应的物质Na2S2O3H2SO4H2OV/mLc/(mol/L)V/mLc/(mol/L)V/mL①1020.110.43②3020.120.22③3010.220.13④3010.120.13A.实验①②探究温度对反应速率的影响B.实验②④探究Na2S2O3浓度对反应速率的影响C.四组实验中实验②的反应速率最大D.实验③完全反应需要tmin，平均反应速率v(Na2S2O3)＝eq\f(1,30t)mol/(L·min)【变式4-2】某小组为了探究影响NaHSO3溶液与KMnO4溶液在酸性条件下反应速率的因素，设计实验方案如表所示。实验1234V(NaHSO3)/mL(c＝0.2mol/L)5.05.06.04.0V(KMnO4)/mL(c＝0.1mol/L)1.51.51.51.5V(H2SO4)/mL(c＝0.6mol/L)1.52.02.51.5V(MnSO4)/mL(c＝0.1mol/L)0.00.00.00.5V(H2O)/mL2.0a0.0b褪色时间t/min8643下列说法正确的是()A.若a＝1.0时，实验1和2的结果说明溶液酸性越强，反应速率越快B.实验3中NaHSO3的反应速率为0.00375mol/(L·min)C.该反应的离子方程式为5SOeq\o\al(2－,3)＋2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋=2Mn2＋＋5SOeq\o\al(2－,4)＋3H2OD.若b＝2.5时，实验3和4的结果说明催化剂更有利于改变化学反应速率题型05反应速率图像【典例5】物理学将物质衰变(或消耗)一半所用时间叫“半衰期”。298K时，在催化剂作用下M生成N，反应物起始浓度与催化剂、反应时间关系如图所示。下列叙述错误的是()A.条件Ⅱ，M起始浓度为9.0mol·L－1时半衰期为187.5minB.条件Ⅲ，M的反应速率为1.2×10－2mol·L－1·min－1C.其他条件相同，催化剂浓度越大，反应速率越大D.其他条件相同时，M起始浓度越大，反应速率越快方｜法｜点｜拨【变式5-1】向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[0～t1阶段c(B)未画出]。图乙中四个阶段各改变一种不同的条件。已知，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法错误的是()A.若t1＝15s，则在0～t1时间段用C表示的化学反应速率为0.004mol·L－1·s－1B.B的起始物质的量为0.02molC.t5～t6阶段改变的条件可能是升高温度D.t1～t2阶段的K等于t3～t4阶段的K【变式5-2】某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH＜0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是()A.t2时加入催化剂B.t3时降低了温度C.t5时增大了压强D.t4～t5时间内转化率一定最低题型06反应历程分析【典例6】H2在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成N2和NH3的路径机理及活化能(kJ/mol)如图所示。下列说法错误的是()A.H2还原NO生成N2过程中，速率最慢的步骤为⑥B.Pd/SVG上H2还原NO，更容易生成NH3C.根据如图数据可计算NO＋5H=NH3＋H2O的ΔHD.由图可知，相同催化剂条件下反应可能存在多种反应历程方｜法｜点｜拨【变式6-1】理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法错误的是()A.HCN比HNC稳定B.该异构化反应的ΔH＝＋59.3kJ·mol－1C.正反应的活化能大于逆反应的活化能D.使用催化剂，可以改变反应的反应热【变式6-2】中国科学院化学研究所报道了化合物1催化CO2氢化机理。其机理中化合物1(催化剂，固态)→化合物2(中间产物，固态)的过程和其相对能量曲线如下图所示。下列说法错误的是()A.化合物1与CO2反应生成化合物2的过程中有两个过渡态TS11－2、TS21－2，说明这一过程包含两个基元反应B.图中I1－2生成化合物2的过程是放热过程C.过程①的活化能低于过程②的活化能D.过程①的热化学方程式为1(s)＋CO2(g)=I1－2(s)ΔH＝－2.08kJ·mol－1期末基础通关练（测试时间：10分钟）1.（24-25高二上·安徽芜湖·期末）在2L恒容密闭容器中进行反应X(A．v(X)=0.06molC．v(Z)=0.09mol2.（25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中）下列关于有效碰撞的说法正确的是A．活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞B．反应物分子的每次碰撞都能发生化学反应C．能够发生化学反应的碰撞是有效碰撞D．能发生有效碰撞的分子可能不具有足够高的能量，但具有合适的取向3.（25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中）对于有气体参加的化学反应来说，下列说法错误的是A．加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大B．升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大C．压缩容器体积，活化分子百分数不变，化学反应速率增大D．使用催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大4.（25-26高二上·四川·月考）可逆反应AgA．vA=0.15molC．vC=0.4mol5.（25-26高二上·北京·期中）反应3Fe①增加Fe的量②升高温度③向容器中充入氩气④向容器中充入水蒸气A．①③ B．②④ C．①② D．③④6.（25-26高二上·河南·月考）煤制水煤气的原理：Cs该反应，下列叙述正确的是A．CO(g)和H2g的总能量比C(s)和B．将煤块粉碎成煤粉，可以加快反应速率C．该反应需在高温下进行，是由该反应为吸热反应决定的D．对吸热反应而言，升高温度，逆反应速率减小期末综合拓展练（测试时间：30分钟）7.（25-26高二上·陕西安康·期中）向体积恒为2L的密闭容器中加入0.3mola、0.1molc和一定量的b三种气体，一定条件下发生如下反应：3a(g)⇌bA．此反应的平衡常数K的表达式为K=B．若t2=30s，则用a的浓度变化表示C．b的起始的物质的量为0.04molD．t0~t18.（25-26高二上·天津·月考）某温度下，容积一定的密闭容器中进行以下反应：2Xg+A．在容器中加入氩气，反应速率不变B．加入少量W，逆反应速率增大C．2Xl+YD．将容器的容积缩小，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增多9.（25-26高二上·浙江嘉兴·期中）某温度下，在恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(s)，反应进程如下图所示。下列说法正确的是A．0~2s内，D的平均反应速率为0.15mol·L-1·s-1B．反应进行过程中，v(B)：v(C)=2:1C．12s时，A的转化率为75%D．图中两曲线相交时，A和B的平均反应速率相等10.（25-26高二上·山东菏泽·期中）丙酮碘代反应CH3COCH3c(c(v/(×0.250.0501.40.500.0502.8a0.1005.60.500.1002.8下列说法正确的是A．速率方程中的m=1、n=1 B．该反应的速率常数k=2.8×C．增大反应物I2的浓度，反应的瞬时速率加快 D．11.（25-26高二上·湖北十堰·月考）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3 Ag+bBg⇌cCgΔA．12s内，A和B反应放出的热量为0.2QB．12s时，A的瞬时反应速率为0.05C．12s后，A的消耗速率等于B的生成速率D．该方程式为312.（25-26高二上·北京通州·期中）在2L的密闭容器中发生反应4A(sA．2min内v(B)=0.3C．v(B):v(13.（25-26高二上·河南焦作·期中）一定条件下，分别在甲、乙两个恒容密闭容器中加入H2和N2，发生反应：3H2g+N容器温度/K起始时物质的量浓度/(mol⋅10min时物质的量浓度/(mol⋅ccc甲T310.4乙T310.3下列说法正确的是A．容器甲中，0～10min内H2