普通高中化学学业水平合格性考试复习专题八化学反应的速率和限度课件

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考点1 化学反应速率及外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响
一、化学反应速率1.定义表示①___________进行快慢的物理量，常依据反应物消耗或生成物产生的快慢来粗略比较反应速率的大小。 2.表示方法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。公式v＝②________________。 
3.速率比规律同一反应速率用单位时间内不同物质的浓度变化表示时，数值之比等于方程式中各物质化学计量数之比。4.注意事项(1)单位：ml/(L·min)或ml/(L·s)。(2)一般不能用固体或纯液体物质表示。(3)化学反应速率指的是某一段时间内的平均速率。
二、影响反应速率的因素1.内因(主要因素)参加反应物质的性质。2.外因(次要因素)(1)浓度：对有气体参加的反应或溶液中发生的反应的反应速率产生影响，在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率，而与反应物总量无关。
(2)压强：只影响有气体参加或生成的化学反应的速率。增大压强，气体体积缩小，浓度增大，反应速率增大。当改变容器内压强而有关反应的气体浓度无变化时，则反应速率不变，如恒容时加稀有气体，如果恒压时加稀有气体，容器体积增大，有关反应的气体浓度减小，则反应速率减慢。 (3)温度：对任何反应的速率都有影响，一般温度每升高10 ℃，反应速率增大2~4倍，有些反应只有在一定温度范围内升温才能增大反应速率。
(4)催化剂：具有选择性，即一种催化剂对某一反应或某种反应起催化作用，一般使化学反应速率增大，催化剂参与反应过程，只是反应前后质量与化学性质不变。(5)其他因素：光、固体反应物的表面积(颗粒大小)、溶剂等。 注意：在上述影响化学反应速率的外界条件中，升温和使用催化剂增大反应速率，具有较好的实际应用价值。 当温度对反应速率的影响与浓度对反应速率的影响相冲突时，一般以温度对反应速率的影响为准。
在2 L的密闭容器中，加入3 ml H2和1 ml N2，发生反应N2＋ 3H2 2NH3。在2 s末时，测得容器中含有0.4 ml NH3，求该反应的化学反应速率。
【解析】 　　　N2＋　　3H2　 2NH3
起始量(ml)：1 3 0变化量(ml)：0.2 0.60.42 s末量(ml)：1－0.2 3－0.60.4
【答案】v(N2)＝0.05 ml/(L·s)v(H2)＝0.15 ml/(L·s)v(NH3)＝0.1 ml/(L·s)
【名师点评】(1)化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率。(2)无论物质浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。(3)对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值可能不同，但除固体或纯液体外每种物质都可以用来表示该反应的快慢。(4)在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
(5)对于在一个恒容密闭容器中发生的一般反应aA(g)＋bB(g) ===cC(g)＋dD(g)来说，有：vA∶vB∶vC∶vD＝ΔcA∶ΔcB∶ΔcC∶ΔcD＝ΔnA∶ΔnB∶ΔnC∶ΔnD＝a∶b∶c∶d(6)用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。
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.单位时间内某物质的浓度变化大，则该物质反应就快C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D.化学反应速率常用单位有ml·L－1·s－1和ml·L－1·min－1
2.(2021·广东东莞期末)纯净的碳酸钙与稀盐酸反应，不同时间收集到CO2的量如图所示。下列分析不合理的是(　　)
A.EF段反应速率最快B.FG段生成的CO2最多C.用CO2物质的量变化表示OE段的反应速率为0.05 ml/minD.为降低该反应速率，可向稀盐酸中加入适量的NaCl溶液
3.可逆反应A(g)＋ 4B(g) C(g)＋ D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是(　　)A.vA＝0.15 ml/(L·min)B.vB＝0.6 ml/(L·min)C.vC＝0.4 ml/(L·min)D.vD＝0.01 ml/(L·s)
【解析】用化学反应速率来比较不同反应的快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。解决此题应注意将四种情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位后再进行比较。
下列说法中正确的是(　　)A.升高温度只能增大吸热反应速率B.对于任何反应，增大压强都可加快反应速率C.使用正催化剂只加快正反应速率D.催化剂可以改变反应速率
【解析】温度升高，不论对放热反应还是吸热反应，反应速率都会增大；压强对于有气体参加的反应的反应速率的改变，实质上是指对容器体积的改变从而引起参加反应的气体浓度变化所致；在可逆反应中，催化剂可同等程度地改变(加快或减慢)正、逆反应速率。【答案】D【名师点评】本题考查了影响化学反应速率的因素，应注意各因素的适用范围及注意事项。正催化剂是指能加快反应速率的催化剂，负催化剂是指能减慢反应速率的催化剂。对可逆反应来说，同一催化剂对正、逆反应速率的影响是完全一致的。
1.(2021·广东江门检测)金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是(　　)
【解析】温度低、金属单质颗粒状、c(H＋)＝0.1 ml·L－1，A不符合题意；温度高、金属单质粉末状、c(H＋)＝0.2 ml·L－1，B符合题意；温度高、金属单质颗粒状、c(H＋)＝0.1 ml·L－1，C不符合题意；温度低、金属单质粉末状、c(H＋)＝0.2 ml·L－2，D不符合题意。
2.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)＋3H2(g) 2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能改变反应速率的是(　　)A.将Fe2O3由块状粉碎成粉末状B.保持容器容积不变，增加H2通入量C.保持容器内压强不变，充入N2D.保持容器容积不变，充入N2
【解析】A项，将Fe2O3块状固体粉碎可增加反应的接触面积，可加快反应速率，A项错误；B项，保持容积不变，增加H2通入量，可以加快化学反应速率，B项错误；C项，保持容器内压强不变，充入N2，气体体积增大，则各气态反应物、产物浓度减小，因此化学反应速率减慢，C项错误；D项，保持容器容积不变，充入N2，各气态反应物、产物浓度不变，因此化学反应速率不发生改变，D项正确。答案选D。
3.为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是(　　)
A.图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小B.相同环境下若图甲所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解催化效果好C.用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间D.为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位
4.反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0在一密闭容器中进行，则下列说法或结论中，能够成立的是(　　)A.其他条件不变，仅将容器的体积缩小一半，v正减小而v逆增大B.其他条件不变，升高温度，v正、v逆均增大且H2O(g)转化率增大C.保持容器体积不变，充入少量He使体系压强增大，v正、v逆均增大D.其他条件不变，适当增加C(s)的质量，v正增大而v逆减小
【解析】其他条件不变，仅将容器的体积缩小一半，反应混合气体的浓度增大，则v正、v逆均增大，A不成立。其他条件不变，升高温度，v正、v逆均增大；该反应的ΔH＞0，升高温度，平衡正向移动，则H2O(g)转化率增大，B成立。保持容器体积不变，充入少量He使体系压强增大，反应混合气体的浓度不变，则v正、v逆均不变，C不成立。其他条件不变，适当增加C(s)的质量，v正、v逆均不变，D不成立。
5.哈伯因发明了氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。一定条件下，在体积为10 L的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反应过程如图。下列说法正确的是(　　)
A.t1 min时正、逆反应速率相等B.X曲线表示NH3的物质的量随时间的变化关系C.0~8 min，H2的平均反应速率v(H2)＝0.75 ml·L－1·min－1D.10~12 min，N2的平均反应速率v(N2)＝0.25 ml·L－1·min－1
工业上合成氨、生产硫酸、硝酸的合成都用到催化剂，下面说法不正确的是(　　)A.使用催化剂的目的是增大反应速率，提高生产效率B.在化工生产中，为增大反应速率，优先考虑的措施是选用适宜的催化剂C.为增大氯酸钾的分解速率，使用二氧化锰D.为增大过氧化氢的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却
【解析】在影响化学反应速率的外界条件中，升高温度和使用催化剂增大化学反应速率具有较好的实际应用价值，在工业生产中一般优先考虑。【答案】D
1.据统计，约有80%~85%的化工生产过程使用催化剂，在化学实验室进行物质的制备时，也同样用到催化剂。以下反应不需用催化剂就能顺利进行的是(　　)A.工业合成氨B.工业上用氯气制取漂白粉C.工业制硫酸D.实验室制取溴苯
【解析】A、C、D项反应均要在催化剂条件下才能顺利进行。
2.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，反应的化学方程式为2CO＋2NO N2＋2CO2，为了控制大气污染，下列建议你认为可行的方法是(　　)A.使用催化剂 B.改变压强C.适当提高反应温度 D.将尾气点燃
【解析】改变压强能改变化学反应速率，但不容易操作；提高温度能加快反应速率，但平衡向逆反应方向移动，且不容易操作；使用催化剂能加快反应速率，且易操作。
3.下列实验中，反应速率增大是由催化剂引起的是 (　　)A.在碳粉中加入KClO3，点燃时燃烧更为剧烈B.H2O2中加入少量MnO2，即可迅速放出气体C.将炭块粉碎成粉末状，可使燃烧更加充分D.电解水时，加少量硫酸可使电解速率加快
1.(2021·1月广东学业水平测试)在汽车尾气系统中安装催化转化器，能有效降低CO、NO、NO2 等气体的排放，其中涉及的一个转化反应为2CO＋2NO N2＋2CO2。下列说法正确的是(　　)A.催化剂能使氮的氧化物完全转化为N2B.采用较长的排气管能杜绝污染性气体的排放C.汽车排气管的高温有利于提高该反应的速率D.加装催化转化器之后，汽车行驶时不再产生污染气体
【解析】该反应为可逆反应，所以反应物不可能完全转化；反应进行的程度与排气管长短无关；加装催化转化器之后，只能减少污染性气体的排放，不能完全消除。
2.(2021·7月广东学业水平测试)汽车尾气系统中的催化转化器使尾气发生反应2NOx＋ 2xCO 2xCO2＋N2，生成参与大气循环的无毒气体。下列说法正确的是(　　)A.催化剂加快了反应速率B.反应过程中没有能量的转化C.使用催化转化器可以避免排放温室气体D.采用较长的排气管能杜绝污染性气体的排放3.一定温度下，10 mL 0.40 ml·L－1 H2O2溶液发生催化
【解析】任何化学反应过程中都有能量的转化，故B不正确；该反应产物之一为二氧化碳，二氧化碳为温室气体，故C不正确；排气管长短不能改变生成物种类，与排放气体的种类无关，故D不正确。
3.一定温度下，10 mL 0.40 ml·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)A.0~6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 ml·L－1·min－1B.6~10 min的平均反应速率：v(H2O2)＜3.3×10－2 ml·L－1·min－1C.反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 ml·L－1D.反应至6 min时，H2O2分解了50%
【解析】根据题目信息可知，0~6 min，生成22.4 mL(标准状况)氧气，消耗0.002 ml H2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2 ml·L－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6 min时，剩余0.002 ml H2O2，此时c(H2O2)＝0.20 ml·L－1，C项错误；反应至6 min时，消耗0.002 ml H2O2，转化率为50%，D项正确。
考点2 可逆反应；化学平衡
一、可逆反应在①________条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。 注意：(1)在可逆反应中，把由反应物到生成物的反应叫做正反应；把由生成物到反应物的反应叫做逆反应。可逆反应用“ ”表示。
(2)在同一条件下，不能同时向两个方向进行的反应叫做不可逆反应。不可逆反应用“ ”表示。(3)必须强调“在同一条件下”，而在不同条件下能向两个方向进行的反应，不能叫做可逆反应。
二、化学平衡1.化学平衡状态的定义在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率②______，反应混合物中各组分的百分含量保持③______的状态。 注意：(1)可逆反应是前提，速率相等是实质，百分含量保持不变是标志。(2)v正＝v逆≠0，正反应和逆反应仍在进行。
2.判断可逆反应达到平衡状态的方法(1)v正＝v逆①若用同一物质表示该反应的正、逆反应速率，则v正(A)＝v逆(A)。②若用不同物质表示该反应的正、逆反应速率，则v正(A)∶v逆(B)＝m∶n(m、n为化学方程式中A、B前面的化学计量数)。
(2)某些物理量不随时间变化而变化可逆反应到达化学平衡后，很多物理量，如：各组分物质的量、质量、质量分数、物质的量分数、物质的量浓度、颜色、压强、体积、气体密度、气体平均摩尔质量、转化率等均不随时间变化而变化。但反过来，这些物理量不再变化不一定说明反应已达到平衡状态。如对于恒容密闭容器中的可逆反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，反应过程中气体的总物质的量、压强、密度等不变就不能作为可逆反应达到平衡状态的标志。
下列说法中可以充分说明反应：P(g)＋Q(g) R(g)＋S(g)在恒温下已达平衡状态的是(　　)
A.反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化
【解析】A项、D项不正确，该可逆反应是一个反应前后气体分子数不变的反应，不管反应是否达到平衡，体系的压强、气体的总物质的量均保持不变。B项符合平衡的特征：正、逆反应速率相等。B项正确。 C项符合可逆反应的特征，但不是化学平衡特征，反应不一定达到了平衡状态。【答案】B【规律方法】对于反应前后气体体积相等的反应，不论反应是否平衡，气体总物质的量、总压强总是不变，因而不能作为平衡状态的标志。
1.在一定温度下，某反应A＋B C体系中，n(A)随反应时间(t)的变化如下表：
该反应处于平衡状态的时间区域为(　　)
A.1~2 min B.1~3 minC.2~3 min D.3~5 min
【解析】由表可知，3~5 min A的物质的量不再变化，说明反应处于平衡状态。
2.(2022·广东联考)在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s) C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的有(　　 )个
①容器内温度不变　②混合气体的密度不变　③混合气体的压强不变　④混合气体的平均相对分子质量不变　⑤C(g)的物质的量浓度不变　⑥容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1　 ⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零　⑧单位时间内生成n ml D，同时生成2n ml AA.4　　　B.5　　　C.6　　　D.7
【解析】①该容器为绝热容器，容器内温度不变，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，恒容容器中混合气体的密度增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的密度不变，混合气体的密度不变能说明反应达到平衡状态；③该反应反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中混合气体分子总物质的量始终不变，由于是绝热容器，建立平衡过程中容器温度变化，混合气体压强发生变化，达到平衡时温度不变，混合气体压强不变，混合气体的压强不变说明反应达到平衡；
④由于B呈固态，根据质量守恒定律，建立平衡过程中气体的总质量增大，混合气体分子总物质的量始终不变，混合气体的平均相对分子质量增大，达到平衡时混合气体总质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态；⑤C(g)的物质的量浓度不变是化学平衡的特征标志，说明反应达到平衡状态；⑥达到平衡时A、C、D的浓度保持不变，但不一定等于2∶1∶1，A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1时反应不一定达到平衡状态；⑦某时刻v(A)＝2v(C)且不等于零，没有指明是正反应速率，还是逆反应速率，不能说明反应达到平衡状态；⑧单位时间内生成n ml D一定消耗2n ml A，同时生成2n ml A，A的浓度不变说明反应达到平衡状态；能说明反应达到平衡状态的有①②③④⑤⑧，共6个。
3.(2021·广东东莞月考)一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 ml N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
【解析】①反应混合物的质量始终保持不变，但体积会发生变化，气体密度保持不变，说明达到平衡状态，故选；②ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志，故不选；③该反应是充入1 ml N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，曲线趋势不正确，故不选；④N2O4的转化率先增大，后保持不变，说明达到平衡状态，故选；综上所述，①④正确。
【解析】温度升高，化学反应速率增大，A项错误；增大压强，有气体参加的化学反应的速率增大，B项正确；反应达到平衡时，v(正反应)＝v(逆反应)≠0，C项错误；反应达到平衡时，因反应可逆，N2转化率小于100%，D项错误。【答案】B
1.(2022·广东联考)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。下列叙述正确的是(　　)
A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度：a点小于b点C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段
【解析】A.化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率还在改变，未达平衡，错误；B.a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误；C.从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D.随着反应的进行，正反应速率增大，Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段，正确。
2.对于可逆反应，改变下列条件，化学反应速率一定改变，化学平衡一定发生移动的是(　　)A.加入催化剂B.温度C.增大某一反应物的质量D.压强
3.工业上利用焦炭与水蒸气生产H2的反应原理为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)(反应吸热)；CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)(反应放热)；第二步生产的原料CO来源于第一步的产物。为提高原料的利用率及H2的日产量，下列措施中不可取的是(　　)
①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物②第二步生产应采用适当的温度和催化剂③第一、二步生产中均充入足量水蒸气④第二步应在低温下进行⑤第二步生产采用高压⑥第二步生产中增大CO的浓度A.①③⑤ B.②④⑥C.②③⑤ D.①④⑤⑥
【解析】第一步产生的H2使第二步的平衡逆向移动，故应先进行分离，①错误；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响H2的日产量，温度过高则平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确、④错误；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高焦炭的利用率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错误；增大CO浓度并未提高主要原材料焦炭的利用率，⑥错误。
1.(2022·1月广东学业水平测试)一定条件下，恒容密闭容器中发生可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。 下列说法正确的是(　　)A.N2和H2可完全转化为NH3B.平衡时，正、逆反应速率相等C.充入NH3，正、逆反应速率都降低D.平衡时，N2、H2和NH3的浓度一定相等
【解析】该反应为可逆反应，故N2和H2不可能完全转化为NH3；充入NH3，逆反应速率增大；平衡时，N2、H2和NH3的浓度不再发生变化，但不一定相等。
2.(2020·7月广东学业水平测试)汽车尾气污染已成为突出的环境问题。反应2NO＋2CO 2CO2＋N2可用于净化汽车尾气。一定条件下，该反应进行一段时间后， 各物质的浓度均不再变化，此时(　　)A.反应完全停止B.反应达到了平衡状态C.反应物消耗完全D.正反应速率大于逆反应速率
【解析】各物质的浓度不再变化时，说明反应达到了平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，但化学平衡是一种动态平衡，反应物也不可能完全转化。
3.(2022·7月广东学业水平测试)工业合成氨反应为： N2＋3H2 2NH3。该反应若在密闭容器中进行，下列有关说法正确的是(　　)A.减压可以提高NH3产量B.使用催化剂可加快反应速率C.升高温度可以实现N2的完全转化D.平衡时NH3的物质的量是N2的两倍