2024届高考化学一轮复习练习第七章化学反应速率与化学平衡第32讲化学反应速率

这是一份2024届高考化学一轮复习练习第七章化学反应速率与化学平衡第32讲化学反应速率，共28页。
[课程标准] 1.知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方法。2.了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。3.了解活化能的概念，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。
考点一 化学反应速率的概念及计算
1．化学反应速率
(1)表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
(2)数学表达式及单位
v＝ eq \f(Δc,Δt) ，单位为ml·L－1·s－1或ml·L－1·min－1。
(3)注意事项
①不能用固体或纯液体来表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。
②化学反应速率一般指平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。
③同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的化学反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。
(4)与化学方程式中化学计量数的关系
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。
2．定量比较化学反应速率大小的两种方法
(1)归一法：先换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA(g)＋bB(g)cC(g)，若 eq \f(v（A）,a) ＞ eq \f(v（B）,b) ，则用A表示时的反应速率比用B表示时大。
(3)应用举例
已知反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)在不同条件下的化学反应速率如下：
①v(A)＝0.5 ml·L－1·s－1
②v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1
③v(C)＝0.8 ml·L－1·s－1
④v(D)＝6 ml·L－1·min－1
该化学反应在上述4种条件下由快到慢的顺序为 。
解析： 归一法：①v(B)＝ eq \f(1,2) v(A)＝0.25 ml·L－1·s－1，②v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1，③v(B)＝ eq \f(1,3) v(C)＝ eq \f(1,3) ×0.8 ml·L－1·s－1≈0.27 ml·L－1·s－1，④v(B)＝ eq \f(1,4) v(D)＝ eq \f(1,4) ×6 ml·L－1·min－1＝1.5 ml·L－1·min－1＝0.025 ml·L－1·s－1，故该化学反应由快到慢的顺序为②＞③＞①＞④。
比值法：① eq \f(1,2) v(A)＝ eq \f(1,2) ×0.5 ml·L－1·s－1＝0.25 ml·L－1·s－1，②v(B)＝0.3 ml·L－1·s－1，③ eq \f(1,3) v(B)＝ eq \f(1,3) ×0.8 ml·L－1·s－1≈0.27 ml·L－1·s－1，④ eq \f(1,4) v(B)＝ eq \f(1,4) ×6 ml·L－1·min－1＝1.5 ml·L－1·min－1＝0.025 ml·L－1·s－1，故该化学反应由快到慢的顺序②＞③＞①＞④。
答案： ②＞③＞①＞④
3．化学反应中各物质浓度的计算模型——“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。
例如：反应 mA ＋ nBpC
eq \a\vs4\al(起始浓度,（ml·L－1）) a b c
eq \a\vs4\al(转化浓度,（ml·L－1）) x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
eq \a\vs4\al(某时刻浓度,（ml·L－1）) a－x b－ eq \f(nx,m) c＋ eq \f(px,m)
(3)根据已知条件列式计算。
[正误辨析]
(1)化学反应速率为0.8 ml·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L－1( )
(2)由v＝ eq \f(Δc,Δt) 计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值( )
(3)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( )
学生用书第155页
(4)有时也可以用单位时间内某物质质量的变化量来表示化学反应速率( )
(5)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快( )
答案： (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
一、化学反应速率的计算
1．硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：
O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050 ml·L－1，15 ℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的关系如表所示。
计算该反应在180～240 s区间的平均反应速率(写出计算过程)。
解析： v(180～240 s)＝ eq \f(0.050 ml·L－1×（48.8%－41.8%）,（240－180） s) ≈5.8×10－5 ml·L－1·s－1。
答案： 5.8×10－5 ml·L－1·s－1(计算过程见解析)
2．在新型RuO2催化剂作用下，使HCl转化为Cl2的反应2HCl(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以ml·min－1为单位，写出计算过程)。
解析： 解法一 2.0～6.0 min内，Δn(Cl2)＝5.4×10－3 ml－1.8×10－3 ml＝3.6×10－3 ml，
v(Cl2)＝ eq \f(3.6×10－3 ml,4 min) ＝9.0×10－4 ml·min－1，所以v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×9.0×10－4 ml·min－1＝1.8×10－3 ml·min－1。
解法二 设HCl转化的物质的量为n，则
2HCl(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)
2 1
n (5.4－1.8)×10－3 ml
解得n＝7.2×10－3 ml，
所以v(HCl)＝ eq \f(7.2×10－3 ml,6.0－2.0 min) ＝1.8×10－3 ml·min－1。
答案： 1.8×10－3 ml·min－1(计算过程见解析)
3．工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见表：
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝ kPa·min－1。
解析： 列出“三段式”
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
初始/ml 4 2 0
转化/ml 2 1 2
10 min/ml 2 1 2
气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p10 min 满足 eq \f(p0kPa,p10 min kPa) ＝ eq \f(6 ml,5 ml) ，即p10 min＝ eq \f(5,6) p0 kPa，p初始(SO2)＝ eq \f(2,3) p0 kPa，p10 min(SO2)＝ eq \f(5,6) p0 kPa× eq \f(2,5) ＝ eq \f(1,3) p0 kPa，故v(SO2)＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)p0 kPa－\f(1,3)p0 kPa)) ÷10 min＝ eq \f(p0,30) kPa·min－1。
答案： eq \f(p0,30)
二、速率常数的计算
4．工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)该反应的逆反应速率表达式为v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：
由上述数据可得该温度下，c2＝ ml·L－1，该反应的逆反应速率常数k＝ L3·ml－3·min－1。
解析： 根据v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，由表中数据可得：c eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) ＝ eq \f(8.0 ml·L－1·min－1,0.1 ml·L－1×k) ，c2＝
eq \f(6.75 ml·L－1·min－1,（0.15 ml·L－1）3×k) ，有k× eq \f(8.0 ml·L－1·min－1,0.1 ml·L－1×k) × eq \f(6.75 ml·L－1·min－1,（0.15 ml·L－1）3×k) ＝16.0 ml·L－1·min－1，解得k＝1.0×104 L3·ml－3·min－1，代入c2的等式可得c2＝0.2 ml·L－1。
答案： 0.2 1.0×104
5．已知2N2O5(g)2N2O4(g)＋O2(g)，起始时N2O5(g)为35.8 kPa，分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中pO2＝2.9 kPa，则此时的pN2O5＝ kPa，v＝ kPa·min－1。
解析： 2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)
起始/kPa 35.8 0 0
62 min时/kPa 35.8－2.9×2 2.9
＝30.0
v＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。
答案： 30.0 6.0×10－2
6．N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝ 。
解析： Kp＝ eq \f(p2（NO2）,p（N2O4）) ，平衡时NO2、N2O4的消耗速率比＝v(NO2)∶v(N2O4)＝k2·p2(NO2)∶[k1·p(N2O4)]＝2∶1，则k1＝ eq \f(1,2) Kp·k2。
答案： eq \f(1,2) Kp·k2
eq \a\vs4\al(知识拓展)
1．速率常数：假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，其速率可表示为v＝kca(A)cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数。
2．正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系：对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝ eq \f(cc（C）·cd（D）,ca（A）·cb（B）) ，反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝ eq \f(k正,k逆) 。
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考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因
反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。
2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)
3．压强对化学反应速率的影响
一定温度下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在密闭容器中进行，分析下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(1)缩小体积增大压强： ；
(2)恒容充入氢气： ；
(3)恒容充入氮气： ；
(4)恒压充入氮气： 。
答案： (1)增大 (2)增大 (3)无影响 (4)减小
4．理论解释——有效碰撞
(1)有效碰撞

(2)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
(3)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。活化能越小，反应速率越大。
图中：E1为正反应的活化能，E3为使用催化剂时正反应的活化能，E2为逆反应的活化能。
(4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
[正误辨析]
(1)催化剂都不参加化学反应( )
(2)升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大( )
(3)可逆反应中减小产物的浓度可增大正反应的速率( )
(4)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大( )
(5)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大( )
(6)对可逆反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快( )
答案： (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
1．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
D [结合选项知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。]
2．O3在水中易分解，一定条件下，相同浓度的O3的浓度减小一半所需的时间(t)如表。
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根据表中的递变规律，推测O3分别在以下条件下反应：①40 ℃、pH＝3.0；②10 ℃、pH＝5.0；③30 ℃、pH＝7.0，分解速率依次增大的顺序为( )
A.①②③ B．③②①
C.②①③ D．③①②
C [分析题表中数据，温度一定时，pH越大，c(O3)减小一半所需时间越短；pH一定时，温度越高，c(O3)减小一半所需时间越短。由题表中数据可知，c(O3)减小一半，在①40 ℃、pH＝3.0时，所需时间在31～158 min之间；在②10 ℃、pH＝5.0时，所需时间大于169 min；在③30 ℃、pH＝7.0时，所需时间小于15 min，则分解速率依次增大的顺序为②Ⅰ，对比Ⅳ和Ⅰ，Ⅳ中加入的KI的浓度小且加入了I2，反应ⅰ消耗H＋和I－，反应ⅱ消耗I2，由此说明反应ⅱ比反应ⅰ快，反应ⅱ产生的H＋使反应ⅰ加快，D项错误。]
8．铁的配合物离子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：
下列说法错误的是( )
A.该过程的总反应为HCOOH eq \(=====,\s\up7(催化剂)) CO2↑＋H2↑
B.H＋浓度过大或者过小，均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价未发生变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
D [A项，由反应机理可知，HCOOH电离出氢离子后，HCOO－与催化剂结合，放出二氧化碳，然后又结合氢离子转化为氢气，所以化学方程式为HCOOH eq \(=====,\s\up7(催化剂)) CO2↑＋H2↑，故A正确；B项，若氢离子浓度过低，则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低，反应速率减慢，若氢离子浓度过高，则会抑制甲酸的电离，使甲酸根离子浓度降低，导致反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢，所以氢离子浓度过高或过低，均导致反应速率减慢，故B正确；C项，由反应机理可知，Fe在反应过程中化合价未发生变化，故C正确；D项，由反应进程可知，反应Ⅳ→Ⅰ相对能量最大，反应速率最慢，对该过程的总反应起决定作用，故D错误。]
9．化学工作者对NO与H2的反应进行研究，提出下列三步机理：(k为速率常数)
第一步：2NON2O2 快反应，平衡时：v正＝k正·c2(NO)＝v逆＝k逆·c(N2O2)
第二步：N2O2＋H2N2O＋H2O 慢反应
第三步：N2O＋H2N2＋H2O 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步平衡，下列说法正确的是( )
A．v(第一步逆反应)Ⅱ>Ⅰ。(4)①与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ加入少量HCl溶液，实验Ⅴ加入少量NaOH溶液，其他实验条件均相同，由题图可知，反应速率：Ⅴ>Ⅲ>Ⅳ，据此得出结论：碱性环境能加快H2O2分解的速率，酸性环境能减慢H2O2分解的速率。②实验Ⅲ在t1～t2时间内，生成标准状况下O2的体积为(b－a) mL，则有n(O2)＝ eq \f(（b－a）×10－3,22.4) ml，反应中消耗H2O2的物质的量n(H2O2)＝2n(O2)＝ eq \f(（b－a）×10－3,11.2) ml，溶液的总体积为11 mL，故以H2O2表示的反应速率v(H2O2)＝ eq \f(（b－a）×10－3,11.2×0.011×（t2－t1）) ml·L－1·s－1＝ eq \f(b－a,123.2（t2－t1）) ml·L－1·s－1。
答案： (1)探究反应物浓度对反应速率的影响
(2)2H2O2 eq \(=====,\s\up7(FeCl3)) 2H2O＋O2↑
(3)Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ
(4)①碱性环境能加快H2O2分解的速率，酸性环境能减慢H2O2分解的速率 ② eq \f(b－a,123.2（t2－t1）) ml·L－1·s－1
学生用书第163页t/s
120
180
240
330
600
700
800
α/%
33.0
41.8
48.8
58.0
70.4
71.0
71.0
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n(Cl2)/10－3 ml
0
1.8
3.7
5.4
7.2
反应时间/min
SO2(g)/ml
O2(g)/ml
SO3(g)/ml
0
4
2
0
5
1.5
10
2
15
1
CO浓度/(ml·L－1)
H2浓度/(ml·L－1)
逆反应速率/(ml·L－1·min－1)
0.1
c1
8.0
c2
c1
16.0
c2
0.15
6.75
选项
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
pH
t/min
T/℃
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
探究对象的反应
2H2O2===2H2O＋O2↑
控制的可变量
催化剂
温度
控制的不变量
浓度、温度等
浓度、催化剂等
实验方案
取相同量的5%H2O2溶液于两支规格相同的试管中，向其中一支试管中加入少量MnO2，另一支不加，在常温下观察
取相同量的5%H2O2溶液于两支规格相同的试管中，给其中一支试管加热，另一支不加热，观察
实验编号
温度/℃
酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
①
25
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.1 ml·L－1
②
25
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.2 ml·L－1
③
50
4 mL 0.01 ml·L－1
2 mL 0.1 ml·L－1
序号
纯锌粉(g)
2.0 ml·L－1
硫酸溶液(mL)
温度(℃)
硫酸铜固体(g)
加入蒸馏水(mL)
Ⅰ
2.0
50.0
25
0
0
Ⅱ
2.0
40.0
25
0
10.0
Ⅲ
2.0
50.0
25
0.2
0
Ⅳ
2.0
50.0
25
4.0
0
实验序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
实验编号
初始pH
废水样品体积/mL
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60


实验方案
(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论

实验方案
(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
用等物质的量的K2SO4·
Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验
反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) )大于实验①中的c(Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) )，则假设一成立；若两溶液中的c(Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) )相同，则假设一不成立
编号
时间/minc (NH3)/(10－3 ml·L－1)表面积/cm2
0
20
40
60
80
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x
③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
反应物
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
水
浓度/
(ml·L－1)
体积/
mL
浓度/(ml·L－1)
体积/
mL
甲
0.1
10
0.1
10
5 mL
乙
0.2
5
0.2
5
20 mL
序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
试剂组成
0.4 ml·L－1KI
a ml·L－1KI、
0．2 ml·L－1
H2SO4
0.2 ml·L－1
H2SO4
0.2 ml·L－1KI、
0．000 2 ml I2
实验现象
溶液变黄，一段时间后出现浑浊
溶液变黄，出现浑浊较Ⅰ快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较Ⅰ快
t/min
0
40
80
160
260
1 300
1 700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
编号
反应物
催化剂
Ⅰ
10 mL 2% H2O2溶液＋1 mL水
无
Ⅱ
10 mL 5% H2O2溶液＋1 mL水
无
Ⅲ
10 mL 5% H2O2溶液
1 mL 0.1 ml·L－1 FeCl3溶液
Ⅳ
10 mL 5% H2O2溶液＋少量HCl溶液
1 mL 0.1 ml·L－1FeCl3溶液
Ⅴ
10 mL 5% H2O2溶液＋少量NaOH溶液
1 mL 0.1 ml·L－1FeCl3溶液