2026年高考化学第一轮总复习导学案--第22讲　化学反应速率与反应进行的方向（含答案）

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1. 了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2. 认识温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律。3. 能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向。4. 认识化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，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。其单位是ml/(L·s)、ml/(L·min)等。据此回答下列问题。1. 某温度时，在体积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
活动一 化学反应速率的表示方法及简单计算
(1) 由图中数据分析，写出反应的化学方程式。
(2) 反应4 min时达到平衡，以X、Y、Z的浓度变化表示的化学反应速率分别是多少？【答案】 v(X)＝0.012 5 ml/(L·min)v(Y)＝0.037 5 ml/(L·min)v(Z)＝0.025 ml/(L·min)
(3) 该可逆反应中，X、Y的转化率分别是多少？当X、Y的起始物质的量满足什么条件时，X、Y的转化率相等？【答案】 10%、30%。X、Y起始物质的量之比等于对应物质的化学计量数之比。
2. 反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同条件下的反应速率如下：①v(A)＝0.15 ml/(L·s)②v(B)＝0.6 ml/(L·s)③v(C)＝0.4 ml/(L·s)④v(D)＝0.45 ml/(L·s)请你比较上述反应进行的快慢。【答案】 ④>②＝③>①
除了反应物的性质外，反应物的浓度、反应体系的温度、压强的大小、催化剂的使用与否，以及固体反应物颗粒的大小等都会影响反应速率。1. 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据，分析有关数据，回答下列问题。
活动二 影响化学反应速率的因素
(1) 由实验①②可得出什么结论？【答案】 接触面积越大，反应速率越大。(2) 探究反应物浓度对反应速率产生影响的实验有哪些？探究反应温度对反应速率产生影响的实验有哪些？【答案】 ①④或②③　④⑤(3) 本实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，其原因是什么？【答案】 实验中硫酸过量，金属完全反应，放出的热量相等，而反应在绝热条件下进行，所以使等体积溶液的温度升高值相近。
2. 把除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中，发现氢气的生成速率变化情况如图甲所示。
(1) 分析化学反应速率变化的原因。①t1～t2速率变化的主要原因是什么？【答案】 镁条与盐酸反应放热，温度升高使反应速率增大。②t2～t3速率变化的主要原因是什么？【答案】 盐酸浓度减小，反应速率减小。
(2) 在图乙中画出生成H2的体积随时间变化的示意图。【答案】
3. 以软锰矿浆(主要成分为MnO2，杂质为Fe、Al等元素的氧化物)和烟气(含有SO2、O2等)为原料可制备Mn2O3。向一定量软锰矿浆中匀速通入烟气，溶液中c(H2SO4)、c(MnSO4)随吸收时间的变化如图所示。
随着吸收时间增加，溶液中c(H2SO4)的增加呈现由慢到快的趋势，其主要原因是____________________________________________ 。
生成的Mn2＋催化O2氧化SO2生成H2SO4
4. 将一定浓度的NO、O2、NH3气体匀速通过装有催化剂的反应器，发生反应：4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 632.4 kJ/ml。测得NO的去除率随温度的变化如图所示。
(1) 在50～150 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率迅速上升的原因是_________________________________________________________ _________________。(2) 当反应温度高于380 ℃时，NO的去除率迅速下降的原因是__________________________________________________________________________。
催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大
催化剂活性下降、NH3与O2反应生成了NO共同使NOx去除反应速率迅速下降
5. NaClO可用于除去废水中的有机物。温度高于30 ℃，其他条件相同，废水中有机物的氧化率随温度的升高而降低的原因是_____________ _______________________________________________________________________。
温度高于30 ℃，温度升高导致NaClO分解，c(NaClO)减小，有机物的氧化速率降低
6. 尿素[CO(NH2)2]可以脱除烟气中的SO2。已知尿素在溶液中可发生如下水解反应：CO(NH2)2＋H2O===H2NCOONH4(该反应为吸热反应)，H2NCOONH4可以吸收SO2。现向0.2 ml/L的尿素溶液中通入含SO2的烟气(SO2占烟气的体积比为0.000 5%，其余为空气)，其他条件及反应时间一定，测得不同温度下烟气中SO2脱除率如图所示。
(1) 温度低于60 ℃时，温度越高，脱硫率越低的主要原因是_______________________________ ______________________________。(2) 温度高于60 ℃时，温度越高，脱硫率越高的主要原因是___________________________________________________ ___________________________________________________________。
温度低于60 ℃时，温度升高，SO2气体在水中的溶解度降低
温度高于60 ℃时，温度越高，尿素水解程度越大，使溶液中H2NCOONH4的浓度越大，使脱硫率越高
可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下，观察溶液褪色程度
(2) 金属也可用于还原废水中的Cr(Ⅵ)。其他条件相同时，用相同物质的量的Zn粉、Zn－Cu粉分别处理pH＝2.5的含Cr(Ⅵ)废水，废水中Cr(Ⅵ)残留率随时间的变化如图所示。图中b对应的实验方法处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好，其原因是_________________________________ ________________。
Zn－Cu粉在溶液中形成原电池，
1. 焓判据。已知下列反应都能自发进行，你认为它们能进行的原因是什么？(1) C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 217.5 kJ/ml(2) 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1 648.4 kJ/ml【答案】 两个反应气体分子数均减少，即ΔS0，故能自发进行的原因一定是ΔS>0。
3. 已知：一般气体分子数增多的反应是熵增加的反应。判断一定条件下，下列哪一个反应不可能自发进行？判断的依据是什么？A. 2O3(g)===3O2(g)　ΔH＜0B. 2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0C. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＜0D. CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0【答案】 B不可能自发进行。该反应的ΔH＞0、ΔS＜0，既不符合焓判据，也不符合熵判据。
4. 从废脱硝催化剂(主要成分为TiO2、V2O5)中回收TiO2和V2O5具有重要意义。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应，将生成的TiCl4与其他气体分离，并将其氧化得TiO2。该过程主要涉及反应如下：反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH1；反应Ⅱ：TiCl4(g)＋O2(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)　ΔH2＝－172 kJ/ml。已知：常压下TiCl4的沸点为136.4 ℃，C的燃烧热ΔH＝－393.5 kJ/ml，CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ/ml。(1) 反应Ⅰ的ΔH1＝__________kJ/ml。
(2) 从反应Ⅰ的混合体系中分离出TiCl4的措施是__________________ ____________________________________________________。(3) 氯化炉中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，其原因是_____________________________________________________________ ________。
将含有TiCl4、CO、Cl2的气体混合物通过热交换器降温冷凝
与生成CO2相比，生成CO使反应Ⅰ的ΔS更大，更有利于反应正向进行
1 下列说法正确的是 (　 　)A. [2023江苏卷]反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)的ΔS0，B错误；该反应是气体分子数减小的反应，ΔS0，D错误。
2 [2024南京二模]制备光电子功能材料ZnS可通过自发反应ZnO(s)＋H2S(g)===ZnS(s)＋H2O(g)　ΔH>0。下列说法正确的是 (　 　)A. 该反应的ΔS1∶2.8B. 当3v正(H2)＝2v逆(NH3)时，反应达到平衡状态C. 使用高效催化剂可降低反应的焓变D. 升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
【解析】 起始投入量n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8，而实际上按n(N2)∶n(H2)＝1∶3发生反应，则反应后，n(N2)∶n(H2)＞1∶2.8，A正确；用不同物质表示反应速率时，反应速率之比等于化学计量数之比，则当2v正(H2)＝3v逆(NH3)时，反应达到平衡状态，B错误；催化剂不能改变反应的焓变，C错误；不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，降低温度，正、逆反应速率均减小，只是增大或减小的程度不同，D错误。
A. 该反应的ΔS0，A错误；H2O(g)是产物，移除部分H2O(g)，反应物的浓度并没有增大，故正反应速率不会增大，B错误；增大一种反应物的浓度，可提高另外一种反应物的转化率，其自身的转化率减小，故提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，可增大CH4的平衡转化率，NO2的平衡转化率减小，C错误；由元素化合价变化可知，当消耗1 ml NO2时，转移4 ml电子，数目约为4×6.02×1023，D正确。
(2) [2024南京、盐城期末调研]氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理如下：NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)=== NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是__________ ____________。(3) [2024无锡期终调研]工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是________________________________________________。
反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)为放热反应
(4) [2024苏南八校大联考]已知25 ℃、101 kPa时，H2的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ/ml；N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/ml。有人提出利用2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)反应制备NH3的思路。请结合有关数据说明该反应难以实现的原因：_________________________ __________________________________________________________________________________________。
通过计算得出该反应的ΔH＝＋1 530 kJ/ml，虽然该反应的ΔS>0，但ΔH>0对反应自发性的影响更大，从而该反应难以实现
(5) CH4在Pt－Ni合金或Sn－Ni合金催化下脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。从化学反应速率角度分析，脱氢反应选择的催化剂为_________________(填“Pt－Ni合金”或“Sn－Ni合金”)，理由是______________________________________ ______________________________________________。
Pt－Ni合金作催化剂时，反应历程中基元反应的活化能都较小，化学反应速率更快　
【解析】 (3) NH3催化氧化后得到NO，在经过热交换器时，发生反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)，该反应的ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0。(5) 化学反应的决速步骤是基元反应活化能最高的一步。由图可知，Pt－Ni作催化剂时，基元反应活化能普遍偏低，反应速率较快。