化学反应速率

[考试标准]

考点一：化学反应速率的定量分析

1.（2017·浙江温州十校联合体）反应4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的平均速率v（x）（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（　　）

A.v（NH3）＝0.010 mol·L－1·s－1

B.v（O2）＝0.001 0 mol·L－1·s－1

C.v（NO）＝0.001 0 mol·L－1·s－1

D.v（H2O）＝0.045 mol·L－1·s－1

解析　在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则v（H2O）＝＝0.001 5 mol·L－1·s－1，速率之比等于化学计量数之比，则：v（NH3）＝v（H2O）＝0.001 mol·L－1·s－1；v（O2）＝v（H2O）＝0.001 25 mol·L－1·s－1；v（NO）＝v（H2O）＝0.001 mol·L－1·s－1。

答案　C

考点二：影响化学反应速率的因素

2.（2018·嘉兴一中模拟）在不同浓度（c）、温度（T）条件下，蔗糖水解的瞬时速率如下表数据所示，下列判断不正确的是（　　）

A.a＝6.00

B.不同温度、不同蔗糖初始浓度的条件下，v可能相同

C.318.2＜b＜328.2

D.不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同

解析　A.由表可知温度由318.2→328.2 ℃，在浓度相同的情况下＝＝＝＝0.4，所以a＝＝6，故A正确；B.温度越高，浓度越大，反应速率越快，因此改变温度和蔗糖初始浓度，可以使反应速率相等，例如，浓度为0.5 mol/L，使温度从328.2 ℃降低，反应速率逐渐减小，可以在某个温度时使反应速率等于4.5 mol/（L·min），故B正确；C.浓度相同的情况下，温度越高，反应速率越快，b时速率介于3.6～9.0之间，则318.2＜b＜328.2，故C正确；D.温度越高反应速率越快，所以蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，温度高的所需时间短，故D错误；故选D。

答案　D

考点三：活化分子、活化能

3.（2017·温州二外语学校）下列说法不正确的是（　　）

A.能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子

B.活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能

C.催化剂能参与反应，可降低原反应所需活化能

D.非活化分子也有可能发生有效碰撞

解析　A.在化学反应中，只有能量比平均能量高的反应物分子发生碰撞时才能发生化学反应，我们把能引发化学反应的碰撞称为有效碰撞，发生有效碰撞的分子称为活化分子，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子，故A正确；B.使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能，故B正确；C.催化剂改变化学反应速率，降低反应的活化能，故C正确；D.非活化分子不具备较高的能量，不能引发化学反应，不能发生有效碰撞，故D错误。

答案　D

考点四：“控制变量”探究影响反应速率的因素

4.（2018·浙江暨阳联合）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、催化剂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，下列说法不正确的是（　　）

A.实验①在15 min内M的降解速率为1.33×10－5mol/（L·min）

B.若其他条件相同，实验①②说明升高温度，M降解速率增大

C.若其他条件相同，实验①③证明pH越高，越不利于M的降解

D.实验④说明M的浓度越小，降解的速率越快

解析　A.根据化学反应速率的数学表达式，v（M）＝（0.3－0.1）×10－3/15 mol/（L·min）＝1.33×10－5mol/（L·min），故A说法正确；B.①②不同的是温度，②的温度高于①，在相同的时间段内，②中M的浓度变化大于①，说明②中M的降解速率大，故B说法正确；C.①③对比温度相同，③的pH大于①，在相同的时间段内，①中M浓度变化大于③，说明①的降解速率大于③，故C说法正确；D.①④对比M的浓度不同，0～15时间段内，④中M浓度变化小于①，说明M的浓度越小，降解速率越小，故D说法错误。

答案　D

考点五：反应速率图像

5.（2017·浙江绍兴诸暨中学）一定温度下，将1 mol A和1 mol B气体充入2 L恒容密闭容器中，发生反应：A（g）＋B（g）xC（g）＋D（s），t1时达到平衡。在t2、t3时刻分别改变反应的一个条件，测得容器中气体C的浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（　　）

A.反应方程式中的x＝1

B.t2时刻改变的条件是使用催化剂

C.t3时刻改变的条件是移去少量物质D

D.t1～t3间该反应的平衡常数均为4

解析　A.t2时刻C的浓度增大，但平衡不移动，应是增大压强造成的，压强不影响该平衡，所以有x＝1＋1＝2，故A错误；B.加入催化剂C的浓度不发生变化，故B错误；C.D为固体，减少D的量，不影响平衡，C的浓度不发生变化，故C错误；D.t1～t3间温度相同，平衡常数相同，由图可知平衡时C的浓度为0.5 mol/L，则：

所以平衡常数K＝＝＝4，故D正确。

答案　D

易错点一　不能准确计算化学反应速率

1.计算化学反应速率时，要注意题目要求用何种物质表示，且注意是单位时间内物质的量浓度的变化量，一般不用物质的量的变化量来表示。

2.化学反应速率是在一段时间内的平均速率，且均取正值。

3.固体和纯液体（不是溶液），其浓度可视为常数，因此不用固体和纯液体表示化学反应速率。

[易错训练1]　（2018·宁波高三适应性测试）近些年，地表水和地下水域中的高氯酸盐污染及其降解受到环境工作者的关注。某科研小组研究了一定条件下温度、酸碱性对其降解的影响（初始质量浓度均为100 mg/L），测得数据如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A.在pH＝7.5、温度为35 ℃时，0～60 h内高氯酸盐的降解平均速率为1 mg/（L· h）

B.当pH＝7.5时，高氯酸盐降解最适宜温度为30 ℃

C.当温度一定时，随pH的减小，高氯酸盐的降解速率不一定增大

D.当降解时间为100 h时 ，pH＝7.5、温度为28 ℃与pH＝7.3、温度为30 ℃两种条件下高氯酸盐的降解率可能相等

解析　A.在pH＝7.5、温度为35 ℃时，0～60 h内高氯酸盐的浓度改变量约为100 mg/L－60 mg/L＝40 mg/L，所以降解平均速率为2/3 mg/（L·h），故A错误；B.由图像可知，当pH＝7.5时，高氯酸盐降解最适宜温度为30 ℃，故B正确；C.当温度一定时，随pH的减小，高氯酸盐的降解速率不一定增大，例如，pH＝9.0时的降解速率低于pH＝10.0时的降解速率，故C正确；D.由图像中的变化趋势分析可得，当降解时间为100 h时 ，pH＝7.5、温度为28 ℃与pH＝7.3、温度为30 ℃两种条件下高氯酸盐的降解速率可能相等，大约都是0.6 mg/（L·h），所以D正确。本题正确答案为A。

答案　A

易错点二　不能正确理解外界条件对速率的影响

1.误认为随着化学反应的进行，化学反应速率一定逐渐减小。其实不一定，因为反应速率不仅受浓度影响，而且受温度影响，一般会先增大后减小。

2.误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的浓度变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小（增大固体的接触面积）则化学反应速率会加快。

3.误认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气（或不参与反应的气体），压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气（或不参与反应的气体）而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。

[易错训练2]　（2018·嘉兴高三二模）已知：2N2（g）＋6H2O（g）4NH3（g）＋3O2（g）　ΔH＝＋Q kJ·mol－1，下图为该反应在不同初始浓度的N2和不同催化剂Ⅰ、Ⅱ作用下（其他条件相同），体积为2 L的密闭容器中n（NH3）随反应时间的变化曲线，下列说法正确的是（　　）

A.0～6 h内，催化剂Ⅰ的催化效果比催化剂Ⅱ的好

B.a点时，催化剂Ⅰ、Ⅱ作用下N2的转化率相等

C.0～5 h内，在催化剂Ⅰ的作用下，O2的反应速率为0.12 mol/（L·h）

D.0～12 h内，催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂Ⅰ的多

解析　A.催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的条件下，N2的初始浓度不同，催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的催化效果没法比较，A错误；B.N2的初始浓度不同，a点时生成NH3的物质的量相等，因此N2的转化率不相等，B错误；C.由图像可知0～5 h内，在催化剂Ⅰ的作用下，生成NH3的物质的量为0.8 mol，根据方程式可知生成O2的物质的量为0.6 mol，所以O2的反应速率为：＝0.06 mol/（L·h），C错误；D.0～12 h内，催化剂Ⅱ作用下生成NH3的物质的量比催化剂Ⅰ的多，因此催化剂Ⅱ作用下反应吸收的热量比催化剂Ⅰ的多，D正确。答案选D。

答案　D

易错点三　不会判断外界条件对v正、v逆的影响

误认为温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响不一致，如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动，则对于放热反应，升温时，逆反应速率增大，而正反应速率减小。其实不然，温度升高，正、逆反应速率都增大，只是吸热反应方向速率增大程度大；增加压强，v正、v逆均增大，对气体系数和大的一方，速率改变大。

[易错训练3]　（2018·嘉兴第一中学高三）对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4＋2NO2N2＋CO2＋2H2O。在1 L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2，测得n（CH4）随时间变化的有关实验数据见下表。

下列说法正确的是（　　）

A.组别①中，0～20 min内，NO2的降解速率为 0.02 5 mol·L－1·min－1

B.由实验数据可知实验控制的温度T1＜T2

C.40 min时，表格中T2对应的数据为0.18

D.0～10 min内，CH4的降解速率①＞②

解析　A.随着反应的进行，反应物的浓度降低，反应速率减小，故组别①中，0～20 min内，NO2的降解平均速率为0.025 mol·L－1·min－1，选项A错误；B.温度越高反应速率越大，达平衡所需时间越短，由实验数据可知实验控制的温度T1<T2，选项B正确；C.40 min时，①组已达平衡，则②组也一定达平衡，表格中T2对应的数据为0.15，选项C错误；D.0～10 min内，CH4的降解速率②>①，选项D错误。答案选B。

答案　B

1.（2018·浙江4月）某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO（g）＋O2（g）===2NO2（g），在其他条件相同时，测得实验数据如下表：

根据表中数据，下列说法正确的是（　　）

A.升高温度，反应速率加快

B.增大压强，反应速率变慢

C.在1.0×105 Pa 90 ℃条件下，当转化率为98%时反应已达到平衡

D.若进入反应塔的混合气体为a mol，反应速率以v＝Δn/Δt表示，则在8.0×105 Pa 30 ℃条件下，转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370 mol·s－1

解析　A.根据表格信息，温度升高，为使压强不变，体积变大，导致浓度下降，反应速率下降，无法得出温度对反应速率的影响，故A选项错误。B.根据表格信息，相同温度时，压强升高，达到所列转化率的时间减少，化学反应速率加快，故B选项错误。C.根据题目已知信息，无法判断此时是否达到平衡，故C选项错误。D.当混合气体是a mol时，其中的NO为mol，转化率从50%增加到90%的过程中，NO反应了mol，经过的时间为3.7 s，所以反应速率为4a/370 mol·s－1，故D选项正确。

答案　D

2.（2016·浙江10月）为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c（R）随时间变化如图。下列说法不正确的是（　　）

A.25 ℃时，在10～30 min内，R的分解平均速率为0.030 mol·L－1·min－1

B.对比30 ℃和10 ℃曲线，在50 min时，R的分解百分率相等

C.对比30 ℃和25 ℃曲线，在0～50 min内，能说明R的分解平均速率随温度升高而增大

D.对比30 ℃和10 ℃曲线，在同一时刻，能说明R的分解速率随温度升高而增大

解析　A项，25 ℃时，v（R）＝＝0.030 mol·L－1·min－1，正确；B项，50 min时，30 ℃和10 ℃ R的分解率均为100%，正确；C项，对比30 ℃和25 ℃曲线，取相同一段时间，可以发现30 ℃浓度变化快，速率大，正确；D项，无法说明同一时刻速率的快慢，错误。

答案　D

3. (2018·浙江11月选考)已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197.8 kJ·mol－1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2 的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　)

A.一定压强下降低温度，SO2的平衡转化率增大

B.在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等

C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间

D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高

解析　2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197.8 kJ·mol－1，该反应为气体分子数减少的放热反应；根据表格数据分析，在常压下，SO2的转化率已经比较高，所以在工业生产中不再采取加压措施，D项正确；在不同温度和压强下，由于反应速率可能不同，所以转化相同物质的量的SO2，所需时间也不一定相等，B项错误。

答案　B

4.（2018·浙江6月学考）在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A（g）＋2B（g）3C（g）。

反应过程中的部分数据如下表所示，下列说法正确的是（　　）

A.0～2 min内，B的反应速率为0.1 mol·L－1·min－1

B.2 min时，C的物质的量浓度为0.4 mol·L－1

C.4 min时，反应已达到平衡状态，此时正、逆反应的速率都为0

D.4～6 min内，容器内气体分子的总物质的量不变

答案　D

5.（加试题）（2016·萧山五校期末）2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2（g）氧化为1 mol SO3（g）的ΔH＝－99 kJ·mol－1。

请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示　　　　　　　　　　，E的大小对该反应的反应热有无影响？　　　　。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？　　　　，理由是___________________________________

___________________________________________________________。

（2）V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式：　　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　　。

（3）如果反应速率v（SO2）为0.05 mol·L－1·min－1，则v（O2）＝　　　　mol·L－1·min－1。

（4）已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol－1，计算由S（s）生成3 mol SO3（g）的ΔH＝　　　　。

解析　本题考查化学反应中的能量变化、盖斯定律、反应速率计算及催化剂的催化原理。（1）由图像知A、C点分别代表反应物、产物的总能量，E为反应的活化能因反应历程不同而不同，但对反应热无影响；催化剂的加入，改变了反应历程，降低了反应的活化能，从而加快了反应速率。（3）对于反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），v（SO2）∶v（O2）∶v（SO3）＝2∶1∶2，由v（SO2）＝0.05 mol·L－1·min－1可得v（O2）。（4）硫的燃烧热为296 kJ·mol－1，可得S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－296 kJ·mol－1①，结合2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－198 kJ·mol－1②，利用盖斯定律，①×3＋②×得：3S（s）＋O2（g）3SO3（g）　ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝－1 185 kJ·mol－1。

答案　（1）反应物总能量，生成物总能量　没有影响　降低　催化剂改变了反应历程，使活化能E降低

（2）SO2＋V2O5===SO3＋2VO2　4VO2＋O2===2V2O5

（3）0.025　（4）－1 185 kJ·mol－1