2020版高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡第一单元化学反应速率学案

2020版高考化学大一轮复习专题8化学反应速率和化学平衡第一单元化学反应速率学案

第一单元　化学反应速率 ‎[考试标准] ‎ 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.化学反应速率及简单计算 a b ‎2.影响化学反应速率的因素，控制反应条件在生产和科学研究中的作用 a b ‎3.活化分子、活化能、有效碰撞的概念 a ‎4.碰撞理论 b ‎5.实验数据的记录与处理 c 考点一　化学反应速率及其影响因素 ‎(一)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或生成物浓度的增加来表示。‎ ‎2．数学表达式及单位 v＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。‎ ‎3．规律 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。‎ ‎(二)影响因素 ‎1．内因(主要因素)‎ 反应物本身的性质。‎ ‎2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)‎ - 24 -‎ ‎3．理论解释——有效碰撞理论(加试)‎ ‎(1)活化分子、活化能、有效碰撞 ‎①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。‎ ‎②活化能：如图 图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)‎ ‎③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。‎ ‎(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 ‎1．(2016·浙江4月选考，18)X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，一定条件下，将1 mol X和3 mol Y通入‎2 L的恒容密闭容器中，反应10 min，测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是(　　)‎ A．10 min内，Y的平均反应速率为0.03 mol·L－1·s－1 ‎ B．第10 min时，X的反应速率为0.01 mol·L－1·min－1‎ C．10 min内，消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z ‎ D．10 min内，X和Y反应放出的热量为a kJ 答案　C 解析　将1 mol X和3 mol Y通入‎2 L的恒容密闭容器中，反应10 min，测得Y的物质的量为2.4 mol，则 - 24 -‎ ‎　　　 X(g)＋3Y(g)2Z(g)‎ 开始/mol 1 3 0‎ 转化/mol 0.2 0.6 0.4‎ ‎10 min/mol 0.8 2.4 0.4‎ ‎10 min内，Y的平均反应速率为＝0.03 mol·L－1·min－1，A错误；10 min内，X的平均反应速率为＝0.01 mol·L－1·min－1，不是即时速率，B错误；由上述分析可知，10 min内，消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z，C正确；由反应可知，1 mol X与3 mol Y完全反应放出热量为a kJ，则10 min内，X和Y反应放出的热量为‎0.2a kJ，D错误。‎ ‎2．(2015·浙江10月选考，20)某温度时，2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)反应2 s后，NO的浓度减少了0.06 mol·L－1，则以O2表示该时段的化学反应速率是(　　)‎ A．0.03 mol·L－1·s－1 B．0.015 mol·L－1·s－1‎ C．0.12 mol·L－1·s－1 D．0.06 mol·L－1·s－1‎ 答案　B 解析　根据表达式v＝，由表达式计算可得：v(NO)＝＝＝0.03 mol·L－1·s－1，根据同一化学反应中各物质的反应速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比：v(NO)∶v(O2)＝2∶1，即0.03 mol·L－1·s－1∶v(O2)＝2∶1，则v(O2)＝0.015 mol·L－1·s－1，B正确。‎ 题组一　化学反应速率的计算(“v＝”的应用) ‎ ‎1．一定温度下，在‎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。回答下列问题：‎ ‎(1)从反应开始到10 s时，v(Z)＝_____________________________________________。‎ ‎(2)反应的化学方程式为______________________________________________________。‎ - 24 -‎ 答案　(1)0.079 mol·L－1·s－1 ‎ ‎(2)X＋Y2Z 解析　(1)Δn(Z)＝1.58 mol v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1。‎ ‎(2)Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.79 mol∶0.79 mol∶1.58 mol＝1∶1∶2‎ 所以反应的化学方程式为X＋Y2Z。‎ ‎2．在一定温度下，将气体X和Y各3 mol充入‎10 L恒容密闭容器中，发生反应：3X(g)＋Y(g)2Z(g)＋ W(g)。8 min时，Z的物质的量为1.6 mol。下列关于从反应开始至第8 min的平均反应速率的计算正确的是(　　)‎ A．v(X)＝0.30 mol·L－1·min－1‎ B．v(Y)＝0.02 mol·L－1·min－1‎ C．v(Z)＝0.02 mol·L－1·min－1‎ D．v(W)＝0.10 mol·L－1·min－1‎ 答案　C 解析　8 min时，Z的物质的量为1.6 mol，则从反应开始至第8 min时Z的平均速率v(Z)＝＝＝0.02 mol·L－1·min－1，根据速率之比等于化学计量数之比，相应的v(X)＝×v(Z)＝0.03 mol·L－1·min－1、v(Y)＝v(Z)＝0.01 mol·L－1·min－1、v(W)＝v(Z)＝0.01 mol·L－1·min－1, C正确。‎ ‎3．(2017·浙江名校协作体高三上学期考试)一定温度下，10 mL 0.40 mol·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。‎ t/min ‎0‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎8‎ ‎10‎ V(O2)/mL ‎0.0‎ ‎9.9‎ ‎17.2‎ ‎22.4‎ ‎26.5‎ ‎29.9‎ 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 mol·L－1·min－1‎ B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol·L－1·min－1‎ C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1 ‎ D．反应至6 min时，H2O2分解了50%‎ 答案　C ‎ 解析 　发生的反应为2H2O22H2O＋O2↑。0～6 min产生的氧气的物质的量n(O2)＝‎ - 24 -‎ eq f(22.4,22.4×10－3) mol＝0.001 mol，分解的过氧化氢的物质的量为n(H2O2)＝2n(O2)＝0.002 mol，c(H2O2)＝0.002 mol÷‎0.01 L＝0.2 mol·L－1，则v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1，A正确；随着反应的进行，H2O2的浓度逐渐减小，反应速率减慢，6～10 min的平均反应速率小于0～6 min的平均反应速率，B正确；由A计算可知，反应至6 min时c(H2O2)＝0.40 mol·L－1－0.20 mol·L－1＝0.20 mol·L－1，C错误； 6 min内Δc(H2O2)＝0.20 mol·L－1，则H2O2的分解率为(0.20 mol·L－1÷0.40 mol·L－1)×100%＝50%，D正确。‎ 计算速率时易忽略体积因素，直接用物质的量的变化除以时间。‎ ‎4．(2017·杭州学军中学高三选考模拟)反应4NH3 (g) ＋5O2(g) 4NO(g) ＋6H2O(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，在‎5 L密闭容器中投入1 mol NH3和1 mol O2，2 min后NO的物质的量增加了0.4 mol，下列说法正确的是(　　)‎ A．2 min反应放出的热量值小于‎0.1a kJ B．用氧气表示2 min的平均反应速率：v(O2)＝0.05 mol ·L－1 ·min－1‎ C．2 min内NH3的转化率是50%‎ D．2 min末c(H2O)＝0.6 mol·L－1‎ 答案　B 解析　　　 4NH3 (g) ＋5O2(g)4NO(g) ＋6H2O(g)‎ 起始量/mol　1　　　　 1 　　 　0　　 　　0‎ 变化量/mol 0.4 0.5 0.4 0.6‎ 终止量/mol 0.6 0.5 0.4 0.6‎ ‎2 min时参加反应的NH3的物质的量为0.4 mol，反应放出的热量值等于‎0.1a kJ，A错误；用氧气表示2 min的平均反应速率：v(O2)＝＝0.05 mol ·L－1·min－1，B正确；2 min内NH3的转化率＝×100%＝40%，C错误；2 min末c(H2O)＝＝0.12 mol·L－1，D错误。‎ 对于较为复杂的关于反应速率的题 目常采用以下步骤和模板计算 ‎(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式计算。‎ 例如：反应　　　　　　mA　＋　nB　　pC - 24 -‎ 起始浓度/mol·L－‎1 a b c 转化浓度/mol·L－1 x 某时刻浓度/mol·L－‎1 a－x b－ c＋ 题组二　化学反应速率的大小比较 ‎5．(2017·金华十校9月高三模拟)对于某反应X＋3Y===2E＋‎2F，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率：甲：v(X)＝0.3 mol·L－1·min－1；乙：v(Y)＝1.2 mol·L－1·min－1；丙：v(E)＝0.6 mol·L－1·min－1；丁：v(F)＝0.9 mol·L－1·min－1。则反应最快的是(　　)‎ A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案　D 解析　乙中：v(X)＝v(Y)＝0.4 mol·L－1·min－1，丙中：v(X)＝v(E)＝0.3 mol·L－1·min－1，丁中：v(X)＝v(F)＝0.45 mol·L－1·min－1，故最快的为丁。‎ ‎6．对于可逆反应A(g)＋3B(s)‎2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　)‎ A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1‎ B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1‎ C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1‎ D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1‎ 答案　D 解析　本题可以采用归一法进行求解，通过方程式中的化学计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。‎ 化学反应速率大小的比较方法 由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。‎ ‎(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。‎ ‎(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。‎ ‎(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较与，若＞，则A表示的反应速率比B的大。‎ 题组三　正确理解影响化学反应速率的因素 - 24 -‎ ‎7．按要求填空 ‎(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁________(填“大于”“小于”或“等于”)铝。‎ ‎(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”或“不变”)‎ ‎①升高温度：________；‎ ‎②增大盐酸浓度：____________；‎ ‎③增大铁的质量：____________；‎ ‎④增加盐酸体积：____________；‎ ‎⑤把铁片改成铁粉：____________；‎ ‎⑥滴入几滴CuSO4溶液：____________；‎ ‎⑦加入NaCl固体：____________；‎ ‎⑧加入CH3COONa固体：____________；‎ ‎⑨加入一定体积的Na2SO4溶液：____________。‎ ‎(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2，为什么？‎ 答案　(1)小于　(2)①增大　②增大　③不变　④不变 ‎⑤增大　⑥增大　⑦不变　⑧减小　⑨减小　(3)不会产生H2，Fe和稀硝酸反应生成NO；常温下，Fe在浓硫酸中钝化。‎ ‎8．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响。(填“增大”“减小”或“不变”)‎ ‎(1)缩小体积使压强增大：____________；‎ ‎(2)恒容充入N2：____________；‎ ‎(3)恒容充入He：____________；‎ ‎(4)恒压充入He：____________。‎ 答案　(1)增大　(2)增大　(3)不变　(4)减小 气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时 对反应速率的影响 ‎(1)恒容：充入“惰性气体”→总压增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变。‎ ‎(2)恒压：充入“惰性气体”→体积增大→物质浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小。‎ ‎9．以表面覆盖Cu2Al2O4的二氧化钛为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。‎ - 24 -‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．‎250 ℃‎时，催化剂的活性最高 B．250～‎300 ℃‎时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低 C．300～‎400 ℃‎时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂的催化效率增大 D．300～‎400 ℃‎时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高 答案　C 解析　由图可知，‎250 ℃‎时，催化剂的活性最高，A正确；250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过‎250 ℃‎时，催化剂的催化效率降低，B正确；由图可知，300～400 ℃时，催化剂的催化效率降低，但乙酸的生成速率却加快，原因是温度升高，故C错误、D正确。‎ ‎10．(2017·绍兴高三3月教学质量调测)相同温度下溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。下列判断不正确的是(　　)‎ A．对比pH＝7和pH＝10的曲线，在同一时刻，能说明R的起始浓度越大，降解速率越大 B．对比pH＝2和pH＝7的曲线，说明溶液酸性越强，R的降解速率越大 C．在0～20 min之间，pH＝2时R的平均降解速率为0.087 5×10－4 mol·L－1·min－1‎ D．50 min时，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等 答案　 A 解析　反应速率为平均反应速率，不是瞬时速率，则不能说明在同一时刻，R的起始浓度越大，降解速率越大，A错误；对比pH＝2和pH＝7的曲线，可知溶液酸性越强，即pH越小，曲线的斜率越大，可以知道R的降解速率越大，B正确；v＝＝＝0.087‎ - 24 -‎ ‎ 5×10－4mol·L－1·min－1，C正确；根据图示可知：在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率都为100%，D正确。‎ ‎11．(2017·浙江“七彩阳光”联盟高三上学期联考)对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4＋2NO2N2＋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。‎ 组别 温度 ‎　　　时间/min n/mol ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎①‎ T1‎ n(CH4)‎ ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.10‎ ‎0.10‎ ‎②‎ T2‎ n(CH4)‎ ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.18‎ ‎…‎ ‎0.15‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．组别①中，0～20 min内，NO2的降解速率为0.012 5 mol·L－1·min－1‎ B．由实验数据可知实验控制的温度T1②‎ 答案　B ‎ 解析　NO2的降解平均速率＝2v(CH4)＝2×＝0.025 mol·L－1·min－1，A错误；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T1①，D错误。‎ ‎12．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是(　　)‎ 组别 对应曲线 c(HCl)/ mol·L－1‎ 反应温度/℃‎ 铁的状态 ‎1‎ a ‎30‎ 粉末状 ‎2‎ b ‎30‎ 粉末状 ‎3‎ c ‎2.5‎ 块状 ‎4‎ d ‎2.5‎ ‎30‎ 块状 A．第4组实验的反应速率最慢 - 24 -‎ B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1‎ C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1‎ D．第3组实验的反应温度低于‎30 ℃‎ 答案　D 解析　由图示可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于‎30 ℃‎，D错误。‎ 题组四　有效碰撞理论(加试)‎ ‎13．下列说法正确的是(　　)‎ ‎①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应　②普通分子有时也能发生有效碰撞　③升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数　④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多　⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大　⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞 A．①②⑤ B．③④⑥‎ C．③④⑤⑥ D．②③④‎ 答案　B 解析　只有活化分子间合理取向的碰撞才能发生化学反应，①②错误；使用催化剂改变反应过程，降低反应的活化能，增大活化分子百分数，使有效碰撞频率增大，提高反应速率，⑤错误。‎ ‎14．(2016·宁波效实中学高二期中)1918年，Lewis提出反应速率的碰撞理论：反应物分子之间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数碰撞才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。‎ ‎ ‎ ‎(1)图Ⅰ是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图，其中属于有效碰撞的是________(填“A”“B”或“C”)。‎ - 24 -‎ ‎(2)20世纪30年代，Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过滤态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。图Ⅱ是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________________________________________。‎ ‎(3)过渡态理论认为，催化剂改变反应速率的原因是改变了反应的途径，对大多数反应而言主要是通过改变过渡态而导致有效碰撞所需要的能量发生变化。‎ ‎①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化：E1________，E2________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎②请在图Ⅱ中作出NO2和CO反应时使用催化剂而使反应速率加快的能量变化示意图。‎ 答案　(1)C　(2)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1　(3)①减小　减小 ‎②能量变化示意图：‎ 考点二　控制变量法探究影响化学反应速率的因素(加试)‎ 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。‎ ‎1．常见考查形式 ‎(1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对化学反应速率的影响。‎ ‎(2)给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。‎ ‎2．解题策略 ‎(1)确定变量 解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。‎ ‎(2)定多变一 在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。‎ ‎(3)数据有效 解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。‎ - 24 -‎ ‎1．(2017·浙江4月选考，21)对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下，M的物质的量浓度(mol·L－1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。‎ 时间 水样　‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎25‎ Ⅰ(pH＝2)‎ ‎0.40‎ ‎0.28‎ ‎0.19‎ ‎0.13‎ ‎0.10‎ ‎0.09‎ Ⅱ(pH＝4)‎ ‎0.40‎ ‎0.31‎ ‎0.24‎ ‎0.20‎ ‎0.18‎ ‎0.16‎ Ⅲ(pH＝4)‎ ‎0.20‎ ‎0.15‎ ‎0.12‎ ‎0.09‎ ‎0.07‎ ‎0.05‎ Ⅳ(pH＝4、含Cu2＋)‎ ‎0.20‎ ‎0.09‎ ‎0.05‎ ‎0.03‎ ‎0.01‎ ‎0‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．在0～20 min内，Ⅰ中M的分解速率为0.015 mol·L－1·min－1‎ B．水样酸性越强，M的分解速率越快 C．在0～25 min内，Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大 D．由于Cu2＋存在，Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快 答案　D 解析　在0～20 min内，Ⅰ中M的分解速率为＝0.015 mol·L－1·min－1，A正确；根据实验Ⅰ、Ⅱ数据对比可判断水样酸性越强，M的分解速率越快，B正确；在0～25 min内，Ⅲ中M的分解百分率是×100%＝75%，Ⅱ中M的分解百分率是×100%＝60%，C正确；Ⅰ、Ⅳ中pH也不同，D错误。‎ ‎2．(2016·浙江10月选考，21)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 ‎(　　)‎ - 24 -‎ 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 答案　D 解析　v(R)＝≈0.030 mol·L－1·min－1，A正确；在50 min、两个温度下R全部分解，分解率均为100%，B正确；在50 min、‎30 ℃‎时，R分解了1.6 mol·L－1，而在‎25 ℃‎时，R分解了1.3 mol·L－1，所以在0～50 min内，R的平均分解速率随温度升高而增大，C正确；对比‎30 ℃‎和‎10 ℃‎的曲线，不能在同一时刻，应指明在同一段时间内R的分解速率随温度升高而增大，D错误。‎ 备考导向　以“图表”的方式考查“控制变量法”，结合图表先确定一个变量，考虑在其他几个量不变的情况下，此变量对实验的影响，进而得出结论。‎ ‎1．某小组利用H‎2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。‎ 编号 H‎2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃‎ 浓度/ mol·L－1‎ 体积/ mL 浓度/ mol·L－1‎ 体积/ mL ‎①‎ ‎0.10‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎②‎ ‎0.20‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎25‎ ‎③‎ ‎0.20‎ ‎2.0‎ ‎0.010‎ ‎4.0‎ ‎50‎ ‎(1)已知反应后H‎2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4溶液转化为MnSO4，每消耗1 mol H‎2C2O4转移________mol电子。为了观察到紫色褪去，H‎2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H‎2C2O4)∶n(KMnO4)≥____________________________。‎ ‎(2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是______________________________________‎ ‎(填编号，下同)，探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是____________________。‎ ‎(3)实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝______________mol·L－1·min－1。‎ ‎(4)已知‎50 ℃‎时c(MnO)～t(反应时间)的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在坐标图中画出‎25 ℃‎时c(MnO)～t的变化曲线示意图。‎ - 24 -‎ 答案　(1)2　2.5　(2)②和③　①和②　(3)0.010(或1.0×10－2)‎ ‎(4)‎ 解析　(1)H‎2C2O4中碳的化合价是＋3价，CO2中碳的化合价为＋4价，故每消耗1 mol H‎2C2O4转移2 mol电子，配平化学方程式为2KMnO4＋5H‎2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证KMnO4完全反应，c(H‎2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。(2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则编号为②和③；同理探究浓度对反应速率的影响的实验是①和②。‎ ‎(3)v(KMnO4)＝(0.010 mol·L－1×)÷()＝0.010 mol·L－1·min－1。‎ ‎(4)温度降低，化学反应速率减小，故KMnO4褪色时间延长，故作图时要同时体现‎25 ℃‎时MnO浓度降低比‎50 ℃‎时MnO的浓度降低缓慢和达到平衡时间比‎50 ℃‎时“拖后”。‎ ‎2．Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2＋浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p－CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。‎ ‎[实验设计]‎ 控制p－CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或313 K(其他实验条件见下表)，设计如下对比实验。‎ ‎(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。‎ 实验编号 实验目的 T/K pH c/10－3 mol·L－1‎ H2O2‎ Fe2＋‎ ‎①‎ 为以下实验作参照 ‎298‎ ‎3‎ ‎6.0‎ ‎0.30‎ ‎②‎ 探究温度对降解反应速率的影响 ‎③‎ ‎298‎ ‎10‎ ‎6.0‎ ‎0.30‎ ‎[数据处理]‎ 实验测得p－CP的浓度随时间变化的关系如图所示。‎ - 24 -‎ ‎(2)请根据图中实验①曲线，计算降解反应在50～150 s内的反应速率：v(p－CP)＝________mol·L－1·s－1。‎ ‎[解释与结论]‎ ‎(3)实验①②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：________________________________。‎ ‎(4)实验③得出的结论是pH等于10时，_______________________________________。‎ ‎[思考与交流]‎ ‎(5)实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：__________________________________________。‎ 答案　(1)‎ 实验编号 实验目的 T/K pH c/10－3 mol·L－1‎ H2O2‎ Fe2＋‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎313‎ ‎3‎ ‎6.0‎ ‎0.30‎ ‎③‎ 探究溶液的pH对降解反应速率的影响 ‎(2)8.0×10－6　(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解　(4)有机物p－CP不能降解　(5)将所取样品迅速加入一定量的NaOH溶液中，使pH约为10(或将所取样品骤冷等，其他合理答案也可)‎ 解析　(1)实验①是对照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能达到对比的目的，则实验②是探究温度对反应速率的影响，则T＝313 K，其他条件与实验①相同；实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响。(2)在50～150 s内，Δc(p－CP)＝0.8×10－3 mol·L－1，则v(p－CP)＝8.0×10－6 mol·L－1·s－1。(3)温度过高时，H2O2分解，c(H2O2)减小，导致反应速率减小。(4)从图中看出，pH＝10时，c(p－CP)不变，即反应速率为零，说明该条件下，有机物p－CP不能降解。(5)从第(4)小题的结论可以得出，使溶液的pH迅速增大到10，反应即可停止，另外，降低温度也是一种方法。‎ - 24 -‎ 课时训练 ‎1．合成氨反应：3H2＋N22NH3，其反应速率分别为v(H2)、v(N2)、v(NH3)，则正确的关系式是(　　)‎ A．v(H2)＝v(N2)＝v(NH3)‎ B．v(N2)＝2v(NH3)‎ C．v(H2)＝v(NH3)‎ D．v(N2)＝3v(H2)‎ 答案　C 解析　反应中各物质的反应速率之比等于方程式中化学计量数之比，即v(H2)∶v(N2)∶v(NH3)＝3∶1∶2，对比各选项，C项正确。‎ ‎2．在‎2 L的密闭容器中，发生以下反应：‎2A(g)＋B(g)‎2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s内A的平均反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10 s 末，容器中B的物质的量是(　　)‎ A．3.4 mol B．3.2 mol C．2.8 mol D．1.2 mol 答案　C 解析　前10 s内消耗A的物质的量为0.12 mol·L－1·s－1×10 s×‎2 L＝2.4 mol，则消耗B的物质的量为1.2 mol，因此剩余B的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。‎ ‎3．(2017·浙江高三“超级全能生”3月联考选考)T ℃，将2 mol X和1 mol Y充入一体积为‎1 L的密闭容器中，已知：2X(g)＋Y(g)2Z(s)　ΔH＝－M kJ·mol－1。10 min后达到平衡，生成0.2 mol Z，共放出热量N kJ，下列说法正确的是(　　)‎ A．在10 min时，X的反应速率为0.02 mol·L－1·min－1‎ B．在0～10 min内，Y的平均反应速率为 mol·L－1·min－1‎ C．增加Z的物质的量加快逆反应速率 D．反应达平衡后，保持T ℃，通入稀有气体增加压强，则化学反应速率变快 答案　B 解析　可以求出前10 min的平均反应速率，v(X)＝v(Z)＝0.02 mol·L－1·min－1，但是第10 min时的瞬时反应速率无法求解，A错误；通过能量变化可得参加反应的Y的物质的量为 mol，v(Y)＝＝ mol·L－1·min－1‎ - 24 -‎ ‎，B正确；由于Z是固体，改变Z的量对化学反应速率无影响，C错误；温度、容器体积不变时，通入稀有气体时，不能改变各气体浓度，所以化学反应速率不变，D错误。‎ ‎4．H2O2是一种绿色的氧化剂和漂白剂，不稳定，易分解。研究不同条件对同体积同浓度的H2O2分解速率的影响，得到如下结果：‎ 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ pH ‎7‎ ‎7‎ ‎11‎ 温度/℃‎ ‎95‎ ‎95‎ ‎50‎ 反应时间/h ‎1‎ ‎3‎ ‎1‎ 催化剂(等量)‎ 无 Cu2＋‎ Fe3＋‎ 无 Cu2＋‎ Fe3＋‎ 无 Cu2＋‎ Fe3＋‎ 分解百分率(%)‎ ‎0.8‎ ‎57.4‎ ‎2.6‎ ‎1.1‎ ‎96.3‎ ‎4.8‎ ‎35.5‎ ‎100‎ ‎95.0‎ 由此能得出的结论是(　　)‎ A．Cu2＋与Fe3＋对H2O2分解都有催化作用，但Cu2＋催化效果更好 B．由Ⅰ与Ⅱ可知其他条件相同时，浓度越大，H2O2分解越快 C．由Ⅰ与Ⅲ可知其他条件相同时，pH越大，H2O2分解越快 D．由Ⅰ与Ⅲ可知其他条件相同时，温度越高，H2O2分解越快 答案　A 解析　根据表中数据可知在其他条件相同时分解百分率越高，催化效果越好，因此Cu2＋与Fe3＋对H2O2分解都有催化作用，但Cu2＋催化效果更好，A正确；由Ⅰ与Ⅱ可知其他条件相同时，不能得出浓度越大，H2O2分解越快，B错误；由Ⅰ与Ⅲ可知反应的温度和pH均不相同，无法得出pH越大，H2O2分解越快，C错误；由Ⅰ与Ⅲ可知温度和pH均不相同，因此不能说明温度越高，H2O2分解越快，D错误。‎ ‎5．(2017·绍兴高三3月教学质量调测)下列关于反应速率的说法中，错误的是(　　)‎ A．反应速率用于衡量化学反应进行的快慢 B．可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率都为0‎ C．决定反应速率的主要因素是反应物的性质 D．增大反应物的浓度、提高反应温度都能增大反应速率 答案　B 解析　反应速率为单位时间内浓度的变化，可用于衡量化学反应进行的快慢，A正确；可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率相等，但不为0，B错误；影响反应速率的因素有内因和外因，内因为反应物的性质，是主要因素，C正确；增大反应物的浓度、提高反应温度均能增大反应速率，D正确。‎ ‎6．(2017·温州中学高三3月高考模拟)下列措施对增大反应速率明显有效的是(　　)‎ A．Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉 - 24 -‎ B．Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用浓硫酸 C．在K2SO4与BaCl2两溶液反应时，增大压强 D．Na与水反应时增大水的用量 答案　A 解析　Al片改成Al粉时，Al的表面积增大，与氧气的反应速率也明显增大，A正确；Fe与稀硫酸制取H2时，改用浓硫酸在常温下会发生钝化，B错误；K2SO4与BaCl2在溶液中反应生成BaSO4沉淀和KCl，反应过程中没有气体参加反应也无气体生成，所以加压对反应速率没有影响，C错误；Na与H2O反应时增大H2O的用量，对于H2O的浓度没有影响，也不会影响反应速率，D错误。‎ ‎7．(2016·杭七高二化学专题检测)对于100 mL 1 mol·L－1盐酸与铁片的反应，采取下列措施：①升高温度；②改用100 mL 3 mol·L－1盐酸；③改用300 mL 1 mol·L－1的盐酸；④用等量铁粉代替铁片；⑤改用98%的硫酸。其中能使反应速率加快的是(　　)‎ A．①③④ B．①②④‎ C．①②③④ D．①②③⑤‎ 答案　B ‎8．(2017·浙江名校协作体高三下学期联考)恒温恒容装置中发生如下反应：A(g)＋2B(g)‎2C(g) 　ΔH ＝－a kJ·mol－1(a>0)，开始时充入一定量的A和B，B的反应速率随时间变化如图所示。下列说法正确是(　　)‎ A．反应放出的热量一定小于a kJ B．5 s后，反应停止，各物质浓度保持不变 C．5 s末，v(A)︰v(B)＝1∶2‎ D．阴影部分面积可以表示A的物质的量浓度减少量 答案　C 解析　不能确定反应物的用量，反应放出的热量不一定小于a kJ，A错误；5 s后，反应达到平衡状态，反应没有停止，B错误；反应速率之比是相应的化学计量数之比，则5 s末，v(A)︰v(B)＝1︰2，C正确；阴影部分面积可以表示B的物质的量浓度的减少量，D错误。‎ ‎9．(2017·浙江教育绿色评价联盟高三3月适应性考试)已知：S2O＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O。探究化学反应速率的影响因素，以下实验浑浊出现最快的组别是(　　)‎ - 24 -‎ 组别 温度/℃‎ ‎0.1 mol·L－1 Na2S2O3/mL ‎0.1 mol·L－1 H2SO4/mL 水/mL A ‎30‎ ‎10‎ ‎10‎ ‎0‎ B ‎30‎ ‎5‎ ‎5‎ ‎10‎ C ‎25‎ ‎10‎ ‎5‎ ‎5‎ D ‎25‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎5‎ 答案　A 解析　在其他条件相同时，温度越高，反应速率越快；在温度相同时，浓度越大，反应速率就越快，因此反应速率最快的是A项。‎ ‎10．(2017·浙江“七彩阳光”联盟高三上期初联考)—定条件下发生反应：2X(g)Y(g)＋3Z(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)。下列说法正确的是(　　)‎ A．增大X的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小 B．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢 C．将0.2 mol X充入反应器中，充分反应后，生成的Z的物质的量可能为0.09 mol D．达到化学平衡状态时，共吸收a kJ热量 答案　C 解析　增大X的浓度，正、逆反应速率都增大，A错误；升高温度，正、逆反应速率都加快，B错误；该反应是可逆反应，将0.2 mol X充入反应器中，充分反应后，生成的Z的物质的量不大于0.3 mol都有可能，C正确；达到平衡状态时，没有说明参与反应的物质的量，无法计算吸收的热量，D错误。‎ ‎11．(加试题)(2017·浙江 “超级全能生”选考科目8月联考)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。‎ 实验编号 温度/℃‎ pH ‎①‎ ‎25‎ ‎1‎ ‎②‎ ‎45‎ ‎1‎ - 24 -‎ ‎③‎ ‎25‎ ‎7‎ ‎④‎ ‎25‎ ‎1‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．实验①在0～15 min内M的降解速率为1.33×10－5mol·L－1·min－1‎ 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①④说明M的浓度越小，降解的速率越快 答案　D 解析　根据化学反应速率的数学表达式，v(M)＝ mol·L－1·min－1≈1.33×10－5mol·L－1·min－1，A正确；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的的浓度变化大于①，说明②中M的降解速率大，B正确；①③对比温度相同，③的pH大于①，在相同的时间段内，①中M的浓度变化大于③，说明①的降解速率大于③，C正确；①④对比M的浓度不同，0～15 min内，④中M的浓度变化小于①，说明M的浓度越小，降解速率越小，D错误。‎ ‎12．(加试题)(2016·杭州七中高二专题检测)下列说法不正确的是(　　)‎ A．增大压强，活化分子百分数不变，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．加入反应物，活化分子百分数增大，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 答案　C ‎13．催化剂在生产和科技领域起到重大作用。为比较Fe3＋和Cu2＋对分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：‎ ‎(1)定性分析：如图甲可通过观察________________________________________________‎ 定性比较得出结论。‎ 同学X观察甲中两支试管产生气泡的快慢，由此得出Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，其结论________(填“合理”或“不合理”)，理由是_________________________________。‎ - 24 -‎ ‎(2)定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是______________。‎ ‎(3)加入0.10 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。‎ ‎①实验时放出气体的总体积是________mL。‎ ‎②放出1/3气体所需时间为________min。‎ ‎③计算H2O2的初始物质的量浓度________。 (请保留两位有效数字)‎ ‎④A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为________。‎ 答案　(1)产生气泡的快慢　不合理　阴离子种类不同　(2)产生40 mL气体所需的时间　(3) ①60　②1‎ ‎③0.11 mol·L－1　 ④D>C>B>A 解析　(1)该反应中产生气体，所以可根据生成气泡的快慢判断；氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用。(2)该反应是通过生成气体的反应速率分析判断的，所以根据v＝知，需要测量的数据是产生40 mL气体所需要的时间。(3)①根据图像知，第4 min时，随着时间的推移，气体体积不变，所以实验时放出气体的总体积是60 mL；②根据图像可知放出1/3气体即产生20 mL气体所需时间为1 min；③设双氧水的物质的量为x，则 ‎2H2O22H2O＋O2↑‎ ‎2 mol ‎‎22.4 L x ‎‎0.06 L x＝≈0.005 4 mol，‎ 所以其物质的量浓度为≈0.11 mol·L－1；④反应速率与反应物浓度成正比，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小，因此根据图像结合v＝知A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A。‎ ‎14．Ⅰ.如图表示在一定的温度下，容积固定的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的量浓度随时间变化的情况，试回答下列问题：‎ - 24 -‎ ‎(1)该反应的化学方程式为________________。‎ ‎(2)0～t1 s 内B气体的平均反应速率为_____________________________________________。‎ ‎(3)(t1＋10) s 时，A的转化率为________________。‎ Ⅱ.某研究性学习小组为探究锌与盐酸反应，取同质量、同体积大小的锌片和同浓度的盐酸做了下列平行实验：‎ 实验①：把纯锌片投入到盛有稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化如图所示：‎ 实验②：把纯锌片投入到含FeCl3的同浓度工业稀盐酸中，发现放出氢气的量减少。‎ 实验③：在盐酸中滴入几滴CuCl2溶液，生成氢气速率加快。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)试分析实验①中t1～t2速率变化的主要原因是______________________，t2～t3速率变化的主要原因是____________________。‎ ‎(2)实验②放出氢气的量减少的原因是______________________。‎ ‎(3)某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是因为形成了原电池，你认为是否正确？________(填“正确”或“不正确”)。请选择下列相应的a或b作答。‎ a．若不正确，请说明原因：___________。‎ b．若正确则写出实验③中原电池的正极电极反应式：_________________。‎ 答案　Ⅰ.(1)‎3A＋B‎2C　(2) mol·L－1·s－1‎ ‎(3)75%　Ⅱ.(1) 反应放热，溶液温度升高，反应速率加快　随反应进行，盐酸的浓度减小，反应速度减慢 ‎(2)Fe3＋氧化性大于H＋，所以锌先与Fe3＋反应，故氢气量减少　(3)正确　b．2H＋ ＋ 2e－===H2↑‎ 解析　Ⅰ.(1)由图像可知A、B的浓度降低，A、B为反应物，A的浓度变化量为0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.6 mol·L－1，B的浓度变化量为0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1＝0.2 mol·L－1；C的浓度增大为生成物，其浓度变化量为0.4 mol·L－1，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故A、B、C的化学计量数之比为0.6 mol·L－1∶0.2 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝3∶1∶2，故反应方程式为‎3A＋B‎2C。‎ - 24 -‎ ‎(2)0～t1 s内，B气体的平均反应速率v＝＝＝ mol·L－1·s－1。(3)(t1＋10) s 时，平衡没有发生移动，所以A的转化率为×100%＝75%。‎ Ⅱ.(1)开始温度起主要作用，纯锌与稀盐酸反应，放出热量，温度升高，t1～t2速率加快；后期c(H＋)起主导作用，随着反应进行c(H＋)降低，t2～t3反应速率减慢。(2)锌片与FeCl3反应，导致与盐酸反应的锌的质量减少，生成氢气的量减少。(3)实验③中锌与铜离子发生置换反应生成金属铜，生成的铜与锌形成了原电池，锌为负极，铜为正极，负极电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，H＋在正极发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎15．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。‎ ‎(1)降低温度，化学反应速率________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(2)‎600 ℃‎时，在一容积为‎2 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，在反应进行至10 min和20 min时，分别改变了影响反应的一个条件，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示，前10 min正反应速率逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”)；前15 min内用SO3表示平均反应速率为__________________。‎ ‎(3)图中反应过程表示正反应速率与逆反应速率相等的时间段是_____________________。‎ ‎(4)根据如图判断，10 min时改变的反应条件可能是________(填写编号，下同)；20 min时改变的反应条件可能是__________。‎ a．加入催化剂 b．缩小容器容积 c．降低温度 d．增加O2的物质的量 答案　(1)减小　(2)减小　1.33×10－3 mol·L－1·min－1　(3)15～20 min,25～30 min　(4)ab　d 解析　(1)降低温度，化学反应速率减小。(2)根据图像可知前10 min内反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；前15 min内生成三氧化硫的物质的量为0.04 mol，浓度是0.02 mol·L－1，则用SO3表示平均反应速率为0.02 mol·L－1÷15 min≈1.33×10－3 mol·L－1·min－1。(3)反应混合物各物质的物质的量不变，说明反应处于平衡状态，由图可知在15～20 min、25～30 min各组分的物质的量不变，反应处于平衡状态。(4)根据图像可知10‎ - 24 -‎ ‎ min时曲线斜率均增大，说明反应速率加快，因此改变的条件可能是加入催化剂或缩小容器容积，增大压强；20 min时氧气浓度突然增大，其他物质的浓度不变，因此改变的条件是增加O2的物质的量。‎ - 24 -‎