2019届一轮复习人教版第20讲化学反应速率及影响因素学案

2019届一轮复习人教版第20讲化学反应速率及影响因素学案

第七章　化学反应速率与化学平衡 第20讲　化学反应速率及影响因素 考纲要求 学法点拨 ‎1.了解化学反应速率的定义和定量表示方法。‎ ‎2．了解反应活化能的定义，了解催化剂的重要作用。‎ ‎3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论解释其一般规律。‎ ‎4．了解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。‎ 本讲内容中化学反应速率的的计算与图象判断是历年高考的必考内容之一，预计2019年高考仍会在化学反应速率的大小比较、数值计算及其影响因素等方面进行考查。请在复习中务必重点关注：化学反应速率的含义及大小比较；化学反应速率的计算；影响化学反应速率的因素及应用；有关化学反应速率的图象等。‎ 考点一　化学反应速率的计算与大小比较 Z ‎ ‎1．化学反应速率的定义 通常用单位时间内反应物浓度的__减小__或生成物浓度的__增大__(均为正值)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．化学反应速率与化学计量数的关系 对于已知反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，在同一段时间内，用不同物质来表示该反应速率，当单位相同时，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。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝__m∶n∶p∶q__。如在一个‎2 L的容器中发生反应：‎3A(g)＋B(g)===‎2C(g)，加入2 mol A,1s后剩余1.4 mol，则v(A)＝__0.3_mol·L－1·s－1__，v(B)＝__0.1_mol·L－1·s－1__，v(C)＝__0.2_mol·L－1·s－1__。‎ 特别提醒：(1)化学反应速率一般指反应的平均反应速率而不是瞬时反应速率，且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。‎ ‎4．化学反应速率计算的三个方法 ‎(1)定义式法：v(B)＝＝。‎ ‎(2)比例关系式：化学反应速率之比等于化学计量数之比，如mA(g)＋nB(g)===pC(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)＝m∶n∶p或＝＝。‎ ‎(3)三段式法：‎ ‎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 t0s/mol·L－‎1　‎ 　a　 　b　 　0‎ 转化/mol·L－1　　 x　 　　 　 t1s/mol·L－‎1　‎ 　a－x　　 b－　 　 则：v(A)＝mol·L－1·s－1、‎ v(B)＝mol·L－1·s－1、‎ v(C)＝mol·L－1·s－1。‎ ‎5．化学反应速率的比较方法 ‎(1)归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。‎ ‎(2)比值法：将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若>，则反应速率A>B。‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)对于任何反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显(　×　)‎ ‎(2)由v＝计算平均反应速率，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，数值越大，表示化学反应速率越大(　×　)‎ ‎(4)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，‎ 所以不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。(　√　)‎ ‎(5)10 mol·L－1·s－1的反应速率一定比1 mol·L－1·s－1的反应速率大(　×　)‎ ‎(6)在2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)反应中，t1、t2时刻，SO3(g)浓度分别为c1、c2，则t1～t2时间内，SO3(g)生成的平均速率为v＝(　√　)‎ ‎(7)反应速率一般是指某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率(　√　)‎ ‎(8)对于反应N2＋3H22NH3，v(N2)∶v(H2)一定等于1∶3(　√　)‎ ‎(9)化学反应速率为1.2 mol·L－1·s－1是指1秒时，该反应中某物质的浓度为1.2 mol·L－1 (　×　)‎ ‎(10)根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢(　√　)‎ ‎2．在‎2 L的密闭容器中，加入1 mol H2和2 mol I2，发生反应H2(g)＋I2(g)??2HI(g)。回答下列问题：‎ ‎(1)在2 s末时，测得容器中含有0.6 mol的HI，则该反应的化学反应速率v(H2)＝__0.075_mol·L－1·s－1__；v(I2)＝__0.075_mol·L－1·s－1__；v(HI)＝__0.15_mol·L－1·s－1__。‎ ‎(2)根据上述三者的化学反应速率值，分析用不同物质表示同一化学反应时，化学反应速率值之间有何关系？__同一反应，用不同物质表示的化学反应速率数值可能相同，也可能不同，但表示的意义都相同，并且化学反应速率之比等于化学计量数之比。__‎ ‎3．某温度时，在容积为‎3 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析：‎ ‎(1)该反应的化学方程式为__2Z＋Y??3X__。‎ ‎(2)反应开始至2 min末， X的反应速率为__0.067_mol·L－1·min－1__。‎ ‎(3)该反应是由__③__(填序号)开始的。‎ ‎①正反应　②逆反应　③正、逆反应同时 ‎[解析]　(1)由图知Z、Y为反应物，X为生成物，且为可逆反应，Z、Y、X三种物质的化学计量数之比为(2.0－1.6)∶(1.2－1.0)∶(1.0－0.4)＝2∶1∶3。‎ ‎(2)v(X)＝≈0.067 mol·L－1·min－1。‎ 题组一　化学反应速率的计算 ‎1．(2018·黑龙江哈尔滨高三调研)A与B在容积为‎1 L的密闭容器中发生反应：aA(s)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)，t1、t2时刻分别测得部分数据如下表：‎ nB/mol n(C)/mol n(D)/mol 反应时间/min ‎0.12‎ ‎0.06‎ ‎0.10‎ t1‎ ‎0.06‎ ‎0.12‎ ‎0.20‎ t2‎ 下列说法正确的是(　C　)‎ A．0～t1时间段内，平均反应速率v(B)＝ mol·L－1·min－1‎ B．若起始时n(D)＝0，则t2时v(D)＝ mol·L－1·min－1‎ C．升高温度，v(B)、v(C)、v(D)均增大 D．b∶d＝6∶1‎ ‎[解析]　不能确定B的起始物质的量，因此无法确定0～t1时间段内的反应速率，A项错误；若起始时，n(D)＝0,0～t2时Δn(D)＝0.2 mol，容器容积为‎1 L，故0～t2时间内：v(D)＝＝ mol·L－1·min－1，又因为反应速率为平均反应速率，而不是瞬时反应速率，B项错误；升高温度，B、C、D的反应速率均增大，C项正确；t1～t2时间段内，B和D的物质的量变化分别为0.06 mol、0.1 mol，所以b∶d＝3∶5，D项错误。‎ 特别提醒：某一物质(不能是固体或纯液体)的物质的量变化Δnx某一物质的浓度变化Δcx某一物质的反应速率vxvy、vx等。‎ ‎2．(2018·北京高三模拟)一定温度下，10 mL 0.40 mol/L 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)(　C　)‎ A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)‎ B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)‎ C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol/L D．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 mol H2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)，A项正确；随反应浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6 min时，剩余0.002 mol H2O2，此时c(H2O2)＝0.20 mol/L，C项不正确；反应至6 min时，消耗0.002 mol H2O2，转化率为50%，D项正确。‎ ‎3．(2018·经典习题选萃)在‎2 L容积不变的容器中，发生N2＋3H2??2NH3的反应。现通入4 mol H2和4 mol N2,10 s内用H2表示的反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10 s后容器中 N2的物质的量是(　C　)‎ A．1.6 mol　 B．2.8 mol　‎ C．3.2 mol　 D．3.6 mol ‎[解析]　v(H2)＝ Δc＝0.12 mol·L－1·s－1×10 s＝1.2 mol·L－1‎ ‎　　　　　　　　　N2　　　＋　3H2??2NH3‎ 起始浓度/mol·L－1　 2　　 2　 　0‎ ‎10 s后/mol·L－1　　1.6　 　0.8　 　0.8‎ 变化/mol·L－1　　 0.4　 　1.2 0.8‎ 所以10 s后N2的物质的量为：Δn＝Δc·v(N2)＝1.6 mol·L－1×‎2L＝3.2 mol。‎ 题组二　化学反应速率的大小比较 ‎4．(2018·豫南九校第一次联考)反应4CO＋2NO2??N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是(　C　)‎ A．v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1 B．v(NO2) ＝0.7 mol·L－1·min－1‎ C．v(N2) ＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1‎ ‎[解析]　换算成同一物质的反应速率再比较，如以N2为标准，A、B、D项分别换算为0.375 mol·L－1·min－1、0.35 mol·L－1·min－1、0.275 mol·L－1·min－1，所以反应速率最快的为C项。‎ ‎5．(2018·湖南模拟)反应A(g)＋3B(g)===‎2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45 mol·L－1·s－1　②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1　③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1　④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1。下列有关反应速率的比较中正确的是(　B　)‎ A．④>③＝②>① B．①>④>②＝③‎ C．①>②>③>④ D．④>③>②>①‎ ‎[解析]　用比值法进行反应速率大小的比较，v(A)＝0.45 mol·L－1·s－1；v(B)＝×0.6＝0.2 mol·L－1·s－1；v(C)＝×0.4＝0.2 mol·L－1·s－1；v(D)＝×0.45＝0.225 mol·L－1·s－1，故①>④>②＝③，B项正确。‎ ‎6．(2018·湖南师大附中模拟)以煤为原料合成天然气是煤气化的一种重要方法，其工艺核心是合成过程中的甲烷化，涉及的主要反应：‎ CO(g)＋3H2(g)??CH4(g)＋H2O(g)　ΔH<0　①‎ CO2(g)＋4H2(g)??CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH<0　②‎ 现在‎300 ℃‎，容积为‎2 L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验，相关数据记录如下：‎ CO/mol CO2/mol H2/mol CH4/mol H2O/mol ‎0 min ‎4‎ ‎3‎ ‎40‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎30 min ‎2‎ ‎2‎ a ‎3‎ ‎70 min ‎1‎ b c d ‎6‎ 下列有关说法错误的是(　C　)‎ A．a＝30，b＝1.5‎ B．c＝25，d＝4.5‎ C．前30 min内，反应①的平均反应速率v(CH4)＝0.05 mol·L－1·min－1‎ D．后40 min内，反应②的平均反应速率v(H2)＝0.025 mol·L－1·min－1‎ ‎[解析]　反应至30 min时，反应①消耗2 mol CO，则消耗H2物质的量为6 mol，反应②消耗CO2的物质的量为1 mol，则消耗氢气的物质的量为4 mol，共消耗氢气的物质的量为10 mol，a＝(40－10) mol＝30 mol；反应至70 min时，反应①消耗CO的物质的量为3 mol，生成水的物质的量为3 mol，因此反应②中产生H2O的物质的量为(6－3) mol＝3 mol，则消耗CO2的物质的量为1.5 mol，因此b＝1.5 mol，A项说法正确。根据选项A分析，反应至70 min时，反应①消耗H2的物质的量为9 mol，产生3 mol甲烷，反应②消耗氢气的物质的量为6 mol，产生甲烷的物质的量为1.5 mol，故c＝25 mol，d＝4.5 mol，B项说法正确。v(CO)＝v(CH4)＝＝ mol·L－1·min－1，C项说法错误。后40 min，v(H2)＝4v(CO2)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，D项说法正确。‎ 考点二　活化能　影响化学反应速率的因素 Z ‎ ‎1．影响化学反应速率的因素：‎ ‎(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)。‎ ‎2．理论解释——有效碰撞理论：‎ ‎(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(如下图)：‎ 图中E1为__活化能__，使用催化剂时的活化能为__E3__，反应热为__E2－E1__。‎ ‎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。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意：‎ ‎①催化剂在化学反应过程中参与了反应，降低了正、逆反应的活化能，同等程度改变正、逆反应速率，但不会改变反应的限度和反应热。‎ ‎②升高温度正反应速率和逆反应速率都加快，但加快的程度不同；降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢，但减慢的程度不同，吸热反应的反应速率总是受温度影响大。‎ ‎③对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。‎ ‎(2)压强对反应速率的影响情况：‎ 压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。‎ ‎①恒温时，压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。‎ ‎②恒温时，对于恒容密闭容器。‎ a．充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。‎ b．充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。‎ ‎③恒温恒压时。‎ 充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。‎ ‎3．化学反应速率图像及应用 ‎(1)全程速率—时间图象 如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况 原因解释：AB段(v渐大)，因为该反应为__放热__反应，随着反应的进行，__温度__逐渐升高，导致反应速率__逐渐增大__；BC段(v渐小)，则主要原因随着反应的进行，溶液中__c(H＋)__逐渐减小，导致反应速率__逐渐减小__。要抓住各阶段的主要矛盾，全面分析。‎ ‎(2)物质的量(或浓度)—时间图象 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。‎ ‎①由图象得出如下信息 A．反应物是__X、Y__，生成物是__Z__；‎ B．__t3__时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。‎ ‎②根据图象可进行如下计算 A．某物质的平均反应速率、转化率，如：‎ v(X)＝__ mol·(L·s)－1__，Y的转化率＝__×100%__。‎ B．确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为__(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2__。‎ ‎(3)速率—时间图象及应用 平衡体系 条件变化 速率变化 平衡变化 速率变化曲线 任一平衡体系 ‎①增大反应物浓度 v(正)、v(逆)均增大，且v(正)>v(逆)‎ 正向移动 ‎②减小反应物浓度 v(正)，v(逆)均减小，且v(逆)>v(正)‎ 逆向移动 ‎③增大生成物浓度 v(正)、v(逆)均增大，且v(逆)>v(正)‎ 逆向移动 ‎④减小生成物浓度 v(正)、v(逆)均减小，且v(正)>v(逆)‎ 正向移动 正反应方向为气体体积增大的放热反应 ‎⑤增大压强或升高温度 v(正)、v(逆)均增大，且v(逆)>v(正)‎ 逆向移动 ‎⑥减小压强或降低温度 v(正)、v(逆)均减小，且v(正)>v(逆)‎ 正向移动 反应前后气体化学计量数和相等的平衡体系 ‎⑦正催化剂或增大压强 v(正)、v(逆)均增大相同倍数 平衡不移动 ‎⑧减小压强 v(正)、v(逆)同等倍数减小 X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率。(　√　)‎ ‎(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。(　√　)‎ ‎(3)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大。(　×　)‎ ‎(4)升高温度，可以增加活化分子百分数，使反应速率加快。(　√　)‎ ‎(5)对可逆反应FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl，增加氯化钾浓度，逆反应速率加快。(　×　)‎ ‎(6)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化。(　×　)‎ ‎(7)反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)在固定容积的容器中进行，充入N2后，体系压强增大，反应速率加快。(　×　)‎ ‎(8)对于反应A＋B??C，改变容器体积，化学反应速率一定发生变化。(　×　)‎ ‎(9)升高温度可以使吸热反应的反应速率加快，但放热反应的反应速率减慢。(　×　)‎ ‎(10)对于高温、高压、使用催化剂条件下的反应A一定比常温常压无催化剂条件下的反应B速率快。(　×　)‎ ‎2．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__小于__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：__增大__；‎ ‎②增大盐酸浓度：__增大__；‎ ‎③增大铁的质量：__不变__；‎ ‎④增加盐酸体积：__不变__；‎ ‎⑤把铁片改成铁粉：__增大__；‎ ‎⑥滴入几滴CuSO4溶液：__增大__；‎ ‎⑦加入NaCl固体：__不变__‎ ‎(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？__否。Fe和稀硝酸反应生成NO；常温下，Fe遇浓硫酸钝化。__‎ ‎3．升高温度和使用催化剂都能加快反应速率，从活化分子的角度分析两者有何相同点与不同点？ ‎__相同点：都增大了活化分子数与活化分子百分数。不同点：温度升高是增加了分子的能量，使达到活化分子要求的分子数增多；使用催化剂是降低了活化能，从而使达到要求的活化分子数增多。__‎ 题组一　外界条件对化学反应速率的影响 ‎1．(2018·四川棠湖中学一模)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是(　D　)‎ A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B．恒压条件下，通入稀有气体，反应速率不变 C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO2(g)消耗的平均速率为v＝ ‎[解析]　催化剂可同等程度地改变正、逆反应的反应速率，A项错误；恒压条件下，向容器中通入稀有气体，容器体积变大，各反应的浓度变小，因此反应速率变小，B项错误；不论反应是吸热反应还是放热反应，降低温度反应速率一定变慢，则达到平衡的时间将延长，‎ C项错误；根据v＝，浓度变化量为c2－c1，时间变化量为t2－t1，SO3(g)生成的平均速率为v(SO3)＝，SO2的消耗速率与SO3的生成速率相等，即v(SO2)＝，D项正确。‎ ‎2．(2015·福建理综，12)在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是(　D　)‎ v/mmol·L－1·min－1‎ ‎ c/mol·L－1‎ T/K ‎0.600‎ ‎0.500‎ ‎0.400‎ ‎0.300‎ ‎318.2‎ ‎3.60‎ ‎3.00‎ ‎2.40‎ ‎1.80‎ ‎328.2‎ ‎9.00‎ ‎7.50‎ a ‎4.50‎ b ‎2.16‎ ‎1.80‎ ‎1.44‎ ‎1.08‎ A.a＝6.00‎ B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变 C．b＜318.2‎ D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 ‎[解析]　考查蔗糖水解的速率与温度、物质的浓度的关系的计算与判断的知识。A.根据表格的数据可知：在328.2 K时，蔗糖的浓度越大，水解的速率越快。根据浓度与速率的变化关系可知在328.2 K时，蔗糖的浓度每减小0.100 mol/L，速率减小1.50 mmol/(L·min)，所以在浓度是0.400 mol/L时，水解的速率是a＝6.00 mmol/(L·min)，正确。B.根据表格数据可知：升高温度，水解速率增大，增大浓度，水解速率也增大，若同时改变反应物的浓度和反应的温度，则对反应速率的影响因素相互抵消，反应速率可能不变，正确。C.在物质的浓度不变时，升高温度，水解速率增大，降低温度，水解速率减小。由于在物质的浓度是0.600 mol/L时，当318.2 K时水解速率是3.60 mmol/(L·min)，现在该反应的速率是2.16 mmol/(L·min)＜3.60 mmol/(L·min)，所以反应温度低于318.2 K．即b＜318.2，正确。D.不同温度时，蔗糖浓度减小，速率减慢，但相同的浓度时的反应速率数值不相同，故时间也不同。错误。‎ ‎3．(2018·武汉模拟)反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一密闭容器中进行，则下列说法或结论中，能够成立的是(　B　)‎ A．其他条件不变，仅将容器的容积缩小一半，反应速率减小 B．反应达到平衡状态时，v(CO)正＝v(H2O)逆 C．保持容器容积不变，充入少量He使体系压强增大，反应速率一定增大 D．其他条件不变，适当增加C(s)的质量会使反应速率增大 ‎[解析]　A项，将容器的容积缩小一半相当于体系压强增加一倍，反应速率加快；B项，转化为同一物质的速率，其正、逆反应速率相等，处于平衡状态；C 项，由于容器容积保持不变，充入He后，各组分的浓度不变，反应速率不变；D项，改变固体物质的用量不影响化学反应速率。‎ 题组二　控制变量法——实验探究影响化学反应速率的因素 ‎4．(2018·山东滨州高三检测)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(　D　)‎ 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 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℃‎ ‎[解析]　由图像可知，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。‎ ‎5．(2018·河北衡水检测)下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据： 实验 序号 金属质 量/g 金属 状态 c(H2SO4)‎ ‎/(mol·L－1)‎ V(硫酸)‎ ‎/mL 溶液温度/℃‎ 金属消失 的时间/s 反应前 反应后 ‎1‎ ‎0.10‎ 丝 ‎0.5‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎34‎ ‎500‎ ‎2‎ ‎0.10‎ 粉末 ‎0.5‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎35‎ ‎50‎ ‎3‎ ‎0.10‎ 丝 ‎0.7‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎36‎ ‎250‎ ‎4‎ ‎0.10‎ 丝 ‎0.8‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎35‎ ‎200‎ ‎5‎ ‎0.10‎ 粉末 ‎0.8‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎36‎ ‎25‎ ‎6‎ ‎0.10‎ 丝 ‎1.0‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎35‎ ‎125‎ ‎7‎ ‎0.10‎ 丝 ‎1.0‎ ‎50‎ ‎35‎ ‎50‎ ‎50‎ ‎8‎ ‎0.10‎ 丝 ‎1.1‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎34‎ ‎100‎ ‎9‎ ‎0.10‎ 丝 ‎1.1‎ ‎50‎ ‎30‎ ‎44‎ ‎40‎ 分析上述数据，回答下列问题：‎ ‎(1)由实验可推知，反应物的总能量__>__(填“<”“>”或“＝”)产物的总能量。‎ ‎(2)实验4和5表明，__固体的表面积__对反应速率有影响，__固体的表面积越大__反应速率越快，能表明同一规律的实验还有__1和2__(填实验序号)。‎ ‎(3)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有__1、3、4、6、8或2、5__(填实验序号)。‎ ‎(4)本实验中影响反应速率的其他因素还有__溶液的温度__，其实验序号是__6和7、8和9__。‎ ‎[解析]　(1)根据表中数据知，反应后溶液温度升高，说明该反应是放热反应，则反应物总能量大于生成物总能量。(2)实验4和5的不同点为反应物的接触面积，5的反应速率大于4，说明反应物接触面积越大，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有1和2。(3)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响，说明该实验中只有反应物浓度不同，其他因素完全相同，符合条件的有1、3、4、6、8或2、5。(4)影响反应速率的因素还有溶液的温度，如实验6和7、8和9。‎ ‎6．(2018·南京高三检测)某学生为了探究锌与稀盐酸反应过程中反应速率的变化，在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下表所示(表中氢气的体积均已换算为标准状况下的数据，且为累计值)： 时间(min)‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 氢气体积(mL)‎ ‎50‎ ‎120‎ ‎232‎ ‎290‎ ‎310‎ ‎(1)反应速率在前3 min呈现的变化规律是__逐渐增大__，出现这一现象的原因是__锌与稀盐酸的反应是放热反应，溶液温度升高，反应速率增大__。‎ ‎(2)最后1 min反应速率最小的原因是__此时稀盐酸即将耗尽，溶液中H＋浓度很小，反应速率减小__。‎ ‎(3)2～3 min内以稀盐酸的浓度变化来表示该反应的反应速率为v(HCl)＝__0.1__mol/(L·min)(设溶液体积不变)。‎ ‎[解析]　(1)由题表中数据可知，不同时间段内产生氢气的体积，0～1 min；50 mL；1～2 min：70 mL；2～3 min：112 mL。则前3 min反应速率越来越大。考虑到该反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高，反应速率增大。(2)反应后期，稀盐酸浓度显著下降，反应速率减小。(3)2～3 min，V(H2)＝232 mL－120 mL＝112 mL，n(H2)＝0.005 mol，Δc(H＋)＝＝0.1 mol/L，v(HCl)＝＝0.1 mol/(L·min)。‎ 题组三　化学反应速率的图像问题 ‎7．(2018·福建三明模拟)某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)??‎2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段内，分别改变反应的一个条件，测得容器中各物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示：‎ 下列说法中正确的是(　D　)‎ A．30～40 min间该反应使用了正催化剂 B．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应 C．30 min时降低温度，40 min时升高温度 D．30 min时减小压强，40 min时升高温度 ‎[解析]　A中，若使用正催化剂，则反应速率加快，不正确；由左图知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1，由右图知，30 min时改变的条件为降压，40 min时改变的条件为升温，且升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，B、C不正确，D正确。‎ 方法技巧：‎ ‎(1)如果正逆反应速率同等程度的变化要从催化剂、压强(针对反应前后气体体积不变的反应)角度分析。‎ ‎(2)温度改变平衡一定发生移动，正逆反应速率不能同等程度地变化。‎ ‎(3)从“断点”入手，如果一个图像中的曲线出现不连续的情况，要根据“断点”前后速率大小，结合反应速率的影响因素分析出外界条件的变化情况。‎ ‎8．(2018·重庆高三检测)在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)??Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是(　C　)‎ A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量 B．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝ mol·L－1·min－1‎ C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小 ‎[解析]　依据题中图示，可看出T1>T2，由于T1时X的平衡浓度大，可推出该反应为放热反应。A项，M点与W点比较，X的转化量前者小于后者，故进行到M点放出的热量应小于进行到W点放出的热量，A项错误；B项，2v(Y)＝v(X)＝ mol·L－1·min－1，B项错误；C项，T1>T2，温度越高，反应速率越大，M点的正反应速率v正>W点的正反应速率v正′，而W点的正反应速率v正′＝其逆反应速率v逆′>N点的逆反应速率v逆，C项正确；D项，恒容时充入X，压强增大，平衡正向移动，X的转化率增大，D项错误。‎ ‎9．(2018·河北衡水高三检测)密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)??‎2C(g)　ΔH<0，根据下列v－t图像，回答下列问题： ‎(1)下列时刻所改变的外界条件是t1__升高温度__；t3__加入正催化剂__；t4__减小压强__。‎ ‎(2)反应速率最快的时间段是__t3～t4__。‎ ‎(3)下列措施能增大正反应速率的是__A__。‎ A．通入A(g)　　　 B．分离出C(g)‎ C．降温 D．增大容积 萃取精华：‎ 外界条件改变后，化学反应速率的变化图像可分为以下几类：‎ ‎(1)渐变型：在图像上呈现为反应速率从平衡速率逐渐发生变化，则改变的条件一定是浓度。速率增大则为增大浓度；速率减小则为减小浓度。‎ ‎(2)突变型：在图像上呈现为反应速率从平衡速率跳跃性发生变化，然后逐渐到达平衡，改变的条件是温度或压强。速率增大，则为升高温度或增大压强；速率减小。则为降低温度或减小压强。‎ ‎(3)平变型：在图像上呈现为正、逆反应速率同等程度地增大或减小，平衡不变。增大则是使用了催化剂或反应前后气体体积不变的反应增大了压强(容器体积减小)；减小则是反应前后气体体积不变的反应减小了压强(容器体积增大)。‎ 要点速记：‎ ‎1．化学反应速率计算的三种个方法：‎ ‎(1)定义式法：v＝。‎ ‎(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比。‎ 对于mA(g)＋nB(g)??pC(g)，‎ v(A)∶v(B)∶v(C)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝m∶n∶p。‎ ‎(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。‎ ‎2．三个反应速率的注意点 ‎(1)所求反应速率为平均反应速率。‎ ‎(2)不能用固体和纯液体表示。‎ ‎(3)不同物质表示的反应速率值可能不同。‎ ‎3．两个比较反应速率大小的方法 ‎(1)归一法，(2)比值法。‎ ‎4．增大化学反应速率的措施 增大反应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度、使用催化剂、增大反应物表面积。‎ ‎5．分析判断化学反应速率变化时四注意：‎ ‎(1)压强对反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，浓度不变，速率不变。‎ ‎(2)温度改变，化学反应速率一定改变。‎ ‎(3)不特别指明，催化剂一般是加快化学反应速率。‎ ‎(4)固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。‎