高考化学一轮复习-化学反应速率及其影响因素（知识清单）（全国通用）（解析版）

这是一份高考化学一轮复习-化学反应速率及其影响因素（知识清单）（全国通用）（解析版），共23页。学案主要包含了知能解读01，知能解读02，知能解读03，重难点突破01，重难点突破02，重难点突破03，重难点突破04，易混易错01等内容，欢迎下载使用。

01 化学反应速率
1．化学反应速率及表示方法
(1)含义：
化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量。
(2)表示方法：
①可以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化学反应速率。
②数学表达式：v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(Δn,V·Δt)。
③常用单位：ml·L-1·min-1或ml·L-1·s-1。
(3)对化学反应速率的理解
①化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物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固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
2．化学反应速率与化学计量数的关系
同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比=物质的量浓度变化（Δc）之比＝物质的量变化（Δn）之比＝化学计量数之比。
对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)，v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=a：b：c：d。
3．化学反应速率的计算方法
(1)用定义公式计算
利用公式v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(Δn,VΔt)计算化学反应速率，也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。
(2)关系式法：
同一反应中，用不同物质表示的化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量(Δc)之比＝物质的量变化量(Δn)之比＝化学计量数之比。
如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)，v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=a：b：c：d。或eq \f(v(A),a)＝eq \f(v(B),b)＝eq \f(v(C),c)＝eq \f(v(D),d)。
(3)“三段式”计算化学反应速率
①求解化学反应速率计算题的一般步骤：
a．写出有关反应的化学方程式；
b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；
c．根据已知条件列方程计算。
②应用举例
mA(g) + nB(g) pC(g)
起始浓度（ml/L） a b c
转化浓度（ml/L） mx nx px
某时刻浓度（ml/L） a-mx b-nx c+px
再利用化学反应速率的定义求算
v(A)＝eq \f(mx,t) ml·L－1·s－1；v(B)＝eq \f(nx,t) ml·L－1·s－1；v(C)＝eq \f(px,t) ml·L－1·s－1。
4．化学反应速率的测定
(1)测定原理
利用化学反应中任何一种与物质浓度有关的可观测量进行测定。
(2)测定方法
①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。
②科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
a．对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。
b．对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。
c．对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。
d．对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。
【跟踪训练】
1．在25 ℃时，向100 mL含HCl 14.6 g的盐酸里放入5.6 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2 min末，收集到1.12 L(标准状况)氢气。在此之后，又经过4 min铁粉完全溶解。则：
(1)在前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是0.25 ml·L－1· min－1。
(2)在后4 min内用HCl表示的平均反应速率是0.25 ml·L－1· min－1。
(3)前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是前2 min。
解析 (1)由题目信息“又经4 min铁粉完全溶解”知，盐酸是过量的，n(Fe)＝eq \f(5.6 g,56 g·ml－1)＝0.1 ml，n(H2)＝eq \f(1.12 L,22.4 L·ml－1)＝0.05 ml。由反应方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑知，前2 min内消耗的铁、HCl及生成的FeCl2的物质的量分别为0.05 ml、0.1 ml、0.05 ml，故(1)v(FeCl2)＝eq \f(0.05 ml,0.1 L×2 min)＝0.25 ml·L－1· min－1。
(2)后4 min消耗的盐酸由铁的量来求，消耗的n(Fe)＝0.1 ml－0.05 ml＝0.05 ml，故消耗的n(HCl)＝2n(Fe)＝0.1 ml，v(HCl)＝eq \f(0.1 ml,0.1 L×4 min)＝0.25 ml·L－1· min－1。
(3)因在同一个反应里，v(HCl)＝2v(FeCl2)，可见前2 min较快。
2．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____________________________。
(2)反应开始至2 min末， X的反应速率为_______________。
(3)该反应是由_________(填序号)开始的。
A．正反应 B．逆反应 C．正、逆反应同时
答案 (1) 2Z＋Y3X (2) 0.067 ml·L－1·min－1 (3)C
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)＝eq \f(\f((0.8－0.4) ml,3 L),2 min)≈0.067 ml·L－1·min－1。
02 影响化学反应速率的因素
1．主要因素
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Mg＞Al。
2．外界条件对化学反应速率的影响规律
(1)浓度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
(2) 压强对化学反应速率的影响
对于气体反应，当其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快；减小压强，气体体积增大，浓度减小，化学反应速率减慢。
对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下：
压强改变→ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(反应体系中组分浓度改变→反应速率改变,反应体系中组分浓度不变→反应速率不变))
(3) 温度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
(4) 催化剂对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。
(5) 其他因素对化学反应速率的影响
①固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
②反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
③形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。
④其它方法：光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨，均是行之有效的改变化学反应速率的方法(块状)。
3．有效碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响
(1)有效碰撞
能够发生化学反应的碰撞为有效碰撞。化学反应发生的先决条件是反应物分子间必须发生碰撞。有效碰撞必须具备两个条件：一是发生碰撞的分子具有足够的能量，二是碰撞时要有合适的取向。
(2)活化分子和活化能
①能够发生有效碰撞的分子。对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。
②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。
(3)反应物、生成物的能量与活化能的关系
E1：正反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量，也可认为是逆反应的活化能
E1-E2：反应热，即ΔH= E1-E2
(4)浓度、压强、温度、催化剂与活化分子的关系
【跟踪训练】
1．下列措施可以增大化学反应速率的是________(填序号)。
①Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉
②Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用98%浓硫酸
③H2SO4与BaCl2溶液反应时，增大压强
④2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3 ΔHEa2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“定速步骤”或“决速步骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。
【跟踪训练】
1．如图表示某化学反应在使用催化剂(b曲线)和未使用催化剂(a曲线)时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是( )
A．a与b相比，b的活化能更高
B．反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量
C．a与b相比，a中活化分子的百分数更高
D．a与b相比，a的反应速率更快
答案 B
解析 a的活化能更高，A错误；该反应为放热反应，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，B正确；a与b相比，b的活化能小，b中活化分子的百分数更高，C错误；a与b相比，b的活化能更小，b的反应速率更快，D错误。
2．CO2和H2在Cu/ZnO催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，该反应实际上分两步进行。
第一步：Cu/ZnO*＋H2===Cu/Zn*＋H2O
第二步：____________(写出化学方程式)。
答案 Cu/Zn*＋CO2＋2H2===Cu/ZnO*＋CH3OH
01 化学反应速率及其计算
(1)化学反应速率的表示方法
①化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物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固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或纯液体的浓度变化计算化学反应速率。
(2)由图像确定化学方程式需要解决的问题
①确定反应物和生成物(根据曲线的变化趋势)。
②确定反应物和生成物的化学计量数(根据同一时间内浓度或物质的量的变化量)。
③反应是否为可逆反应(反应最后浓度是否不随时间的变化而变化)。
【跟踪训练】
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。下列描述正确的是( )
A．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 ml·L－1·s－1
B．反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少了0.79 ml·L－1
C．反应到达10 s时，c(Y)＝0.105 ml·L－1·s－1
D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)
答案 D
解析 由图可知，由0～10 s，n(X)由1.20 ml减少到0.41 ml，n(Y)由1.00 ml减少到0.21 ml，n(Z)由0增加到1.58 ml，故v(Z)＝1.58 ml÷2 L÷10 s＝0.079 ml·L－1·s－1，A项错误；反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少eq \f(1.20 ml－0.41 ml,2 L)＝0．395 ml·L－1，B项错误；10 s时c(Y)＝eq \f(0.21 ml,2 L)＝0.105 ml·L－1，单位有误，C项错误；相同时间内X、Y、Z的物质的量的变化值之比为0.79 ml∶0.79 ml∶1.58 ml＝1∶1∶2，故反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，D项正确。
2．反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)经a min后SO3的浓度变化情况如图所示，在0～a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 ml·L－1·min－1，则a等于( )
A．0.1 B．2.5 C．5 D．10
答案 C
解析 由题图可知，0～a min内Δc(SO3)＝0.4 ml·L－1，则有v(SO3)＝eq \f(0.4,a) ml·L－1·min－1。根据反应速率与化学计量数的关系可得，v(O2)＝eq \f(1,2)v(SO3)＝eq \f(0.2,a) ml·L－1·min－1，又知“0～a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 ml·L－1·min－1”，则有eq \f(0.2,a) ml·L－1·min－1＝0.04 ml·L－1·min－1，解得a＝5，C项正确。
3．如图安装好实验装置(装置气密性良好)，在锥形瓶内盛有6.5 g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 ml·L－1的稀硫酸，将产生的H2收集在注射器中，10 s时恰好收集到标准状况下的H2 44.8 mL。下列说法不正确的是( )
A．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋表示10 s内该反应的速率为0.01 ml·L－1·s－1
B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋表示10 s内该反应的速率为0.01 ml·L－1·s－1
C．用锌粒表示10 s内该反应的速率为0.013 g·s－1
D．用H2表示10 s内该反应的速率为0.000 2 ml·s－1
答案 B
解析 Zn ＋ 2H＋=== Zn2＋ ＋ H2↑
65 g 2 ml 1 ml 22.4 L
0.13 g 0.004 ml 0.002 ml 0.044 8 L
v(H＋)＝eq \f(\f(0.004 ml,0.04 L),10 s)＝0.01 ml·L－1·s－1，A正确；v(Zn2＋)＝eq \f(1,2)v(H＋)＝0.005 ml·L－1·s－1，B错误；用锌粒表示10 s内该反应的速率为eq \f(0.13 g,10 s)＝0.013 g·s－1，C正确；用H2表示10 s内该反应的速率为eq \f(\f(0.044 8 L,22.4 L·ml－1),10 s)＝0.000 2 ml·s－1，D正确。
4．一定温度下，在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应：2N2O54NO2＋O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如表：
下列说法正确的是( )
A．600～1 200 s，生成NO2的平均速率为5.0×10－4 ml·L－1·s－1
B．反应2 220 s时，放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C．反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)
D．推测上表中的x为3 930
答案 D
解析 600～1 200 s，c(N2O5)的变化量为(0.96－0.66)ml·L－1＝0.3 ml·L－1，结合反应可知，该时间段内Δc(NO2)＝2×0.3 ml·L－1＝0.6 ml·L－1，故生成NO2的平均速率为eq \f(0.6 ml·L－1,600 s)＝1.0×10－3 ml·L－1·s－1，A错误；反应2 220 s时，Δc(N2O5)＝(1.40－0.35)ml·L－1＝1.05 ml·L－1，其物质的量的变化量为1.05 ml·L－1×0.1 L＝0.105 ml，推知生成0.052 5 ml O2，在标准状况下的体积为0.052 5 ml×22.4 L·ml－1＝1.176 L，B错误；反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，则有2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C错误；该反应经过1 110 s(600～1 710 s,1 710～2 820 s)时，c(N2O5)变为原来的eq \f(1,2)，因此c(N2O5)由0.24 ml·L－1变为0.12 ml·L－1时，仍用时1 110 s，推测表中的x为2 820＋1 110＝3 930，D正确。
02 化学反应速率的比较
(1)定性比较
通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。
(2)定量比较
对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。
①归一法：根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。
②比值法：可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。
如aA(g)＋bB(g)===cC(g)，即比较eq \f(v(A),a)与eq \f(v(B),b)，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。
【跟踪训练】
1．在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是( )
A．v(H2)＝0.01 ml·L－1·s－1
B．v(N2)＝0.3 ml·L－1·min－1
C．v(NH3)＝0.15 ml·L－1·min－1
D．v(H2)＝0.3 ml·L－1·min－1
答案 B
解析 在速率单位相同时，把速率除以其相应物质的化学计量数，数值大者反应速率快。A项，v(H2)＝0.01 ml·L－1·s－1＝0.6 ml·L－1·min－1，eq \f(1,3)v(H2)＝0.2 ml·L－1·min－1；B项，v(N2)＝0.3 ml·L－1·min－1；C项，eq \f(1,2)v(NH3)＝0.075 ml·L－1·min－1；D项，eq \f(1,3)v(H2)＝0.1 ml·L－1·min－1。由此可知，B项中表示的反应速率最快。
2．已知反应：4CO＋2NO2eq \(=======,\s\up7(催化剂))N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下。
①v(CO)＝1.5 ml·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.7 ml·L－1·min－1
③v(N2)＝0.4 ml·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1
⑤v(NO2)＝0.01 ml·L－1·s－1
请比较上述5种情况反应的快慢：__________________________(由大到小的顺序)。
答案 ③>①>②>⑤>④
解析 在不同条件下，用CO表示的反应速率：②v(CO)＝2v(NO2)＝1.4 ml·L－1·min－1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6 ml·L－1·min－1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 ml·L－1·min－1；⑤v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 ml·L－1·s－1＝1.2 ml·L－1·min－1，故反应的快慢为③>①>②>⑤>④。
03 影响化学反应速率的因素
(1)浓度对化学反应速率的影响的理解
①固体和纯液体对化学反应速率无影响，但要注意水(液态)对溶液的稀释作用。
②浓度的改变必须是真正参加反应离子的浓度，如酸碱中和反应影响速率的是H＋、OH－浓度。
(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eq \(――→,\s\up7(引起))压强增大eq \(――→,\s\up7(引起))反应物浓度增大eq \(――→,\s\up7(引起))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eq \(――→,\s\up7(引起))气体反应物浓度增大(压强也增大)eq \(――→,\s\up7(引起))反应速率加快。
b．充入“惰性”气体eq \(――→,\s\up7(引起))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eq \(――→,\s\up7(引起))体积增大eq \(――→,\s\up7(引起))气体反应物浓度减小eq \(――→,\s\up7(引起))反应速率减小。
(3)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。
(4)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。
(5)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。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。
【跟踪训练】
1．温度为T时，在恒容密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋R(s) ΔH>0，下列有关叙述正确的是( A )
A．向容器中充入少量氦气，化学反应速率不变
B．加入少量R(s)，逆反应速率增大
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．压缩容器的容积，单位体积内活化分子的百分数增大，化学反应速率增大
答案 A
解析 恒容密闭容器中进行反应，充入少量氦气，原反应混合物的浓度不变，化学反应速率不变，A正确；R是固体，加入少量R(s)，逆反应速率不变，B错误；升高温度，反应物和生成物中活化分子百分数均增加，故正、逆反应速率均增大，C错误；压缩容器的容积，原反应混合气体的浓度增大，单位体积内活化分子的数目增加，化学反应速率增大，但活化分子的百分数不变，D错误。
2．碳酸钙与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示，下列结论错误的是( )
A．反应开始2 min内平均反应速率最大
B．反应速率先增大后减小
C．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
D．反应在2～4 min内以CO2的物质的量变化表示的反应速率为v(CO2)＝0.1 ml·min－1
答案 A
解析 图中的曲线表明，在0～2 min内产生了0.1 ml CO2，以CO2的物质的量变化表示的反应速率v1＝0.05 ml·min－1；2～4 min内产生了0.2 ml CO2，v2＝0.1 ml·min－1；4～6 min内产生了0.05 ml CO2，v3＝0.025 ml·min－1，产生CO2的速率先加快后变慢，故2～4 min的平均反应速率最大，4～6 min的平均反应速率最小，A项错误，D项正确；反应速率先增大后减小，B项正确；反应速率先增大是由于反应放热，使溶液温度升高，导致反应速率增大，4 min后反应速率减小则是由浓度减小引起的，C项正确。
3．不同条件下，用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测得的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是( )
A．Fe2＋的氧化率随时间延长而逐渐增大
B．由②和③可知，pH越大，Fe2＋氧化速率越快
C．由①和③可知，温度越高，Fe2＋氧化速率越快
D．氧化过程的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
答案 B
解析 由图像可知，Fe2＋的氧化率随时间延长而逐渐增大，故A合理；由图像可知，②和③的反应温度相同，溶液的pH不相同，pH越大，Fe2＋氧化速率越慢，故B不合理；由图像可知，①和③的溶液的pH相同，温度越高，Fe2＋氧化速率越快，故C合理；氧化过程发生的反应为酸性条件下，亚铁离子与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，故D合理。
4．在相同条件下，做H2O2分解对比实验时，其中①加入MnO2催化，②不加MnO2催化。如图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是( )
答案 A
解析 由图像可知，横坐标为时间，纵坐标为V(O2)，只要H2O2的量相同，两种情况下最终产生O2的体积相同，①中加入MnO2作催化剂，加快了H2O2的分解速率，在相同时间内产生O2的体积比②大，反应结束时所用时间短，故A项正确。
04 基元反应与化学反应历程
1．催化剂与化学反应
(1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。
(2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个，如模拟演练题1中图像所表示的)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。
(3)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小
2．能垒与决速步骤
能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。
例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。
注意：
①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。
②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。
③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。
【跟踪训练】
1．对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，某科研人员提出如下反应过程：
第一步 N2O5NO3＋NO2(快速平衡)
第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2(慢反应)
第三步 NO＋NO3―→2NO2(快反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡，下列表述正确的是( C )
A．v(第一步的逆反应)v(第二步反应)，A错误；由总反应及分步反应可知，NO和NO3都是中间产物，B错误；第二步反应是慢反应，说明该步中NO2和NO3的碰撞仅部分是有效的，C正确；第三步是快反应，活化能越高，反应速率越慢，故该步反应的活化能较低，D错误。
2．甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子)：
①Cl2eq \(――→,\s\up7(光照))2Cl·(慢反应)
②CH4＋Cl·―→·CH3＋HCl(快反应)
③·CH3＋Cl2―→CH3Cl＋Cl·(快反应)
④·CH3＋Cl·―→CH3Cl(快反应)
已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是( )
A．上述过程的总反应方程式为CH4＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl
B．光照的主要作用是促进反应①的进行从而使总反应速率加快
C．反应②～④都是由微粒通过碰撞而发生的反应
D．反应①是释放能量的反应
答案 D
解析 由反应历程可知，甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，则总反应方程式为CH4＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl，故A正确；光照的主要作用是破坏氯气分子中的共价键，形成氯原子，促进反应①的进行从而使总反应速率加快，故B正确；由反应历程可知，反应②～④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应，故C正确；反应①是破坏氯气分子中的共价键形成氯原子的过程，应吸收能量，故D错误。
3．（2025·河南卷）在催化剂a或催化剂b作用下，丙烷发生脱氢反应制备丙烯，总反应的化学方程式为CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g)，反应进程中的相对能量变化如图所示(*表示吸附态，中部分进程已省略)。
下列说法正确的是
A．总反应是放热反应
B．两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
C．和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定
D．①转化为②的进程中，决速步骤为
答案 C
解析 A．由图可知，生成物能量高，总反应为吸热反应，A错误；B．平衡常数只和温度有关，与催化剂无关，B错误；C．由图可知，丙烷被催化剂a吸附后能量更低，则被催化剂a吸附后得到的吸附态更稳定， C正确；D．活化能高的反应速率慢，是反应的决速步骤，故决速步骤为*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H或*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H，D错误；故选C。
4．（2025·河北卷）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应Ga2O3(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2O(g)制备。反应历程(TS代表过渡态)如下：
下列说法错误的是
A．反应ⅰ是吸热过程
B．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV
C．反应ⅲ包含2个基元反应
D．总反应的速控步包含在反应ⅱ中
答案 D
解析 A．观察历程图可知，反应ⅰ中的相对能量为0，经TS1、TS2、TS3完成反应，生成和，此时的相对能量为0.05eV，因此体系能量在反应中增加，则该反应为吸热过程，A正确；B．反应ⅱ中因脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即3.39eV-0.70eV=2.69eV，B正确；C．反应ⅲ从生成经历过渡态TS6、TS7，说明该反应分两步进行，包含2个基元反应，C正确；D．整反应历程中，活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应得反应步骤(活化能为3.07eV)，所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中，D错误； 故选D。
01 关于化学反应速率易错易混点
(1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。
(2)由v＝eq \f(Δc,Δt)计算得到的是一段时间内的平均速率，用不同物质表示时，其数值可能不同，但意义相同。
(3)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。
(4)同一化学反应用不同物质表示的反应速率其数值可能不同，因此，一定要标明是哪种具体物质的反应速率。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化学反应速率为1.5 ml·L－1·min－1是指1 min时某物质的浓度为1.5 ml·L－1。( × )
(2)对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率。( × )
(3)单位时间内，反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。( × )
(4)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。( √ )
(5)化学反应速率的数值越大，代表反应速率越快。( × )
(6)化学反应中任何一种物质在单位时间内的浓度变化量都可以用来表示化学反应速率。( × )
(7)由v＝eq \f(Δc,Δt)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。( × )
(8)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。( √ )
(9)对于反应N2＋3H2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(高温、高压))2NH3，v(N2)∶v(H2)一定等于1∶3。( √ )
(10)对于反应4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，v(NO)与v(O2)的关系为4v(NO)＝5v(O2)。( × )
(11)甲、乙两容器中分别充入2 ml NO2和4 ml NO2，5分钟后两者各反应掉NO2 1 ml和2 ml，则说明乙中反应速率大。( × )
(12)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。( × )
02 认识外界因素对化学反应速率影响的误区
(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)误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致，单位书写是否正确。
(3)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。
(4)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，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小。
(5)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；同理，降温会使吸热反应方向速率减小程度大，而导致化学平衡向放热方向移动。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。( √ )
(2)碳酸钙与盐酸反应的过程，再增加CaCO3固体，可以加快反应速率。( × )
(3)增大反应体系的压强，反应速率一定增大。( × )
(4)加热使反应速率增大的原因之一是活化分子百分数增大。( √ )
(5)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。( × )
(6)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化。( × )
(7)化学反应的活化能越大，反应速率越快。( × )
(8)使用一种催化剂能加快所有反应的速率。( × )
(9)决定化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂。( × )
(10)金属铝与硫酸反应时，增大硫酸的浓度可以提高产生氢气的速率。( × )
(11)对于一个特定的反应，在恒容或恒压容器中加入惰性气体，对反应速率的影响情况相同。( × )
(12)Zn与稀H2SO4反应时，向酸中加几滴CuSO4溶液可以加快反应，加入醋酸钠溶液可以减缓反应。( √ )
01 速率常数和速率方程
(1)基元反应速率方程
对于基元反应aA＋bB===gG＋hH，其速率方程可写为v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k称为速率常数，恒温下，k不因反应物浓度的改变而变化)，这种关系可以表述为基元反应的化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。
(2)速率常数(k)
①速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 ml·L－1时的反应速率。在相同浓度的条件下，可用速率常数大小来比较化学反应速率。
②影响因素：速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数不同；温度相同，速率常数(k)相同。浓度、压强不影响速率常数(k)
【跟踪训练】
1．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＝______，该反应的逆反应速率常数k＝______ L3·ml－3·min－1。
答案 0.2 1.0×104
解析 根据v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，由表中数据可得：(c1 ml·L－1)3＝eq \f(8.0 ml·L－1·min－1,0.1 ml·L－1×k)，c2 ml·L－1＝eq \f(6.75 ml·L－1·min－1,0.15 ml·L－13×k)，所以有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。
2．300 ℃时，2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正＝k·cn(ClNO)，测得正反应速率和浓度的关系如下表：
n＝________；k＝________。
答案 2 4.0×10－8 L·ml－1·s－1
解析 根据表格①②中的数据，代入正反应速率表达式然后做比值：eq \f(3.60×10－9,1.44×10－8)＝eq \f(k×0.30n,k×0.60n)，解得n＝2，将n和①或②或③中数据代入正反应速率表达式得k＝4×10－8 L·ml－1·s－1。
3．已知NaNO2＋NH4Cl===NaCl＋2H2O＋N2↑的速率方程为v＝k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H＋)。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，进行如下实验：向锥形瓶中加入一定体积的2.0 ml·L－1 NaNO2溶液、2.0 ml·L－1 NH4Cl溶液、1.0 ml·L－1醋酸和水，充分搅拌，保持体系温度为36 ℃，用秒表测量收集1.0 mL N2所需要的时间(t)，实验数据如下表。下列说法正确的是( )
A．V1＝4.0、V2＝2.0
B．实验3用N2表示的反应平均速率v＝eq \f(1×10－3,83×22.4) ml·s－1
C．醋酸不参与反应，其浓度的大小对该反应速率无影响
D．速率方程中m＝2
答案 D
解析 为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，根据控制变量法可得NH4Cl的浓度应保持不变，根据实验2数据可知溶液总体积为20 mL，故V1为4.0，同理可得V2为8.0，A项错误；实验3中没有说明N2所处的状况，不能用22.4 L·ml－1计算N2的物质的量，B项错误；根据v＝k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H＋)，可知醋酸的浓度对反应速率有影响，C项错误；分析实验1和3数据，其他条件相同，实验3的c(NaNO2)是实验1的2倍，但实验1和3所用的时间比eq \f(332,83)＝4，故m＝2，D项正确。
02 控制变量法探究影响化学反应速率的因素
关于“控制变量法”题目的解题策略
(1)确定变量：明确影响实验探究结构的因素可能有哪些，即变量。
(2)定多变一：根据实验目的确定需要控制的变量。在探究时，先确定其他因素不变，只变化一种因素，研究这种因素的影响结果，再确定另一种因素的影响结果。通过分析每种因素与所研究问题之间的关系，得出所有影响因素与探究问题之间的关系。
(3)数据有效：注意选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
【跟踪训练】
1．某实验小组用0.1 ml·L－1 Na2S2O3溶液和0.1 ml·L－1硫酸溶液为反应物，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验记录如表所示。已知：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
下列说法不正确的是( )
A．实验Ⅱ中10