高考化学一轮复习考点讲练测第24讲 化学反应速率（讲义）（2份，原卷版+解析版）

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考情分析
网络构建
考点一 化学反应速率的概念及计算
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 化学反应速率
知识点2 化学反应速率的计算
知识点3 化学反应速率的大小比较
知识点4 化学反应速率的测定
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查化学反应速率概念的理解
考向2 考查化学反应速率的计算
考向3 考查化学反应速率比较
考向4 考查化学反应速率的测定
考点二 影响化学反应速率的因素
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 影响化学反应速率的因素
知识点2 有效碰撞理论
知识点3 速率常数和速率方程
知识点4 速率－时间(v­t)图像
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查影响化学反应速率的因素
考向2 考查催化剂、活化能与转化效率的关系
考向3 考查“控制变量”探究影响化学反应速率的因素
考向4 考查速率常数及其应用
考向5 考查速率图像分析
真题感悟
考点一 化学反应速率的概念及计算
知识点1 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＝eq \f(Δc,Δt)，单位为ml·L－1·min－1或ml·L－1·s－1。
3.化学反应速率与化学计量数的关系
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。
如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d
【特别提醒】(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。
知识点2 化学反应速率的计算
1．化学反应速率计算的4个方法
(1)定义式法：v＝eq \f(Δc,Δt)。
(2)比例关系法：化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
【易错提醒】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。
(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。
(4)依据图像求反应速率的步骤
第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量；
第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量；
第三步：根据公式v＝eq \f(Δc,Δt)进行计算。
2．化学反应速率计算的万能方法——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。
如对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a ml·L－1，B的浓度为b ml·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了x ml·L－1，则化学反应速率可计算如下：
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始/(ml·L－1) a b 0 0
转化/(ml·L－1) x eq \f(nx,m) eq \f(px,m) eq \f(qx,m)
t1/(ml·L－1) a－x b－eq \f(nx,m) eq \f(px,m) eq \f(qx,m)
则：v(A)＝eq \f(x,t1) ml·L－1·s－1，v(B)＝eq \f(nx,mt1) ml·L－1·s－1，v(C)＝eq \f(px,mt1) ml·L－1·s－1，v(D)＝eq \f(qx,mt1) ml·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)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
如一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)。已知v(A)＝0.6 ml·L－1·s－1，则v(B)＝0.2 ml·L－1·s－1，v(C)＝0.4 ml·L－1·s－1。
知识点3 化学反应速率的大小比较
1．定性比较
通过明显的实验现象(如气泡产生快慢、沉淀生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。
2．定量比较
同一化学反应中，不同物质来表示化学反应速率时，数值可能不同，需要进行转化。常用以下两种方法：
(1)归一法
①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率。
③“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。
(2)比值法
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。
如对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若 eq \f(v（A）,a) ＞ eq \f(v（B）,b) ，则A表示的化学反应速率较大。
3.由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越短，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越大。
知识点4 化学反应速率的测定
1.定性描述:（根据实验现象）
①观察产生气泡的快、慢；
②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少；
③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低
2.定量描述：（根据实验测量，单位时间内：）
①测定气体的体积;
②测定物质的物质的量的变化;
③测定物质或离子的浓度变化;
④测定体系的温度或测定反应的热量变化。
3.测量化学反应速率的常见方法
（1）量气法
（2）比色法
（3）电导法
（4）激光技术法
4.化学反应速率的测量——实验
（1）反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑
（2）实验装置
（3）测量数据
①单位时间内收集氢气的体积；
②收集相同体积氢气所需要的时间
③有pH计测相同时间内pH变化，即△c(H＋)。
④用传感器测△c(Zn2＋)变化。
⑤测相同时间内△m(Zn)。
⑥相同时间内恒容压强变化；
⑦相同时间内绝热容器中温度变化。
考向1 考查化学反应速率概念的理解
例1．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）一定条件下，向一恒容密闭容器中通入适量的NO和O2，发生反应：2NO+O2=N2O4，经历两步反应：①2NO+O2=2NO2；②2NO2=N2O4。反应体系中NO2、NO、N2O4的浓度(c)随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是
A．曲线a是随时间的变化曲线
B．时，
C．时，的生成速率大于消耗速率
D．时，
【解析】A．NO2是中间产物，其浓度先增大，后减小，曲线a代表，A项错误；B．根据图像可知，时、的浓度相等，B项错误；C．时，浓度在减小，说明生成速率小于消耗速率，C项错误；D．根据氮元素守恒，时，完全消耗，则，D项正确；故选D。
【答案】D
【变式训练】（2023·全国·高三专题练习）一定温度下反应4A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g)经2min B的浓度减少0.6ml•L-1，对此反应速率的表示正确的是
A．用A表示的反应速率是0.4ml•L-1•min-1
B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是1：2：3
C．2min末的反应速率v(B)=0.3ml•L-1•min-1
D．在2min内用B和C表示的正反应速率的值都是逐渐减小的
【解析】A．A是固体，不能表示反应速率，故A错误；B．反应速率之比是相应的化学计量数之比，则分别用B、C、D表示的反应速率比值是3：2：1，故B错误；C．经2min，B的浓度减少0.6ml/L，所以2min内用B表示的平均反应速率是＝0.3 ml·(L·min)-1，但2min末的反应速率是瞬时速率，故C错误；D．随反应进行反应物的浓度降低，反应速率减慢，生成物的浓度变化量逐渐减少，故2 min内用B和C表示的反应速率都是逐渐减小，故D正确；答案选D。
【答案】D
【易错提醒】(1)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。
(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。
考向2 考查化学反应速率的计算
例2．（2023·北京东城·北京五十五中校考模拟预测）五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂，可由如下反应制得：PCl3(g)＋Cl2(g)⇌PCl5(g) ΔH=-93.0 kJ/ml。某温度下，在2.0 L的恒容密闭容器中充入2.0 ml PCl3和1.0 ml Cl2，实验数据记录如下。
下列说法正确的是
A．0～150 s内的υ (PCl3) = 2.4×10-3ml·L-1·s-1
B．该温度下，反应的化学平衡常数K =
C．升高温度，PCl3的平衡转化率大于20%
D．增大压强，活化分子百分数增大，反应速率加快
【解析】A．根据化学方程式和题给数据得0～150 s内消耗PCl30.36ml，0～150 s内，A错误；B．根据题给数据，反应达到250s时达到平衡状态，列三段式得：
该温度下，反应的化学平衡常数，B正确；C．该温度下，PCl3的平衡转化率为，该反应的，为放热反应，升高温度平衡向逆方向移动，PCl3的平衡转化率减小，小于20%，C错误；D．增大压强，活化分子百分数不变，但单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞的次数增加，化学反应速率加快，D错误；故选B。
【答案】B
【变式训练】（2023·山东泰安·统考三模）已知的速率方程为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。实验测得，在催化剂X表面反应的变化数据如下：
下列说法正确的是
A．，
B． min时，
C．相同条件下，增大的浓度或催化剂X的表面积，都能加快反应速率
D．保持其他条件不变，若起始浓度为0.200 ml·L，当浓度减至一半时共耗时50 min
【分析】根据表中数据分析，该反应的速率始终不变，的消耗是匀速的，说明反应速率与无关，故速率方程中n=0；
【解析】A．由分析可知，n=0，与浓度无关，为匀速反应，每10min一氧化二氮浓度减小0.02，则，A错误；B．由分析可知，n=0，与浓度无关，为匀速反应，t=10min时瞬时速率等于平均速率==≠，B错误；C．速率方程中n=0，反应速率与的浓度无关，C错误；D．保持其他条件不变，该反应的反应速率不变，即为，若起始浓度，减至一半时所耗时间为=50min，D正确；答案选D。
【答案】D
【思维建模】化学反应速率计算的4个方法
(1)定义式法：v＝eq \f(Δc,Δt)。
(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比。
(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。
(4)依据图像求反应速率。
考向3 考查化学反应速率的大小比较
例3．（2023·全国·高三专题练习）MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成。其反应式如下所示：
为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇。TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为a ml/L，反应过程中的液体体积变化忽略不计，发生的其他副反应忽略不计。
已知：转化率=，也可以用百分数表示。下列说法错误的是
A．X、Y两点消耗反应物TOME的速率v正(X)＜v正(Y)
B．X、Z两点该化学反应的瞬时速率大小为v(X)＞v(Z)
C．210℃时，0~150 min之间用MTP表示该化学反应的速率为
D．若Z点处于化学平衡，则平衡时溶液体系中甲醇的百分含量为
【解析】A．根据题意：TOME的初始浓度均为a ml/L，由图知X、Y两点TOME的转化率相等，反应转化浓度相同，但反应时间：X＞Y，因此反应速率：，A正确；B．由图可知：X点曲线斜率大于Z点，则X、Z两点的瞬时速率大小为v(X)＞v(Z)，B正确；C．由图可知：在210℃下，150 min时TOME的转化率为98%，则△c(MTP)=△c(TOME) =a ml/L×98%=0.98a ml/L，故0~ 150 min之间的MTP的平均反应速率为0~150 min之间用MTP表示该化学反应的速率为，C正确；D．若Z点处于化学平衡，由图可知：在210条件下，Z点TOME的转化率为98%，则△c(MTP)=△c(TOME)=△c(CH3OH)=a ml/L×98%=0.98a ml/L，为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇，平衡时c(MTP)=0.98a ml/L，c(CH3OH)＜0.98a ml/L，c(TOME)=0.02a ml/L，若Z点处于化学平衡，则平衡时溶液体系中甲醇的百分含量小于，D错误；故合理选项是D。
【答案】D
【变式训练】（2023春·天津南开·高三南开中学校考阶段练习）利用传感技术可以探究压强对2NO2(g) N2O4(g)化学 平衡移动的影响。在室温、100kPa条件下，往针中筒充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、 t2时刻迅速移动活塞并保持活塞位置不变，测定针筒内气体压强变化如图所示。下列说法正确的是
A．B点处NO2的转化率为3%
B．E点到H点的过程中，NO2的物质的量先增大后减小
C．E、H两点对应的正反应速率大小为vH=vE
D．B、H两点气体的平均相对分子质量大小为MB=MH
【解析】A．B点处NO2的转化率为2×3%=6% ，故A错误；B．E点到H点的过程中，压强先增大后减少，增大压强平衡正向移动，则NO2的物质的量先减少后增大，故B错误；C．E、H两点压强不同，H点压强大，则E、H对应的正反应速率大小为vH>vE ，故C错误；D．气体的质量不变时，B、H两点气体的压强相等，气体的物质的量相等，则平均相对分子质量大小为MB=MH，故D正确；故选：D。
【答案】D
【思维建模】】定量法比较化学反应速率的大小
(1)归一法：按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值。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。
考向4 考查化学反应速率的测定
例4．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）某反应的速率方程为，其半衰期(当剩余的反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。当其他条件不变，改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示：
下列说法正确的是
A．该反应的速率方程中的
B．该反应的速率常数
C．表格中的，，
D．在过量的B存在时，反应掉的所需的时间是
【解析】A．当其他条件不变，改变反应物浓度时，反应速率常数k保持不变，第二组数据和第四组数据中，两组的相同、v相同，解得，将第一组数据和第二组数据代入速率方程，得，可知，故A错误；B．由A项分析可知，该反应的速率方程为，将第一组数据代入速率方程，可得速率常数，故B错误；C．将第六组数据代入速率方程，可得，解得，将第三组数据代入速率方程，可得，将第五组数据代入速率方程，可得，故C错误；D．半衰期，设起始时反应物A为，在过量的B存在时，反应掉93.75%的A需经历4个半衰期：起始，所需的时间为，故D正确；故答案选D。
【答案】D
【变式训练】（2022春·广东广州·高三校考期中）某小组利用硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应：，探究反应条件对速率的影响，下列有关说法正确的是
A．可通过产生浑浊的时间或单位时间内产生气体的体积判断反应的快慢
B．①④探究温度对速率的影响，实验时将溶液混合后置于相应温度的水浴中
C．①③两组实验可探究硫酸浓度对反应速率的影响
D．，②③两组实验可探究浓度对反应速率的影响
【解析】A．该反应生成S沉淀和二氧化硫气体，可通过产生浑浊的时间或单位时间内产生气体的体积判断反应的快慢，故A正确；B．①④探究温度对速率的影响，实验时将、硫酸置于相应温度的水浴中，然后将硫酸迅速倒入溶液，故B错误；C．①③两组实验，混合后硫酸浓度相等，温度不同，①③两组实验探究温度对反应速率的影响，故C错误；D．②③两组实验，温度不同，混合后浓度相等，可探究温度对反应速率的影响，故D错误；选A。
【答案】A
考点二 影响化学反应速率的因素
知识点1 影响化学反应速率的因素
1.内因：反应物本身的性质是主要因素。反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如在相同条件下卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2；镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。
【名师点睛】内因包括组成、结构、性质等物质自身因素。
2.外因(其他条件不变，只改变一个条件)
【特别提醒】(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。
(3)改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率则不一定发生变化。
(4)其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
(5)稀有气体对有气体参与的反应速率的影响
①恒温恒压
②恒温恒容
知识点2 有效碰撞理论
1.基元反应：一个化学反应往往经过多个步骤才能实现，每一步反应都称为基元反应。
2.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：基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞，即活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
3.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
4.利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响
知识点3 速率常数和速率方程
1．基元反应
（1）定义：基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，又称为简单反应。
（2）基元反应过渡状态理论
基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。
AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC
反应物 过渡态 生成物
过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH
（3）活化能与反应机理
使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示：
E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。
2．速率方程
一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应：aA＋bB===gG＋hH
则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)
②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)
③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)
3．速率常数含义
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。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
4．速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。
5．速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下， 可逆反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v正＝k正 ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，由于平衡时 v正＝v逆，则k正ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)，所以eq \f(k正,k逆)＝eq \f(cg（G）·ch（H）,ca（A）·cb（B）)＝K。
知识点4 速率－时间(v­t)图像
1.图像类型
由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＝Q kJ·ml－1。
（1）“渐变”类v­t图像
（2）“断点”类v­t图像
（3）“平台”类v­t图像
2.常见v-t图像分析方法
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
(2)对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。
(3)改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)反应Ⅱ
B．反应活化能：反应I反应Ⅱ，故A正确；B．短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I