第19講化學反應速率及其影響因素-2023年高考化學一輪復習講義3

第19講化學反應速率及其影響因素

考綱要求：

1.了解化學反應速率的概念和定量表示方法。

2.了解反應活化能的概念，了解催化劑的重要作用。

3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響，能用相關理論解

釋其一般規(guī)律。

4.「解化學反應速率的調控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用。

1.化學反應速率

化學反應速率是用來衡量化學反應快慢的物理量。用單位時間內反應物濃度的減少或生成物

Λ?

濃度的增加來表示,其計算公式為衣A)=詈r,單位為mol?L∣?minI或m。卜LiS工

【易錯警示】：

：由V=S計算的化學反應速率是平均速率而不是瞬時速率，且無論用反應物還是生成物表!

：示均取正值。

2.常用關系式

對于反應：，“A(g)+"B(g).------:PC(g)+qD(g),反應速率之比=系數(shù)之比=物質的量變

化之比=物質的量濃度變化之比,即V(A)：v(B)：V(C)：v(D)=w：〃：p：q=A"(A)：Δn(B)：

△”(C)：Δn(D)=Δc(A)：Δc(B)：Δc(C):AC(D)O

身基礎通關練

1.下列現(xiàn)象或做法與化學反應速率無關的是

A.“冰墩墩”制作材料生產(chǎn)過程中添加抗老化助劑B.水果箱中放置乙烯利

C.饅頭制作過程中用酵頭發(fā)酵D.新冠病毒可能通過氣溶膠加速傳播

2.下列關于化學反應速率的說法正確的是

A.對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現(xiàn)象就越明顯

B.化學反應速率通常表示一定時間內任何一種反應物濃度的減少或任何--種生成物濃度的

增加

C.化學反應速率為0.8mol?Ll?s-＞是指1S時某物質的濃度為0.8mol?L1

D.根據(jù)化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢

3.反應A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四種不同情況下的反應速率分別如下，其中反應速

率最大的是

A.VA=O.15mol-L1?mi∏-1B.VB=0.6mol?L1?min^'

C.vc^0.4mol?L1?min'1D.v∕>=0.01mol-Ll?s^l

4.已知某反應aX(g)+bY(g).2Z(g)的各物質的濃度數(shù)據(jù)如下表:

物質XYZ

起始濃度(mol∕L)3.01.00

2s末濃度(mol∕L)1.80.60.8

據(jù)此可推算出上述化學方程式中X、Y、Z三種物質的化學計量數(shù)之比是

A.3：1：2B.3：2：1C.2：1：3D.9：3：4

(1)化學反應速率一般指反應的平均反應速率而不是瞬時反應速率，且無論用反應物表示還

是用生成物表示均取正值。

(2)同一化學反應，相同條件下用不同物質表示的反應速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意

義相同。

(3)不能用固體或純液體物質來表示化學反應速率，因為固體和純液體物質的濃度可視為常

數(shù)。

(4)計算反應速率時，若給出的是物質的量的變化值，不要忘記轉化為物質的量濃度的變化

值。

(5)濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質，對于固體或純液體的反應物，其濃度視為常數(shù)，

故一般不用固體或純液體物質表示化學反應速率。

(6)化學反應速率越快不等于化學反應現(xiàn)象越明顯，如某些中和反應。

(7)計算反應速率時，若給出的是物質的量變化值，要轉化為物質的量的濃度的變化值(計算

時一定要除以體積)再進行計算。

，查缺補漏練

5.在X、Y兩個恒容密閉容器中進行反應：N2(g)+3H2(g)2NH,(g)ΔH<0,測得NH,的

濃度隨時間的變化如下圖所示(％、tz時兩容器各自達到平衡)。下列說法正確的是

A.不同時刻，兩容器均存在3V(HJ=2U(NH3)

B.如果X、Y兩容器只有一個條件不同，則該條件是壓強

C.a點時，x、Y兩個體系中的各物質濃度一定相同

D.be段的NH3的平均速率與de段NH3的平均速率相等

6.有關化學反應速率的說法，下列正確的是

A.反應2A(g)+B(g)=3C(g)+4D(s),若反應速率V(A)=O.1mol∕(L?s),則也可用產(chǎn)物D表示為

v(D)=12mol∕(L?min)

B.鋅和足量稀硫酸制備H2的反應中，加入少量銅粉，產(chǎn)生H2的速率加快，Hz的總量不變

C.有氣體參加的反應增大壓強，活化分子百分數(shù)增加，反應速率加快，化學平衡發(fā)生移動

D.對于可逆反應，升高溫度，正逆反應速率均會增大，化學平衡常數(shù)變大

7.在容積為2L的剛性密閉容器中加入ImOICO2和3molH2,發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)≠

CH3OH(g)+H2O(g)o在其他條件不變的情況下，溫度對反應的影響如圖所示(注：「、T2均

大于300℃)。下列說法不正確的是

A.該反應的ΔH<O

B.A點時，CO2的轉化率為IOOnA%

C.T2時，反應達到平衡時消耗H2的平均反應速率v(Hj=等mol?L"?min"

2

D.T2時，該反應的化學平衡常數(shù)為

4

8.利用下圖所示裝置能達到相應目的的是

A.利用甲裝置制取少量N小

B.利用乙裝置測量化學反應速率

C.利用丙裝置制備乙酸乙酯

D.利用丁裝置對鐵件進行保護

1.化學反應速率計算的三種方法

AcBΔτ?B

(1)定義式法:V(B)=西。

(2)比例關系式:化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,如mA(g)+"B(g)==pC(g)中，v(A):

V(B)：v(C)=m：n'p或*=穿=卷。(這一公式最好用)

(3)三段式法：

化學反應中各物質濃度的計算模式——“三段式”

①寫出有關反應的化學方程式。

②找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。

③根據(jù)已知條件列方程式計算。

對于反應mA(g)+“B(g)pC(g)+qD(g),起始時A的濃度為amol?Ll,B的濃度為bmol?L

^l,反應進行至0S時，A消耗了XmolL「，則化學反應速率可計算如下：

mA(g)+〃B(g)-------：pC(g)+qD(g)

起始/(mol?L-i)abθO

nxpxqx

轉化∣

/(mol?L-)X~mm~m

nxpxqx

時1f

t?s/(mol?L)a-χb~~mmm

γ__MV

則U(A)=Irno',L，，sU(B)=嬴mol?L-1?s

U(C)=力mol?L-'?s->,v(D)=?mol?L'?s-?

2.化學反應速率大小的比較方法

⑴基準法：①看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同的單位

②換算成同一物質表示的反應速率，再比較數(shù)值的大小

如對于反應2SO2+O2,^2SO3,如果①V(So2)=2molL〕mini,②V(O2)=3mol?L7

'?min③V(SO3)=4molL〕mini,比較反應速率的大小，可以將三者表示的反應速率都轉

化為。2表示的反應速率再作比較。換算得出①V(O2)=1mol?L'?min^l,③V(O?)=2mol?I∕

Lminr,則反應速率的大小關系為②>③>①。

(2)比值法：將各物質表示的反應速率轉化成同一單位后，再除以對應各物質的化學計量數(shù)，

然后對求出的數(shù)值進行大小排序，數(shù)值大的反應速率快。如反應巾A(g)+"B(g)==pC(g)+

qD(g),若巖，則反應速率A>B。

(3)歸一法：當化學反應速率單位一致時，可用各物質的速率除以該物質前面的系數(shù)，即全

部“歸一”，然后比較，數(shù)值大的反應速率最大。

能力提升練

9.反應Fe3+(叫)+3SCW(aq)Fe(SCN)Jaq)(aq表示溶液)，將一定量的F*與SCN混合

形成2L溶液發(fā)生反應(忽略反應過程中的體積變化)，測得SCN的物質的量數(shù)據(jù)如下表。下

列說法正確的是

t/minO124

n(SCN)/mo?31.50.60.6

A.2min時，v(SCN')=0.6mol?El?min''

B.4min時，溶液中剩余Fe"物質的量為0.2mol

C.2min內，v(Fe3+)=0.2mol?L'?min1

3+

D.2min時,n(Fe):n(SCN'):n[Fe(SCN)4]=1:3:1

10.己知4NH3+5O2=4NO+6HQ,反應速率分別用V(NH3)、V(OJ、v(Nθ)?V(Hq)表

示，正確的是

45

A.—V(O2)=V(NO)B.-V(O2)=V(H2O)

24

c.-V(NH5)=V(H2O)D.-V(NHi)=V(O2)

11.CO(g)和FhO(g)以1：2體積比分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應：

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組

溫度/℃起始時H2O的量∕mol平衡時CO2的量∕mol達到平衡所需時間∕min

①6504.001.3050

②9002.000.4010

③6502.000.6510

下列說法不正確的是A.從實驗數(shù)據(jù)分析，該反應的正反應是吸熱反應

B.實驗①中,在O-Iomin內,以可比)表示的反應速率大于0.013mol?L"?minT

C.從生產(chǎn)效益分析，③組實驗的條件最佳

D.比較實驗②③，說明③實驗使用了更高效的催化劑

12.反應4NH3(g)+5Ch(g)噂？4NO(g)+6H2θ(g)在IOL密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣

的物質的量增加了0.45mol,則此反應的平均反應速率v(X)(反應物的消耗速率或產(chǎn)物的生成

速率)可表示為

A.V(O2)=O.OOlmolZ(L-S)B.V(NH3)=O.OlmolZ(L-S)

C.v(NO>0.001mol∕(L?s)D.v(H20)=0.045mol∕(L?s)

考點二影響化學反應速率的因素

一、影響因素

1.內因(決定因素)

反應物本身的性質。

2.外因

若其他條件不變，改變下列條件對化學反應速率的影響如下:

條件的改變(其他條件不變)速率的改變

增大反應物濃度速率加快

濃度

減小反應物濃度速率減慢

壓強(對于有氣體增大壓強速率加快

參加的反應)減小壓強速率減慢

升高溫度速率加快

溫度

降低溫度速率減慢

速率加快，若為可逆反應，則等倍

催化劑加入正催化劑

數(shù)加快正逆反應速率

反應物接觸面積增大接觸面積速率加快

光輻射、放射線、

其他因素可能加快也可能減慢速率

超聲波等

二、有效碰撞理論

1.相關概念

(1)有效碰撞：分子間可以發(fā)生化學反應的碰撞。

(2)活化分子：能量較高，可以發(fā)生有效碰撞的分子。

(3)活化能：分子從常態(tài)轉變?yōu)榛罨肿铀枰哪芰俊?/p>

如圖所示，

圖中：El為正反應的活化能，使用催化劑時的活化能為民,反應熱為El-E2。(注：E2為逆

反應的活化能)

2.表現(xiàn)

單位體積內

有效碰化學反

活化能分子活化活化分

撞次數(shù)應速率

總數(shù)分子數(shù)子百分數(shù)

X增大濃度不變增加增加不變增加增大

增大壓強不變增加增加不變增加增大

升高溫度不變不變增加-增加增加增大

加入催化劑減小不變增加增加增加增大

基礎通關練

1.甲基丙烯酸甲酯是合成有機玻璃的單體。

舊法合成的反應：

新法合成的反應：

下列說法錯誤的是(阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)

A.HCN的電子式為H:C三N：

B.新法沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，原子利用率高

l

C.lL0.05mol?r的NHtHSO,溶液中NH：的微粒數(shù)小于0。5s

D.Pd的作用是降低反應的活化能，使活化分子數(shù)目增多，百分數(shù)不變

H:C三N：2.在298K、IOIkPa下，合成氨反應的能量變化圖如圖所示(圖中“吸”表示在催

化劑表面的吸附)。下列說法中正確的是

1Q

?-圖中決速步驟的反應方程式為5NΛ÷5%=%+3%

B.該歷程中最大能壘(活化能)E=295kJ∕mol

C.合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要目的是增大化學反應速率

D.該反應為放熱反應，所以反應中溫度越低越好

3.HBr對CFhCH=CEh親電加成分兩步:HBr首先對CH3CH=CH2質子化形成CH3CH2CHj、

(CH3)2CH+兩種中間體和Br,然后中間體分別與Br結合生成CH3CH2CH2Br、(CH3)2CHBr

兩種產(chǎn)物。這兩種競爭反應路徑的能量(G)變化如圖所示。

下列說法不正確的是

A.兩種路徑中的第一步質子化均是整個反應的決速步

B.加成產(chǎn)物主要以I-濱丙烷為主，這是動力學與熱力學共同控制的結果

C.(CH3)2CH+比CH3CH2CH；更穩(wěn)定，并且相應的質子化的活化能也更低

D.溫度升高時，該反應的正反應速率增大程度小于逆反應速率增大程度

4.反應2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CC√g)M=-620.9kJ?mol∣,可有效降低汽車尾氣污

染物的排放。一定條件下該反應經(jīng)歷三個基元反應階段,反應歷程如圖所示(TS表示過渡態(tài))。

下列說法正確的是

A.圖中ΔE=306.6kJ∕mol

B.三個基元反應中只有③是放熱反應

C.該化學反應的速率主要由反應①決定

D.使用合適的催化劑，可以降低反應的活化能和反應熱

(1)分析外界因素對化學反應速率的影響時三注意：

①催化劑在化學反應過程中參與了反應，降低了正、逆反應的活化能，同等程度改變正、逆

反應速率，但不會改變反應的限度和反應熱。

②升高溫度正反應速率和逆反應速率都加快，但加快的程度不同；降低溫度正反應速率和逆

反應速率都減慢，但減慢的程度不同，吸熱反應的反應速率總是受溫度影響大。

③對于固體和純液體反應物,其濃度可視為常數(shù),改變用量速率不變。但當固體顆粒變小時，

其表面積增大將導致反應速率增大。

'查缺補漏練

5.下列日常生活做法中與控制反應速率無關的是

A.用煤粉代替煤塊B.向食鹽中添加碘酸鉀

C.向爐膛內鼓入空氣D.用冰箱冷藏食物

6.科學家研究N2在催化劑表面與水能生成NEU：2N2(g)+6H2O(l)-4NH3(g)+3O2(g),下表

是同一時間段(2h)NH3生成量與溫度的關系，下列說法正確的是

T/K313323333383

NH3生成量/(mol)4.55.26.02.0

A.該反應為吸熱反應

B.可通過適當增大壓強來提高該反應速率

C.323K時-，該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)

D.333K時，該反應的平均反應速率為V(NH3)=6.0mol?h-ι

故選Bo

7.某研究小組用等質量鐵粉與足量稀硫酸在下列4種條件下進行反應，其中反應速率最大

的是

選項

ABCD

條件

t/℃10103030

C(H2SO4)∕(mol?L"∣)1212

A.AB.BC.CD.D

8.哈伯法合成氫的反應原理為N2(g)+3H∕g).r^^"2NH3(g),新研制的催化劑可使

該反應在常溫、常壓下進行，以氮氣和氫氣為反應物的燃料電池是利用氮氣的一種新方法。

下列有關哈伯法合成氨反應的說法正確的是

A.若該反應能自發(fā)進行，則Δ∕7>0

B.選用高效催化劑，可降低該反應的A"

C.其它條件不變，增大起始〃(NJ”(HJ的比值，可提高H?的平衡轉化率

D.提高體系的壓強可增大反應的化學平衡常數(shù)

1.影響化學反應速率最主要的因素是反應物本身的性質。

2.升高溫度，不論是放熱反應還是吸熱反應，化學反應速率都加快，但吸熱方向速率增大

的幅度更大，溫度每升高10℃,化學反應速率增加2?4倍。

3.壓強及惰性氣體對化學反應速率的影響

(1)改變壓強，實質是通過改變濃度來實現(xiàn)化學反應速率的改變。若壓強改變導致了反應物

濃度增大或減小，則化學反應速率會增大或減小。

(2)壓強只對有氣體參與的化學反應速率有影響。

①恒溫時，壓縮體積??壓強增大上也反應物濃度增大且典反應速率加快。

②恒溫時，對于恒容密閉容器。

a.充入氣體反應物生邑氣體反應物濃度增大(壓強也增大)??反應速率加快。

b.充入“惰性”氣體??總壓強增大一>反應物濃度未改變一?反應速率不變。

③恒溫恒壓時。

充入“惰性”氣體必工體積增大-?氣體反應物濃度減小型之反應速率減小。

(3)對于沒有氣體參加的反應，改變體系壓強，反應物的濃度不變，則化學反應速率不變。

(4)由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù)，故改變其用量反應速率不變。但當固體顆粒變小

時，其表面積增大將導致反應速率增大。

4.在比較溶液中物質的濃度對反應速率的影響時不能只看起始加入時物質的濃度，應該看

加入后其在混合液的濃度。

5.催化劑、活化能與化學反應速率的關系

普通分子

加入正活化能

IIII變成活化

催化劑門降低

IIT分子

催化劑在化學反應過程中參與了反應，降低了正、逆反應的活化能，同等程度改變正、逆反

應速率，但不會改變反應的限度和反應熱。

能力提升練

9.11(TC時,將某X固體置于真空恒溫恒容容器中，存在平衡：X(S)一二-M(S)+Y(g)+Z(g),

反應達平衡時體系的總壓為50kPao下列說法正確的是

A.加入X固體的量不影響平衡

B,若先通入Y(g)使初始壓強為120kPa,再加入足量X(s),平衡時Z(g)的分壓為5kPa

C.若原容器中殘留有空氣，平衡時體系的總壓仍為5OkPa

D.增大X(S)的表面積，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動

10.實驗小組探究雙氧水與Kl的反應，實驗方案如下表。

序

?②③

號

實

驗

,一1()滴稀硫酸r~101?Λ?112水和ιo)ι?f?楨和

裝工OSgKI固體*OSgKI固體

Γ3-

置

`ml3mL

及Ξ?∕5%H?O,溶液目/5%H∕)2溶液p...5%Ilc溶液

操

作

溶液立即交為棕黃色，產(chǎn)

實

溶液立即變?yōu)辄S色，產(chǎn)生大生少量無色氣體；溶液顏

驗

溶液無明顯變化量無色氣體;溶液溫度升高；色逐漸加深，溫度無明顯

現(xiàn)

最終溶液仍為黃色變化；最終有紫黑色沉淀

象

析出溶液無明顯變化

下列說法不IE頤的是A.Kl對HzO?分解有催化作用

B.對比②和③，酸性條件下Hz。2氧化KI的速率更大

C.對比②和③，②中的現(xiàn)象可能是因為HQ?分解的速率大于H2O2氧化Kl的速率

D.實驗②③中的溫度差異說明，HQ?氧化Kl的反應放熱

11.反應3Fe(s)+4H2θ(g)=Fe3θ4(s)+4H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改

變對其反應速率幾乎無影響的是

A.將鐵片變成鐵粉

B.將容器的容積縮小一半

C.壓強不變，充入Nz使容器容積增大

D.保持容積不變，充入N2使容器壓強增大

12.少量鐵粉與IoomL0.1mol/L的稀鹽酸反應，若想減慢此反應速率而不改變出的產(chǎn)量，

可以使用如下方法中的

①加H2O②降溫③滴入幾滴濃鹽酸④加CFhCOONa固體⑤加NaCl溶液⑥滴入幾滴

硫酸銅溶液⑦加KNO3溶液

A.??⑤⑦B.②③⑥C.①②⑤⑦D.①②④⑤

化學反應速率圖像

類型一物質的量(或物質的量濃度)一時間圖像

例如：某溫度時，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如

圖所示。

(1)由圖像得出的信息

①X、Y是反應物，Z是產(chǎn)物。

②/3時反應達到平衡，X、Y沒有全部反應。

(2)根據(jù)圖像可進行如下計算

①某物質的平均反應速率、轉化率，如：V(X)=色泮mol?L飛，Y的轉化率=三2?<100%。

V?Γ3∏2

②確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比，如X、Y、Z三種物質的化學計量數(shù)之比為(小一

"3):(〃2一〃3):九2。

類型二速率一時間圖像

如Zn與足量鹽酸的反應，化學反應速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。

原因解釋：AB段(V增大)，因反應為放熱(填“放熱”或“吸熱”)反應，隨反應的進行，溫度逐

漸升高，化學反應速率逐漸增大；BC段(V減小)，主要因為隨反應的進行，溶液中c(H+)逐

漸減小，化學反應速率減小。

類型三速率一外界條件圖像

以N2(g)+3H2(g).____：2NH3(g)A"=一92.4kJ?mol-為例。請?zhí)顚懽兓嫵鲎兓€。

1.速率一濃度(C)圖像

條件變化速率變化速率變化曲線

1

增大反應物的濃度V∣E>VisS均增大，且v'iE>M逆有

OiIii

F

減小反應物的濃度正、均減小，且

VViSV?>u'iE>?

OW

O?I

一

增大生成物的濃度V∣∣>V迪均增大，且V?>U,E∕?

O-it

W

減小生成物的濃度V正、V逆均減小,且KE>M也

?

G?t

2.速率一溫度(T)圖像

條件變化速率變化速率變化曲線

升高溫度ViEsV逆均增大，且M逆>M正

定一

Ot?t

降低溫度VιE>U逆均減小，且HE>u'逆

Oh1

3.速率一壓強(P)圖像

條件變化速率變化速率變化曲線

>?

增大壓強VJE>V逆均增大，且MIE>M逆爰

C?I

減小壓強U正、VjSe均減小，且￡逆>丫'正%k

C1t

4.速率一催4匕劑圖像

條件變化速率變化速率變化曲線

噓=%

U正、P逆

使用催化劑

同等倍數(shù)增大

Otιt

【規(guī)律總結】

①外界條件(濃度、溫度、壓強等)增強，曲線在原圖像的上方；條件減弱，曲線在原圖像的

下方。

②濃度改變時，圖像中一條曲線連續(xù)，一條曲線不連續(xù)；其他條件改變，圖像中曲線不連續(xù)。

③對于反應前后氣體的化學計量數(shù)之和相等的反應，改變壓強時，VE,V逆同等倍數(shù)增大或

減小，速率變化曲線如圖：

港學霸高手練

13.工業(yè)上有一種用CCh來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：

CO2(g)+3H2(g)=CH3θH(g)+H2θ(g)AH=-49.0kJ?molL現(xiàn)將一定量的CO2和H?充入IL的密閉

容器中，測得H?的物質的量隨時間變化如圖所示(實線)。下列說法不氐顧的是。

A.a點正反應速率大于逆反應速率

B.圖中(實線)0~lmin時間段平均反應速率最大

C.曲線II改變的實驗條件只能是加壓

D.曲線I改變的實驗條件是升溫

14.在恒溫恒壓下，某一體積可變的密閉容器中發(fā)生反應A(g)+B(g)?2C(g)ΔW<0,ti

時達到平衡后，在t2