2024年高中化學(xué)第一輪大復(fù)習(xí)第3講 化學(xué)反應(yīng)的速率 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨

第3講化學(xué)反應(yīng)的速率化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化一一工業(yè)合成氨

【課標(biāo)要求】1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，了解測定化學(xué)反應(yīng)速率的簡單

方法。

2.通過實(shí)驗探究，了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

3.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

4.能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算，能用一定的理論模型說明外界條件改變對化

學(xué)反應(yīng)速率的影響。

5.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作

用。知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。

夯?必備知識

一、化學(xué)反應(yīng)速率

1.化學(xué)反應(yīng)是有歷程的

⑴基元反應(yīng)：大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的，其中的每一步反應(yīng)稱為基元反

應(yīng)。

如：2HI==H2+12實(shí)際上經(jīng)過下列兩步反應(yīng)完成：

①2Hl—>H2+2L

②21一>12

(2)反應(yīng)歷程：基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列，又稱反應(yīng)機(jī)理。

(3)總反應(yīng)：基元反應(yīng)的總和。

(4)復(fù)雜反應(yīng)：由幾個基元反應(yīng)組成的總反應(yīng)。

2.化學(xué)反應(yīng)速率的概念與表示方法

3.化學(xué)反應(yīng)速率與系數(shù)的關(guān)系

對于已知反應(yīng)：〃?A(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g),在同一段時間內(nèi),用不同物質(zhì)來

表示該反應(yīng)速率，當(dāng)單位相同時，反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程

式中的化學(xué)計量數(shù)之比。即〃(A)：0(B)：0(C)：磯D)=m:〃：p：心

【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

⑴化學(xué)反應(yīng)速率為0.8moll-大」，是指1s時某物質(zhì)的濃度為0.8molL-'(X)

⑵對于反應(yīng)：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),"NO)與次。2)的關(guān)系是

4P(NO)=5U(O2)(X)

(3)對于反應(yīng)：C(s)+H2O(g)=CO(g)+Hz(g),若“Ph)=().5mol/(L-s)，則v(C)=

0.5mol/(L-s)(X)

(4)甲、乙兩容器中分別充入2molNCh和4molN02,5分鐘后兩者各反應(yīng)掉NO2

1mol和2mol,則說明乙中反應(yīng)速率大(X)

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因

反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小

關(guān)系為Mg>Alo

2.外因（只改變一個條件，其他條件不變）

（1）影響因素及影響結(jié)果

理大固汁或走淡林的網(wǎng)號，H仇應(yīng)圭聿無的響

增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率里士反

濃度

之減小

對于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，

壓強(qiáng)

±反應(yīng)速率增大.反之減小

$

n溫K升高溫度，反應(yīng)速率受乂，反之減小

正使用合適的催化劑,能增大化學(xué)反應(yīng)

催

化佳化劑速率，且正、逆反應(yīng)速率的改變程度

和相同

反應(yīng)物間的接觸面積、光輻射、

放射線輻射、超聲波等

I提醒

“惰氣”對反應(yīng)速率的影響

在恒溫恒通入“惰氣”，總壓增大，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率

容條件下不變

恒溫恒壓通入“情氣”，總體積增大，反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速

條件下率減小

⑵有效碰撞理論分析外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

②活化能

活化能（如圖）

反應(yīng)，又包括使催化劑再生成的反應(yīng)?？纱呋瘎┩ㄟ^參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程、改

變反應(yīng)的活化能來改變化學(xué)反應(yīng)速率。

【診斷2】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J，錯誤的劃“X”)。

⑴對于反應(yīng)：2H2O2=2H2O+O2t,加入MnCh或降低溫度都能加快O2的生成

速率(X)

⑵反應(yīng)C(s)+H2O(g)=CO(g)+Hz(g)在固定容積的容器中進(jìn)行，充入N2后，體

系壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快(X)

⑶升高溫度可以使吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，但放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率減小(X)

(4)兩試管各加入5mL0.101011-蟲@252。3溶液,同時分別滴入5mL0.1molL1

硫酸和鹽酸，兩支試管同時變渾濁(X)

三、化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化一一工業(yè)合成氨

1.合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)

熱化學(xué)方程式：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)\H=-92.4kJmol-1

一可逆反應(yīng)

反應(yīng)特點(diǎn)|----正向為放熱反應(yīng)

一正向為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)

2.從反應(yīng)快慢和反應(yīng)限度兩個角度選擇反應(yīng)條件

加快反升高溫度，場壓強(qiáng)(反應(yīng)

|反應(yīng)條件|應(yīng)速率物濃度)?使用催化劑

I的選擇I想朦效化率增大壓強(qiáng)(反應(yīng)物濃度)

平衡移動降低溫度

3.綜合考慮——選擇適宜的生產(chǎn)條件

溫度：40()~500℃、壓強(qiáng)10~30MPa、投料比：“=白，以鐵觸媒作催化

〃(H2)2力------

劑，采用循環(huán)操作提高原料利用率。

:...................*

將氮液化分離后的原料氣(N2、H2)重新壓入到合成塔

【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“J”，錯誤的劃“X”)。

⑴溫度越高越利于合成氨反應(yīng)平衡正向移動(X)

⑵合成氨反應(yīng)中，壓強(qiáng)越大越利于反應(yīng)速率加快和平衡正向移動(V)

⑶使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率(X)

⑷工業(yè)生產(chǎn)硫酸的重要反應(yīng)2SO2(g)+O22s03(g)△”<()，采用的反應(yīng)條件是

高溫、高壓、催化劑(X)

力提?關(guān)鍵能力

考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的計算與比較

題組一化學(xué)反應(yīng)速率的計算

1.在一定溫度下，將氣體X和Y各3moi充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：

3X(g)+Y(g)2Z(g)4-W(g)o經(jīng)過8min,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時Z的物質(zhì)的

量為1.6mol。下列關(guān)于反應(yīng)開始至第8min時的平均反應(yīng)速率的計算正確的是

()

A.p(X)=().30mol-L■,min-*B.P(Y)=0.02mol-L^-min-1

C.v(Z)=0.02molL-'-min/D.r(W)=().1()mol-L''min」

答案C

1.6mol

解析v(Z)=\7==0.02mol-L'min則o(X)=^(Z)=0.03molL'min

ZA/Oniiiiz

-l,o(Y)=*(Z)=0.01o(W)=/(Z)=0.01mol?L-,-min-,o

2.一定溫度下，向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中

各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示，對該反應(yīng)的推斷合理的是()

A該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B+4C6A+2D

B.反應(yīng)進(jìn)行到1s時，0(A)=0(C)

C.反應(yīng)進(jìn)行到6s時，B的平均反應(yīng)速率為0.1mol.L」

D.反應(yīng)進(jìn)行到6s時，各物質(zhì)的反應(yīng)速率相等

答案A

解析由圖像可知，B、C的物質(zhì)的量減小，是反應(yīng)物，A、D的物質(zhì)的量增大，

是生成物，前6s內(nèi)，A〃(B)：A〃(C):△以A)：A/?(D)=(1-0.4)：(1-0.2)：(1.2-

0):(0.4-0)=3：4：6：2,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B+4C6A+2D,A項正

(1.Q—0.4)mol

2L

確：o(A)：“C)=3：2,B項錯誤：反應(yīng)進(jìn)行到6$時，o(B)=---------------------=

0.05molL-1.s-',C項錯誤；反應(yīng)進(jìn)行到6s時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，但各物質(zhì)的

反應(yīng)速率并不相等，D錯誤。

3.現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH,和3mol02發(fā)生反應(yīng)：4NHs(g)

+302(g)2N2(g)+6H2O(g),4min后測得生成的H2O占混合氣體體積的40%,

則下列表示此段時間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是()

A.r(N2)=().125mol-L--min_1

B.V(H2O)=0.375mol-L-'-min-

C.P(C>2)=0.225mol-L''-min'1

D.V(NH3)=0.250mol-L"^min'

答案c

解析設(shè)4min時，生成6xmolHzO(g)

錯誤！

據(jù)題意，則有犬-=04,解得：x=0.5。

/I人

0.5molX2

A2L

則O(N2)―/元而一一0.125moI/(Lmin),A正確；V(NH3)-2I>(N2)-0.25

mol/(Lmin),D正確；^(H2O)=3v(N2)=0.375moI/(Lmin),B正確；u(O2)=|v(N2)

=0.1875mol/(Lmin),C錯誤。

|規(guī)律方法一

化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)濃度的計算模板——“三段式”法

?寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

?找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。

?根據(jù)已知條件列方程式計算。

例如：反應(yīng)加A4-〃BpC

起始(mol-L-1)abc

1nx旺

轉(zhuǎn)化(mol-L^)Xmin

某時刻(mol-L-1)一竺

a-xmc+

題組二化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較

4.在四個不同的容器中，在不同的條件下進(jìn)行合成氨反應(yīng)：N2（g）+

3H2（g）高魁閡玉2NHXg）。根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果判斷，生成氨的速率最

快的是（）

A.P(H2)=0.()1molL-'s-1

B.V(N2)=().3molL-Lmin

C.v(NH3)=0.i5molL-,min-

D.V(H2)=0.3molL-'-min_1

答案B

解析在速率單位相同時，把速率除以其相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)系數(shù)，數(shù)值大者反應(yīng)速

率快。A項，V(H2)=0.01mol-L-,-s_,=0.6mol-L'-min-1,v(N2)=1v(H2)=().2mol-L

'-min'；B項，y(N2)=0.3mol-L'-min'；C項，V(N2)=^P(NH3)=0.075molL-

-,1

,-min'；D項，r(N2)=^v(H2)=0.1molL-min0由此可知，B項中表示的反應(yīng)

速率最快。

5.已知反應(yīng)4CO+2NO2健篦1N2+4CO2在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下：

①u(CO)=1.5molL-1min~1

1

@U(NO2)=().7mol-L-'min-

③。(N2)=0.4mol-L_1-min-1

@v(CCh)=1.1mol-L-'min_1

⑤u(NO2)=0.01mol-L-1

請比較上述5種情況反應(yīng)的快慢：(由大到小的順序)。

答案③，①〉②，⑤〉④

解析②經(jīng)轉(zhuǎn)化可表示為o(CO)=2o(NO2)=1.4moLLlminf；③8CO)=4u(N2)

=1.6mol-L'min'；?y(CO)=v(CO2)=1.1mol-L-,min1；(5)u(CO)=2v(NO2)

=0.02molL-,-s-1=1.2molL-,min',,故③,①》②④。

|規(guī)律方法^------

反應(yīng)快慢比較的方法

?歸一法

按照相應(yīng)物質(zhì)系數(shù)關(guān)系將化學(xué)反應(yīng)速率換算成用同一物質(zhì)、同一單位表示的速率，

再比較它們數(shù)值的大小。

?比值法

比較化學(xué)反應(yīng)速率與其對應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)的比值。如〃A(g)+力B(g)cC(g),即

,,“(A)j(B)(A)V(B)-IE

比較---與一衛(wèi)—,右一-->—口—,則用A表示的反應(yīng)速率比用B表不

的大。

考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、活化能

題組一影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.反應(yīng)3Fe(s)+4H2O(g)Fe?O4(s)+4H2(g)在一容積可變的密閉容器中進(jìn)行，下

列條件的改變能使反應(yīng)速率加快的是()

①增加鐵粉的質(zhì)量②將容器的容積縮小一半③保持容器容積不變，充入N2

使體系壓強(qiáng)增大④保持容器容積不變，充入水蒸氣使體系壓強(qiáng)增大

A.①④B.②③

C.①③D.②④

答案D

解析①鐵粉是固體，增加鐵粉的質(zhì)量，反應(yīng)速率不變，錯誤；②將容器的容積

縮小一半，H2O(g),H2(g)的濃度增大，反應(yīng)速率加快，正確；③保持容器的容積

不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大，H2O(g).H2(g)的濃度不變，反應(yīng)速率不變，錯

誤；④保持容器的容積不變，充入水蒸氣使體系壓強(qiáng)增大，H20(g)濃度增大，反

應(yīng)速率加快，正確。

2.在一密閉容器中充入1molH2和1molh,壓強(qiáng)為〃(Pa),并在一定溫度下使其

發(fā)生反應(yīng)：H2(g)+h(g)2HI(g)A/7<0,下列說法正確的是()

A.保持容器容積不變，向其中加入1molH2(g),反應(yīng)速率一定加快

B.保持容器容積不變，向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)速率一定加快

C.保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,向其中加入1molN2(N2不參加反應(yīng))，反應(yīng)速率一

定加快

D.保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入1molHz(g)和1molh(g),反應(yīng)速率一

定加快

答案A

解析增大H2的物質(zhì)的量且保持容器容積不變，H2的濃度增大，反應(yīng)速率加快,

A項正確；保持容器容積不變，向其中加入1molNZ（N2不參加反應(yīng)），反應(yīng)混合

物各組分的濃度不變，反應(yīng)速率不變，B項錯誤；保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向

其中充入1molN2（N2不參加反應(yīng)），容器體積增大，各組分的濃度減小，反應(yīng)速

率減小，C項錯誤；保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，向其中加入1molH2（g）和1mol

12（g）,因容器的體積變?yōu)樵瓉淼?倍，起始物質(zhì)的量變?yōu)樵瓉淼?倍，則濃度不

變，反應(yīng)速率不變，D項錯誤。

|歸納總結(jié)一

影響化學(xué)反應(yīng)速率的答題方向

?解釋影響反應(yīng)速率的因素

條件

正常反常舉例解釋

變化

①有酶參與的反應(yīng)，溫度高酶會失去活性

②有氣體參與的反應(yīng)，升高溫度，氣體的溶解度減小

速率速率

加熱③加熱易分解的物質(zhì)（此。2、NH3H2O等）分解

增大減小

④有催化劑參與的反應(yīng)，升高溫度，催化劑活性降低

⑤加熱易揮發(fā)的物質(zhì)（濃硝酸、濃鹽酸）大量揮發(fā)

速率①沒有氣體參與的反應(yīng)；

加壓不變

增大②恒溫恒容條件下的氣相反應(yīng)，充入稀有氣體

?催化劑（絕大多數(shù)催化劑都有其活性溫度范圍，溫度過高，易使催化劑活性降低）

反應(yīng)速率原因

活化能增大催化劑改變反應(yīng)的歷程，使活化能降低

增大隨著溫度升高，催化劑的活性增大

溫度

減小隨著溫度升高，催化劑的活性減小

接觸面積增大催化劑與反應(yīng)物接觸面積增大

題組二活化能與反應(yīng)機(jī)理

3.已知熱化學(xué)方程式H2(g)+2ICl(g)=2HCl(g)+l2(g)\H=akJ-moP'o其反應(yīng)

過程如下：

?H2(g)+ICl(g)=HClI(g)+H(g)(慢)

②H(g)+ICl(g)=HCl(g)+1(g)(快)

@HClI(g)=HCl(g)+1(g)(快)

④(快)

下列說法錯誤的是()

A.四個反應(yīng)中活化能最大的是①

B.反應(yīng)④為1(g)+I(g)=h(g)

C.總反應(yīng)的速率主要由反應(yīng)①決定

D.若,則生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量

答案D

解析活化能越大，反應(yīng)速率越慢，A正確；由總反應(yīng)及各步反應(yīng)式知，反應(yīng)④

中應(yīng)有L(g)生成，B正確；化學(xué)反應(yīng)的速率取決于反應(yīng)速率最慢的一步，C正確；

生成物總能量一反應(yīng)物總能量，放熱反應(yīng)中生成物總能量小于反應(yīng)物總能

量，D錯誤。

4.(2021?荊州模擬)光照條件下，甲烷氯化反應(yīng)是一個自由基型的取代反應(yīng)。在鏈

轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程中經(jīng)歷兩步反應(yīng)［CH3和C1?分別表示甲基和氯原子)反應(yīng)1CH4(g)

+CMg)-CH3(g)+HCI(g)；

反應(yīng)2：.CH3(g)+C12(g)-CH3CI(g)+Cl-(g)。

各物質(zhì)的相對能量變化如圖所示。下列說法不正確的是()

r

o…早寫(過渡態(tài)2

L

U+8.3

?+16H1?+HC1

工+7.5

)

、CH.+CL+C1?

亦

會-105.4

餐

紊CHQ+HCI+CI-

反應(yīng)進(jìn)程

A.鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)速率由第1步反應(yīng)決定

B.反應(yīng)1的活化能Ea=16.7kJmol-1

C.鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)熱△”二-105.4kJ-mol-1

D.由圖可知，過渡態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：1>2

答案D

解析A.化學(xué)反應(yīng)取決于化學(xué)反應(yīng)速率慢的一步反應(yīng)，由圖可知，反應(yīng)1的活化

能大于反應(yīng)2的活化能，則反應(yīng)1的反應(yīng)速率小于反應(yīng)2,鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)速

率由第1步反應(yīng)決定，故A正確；B.由圖可知，反應(yīng)1的活化能Ea=16.7kJ-mol

故B正確；C.由圖可知，鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，該

反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱△〃=-105.4kJ-moF1,故C正確；D.由圖可知，過渡

態(tài)1的能量高于過渡態(tài)2,則過渡態(tài)結(jié)構(gòu)2的穩(wěn)定性強(qiáng)于過渡態(tài)結(jié)構(gòu)1,故D錯

誤。

］名師點(diǎn)撥《---------

?催化劑改變反應(yīng)歷程、活化能的示意圖

能

（催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，

量

改變反應(yīng)歷程

催化劑降低反應(yīng)活化能

I催化劑不改變反應(yīng)的恰變

反應(yīng)過程

?使用催化劑，活化能降低，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大,

反應(yīng)速率增大。

考點(diǎn)三“變量控制”法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

［典例］已知:2KMi104+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+IOCO21+

8H2O。某化學(xué)小組欲探究H2c2O4溶液和酸性KMnCM溶液反應(yīng)過程中濃度、溫度

對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗（忽略溶液體積變化）：

0.01molL一酸性0.1mol-L-水的體反應(yīng)溫反應(yīng)時

編號

KMnO4溶液體積/mLH2c2O4溶液體積積/mL度/℃間/min

/mL

I220202.1

IIVi21205.5

IIIVi205()0.5

下列說法不正確的是()

A.0=1,上二2

B.設(shè)計實(shí)驗I、in的目的是探究溫度對反應(yīng)速率的影響

c.實(shí)驗計時是從溶液混合開始，溶液呈紫紅色時結(jié)束

D.實(shí)驗III中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率r(KMn04)=0.01

mol-L-'-min_1

答案C

解析A項，實(shí)驗I和實(shí)驗II反應(yīng)溫度相同，實(shí)驗II中加入了1mL水，根據(jù)控

制變量的原則，溶液總體積應(yīng)保持不變，因而弘=1,類比分析可得W=2,A正

確；B項，實(shí)驗I、川的溫度不同，其他條件相同，因而可知設(shè)計實(shí)驗I、HI的

目的是探究溫度對反應(yīng)速率的影響，B正確；C項，酸性KMnCU溶液呈紫紅色，

由表中數(shù)據(jù)可知，草酸溶液過量，KMnO4可反應(yīng)完全，囚而可以用顏色變化來判

斷反應(yīng)終點(diǎn)，即實(shí)驗計時是從溶液混合開始，溶液紫紅色剛好褪去時結(jié)束，C錯

誤；D項，根據(jù)實(shí)驗HI中有關(guān)數(shù)據(jù)可知，A&KMM)」.義2m0(MJ

Ac(KMnO4)0.005mol-L1…

mol-LI,v(KMnO4)=--------~r-----=—支:?—=0.01mol-L'-min正確。

I規(guī)律方法＞------

“孌量捽制”法的解題流程

空白實(shí)驗：實(shí)驗變最無關(guān)患量.反應(yīng)變量

(對照組)(|?I

設(shè)計實(shí)驗：操縱實(shí)驗控制無關(guān)檢測反應(yīng)，

(實(shí)檢組)變量變量變量

實(shí)驗結(jié)論gd

［對點(diǎn)訓(xùn)練】為了進(jìn)一步探究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計

了如下一系列實(shí)驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反

應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積氣體所需的時間。

實(shí)驗

ABCDEF

混合溶液

Vi

4moiL-H2sCWmL30V2V3V4v5

飽和CuSCh溶液/mL0().52.55V620

H2O/mLV?VsV9Vio100

請完成此實(shí)驗設(shè)計,其中：V1=,V6=,V9=o

答案301017.5

解析若研究CuSCM的量對Hz生成速率的影響，則實(shí)驗中除CuSO4的量不同之

外，其他物質(zhì)的量均相同，則0=%=%=弘=1，5=30,最終溶液總體積相同。

由實(shí)驗F可知，溶液的總體積均為50mL,則必=10,%=17.5。

微專題22高考熱點(diǎn)一一催化劑與反應(yīng)機(jī)理

[典例】（2021?湖南卷）鐵的配合物離子（用[L—Fe—H]+表示）催化某反應(yīng)的一種

反應(yīng)機(jī)理和相對能量的變化情況如圖所示:

HCOOH

45.3,[35

7:一'、過渡忘1廣j過渡態(tài)2

i一

山

—

叫

?-22.6

、

p+n+r、

nH"包

2.(???一

Og

、lv-

wO+++

UHHot

O

翌HO3o

+OO+o

玄OUuO+

OHOz

五H

UU+

HHo

c

反應(yīng)進(jìn)程工

下列說法錯誤的是（）

A.該過程的總反應(yīng)為HCOOH僮罐CO2t+H:t

B.H+濃度過大或者過小，均導(dǎo)致反應(yīng)速率降低

C.該催化循環(huán)中Fe元素的化合價發(fā)生了變化

D.該過程的總反應(yīng)速率由II-m步驟決定

答案D

解析分析題給反應(yīng)機(jī)理圖，可知該過程的反應(yīng)物為HCOOH,生成物為CO?和

H2,則該過程的總反應(yīng)為HCOOH作型CO2t+H2t,A說法正確；H.濃度過

大，抑制HCOOH的電離，HCOCT濃度減小，會降低I—H步驟的反應(yīng)速率，H

+濃度過小，會降低in-IV步驟反應(yīng)速率，故H+濃度過大或者過小，均會導(dǎo)致反

應(yīng)速率降低，B說法正確；由反應(yīng)機(jī)理可知，由n-in過程中，脫去co2,其中

碳元素的化合價升高，則Fe元素的化合價降低，C說法正確；由相對能量的變化

情況圖可以得出，該反應(yīng)過程中的IV-I步驟的活化能良=86.1kJmor,,為該

反應(yīng)進(jìn)程中的最大活化能，故該過程的決速步驟為NfI步驟，D說法錯誤。

］思維建?！?--------

催化反應(yīng)機(jī)理的分析思維模型

第一步|一：芬析反應(yīng)目的:反應(yīng)物和目標(biāo)產(chǎn)的芬清：

V

第二步I一般出各方反應(yīng)歷程的反應(yīng)弓和生成物二

V綜合分析所有反應(yīng)歷程，確定總反應(yīng)的

第三步

反應(yīng)物、生成物、中間物質(zhì)、循環(huán)物質(zhì)等

【專題精練】

1.(20214月湖南適應(yīng)性考試)據(jù)文獻(xiàn)報道，某反應(yīng)的反應(yīng)歷程如圖所示：

NH

^>-Ti4*-NH3O=Fe(II)

4

A/Ti*-NH2---H—O—Fe(II)\r口2八°

l+

ITi-NH2—N=o-H—o—Fe(II)P°2

4

^Ti+-NH2—N=^O^H—O—Fe(II)

N2+H2O

下列有關(guān)該歷程的說法錯誤的是()

A.總反應(yīng)化學(xué)方程式為4NH3+302健凝2N2+6H2。

B.TF+…NH2-N=O是中間產(chǎn)物

CR4+是催化劑

4+

D.Ti-NH2-N-O-管++N2+H2O屬于分解反應(yīng)

答案A

解析根據(jù)反應(yīng)歷程，參加反應(yīng)的物質(zhì)有N%、NO、O2,因此總反應(yīng)化學(xué)方程

4

式為4NH3+2N0+2023N2+6H2O,故A錯誤；根據(jù)題中信息得到Ti

+…NH2—N==0是中間產(chǎn)物，故B正確；Ti，*在整個反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，但

反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)未變，因此1V+是催化劑，故C正確；分解反應(yīng)是一種物質(zhì)

反應(yīng)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)，因此Ti4+…NHz—N-O-Ti4++N2+HQ屬

于分解反應(yīng)，故D正確。

2.(2021?廣東卷節(jié)選)一定條件下，CH4分解形成碳的反應(yīng)CH4(g)C(s)+2H2(g)

A”其歷程如圖所示。該歷程分___________步進(jìn)行，其中，第______步的正反

應(yīng)活化能最大。

答案44

解析分析圖可知，反應(yīng)一共經(jīng)歷4步歷程，依據(jù)圖像差值分析，步驟4的正反

應(yīng)活化能最大。

微專題23化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及其應(yīng)用

【核心歸納】

1.K與k正、攵逆的一般定量關(guān)系

一定溫度下對于基元反應(yīng)4A(g)+Z?B(g)cC(g)反應(yīng)速率。正二攵正理A)—(B),

。逆二攵逆c?C)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(即。正二。逆)因此k正d(A)-d(B)=左逆c(C),

在

K=:-o

A逆

【典例】三氯氫硅(SiHCb)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：

對于反應(yīng)2SiHCh(g)=SiH2C12(g)+SiCk(g)+48kJmol一，采用大孔弱堿

性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時SiHCh的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)

果如圖所示。

25

20

15

1()

5

01002()。3(0400

//min

比較a、b處反應(yīng)速率大?。篣a_______弧填“大于”“小于”或“等于"）。反

應(yīng)速率。=o正■。逆二A正fsiHCb-攵逆xSiFhQ4SiCLi,k正、左逆分別為正、逆向

v正

反應(yīng)速率常數(shù)，工為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計算a處的一二（保留1位小數(shù)）。

。逆

答案大于L3

解析溫度越高，達(dá)到平衡的時間就越少，故a點(diǎn)溫度為343K,b點(diǎn)溫度為323

K,故反應(yīng)速率：Va>Vbo反應(yīng)速率正一。亞=AnfSiHCb-k遂xSiH2clirSiCL,

其中，。正=%正/5陽03,。及=左逆不$詛204$04,343K下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時。

正=。逆，即上正『SiHChnZiixSiH2chxSiCL,此時SiHCh的平衡轉(zhuǎn)化率（x=22%,

經(jīng)計算可得SiHCb、SiH2c12、SiCL的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.78、0.11、0.11,則

有左正X0.782=Z逆XO.lF,*=猾今2002。a處SiHCh的平衡轉(zhuǎn)化率a=20%,

K*v?70

此時SiHCh、SiH2c12、SiC14的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、（）.1,則有一=

匕入2siHC13_k工/SiHCh_?！眮V0?8；|q

&rSiH2cIWSiCLi一七-SiH2cl以SiC14—u?u/（）］2~i.3

【專題精練】

1.已知2NO（g）+02（g）2NCh（g）的反應(yīng)歷程分兩步：

第一步2NO（g）N2Ch（g）（快速平衡）

第二步N2O2（g）+O2（g）^2NO2（g）（慢反應(yīng)）

(1)用。2表示的速率方程為U(02)=^1-C2(NO)-(?(O2)NO?表示的速率方程為r(N02)

二Hc2(NO).c(O2),h與也分別表示速率常數(shù)，貝哈=O

(2)下列關(guān)于反應(yīng)2NO(g)+02(g)2NO2(g)的說法正確的是________(填字母)。

A.增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率常數(shù)一定增大

B.第一步反應(yīng)的活化能小于第二步反應(yīng)的活化能

C.反應(yīng)的總活化能等于第一步和第二步反應(yīng)的活化能之和

答案(1)1(2)B

解析

分析

由于0(02)=欠/網(wǎng)0)以02),V(N02)=^2(r(NO)c(O2),%與依分別表示速

b,r(O2)一

率常數(shù)，則公-,pc、，根據(jù)反應(yīng)方程式2N0(g)+02(g)2NO2(g)

(1)K2v(NO2)

可知r(:O2")八1，所琮z：11

v(NO：)z底2，

反應(yīng)速率常數(shù)只與溫度有關(guān)，若增大壓強(qiáng)，則反應(yīng)速率常數(shù)不變，A錯

誤；第一步反應(yīng)是快反應(yīng)，說明反應(yīng)的活化能低；第二步反應(yīng)為慢反應(yīng)，

(2)說明反應(yīng)的活化能高，所以第一步反應(yīng)的活化能小十第一步反應(yīng)的活化

能，B正確；反應(yīng)的活化能由慢反應(yīng)的活化能決定，對該反應(yīng)來說，由

第二步反應(yīng)的活化能決定，C錯誤

2.(l)NCh可發(fā)生二聚反應(yīng)生成N2O4，化學(xué)方程式為2NO2(g)第N2O4(gi,上

述反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深，則該反應(yīng)的_________()(填

已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為v正二k正/(NO2),逆反應(yīng)速率方程為u?逆=k

迎C(N2O4),其中人正、上逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)。則如圖(1g&表示速率常

數(shù)的對數(shù)；暴示溫度的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中,能表示1g女正隨李

變化關(guān)系的是斜線能表示1g%逆隨聶化關(guān)系的是斜線。

⑵圖中A、B、C、D點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為。+1.5、。+0.5、a-0.5.a7.5,則溫

度T.時化學(xué)平衡常數(shù)K=mol-'-U已知溫度不時,某時刻恒容密閉容

器中NO2、N2O4濃度均為0.2mol-L?\此時。IEv逆(填“>”或“<”)。

答案(1)<③④

(2)10>

解析(1)升高溫度體系顏色加深，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△”<();

化學(xué)反應(yīng)速率和溫度成正比，隨著溫度降低，料大，正逆反應(yīng)速率減小，WIgA:

正和1g攵道均減小由于溫度降低平衡正向移動，VZ>Vje,則降低相同溫度時也k連

減小更快；則③表示愴左遼隨"變化關(guān)系的斜線，④表示愴人遂隨半變化關(guān)系的斜線。

八包十加皿丸c平(N2O4)k^c(N2O4)h/hW05

(2)化于平衡%數(shù)仁=諄(NO2)=媼心(NCh)義區(qū)=大義忌=15^=1()；

NO?、N2O4濃度均為0.2moLL-i,則濃度商Q=^=5eK,則平衡正向移動，。

VZ?

正道O

力練?高考真題

1.(2021?浙江6月選考)一定溫度下：在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解

反應(yīng)：2N2O54NO2+02。在不同時刻測量放出的02體積，換算成N2O5濃度

如下表：

〃S06001200171022202820X

C(N2O5)/(molL-')1.400.960.660.480.350.240.12

下列說法正確的是()

A.600~1200s,生成NCh的平均速率為5.0X10-4molL」s?i

B.反應(yīng)2220s時，放出的02體積為11.8L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

C.反應(yīng)達(dá)到平衡時，v正(N2O5)=2v逆(NO2)

D.推測上表中的x為393()

答案D

解析A.600?1200s,N2O5的濃度變化量為(0.96—0.66)molL^=0.3

I在此時間段內(nèi)NO2的濃度變化量為其2倍，即0.6molLf,因此，生成NCh

的平均速率為"6cL=10x10-3mol.L-i,s-i,A說法不正確；B.由表中數(shù)據(jù)

可知，反應(yīng)2220s時，N2O5的濃度變化量為(1.400.35)molL-,=1.05mobL-

),其物質(zhì)的量的變化量為1.05mo「LrX0.1L=Ol()5mol,O2的物質(zhì)的量的變化

量是其今即0.0525mol,因此，放出的Ch在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.0525molX22.4

L/mol=1.176L,B說法不正確；C.反應(yīng)達(dá)到平衡時，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，

用不同物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率時，其數(shù)值之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，2。正(N2O5)

=v逆(NCh),C說法不正確；D.分析表中數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)經(jīng)過1110s(600?171(),

1710?2820)后N2O5的濃度會變?yōu)樵瓉淼淖谝虮?，N2O5的濃度由0.24

變?yōu)?.12mol-L-i時,可以推測上表中的工為(2820+1110)=3930,D說法正確。

2.(2021.遼寧卷)某溫度下，降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化下聚合，反應(yīng)物濃度與催

化劑濃度及時間關(guān)系如圖。已知反應(yīng)物消耗一半所需的時間稱為半衰期，下列說

法錯誤的是()

①c催化制=0.035molL-1

T

q、②催化制=。-。?

-c07molL"

O1

E催化劑=0.035mol-L-

、s

±wr

J在

A.其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應(yīng)速率越大

B.其他條件相同時，降冰片烯濃度越大，反應(yīng)速率越大

C.條件①,反應(yīng)速率為0.012molL'1min'1

D.條件②，降冰片烯起始濃度為3.0molL-1時,半衰期為62.5min

答案B

解析根據(jù)曲線①、②可知，其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應(yīng)速率越大,

A項正確；根據(jù)曲線①、③對應(yīng)的反應(yīng)物濃度和反應(yīng)時間，可計算出其對應(yīng)的反

應(yīng)速率分別為=雪；?：=0.012mo卜Limin\；=0.012mol?L，min

11111J1乙。111111

i,所以反應(yīng)速率與降冰片烯濃度無關(guān)，B項錯誤，C項正確；結(jié)合圖像可知，條

件②下降冰片烯完全反應(yīng)耗時125min，則對應(yīng)的半衰期為125minx|=62.5min,

D項正確。

3.（2021.河北卷）室溫下,某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發(fā)生以下

兩個反應(yīng)：①M(fèi)+N=X+Y；②M+N=X+Z。反應(yīng)①的速率可表示為V1=

hc-2（M）,反應(yīng)②的速率可表示為02=dc2（M）（%、匕為速率常數(shù)）。反應(yīng)體系中組

分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖。下列說法錯誤的是（）

5

4

(30

-03

2,一￡M)

EO2阿

,0.1.—Z)

1

0102030405060

r/min

A.O~30min時間段內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為6.67xIO-3mol-Lmin-1

B.反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變

C.如果反應(yīng)能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時62.5%的M轉(zhuǎn)化為Z

D.反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大

答案A

解析0?30min時間段內(nèi)，Ac(Z)=0.125molL_1,Ac(M)=0.500mol-L-1-0.300

mol-L1=0.200mol-L,反應(yīng)①中Ac(M)=0.200mol-L*—0.125mol-L'=0.075

Ac(Y)0.075mol-L-1

mol-L貝1Ac(Y)=0.075mol-L%u(Y)=———=——=2.5X103

7)?k\C?(M)k?

mol-L'minA說法錯誤；反應(yīng)①、②速率之比為,=奴.2(乂)=%，為定值,

則Y、Z的濃度變化量之比也為定值，故反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比

保持不變，B說法正確；由上述分析可知，,=*=黑|鬻；二二|,如果反應(yīng)

能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時①、②的轉(zhuǎn)化率之比為3：5,因此有備即62.5%)的M

轉(zhuǎn)化為z,C說法正確；結(jié)合C選項，反應(yīng)①的速率小于反應(yīng)②的速率，所以反

應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大，D說法正確。

4.(2021.湖南春節(jié)選)某興趣小組對該反應(yīng)講行了實(shí)驗探究.在一定溫度和催化劑

的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時容器內(nèi)總壓為200

kPa),各物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。

X

二

'

F

f

若保持容器容積不變，力時反應(yīng)達(dá)到平衡，用比的濃度變化表示。?力時間內(nèi)的

反應(yīng)速率。但2)=mol-L-'min-1用含力的代數(shù)式表示)。

解析設(shè)0?力時間內(nèi)生成的氮?dú)鉃閤mo】，列“三段式”：

2NHS^^N.?+3H.,

起始量/mol0.100

變化量/mol13]

平衡量/mol0.1-211

由題圖可知力時，氨氣和氫氣的平衡分壓相等，根據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,

0.02X3mol

所以〃(NH3)=〃(H2),則3x=0.1—2x,解得x=0.02,所以“比)=—標(biāo)高一=呼

mol-L'min10

成?學(xué)科素養(yǎng)

A級基礎(chǔ)鞏固

1.在實(shí)驗或生活中為了控制反應(yīng)速率，下列做法不正確的是()

A.用過氧化氫制取氧氣時可加入少量的二氧化錦以增大反應(yīng)諫率

B為加快制取氫氣的速率可以用鋅粒代替鋅片

C.為降低濃硫酸與Cu反應(yīng)制備SO2的速率可以采用稀硫酸代替濃硫酸

D.為了延長疫苗的保質(zhì)期在運(yùn)輸和保存的過程中最好保持較低的溫度

答案C

解析稀硫酸與Cu不反應(yīng)，而濃硫酸與Cu在加熱條件下反應(yīng)才能制備SO2,故

C錯誤。

2.(2021?順義模擬)已知合成氨反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，其濃度數(shù)據(jù)如下：

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始濃度/(molL-)1.03.00

2s末濃度/(mol-L*1)0.61.80.8

當(dāng)用氫氣濃度的減少來表示該化學(xué)反應(yīng)的速率時，其速率為()

A.0.4molL-!-s'1