考點06 化學(xué)反應(yīng)速率-2022-2023學(xué)年上海市高二化學(xué)同步考點歸納與測試（滬科版2020選擇性必修1）（解析版）

考點06化學(xué)反應(yīng)的速率【核心考點梳理】化學(xué)反應(yīng)速率1、化學(xué)反應(yīng)速率的意義和表示方法(1)意義：表示某一化學(xué)反應(yīng)進行快慢程度的一種物理量。(2)表示方法：用單位時間內(nèi)某一反應(yīng)物濃度的減少或某生成物濃度的增加來表示。2、化學(xué)反應(yīng)速率的計量特征表達式：(△c表示某一反應(yīng)物或某一生成物物質(zhì)的量濃度的絕對變化值，△t表示時間變化量)如果化學(xué)方程式中物質(zhì)的反應(yīng)系數(shù)不等，用不同物質(zhì)的濃度變化表示的速率是不相等的，所以可統(tǒng)一將化學(xué)反應(yīng)速率表示為：單位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1說明：①化學(xué)反應(yīng)速率無正負之分；②化學(xué)反應(yīng)速率不是瞬時速率而是平均速率；③用不同物質(zhì)來表示某一化學(xué)反應(yīng)速率時，其數(shù)值一般不一定相等，所以必須標明物質(zhì)；④用不同物質(zhì)來表達化學(xué)反應(yīng)速率時，其數(shù)值不一定相等，但它們的速率比等于方程式中的系數(shù)比。即：對于反應(yīng)aA+bBcC+dD來說，υ(A)：υ(B)：υ(C)：υ(D)=a：b：c：d二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1、基元反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的速率千差萬別，有些進行得極其緩慢，要幾百年甚至幾千年才能完成；有些則一觸即發(fā)，瞬間完成，更多的反應(yīng)則是介于這兩者之間。研究表明，絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)并不是一步完成的，而是分幾步完成的。例如，H2(g)+I2(g)?2HI(g)的反應(yīng)分以下幾步完成：①I2?2I（快速平衡）②2I+H2?2HI（慢）可逆反應(yīng)中控制反應(yīng)速率的是其中的慢反應(yīng)，慢反應(yīng)的反應(yīng)速率控制了該反應(yīng)的總反應(yīng)速率。當然也有些反應(yīng)確實是一步完成的，例如反應(yīng)：NO2(g)+CO(g)?NO(g)+CO2(g)，這種由反應(yīng)物只經(jīng)一步就轉(zhuǎn)化成生成物的反應(yīng)，稱為基元反應(yīng)。由多步完成的稱為非基元反應(yīng)或復(fù)雜反應(yīng)，其中的每一步都是一個基元反應(yīng)。2、反應(yīng)歷程化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)過的步驟，稱為反應(yīng)歷程或反應(yīng)機理。反應(yīng)歷程是用一系列的基元反應(yīng)來描述的，而我們平時所寫的化學(xué)方程式只能表示出反應(yīng)物和生成物之間的化學(xué)計量關(guān)系?；瘜W(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)歷程有關(guān)，相同的反應(yīng)，條件不同反應(yīng)歷程不同，化學(xué)反應(yīng)速率也不同。實驗證明，對于確定的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率除了與反應(yīng)物本身的性質(zhì)有關(guān)外，反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)體系的溫度、壓強和催化劑等因素，都會影響化學(xué)反應(yīng)速率。這些外界因素為什么能改變化學(xué)反應(yīng)速率？下面我們用碰撞理論和過渡態(tài)理論中的要點，來理解濃度、溫度、壓強、催化劑等條件對基元反應(yīng)速率的影響。碰撞理論認為化學(xué)反應(yīng)中舊鍵的斷裂和新鍵的形成都是通過反應(yīng)物分子的相互碰撞來實現(xiàn)的。反應(yīng)物分子間的相互碰撞是反應(yīng)發(fā)生的前提條件。在一定溫度下，氣體分子的平均能量是一定的，但每個氣體分子的能量并不相同，只有那些能量高于平均能量，并滿足一定方向要求的分子的碰撞，才有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，我們把可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞，把能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子的平均能量和反應(yīng)物分子的平均能量的差值稱為活化能（E）。事實上，在億萬次的碰撞中，只有極少數(shù)的活化分子在有合適取向時的碰撞才能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，二氧化氮與一氧化碳的反應(yīng)：NO2(g)+CO(g)?NO(g)+CO2(g)只有當NO2中的氧原子與CO中的碳原子沿著合適取向的碰撞，才有可能發(fā)生N—O的化學(xué)鍵斷開，氧原子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，如圖所示；如果NO2中的氮原子與CO中的碳原子相撞，則不會發(fā)生反應(yīng)，如圖所示。反應(yīng)歷程如圖所示。4、活化分子與有效碰撞在一定條件下，活化分子在反應(yīng)物分子中所占的百分數(shù)是一定的。因此，單位體積內(nèi)的活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的總數(shù)成正比。增大反應(yīng)物的濃度，活化分子數(shù)目增加，單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)增多，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。提高反應(yīng)溫度，會使反應(yīng)物分子的能量普遍升高，從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的百分數(shù)，單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)也隨之增加。因此，對大多數(shù)反應(yīng)而言，升高溫度可以提高化學(xué)反應(yīng)速率。那么，加入合適的催化劑，可以提高反應(yīng)速率的原因是什么呢？過渡態(tài)理論認為，從反應(yīng)物到生成物的變化過程中，必須要經(jīng)過一個中間狀態(tài)，這個中間狀態(tài)被稱為過渡態(tài)。具有平均能量的反應(yīng)物分子需要吸收能量，才能到達高能量的過渡態(tài)，過渡態(tài)分子的平均能量和反應(yīng)物分子平均能量的差值稱為該反應(yīng)的活化能。圖中紅線表示沒有催化劑時，反應(yīng)所需要的活化能E1相對較高。藍線表示有催化劑時，催化劑改變了反應(yīng)歷程，新過渡態(tài)的能量有所下降（也可以形成幾個活化能較低的新過渡態(tài)）。因此，反應(yīng)所需要的活化能E2相對較低，相應(yīng)地增加了單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)，從而提高了反應(yīng)速率。催化劑改變了反應(yīng)歷程，同等程度地提高了正、逆反應(yīng)的速率，不改變化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率?！竞诵臍w納】一、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律：使用催化劑，能同等程度地加快(或減慢)正、逆反應(yīng)速率。實質(zhì)：分子必須具備一定的能量才能成為活化分子，才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的途徑，降低活化分子所需的最低能量(即降低活化能)，從而使更多的普通分子成為活化分子，提高了有效碰撞分子的百分數(shù)，故加快化學(xué)反應(yīng)速率。催化劑可分為正催化劑和負催化劑(或阻化劑)。所謂正催化劑是指能加快反應(yīng)速率的催化劑，負催化劑是指能降低反應(yīng)速率的催化劑。由于負催化劑較少，所以一般催化劑都是指正催化劑而言。二、有效碰撞與活化分子有效碰撞：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞?；罨肿樱耗軌虬l(fā)生有效碰撞的分子。實際上，某一化學(xué)反應(yīng)進行得快慢，取決于以下兩個因素：①有效碰撞分子的百分數(shù)。即：若能提高有效碰撞分子的百分數(shù)的話，可以加快反應(yīng)速率，反之，則減慢反應(yīng)速率。②單位體積內(nèi)有效碰撞的分子數(shù)。即：若能提高單位體積內(nèi)有效碰撞的分子數(shù)，則能加快反應(yīng)速率，反之，則減慢反應(yīng)速率。碘化氫分子的有效碰撞C【必備知識基礎(chǔ)練】酸催化乙烯水合制乙醇的反應(yīng)機理能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)A.①、②、③三步反應(yīng)均釋放能量 B.該反應(yīng)歷程中有兩個過渡態(tài)

C.第③步反應(yīng)的原子利用率為100% D.總反應(yīng)速率由第①步的反應(yīng)速率決定【答案】D

【解析】

綜上分析，A、B項錯誤，D項正確；由原子守恒和電荷守恒知，第③步反應(yīng)還有H+產(chǎn)生，原子利用率不是100%，C項錯誤。

已知化合物A與H2O在一定條件下反應(yīng)生成化合物B與HCOO?，其反應(yīng)歷程如圖所示，其中TS表示過渡態(tài)，I表示中間體。下列說法正確的是A.化合物A與H2O之間的碰撞不均為有效碰撞

B.該歷程中的最大能壘(活化能)E正=16.87kJ·mol【答案】A

【解析】A.根據(jù)有效碰撞理論可知，反應(yīng)物分子間的碰撞不均為有效碰撞，故A正確；

B.該歷程中的最大能壘(活化能)=16.87kJ/mol?(?1.99kJ/mol)=18.86kJ/mol，故B錯誤；

C.使用更高效的催化劑可降低反應(yīng)所需的活化能，但不能改變反應(yīng)熱，故C錯誤；

D.由圖可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，不利于該反應(yīng)正向進行，故D錯誤。

某反應(yīng)過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是A.該反應(yīng)不一定能自發(fā)進行

B.E1為反應(yīng)物的平均能量與過渡態(tài)的能量差，稱為正反應(yīng)的活化能

C.正反應(yīng)的熱效應(yīng)為△H=E1?E2，且E2>E1【答案】D

【解析】A.反應(yīng)物總能量高于生成物總能量的反應(yīng)不一定能夠自發(fā)進行，故A項不符合題意；

B.反應(yīng)物的總能量與反應(yīng)時所需最高能量的差值被稱為該反應(yīng)的活化能，所以E1為該反應(yīng)的活化能，故B項不符合題意；

C.反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物的總能量?生應(yīng)物的總能量，反應(yīng)正向進行時，其熱效應(yīng)為△H=E1?E2，若E2>E1，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故C項不符合題意；

D.用活性炭還原氮氧化物可防止空氣污染。向1L密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，某溫度下發(fā)生反應(yīng)：

①Cs+2NO已知：②Cs+③N2下列說法錯誤的是(

)A.△H?1=?574.0?kJ?mol?1

B.當容器內(nèi)氣體密度不變時，反應(yīng)①達到平衡狀態(tài)

C.反應(yīng)③【答案】D

【解析】根據(jù)蓋斯定律由②?③得：

ΔH1=?574.0?kJ?mol?1，A項正確；反應(yīng)①中C為固體，即反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不相等，在恒容條件下，當容器內(nèi)氣體密度不變時，說明氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B項正確；ΔH=正反應(yīng)的活化能?逆反應(yīng)的活化能，且ΔH3=+180.5?kJ?mol?1，則反應(yīng)③正反應(yīng)的活化能一定大于已知反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)?①2NOg→N2②N2O2③N2Og下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A.①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速率

B.②中N2O2與H2的碰撞僅部分有效

C.N2O【答案】C

【解析】①為快反應(yīng)，說明正反應(yīng)的活化能和逆反應(yīng)的活化能都較小，反應(yīng)更容易發(fā)生；②為慢反應(yīng)，說明正反應(yīng)的活化能和逆反應(yīng)的活化能都較大，②中正反應(yīng)的活化能大于①中逆反應(yīng)的活化能，因此①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速率，A項正確；

物質(zhì)微粒發(fā)生碰撞時，許多碰撞都不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此碰撞僅部分有效，B項正確；

反應(yīng)過程中N2O2和N2O是中間產(chǎn)物，不是催化劑，C項錯誤；【關(guān)鍵能力提升練】已知反應(yīng)S2O82?(aq)+2I?①2Fe3+②2Fe2+A.Fe3+是該反應(yīng)的催化劑，加入Fe3+后降低了該反應(yīng)的活化能

B.反應(yīng)①比反應(yīng)②所需活化能大

C.向該溶液中滴加淀粉溶液，溶液變藍，適當升溫，藍色加深

【答案】C

【解析】A對，F(xiàn)e3+參與①的反應(yīng)，但在②中又生成Fe3+，說明Fe3+是該反應(yīng)的催化劑；催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能。

B對，由圖可知，反應(yīng)①比反應(yīng)②所需活化能大。

C錯，由圖可知：S2O82?(aq)+2汽車尾氣處理反應(yīng)為2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CA.升高溫度可使該反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小

B.增大壓強，可以使NO和CO完全轉(zhuǎn)為為無污染的N2和CO2，而消除污染

C.該反應(yīng)反應(yīng)物總能量小于生成物總能量【答案】D

【解析】A.升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，故A錯誤；

B.增大壓強可以使平衡正向移動，但不能使NO和CO完全轉(zhuǎn)為為無污染的N2和CO2，故B錯誤；

C.△H<0說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，故C錯誤；

D.催化劑加快化學(xué)反應(yīng)的速率，原因為降低反應(yīng)的活化能，增大活化分子百分數(shù)，反應(yīng)速率增大，故D正確。

故選【學(xué)科素養(yǎng)拔高練】下列說法不正確的是(

)A.絕熱恒容密閉容器中通入A和B，發(fā)生反應(yīng)：2A

(g)+B

(g)?2C(g)，如圖為其正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.催化劑能降低反應(yīng)的活化能，提高活化分子的百分含量，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率．如圖顯示的是催化反應(yīng)與無催化反應(yīng)過程中的能量關(guān)系

C.將BaO2放入密閉真空容器中，反應(yīng)2BaO2(s)?2BaO(s)+O2(g)達到平衡時體系壓強為P，保持溫度不變，t0時刻將容器體積縮小為原來的12，體系重新達到平衡，體系壓強變化如圖所示

D.將一定量的NO2充入針筒中后封口，發(fā)生反應(yīng)2NO2

(g)?N2O【答案】D

【解析】解：A、絕熱恒容密閉容器中通入A和B，發(fā)生反應(yīng)：2A

(g)+B

(g)?2C(g)，反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度最大，反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，則反應(yīng)速率逐漸減小，最后達到平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率不再變化，故A正確；

B.催化劑降低反應(yīng)的活化能改變反應(yīng)歷程，提高活化分子的百分含量，能加快反應(yīng)速率，圖象分析可知是催化反應(yīng)與無催化反應(yīng)過程中的能量關(guān)系，故B正確；

C.將BaO2放入密閉真空容器中，反應(yīng)2BaO2(s)?2BaO(s)+O2(g)達到平衡時體系壓強為P，保持溫度不變，t0時刻將容器體積縮小為原來的12，不考慮平衡移動，氧氣的濃度應(yīng)為原來的2倍，氣體壓強為原來的2倍，但壓強增大平衡逆向進行，所以壓強減小，平衡常數(shù)不變，氧氣濃度不變，所以最后達到平衡壓強為仍為P，故C正確；

D.上述分析可知，c點是壓縮注射器后的情況，二氧化氮和四氧化二氮的濃度都增大，故D錯誤；

故選：D。

A.絕熱恒容密閉容器中通入A和B，反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度最大，反應(yīng)速率逐漸增大，說明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率增大，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，則反應(yīng)速率逐漸減小，以此解答；

B.催化劑降低反應(yīng)的活化能改變反應(yīng)歷程，提高活化分子的百分含量，能加快反應(yīng)速率；

C.保持溫度不變，t0時刻將容器體積縮小為原來的12，若平衡不變，氧氣的濃度應(yīng)為原來的2倍，氣體壓強為原來的下列說法正確的是(

)A.活化分子之間的碰撞即為有效碰撞

B.增大壓強不能降低活化能，但能增加活化分子百分數(shù)

C.活化能的大小決定了反應(yīng)能否自發(fā)進行

D.使用催化劑能降低活化能，增加活化分子百分數(shù)【答案】D

【解析】解：A.活化分子之間的碰撞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時為有效碰撞，否則不是，故A錯誤；

B.增大壓強不能增加活化分子的百分數(shù)，使反應(yīng)速率增大原因是活化分子的濃度增大，但百分數(shù)不變，故B錯誤；

C.反應(yīng)能否自發(fā)進行取決于反應(yīng)的焓變和熵變，活化能的大小影響反應(yīng)速率的大小，故C錯誤；

D.催化劑能降低活化能，增大活化分子的百分數(shù)，從而加快反應(yīng)的速率，故D正確．

故選D．

發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞為有效碰撞，溫度、催化劑可影響活化分子的百分數(shù)，反應(yīng)能否自發(fā)進行，取決于反應(yīng)的焓變和熵變，以此解答該題．

本題考查化學(xué)能與反應(yīng)速率的關(guān)系，為高頻考點，側(cè)重于影響活化能因素的考查，題目難度不大，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識的考查．

3.CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義。

(一)CO2的化學(xué)捕獲：

(1)CO2可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液pH=13，CO2主要轉(zhuǎn)化為______(寫含碳粒子符號)。(室溫下，H2CO3的Ka1=4.3×10?7；Ka2=5.6×10?11)

(2)固體氧化物電解池(SOEC)用于高溫共電解COH2，既可實現(xiàn)CO2的減排又可高效制備合成氣(CO物質(zhì)HCO(g)C標準燃燒熱△H/kJ?285.8?283.0?890.3則反應(yīng)I的△H=______kJ?mol?1。

(2)用CO2催化加氫制取二甲醚的反應(yīng)為：

反應(yīng)Ⅱ.2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)

在10L恒容密閉容器中，均充入2molCO2和6moH2，分別以銥(Ir)和鈰(Ce)作催化劑，反應(yīng)進行相同的時間后測得的CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖1。

①根據(jù)圖1，下列說法不正確的是______。

A.反應(yīng)Ⅱ的△H<0，△S<0

B.用Ir和Ce作催化劑時，反應(yīng)Ⅱ的活化能更低的是Ce

C.狀態(tài)d時，v(正)<v(逆)

D.從狀態(tài)b到d，α(CO2)先增大后減小，減小的原因可能是溫度升高平衡逆向移動【答案】CO32?

CO2+2e?=CO+O2?【解析】解：(一)(1)K2=c(CO?3?2?)×c(H?+)c(HCO?3?)=5×10?11，當溶液的pH=13，c(H+)=10?13，有c(CO?3?2?)c(HCO?3??)=5×10??1110??13=500，即c(CO32?)>>c(HCO3?)，所以該溶液中含碳粒子以陰離子CO32?為主；

故答案為：CO32?；

(2)根據(jù)電解池中O2?移動方向推斷：A電極為陰極，該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，CO2、H2O分別在A極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成CO、H2，同時生成O2，所以CO2在A極反應(yīng)式為：CO2+2e?=CO+O2?，H2O在A電極反應(yīng)式為：H2O+2e?=H2+O2?；

故答案為：CO2+2e?=CO+O2?、H2O+2e?=H2+O2?；

(二)(1)H2、CO、CH4燃燒熱的熱化學(xué)方程式分別為：①H2(g)+12O2(g)=H2O(g)△H=?285.8kJ?mol?1、②CO