高考理综高三一轮高考化学复习 第7章 第1讲 化学反应速率.docx
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高考理综高三一轮高考化学复习第7章第1讲化学反应速率
第1讲 化学反应速率
[考纲要求] 1.了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率的影响，认识其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一 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＝
，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
3．规律
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。
深度思考
1．化学反应速率指瞬时速率还是平均速率？
答案 化学反应速率一般指平均速率。
2．能否用固体或纯液体表示化学反应速率？
答案 不能，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。
3．在恒温恒容的容器中进行反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），若氮气浓度由0.1
mol·L－1降到0.06mol·L－1需2s，那么由0.06mol·L－1降到0.024mol·L－1需要的反应
时间为（ ）
A．等于1.8sB．等于1.2s
C．大于1.8sD．小于1.8s
答案 C
解析 前2s内的反应速率为v（N2）＝
＝0.02mol·L－1·s－1，若反应速率不变，t＝
＝1.8s。
因为随着反应的进行，反应速率减慢，所以t>1.8s。
4．某温度时，在2L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。
由此分析，该反应的化
学方程式为___________________________________；
从反应开始至2min时，Z的反应速率为____________。
答案 3Y＋Z2X 0.025mol·L－1·min－1
解析 找出2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc（X）＝
＝0.1
mol·L－1，Δc（Y）＝
＝0.15mol·L－1，Δc（Z）＝
＝0.05mol·L－1。
根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。
根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋Z2X。
再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2min时，Z的反应速率为v（Z）＝Δc（Z）/Δt＝
＝0.025
mol·L－1·min－1。
题组一 化学反应速率的大小比较
1．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ）
A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1
B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1
C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1
答案 C
解析 转化为相同的物质表示的反应速率进行比较，B项v（CO）＝1.4mol·L－1·min－1，C项v（CO）＝1.6mol·L－1·min－1，D项v（CO）＝1.1mol·L－1·min－1，C项速率最快。
2．对于可逆反应A（g）＋3B（s）2C（g）＋2D（g），在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是（ ）
A．v（A）＝0.5mol·L－1·min－1
B．v（B）＝1.2mol·L－1·s－1
C．v（D）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（C）＝0.1mol·L－1·s－1
答案 D
解析 本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v（A）＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v（A）＝3
mol·L－1·min－1。
化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
（2）换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
（3）比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较
与
，若
＞
，则A表示的反应速率比B大。
题组二 “三段式”模板突破化学反应速率的计算
3．
（1）将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：
2A（g）＋B（g）2C（g），若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应速率为0.3mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应速率为0.6mol·L－1·s－1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1
其中正确的是（ ）
A．①③B．①④C．②③D．③④
（2）若①②中用A、B表示的反应速率分别为0.3mol·L－1·s－1、0.6mol·L－1·s－1，哪种物质表示的反应速率更快？
（3）若物质A的转化率经过计算为30%，那么，物质B的转化率为多少？
你能迅速得出答案吗？
答案
（1）B
（2）B物质表示的反应速率更快
（3）30%，能迅速得出答案，因为通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则
A、B转化率相等。
解析
（1）本题是考查用不同反应物或生成物表示反应速率的方法和反应中转化率、物质浓度的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。
v（C）＝
＝0.3mol·L－1·s－1
①v（A）＝v（C）＝0.3mol·L－1·s－1
②v（B）＝
v（C）＝0.3mol·L－1·s－1×
＝0.15mol·L－1·s－1
③参加反应的A的物质的量为
0．3mol·L－1·s－1×2s×2L＝1.2mol
A的转化率为
×100%＝30%
④2s时B的浓度为1mol·L－1－0.15mol·L－1·s－1×2s＝0.7mol·L－1
（2）把v（B）转化为v（A）可得，v（A）＝2v（B）＝2×0.6mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·s－1，所以，用物质B表示的该反应的速率更快。
（3）通入A、B两气体的物质的量之比等于化学计量数之比2∶1，消耗物质的量之比也为2∶1，则A、B的转化率相等，都为30%。
4．NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：
4NH3（g）＋3O2（g）2N2（g）＋6H2O（g）
现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是
（ ）
A．v（N2）＝0.125mol·L－1·min－1
B．v（H2O）＝0.375mol·L－1·min－1
C．v（O2）＝0.225mol·L－1·min－1
D．v（NH3）＝0.250mol·L－1·min－1
答案 C
解析 设4min时，生成6xmolH2O（g）
据题意，则有：
＝0.4 解得：
x＝0.5
则4min内H2O的变化浓度为
Δc（H2O）＝
＝1.5mol·L－1
v（H2O）＝
＝0.375mol·L－1·min－1，
再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为
v（N2）＝0.125mol·L－1·min－1，
v（NH3）＝0.250mol·L－1·min－1，
v（O2）＝0.1875mol·L－1·min－1。
对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算
（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。
例如：
反应 mA ＋ nB pC
起始浓度（mol·L－1）abc
转化浓度（mol·L－1）x
某时刻浓度（mol·L－1）a－xb－
c＋
考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因（主要因素）
反应物本身的性质。
2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）
3．理论解释——有效碰撞理论
（1）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为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。
③有效碰撞：
活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
（2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
深度思考
1．
（1）形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：
铁______铝；
（2）对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？
①升高温度：
________；
②增大盐酸浓度：
__________；
③增大铁的质量：
__________；
④增加盐酸体积：
____________。
答案
（1）小于
（2）①反应速率增大 ②反应速率增大 ③无影响 ④无影响
2．有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。
这种说法是否正确，对此你如何理解？
答案 这句话是正确的。
但压强仅对有气体参加的反应起作用。
增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。
而增大浓度可只增大反应物或生成物的浓度，若只增大反应物的浓度，v正瞬间增大，v逆不变。
压强对无气体参与的反应无影响，但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。
3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固
体粉碎，可以加快反应速率（ ）
（2）增大反应体系的压强，反应速率不一定增大（ ）
（3）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（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）×
题组一 浓度与压强对化学反应速率的影响
1．对反应A＋BAB来说，常温下按以下情况进行反应：
①20mL溶液中含A、B各0.01mol ②50mL溶液中含A、B各0.05mol ③0.1mol·L－1的A、B溶液各10mL ④0.5mol·L－1的A、B溶液各50mL
四者反应速率的大小关系是（ ）
A．②>①>④>③B．④>③>②>①
C．①>②>④>③D．①>②>③>④
答案 A
解析 ①中c（A）＝c（B）＝
＝0.5mol·L－1；
②中c（A）＝c（B）＝
＝1mol·L－1；
③中c（A）＝c（B）＝
＝0.05mol·L－1；
④中c（A）＝c（B）＝
＝0.25mol·L－1；
在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
2．一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是（ ）
A．缩小体积使压强增大B．恒容，充入N2
C．恒容，充入HeD．恒压，充入He
答案 C
解析 A选项，气体的物质的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然增大；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越大；C选项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。
气体反应体系中充入惰性气体（不参与反应）时，对反应速率的影响
（1）恒容：
充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变（活化分子浓度不变）―→反应速率不变。
（2）恒压：
充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小（活化分子浓度减小）―→反应速率减小。
题组二 外界条件对反应速率的综合影响
3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是（ ）
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
答案 D
解析 本题考查化学反应速率，意在考查学生分析外界条件对化学反应速率的影响。
结合选项知混合液的体积都为20mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊（有硫单质生成）。
4．把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如右图所
示，在下列因素中，影响反应速率的因素是（ ）
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④B．③④
C．①②③D．②③
答案 C
解析 Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋，实质是镁与H＋间的反应，与Cl－无关。
在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触的面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，则反应速率会逐渐加快。
5．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间（t）内产生气体体积（V）的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是
（ ）
组别
对应曲线
c（HCl）/mol·L－1
反应温度/℃
铁的状态
1
a
30
粉末状
2
b
30
粉末状
3
c
2.5
块状
4
d
2.5
30
块状
A．第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30℃
答案 D
解析 由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。
第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5
mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30℃，D错误。
考点三 控制变量法探究影响化学反应速率的因素
影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。
变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。
解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。
然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。
然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。
但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
1．在学习了化学反应速率知识后，某研究性学习小组进行了科学探究活动。
[探究活动一] 探究金属与不同酸反应的反应速率：
常温下，从经过砂纸打磨的铝片中取两片质量相等、表面积相同的铝片，分别加入到盛有体积相同、c（H＋）相同的足量的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管中，发现铝片在稀盐酸中消失的时间比在稀硫酸中短。
[探究活动二] 探究影响稀硫酸与某金属反应速率的因素。
下表是某研究性学习小
组探究稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验序号
金属质量/g
金属状态
c（H2SO4）/mol·L－1
V（H2SO4）/mL
溶液温度/℃
金属消失的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
46
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
35
51
40
请回答：
（1）对[探究活动一]实验现象发生的原因，请你帮该研究性学习小组提出两个假设：
假设Ⅰ______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
假设Ⅱ______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
并请你设计实验对以上假设进行验证：
验证假设Ⅰ___________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
验证假设Ⅱ___________________________________________________________
______________________________________________________________________。
（2）分析[探究活动二]的实验数据可发现有一个数据明显有错误，该数据是实验________（填实验序号）的________，理由是__________________________________
_______________________________________________________________________。
（3）分析[探究活动二]的实验数据可得出的结论是_____________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案
（1）假设Ⅰ：
Cl－对铝和酸的反应有促进作用
假设Ⅱ：
SO
对铝和酸的反应有抑制作用
验证假设Ⅰ：
在铝和稀硫酸反应的试管中加入固体氯化钠，看是否加快放出氢气的速率
验证假设Ⅱ：
在铝和稀盐酸反应的试管中加入固体硫酸钠，看是否减慢放出氢气的
速率
（2）3 反应后溶液的温度 本实验所用稀硫酸均过量，金属完全反应，等质量金属反应放出的热量应相等，所以使等体积溶液的温度升高值相近
（3）对于同一化学反应，在其他条件不变时：
①反应物浓度越大，化学反应速率越快；②反应物固体表面积越大，化学反应速率越快；③反应温度越高，化学反应速率越快
2．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。
在常温下按照如下方案完成实验。
实验编号
反应物
催化剂
①
10mL2%H2O2溶液
无
②
10mL5%H2O2溶液
无
③
10mL5%H2O2溶液
1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液
④
10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液
1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液
⑤
10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液
1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液
（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________________________。
（2）常温下5%H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为____________________。
（3）实验①和②的目的是_________________________________________________。
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。
资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。
为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_______________________。
（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。
分析上图能够得出的实验结论是______________________________________。
答案
（1）降低了活化能
（2）H2O2H＋＋HO
（3）探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）
（4）碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率
解析
（1）加入催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，从而加快化学反应速率。
（2）常温下，H2O2的pH约为6，则H2O2为弱酸，其电离方程式为H2O2H＋＋HO
。
（3）实验①、②中均没有使用催化剂，只是增大了H2O2的浓度，故实验①、②的目的是探究浓度对化学反应速率的影响。
因实验过程中现象不明显，可采用升温或使用同种催化剂的方法加快反应速率来达到实验目的。
（4）实验③、④、⑤中H2O2的浓度相同，并加入相同量的同种催化剂，而改变的条件是④中酸性增强，⑤中碱性增强。
通过相同时间内产生O2的快慢（⑤>③>④）可得出如下结论：
溶液的碱性增强，能加快H2O2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢H2O2的分解。
3．某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。
所用HNO3浓度为1.00mol·L－1、2.00mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298K、308K，每次实验HNO3的用量为25.0mL，大理石用量为10.00g。
（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的
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