1、专题十四 化学反应速率及其图像【高频考点解读】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。【热点题型】题型一 化学反应速率 例1、(1)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L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2 s后测得C的浓度为0.6 molL1，现有下列几种说法：用物质A表示反应的平均速率为0.3 molL1s1用物质B表示反应
2、的平均速率为0.6molL1s12 s时物质A的转化率为70%2 s时物质B的浓度为0.7 molL1其中正确的是 ()A B C D(2)若中用A、B表示反应的平均速率分别为0.3 molL1s1、0.6 molL1s1，哪种物质表示的化学反应速率更快？(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【提分秘籍】 1.有关化学反应速率的注意事项 （1）化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。（2）在一定温度下，固体和纯液体物质，改变其用量，不影响化学反应速率。（3）同一化学反应在相同条件下，用不同物质表示的化学反应速率
3、，其数值不同，但意义相同。（4）计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。2.“恒容”“恒压”影响 有气体参加的反应体系中充入“惰性气体”(不参与反应)时，对化学反应速率的影响： (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)反应速率减慢。3.化学反应速率应用易错点 (1)对概念理解不清引起判断错误。(2)对计算过程中“三段式”应用不熟练而出现的错误。(3)比较化学反应速率大小时，注意使用同一物质的化学反应速率且单位一致。(4)升高温度，不论对吸热反应还
4、是放热反应，化学反应速率都是加快的。(5)对化学反应速率图像横纵坐标理解出现偏差。(6)“惰性气体”对化学反应速率的影响理解不到位。 4化学反应速率的计算求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤：写出有关反应的化学方程式；找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；根据已知条件列方程式计算。例如：反应mAnBpC起始浓度/(molL1) a b c转化浓度/(molL1) x 某时刻浓度/(molL1) ax bc5. 化学反应速率大小的比较(1)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，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换算成同一物质表示，再比较数值的大小。(2)比较化学
5、反应速率与化学方程式中化学计量数的比值，即比较与，若，则A表示的反应速率比B大。(3)注意反应速率单位的一致性。(4)注意外界条件对化学反应速率的影响规律。【举一反三】将4 mol X气体和2 mol Y气体在2 L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2X(g)Y(g) 2Z(g)，若经2 s后所测得Z的浓度为0.6 molL1，回答以下问题。(1)求02 s用X物质表示的平均反应速率为_。(2)求物质Y在2 s时的转化率_。(3)若上述反应是在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行反应，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(X)0.2 molL1s1；乙：v(Y)0.12
6、molL1s1；丙：v(Z)9.6 molL1min1；则用上述速率表示该反应由快到慢的顺序为_。 【热点题型】题型二 外界条件对化学反应速率的影响 例2、某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题。 (1)上述实验中发生反应的化学方程式有_。 (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_。(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)。(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学
7、设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。混合溶液 A B C D E F 4 molL1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5 饱和CuSO4 溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20 H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0 请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。 反应一段时间后，实验A中的金属呈_色，实验E中的金属呈_色。 该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降
8、。请分析氢气生成速率下降的主要原因_。【提分秘籍】1影响化学反应速率的因素 参加化学反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要原因。反应的类型不同，物质的结构不同，都会导致反应速率不同。当其他条件不变时：浓度：增加反应物的浓度可以加快反应速率；压强：对于有气体参加的化学反应，增大气体的压强，可以加快化学反应速率；温度：升高温度，可以加快化学反应速率；催化剂：加入催化剂可以加快化学反应速率；其他因素：光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物表面积、扩散速率、溶剂等因素也都能影响化学反应的反应速率。2理论解释 外界条件对化学反应速率的影响，实际是通过影响单位体积内活化分子的数量，改变有效碰撞次数来实
9、现的，影响化学反应速率的外界条件主要有温度、浓度、压强和催化剂，(1)浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应速率的实质改变了单位体积内活化分子的数目，单位体积内的活化分子数目增加，反应速率加快；反之减慢。(2)压强对反应速率的影响是通过改变体积而使浓度改变来实现的。(3)温度改变对任何反应的速率都有影响。【举一反三】为探究锌与稀硫酸的反应速率以v(H2)表示，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是(双选) ()。A加入NH4HSO4固体，v(H2)不变B加入少量水，v(H2)减小C加入CH3COONa固体，v(H2)减小D滴加少量CuSO4溶液，v(H2)减小【热点题型】题型三 化学反应速
10、率图像及其应用 例3、一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是() A在050 min之间，pH2和pH7时R的降解百分率相等 B溶液酸性越强，R的降解速率越小 CR的起始浓度越小，降解速率越大 D在2025 min之间，pH10时R的平均降解速率为0.04 molL1min1 【提分秘籍】 1物质的量(或浓度)时间图像及应用例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算：(1)某物质的平均速率、转化率，如：v(X)mol/(Ls)，Y的转化率100%。(2)确定化学方程式中的化
11、学计量数之比如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1n3)(n2n3)n2。2速率时间图像及应用(以可逆反应为例分析) (1)改变反应物浓度 (2)改变生成物浓度 3)改变气体体系的压强 对于正反应方向气体体积增大的反应 对于反应前后气体体积不变的反应 (4)改变温度 对于正反应放热的反应 (5)加催化剂 【举一反三】向某密闭容器中加入0.15 mol/L A、0.05 mol/L C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如甲图所示t0时c(B)未画出，t1时增大到0.05 mol/L。乙图为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。(1)若
12、t4时改变的条件为减小压强，则B的起始物质的量浓度为_mol/L。 (2)若t5时改变的条件是升温，此时v(正)v(逆)，若A的物质的量减少0.03 mol时，容器与外界的热交换总量为a kJ，写出该反应的热化学方程式_。 (3)t3时改变的某一反应条件可能是_(选填序号)。 a使用催化剂b增大压强c增大反应物浓度 【答案】(1)0.02(2)3A(g) 2C(g)B(g)H100a kJ/mol(3)a、b【高考风向标】 1（2014重庆卷）在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()A该反应进
13、行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量BT2下，在0t1时间内，v(Y)molL1min1CM点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小2（2014天津卷）运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是()A某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应BNH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中C可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底D增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H2的速率 3（2014新课标全国卷）已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I的溶液中，H2
14、O2分解的机理为H2O2IH2OIO慢H2O2IOH2OO2I快下列有关该反应的说法正确的是()A反应速率与I浓度有关BIO也是该反应的催化剂C反应活化能等于98 kJmol1Dv(H2O2)v(H2O)v(O2)4（2014北京卷）一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102molL1min1B06 min的平均反应速率：v(H
15、2O2)3.3102molL1min1C反应至6 min时，c(H2O2)0.30 mol/LD反应至6 min时，H2O2分解了50%【答案】C（2013福建卷）利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。(1)工业上可用组成为K2OM2O32RO2nH2O的无机材料纯化制取的氢气。已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R的原子结构示意图为_。常温下，不能与M单质发生反应的是_(填序号)。aCuSO4溶液bFe2O3c浓硫酸dNaOH溶液eNa2CO3固体(2)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。高温热分解法已知：H2S(g) H
16、2(g)S2(g)在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c molL1测定H2S的转化率，结果见图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算 985 时H2S按上述反应分解的平衡常数K_；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_。电化学法该法制氢过程的示意图如图所示。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是_；反应池中发生反应的化学方程式为_。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为_。（2013福建卷） NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，
17、当NaHSO3完全消耗即有I2析出，依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 molL1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合，记录1055 间溶液变蓝时间，55 时未观察到溶液变蓝，实验结果如图所示。据图分析，下列判断不正确的是()A40 之前与40 之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反B图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等C图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0105 molL1s1D温度高于40 时，淀粉不宜用作该实验的指示剂【答案】B（2013广东卷）大气中的部分碘源于O3对海水中I的氧化
18、。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。(1)O3将I氧化成I2的过程由3步反应组成：I(aq)O3(g)=IO(aq)O2(g)H1；IO(aq)H(aq) HOI(aq)H2；HOI(aq)I(aq)H(aq) I2(aq)H2O(l)H3。总反应的化学方程式为_，其反应热H_。(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)I(aq) I(aq)，其平衡常数表达式为_。(3)为探究Fe2对O3氧化I反应的影响(反应体系如图0)，某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH，结果见图1和下表。编号反应物反应前pH反应后pH第1组O3I5.211.0第2组O3IFe25.24.1第1组实验中，导致反应
19、后pH升高的原因是_。图中的A为_。由Fe3生成A的过程能显著提高I的转化率，原因是_。第2组实验进行18 s后，I浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)_。Ac(H)减小Bc(I)减小CI2(g)不断生成 Dc(Fe3)增加(4)据图1，计算318 s内第2组实验中生成I的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。（2013山东卷）对于反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0，在其他条件不变的情况下()A加入催化剂，改变了反应的途径，反应的H也随之改变B改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D若在原电池中进行，反应放出
20、的热量不变（2013重庆卷） 化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(1)催化反硝化法中，H2能将NO还原为N2。25 时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。N2的结构式为_。上述反应离子方程式为_，其平均反应速率v(NO)为_molL1min1。还原过程中可生成中间产物NO，写出3种促进NO水解的方法_。(2)电化学降解NO的原理如图所示。电源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为_。若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为_g。（2013四川卷） 在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16
21、mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g) 2Z(g)H0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是()A反应前2 min的平均速率v(Z)2.0103 mol/(Lmin)B其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v逆v正C该温度下此反应的平衡常数K1.44D其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大【答案】C（2013新课标全国卷）在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应：A(g) B(g)C(g)H85.1 kJmol1。反应时
22、间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：时间t/h0124816202530总压强p/100 kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53 回答下列问题：(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为_。(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率(A)的表达式为_，平衡时A的转化率为_ ，列式并计算反应的平衡常数K_。(3)由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A)，n总_mol，n(A)_mol。下表为反应物A的浓度与反应时间的数据，计算：a_。反应时间t/h04816c(A)/(molL1)0.10a0.02
23、60.006 5分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(t)的规律，得出的结论是_，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为_molL1。【随堂巩固】1 使反应4NH3(g)3O2(g)=2N2(g)6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6 mol。此反应的平均速率v(X)为 ()Av(NH3)0.02 molL1s1Bv(O2)0.01 molL1s1Cv(N2)0.02 molL1s1Dv(H2O)0.02 molL1s12 一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示。下列叙述中正确的是
24、()A反应的化学方程式为5YXBt1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍Ct2时，正、逆反应速率相等Dt3时，逆反应速率大于正反应速率3 下列关于催化剂的说法不正确的是 ()A温度越高，催化剂的催化效果越好B汽车排气管上的“催化转化器”能减少有害气体排放C催化剂可以改变化学反应速率，但反应前后质量和化学性质不变D锌与盐酸反应时，加入几滴硫酸铜溶液可加快化学反应速率，但硫酸铜不作催化剂4 在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是 ()A图表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B
25、图表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响C图表示的是催化剂对化学平衡的影响，且甲的催化效率比乙高D图表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高5 某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)xB(g) 2C (g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变影响反应的一个条件，测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如下图所示：下列说法中正确的是()A3040 min间该反应使用了催化剂B反应方程式中的x1，正反应为吸热反应C30 min时降低温度，40 min时升高温度D8 min前A的平均反应速率为0.08 molL1min16 进行如下实验，在A锥形瓶中
26、放入10 g绿豆大小的碳酸钙，在B锥形瓶中放入5 g粉末状的碳酸钙，分别加入50 mL 1 molL1盐酸，下图中能正确表示实验结果的是(注：x时间，y锥形瓶中碳酸钙减少的质量) ()7 可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)gD(g)的vt图像如图所示，若其他条件都不变，只是在反应前加入合适的催化剂，则其vt图像如图所示。a1a2a1a2b1b2b1b2t1t2t1t2两图中阴影部分面积相等图中阴影部分面积更大以上所列正确的为()A BC D8加入0.1 mol的MnO2粉末于50 mL过氧化氢的溶液中(密度为1.1 gmL1)，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如下图所示，回答下列问
27、题：(1)A、B、C、D四点化学反应速率快慢的顺序为_。(2)解释反应速率变化的原因_。(3)计算过氧化氢的初始物质的量浓度_。(4)求反应进行到2分钟时过氧化氢的质量分数。 9现欲用碳酸钙固体和稀盐酸反应制取CO2气体。请回答下列问题。(1)写出发生反应的离子方程式：_。(2)实验过程中绘制出生成CO2的体积V(CO2)与时间t的关系如下图所示。试分析判断OE段、EF段、FG段反应速率分别用v(OE)、v(EF)、v(FG)表示的大小关系为_；比较OE段和EF段，说明EF段速率变化的主要原因：_。10在一密闭容器中发生反应N23H22NH3，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间
28、的关系如图所示：回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是_(填选项)。At0t1Bt1t2Ct2t3Dt3t4Et4t5Ft5t6(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是(填选项)。A增大压强B减小压强C升高温度D降低温度E加催化剂F充入氮气t1时刻_；t3时刻_；t4时刻_。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是_(填选项)。At0t1Bt2t3Ct3t4Dt5t6(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。(5)一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20%，则反应后与反应前
29、的混合气体体积之比为_。12碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 molL1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 molL1 K2S2O8、0.10 molL1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O2I=2SOI2 (慢)I22S2O=2IS4O (快)(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为n(S2O)n(S2O)_。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液10.00.04.04.02.09.01.04.04.02.08.0Vx4.04.02.0表中Vx_，理由是_。(3)已知某条件下，浓度c(S2O)反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O)t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。 (4)碘也可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为2Li(s)I2(s)=2LiI(s)H已知：4Li(s)O2(g)=2Li2O(s)H14LiI(s)O2(g)=2I2(s)2Li2O(s)H2则电池反应的H_；碘电极作为该电池的_极。
