資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第33講　化學反應速率及其影響因素
【備考目標】　1.知道化學反應速率的表示方法，通過實驗探究了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響。2.知道化學反應是有歷程的，認識基元反應活化能對化學反應速率的影響；知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率具有重要意義。
考點1　化學反應速率及相關計算
1．化學反應速率
(1)表示方法：通常用單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。
(2)定義式：v＝，單位為mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
(3)注意事項：①化學反應速率一般指平均速率而不是某一時刻的瞬時速率，且無論用反應物還是用生成物表示均取正值。
②不能用固體或純液體表示化學反應速率，因為固體或純液體的濃度視為常數。
(4)與化學計量數的關系：對于反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
2．三段式法計算反應速率的模型
例如反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)
t0時濃度 a b 0
轉化濃度 x
t1時濃度 a－x b－
v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝
3．化學反應速率大小比較
(1)歸一法：將同一反應中的不同物質的反應速率轉化成同一單位、同一種物質的反應速率，再進行速率的大小比較。
(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，然后對求出的數值進行大小排序，數值大的反應速率快。如反應mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若＞，則反應速率A＞B。
魯科選擇性必修1·反應速率常數
在298 K時，實驗測得溶液中的反應H2O2＋2HI===2H2O＋I2在反應物濃度不同時反應速率不同，其關系可表示為：
v＝kc(H2O2)·c(HI)
式中，k稱為反應速率常數，它表示單位濃度下的化學反應速率。
(1)影響因素
反應速率常數與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響。通常，反應速率常數越大，反應進行得越快。
(2)注意事項
根據化學反應速率與反應物濃度的關系式，可以清楚地判斷反應物濃度的改變對化學反應速率的影響。但一個化學反應的速率與參與反應的物質的濃度的關系式是實驗測定的結果，不能隨意根據反應的化學方程式直接寫出。對于很多反應，這種關系式中濃度的方次與化學方程式中各物質化學式前的系數并無確定關系，例如：
H2＋Cl2===2HCl　v＝kc(H2)·c(Cl2)
H2＋I2===2HI(氣體反應)　v＝kc(H2)·c(I2)
CO＋NO2===CO2＋NO　v＝kc2(NO2)
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現象越明顯(× )
(2)單位時間內反應物濃度的變化量表示正反應速率，生成物濃度的變化量表示逆反應速率(× )
(3)化學反應速率為0.8 mol·L－1·s－1是指1 s時某物質的濃度為0.8 mol·L－1(× )
(4)同一化學反應，相同條件下用不同物質表示的反應速率，其數值可能不同，但表示的意義相同(√ )
題組練習
一、化學反應速率的概念及基本計算
1．在容積為2 L的密閉容器中進行如下反應：A(s)＋2B(g) 3C(g)＋nD(g)，開始時A為4 mol，B為6 mol；5 min末時測得C的物質的量為3 mol，用D表示的化學反應速率v(D)為0.1 mol/(L·min)。下列說法錯誤的是(　　 )
A．前5 min內用A表示的化學反應速率v(A)為0.1 mol/(L·min)
B．化學方程式中n值為1
C．反應達到平衡時3v正(B)＝2v逆(C)
D．此反應在兩種不同情況下的速率分別表示為：①v(B)＝6 mol/(L·min)，②v(D)＝4.5 mol/(L·min)，其中反應速率快的是②
解析：選A。A 為固體，不能用濃度變化表示化學反應速率，A錯誤；
A(s)＋2B(g) 3C(g)＋nD(g)
起始(mol) 4 6　　0　　　0
轉化(mol) 1 2 3　0.1×2×5
5 min(mol) 3 4 3　　 1
n(C)∶n(D)＝3∶1，為化學計量數之比，B正確；平衡時正反應速率等于逆反應速率，＝，C正確；當v(D)＝4.5 mol/(L·min)，若用B的濃度變化表示應為v(B)＝4.5×2＝9 mol/(L·min)，D正確。
2．對于可逆反應A(g)＋3B(s) 2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示的反應速率最快的是(　　 )
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1
C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1
解析：選D。本題可以采用歸一法進行求解，通過化學計量數將不同物質表示的反應速率折算成同一物質表示的反應速率進行比較，B物質是固體，不能表示反應速率；C項中對應的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D項中對應的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。
二、用其他物理量的變化表示的化學反應速率的計算
3．溫度為T1時，2 g某合金4 min內吸收氫氣240 mL，吸氫速率v＝________ mL·g－1·min－1。
解析：由單位可知v＝＝30 mL·g－1·min－1。
答案：30
4．工業制硫酸的過程中，SO2(g)轉化為SO3(g)是關鍵的一步，550 ℃時，在1 L的恒溫容器中，反應過程中的部分數據見下表：
反應時間/min SO2(g)/mol O2(g)/mol SO3(g)/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始時總壓為p0kPa，反應速率若用單位時間內分壓的變化表示，氣態物質分壓＝總壓×氣態物質的物質的量分數，則10 min內SO2(g)的反應速率v(SO2)＝________ kPa·min－1。
解析：列出三段式
　　　 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
初始/mol　　　4　　　2　　　0
轉化/mol　　　2　　　1　　　2
10 min時/mol　2　　　1　　　2
恒溫恒容下，氣體總壓之比等于氣體物質的量之比，所以10 min時體系總壓p10 min滿足＝，即p10 min＝p0kPa，p初始(SO2)＝p0kPa，p10 min(SO2)＝p0kPa×＝p0kPa，故v(SO2)＝＝ kPa·min－1。
答案：
三、反應速率常數及其應用
5．(2024·山東煙臺模擬)反應A(g)＋B(g)―→C(g)＋D(g)的速率方程為v＝k·cm(A)·cn(B)(k為速率常數，其中lg k＝－＋lg A，A、R為常數，Ea為活化能，T為開氏溫度)，其半衰期(反應物消耗一半所需的時間)為0.8/k。改變反應物濃度時，反應的瞬時速率如表所示。下列說法正確的是(　　 )
c(A)/(mol·L－1) 0.25 0.5 1 0.5 1
c(B)/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 0.1 0.2
v/(10－3 mol·L－1·min－1) 1.6 3.2 v1 3.2 v2
A.m＝1，2v1＝v2
B．k＝6.4 min－1
C．在過量的B存在時，A剩余25%所需的時間是250 min
D．升溫、加入催化劑，縮小容積(加壓)，均能使k增大，導致反應的瞬時速率加快
解析：選C。由第二組和第四組數據，A濃度相同，B濃度不同，速率相等，可知n＝0，再由第一組和第二組數據代入速率方程可得＝，可知m＝1；將第一組數據代入v＝k×c(A)×c0(B)＝k×0.25×0.050＝1.6×10－3，可得k＝6.4×10－3，則v＝k×c(A)×c0(B)＝6.4×c(A)×10－3。根據數據分析，m＝1，n＝0，v1＝v2，A錯誤；速率常數k＝6.4×10－3 min－1，B錯誤；存在過量的B時，反應掉75%的A可以看作經歷2個半衰期，即50%＋25%，因此所需的時間為2× min＝250 min，C正確；速率常數與濃度無關，縮小容積(加壓)不會使k增大，D錯誤。
6．工業上利用CH4(混有CO和H2)與水蒸氣在一定條件下制取H2，原理為CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)，該反應的逆反應速率表達式為v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k為速率常數，在某溫度下測得實驗數據如表所示：
CO濃度/(mol·L－1) H2濃度/(mol·L－1) 逆反應速率/(mol·L－1·min－1)
0.1 c1 8.0
c2 c1 16.0
c2 0.15 6.75
由上述數據可得該溫度下，c2＝________，該反應的逆反應速率常數k＝________L3·mol－3·min－1。
解析：根據v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，由表中數據可得：(c1 mol·L－1)3＝，c2 mol·L－1＝，所以有k××＝16.0 mol·L－1·min－1，解得k＝1.0×104 L3·mol－3·min－1，帶入c2的等式可得c2＝0.2。
答案：0.2　1.0×104
7．對于反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，速率方程v＝kcm(A)cn(B)，k為速率常數，m＋n為反應級數。已知H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)，CO的瞬時生成速率＝kcm(H2)c(CO2)。一定溫度下，控制CO2起始濃度為0.25 mol·L－1，改變H2起始濃度，進行以上反應的實驗，得到CO的瞬時生成速率和H2起始濃度呈如圖所示的直線關系。
(1)該反應的反應級數為________。
(2)速率常數k＝____________________。
(3)當H2的起始濃度為0.2 mol·L－1，反應進行到某一時刻時，測得CO2的濃度為0.2 mol·L－1，此時CO的瞬時生成速率v＝________mol·L－1·s－1。
解析：(1)控制CO2起始濃度為0.25 mol·L－1，根據CO的瞬時生成速率＝kcm(H2)c(CO2)和H2起始濃度呈直線關系可知，m＝1，該反應的反應級數為1＋1＝2。(2)將圖象上的點(0.4，1.5)代入v＝kc(H2)c(CO2)中有：1.5＝0.4×k×0.25，解得k＝15。(3)由于CO2起始濃度為0.25 mol·L－1，反應進行到某一時刻時，測得CO2的濃度為0.2 mol·L－1，Δc(CO2)＝(0.25－0.2) mol/L＝0.05 mol/L，Δc(H2)＝Δc(CO2)＝0.05 mol/L，H2的瞬時濃度為c(H2)＝(0.2－0.05) mol/L＝0.15 mol/L，此時CO的生成瞬時速率v＝15×0.15×0.2 mol·L－1·s－1＝0.45 mol·L－1·s－1。
答案：(1)2　(2)15　(3)0.45
考點2　影響化學反應速率的因素
1．影響化學反應速率的因素
(1)內因(主要因素)
反應物本身的性質。例如，相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應的速率大小關系為Mg>Al。
(2)外因(其他條件不變，只改變一個條件)
[深化理解]
①濃度、溫度、壓強發生變化或加入催化劑時，正、逆反應速率均增大或減小，如升高溫度，不論是放熱反應還是吸熱反應，化學反應速率均加快。
②改變壓強，實質是通過改變體積使濃度發生改變來實現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。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。一般意義上的增大壓強是指壓縮氣體的體積。
③惰性氣體對化學反應速率的影響
④固體反應物量的增減，不能改變化學反應速率，固體的表面積改變才能改變化學反應速率。
⑤對離子反應來說，影響反應速率的因素是真正參加反應的離子濃度，如NaOH與HCl反應，影響速率的是H＋、OH－濃度，不是Na＋、Cl－的濃度。
2．基元反應和有效碰撞理論
(1)基元反應
大多數化學反應往往經過多個反應步驟才能實現，每一步反應都被稱為基元反應；先后進行的基元反應反映了反應歷程，反應歷程又稱為反應機理。基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須發生碰撞。
(2)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能夠發生有效碰撞的分子。
②活化能：普通分子變為活化分子所需要吸收的最低能量。
上圖中：E1為正反應的活化能，E2為活化分子變成生成物分子放出的能量，E3為使用催化劑時的活化能，E1－E2為反應熱。由此可見，活化能小的反應速率快，活化能大的反應速率慢。
③有效碰撞：活化分子之間能夠引發化學反應的碰撞。
(3)活化分子、有效碰撞與反應速率的關系
[注意]　一般地，催化劑在化學反應過程中降低了正、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。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)增大反應物的濃度，能夠增大活化分子的百分含量，所以反應速率增大 (× )
(2)催化劑參與化學反應，改變了活化能，但反應前后物理和化學性質保持不變(× )
(3)升溫時吸熱反應速率增大，放熱反應速率減小(× )
(4)一定量的鋅與過量的稀硫酸反應制取氫氣，滴入少量硫酸銅與醋酸鈉均能夠提高反應速率(× )
(5)可逆反應FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl，增加氯化鉀濃度，逆反應速率加快(× )
題組練習
一、影響化學反應速率的因素
1．下列有關化學反應速率的說法正確的是(　　 )
A.C與CO2反應生成CO時，增加C的量能使反應速率增大
B．等質量的鋅粉和鋅片與相同體積、相同物質的量濃度的鹽酸反應，反應速率相等
C．SO2的催化氧化是一個放熱反應，所以升高溫度，反應速率減小
D．汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2，使用催化劑可以增大該化學反應速率
解析：選D。C是固體，增加C的量不影響化學反應速率，A不正確；鋅粉的表面積大，反應速率大，B不正確；升高溫度，吸熱反應、放熱反應速率均增大，C不正確；催化劑可以增大化學反應速率，D正確。
2．一定溫度下，將1 mol A和2 mol B放入5 L的密閉容器中發生如下反應：A(s)＋2B(g) C(g)＋2D(g)　ΔH＜0，經5 min后，測得容器內B的濃度減少了0.2 mol/L。下列敘述正確的是(　　)
A．加入少量A，反應速率加快
B．該反應在5 min內用C的濃度改變量表示的反應速率為 0.02 mol/(L·min)
C．保持體積不變，向容器中充入一定量氦氣，壓強增大，反應速率加快
D．升高溫度，正反應速率減小，逆反應速率加快
解析：選B。固體的濃度為定值，增加固體的量，反應速率不變，則加入少量固體A，化學反應速率不變，A錯誤；由容器內反應物B的濃度減少了0.2 mol/L可知，生成物C增加的濃度為0.2 mol/L×＝0.1 mol/L，則該反應在5 min內用C的濃度改變量表示的反應速率為＝0.02 mol/(L·min)，B正確；保持體積不變，向容器中充入一定量氦氣，容器的壓強增大，但參加反應氣體的物質的量濃度不變，反應速率不變，C錯誤；升高溫度，正反應速率加快，逆反應速率也加快，D錯誤。
二、用控制變量法探究影響化學反應速率的因素
3．以反應 5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2＋2Mn2＋＋8H2O 為例探究“外界條件對化學反應速率的影響”。實驗時，分別量取 H2C2O4溶液和酸性 KMnO4溶液，迅速混合并開始計時，通過測定溶液褪色所需時間來判斷反應的快慢。
編號 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度/℃
濃度/(mol/L) 體積/mL 濃度/(mol/L) 體積/mL
① 0.10 2.0 0.010 4.0 25
② 0.20 2.0 0.010 4.0 25
③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50
下列說法不正確的是(　　 )
A．實驗①、②、③所加的H2C2O4溶液均過量
B.若實驗①測得 KMnO4溶液的褪色時間為 40 s，則這段時間內平均反應速率v(KMnO4)＝2.5×10－4 mol·L－1·s－1
C.實驗①和實驗②是探究濃度對化學反應速率的影響，實驗②和③是探究溫度對化學反應速率的影響
D．實驗①和②起初反應均很慢，過了一會兒速率突然增大，可能是生成的 Mn2＋對反應起催化作用
解析：選B。根據反應方程式可得5H2C2O4～2MnO，由實驗數據分析可知，在這三個實驗中，所加H2C2O4溶液均過量，A正確；若混合后溶液體積為兩溶液體積的加和，即為6 mL，則v(KMnO4)≈1.7×10－4 mol·L－1·s－1，B錯誤；分析表中數據可知，實驗①和實驗②只是濃度不同，實驗②和③只是溫度不同，C正確；在其它條件都相同時，開始速率很小，過一會兒速率突然增大，說明反應生成了具有催化作用的物質，其中水沒有這種作用，CO2釋放出去了，所以可能起催化作用的是Mn2＋，D正確。
4．(人教選擇性必修1 P31T7) 目前，常利用催化技術將汽車尾氣中的NO和CO轉化成CO2和N2。為研究如何增大該化學反應的速率，某課題組進行了以下實驗探究。
[提出問題]在其他條件不變的情況下，溫度或催化劑的比表面積(單位質量的物質所具有的總面積)如何影響汽車尾氣的轉化速率？
[查閱資料]使用相同的催化劑，當催化劑質量相等時，催化劑的比表面積對催化效率有影響。
[實驗設計]請填寫下表中的空白。
編號 t/℃ c(NO)/(mol·L－1) c(CO)/(mol·L－1) 催化劑的比表面積/(m2·g－1)
Ⅰ 280 6.50×10－3 4.00×10－3 80.0
Ⅱ 120
Ⅲ 360 80.0
[圖像分析與結論]三組實驗中CO的濃度隨時間的變化如圖所示。
(1)第Ⅰ組實驗中，達到平衡時NO的濃度為__________。
(2)由曲線Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化劑的比表面積，該化學反應的速率將________(填“增大”“減小”或“無影響”)。
(3)由實驗Ⅰ和Ⅲ可得出的結論是____________________________________________________。
解析：(1)通過圖像可知，第Ⅰ組實驗中，平衡時CO的濃度為1.00×10－3 mol·L－1，可得出CO的濃度變化量為4.00×10－3 mol·L－1－1.00×10－3 mol·L－1＝3.00×10－3 mol·L－1，在同一個反應中，各物質的濃度變化量之比等于化學計量數之比，故NO的濃度變化量為3.00×10－3 mol·L－1，故NO的平衡濃度c(NO)＝6.50×10－3 mol·L－1－3.00×10－3 mol·L－1＝3.50×10－3 mol·L－1。
(2)由圖像可知，增大催化劑比表面積后，縮短了到達平衡的時間，增大了反應速率。
(3)由圖像可知，其他條件相同時，升高溫度，反應速率增大。
答案：
Ⅱ 280 6.50×10－3 4.00×10－3
Ⅲ 6.50×10－3 4.00×10－3
(1)3.50×10－3 mol·L－1　(2)增大　(3)其他條件相同時，溫度越高，反應速率越快
【方法指導】　“控制變量法”題目的解題策略
三、多因素影響下的速率圖像分析
5．NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環境保護的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。
將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應(裝置見圖1)。
反應相同時間，NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250 ℃范圍內隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是__________________________________________________；
當反應溫度高于380 ℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_____________________________。
答案：迅速上升階段是催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同使NOx去除反應速率迅速增大；上升緩慢階段主要是溫度升高引起的NOx去除反應速率增大　催化劑活性下降；NH3與O2反應生成了NO
6．汽車排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過發生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應機理如下[Pt(s)表示催化劑，右上角帶“*”表示吸附狀態]：
Ⅰ.NO＋Pt(s)===NO*
Ⅱ.CO＋Pt(s)===CO*
Ⅲ.NO*===N*＋O*
Ⅳ.CO*＋O*===CO2＋Pt(s)
Ⅴ.N*＋N*===N2＋Pt(s)
Ⅵ.NO*＋N*===N2O＋Pt(s)
經測定汽車尾氣中反應物濃度及生成物濃度隨溫度T的變化關系如圖1和圖2所示。
(1)圖1中溫度從Ta升至Tb的過程中，反應物濃度急劇減小的主要原因是
________________________________________________________________________。
(2)圖2中T2 ℃時反應Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反應Ⅵ的活化能；T3 ℃時發生的主要反應為________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。
解析：(1)由圖1可知，溫度升高，反應物的消耗量增大，說明催化劑的活性增強，反應速率加快。
(2)由圖2可知，T2 ℃時，N2的濃度小于N2O的濃度，說明反應Ⅴ的反應速率小于反應Ⅵ的反應速率，則反應Ⅴ的活化能大于反應Ⅵ的活化能；T3℃時，生成物二氧化碳的濃度最大，說明發生的主要反應為反應Ⅳ。
答案：(1)溫度升高，催化劑活性增強，反應速率加快　(2)>　Ⅳ
高考真題
1．(2024·甘肅卷，4，3分)下列措施能降低化學反應速率的是( )
A．催化氧化氨制備硝酸時加入鉑 B．中和滴定時，邊滴邊搖錐形瓶
C．鋅粉和鹽酸反應時加水稀釋 D．石墨合成金剛石時增大壓強
【答案】C
【解析】A項，催化劑可以改變化學反應速率，一般來說，催化劑可以用來加快化學反應速率，故催化氧化氨制備硝酸時加入鉑可以加快化學反應速率，A項不符合題意；B項，中和滴定時，邊滴邊搖錐形瓶，可以讓反應物快速接觸，可以加快化學反應速率，B項不符合題意；C項，鋅粉和鹽酸反應時加水稀釋會降低鹽酸的濃度，會降低化學反應速率，C項符合題意；D項，石墨合成金剛石，該反應中沒有氣體參與，增大壓強不會改變化學反應速率，D項不符合題意；故選C。
2．(2024·江蘇卷，5，3分)下列說法正確的是( )
A．豆科植物固氮過程中，固氮酶能提高該反應的活化能
B．C2H4與O2反應中，Ag催化能提高生成CH3CHO的選擇性
C．H2O2制O2反應中，MnO2能加快化學反應速率
D．SO2與O2反應中，V2O5能減小該反應的焓變
【答案】C
【解析】A項，固氮酶是豆科植物固氮過程的催化劑，能降低該反應的活化能，A錯誤；B項，根據題意，催化劑有選擇性，如C2H4與O2反應用Ag催化生成(環氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO，則判斷Ag催化不能提高生成CH3CHO的選擇性，B錯誤；C項，MnO2是H2O2制O2反應的催化劑，能加快化學反應速率，C正確；D項，V2O5是SO2與O2反應的催化劑，能加快反應速率，但不能改變該反應的焓變，D錯誤；故選C。
3．(2023·遼寧高考)一定條件下，酸性KMnO4溶液與H2C2O4發生反應，Mn(Ⅱ)起催化作用，過程中不同價態含Mn粒子的濃度隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4
B．隨著反應物濃度的減小，反應速率逐漸減小
C．該條件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D．總反應為2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2＋8H2O
解析：選C。根據題圖可知，隨著反應的進行，Mn(Ⅲ)的濃度先增大后減小，說明Mn(Ⅲ)先生成后被消耗，則Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A錯誤；由“Mn(Ⅱ)起催化作用”可知，該反應過程中，反應物濃度和Mn(Ⅱ)均影響化學反應速率，反應前期無Mn(Ⅱ)，反應物濃度隨反應的進行逐漸減小，故反應速率逐漸減小，生成Mn(Ⅱ)后，Mn(Ⅱ)催化反應的進行，使反應速率加快，但隨著反應物濃度的降低，濃度變化起決定作用，反應速率又會減小，所以反應速率會先減小后增大再減小，B錯誤；根據題圖，Mn(Ⅶ)濃度減小到0時，Mn(Ⅱ)濃度才逐漸增大，說明Mn(Ⅶ)和Mn(Ⅱ)不能大量共存，C項正確；草酸為弱酸，在離子方程式中寫化學式，總反應為2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2＋8H2O，D項錯誤。
4．(2022·遼寧高考)某溫度下，在1 L恒容密閉容器中2.0 mol X發生反應2X(s) Y(g)＋2Z(g)，有關數據如下：
時間段/min 產物Z的平均生成速率/(mol·L－1·min－1)
0～2 0.20
0～4 0.15
0～6 0.10
下列說法錯誤的是(　　)
A．1 min時，Z的濃度大于0.20 mol·L－1 B．2 min時，加入0.20 mol Z，此時v正(Z)C．3 min時，Y的體積分數約為33.3% D．5 min時，X的物質的量為1.4 mol
解析：選B。反應開始一段時間，隨著時間的延長，反應物濃度逐漸減小，產物Z的平均生成速率逐漸減小，則0～1 min內Z的平均生成速率大于1～2 min內的，故1 min時，Z的濃度大于0.20 mol·L－1，A正確；4 min時生成的Z的物質的量為0.15 mol·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.6 mol，6 min時生成的Z的物質的量為0.10 mol·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.6 mol，故反應在4 min時已達到平衡，設達到平衡時生成了a mol Y，列三段式：
　　　　　　2X(s) Y(g)＋2Z(g)
初始量/mol　2.0　　 0　　0
轉化量/mol　2a　　 a　 2a
平衡量/mol　2.0－2a　a　　0.6
根據2a＝0.6，得a＝0.3，則Y的平衡濃度為0.3 mol·L－1，Z的平衡濃度為0.6 mol·L－1，平衡常數K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108，2 min 時Y的濃度為0.2 mol·L－1，Z的濃度為0.4 mol·L－1，加入0.2 mol Z后Z的濃度變為0.6 mol·L－1，Q＝c2(Z)·c(Y)＝0.072v逆(Z)，B錯誤；反應生成的Y與Z的物質的量之比恒等于1∶2，反應體系中只有Y和Z為氣體，相同條件下，體積之比等于物質的量之比，＝，故Y的體積分數始終約為33.3%，C正確；由B項分析可知5 min時反應處于平衡狀態，此時生成的Z為0.6 mol，則X的轉化量為0.6 mol，初始時X的物質的量為2 mol，剩余X的物質的量為1.4 mol，D正確。
5．(2022·浙江6月選考)恒溫恒容的密閉容器中，在某催化劑表面上發生氨的分解反應：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化如下表所示，下列說法不正確的是(　　)
編號 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A．實驗①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1
B．實驗②，60 min時處于平衡狀態，x≠0.40
C．相同條件下，增加氨氣的濃度，反應速率增大
D．相同條件下，增加催化劑的表面積，反應速率增大
解析：選C。實驗①中，0～20 min，氨氣濃度變化量為2.40×10－3 mol/L－2.00×10－3 mol/L＝4.00×10－4 mol/L，v(NH3)＝＝2.00×10－5 mol/(L·min)，反應速率之比等于化學計量數之比，v(N2)＝v(NH3)＝1.00×10－5mol/(L·min)，A正確；催化劑表面積大小只影響反應速率，不影響平衡，實驗③中氨氣初始濃度與實驗①中一樣，實驗③達到平衡時氨氣濃度為4.00×10－4 mol/L，則實驗①達平衡時氨氣濃度也為4.00×10－4 mol/L，而恒溫恒容條件下，實驗②相對于實驗①為減小壓強，平衡正向移動，因此實驗②在60 min時處于平衡狀態，x<0.4，即x≠0.4，B正確；實驗①、實驗②中0～20 min、20～40 min氨氣濃度變化量都是4.00×10－4 mol/L，實驗②中60 min時反應達到平衡狀態，實驗①和實驗②催化劑表面積相同，實驗①中氨氣初始濃度是實驗②中氨氣初始濃度的兩倍，實驗①60 min時反應未達到平衡狀態，相同條件下，增加氨氣濃度，反應速率并沒有增大，C錯誤；對比實驗①和實驗③，氨氣濃度相同，實驗③中催化劑表面積是實驗①中催化劑表面積的2倍，實驗③先達到平衡狀態，實驗③的反應速率大，說明相同條件下，增加催化劑的表面積，反應速率增大，D正確。
6．(2021·遼寧高考)某溫度下，降冰片烯在鈦雜環丁烷催化下聚合，反應物濃度與催化劑濃度及時間關系如圖。已知反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，下列說法錯誤的是(　　 )
A．其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應速率越大
B．其他條件相同時，降冰片烯濃度越大，反應速率越大
C．條件①，反應速率為0.012 mol·L－1·min－1
D．條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時，半衰期為62.5 min
解析：選B。由圖中曲線①②可知，其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應所需要的時間越短，故反應速率越大，A項正確；由圖中曲線①③可知，其他條件相同時，降冰片烯的濃度①是③的兩倍，所用時間①也是③的兩倍，反應速率相等，故說明反應速率與降冰片烯濃度無關，B項錯誤；條件①，反應速率為v＝＝＝0.012 mol·L－1·min－1，C項正確。
7．(2022·廣東高考)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ對反應X―→2Y的影響，各物質濃度c隨反應時間t的部分變化曲線如圖，則(　　 )
A．無催化劑時，反應不能進行
B．與催化劑Ⅰ相比，Ⅱ使反應活化能更低
C．a曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨t的變化
D.使用催化劑Ⅰ時，0～2 min內，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
解析：選D。催化劑只是改變反應速率，由圖可知，在無催化劑條件下，反應也能進行，A錯誤；反應曲線越陡，反應速率越快，活化能越低，故與催化劑Ⅰ相比，Ⅱ使反應活化能更高，B錯誤；2 min時，X轉化的濃度為2 mol·L－1，X與Y的系數比為1∶2，則Y增加的量為4 mol·L－1，對應的曲線為使用催化劑Ⅰ，C錯誤；使用催化劑Ⅰ時，X的濃度隨t的變化為a曲線，0～2 min內，v(X)＝＝＝1.0 mol·L－1·min－1，故D正確。
鞏固練習一
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．取50 mL過氧化氫水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2===2H2O＋O2。在一定溫度下，測得O2的放出量，轉換成c(H2O2)如下表：
t/min 0 20 40 60 80
c(mol·L－1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.050
下列說法正確的是(　　 )
A．反應20 min時，測得O2為224 mL
B．20～40 min，消耗H2O2的平均速率為0.020 mol·L－1·min－1
C．FeCl3溶液或MnO2粉末可以代替I－催化H2O2分解
D．第30 min時的瞬時速率小于第50 min時的瞬時速率
解析：選C。反應20 min時，過氧化氫的濃度變為0.4 mol/L，說明分解的過氧化氫的物質的量n(H2O2)＝(0.80－0.40) mol/L×0.05 L＝0.02 mol，過氧化氫分解生成的氧氣的物質的量n(O2)＝0.01 mol，未告知是否為標準狀況，無法判斷體積是否為224 mL，A錯誤； 20～40 min，消耗過氧化氫的濃度為(0.40－0.20) mol/L＝0.20 mol/L，則這段時間內的平均速率v＝＝＝0.010 mol/(L·min)，B錯誤； I－在反應中起到催化的作用，故可以用FeCl3溶液或MnO2粉末代替，C正確；隨著反應的不斷進行，過氧化氫的濃度不斷減小，故第30 min時的瞬時速率大于第50 min時的瞬時速率，D錯誤。
2．對于化學反應：3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反應速率關系正確的是(　　 )
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
解析：選C。化學反應速率之比等于化學計量數之比，則根據化學方程式3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)可知，v(W)∶v(Z)＝3∶3＝1∶1，A錯誤；v(X)∶v(Z)＝2∶3，B錯誤；v(X)∶v(Y)＝2∶4＝1∶2，C正確；v(W)∶v(X)＝3∶2，D錯誤。
3．一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示：
下列描述正確的是(　　 )
A．反應開始到10 s，用Z表示的反應速率為0.158 mol·L－1·s－1
B．反應開始到10 s，X的物質的量濃度減少了0.79 mol·L－1
C．反應開始到10 s時，Y的轉化率為79.0%
D．反應的化學方程式為X(g)＋Y(g) Z(g)
解析：選C。反應開始到10 s，用Z表示的反應速率為v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1，故A錯誤；反應開始到10 s，X的物質的量濃度減少了＝0.395 mol·L－1，故B錯誤；反應開始到10 s時，Y的轉化率為×100%＝79%，故C正確；由題意知，反應為可逆反應，0～10 s內，X、Y的物質的量都變化了0.79 mol，Z的物質的量變化了1.58 mol，則反應的化學方程式為X(g)＋Y(g) 2Z(g)，故D錯誤。
4．乙醛在少量I2存在下分解反應為CH3CHO(g)―→CH4(g)＋CO(g)。某溫度下，測得CH3CHO的濃度變化情況如下表：
t/s 42 105 242 384 665 1 070
c(CH3CHO)/(mol·L－1) 6.68 5.85 4.64 3.83 2.81 2.01
下列說法不正確的是(　　 )
A．42～242 s，消耗CH3CHO的平均反應速率為1.02×10－2 mol·L－1·s－1
B．第384 s時的瞬時速率大于第665 s時的瞬時速率是受c(CH3CHO)的影響
C．反應105 s時，測得混合氣體的體積為168.224 L(標準狀況)
D．I2為催化劑，降低了反應的活化能，使活化分子百分數增加，有效碰撞次數增多
解析：選C。由表中數據可計算，42～242 s，消耗CH3CHO的平均反應速率為＝1.02×10－2 mol·L－1·s－1，A項正確；隨著反應的進行，c(CH3CHO)減小，反應速率減慢，所以第384 s時的瞬時速率大于第665 s時的瞬時速率，B項正確；由于CH3CHO的初始濃度及氣體體積未知，故無法計算反應105 s時，混合氣體的體積，C項錯誤； I2是催化劑，能降低反應的活化能，使活化分子百分數增加，有效碰撞次數增多，提高反應速率，D項正確。
5．(2023·福建莆田質量檢測)工業上在V2O5催化作用下生產SO3的反應為2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1，該反應可看作兩步：①V2O5＋SO2 2VO2＋SO3(快)；②4VO2＋O2 2V2O5(慢)。下列說法正確的是(　　 )
A．逆反應活化能為198 kJ
B．減小O2的濃度能降低SO3的生成速率
C．V2O5的存在使有效碰撞次數增加，降低了該反應的焓變
D．①的活化能一定大于②的活化能
解析：選B。ΔH＝正反應的活化能－逆反應的活化能＝－198 kJ/mol，所以逆反應的活化能大于198 kJ/mol，A錯誤；慢反應是決速步，O2是慢反應的反應物，減小O2的濃度會降低正反應速率，降低SO3的生成速率，B正確； V2O5是催化劑，催化劑不能改變反應的焓變，C錯誤；反應①是快反應，反應②是慢反應，活化能越小反應越快，①的活化能小于②的活化能，D錯誤。
6．一定條件下，反應H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)的速率方程為v＝kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，某溫度下，該反應在不同濃度下的反應速率如下：
c(H2)/(mol·L－1) c(Br2)/(mol·L－1) c(HBr)/(mol·L－1) 反應速率
0.1 0.1 2 v
0.1 0.4 2 8v
0.2 0.4 2 16v
0.4 0.1 4 2v
0.2 0.1 c 4v
根據表中的測定結果，下列結論錯誤的是(　　 )
A．表中c的值為1
B．α、β、γ的值分別為1、2、－1
C．反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大
D．在反應體系中保持其他物質濃度不變，增大HBr(g)濃度，會使反應速率降低
解析：選B。速率方程為v＝kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，將c(H2)、c(Br2)、c(HBr)和速率都代入到速率方程可以得到，①v＝k×0.1α×0.1β×2γ、②8v＝k×0.1α×0.4β×2γ、③16v＝k×0.2α×0.4β×2γ、④2v＝k×0.4α×0.1β×4γ，由①②得到β＝，②③得到α＝1，①④得到γ＝－1，對于4v＝k(0.2)α(0.1)βcγ與①，將α＝1，β＝，γ＝－1代入，解得c＝1，由此分析。根據分析，表中c的值為1，故A不符合題意；根據分析，α、β、γ的值分別為1、、－1，故B符合題意；由于速率與Br2(g)和H2(g)的濃度成正比，與HBr(g)的濃度成反比，反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大，故C不符合題意；由于γ＝－1，增大HBr(g)濃度，cγ(HBr)減小，在反應體系中保持其他物質濃度不變，會使反應速率降低，故D不符合題意。
7．(2023·山東泰安三模)已知2N2O(g) 2N2(g)＋O2(g)的速率方程為v＝k·cn(N2O)(k為速率常數，只與溫度、催化劑有關)。實驗測得，N2O在催化劑X表面反應的變化數據如下：
t/min 0 10 20 30 40 50 60 70
c(N2O)/( mol·L－1 ) 0.100 0.080 c1 0.040 0.020 c2 c3 0
下列說法正確的是(　　 )
A．n＝1，c1＞c2＝c3
B．t＝10 min時，v(N2O)＝2.0×10－3 mol·L－1·s－1
C．相同條件下，增大N2O的濃度或催化劑X的表面積，都能加快反應速率
D．保持其他條件不變，若N2O起始濃度為0.200 mol·L－1，當濃度減至一半時共耗時50 min
解析：選D。根據表中數據分析，該反應的速率始終不變，N2O的消耗是勻速的，說明反應速率與c(N2O)無關，故速率方程中n＝0。n＝0，v與N2O濃度無關，為勻速反應，每10 min一氧化二氮濃度減小0.02 mol·L－1，則c1＝0.06＞c2＝c3＝0，A錯誤；n＝0，v與N2O濃度無關，為勻速反應，t＝10 min時瞬時速率等于平均速率，v(N2O)＝＝2.0×10－3 mol·L－1·min－1≠2.0×10－3 mol·L－1·s－1，B錯誤；速率方程中n＝0，反應速率與N2O的濃度無關，C錯誤；保持其他條件不變，該反應的反應速率不變，即為2.0×10－3 mol·L－1·min－1，若起始濃度為0.200 mol·L－1，減至一半時所耗時間為＝50 min，D正確。
8．(2022·北京高考)CO2捕獲和轉化可減少CO2排放并實現資源利用，原理如圖1所示。反應①完成之后，以N2為載氣，將恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應器，單位時間流出氣體各組分的物質的量隨反應時間變化如圖2所示。反應過程中始終未檢測到CO2，在催化劑上有積炭。
下列說法不正確的是(　　)
A．反應①為CaO＋CO2===CaCO3；反應②為CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2
B．t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，可能有副反應CH4C＋2H2
C．t2時刻，副反應生成H2的速率大于反應②生成H2速率
D．t3之后，生成CO的速率為0，是因為反應②不再發生
解析：選C。由題干圖1所示信息可知，反應①為CaO＋CO2===CaCO3，結合氧化還原反應配平可得反應②為CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2，A正確；由題干圖2信息可知，t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，且反應過程中始終未檢測到CO2，在催化劑上有積炭，故可能有副反應CH4C＋2H2，反應②和副反應中CH4和H2的系數比均為1∶2，B正確；由題干反應②方程式可知，H2和CO的反應速率相等，而由t2時刻信息可知，H2的反應速率未變，仍然為2 mmol/min，而CO變為1～2 mmol/min之間，故能夠說明副反應生成H2的速率在0～1 mmol/min之間，小于反應②生成H2速率，C錯誤；由題干圖2信息可知，t3之后，CO的流速為0，CH4的速率逐漸增大，最終恢復到1，說明生成CO的速率為0，是因為反應②不再發生，而后副反應逐漸停止反應，D正確。
9．25 ℃，H2O2分解反應的方程式為H2O2H2O(l)＋O2(g)，H2O2分解反應的濃度與時間曲線如圖所示，＝，當觀察的時間間隔無限小，平均速率的極值即為化學反應在t時的瞬時速率，即li ＝，A點切線的斜率為＝0.014 mol·dm－3·min－1，表示在第20 min，當H2O2濃度為0.4 mol·dm－3時，瞬時速率為0.014 mol·dm－3·min－1(斜率、速率均取絕對值)，則下列說法正確的是(　　 )
A．反應到A、B、C三點時的瞬時速率C>B>A
B．由題意可知瞬時速率與平均反應速率無關
C．某點切線的斜率越大，瞬時反應速率越快
D．沒有催化劑I－，H2O2就不會發生分解反應
解析：選C。由題中信息可知，瞬時速率與切線的斜率有關，切線的斜率越大瞬時速率越大，由圖知A、B、C斜率大小A＞B＞C，即瞬時速率A＞B＞C，A錯誤；瞬時速率即平均速率的極值，二者有必然的聯系，B錯誤；當觀察的時間間隔無限小，平均速率的極值即為化學反應在t時的瞬時速率，所以切線的斜率越大瞬時速率越大，C正確；催化劑只能改變化學反應的速率，不能改變化學反應本身，H2O2本身可以發生分解反應，催化劑可增大速率，但不會影響反應的發生、方向和限度，D錯誤。
10．HBr對CH3CH===CH2親電加成分兩步：HBr首先對CH3CH===CH2質子化，形成CH3CH2CH、(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．加成產物主要以1 溴丙烷為主，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
解析：選B。由題干圖示信息可知，兩種路徑中的第一步質子化的活化能均比第二步的大，活化能越大，反應速率越慢，慢反應是整個反應的決速步驟，A正確；由于加成反應生成2 溴丙烷比生成1 溴丙烷更容易，則加成產物主要以2 溴丙烷為主，這是熱力學控制的結果，B錯誤；由題干圖示信息可知，(CH3)2CH＋具有的總能量比CH3CH2CH低，能量越低越穩定， (CH3)2CH＋比CH3CH2CH更穩定，并且相應的質子化的活化能也更低，C正確；由題干圖示信息可知，該反應正反應是一個放熱反應，則有正反應的活化能比逆反應的低，故溫度升高時，該反應的正反應速率增大程度小于逆反應速率增大程度，D正確。
二、非選擇題(共2題，共25分)
11．(11分)某興趣小組同學探究酸性KMnO4溶液與草酸(H2C2O4)溶液反應速率的影響因素。將1.0×10－3 mol·L－1的酸性KMnO4溶液與0.40 mol·L－1草酸溶液按如下比例混合。
[設計實驗]
序號 V(酸性KMnO4溶液)/mL V(草酸溶液)/mL V(H2O)/mL 反應溫度/℃
① 2.0 2.0 0 20
② 2.0 1.0 1.0 20
(1)補全酸性KMnO4溶液與草酸溶液反應的離子方程式。(2分)
2MnO＋5H2C2O4＋________===2Mn2＋＋10CO2＋8H2O
(2)實驗①和②的目的是____________________________________________________________________。(3分)
[進行實驗]
小組同學進行實驗①和②，發現紫色并未直接褪去，而是分成兩個階段：
Ⅰ.紫色溶液變為青色溶液；
Ⅱ.青色溶液逐漸褪成無色溶液。
[查閱資料]
a．酸性KMnO4溶液與草酸溶液的反應主要包含如下幾個過程：
反應ⅰ.MnO＋2H2C2O4＋4H＋===Mn3＋(無色)＋4CO2＋4H2O；
反應ⅱ.Mn3＋＋2H2C2O4===[Mn(C2O4)2]－(青綠色)＋4H＋；
反應ⅲ.2Mn3＋＋H2C2O4===2Mn2＋(無色)＋2CO2＋2H＋。
b．[Mn(C2O4)2]－的氧化性較弱，在本實驗條件下不能氧化H2C2O4。
c．MnO呈綠色，在酸性條件下不穩定，迅速分解為MnO和MnO2。
[繼續探究]
進一步實驗證明溶液中含有[Mn(C2O4)2]－，實驗①反應過程中MnO和[Mn(C2O4)2]－的濃度隨時間的變化如下圖。
[解釋與反思]
(3)本實驗中，化學反應速率：反應ⅱ____反應ⅲ(填“＞”“＝”或“＜”)。(2分)
(4)小組同學認為反應ⅱ的離子方程式應該改為：Mn3＋＋2H2C2O4 [Mn(C2O4)2]－＋4H＋，結合實驗現象，說明其理由__________________________________________________________。(4分)
解析：(1)根據元素守恒和電荷守恒，完整的離子方程式為2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2＋8H2O，所以補充6H＋。(2)兩組實驗溫度相同，高錳酸鉀溶液用量相同，草酸溶液用量不同，探究相同溫度下，反應物濃度的改變對化學反應速率的影響。(3)由圖像可知，比較過程ii生成[Mn(C2O4)2]－和過程iii消耗等量[Mn(C2O4)2]－所用的時間，前者少于后者，說明反應速率前者大于后者。(4)根據資料[Mn(C2O4)2]－的氧化性較弱，在本實驗條件下不能氧化H2C2O4可知，過程ii存在化學平衡，即Mn3＋＋2H2C2O4 [Mn(C2O4)2]－＋4H＋，Mn3＋與草酸發生過程iii的反應，使得Mn3＋濃度不斷減小，上述平衡逆向移動，所得現象為溶液的青綠色逐漸褪去直至無色。
答案：(1)6H＋　(2)探究相同溫度下，草酸濃度的改變對化學反應速率的影響　 (3)＞　(4) [Mn(C2O4)2]－的氧化性較弱，不能氧化H2C2O4，而Mn3＋與草酸發生過程iii的反應，使得Mn3＋濃度不斷減小，只有過程ii存在化學平衡，即Mn3＋＋2H2C2O4 [Mn(C2O4)2]－＋4H＋，上述平衡會逆向移動，[Mn(C2O4)2]－濃度逐漸減小，所得現象為溶液的青綠色逐漸褪去直至無色，故可判斷過程ii的反應方程式應該為Mn3＋＋2H2C2O4 [Mn(C2O4)2]－＋4H＋
12．(14分)已知將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無反應發生。若再加入雙氧水，將發生反應H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2，且生成的I2立即與試劑X反應而被消耗。一段時間后，試劑X將被反應生成的I2完全消耗。由于溶液中I－繼續被H2O2氧化，生成的I2與淀粉作用，溶液立即變藍。因此，根據試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍所需時間，即可推算反應H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2的反應速率。下表為某同學依據上述原理設計的實驗及實驗記錄(各實驗均在室溫條件下進行)：
編號 往燒杯中加入的試劑及其用量/mL 催化劑 溶液開始變藍時間/min
0.1mol·L－1KI溶液 H2O 0.01mol·L－1X溶液 0.1mol·L－1雙氧水 0.1mol·L－1稀鹽酸
1 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 無 1.4
2 20.0 m 10.0 10.0 n 無 2.8
3 10.0 20.0 10.0 20.0 20.0 無 2.8
4 20.0 0 10.0 10.0 40.0 無 t
5 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 5滴Fe2(SO4)3 0.6
回答下列問題：
(1)已知：實驗1、2的目的是探究H2O2濃度對H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反應速率的影響。實驗2中m＝________，n＝________。(4分)
(2)一定溫度下，H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2的反應速率可以表示為v＝k·ca(H2O2)·cb(I－)·c(H＋)(k為反應速率常數)，則：
①實驗4燒杯中溶液開始變藍的時間t＝________ min。(2分)
②根據上表數據可知，a、b的值依次為________和________。(4分)
(3)若要探究溫度對H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反應速率的影響，在實驗中溫度不宜過高且采用水浴加熱，其原因是________________________________________________________。(4分)
解析：(1)已知：實驗1、2的目的是探究H2O2濃度對H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反應速率的影響。根據控制變量法，實驗中鹽酸的濃度應該相同，實驗2中n＝20.0，m＝20.0。(2)①根據公式v＝k·ca(H2O2)·cb(I－)·c(H＋)，實驗2與實驗4的速率比為 eq \f(k·c（H2O2）·c（I－）·c2（H＋）,k·c（H2O2）·c（I－）·c4（H＋）) ＝，實驗2與實驗4的H2O2、KI的濃度都相同，＝，＝，t＝1.4 min。②由實驗1與實驗2知，a＝1，由實驗1與實驗3知，b＝1。(3)H2O2易分解，溫度不宜過高且采用水浴加熱，便于控制反應溫度，防止H2O2分解。
答案：(1)20.0　20.0　(2)①1.4　②1　1　(3)便于控制反應溫度，防止H2O2分解
熱點題型(九)　反應歷程分析
結合反應歷程，分析活化能對反應速率的影響，是高考的熱點之一。預計在今后的高考中，化學反應速率與化工生產、生活實際相結合，將反應速率的分析與反應過程中的能量變化融合考查。解答此類問題需要對過渡態理論有所了解。
魯科選擇性必修1·基元反應過渡態理論
基元反應過渡態理論認為，基元反應在從反應物到生成物的變化過程中要經歷一個中間狀態，這個狀態稱為過渡態。
過渡態是反應過程中具有最高能量的一種結構狀態，過渡態能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能。[活化能(能壘)越高，此步基元反應速率越慢]
類型1　活化能或能壘與反應歷程圖像
【實例分析】 工業合成氨[N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)]的反應過程和能量變化如下圖所示：
(1)該反應過程分兩步反應、四個階段
第一階段：N2和H2的吸附過程，即N2和H2吸附到催化劑上，吸附后用*N2＋3*H2表示。吸附過程放熱，但不發生化學反應。
第二階段(第一步反應)：破壞N2和H2分子中的共價鍵，經過渡態Ⅰ形成自由基，反應方程式為*N2＋3*H2===2*N＋6*H。
第三階段(第二步反應)：形成NH3分子中的共價鍵，經過渡態Ⅱ形成自由基，反應方程式為2*N＋6*H===2*NH3。
第四階段：氨的脫附過程，即附著在催化劑上的NH3解離的過程，用*NH3―→NH3表示。脫附過程吸熱，但不發生化學反應。
(2)決速步驟是指反應過程中活化能最大的步驟，即反應過程中的第二步：2*N＋6*H===2*NH3。該步反應的活化能Ea＝(500－148) kJ·mol－1＝352 kJ·mol－1。
(3)相同反應物同時發生多個競爭反應時，能壘(活化能)越小的反應，反應速率越大，產物占比越高。
(4)總反應式是各步反應的反應式之和，即N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－(500－100－308) kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
例1.(2021·湖南高考)鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：
下列說法錯誤的是(　　)
A．該過程的總反應為：HCOOHCO2＋H2
B．H＋濃度過大或者過小，均導致反應速率降低
C．該催化循環中Fe元素的化合價發生了變化
D.該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定
解析：選D。由反應機理可知，HCOOH電離出氫離子后，HCOO－與催化劑結合，放出二氧化碳，然后又結合氫離子轉化為氫氣，所以化學方程式為HCOOHCO2＋H2，A正確；若氫離子濃度過低，則反應Ⅲ→Ⅳ的反應物濃度降低，反應速率減慢，若氫離子濃度過高，則會抑制甲酸的電離，使甲酸根濃度降低，反應Ⅰ→Ⅱ速率減慢，所以氫離子濃度過高或過低，均導致反應速率減慢，B正確；由反應機理可知，Fe在反應過程中，化學鍵數目發生變化，則化合價也發生變化，C正確；由反應進程可知，反應Ⅳ→Ⅰ能壘最大，反應速率最慢，對該過程的總反應起決定作用，故D錯誤。
類型2　循環型或線型反應機理圖像
對于循環型反應機理圖像，最重要的是判斷反應物、生成物和催化劑。一般的，進入機理的箭頭所示物質為總反應的反應物，離開機理的箭頭所示物質為總反應的生成物。生成最終產物的同時，往往也產生催化劑，其余為中間產物。如
CH3OH、Ph—CHO為反應物，物質②為催化劑。線型反應機理圖像的分析方法類似循環型反應機理圖像。
例2.(2022·山東高考)在NO催化下，丙烷與氧氣反應制備丙烯的部分反應機理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　 )
A．含N分子參與的反應一定有電子轉移
B．由NO生成HONO的反應歷程有2種
C．增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變
D．當主要發生包含②的歷程時，最終生成的水減少
解析：選D。含N分子參與的反應包括將NO轉化為NO2、將NO和NO2轉化為HONO、將HONO轉化為NO以及將NO2轉化為HONO，上述反應中N的化合價均發生了改變，一定有電子轉移，故A正確；由NO生成HONO的反應歷程有歷程①②和NONO2HONO，共2種，故B正確；NO是催化劑，增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變，故C正確；無論反應歷程如何，在NO的催化下丙烷與O2反應制備丙烯的總反應都為2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，當主要發生包含②的歷程時，最終生成的水不變，故D錯誤。
鞏固練習二
選擇題(每題5分，共7題，共35分)
1．(2024·北京卷，13，3分)苯在濃HNO3和濃H2SO4作用下，反應過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是( )
A．從中間體到產物，無論從產物穩定性還是反應速率的角度均有利于產物Ⅱ
B．X為苯的加成產物，Y為苯的取代產物
C．由苯得到M時，苯中的大π鍵沒有變化
D．對于生成Y的反應，濃H2SO4作催化劑
【答案】C
【解析】A項，生成產物Ⅱ的反應的活化能更低，反應速率更快，且產物Ⅱ的能量更低即產物Ⅱ更穩定，以上2個角度均有利于產物Ⅱ，故A正確；B項，根據前后結構對照，X為苯的加成產物，Y為苯的取代產物，故B正確；C項，M的六元環中與-NO2相連的C為sp3雜化，苯中大π鍵發生改變，故C錯誤；D項，苯的硝化反應中濃H2SO4作催化劑，故D正確；故選C。
2． (2024·安徽卷，10，3分)某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g)，發生下列反應：X(g)Y(g)( ΔH1＜0)，Y(g)Z(g)( ΔH2＜0)，測得各氣體濃度與反應時間的關系如圖所示。下列反應進程示意圖符合題意的是( )
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】由圖可知，反應初期隨著時間的推移X的濃度逐漸減小、Y和Z的濃度逐漸增大，后來隨著時間的推移X和Y的濃度逐漸減小、Z的濃度繼續逐漸增大，說明X(g)Y(g)的反應速率大于Y(g)Z(g)的反應速率，則反應X(g)Y(g)的活化能小于反應Y(g)Z(g)的活化能。A項，X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都小于0，而圖像顯示Y的能量高于X，即圖像顯示X(g)Y(g)為吸熱反應，A項不符合題意；B項，圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，B項符合題意；C項，圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都小于0，但圖像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，C項不符合題意；D項，圖像顯示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的 H都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，D項不符合題意；故選B。
3． (2024·河北卷，14，3分)對上述電池放電時CO2的捕獲和轉化過程開展了進一步研究，電極上CO2轉化的三種可能反應路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態)。
下列說法錯誤的是( )
A．PDA捕獲CO2的反應為
B．路徑2優先路徑，速控步驟反應式為
C．路徑1、3經歷不同的反應步驟但產物相同；路徑2、3起始物相同但產物不同
D．三個路徑速控步驟均涉及*CO2*-轉化，路徑2、3的速控步驟均伴有PDA再生
【答案】D
【解析】放電時CO2轉化為MgC2O4，碳元素化合價由+4價降低為+3價，發生還原反應，所以放電時，多孔碳納米管電極為正極、Mg電極為負極，則充電時多孔碳納米管電極為陽極、Mg電極為陰極：
電極 過程 電極反應式
Mg電極 放電 Mg-2e-=Mg2+
充電 Mg2++2e-= Mg
多孔碳納米管電極 放電 Mg2++2CO2+2e-=MgC2O4
充電 MgC2O4-2e-= Mg2++2CO2↑
A項，根據題給反應路徑圖可知，PDA(1，3-丙二胺)捕獲CO2的產物為，因此PDA捕獲CO2的反應為，A正確；B項，由反應進程－相對能量圖可知，路徑2的最大能壘最小，因此與路徑1和路徑3相比，路徑2是優先路徑，且路徑2的最大能壘為*CO2*-→*C2O42-的步驟，據反應路徑2的圖示可知，該步驟有參與反應，因此速控步驟反應式為，B正確；C項，根據反應路徑圖可知，路徑1、3的中間產物不同，即經歷了不同的反應步驟，但產物均為*MgCO3，而路徑2、3的起始物均為，產物分別為*MgC2O4和*MgCO3，C正確；D項，根據反應路徑與相對能量的圖像可知，三個路徑的速控步驟中*CO2*-都參與了反應，且由B項分析可知，路徑2的速控步驟伴有PDA再生，但路徑3的速控步驟為*CO2*-得電子轉化為*CO和*CO32-，沒有PDA的生成，D錯誤；故選D。
4．(2023·山東濟南一模)研究表明，用V2O5作催化劑促進水分解時存在兩種不同的路徑，分解過程中的部分反應歷程如圖所示(物質中原子之間的距離單位為)。下列說法錯誤的是(　　 )
A．水的分解反應為吸熱反應
B．反應歷程中，釩原子的雜化方式發生改變
C．IM2中，距離為“2.174 ”和“2.390 ”的原子之間作用力是氫鍵
D．適當升高溫度，IM2→FS3的正反應速率增大的程度小于逆反應速率增大的程度
解析：選C。水的分解需要從外界獲取能量，故其為吸熱反應，A正確；觀察反應歷程可以看出，反應歷程中，由于分子結構發生改變，釩原子的雜化方式一定會改變，B正確；距離為“2.174 ”的原子為釩原子和氧原子，它們之間不是氫鍵，C錯誤； IM2→FS3是放熱反應，升溫之后平衡逆向移動，故IM2→FS3的正反應速率增大的程度小于逆反應速率增大的程度，D正確。
5．(2023·湖南高考)N2H4是一種強還原性的高能物質，在航天、能源等領域有廣泛應用。我國科學家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L Ru—NH3]＋表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應機理如圖所示。
下列說法錯誤的是(　　)
A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質子能力增強 B．M中Ru的化合價為＋3
C．該過程有非極性鍵的形成 D．該過程的總反應式：4NH3－2e－===N2H4＋2NH
解析：選B。圖像分析如下：
據圖可知，Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，[L Ru—NH3]2＋可與NH3反應生成[L Ru—NH2]＋和NH，配體NH3失去質子能力增強，A項正確；結合圖示可知，[L Ru—NH3]2＋→[L Ru—NH2]＋失去1個H，所帶電荷數減1，則Ru化合價不變，與[L Ru—NH2]＋相比，M中N由含1個孤電子對變為1個單電子，是把1個e－給了Ru，所以Ru的化合價不是＋3，而是＋2，B項錯誤；據圖可知，反應過程中有N—N非極性鍵的形成，C項正確；結合圖示可知，總反應為4NH3－2e－===N2H4＋2NH，D項正確。
6．(2023·河南鄭州質檢)在亞納米金屬鈀(Pd)團簇作用下，過氧化氫可以直接將苯高效催化轉化為苯酚，催化劑中摻雜堿金屬離子可改變催化能力，反應歷程如圖(*表示吸附態，TS表示過渡態)，下列說法錯誤的是(　　 )
A. 苯與H2O2反應生成苯酚是放熱反應
B. 反應歷程中，存在反應
C. 使用Pd Na＋催化劑后，每一步的產物均比使用Pd催化劑更穩定
D. 其他條件相同時，使用摻雜Na＋的催化劑，單位時間內可得更多苯酚產品,
解析：選C。由反應歷程可知，苯酚和水的總能量低于H2O2和苯的總能量，苯與H2O2反應生成苯酚是放熱反應，A正確；反應歷程中存在
B正確；第一步和第二步中使用Pd Na＋催化劑產物能量更高，不穩定，C錯誤；使用Pd Na＋催化劑后，每一步的活化能均比使用催化劑Pd低，反應速率加快，單位時間內可生成更多苯酚，D正確。,
7.(2023·浙江杭州模擬)已知1，3 丁二烯與HBr加成的能量 反應進程圖如圖所示(圖中ΔH1、ΔH2、ΔH3表示各步正向反應的焓變)。下列說法正確的是(　　 ),
A.反應時間越長，1，3 丁二烯與HBr反應得到3 溴 1 丁烯的比例越大,
B.0 ℃、短時間t min內，a mol·L－1的1，3 丁二烯與HBr完全反應得到兩種產物的比例為7∶3(設反應前后體積不變)，則生成1 溴 2 丁烯的平均速率為\f(0.7a),\s\do5(t) mol·L－1·min－1,
C.1，3 丁二烯與HBr反應，生成3 溴 1 丁烯的反應熱為ΔH1－ΔH2、生成1 溴 2 丁烯的反應熱為ΔH1－ΔH3,
D. H＋與烯烴結合的一步為決速步，Br－進攻時活化能小的反應得到3 溴 1 丁烯,
解析：選D。根據圖示可知，1 溴 2 丁烯的能量低，更穩定，因此反應時間越長，得到1 溴 2 丁烯的比例越大，A錯誤；根據圖示可知，生成3 溴 1 丁烯的第二步反應的活化能低，因此短時間內，生成3 溴 1 丁烯的比例大，故生成1 溴 2 丁烯的平均速率為\f(0.3a,t) mol·L－1·min－1，B錯誤；根據蓋斯定律，生成3 溴 1 丁烯的反應熱為ΔH1＋ΔH2，生成1 溴 2 丁烯的反應熱為ΔH1＋ΔH3，C錯誤；根據圖示可知，第一步反應的活化能大于第二步反應的活化能，故第一步即 H＋與烯烴結合的一步為決速步，第二步反應中生成3 溴 1 丁烯的活化能小，即 Br－進攻時活化能小的反應得到3 溴 1 丁烯，D正確。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)
" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)中小學教育資源及組卷應用平臺
第33講　化學反應速率及其影響因素
【備考目標】　1.知道化學反應速率的表示方法，通過實驗探究了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響。2.知道化學反應是有歷程的，認識基元反應活化能對化學反應速率的影響；知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率具有重要意義。
考點1　化學反應速率及相關計算
1．化學反應速率
(1)表示方法：通常用單位時間內反應物濃度的 或生成物濃度的 來表示。
(2)定義式：v＝，單位為mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
(3)注意事項：①化學反應速率一般指平均速率而不是某一時刻的瞬時速率，且無論用反應物還是用生成物表示均取正值。
②不能用固體或純液體表示化學反應速率，因為固體或純液體的濃度視為常數。
(4)與化學計量數的關系：對于反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
2．三段式法計算反應速率的模型
例如反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)
t0時濃度 a b 0
轉化濃度 x
t1時濃度 a－x b－
v(A)＝，v(B)＝，v(C)＝
3．化學反應速率大小比較
(1)歸一法：將同一反應中的不同物質的反應速率轉化成同一單位、同一種物質的反應速率，再進行速率的大小比較。
(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，然后對求出的數值進行大小排序，數值大的反應速率快。如反應mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若＞，則反應速率A＞B。
魯科選擇性必修1·反應速率常數
在298 K時，實驗測得溶液中的反應H2O2＋2HI===2H2O＋I2在反應物濃度不同時反應速率不同，其關系可表示為：
v＝kc(H2O2)·c(HI)
式中，k稱為反應速率常數，它表示單位濃度下的化學反應速率。
(1)影響因素
反應速率常數與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響。通常，反應速率常數越大，反應進行得越快。
(2)注意事項
根據化學反應速率與反應物濃度的關系式，可以清楚地判斷反應物濃度的改變對化學反應速率的影響。但一個化學反應的速率與參與反應的物質的濃度的關系式是實驗測定的結果，不能隨意根據反應的化學方程式直接寫出。對于很多反應，這種關系式中濃度的方次與化學方程式中各物質化學式前的系數并無確定關系，例如：
H2＋Cl2===2HCl　v＝kc(H2)·c(Cl2)
H2＋I2===2HI(氣體反應)　v＝kc(H2)·c(I2)
CO＋NO2===CO2＋NO　v＝kc2(NO2)
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現象越明顯( )
(2)單位時間內反應物濃度的變化量表示正反應速率，生成物濃度的變化量表示逆反應速率( )
(3)化學反應速率為0.8 mol·L－1·s－1是指1 s時某物質的濃度為0.8 mol·L－1( )
(4)同一化學反應，相同條件下用不同物質表示的反應速率，其數值可能不同，但表示的意義相同( )
題組練習
一、化學反應速率的概念及基本計算
1．在容積為2 L的密閉容器中進行如下反應：A(s)＋2B(g) 3C(g)＋nD(g)，開始時A為4 mol，B為6 mol；5 min末時測得C的物質的量為3 mol，用D表示的化學反應速率v(D)為0.1 mol/(L·min)。下列說法錯誤的是(　　 )
A．前5 min內用A表示的化學反應速率v(A)為0.1 mol/(L·min)
B．化學方程式中n值為1
C．反應達到平衡時3v正(B)＝2v逆(C)
D．此反應在兩種不同情況下的速率分別表示為：①v(B)＝6 mol/(L·min)，②v(D)＝4.5 mol/(L·min)，其中反應速率快的是②
2．對于可逆反應A(g)＋3B(s) 2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示的反應速率最快的是(　　 )
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1
C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1
二、用其他物理量的變化表示的化學反應速率的計算
3．溫度為T1時，2 g某合金4 min內吸收氫氣240 mL，吸氫速率v＝________ mL·g－1·min－1。
4．工業制硫酸的過程中，SO2(g)轉化為SO3(g)是關鍵的一步，550 ℃時，在1 L的恒溫容器中，反應過程中的部分數據見下表：
反應時間/min SO2(g)/mol O2(g)/mol SO3(g)/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始時總壓為p0kPa，反應速率若用單位時間內分壓的變化表示，氣態物質分壓＝總壓×氣態物質的物質的量分數，則10 min內SO2(g)的反應速率v(SO2)＝________ kPa·min－1。
三、反應速率常數及其應用
5．(2024·山東煙臺模擬)反應A(g)＋B(g)―→C(g)＋D(g)的速率方程為v＝k·cm(A)·cn(B)(k為速率常數，其中lg k＝－＋lg A，A、R為常數，Ea為活化能，T為開氏溫度)，其半衰期(反應物消耗一半所需的時間)為0.8/k。改變反應物濃度時，反應的瞬時速率如表所示。下列說法正確的是(　　 )
c(A)/(mol·L－1) 0.25 0.5 1 0.5 1
c(B)/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 0.1 0.2
v/(10－3 mol·L－1·min－1) 1.6 3.2 v1 3.2 v2
A.m＝1，2v1＝v2
B．k＝6.4 min－1
C．在過量的B存在時，A剩余25%所需的時間是250 min
D．升溫、加入催化劑，縮小容積(加壓)，均能使k增大，導致反應的瞬時速率加快
6．工業上利用CH4(混有CO和H2)與水蒸氣在一定條件下制取H2，原理為CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)，該反應的逆反應速率表達式為v逆＝k·c(CO)·c3(H2)，k為速率常數，在某溫度下測得實驗數據如表所示：
CO濃度/(mol·L－1) H2濃度/(mol·L－1) 逆反應速率/(mol·L－1·min－1)
0.1 c1 8.0
c2 c1 16.0
c2 0.15 6.75
由上述數據可得該溫度下，c2＝________，該反應的逆反應速率常數k＝________L3·mol－3·min－1。
7．對于反應aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，速率方程v＝kcm(A)cn(B)，k為速率常數，m＋n為反應級數。已知H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)，CO的瞬時生成速率＝kcm(H2)c(CO2)。一定溫度下，控制CO2起始濃度為0.25 mol·L－1，改變H2起始濃度，進行以上反應的實驗，得到CO的瞬時生成速率和H2起始濃度呈如圖所示的直線關系。
(1)該反應的反應級數為________。
(2)速率常數k＝____________________。
(3)當H2的起始濃度為0.2 mol·L－1，反應進行到某一時刻時，測得CO2的濃度為0.2 mol·L－1，此時CO的瞬時生成速率v＝________mol·L－1·s－1。
考點2　影響化學反應速率的因素
1．影響化學反應速率的因素
(1)內因(主要因素)
反應物本身的 。例如，相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應的速率大小關系為 。
(2)外因(其他條件不變，只改變一個條件)
[深化理解]
①濃度、溫度、壓強發生變化或加入催化劑時，正、逆反應速率均增大或減小，如升高溫度，不論是放熱反應還是吸熱反應，化學反應速率均加快。
②改變壓強，實質是通過改變體積使濃度發生改變來實現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。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。一般意義上的增大壓強是指壓縮氣體的體積。
③惰性氣體對化學反應速率的影響
④固體反應物量的增減，不能改變化學反應速率，固體的表面積改變才能改變化學反應速率。
⑤對離子反應來說，影響反應速率的因素是真正參加反應的離子濃度，如NaOH與HCl反應，影響速率的是H＋、OH－濃度，不是Na＋、Cl－的濃度。
2．基元反應和有效碰撞理論
(1)基元反應
大多數化學反應往往經過多個反應步驟才能實現， 都被稱為基元反應；先后進行的基元反應反映了反應歷程，反應歷程又稱為反應機理。基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須 。
(2)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能夠發生 的分子。
②活化能：普通分子變為活化分子所需要吸收的最低能量。
上圖中： 為正反應的活化能， 為活化分子變成生成物分子放出的能量， 為使用催化劑時的活化能， 為反應熱。由此可見，活化能小的反應速率 ，活化能大的反應速率 。
③有效碰撞：活化分子之間能夠引發化學反應的碰撞。
(3)活化分子、有效碰撞與反應速率的關系
[注意]　一般地，催化劑在化學反應過程中降低了正、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。
【基點判斷】(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)增大反應物的濃度，能夠增大活化分子的百分含量，所以反應速率增大 ( )
(2)催化劑參與化學反應，改變了活化能，但反應前后物理和化學性質保持不變( )
(3)升溫時吸熱反應速率增大，放熱反應速率減小( )
(4)一定量的鋅與過量的稀硫酸反應制取氫氣，滴入少量硫酸銅與醋酸鈉均能夠提高反應速率( )
(5)可逆反應FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl，增加氯化鉀濃度，逆反應速率加快( )
題組練習
一、影響化學反應速率的因素
1．下列有關化學反應速率的說法正確的是(　　 )
A.C與CO2反應生成CO時，增加C的量能使反應速率增大
B．等質量的鋅粉和鋅片與相同體積、相同物質的量濃度的鹽酸反應，反應速率相等
C．SO2的催化氧化是一個放熱反應，所以升高溫度，反應速率減小
D．汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2，使用催化劑可以增大該化學反應速率
2．一定溫度下，將1 mol A和2 mol B放入5 L的密閉容器中發生如下反應：A(s)＋2B(g) C(g)＋2D(g)　ΔH＜0，經5 min后，測得容器內B的濃度減少了0.2 mol/L。下列敘述正確的是(　　)
A．加入少量A，反應速率加快
B．該反應在5 min內用C的濃度改變量表示的反應速率為 0.02 mol/(L·min)
C．保持體積不變，向容器中充入一定量氦氣，壓強增大，反應速率加快
D．升高溫度，正反應速率減小，逆反應速率加快
二、用控制變量法探究影響化學反應速率的因素
3．以反應 5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2＋2Mn2＋＋8H2O 為例探究“外界條件對化學反應速率的影響”。實驗時，分別量取 H2C2O4溶液和酸性 KMnO4溶液，迅速混合并開始計時，通過測定溶液褪色所需時間來判斷反應的快慢。
編號 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 溫度/℃
濃度/(mol/L) 體積/mL 濃度/(mol/L) 體積/mL
① 0.10 2.0 0.010 4.0 25
② 0.20 2.0 0.010 4.0 25
③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50
下列說法不正確的是(　　 )
A．實驗①、②、③所加的H2C2O4溶液均過量
B.若實驗①測得 KMnO4溶液的褪色時間為 40 s，則這段時間內平均反應速率v(KMnO4)＝2.5×10－4 mol·L－1·s－1
C.實驗①和實驗②是探究濃度對化學反應速率的影響，實驗②和③是探究溫度對化學反應速率的影響
D．實驗①和②起初反應均很慢，過了一會兒速率突然增大，可能是生成的 Mn2＋對反應起催化作用
4．(人教選擇性必修1 P31T7) 目前，常利用催化技術將汽車尾氣中的NO和CO轉化成CO2和N2。為研究如何增大該化學反應的速率，某課題組進行了以下實驗探究。
[提出問題]在其他條件不變的情況下，溫度或催化劑的比表面積(單位質量的物質所具有的總面積)如何影響汽車尾氣的轉化速率？
[查閱資料]使用相同的催化劑，當催化劑質量相等時，催化劑的比表面積對催化效率有影響。
[實驗設計]請填寫下表中的空白。
編號 t/℃ c(NO)/(mol·L－1) c(CO)/(mol·L－1) 催化劑的比表面積/(m2·g－1)
Ⅰ 280 6.50×10－3 4.00×10－3 80.0
Ⅱ 120
Ⅲ 360 80.0
[圖像分析與結論]三組實驗中CO的濃度隨時間的變化如圖所示。
(1)第Ⅰ組實驗中，達到平衡時NO的濃度為__________。
(2)由曲線Ⅰ、Ⅱ可知，增大催化劑的比表面積，該化學反應的速率將________(填“增大”“減小”或“無影響”)。
(3)由實驗Ⅰ和Ⅲ可得出的結論是____________________________________________________。
【方法指導】　“控制變量法”題目的解題策略
三、多因素影響下的速率圖像分析
5．NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環境保護的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。
將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應(裝置見圖1)。
反應相同時間，NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250 ℃范圍內隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是__________________________________________________；
當反應溫度高于380 ℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_____________________________。
6．汽車排氣管裝有三元催化劑裝置，在催化劑表面通過發生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反應機理如下[Pt(s)表示催化劑，右上角帶“*”表示吸附狀態]：
Ⅰ.NO＋Pt(s)===NO*
Ⅱ.CO＋Pt(s)===CO*
Ⅲ.NO*===N*＋O*
Ⅳ.CO*＋O*===CO2＋Pt(s)
Ⅴ.N*＋N*===N2＋Pt(s)
Ⅵ.NO*＋N*===N2O＋Pt(s)
經測定汽車尾氣中反應物濃度及生成物濃度隨溫度T的變化關系如圖1和圖2所示。
(1)圖1中溫度從Ta升至Tb的過程中，反應物濃度急劇減小的主要原因是
________________________________________________________________________。
(2)圖2中T2 ℃時反應Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反應Ⅵ的活化能；T3 ℃時發生的主要反應為________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。
高考真題
1．(2024·甘肅卷，4，3分)下列措施能降低化學反應速率的是( )
A．催化氧化氨制備硝酸時加入鉑 B．中和滴定時，邊滴邊搖錐形瓶
C．鋅粉和鹽酸反應時加水稀釋 D．石墨合成金剛石時增大壓強
2．(2024·江蘇卷，5，3分)下列說法正確的是( )
A．豆科植物固氮過程中，固氮酶能提高該反應的活化能
B．C2H4與O2反應中，Ag催化能提高生成CH3CHO的選擇性
C．H2O2制O2反應中，MnO2能加快化學反應速率
D．SO2與O2反應中，V2O5能減小該反應的焓變
3．(2023·遼寧高考)一定條件下，酸性KMnO4溶液與H2C2O4發生反應，Mn(Ⅱ)起催化作用，過程中不同價態含Mn粒子的濃度隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4
B．隨著反應物濃度的減小，反應速率逐漸減小
C．該條件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D．總反應為2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2＋8H2O
4．(2022·遼寧高考)某溫度下，在1 L恒容密閉容器中2.0 mol X發生反應2X(s) Y(g)＋2Z(g)，有關數據如下：
時間段/min 產物Z的平均生成速率/(mol·L－1·min－1)
0～2 0.20
0～4 0.15
0～6 0.10
下列說法錯誤的是(　　)
A．1 min時，Z的濃度大于0.20 mol·L－1 B．2 min時，加入0.20 mol Z，此時v正(Z)C．3 min時，Y的體積分數約為33.3% D．5 min時，X的物質的量為1.4 mol
5．(2022·浙江6月選考)恒溫恒容的密閉容器中，在某催化劑表面上發生氨的分解反應：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化如下表所示，下列說法不正確的是(　　)
編號 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A．實驗①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1
B．實驗②，60 min時處于平衡狀態，x≠0.40
C．相同條件下，增加氨氣的濃度，反應速率增大
D．相同條件下，增加催化劑的表面積，反應速率增大
6．(2021·遼寧高考)某溫度下，降冰片烯在鈦雜環丁烷催化下聚合，反應物濃度與催化劑濃度及時間關系如圖。已知反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，下列說法錯誤的是(　　 )
A．其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應速率越大
B．其他條件相同時，降冰片烯濃度越大，反應速率越大
C．條件①，反應速率為0.012 mol·L－1·min－1
D．條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時，半衰期為62.5 min
7．(2022·廣東高考)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ對反應X―→2Y的影響，各物質濃度c隨反應時間t的部分變化曲線如圖，則(　　 )
A．無催化劑時，反應不能進行
B．與催化劑Ⅰ相比，Ⅱ使反應活化能更低
C．a曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨t的變化
D.使用催化劑Ⅰ時，0～2 min內，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
鞏固練習一
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．取50 mL過氧化氫水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2===2H2O＋O2。在一定溫度下，測得O2的放出量，轉換成c(H2O2)如下表：
t/min 0 20 40 60 80
c(mol·L－1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.050
下列說法正確的是(　　 )
A．反應20 min時，測得O2為224 mL
B．20～40 min，消耗H2O2的平均速率為0.020 mol·L－1·min－1
C．FeCl3溶液或MnO2粉末可以代替I－催化H2O2分解
D．第30 min時的瞬時速率小于第50 min時的瞬時速率
2．對于化學反應：3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反應速率關系正確的是(　　 )
A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z)
C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X)
3．一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示：
下列描述正確的是(　　 )
A．反應開始到10 s，用Z表示的反應速率為0.158 mol·L－1·s－1
B．反應開始到10 s，X的物質的量濃度減少了0.79 mol·L－1
C．反應開始到10 s時，Y的轉化率為79.0%
D．反應的化學方程式為X(g)＋Y(g) Z(g)
4．乙醛在少量I2存在下分解反應為CH3CHO(g)―→CH4(g)＋CO(g)。某溫度下，測得CH3CHO的濃度變化情況如下表：
t/s 42 105 242 384 665 1 070
c(CH3CHO)/(mol·L－1) 6.68 5.85 4.64 3.83 2.81 2.01
下列說法不正確的是(　　 )
A．42～242 s，消耗CH3CHO的平均反應速率為1.02×10－2 mol·L－1·s－1
B．第384 s時的瞬時速率大于第665 s時的瞬時速率是受c(CH3CHO)的影響
C．反應105 s時，測得混合氣體的體積為168.224 L(標準狀況)
D．I2為催化劑，降低了反應的活化能，使活化分子百分數增加，有效碰撞次數增多
5．(2023·福建莆田質量檢測)工業上在V2O5催化作用下生產SO3的反應為2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1，該反應可看作兩步：①V2O5＋SO2 2VO2＋SO3(快)；②4VO2＋O2 2V2O5(慢)。下列說法正確的是(　　 )
A．逆反應活化能為198 kJ
B．減小O2的濃度能降低SO3的生成速率
C．V2O5的存在使有效碰撞次數增加，降低了該反應的焓變
D．①的活化能一定大于②的活化能
6．一定條件下，反應H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)的速率方程為v＝kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr)，某溫度下，該反應在不同濃度下的反應速率如下：
c(H2)/(mol·L－1) c(Br2)/(mol·L－1) c(HBr)/(mol·L－1) 反應速率
0.1 0.1 2 v
0.1 0.4 2 8v
0.2 0.4 2 16v
0.4 0.1 4 2v
0.2 0.1 c 4v
根據表中的測定結果，下列結論錯誤的是(　　 )
A．表中c的值為1
B．α、β、γ的值分別為1、2、－1
C．反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大
D．在反應體系中保持其他物質濃度不變，增大HBr(g)濃度，會使反應速率降低
7．(2023·山東泰安三模)已知2N2O(g) 2N2(g)＋O2(g)的速率方程為v＝k·cn(N2O)(k為速率常數，只與溫度、催化劑有關)。實驗測得，N2O在催化劑X表面反應的變化數據如下：
t/min 0 10 20 30 40 50 60 70
c(N2O)/( mol·L－1 ) 0.100 0.080 c1 0.040 0.020 c2 c3 0
下列說法正確的是(　　 )
A．n＝1，c1＞c2＝c3
B．t＝10 min時，v(N2O)＝2.0×10－3 mol·L－1·s－1
C．相同條件下，增大N2O的濃度或催化劑X的表面積，都能加快反應速率
D．保持其他條件不變，若N2O起始濃度為0.200 mol·L－1，當濃度減至一半時共耗時50 min
8．(2022·北京高考)CO2捕獲和轉化可減少CO2排放并實現資源利用，原理如圖1所示。反應①完成之后，以N2為載氣，將恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應器，單位時間流出氣體各組分的物質的量隨反應時間變化如圖2所示。反應過程中始終未檢測到CO2，在催化劑上有積炭。
下列說法不正確的是(　　)
A．反應①為CaO＋CO2===CaCO3；反應②為CaCO3＋CH4CaO＋2CO＋2H2
B．t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，可能有副反應CH4C＋2H2
C．t2時刻，副反應生成H2的速率大于反應②生成H2速率
D．t3之后，生成CO的速率為0，是因為反應②不再發生
9．25 ℃，H2O2分解反應的方程式為H2O2H2O(l)＋O2(g)，H2O2分解反應的濃度與時間曲線如圖所示，＝，當觀察的時間間隔無限小，平均速率的極值即為化學反應在t時的瞬時速率，即li ＝，A點切線的斜率為＝0.014 mol·dm－3·min－1，表示在第20 min，當H2O2濃度為0.4 mol·dm－3時，瞬時速率為0.014 mol·dm－3·min－1(斜率、速率均取絕對值)，則下列說法正確的是(　　 )
A．反應到A、B、C三點時的瞬時速率C>B>A
B．由題意可知瞬時速率與平均反應速率無關
C．某點切線的斜率越大，瞬時反應速率越快
D．沒有催化劑I－，H2O2就不會發生分解反應
10．HBr對CH3CH===CH2親電加成分兩步：HBr首先對CH3CH===CH2質子化，形成CH3CH2CH、(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．加成產物主要以1 溴丙烷為主，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
二、非選擇題(共2題，共25分)
11．(11分)某興趣小組同學探究酸性KMnO4溶液與草酸(H2C2O4)溶液反應速率的影響因素。將1.0×10－3 mol·L－1的酸性KMnO4溶液與0.40 mol·L－1草酸溶液按如下比例混合。
[設計實驗]
序號 V(酸性KMnO4溶液)/mL V(草酸溶液)/mL V(H2O)/mL 反應溫度/℃
① 2.0 2.0 0 20
② 2.0 1.0 1.0 20
(1)補全酸性KMnO4溶液與草酸溶液反應的離子方程式。(2分)
2MnO＋5H2C2O4＋________===2Mn2＋＋10CO2＋8H2O
(2)實驗①和②的目的是________________________________________________________。(3分)
[進行實驗]
小組同學進行實驗①和②，發現紫色并未直接褪去，而是分成兩個階段：
Ⅰ.紫色溶液變為青色溶液；
Ⅱ.青色溶液逐漸褪成無色溶液。
[查閱資料]
a．酸性KMnO4溶液與草酸溶液的反應主要包含如下幾個過程：
反應ⅰ.MnO＋2H2C2O4＋4H＋===Mn3＋(無色)＋4CO2＋4H2O；
反應ⅱ.Mn3＋＋2H2C2O4===[Mn(C2O4)2]－(青綠色)＋4H＋；
反應ⅲ.2Mn3＋＋H2C2O4===2Mn2＋(無色)＋2CO2＋2H＋。
b．[Mn(C2O4)2]－的氧化性較弱，在本實驗條件下不能氧化H2C2O4。
c．MnO呈綠色，在酸性條件下不穩定，迅速分解為MnO和MnO2。
[繼續探究]
進一步實驗證明溶液中含有[Mn(C2O4)2]－，實驗①反應過程中MnO和[Mn(C2O4)2]－的濃度隨時間的變化如下圖。
[解釋與反思]
(3)本實驗中，化學反應速率：反應ⅱ____反應ⅲ(填“＞”“＝”或“＜”)。(2分)
(4)小組同學認為反應ⅱ的離子方程式應該改為：Mn3＋＋2H2C2O4 [Mn(C2O4)2]－＋4H＋，結合實驗現象，說明其理由___________________________________________________________。(4分)
12．(14分)已知將KI、鹽酸、試劑X和淀粉四種溶液混合，無反應發生。若再加入雙氧水，將發生反應H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2，且生成的I2立即與試劑X反應而被消耗。一段時間后，試劑X將被反應生成的I2完全消耗。由于溶液中I－繼續被H2O2氧化，生成的I2與淀粉作用，溶液立即變藍。因此，根據試劑X的量、滴入雙氧水至溶液變藍所需時間，即可推算反應H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2的反應速率。下表為某同學依據上述原理設計的實驗及實驗記錄(各實驗均在室溫條件下進行)：
編號 往燒杯中加入的試劑及其用量/mL 催化劑 溶液開始變藍時間/min
0.1mol·L－1KI溶液 H2O 0.01mol·L－1X溶液 0.1mol·L－1雙氧水 0.1mol·L－1稀鹽酸
1 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 無 1.4
2 20.0 m 10.0 10.0 n 無 2.8
3 10.0 20.0 10.0 20.0 20.0 無 2.8
4 20.0 0 10.0 10.0 40.0 無 t
5 20.0 10.0 10.0 20.0 20.0 5滴Fe2(SO4)3 0.6
回答下列問題：
(1)已知：實驗1、2的目的是探究H2O2濃度對H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反應速率的影響。實驗2中m＝________，n＝________。(4分)
(2)一定溫度下，H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2的反應速率可以表示為v＝k·ca(H2O2)·cb(I－)·c(H＋)(k為反應速率常數)，則：
①實驗4燒杯中溶液開始變藍的時間t＝________ min。(2分)
②根據上表數據可知，a、b的值依次為________和________。(4分)
(3)若要探究溫度對H2O2＋2H＋＋2I－===2H2O＋I2反應速率的影響，在實驗中溫度不宜過高且采用水浴加熱，其原因是_______________________________________________________。(4分)
熱點題型(九)　反應歷程分析
結合反應歷程，分析活化能對反應速率的影響，是高考的熱點之一。預計在今后的高考中，化學反應速率與化工生產、生活實際相結合，將反應速率的分析與反應過程中的能量變化融合考查。解答此類問題需要對過渡態理論有所了解。
魯科選擇性必修1·基元反應過渡態理論
基元反應過渡態理論認為，基元反應在從反應物到生成物的變化過程中要經歷一個中間狀態，這個狀態稱為過渡態。
過渡態是反應過程中具有最高能量的一種結構狀態，過渡態能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能。[活化能(能壘)越高，此步基元反應速率越慢]
類型1　活化能或能壘與反應歷程圖像
【實例分析】 工業合成氨[N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)]的反應過程和能量變化如下圖所示：
(1)該反應過程分兩步反應、四個階段
第一階段：N2和H2的吸附過程，即N2和H2吸附到催化劑上，吸附后用*N2＋3*H2表示。吸附過程放熱，但不發生化學反應。
第二階段(第一步反應)：破壞N2和H2分子中的共價鍵，經過渡態Ⅰ形成自由基，反應方程式為*N2＋3*H2===2*N＋6*H。
第三階段(第二步反應)：形成NH3分子中的共價鍵，經過渡態Ⅱ形成自由基，反應方程式為2*N＋6*H===2*NH3。
第四階段：氨的脫附過程，即附著在催化劑上的NH3解離的過程，用*NH3―→NH3表示。脫附過程吸熱，但不發生化學反應。
(2)決速步驟是指反應過程中活化能最大的步驟，即反應過程中的第二步：2*N＋6*H===2*NH3。該步反應的活化能Ea＝(500－148) kJ·mol－1＝352 kJ·mol－1。
(3)相同反應物同時發生多個競爭反應時，能壘(活化能)越小的反應，反應速率越大，產物占比越高。
(4)總反應式是各步反應的反應式之和，即N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－(500－100－308) kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。
例1.(2021·湖南高考)鐵的配合物離子(用[L－Fe－H]＋表示)催化某反應的一種反應機理和相對能量的變化情況如圖所示：
下列說法錯誤的是(　　)
A．該過程的總反應為：HCOOHCO2＋H2
B．H＋濃度過大或者過小，均導致反應速率降低
C．該催化循環中Fe元素的化合價發生了變化
D.該過程的總反應速率由Ⅱ→Ⅲ步驟決定
類型2　循環型或線型反應機理圖像
對于循環型反應機理圖像，最重要的是判斷反應物、生成物和催化劑。一般的，進入機理的箭頭所示物質為總反應的反應物，離開機理的箭頭所示物質為總反應的生成物。生成最終產物的同時，往往也產生催化劑，其余為中間產物。如
CH3OH、Ph—CHO為反應物，物質②為催化劑。線型反應機理圖像的分析方法類似循環型反應機理圖像。
例2.(2022·山東高考)在NO催化下，丙烷與氧氣反應制備丙烯的部分反應機理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　 )
A．含N分子參與的反應一定有電子轉移
B．由NO生成HONO的反應歷程有2種
C．增大NO的量，C3H8的平衡轉化率不變
D．當主要發生包含②的歷程時，最終生成的水減少
鞏固練習二
選擇題(每題5分，共7題，共35分)
1．(2024·北京卷，13，3分)苯在濃HNO3和濃H2SO4作用下，反應過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是( )
A．從中間體到產物，無論從產物穩定性還是反應速率的角度均有利于產物Ⅱ
B．X為苯的加成產物，Y為苯的取代產物
C．由苯得到M時，苯中的大π鍵沒有變化
D．對于生成Y的反應，濃H2SO4作催化劑
2． (2024·安徽卷，10，3分)某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g)，發生下列反應：X(g)Y(g)( ΔH1＜0)，Y(g)Z(g)( ΔH2＜0)，測得各氣體濃度與反應時間的關系如圖所示。下列反應進程示意圖符合題意的是( )
A． B． C． D．
3． (2024·河北卷，14，3分)對上述電池放電時CO2的捕獲和轉化過程開展了進一步研究，電極上CO2轉化的三種可能反應路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態)。
下列說法錯誤的是( )
A．PDA捕獲CO2的反應為
B．路徑2優先路徑，速控步驟反應式為
C．路徑1、3經歷不同的反應步驟但產物相同；路徑2、3起始物相同但產物不同
D．三個路徑速控步驟均涉及*CO2*-轉化，路徑2、3的速控步驟均伴有PDA再生
4．(2023·山東濟南一模)研究表明，用V2O5作催化劑促進水分解時存在兩種不同的路徑，分解過程中的部分反應歷程如圖所示(物質中原子之間的距離單位為)。下列說法錯誤的是(　　 )
A．水的分解反應為吸熱反應
B．反應歷程中，釩原子的雜化方式發生改變
C．IM2中，距離為“2.174 ”和“2.390 ”的原子之間作用力是氫鍵
D．適當升高溫度，IM2→FS3的正反應速率增大的程度小于逆反應速率增大的程度
5．(2023·湖南高考)N2H4是一種強還原性的高能物質，在航天、能源等領域有廣泛應用。我國科學家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L Ru—NH3]＋表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應機理如圖所示。
下列說法錯誤的是(　　)
A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質子能力增強 B．M中Ru的化合價為＋3
C．該過程有非極性鍵的形成 D．該過程的總反應式：4NH3－2e－===N2H4＋2NH
6．(2023·河南鄭州質檢)在亞納米金屬鈀(Pd)團簇作用下，過氧化氫可以直接將苯高效催化轉化為苯酚，催化劑中摻雜堿金屬離子可改變催化能力，反應歷程如圖(*表示吸附態，TS表示過渡態)，下列說法錯誤的是(　　 )
A. 苯與H2O2反應生成苯酚是放熱反應
B. 反應歷程中，存在反應
C. 使用Pd Na＋催化劑后，每一步的產物均比使用Pd催化劑更穩定
D. 其他條件相同時，使用摻雜Na＋的催化劑，單位時間內可得更多苯酚產品,
7.(2023·浙江杭州模擬)已知1，3 丁二烯與HBr加成的能量 反應進程圖如圖所示(圖中ΔH1、ΔH2、ΔH3表示各步正向反應的焓變)。下列說法正確的是(　　 ),
A.反應時間越長，1，3 丁二烯與HBr反應得到3 溴 1 丁烯的比例越大,
B.0 ℃、短時間t min內，a mol·L－1的1，3 丁二烯與HBr完全反應得到兩種產物的比例為7∶3(設反應前后體積不變)，則生成1 溴 2 丁烯的平均速率為\f(0.7a),\s\do5(t) mol·L－1·min－1,
C.1，3 丁二烯與HBr反應，生成3 溴 1 丁烯的反應熱為ΔH1－ΔH2、生成1 溴 2 丁烯的反應熱為ΔH1－ΔH3,
D. H＋與烯烴結合的一步為決速步，Br－進攻時活化能小的反應得到3 溴 1 丁烯,
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)
" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑