高中化学反应类热点问题化学反应速率附解析.docx

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高中化学反应类热点问题化学反应速率附解析

化学反应速率及其影响因素

1．化学反应速率与化学计量数的关系：

对于已知反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），其化学反应速率可用不同的物质来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。

例如：

在一个2L的容器中发生反应：

3A（g）＋B（g）2C（g），加入2molA，1s后剩余1.4mol，则v（A）＝0.3mol•L−1•s−1，v（B）＝0.1mol•L−1•s−1，v（C）＝0.2mol•L−1•s−1。

2．化学反应速率大小的比较方法

（1）归一法：

将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。

（2）比值法：

将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。

如反应mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），若>，则反应速率A>B。

3．影响化学反应速率的因素

（1）内因（主要因素） 反应物的结构、性质。

（2）外因（其他条件不变，只改变一个条件）

4．速率—外界条件图象及反应

以N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ/mol为例。

（1）速率—浓度（c）图象

条件变化 速率变化 速率变化曲线

增大反应物的浓度 v正、v逆均增大，且v′正>v′逆 

减小反应物的浓度 v正、v逆均减小，且v′逆>v′正 

增大生成物的浓度 v正、v逆均增大，且v′逆>v′正 

减小生成物的浓度 v正、v逆均减小，且v′正>v′逆 

（2）速率—温度（T）的图象

条件变化 速率变化 速率变化曲线

升高温度 v正、v逆均增大，且v′逆>v′正 

降低温度 v正、v逆均减小，且v′正>v′逆 

（3）速率—压强（p）图象

条件变化 速率变化 速率变化曲线

增大压强 v正、v逆均增大，且v′正>v′逆 

减小压强 v正、v逆均减小，且v′逆>v′正 

（4）速率—催化剂图象

使用催化剂，v正、v逆同等倍数增大，图象为

说明：

①条件增强，曲线在原图象的上方；条件减弱，曲线在原图象的下方。

②浓度改变时，图象曲线一条连续，一条不连续；其他条件改变，图象曲线不连续。

③对于反应前后气体的体积不变的反应，改变压强时，v正、v逆同等倍数增大或减小。

题型一 化学反应速率的基础问题

一定温度下，10mL0.40mol/LH2O2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/min 0 2 4 6 8 10

V（O2）/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9

下列叙述不正确的是（溶液体积变化忽略不计）

A．0～6min的平均反应速率：

v（H2O2）≈3.3×10−2mol/（L•min）

B．6～10min的平均反应速率：

v（H2O2）<3.3×10−2mol/（L•min）

C．反应至6min时，c（H2O2）=0.30mol/L

D．反应至6min时，H2O2分解了50%

【答案】C

 消耗0.002molH2O2，转化率为50%，D项正确。

化学反应速率计算的三个方法

（1）定义式法：

v（B）==。

（2）比例关系法：

化学反应速率之比等于化学计量数之比，如mA（g）+nB（g） pC（g）中，v（A）∶v（B）∶v（C）=m∶n∶p。

（3）三段式法：

列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。

例如：

反应     mA（g）+nB（g）pC（g）

起始浓度（mol•L−1）     a      b     c

转化浓度（mol•L−1）     x          

某时刻浓度（mol•L−1） a−x   b−    c+ 

1．反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为

①v（A）=0.15mol•L−1•s−1

②v（B）=0.6mol•L−1•s−1

③v（C）=0.4mol•L−1•s−1

④v（D）=0.45mol•L−1•s−1

该反应进行的快慢顺序为

A．②>④>③>①     B．④>③>②>①

C．④>③=②>①     D．②>③=④>①

【答案】C

【解析】v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）=1∶3∶2∶2，转化为用B的浓度变化来表示的反应速率为①v（A）=0.15mol•L−1•s−1，则v（B）=3v（A）=0.45mol•L−1•s−1；②v（B）=0.6mol•L−1•s−1；③v（C）=0.4mol•L−1•s−1，则v（B）= v（C）=0.6mol•L−1•s−1；④v（D）=0.45mol•L−1•s−1，则v（B）=v（D）=0.675mol•L−1•s−1，故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。

2．煤制合成天然气是煤气化的一种重要方法，其工艺核心是合成过程中的甲烷化，涉及的主要反应：

CO（g）＋3H2（g）CH4（g）＋H2O（g）ΔH<0①

CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）ΔH<0②

现在300℃、容积为2L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验，相关数据记录如下：

 CO/mol CO2/mol H2/mol CH4/mol H2O/mol

0min 4 3 40 0 0

30min 2 2 a 3 

70min 1 b c d 6

下列有关说法错误的是

A．a=30，b=1.5

B．c=25，d=4.5

C．前30min内，反应①的平均反应速率v（CH4）=0.05mol•L−1•min−1

D．后40min内，反应②的平均反应速率v（H2）=0.025mol•L−1•min−1

【答案】C

题型二 影响化学反应速率的因素

下表是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（硫酸）

/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 36 250

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 30 44 40

分析上述数据，回答下列问题：

（1）由实验可推知，反应物的总能量   （填“<”“>”或“=”）产物的总能量。

（2）实验4和5表明，       对反应速率有影响，      反应速率越快，能表明同一规律的实验还有   （填实验序号）。

（3）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有        （填实验序号）。

（4）本实验中影响反应速率的其他因素还有           ，其实验序号是   。

【答案】

（1）>

（2）固体的表面积固体的表面积越大1和2

（3）1、3、4、6、8或2、5

（4）溶液的温度6和7、8和9

利用“控制变量法”的解题策略

1．如图是“MnO2对H2O2分解反应速率影响研究”的流程示意图。

下列有关说法不正确的是

A．实验时先加H2O2后加MnO2有利于增大固液接触面

B．为使实验顺利进行，H2O2不宜从图Ⅱ漏斗处加入

C．Ⅱ、Ⅲ处均可观察到迅速产生大量气泡，余烬复燃

D．上述流程中不宜先加入MnO2再插入带余烬的木条

【答案】C

【解析】本题以实验的形式考查MnO2对H2O2分解反应速率的影响，意在考查考生对化学实验的理解和应用能力。

MnO2对H2O2的分解具有催化作用，由于Ⅱ中没有加入MnO2，故Ⅱ处不可能观察到迅速产生大量气泡，余烬也不会复燃，C项错误。

2．H2O2分解速率受多种因素影响。

实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。

下列说法正确的是

A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快

B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快

C．图丙表明，少量Mn2+存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快

D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2+对H2O2分解速率的影响大

【答案】D

3．用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来探究影响化学反应速率的因素：

Ⅰ.实验前先用酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸

反应原理：

MnO4（－）＋H2C2O4＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O

（1）配平上述离子方程式。

（2）滴定时KMnO4溶液应盛装于__________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。

Ⅱ.探究影响化学反应速率的因素

实验

编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度

 浓度/mol•L－1 体积/mL 浓度/mol•L－1 体积/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

（1）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________（填编号，下同）。

（2）探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。

Ⅲ.测得某次实验（恒温）时溶液中Mn2＋物质的量与时间关系如图所示，请解释“n（Mn2＋）在反应起始时变化不大，一段时间后快速增大”的原因：

___________________________________________。

【答案】Ⅰ.

（1）25 6H＋2108

（2）酸式

Ⅱ.

（1）②和③

（2）①和②

Ⅲ.Mn2＋对该反应有催化作用

题型三 化学反应速率的图象问题

对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）ΔH<0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图象不相符的是（O～t1：

v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡）

【答案】C

外界条件改变后，化学反应速率的变化图象可分为以下几类：

（1）渐变型：

在图象上呈现为反应速率从平衡速率逐渐发生变化，则改变的条件一定是浓度。

速率增大则为增大浓度；速率减小则为减小浓度。

（2）突变型：

在图象上呈现为反应速率从平衡速率跳跃性发生变化，然后逐渐到达平衡，改变的条件是温度或压强。

速率增大，则为升高温度或增大压强；速率减小，则为降低温度或减小压强。

（3）平变型：

在图象上呈现为正、逆反应速率同等程度地增大或减小，平衡不变。

增大则是使用了催化剂或反应前后气体体积不变的反应增大了压强（容器体积减小）；减小则是反应前后气体体积不变的反应减小了压强（容器体积增大）。

1．图甲、图乙分别表示反应CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）ΔH>0在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况，下列说法正确的是

A．图甲中t2时刻发生改变的条件是增大反应物的浓度

B．图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强

C．图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度

D．图乙中t2时刻发生改变的条