第4課時化學(xué)反應(yīng)速率重點(diǎn)題型突破[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解實(shí)際反應(yīng)中多因素對反應(yīng)速率影響的普遍性，通過實(shí)例分析進(jìn)一步加深外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率的影響。2.了解催化劑的催化機(jī)理與特點(diǎn)，能準(zhǔn)確分析反應(yīng)機(jī)理圖。一、多因素影響下的化學(xué)反應(yīng)速率變化1．常見影響反應(yīng)速率的因素：濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑活性、接觸面積、副反應(yīng)等。2．隨反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)速率減小的情況可能有：(1)反應(yīng)物濃度減小。(2)反應(yīng)溫度過高，催化劑失去活性。(3)沉淀覆蓋在固體表面，阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。3．隨反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)速率增大的情況可能有：(1)反應(yīng)放熱，反應(yīng)體系溫度升高。(2)反應(yīng)生成物對反應(yīng)有催化作用。(3)溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)等。4．不能改變化學(xué)反應(yīng)速率的幾種情況(1)加入純固體、純液體反應(yīng)物。(2)對應(yīng)有氣體參與的反應(yīng)，恒容條件下，向反應(yīng)容器中加入不反應(yīng)的氣體。1.如圖所示為反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反應(yīng)速率v(N2)變化的圖像，則橫軸不可能是()A．反應(yīng)時間 B．溫度C．壓強(qiáng) D．N2的濃度答案A解析由題圖可知，v(N2)隨橫軸值的增大而增大。對于反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)來說，其他條件不變時，升高溫度、增大壓強(qiáng)、增大N2的濃度，都能使v(N2)增大。在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反應(yīng)過程中，隨著時間的增加，N2的濃度逐漸減小，v(N2)逐漸減小。2．(2024·上海市控江中學(xué)校高二練習(xí))用純凈的CaCO3與100mL稀鹽酸反應(yīng)制取CO2，實(shí)驗(yàn)過程記錄如圖所示(CO2的體積已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。下列分析正確的是()A．EF段，用HCl表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為0.3mol·L－1·min－1B．EF段表示的平均反應(yīng)速率最大，主要原因是反應(yīng)放熱C．F點(diǎn)收集到的CO2的量最多D．OE、EF、FG三段中，該反應(yīng)用二氧化碳表示的平均反應(yīng)速率之比為2∶6∶7答案B解析EF段CO2體積增加448mL，對應(yīng)的物質(zhì)的量為0.02mol，根據(jù)物質(zhì)的量變化符合化學(xué)計量數(shù)之比，則消耗HCl的物質(zhì)的量為0.04mol，用HCl表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率：v＝eq\f(0.04mol,0.1L×1min)＝0.4mol·L－1·min－1，故A錯誤；根據(jù)圖像可知G點(diǎn)收集到的CO2氣體最多，故C錯誤；OE、EF、FG三段中，時間相同，氣體體積之比等于反應(yīng)速率之比，則用CO2表示的平均反應(yīng)速率之比為2∶4∶1，故D錯誤。3．下列表格中的各種情況，可以用對應(yīng)圖像表示的是()選項反應(yīng)甲乙A外形、大小相同的金屬與水反應(yīng)NaKB不同濃度的H2C2O4溶液各2mL分別與4mL0.01mol·L－1的KMnO4溶液反應(yīng)0.1mol·L－1的H2C2O4溶液0.2mol·L－1的H2C2O4溶液C5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液與5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反應(yīng)熱水冷水D5mL4%的過氧化氫溶液分解放出O2無MnO2粉末加MnO2粉末答案C解析Na、K分別與水反應(yīng)，K更活潑，反應(yīng)更快，A項不正確；其他條件相同，H2C2O4溶液濃度越大反應(yīng)速率越快，B項不正確；濃度相同，溫度越高反應(yīng)速率越快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減小，反應(yīng)速率減小，C項正確；使用催化劑的反應(yīng)速率更快，D項不正確。4.酸性條件下，KMnO4與H2C2O4可發(fā)生氧化還原反應(yīng)，用0.1mol·L－1KMnO4溶液與過量的H2C2O4反應(yīng)，測得Mn2＋的生成速率v與時間t的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()A．該反應(yīng)中每生成1molCO2轉(zhuǎn)移10mol電子B．方程式配平后，H2O的系數(shù)為6C．反應(yīng)開始很短一段時間內(nèi)v減小是因?yàn)榉磻?yīng)物濃度減小，后來突然增大是因?yàn)樯傻腗n2＋對該反應(yīng)有催化作用D．t0時，Mn2＋的濃度最大答案C解析每生成1molCO2轉(zhuǎn)移1mol電子，A項錯誤；方程式配平后H2O的系數(shù)應(yīng)該為8，B項錯誤；反應(yīng)開始后反應(yīng)物濃度逐漸減小，Mn2＋的生成速率逐漸下降，但是生成的Mn2＋對該反應(yīng)有催化作用，所以Mn2＋的生成速率會突然增大，C項正確；t0時，生成Mn2＋的速率最大，但t0后反應(yīng)仍在進(jìn)行，Mn2＋的濃度仍在增大，D項錯誤。5．用Na2FeO4溶液氧化廢水中的還原性污染物M，為研究降解效果設(shè)計如下對比實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度和pH對降解速率和效果的影響，實(shí)驗(yàn)測得M的濃度與時間關(guān)系如圖所示。實(shí)驗(yàn)編號溫度/℃pH①251②451③257④251下列說法不正確的是()A．實(shí)驗(yàn)①在15min內(nèi)M的降解速率為1.33×10－5mol·L－1·min－1B．若其他條件相同，實(shí)驗(yàn)①②說明升高溫度，M降解速率增大C．若其他條件相同，實(shí)驗(yàn)①③證明pH越高，越不利于M的降解D．實(shí)驗(yàn)①④說明M的濃度越小，降解的速率越快答案D解析A對，v(M)＝eq\f(0.30－0.10×10－3,15)mol·L－1·min－1≈1.33×10－5mol·L－1·min－1；B對，①②對比，不同的是溫度，②的溫度高于①，在相同的時間段內(nèi)，②中M的濃度變化大于①，說明②中M的降解速率大；C對，①③對比，溫度相同，③的pH大于①，在相同的時間段內(nèi)，①中M的濃度變化大于③，說明①的降解速率大于③；D錯，①④對比，M的濃度越小，降解速率越慢。解答此類問題關(guān)鍵點(diǎn)(1)控制唯一變量，定一議二。(2)根據(jù)起點(diǎn)、指定時間終點(diǎn)坐標(biāo)計算反應(yīng)速率。(3)明確曲線斜率代表反應(yīng)速率。二、催化劑及催化機(jī)理圖分析1．碰撞理論對催化作用的解釋催化劑通過參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使活化分子百分?jǐn)?shù)增多，從而加快反應(yīng)速率，圖示如下?；罨茉叫?，反應(yīng)速率越快。活化能越大，反應(yīng)速率越慢。2．過渡態(tài)理論(1)化學(xué)反應(yīng)并不是通過反應(yīng)物分子的簡單碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一個高能的過渡態(tài)，處于過渡態(tài)的分子叫做活化絡(luò)合物?；罨j(luò)合物是一種高能量的不穩(wěn)定的反應(yīng)物原子組合體，它能較快的分解為新的能量較低、較穩(wěn)定的生成物。(2)活化能(Ea)是處在過渡態(tài)的活化絡(luò)合物分子平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值。(3)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)速率最慢的一步基元反應(yīng)決定了整個反應(yīng)的速率，催化劑主要是參與化學(xué)反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低原反應(yīng)中活化能最大的一步反應(yīng)?；罨芙档驮蕉?，催化的速率越快。注意：盡管催化劑反應(yīng)前后組成不變，但催化劑的形態(tài)(如固體催化劑顆粒大小)常有明顯的變化。類型一催化機(jī)理圖與能壘圖分析1．(2024·哈爾濱第一中學(xué)檢測)CO與N2O在鐵催化劑表面進(jìn)行如下兩步反應(yīng)，其相對能量與反應(yīng)歷程如圖所示。第一步：Fe*＋N2O=FeO*＋N2，第二步：FeO*＋CO=Fe*＋CO2。下列敘述錯誤的是()A．Fe*是反應(yīng)的催化劑B．第一步反應(yīng)比第二步反應(yīng)快C．兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)D．總反應(yīng)為CO＋N2O=N2＋CO2答案B解析由題意可知，第一步Fe*被消耗，第二步Fe*又生成，說明Fe*是反應(yīng)的催化劑，故A正確；根據(jù)反應(yīng)歷程圖，第一步反應(yīng)活化能高于第二步反應(yīng)活化能，活化能越低，反應(yīng)速率越快，則第一步反應(yīng)比第二步反應(yīng)慢，故B錯誤；根據(jù)反應(yīng)歷程圖，可知兩步反應(yīng)的生成物的總能量均低于反應(yīng)物的總能量，則兩步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，故C正確；根據(jù)蓋斯定律：第一步反應(yīng)＋第二步反應(yīng)＝總反應(yīng)，則總反應(yīng)為CO＋N2O=N2＋CO2，故D正確。2．中國科學(xué)家研究在Pd/SVG催化劑上H2還原NO生成N2和NH3的路徑，各基元反應(yīng)及活化能Ea(kJ·mol－1)如圖所示，下列說法錯誤的是()A．生成NH3的各基元反應(yīng)中，N元素均被還原B．在Pd/SVG催化劑上，NO更容易被H2還原為NH3C．決定NO生成NH3速率的基元反應(yīng)為NH2NO→NHNOHD．生成NH3的總反應(yīng)化學(xué)方程式為2NO＋5H2eq\o(=,\s\up7(Pd/SVG))2NH3＋2H2O答案C解析由圖示可知，生成氨氣的過程為NO→HNO→NH2O→NH2OH→NH2→NH3，每步反應(yīng)中N元素的化合價均降低，被還原，A正確；由圖示可知，NO被還原為N2的活化能明顯大于被還原為NH3的活化能，故在該催化劑作用下，NO更容易被還原為NH3，B正確；由圖示分析可知，生成NH3的基元反應(yīng)中，NH2O＋H→NH2OH這一步活化能最大，相同條件下反應(yīng)速率最慢，是決定NO生成NH3速率的基元反應(yīng)，C錯誤。3．(2022·北京，14)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后，以N2為載氣，以恒定組成的N2、CH4混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化如圖2所示。反應(yīng)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(yīng)①為CaO＋CO2=CaCO3；反應(yīng)②為CaCO3＋CH4eq\o(=,\s\up7(催化劑))CaO＋2CO＋2H2B．t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2速率不變，可能有副反應(yīng)CH4eq\o(=,\s\up7(催化劑))C＋2H2C．t2時刻，副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2的速率D．t3之后，生成CO的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生答案C解析由題中圖2信息可知，t1～t3，n(H2)比n(CO)多，且生成H2的速率不變，且反應(yīng)過程中始終未檢測到CO2，在催化劑上有積炭，故可能發(fā)生副反應(yīng)：CH4eq\o(=,\s\up7(催化劑))C＋2H2，B正確；由反應(yīng)②的化學(xué)方程式可知，H2和CO的反應(yīng)速率應(yīng)相等，而t2時刻，H2的氣體流速未變，仍然為2mmol·min－1，而CO的氣體流速為1～2mmol·min－1，故能夠說明副反應(yīng)生成H2的速率小于反應(yīng)②生成H2的速率，C錯誤；由圖2可知，t3之后，生成CO的速率為0，CH4的速率逐漸增大至1mmol·min－1，H2的生成速率逐漸減小至0，說明反應(yīng)②不再發(fā)生，而后副反應(yīng)逐漸停止，D正確。4．甲酸被認(rèn)為是理想的氫能載體，我國科技工作者運(yùn)用DFT計算研究單分子HCOOH在催化劑表面分解產(chǎn)生H2的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注?；卮鹣铝袉栴}：(1)該歷程中決定正反應(yīng)速率步驟的能壘(活化能)E正＝________eV，該步驟的反應(yīng)方程式為________________________________________________________________________。(2)該歷程中甲酸分解制氫氣的熱化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________________________。答案(1)0.98HCOOH*=HCOO*＋H*(2)HCOOH(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－0.15NAeV·mol－1解析(1)反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)速率越慢，化學(xué)反應(yīng)速率取決于最慢的一步，由圖可知，HCOOH*轉(zhuǎn)化為HCOO*和H*的反應(yīng)的活化能最大，反應(yīng)速率最慢，則該歷程中決定正反應(yīng)速率步驟的反應(yīng)方程式為HCOOH*=HCOO*＋H*，能壘(活化能)E正＝0.77eV－(－0.21)eV＝0.98eV。(2)由圖可知，甲酸分解生成二氧化碳和氫氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱ΔH＝－0.15NAeV·mol－1，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為HCOOH(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－0.15NAeV·mol－1。反應(yīng)機(jī)理能壘圖既能反映化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，又能反映能量變化。解答此類問題時應(yīng)注意：(1)能壘圖中涉及物質(zhì)的能量往往是指一個分子變化過程的能量變化，其單位一般為eV(電子伏特)?；罨蹺a一般指每摩爾物質(zhì)反應(yīng)的能量變化，其單位多為kJ·mol－1。(2)催化反應(yīng)歷程一般為擴(kuò)散→吸附→斷鍵→成鍵→脫附。要關(guān)注斷鍵和成鍵的部位及元素化合價的變化。(3)復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)速率由基元反應(yīng)中活化能(能壘)最大的慢反應(yīng)決定。類型二催化劑的特點(diǎn)及催化效率分析5．(2024·杭州高級中學(xué)質(zhì)檢)反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法不正確的是()A．進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng)B．在進(jìn)程Ⅳ中，反應(yīng)速率取決于S·Z→P·ZC．從S→P整個過程看，單位時間單位體積內(nèi)，反應(yīng)物分子發(fā)生有效碰撞次數(shù)：Ⅱ＞ⅢD.X、Y、Z均起到催化效果，但催化效果不一樣答案D解析由圖可知，進(jìn)程Ⅰ反應(yīng)物S的總能量大于生成物P的總能量，則進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng)，故A正確；由圖可知，進(jìn)程Ⅳ中由S·Z轉(zhuǎn)化為P·Z的活化能高于S＋Z轉(zhuǎn)化為S·Z的活化能，S·Z轉(zhuǎn)化為P·Z是進(jìn)程Ⅳ的決速步驟，故B正確；由圖可知，進(jìn)程Ⅲ使用催化劑Y比進(jìn)程Ⅱ使用催化劑X降低的活化能少，活化能越大，反應(yīng)速率越慢，因而從S→P整個過程看，單位時間單位體積內(nèi)，反應(yīng)物分子發(fā)生有效碰撞次數(shù)：Ⅱ＞Ⅲ，故C正確；由圖可知，進(jìn)程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z，然后S·Z轉(zhuǎn)化為P·Z，但P·Z沒有轉(zhuǎn)化為P＋Z，則進(jìn)程Ⅳ中，Z沒有催化作用，D不正確。6．反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低，同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：積碳反應(yīng)：CH4(g)=C(s)＋2H2(g)消碳反應(yīng)：CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH/(kJ·mol－1)＋75＋172活化能/(kJ·mol－1)催化劑X3391催化劑Y4372由上表判斷，催化劑X________(填“優(yōu)于”或“劣于”)Y，理由是_____________________________________________________________________________________________。答案劣于催化劑X較催化劑Y，積碳反應(yīng)時，活化能低，反應(yīng)速率大，消碳反應(yīng)時，活化能高，反應(yīng)速率小，綜合考慮，催化劑X較催化劑Y更利于積碳反應(yīng)，不利于消碳反應(yīng)，會降低催化劑活性7．利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化如圖所示。在0～15h內(nèi)，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ從大到小的順序?yàn)開_____________________________。答案Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ8．在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)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(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)相同時間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖所示，在50～250℃范圍內(nèi)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(dāng)反應(yīng)溫度高于380℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_______________。答案迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大，與溫度升高共同使NOx去除率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除率增大，催化劑活性下降NH3與O2反應(yīng)生成了NO催化劑特點(diǎn)(1)催化劑具有高效性和選擇性，某種催化劑對某一反應(yīng)可能催化活性很強(qiáng)，但對其他反應(yīng)不一定具有催化作用，可以選用合適的催化劑來調(diào)控反應(yīng)。(2)催化劑的催化活性除了與自身成分有關(guān)外，還與粒徑、合成方法等因素以及溫度、壓強(qiáng)等條件有關(guān)，催化劑發(fā)揮作用需要維持在活性溫度范圍內(nèi)，溫度過高，催化活性降低。

三、拓展——化學(xué)反應(yīng)的速率方程式與速率常數(shù)1．表示反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度之間定量關(guān)系的方程形式。對于一般反應(yīng)：aA＋bB=cC＋dD速率方程：v＝kcx(A)·cy(B)通常設(shè)計對照實(shí)驗(yàn)，用改變物質(zhì)數(shù)量的比例法的對照實(shí)驗(yàn)來確定x、y。2．k稱為反應(yīng)速率常數(shù)。k的大小與反應(yīng)物的自身性質(zhì)、溫度、催化劑等有關(guān)，但不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。一般來說，對同一反應(yīng)，溫度升高，k值增大，反應(yīng)速率加快。1．已知2N2O(g)=2N2(g)＋O2(g)的速率方程為v＝k·cn(N2O)(k為速率常數(shù)，只與溫度、催化劑有關(guān))。實(shí)驗(yàn)測得，N2O在催化劑X表面反應(yīng)的變化數(shù)據(jù)如下：t/min010203040506070c(N2O)/(mol·L－1)0.1000.080c10.0400.020c2c30下列說法正確的是()A．n＝1，c1>c2＝c3B．t＝10min時，v(N2O)＝2.0×10－3mol·L－1·s－1C．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(yīng)速率D．保持其他條件不變，若N2O起始濃度為0.200mol·L－1，當(dāng)濃度減至一半時共耗時50min答案D解析根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的速率始終不變，N2O的消耗是勻速的，說明反應(yīng)速率與c(N2O)無關(guān)，故速率方程中n＝0，每10min一氧化二氮濃度減小0.020mol·L－1，則c1＝0.060>c2＝c3＝0，A、C錯誤；t＝10min時瞬時速率等于平均速率v(N2O)＝eq\f(0.100－0.080mol·L－1,10min)＝2.0×10－3mol·L－1·min－1，B錯誤；保持其他條件不變，該反應(yīng)的反應(yīng)速率不變，即為2.0×10－3mol·L－1·min－1，若起始濃度為0.200mol·L－1，減至一半時所耗時間為eq\f(0.100mol·L－1,2.0×10－3mol·L－1·min－1)＝50min，D正確。2．(2024·海南華僑中學(xué)高二檢測)已知正丁烷和異丁烷可以相互轉(zhuǎn)化：CH3CH2CH2CH3(g，正丁烷)CH3CH(CH3)CH3(g，異丁烷)。在恒容密閉容器中充入正丁烷發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，正丁烷濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示(圖中T為溫度)。已知：速率方程式為v＝kc(k為速率常數(shù)，與溫度、催化劑等有關(guān)，與濃度無關(guān))，a、b點(diǎn)反應(yīng)速率相等，即v(a)＝v(b)?；卮鹣铝袉栴}：(1)bf段平均反應(yīng)速率v＝___________mol·L－1·min－1。(2)T1__________(填“>”“<”或“＝”)T2，判斷依據(jù)是_______________________。(3)活化分子總數(shù)：n(a)__________(填“>”“<”或“＝”)n(d)，判斷依據(jù)是______。(4)eq\f(ve,vd)＝__________。(5)速率常數(shù)：k(e)__________(填“>”“<”或“＝”)k(f)。答案(1)1.0×10－4(2)<c(a)<c(b)，由v(a)＝v(b)及v＝kc知，k(a)>k(b)，故T1<T2(3)>溫度相同，活化分子百分?jǐn)?shù)相等，濃度越大，活化分子總數(shù)越大(4)eq\f(3,2)(5)＝解析(1)由圖可知，bf段平均反應(yīng)速率v＝eq\f(20－10×10－3mol·L－1,100min)＝1.0×10－4mol·L－1·min－1。(2)由圖可知a點(diǎn)反應(yīng)速率v(a)＝k1c1＝10×10－3k1，b點(diǎn)反應(yīng)速率v(b)＝k2c2＝20×10－3k2，v(a)＝v(b)，則k1＝2k2＞k2，速率常數(shù)k越大，反應(yīng)溫度T越高，所以溫度：T1＜T2。(3)其他條件相同時，反應(yīng)物活化分子數(shù)與反應(yīng)物濃度成正比，即反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)物活化分子越多，所以活化分子總數(shù)：n(a)＞n(d)。(4)速率方程式為v＝kc，由(2)可知k1＝2k2，則eq\f(ve,vd)＝eq\f(15×10－3k2,5×10－3k1)＝eq\f(3k2,k1)＝eq\f(3k2,2k2)＝eq\f(3,2)。(5)速率常數(shù)與溫度、催化劑等有關(guān)，與濃度無關(guān)，e、f點(diǎn)的溫度和所用催化劑均相同，則速率常數(shù)：k(e)＝k(f)。(選擇題1～10題，每小題8分，共80分)題組一多因素影響化學(xué)反應(yīng)速率1．下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法正確的是()A．C(s)與CO2反應(yīng)生成CO時，增加C的量能使反應(yīng)速率增大B．等質(zhì)量的鋅粉和鋅片與相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)速率相等C．SO2的催化氧化是一個放熱反應(yīng)，所以升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小D．汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應(yīng)生成N2和CO2，使用催化劑可以增大該化學(xué)反應(yīng)速率答案D解析C是固體，增加C的量不影響化學(xué)反應(yīng)速率，A不正確；鋅粉的表面積大，化學(xué)反應(yīng)速率大，B不正確；升高溫度，吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率均增大，C不正確；催化劑可以增大化學(xué)反應(yīng)速率，D正確。2.把鎂條投入盛有鹽酸的敞口容器中，產(chǎn)生H2的速率如圖所示。在下列因素中，影響反應(yīng)速率的因素是()①鹽酸的濃度②鎂條的表面積③溶液的溫度④Cl－的濃度A．①④B．③④C．①②③D．②③答案C解析Mg＋2H＋=H2↑＋Mg2＋，實(shí)質(zhì)是鎂與H＋的反應(yīng)，與Cl－無關(guān)，在鎂條的表面有一層氧化膜，當(dāng)將鎂條投入鹽酸中時，隨著氧化膜的不斷溶解，鎂與鹽酸接觸的面積不斷增大，產(chǎn)生H2的速率會加快；溶液的溫度對該反應(yīng)也有影響，反應(yīng)放出熱量，使溫度升高，則反應(yīng)速率會逐漸加快。3.CaCO3與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2的量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列結(jié)論不正確的是()A．反應(yīng)在2～4min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率最大B．反應(yīng)開始4min內(nèi)溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度大C．4min后，反應(yīng)速率減小的主要原因是c(H＋)減小D．反應(yīng)在2～4min內(nèi)CO2的生成速率v(CO2)＝0.1mol·L－1·min－1答案D解析由圖像可知，0～2min內(nèi)，生成二氧化碳的物質(zhì)的量為0.1mol,2～4min內(nèi)，生成二氧化碳的物質(zhì)的量為0.2mol,4～6min內(nèi)，生成二氧化碳的物質(zhì)的量小于0.1mol，則反應(yīng)在2～4min內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率最大，A正確；由圖像可知，0～4min內(nèi)，反應(yīng)開始時反應(yīng)速率較小，然后逐漸增大，因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，反應(yīng)物濃度減小，但反應(yīng)速率整體呈增大趨勢，說明開始4min內(nèi)溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度大，B正確；4min后反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減小，CaCO3是固體，氫離子濃度起主要作用，C正確；由圖像可知，2～4min內(nèi)，生成二氧化碳的物質(zhì)的量為0.2mol，體積未知，無法計算化學(xué)反應(yīng)速率，D錯誤。4．(2023·長沙長郡中學(xué)期中)一定條件下，溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應(yīng)的影響如圖所示。下列說法正確的是()A．在50min時，pH＝2和pH＝7時R的降解率相等B．溶液酸性越強(qiáng)，R的降解速率越小C．R的起始濃度不同，無法判斷溶液的酸堿性對R的降解速率的影響D．20～25min內(nèi)，pH＝10時R的降解速率為0.04mol·L－1·min－1答案A解析由題圖可知，在50min時，pH＝2和pH＝7時R的降解率都是100%，A正確；由題圖可知，pH越小，酸性越強(qiáng)，R降解速率越大，B、C錯誤；20～25min內(nèi)，pH＝10時R的降解速率為eq\f(0.6－0.4×10－4mol·L－1,5min)＝4×10－6mol·L－1·min－1，D錯誤。題組二催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響5．(2023·常州高二檢測)向5mL1mol·L－1的H2O2溶液中加入少量FeCl3粉末，發(fā)生反應(yīng)：①2Fe3＋＋H2O2=O2↑＋2Fe2＋＋2H＋；②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2H2O＋2Fe3＋。下列有關(guān)說法正確的是()A．向溶液中再加入少量NaCl粉末，Cl－的濃度增大，反應(yīng)速率加快B．Fe2＋是H2O2分解反應(yīng)的催化劑C．升高溫度能加快H2O2的分解速率D．改用10mL1mol·L－1的H2O2溶液發(fā)生上述反應(yīng)，則H2O2的分解速率增至原來的2倍答案C解析該反應(yīng)的反應(yīng)速率與Cl－的濃度無關(guān)，A項錯誤；由題給反應(yīng)可知，F(xiàn)e2＋為H2O2分解反應(yīng)的中間產(chǎn)物，F(xiàn)e3＋是H2O2分解反應(yīng)的催化劑，B項錯誤；升高溫度能加快化學(xué)反應(yīng)速率，C項正確；H2O2溶液的體積增大，但c(H2O2)不變，故H2O2的分解速率不變，D項錯誤。6．在紫外光照射下，利用WO3/ZnO光催化劑降解酸性橙Ⅱ染料廢水的實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖所示，c0和c分別是時間為0和t時刻酸性橙Ⅱ染料的濃度，下列說法錯誤的是()A．不加催化劑時，紫外光照射降解酸性橙Ⅱ染料廢水的反應(yīng)速率最慢B．單一ZnO可作降解酸性橙Ⅱ染料廢水的催化劑C．相同條件下，2%WO3/ZnO對降解酸性橙Ⅱ染料廢水的過程的催化效果最好D．從圖中可以看出，光催化降解酸性橙Ⅱ染料是一個可逆反應(yīng)答案D解析根據(jù)圖像可知，單一ZnO能加快反應(yīng)速率，所以其可作降解酸性橙Ⅱ染料廢水的催化劑，B項正確；根據(jù)圖像可知，相同條件下，在0～th內(nèi)，催化劑為2%WO3/ZnO時eq\f(c,c0)的變化量最大，即反應(yīng)速率最快，所以催化效果最好，C項正確；由圖像中所給不同催化劑條件下5.0h內(nèi)eq\f(c,c0)的變化，不能確定反應(yīng)物能否完全轉(zhuǎn)化，則不能判斷該反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)，D項錯誤。題組三基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程7．HCOOH在Pd催化劑表面脫氫的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)歷程與能量的關(guān)系如圖所示：下列說法錯誤的是()A．在歷程Ⅰ～Ⅴ中，涉及O—H、C—H、C—O的斷裂B．在歷程Ⅰ～Ⅴ中，生成Ⅴ的反應(yīng)決定了HCOOH脫氫反應(yīng)的速率C．若用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的產(chǎn)物都有HD和CO2D．在Pd催化劑表面HCOOH脫氫反應(yīng)的ΔH<0答案A解析據(jù)圖分析，在歷程Ⅰ～Ⅴ中沒有C—O的斷裂，故A錯誤；在歷程Ⅰ～Ⅴ中，Ⅳ→Ⅴ的活化能最大，則生成Ⅴ的反應(yīng)速率最慢，決定了HCOOH脫氫反應(yīng)的速率，故B正確；根據(jù)HCOOH在Pd催化劑表面脫氫的反應(yīng)機(jī)理圖可得化學(xué)反應(yīng)為HCOOHeq\o(=,\s\up7(Pd))CO2＋H2，即HCOOH中的兩個H原子被解離出來形成H2，則用DCOOH或HCOOD代替HCOOH，得到的產(chǎn)物都有HD和CO2，故C正確；由反應(yīng)歷程圖可知，在Pd催化劑表面HCOOH的脫氫反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于最終產(chǎn)物的總能量，則HCOOH脫氫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，故D正確。8．(2023·福建寧德期中)對于反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)，科學(xué)家根據(jù)光譜研究提出如下反應(yīng)歷程：第一步：2NO(g)N2O2(g)快反應(yīng)第二步：N2O2(g)＋H2(g)→N2O(g)＋H2O(g)慢反應(yīng)第三步：N2O(g)＋H2(g)→N2(g)＋H2O(g)快反應(yīng)上述反應(yīng)中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步反應(yīng)的平衡。下列敘述不正確的是()A．總反應(yīng)的速率由第二步反應(yīng)決定B．N2O2是反應(yīng)的中間產(chǎn)物C．第二步反應(yīng)的活化能最大D．若第一步反應(yīng)的ΔH＜0，則升高溫度，第一步反應(yīng)的正反應(yīng)速率減少，逆反應(yīng)速率增大答案D解析總反應(yīng)的速率由慢反應(yīng)決定，第二步反應(yīng)是慢反應(yīng)，故總反應(yīng)的速率由第二步反應(yīng)決定，A正確；由總反應(yīng)可知，NO、H2是反應(yīng)物，N2和H2O是生成物，N2O和N2O2都是反應(yīng)的中間產(chǎn)物，B正確；化學(xué)反應(yīng)速率越慢，對應(yīng)的反應(yīng)活化能越大，故第二步反應(yīng)的活化能最大，C正確；升高溫度，第一步反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率都增大，D錯誤。9．“接觸法制硫酸”的主要反應(yīng)是2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，在催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖：下列說法正確的是()A．反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②小B．過程中既有V—O和V=O的斷裂，又有V—O和V=O的形成C．該反應(yīng)的催化劑是V2O4D．由該歷程可知催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)答案D解析由圖可知，反應(yīng)①的反應(yīng)速率慢，反應(yīng)②的反應(yīng)速率快，所以反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②，故A錯誤；由圖可知反應(yīng)①中V—O斷裂，反應(yīng)②中形成V—O，則過程中既有V—O的斷裂，又有V—O的形成，但沒有V=O的斷裂和形成，故B錯誤；由圖可知，V2O4是反應(yīng)①的生成物，是反應(yīng)②的反應(yīng)物，所以V2O4不是該反應(yīng)的催化劑，該反應(yīng)的催化劑是V2O5，故C錯誤；由圖可知，催化劑V2O5參與了化學(xué)反應(yīng)，故D正確。10．反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2，放出166kJ熱量，該反應(yīng)的速率表達(dá)式為v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待測)，其反應(yīng)包含下列兩步：①2NO＋H2=N2＋H2O2(慢)；②H2O2＋H2=2H2O(快)，T℃時測得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：序號c(NO)/(mol·L－1)c(H2)/(mol·L－1)速率/(mol·L－1·min－1)Ⅰ0.00600.00101.8×10－4Ⅱ0.00600.00203.6×10－4Ⅲ0.00100.00603.0×10－5Ⅳ0.00200.00601.2×10－4下列說法錯誤的是()A．H2O2是該反應(yīng)的中間產(chǎn)物B．該反應(yīng)的快慢主要取決于第①步反應(yīng)C．該反應(yīng)速率表達(dá)式：v＝5000c2(NO)·c2(H2)D．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1答案C解析由題干信息可知，H2O2是該反應(yīng)的中間產(chǎn)物，A正確；反應(yīng)歷程中反應(yīng)慢的步驟決定總反應(yīng)速率，整個反應(yīng)速率由第①步反應(yīng)決定，B正確；比較Ⅰ、Ⅱ數(shù)據(jù)，NO濃度不變，氫氣濃度增大一倍，反應(yīng)速率增大一倍，根據(jù)Ⅲ、Ⅳ數(shù)據(jù)分析，H2濃度不變，NO濃度增大一倍，反應(yīng)速率增大4倍，據(jù)此得到速率表達(dá)式v＝k·c2(NO)·c(H2)，依據(jù)Ⅰ中數(shù)據(jù)計算得k的數(shù)值為5000，則速率表達(dá)式v＝5000c2(NO)·c(H2)，C錯誤；反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ熱量，則生成28gN2放熱664kJ，熱化學(xué)方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1，D正確。11．(8分)用H2O2、KI和洗潔精可完成“大象牙膏”實(shí)驗(yàn)(短時間內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫)，某同學(xué)依據(jù)文獻(xiàn)資料對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。(1)資料1：KI在該反應(yīng)中的作用：H2O2＋I(xiàn)－=H2