2025年高一上學(xué)期化學(xué)“速率中的化學(xué)”測試一、化學(xué)反應(yīng)速率的概念與表示方法化學(xué)反應(yīng)速率是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來表示，計(jì)算公式為(v=\frac{\Deltac}{\Deltat})，單位為(\text{mol/(L·min)})或(\text{mol/(L·s)})。例如，在某反應(yīng)中，若2分鐘內(nèi)反應(yīng)物A的濃度從2.0mol/L降至0.8mol/L，則用A表示的反應(yīng)速率為(v(A)=\frac{2.0-0.8}{2}=0.6,\text{mol/(L·min)})。需注意以下要點(diǎn)：平均速率與瞬時(shí)速率：公式計(jì)算的是某段時(shí)間內(nèi)的平均速率，而非某一時(shí)刻的瞬時(shí)速率。例如，鋅與稀硫酸反應(yīng)中，生成氫氣的速率會隨時(shí)間逐漸減慢，因此不同時(shí)間段的平均速率不同。速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系：同一反應(yīng)中，各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。對于反應(yīng)(2\text{SO}_2+\text{O}_2\rightleftharpoons2\text{SO}_3)，有(v(\text{SO}_2):v(\text{O}_2):v(\text{SO}_3)=2:1:2)。固體與純液體的濃度：固體和純液體的濃度視為常數(shù)，因此不能用其表示反應(yīng)速率。例如，碳燃燒反應(yīng)(\text{C(s)}+\text{O}_2\text{(g)}=\text{CO}_2\text{(g)})中，只能用(\text{O}_2)或(\text{CO}_2)的濃度變化表示速率。二、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算（一）基礎(chǔ)計(jì)算例題1：在2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)(\text{N}_2+3\text{H}_2\rightleftharpoons2\text{NH}_3)，5分鐘內(nèi)消耗0.6mol(\text{N}_2)，求：（1）用(\text{NH}_3)表示的反應(yīng)速率；（2）此時(shí)(\text{H}_2)的濃度減少量。解析：（1）(\Deltac(\text{N}_2)=\frac{0.6,\text{mol}}{2,\text{L}}=0.3,\text{mol/L})，(v(\text{N}_2)=\frac{0.3}{5}=0.06,\text{mol/(L·min)})。根據(jù)計(jì)量數(shù)關(guān)系，(v(\text{NH}_3)=2v(\text{N}_2)=0.12,\text{mol/(L·min)})。（2）(\Deltac(\text{H}_2)=3\Deltac(\text{N}_2)=0.9,\text{mol/L})。（二）圖像分析例題2：某反應(yīng)中，A、B、C三種物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化如圖1所示（A為反應(yīng)物，B、C為生成物），寫出反應(yīng)方程式并計(jì)算0~20s內(nèi)的平均速率(v(A))。解析：由濃度變化量(\Deltac(A)=1.0-0.4=0.6,\text{mol/L})，(\Deltac(B)=0.6,\text{mol/L})，(\Deltac(C)=0.3,\text{mol/L})，計(jì)量數(shù)之比為(0.6:0.6:0.3=2:2:1)，故反應(yīng)方程式為(2\text{A}=2\text{B}+\text{C})。(v(A)=\frac{0.6}{20}=0.03,\text{mol/(L·s)})。三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（一）內(nèi)因：反應(yīng)物的性質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率的根本決定因素是反應(yīng)物本身的性質(zhì)。例如：鈉與水反應(yīng)（(2\text{Na}+2\text{H}_2\text{O}=2\text{NaOH}+\text{H}_2\uparrow)）比鎂與水反應(yīng)更劇烈，因鈉的金屬性更強(qiáng)；氟氣與氫氣在暗處即可爆炸，而氯氣與氫氣需光照或加熱，因氟的非金屬性強(qiáng)于氯。（二）外因：外界條件1.濃度規(guī)律：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，速率加快；反之減慢。解釋：濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→有效碰撞頻率增加→速率加快。實(shí)例：實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸（12mol/L）與(\text{MnO}_2)制取氯氣，若改用稀鹽酸（1mol/L），反應(yīng)幾乎不發(fā)生。2.溫度規(guī)律：升高溫度，速率加快（通常溫度每升高10℃，速率增大2~4倍）；降低溫度，速率減慢。解釋：溫度升高→分子能量增加→活化分子百分?jǐn)?shù)提高→有效碰撞頻率增加。實(shí)例：食物冷藏（4℃）可延緩變質(zhì)，因低溫降低了氧化反應(yīng)速率；面粉廠夏季需加強(qiáng)通風(fēng)，防止高溫下粉塵與氧氣反應(yīng)引發(fā)爆炸。3.催化劑規(guī)律：正催化劑降低反應(yīng)活化能，加快速率；負(fù)催化劑（如防腐劑）升高活化能，減慢速率。解釋：催化劑改變反應(yīng)歷程（如圖2），使活化分子百分?jǐn)?shù)增加，但不影響平衡移動。實(shí)例：二氧化錳催化(\text{H}_2\text{O}_2)分解：(2\text{H}_2\text{O}_2\xlongequal{\text{MnO}_2}2\text{H}_2\text{O}+\text{O}_2\uparrow)；汽車尾氣處理中，鉑銠合金催化劑將(\text{NO})和(\text{CO})轉(zhuǎn)化為(\text{N}_2)和(\text{CO}_2)。4.壓強(qiáng)（僅適用于氣體反應(yīng)）規(guī)律：增大壓強(qiáng)（縮小體積），速率加快；減小壓強(qiáng)（擴(kuò)大體積），速率減慢。解釋：壓強(qiáng)增大→氣體濃度增大→活化分子數(shù)增多→速率加快。注意：恒容時(shí)充入惰性氣體（如He），壓強(qiáng)增大但反應(yīng)物濃度不變，速率不變；恒壓時(shí)充入惰性氣體，體積增大，濃度減小，速率減慢。5.固體表面積規(guī)律：固體顆粒越小，表面積越大，速率越快。實(shí)例：煤粉燃燒比煤塊更劇烈；鋅粉與稀硫酸反應(yīng)比鋅粒產(chǎn)生氣體更快。6.其他因素光照（如次氯酸分解(2\text{HClO}\xlongequal{\text{光照}}2\text{HCl}+\text{O}_2\uparrow)）；超聲波、放射線（如用于降解水中污染物）；溶劑（如有機(jī)反應(yīng)中，極性溶劑可能加快離子型反應(yīng)速率）。四、實(shí)驗(yàn)探究：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則控制變量法：每次僅改變一個(gè)因素，其他條件保持不變。（二）案例：探究溫度對(\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3)與(\text{H}_2\text{SO}_4)反應(yīng)速率的影響反應(yīng)原理：(\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3+\text{H}_2\text{SO}_4=\text{Na}_2\text{SO}_4+\text{SO}_2\uparrow+\text{S}\downarrow+\text{H}_2\text{O})（生成硫單質(zhì)使溶液渾濁）。實(shí)驗(yàn)步驟：取3支試管，各加入5mL0.1mol/L(\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3)溶液；分別置于0℃冰水浴、25℃水浴、80℃水浴中加熱5分鐘；同時(shí)向3支試管中加入5mL0.1mol/L(\text{H}_2\text{SO}_4)溶液，記錄溶液變渾濁所需時(shí)間。預(yù)期結(jié)果：80℃組最快渾濁，0℃組最慢，證明溫度升高速率加快。（三）誤差分析若某組試管未充分預(yù)熱，會導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間偏長，結(jié)果不準(zhǔn)確；若(\text{H}_2\text{SO}_4)濃度配制時(shí)偏大，會使反應(yīng)速率加快，干擾溫度變量的影響。五、綜合應(yīng)用與拓展（一）工業(yè)生產(chǎn)中的速率調(diào)控合成氨反應(yīng)：(\text{N}_2+3\text{H}_2\rightleftharpoons2\text{NH}_3)（放熱反應(yīng)）條件選擇：高溫（400~500℃）、高壓（20~50MPa）、鐵催化劑。原理：高溫雖降低平衡轉(zhuǎn)化率，但可加快反應(yīng)速率；高壓既加快速率又提高轉(zhuǎn)化率；催化劑縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。硫酸工業(yè)：(2\text{SO}_2+\text{O}_2\rightleftharpoons2\text{SO}_3)條件：400~500℃、常壓、五氧化二釩（(\text{V}_2\text{O}_5)）催化劑。原理：常壓下(\text{SO}_2)轉(zhuǎn)化率已達(dá)90%以上，無需高壓；催化劑降低活化能，加快反應(yīng)。（二）生活中的速率應(yīng)用食品保存：真空包裝（降低氧氣濃度）、添加防腐劑（抑制微生物代謝速率）；金屬防腐：涂漆（隔絕氧氣和水）、鍍鋅（形成原電池，減慢鐵的腐蝕速率）；醫(yī)療領(lǐng)域：雙氧水（(\text{H}_2\text{O}_2)）消毒時(shí)，傷口處的酶（催化劑）加速其分解為氧氣，增強(qiáng)殺菌效果。六、易錯點(diǎn)與解題技巧（一）常見誤區(qū)混淆“濃度”與“物質(zhì)的量”：增加固體物質(zhì)的量，濃度不變，速率不變；忽略“純液體”的特殊性：如液態(tài)水作為溶劑時(shí)，其濃度視為常數(shù)，不影響速率；誤判壓強(qiáng)對速率的影響：只有改變氣體濃度的壓強(qiáng)變化（如壓縮體積）才影響速率，恒容充入惰性氣體不影響。（二）解題步驟計(jì)算速率：明確(\Deltac)（濃度變化量）和(\Deltat)（時(shí)間），注意單位統(tǒng)一；分析因素：從“濃度、溫度、催化劑、壓強(qiáng)、表面積”五方面逐項(xiàng)排查，優(yōu)先考慮主要因素（如催化劑的影響遠(yuǎn)大于濃度）；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：遵循“控制變量法”，確保單一變量，記錄可觀測指標(biāo)（如氣體體積、渾濁時(shí)間、顏色變化等）。七、測試題精選（一）選擇題（單選）下列關(guān)于反應(yīng)速率的說法正確的是（）A.反應(yīng)速率為0.8mol/(L·s)表示1秒內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化為0.8mol/LB.同一反應(yīng)中，用不同物質(zhì)表示的速率數(shù)值一定不同C.升高溫度，吸熱反應(yīng)速率加快，放熱反應(yīng)速率減慢D.催化劑不參與反應(yīng)，僅加快反應(yīng)速率在反應(yīng)(3\text{A(g)}+\text{B(g)}\rightleftharpoons2\text{C(g)})中，若2分鐘內(nèi)A的濃度減少0.6mol/L，則用B表示的速率為（）A.0.1mol/(L·min)B.0.2mol/(L·min)C.0.3mol/(L·min)D.0.6mol/(L·min)（二）計(jì)算題某溫度下，在1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)(2\text{NO}_2\rightleftharpoons2\text{NO}+\text{O}_2)，30秒后測得(\text{NO})的濃度為0.06mol/L，求：（1）用(\text{O}_2)表示的平均速率；（2）此時(shí)(\text{NO}_2)的轉(zhuǎn)化率（初始(\text{NO}_2)濃度為0.1mol/L）。（三）實(shí)驗(yàn)探究題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“濃度對鐵與稀鹽酸反應(yīng)速率的影響