高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡学案（打包12套）苏教版选修4.zip

1化学反应速率【考点精讲】1. 概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。2. 表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。公式：v=△c/△t（△c 表示物质的物质的量浓度的变化，△t 表示时间的变化）单位：mol·L －1 ·s－1 、mol·L －1 ·min－1 、mol·L －1 ·h－1 等3. 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反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）=m∶n∶p∶q。4. 化学反应速率的简单计算方法（1）根据定义式 v＝ 计算。Δ cΔ t（2）对某一具体反应，知道其中一种物质的反应速率，其余物质的反应速率可根据化学方程式中的化学计量数之比求算。（3）对于较为复杂的题目，采用以下步骤和模式计算：①写出有关反应的化学方程式；②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；③根据已知条件列方程式计算。例如：反应 mA ＋ nB＝ pC起始浓度（mol·L －1 ） abc转化浓度（mol·L －1 ） xnxmpxm某时刻浓度（mol·L －1 ） a－ xb－ c＋nxm pxm5. 注意事项：同一反应中，用不同物质来表示反应速率时，其数值可能不同，但其表达的意义是相同的，都表示在同一段时间内的平均反应速率而不是瞬时速率。因此表示化学反应速率时，必须指明用反应物或生成物中哪种物质作标准，且一般不能用固体物质作标准。【典例精析】例题 1 A 与 B 反应生成 C，假定反应由 A、B 开始，它们的起始浓度均为 1mol/L。反应进行 2min 后 A 的浓度为 0.8 mol/L，B 的浓度为 0.6 mol/L， C 的浓度为 0.6 mol/L。（1）2min 内反应的平均速率为：v（A）= ， v（B）= ， v（C）=。（2）三者数值之间的关系是： v（A）= v（B）= v（C）=___________。（3）该反应的化学方程式为：思路导航：（1）反应进行 2min 后 A 的浓度为 0.8 mol/L，B 的浓度为 0.6 mol/L，则A 和 B 的浓度变化量分别是 0.2mol/L 和 0.4mol/L，所以 A 的反应速率是0.2mol/L÷2min＝0.1 mol/（L·min） ，B 的反应速率是 0.4mol/L÷2min＝0.2 mol/（L·min） ，C 的反应速率是 0.6mol/L÷2min＝0.3 mol/（L·min） 。2（2）根据（1）中反应速率的数据可知， v（A）= 21v（B）= 3v（C） 。（3）由于变化量之比是相应的化学计量数之比，所以该反应的化学方程式是 A + 2B = 3C。答案：（1）0.1 mol/（L·min） 0.2 mol/（L·min） 0.3 mol/（L·min）（2）1/2 1/3 （3）A + 2B = 3C 例题 2 一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI（g） H2（g）＋I 2（g） 。若 c（HI）由 1.0 mol/L 降低到 0.7 mol/L 时，需要 15 s，那么 c（HI）由 0.7 mol/L 降到 0.5 mol/L 时，所需反应的时间范围是___________。思路导航：由题意可知，第一个阶段其反应速率 v（HI）＝ ＝0.02 mol/（L·s） ，若速率不变， c（HI）由 0.7 mol/L 降到1.0 mol/L－ 0.7 mol/L15 s0.5 mol/L 所需时间为：t＝ ＝10 s。0.7 mol/L－ 0.5 mol/L0.02 mol/(L·s)事实上，由于 c（HI）减小， v（HI）的值小于 0.02 mol/（L·s） ，故所需时间大于10 s。答案：大于 10 s 例题 3 在 2L 的密闭容器中放入 4mol N2O5，发生如下反应：2N 2O5（g） 4NO2（g）+O2（g） 。反应 5min 后，测得 N2O5转化了 20%，求：（1）5min 内，υ（NO 2） 、υ（O 2）分别为多少？（2）5min 时，N 2O5占混合气体总体积的百分比是多少？思路导航： 2N 2O5（g） 4NO2（g）+ O 2（g）起始浓度（mol/L） 2 0 0转化浓度（mol/L） 2×0.2 0.8 0.25min 后浓度（mol/L） 1.6 0.8 0.2所以 5min 内 υ（NO 2）＝0.8mol/L÷5min＝0.16 mol/（L·min）υ（O 2）＝0.2mol/L÷5min＝0.04 mol/（L·min）5min 时，N 2O5占混合气体总体积的百分比是 %5.6102.86.1答案：（1）υ（NO 2）=0.16 mol/（L·min）υ（O 2）=0.O4 mol/（L·min） （2）61.5%【总结提升】化学反应速率大小的比较（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种物质的反应速率，再进行比较。如：对于反应 2SO2+O2 2SO3，如果① v（SO 2）=2 mol·L －1 ·min－1 ，② v（O 2）=3 mol·L－1 ·min－1 ，③ v（SO 3）=4 mol·L －1 ·min－1 ，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为 O2表示的反应速率再作比较。换算得出：① v（O 2）=1 3mol·L－1 ·min－1 ，③ v（O 2）=2 mol·L －1 ·min－1 ，则反应速率的大小关系为：②＞③＞①。（2）比值法用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再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＋nB＝pC＋qD，若 nBvmA)(则反应速率 AB。例题反应 A（g）＋3B（g）＝2C（g）＋2D（g）在四种不同情况下的反应速率分别为① v（A）＝0.45 mol·L －1 ·min－1 ② v（B）＝0.6 mol·L －1 ·s－1③ v（C）＝0.4 mol·L －1 ·s－1 ④ v（D）＝0.45 mol·L －1 ·s－1该反应进行快慢的顺序为（）A. ④③＝②① B. ④②③④ D. ④③②①思路导航：本题考查化学反应速率大小的比较，难度较小。若将各反应速率均化为以B 表示的反应速率，且以 mol/（L·s）为单位，①、②、③、④表示的速率分别是 0.022 5 mol/（L·s ）、0.6 mol/（L·s）、0.6 mol/（L·s）、0.675 mol/（L·s），故 A 正确。答案：A 【注意】（1）比较同一反应中不同物质的化学反应速率时，要注意单位是否相同，如果单位不同，要化成相同的单位再进行比较。（2）单位时间内反应物或生成物的物质的量变化大，反应速率不一定快，因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示的。1化学反应速率的测量【考点精讲】定量测量锌跟硫酸反应的化学反应速率实验原理：利用产生 10 mL H2所需要的时间确定化学反应速率。实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL 注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol/L 的硫酸、4 mol/L 的硫酸。实验装置：实验步骤：（1）取一套装置，加入 40 mL 1mol/L的硫酸，测量收集 10 mL H2所用的时间。（2）取另一套装置，加入 40 mL 4mol/L的硫酸，测量收集 10 mL H2所用的时间。实验现象：锌跟硫酸反应产生气泡，收集 10 mL气体。②所用的时间比①所用的时间短。实验结果：加入试剂 反应时间（min） 反应速率 mol/（L·min）1mol/L H2SO4长 小4mol/L H2SO4短 大实验结论：4mol/L 的硫酸与锌粒反应的速率比 1mol/L的硫酸与锌粒反应的速率快。注意事项：1. 锌粒的颗粒（即表面积）大小基本相同。2. 40mL的硫酸溶液要迅速加入。3. 装置气密性要好，且计时要迅速准确。思考与交流：锌跟硫酸反应的离子方程式为 Zn+2H＋ =Zn2++H2↑，还可以采用什么方法测量该反应的速率？可用的方法：可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、稀硫酸浓度的变化、单位时间内产生气体的体积或产生相同体积气体所需要的时间等方法来测量化学反应速率。【典例精析】例题 1影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。他们利用 Cu、Fe、Mg 和不同浓度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L） ，设计实验方案来研究影响化学反应速率的因素。A：甲同学研究的实验报告如下表：实验步骤 现象 结论2①分别取等体积的 2mol/L的硫酸于试管中②反应速率：镁铁，铜不反应金属的性质越活泼，反应速率越快（1）甲同学表中实验步骤②为。（2）甲同学的实验目的是；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是。B：乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响，利用下图所示装置进行实验（3）乙同学在实验中应该测定的数据是。（4）乙同学完成该实验应选用的实验药品是。该实验中不选用某浓度的硫酸，理由是。思路导航：（1）要比较不同的金属与硫酸反应的快慢时，三种金属的大小、形状应该是相同的，即答案应该是分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁。（2）由于三种金属是不同的，所以实验目的是研究金属本身的性质与反应速率的关系。比较不同的金属与硫酸反应的快慢时，除控制硫酸的浓度、固体的表面积相同以外，溶液的温度也应该是相同的。（3）要比较浓度不同的硫酸与同一种金属反应的反应速率的快慢，可以通过测量一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需的时间） 。（4）由于是比较不同浓度的硫酸与金属反应的快慢，所以选择的金属和试剂应该是镁（或铁）和 0.5mol/L H2SO4、 2mol/L H2SO4。由于常温下，镁与 18.4mol/L H2SO4反应产生SO2，可使对比实验的反应原理不同，而 18.4mol/L H2SO4可使铁钝化，所以不能选择浓硫酸。答案：（1）分别投入大小、形状相同的铜、铁、镁（2）研究金属本身的性质与反应速率的关系温度相同（3）一定时间内产生气体的体积（或产生一定体积的气体所需的时间）（4）镁（或铁）和 0.5mol/L H2SO4、2mol/L H2SO4常温下，镁与 18.4mol/L H2SO4反应产生 SO2，18.4mol/L H 2SO4可使铁钝化，使对比实验的反应原理不同。例题 2 碘在科研与生活中有重要的应用。某兴趣小组用 0.50mol·L－1 KI、0.2％淀粉溶液、0.20mol·L －1 K2S2O8、0.10mol·L －1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知 S2O82－ +2I－ =2SO42－ +I2（慢） 、I 2 +2S2O32－ =2I－ +S4O62－ （快）（1）向 KI、Na 2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的 K2S2O8溶液，当溶液中（写离子符号）耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S 2O32－ 与 S2O82－ 初始的物质的量需满足的关系为 n（S 2O32－ ）︰n（S 2O82－ ） 。（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 体积/mL3序号 K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0③ 8.0 VX 4.0 4.0 2.0表中 VX=mL，理由是。思路导航：（1）溶液颜色将由无色变为蓝色，说明溶液中有单质碘生成。所以根据反应 S2O82－ +2I－ =2SO42－ +I2（慢）和 I2 +2S2O32－ =2I－ +S4O62－ （ 快）可知，此时 S2O32－ 已经消耗完毕。根据方程式可知，恰好完全反应时 n（S 2O32－ ）︰n（ S2O82－ ）＝2︰1，所以要能观察到蓝色，则 n（S 2O32－ ）要不足，即 n（S 2O32－ ）︰n（S 2O82－ ）＜2︰1。（2）要探究浓度对反应速率的影响，则溶液的体积必须相同。根据①②可知，溶液的体积都是 20mL，唯一不同的是 S2O82－ 的物质的量，所以 VX=2.0mL。答案：（1）S 2O32－ 、＜2：1（2）2.0、保持溶液总体积不变，仅改变 S2O82－ 的浓度而其他物质的浓度不变【总结提升】1. 测定化学反应速率的基本思路测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔内反应体系中某物质浓度的变化。由于物质的某些物理性质（如压强、体积、吸光度、电导率等）与其物质的量或浓度之间存在函数关系，因此人们常用物理方法准确而快速地测定反应物或生成物浓度的变化来确定化学反应速率。2. 可能用到的基本性质（1）直接可观察的性质，如释放气体的体积。（2）在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。（3）可以依靠科学仪器来测量某些性质，如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等。例题某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：[实验原理]2KMnO 4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H 2O[实验内容及记录]室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL实验编号 0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O 0.2mol/L KMnO4溶液 3 mol/L稀硫酸室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.02 3.0 3.0 2.0 2.0 5.23 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4请回答：（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是。（2）利用实验 1中数据计算，该反应的反应速率为： υ （KMnO 4）=。思路导航：（1）根据反应中改变的条件及褪色时间长短，可以得出的结论是其他条件相同时，增大 KMnO4浓度（或反应物浓度） ，反应速率增大。（2）高锰酸钾溶液的浓度变化量是 0.2mol/L×3/10＝0.06mol/L，所以其反应速率是0.06mol/L÷4min＝1.5×10 －2 mol/（L·min） 。4答案：（1）其他条件相同时，增大 KMnO4浓度（或反应物浓度） ，反应速率增大。（2）1.5×10 －2 mol/（L·min）1化学反应速率的微观解释【考点精讲】分子都在不停地运动，反应物分子能够发生碰撞是反应发生的先决条件，如果每次碰撞都是有效的话，任何反应都会在瞬间完成，而事实不是这样，所以并不是所有的碰撞都是有效的。有效碰撞和投篮的比拟图如下所示：简化的有效碰撞模型：化学反应速率表示单位体积内活化分子之间发生有效碰撞的频率。①有效碰撞：具有较高能量及一定的相对取向的分子之间的碰撞，可认为是发生化学反应的充要条件；②活化分子：能够发生有效碰撞的分子；③活化能：活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量之差。【典例精析】例题 1 下列说法中正确的是（）A. 活化分子间的碰撞一定能发生化学反应B. 普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应C. 活化分子比普通分子具有较高的能量D. 化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞思路导航：本题主要考查的内容是活化分子、有效碰撞、化学反应的实质及其某些关系。A 观点错误，因为活化分子在有合适取向时的碰撞，才能发生化学反应；B 观点错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应；C 观点指代不明确，即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高，因而是错误的。答案：D2例题 2 在其他条件具备时，若一反应较难进行，则其主要原因可能是（）①参加反应的分子的能量普遍较低②参加反应的分子的能量普遍较高③单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较少④单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数较多⑤反应物分子中活化分子的百分数较小⑥反应物分子中活化分子的百分数较大A. ①③⑤ B. ②④⑥ C. ①④⑥ D. ②③⑤思路导航：化学反应发生的先决条件是：反应物分子间必须发生碰撞，能发生化学反应的碰撞为有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫活化分子。对于一个反应，若分子的能量普遍较低，则单位时间内活化分子有效碰撞次数少，活化分子百分数少，则反应较难进行。答案：A【总结提升】例题将化学知识系统化，有助于对化学问题的进一步认识和理解。资料 1：化学反应的碰撞理论：反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数碰撞才能发生化学反应。能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。资料 2：化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。资料 3：在热力学标准态（298K、1.01×10 5Pa）下，由稳定的单质发生反应生成 1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热（ΔH） 。根据以上资料回答下列问题：BA C图 I（1）图Ⅰ是 HI 分解反应中 HI 分子之间的几种碰撞示意图，其中属于有效碰撞的是__________________（选填“A” 、 “B”或“C” ） ；（2）图Ⅱ是 1molNO2和 CO 反应生成 CO2和 NO 过程中能量变化示意图，请写出 NO2和CO 反应的热化学方程式：___________________________________________；3图Ⅱ（3）图Ⅲ为氧族元素的氢化物 a、b、c、d 的生成热数据示意图。请你归纳：非金属元素的氢化物的稳定性与氢化物的生成热（ΔH）之间的关系：_____________________________________。思路导航：（1）C 中有产物氢气及碘蒸气的生成；（2）由图可知△H=－234kJ·mol －1 ；（3）由图可知，非金属元素的氢化物越稳定， △H 越小。答案：（1）C （2）NO 2（g）＋CO（g）＝CO 2（g）＋NO（g） ；△H＝－234 kJ/mol（3）非金属元素的氢化物越稳定，△H 越小，反之亦然1影响化学反应速率的因素【考点精讲】1. 内因（决定因素）：反应物的结构和性质。2. 外因：主要有浓度、压强、温度和催化剂等，其它因素还包括固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等。只考虑单一因素对化学反应速率的影响（其它因素保持不变） ，化学反应速率变化的趋势如下表所示：影响因素 反应物浓度 c↑ 压强 p↑ 温度 T↑ 使用催化剂化学反应速率 v↑ v↑ v↑ v↑注：①纯固体和纯液体的浓度无法改变，只能改变其接触面积；②改变压强相当于改变气体的浓度，压强对固体、液体的影响忽略不计；③催化剂不特殊声明，均指正催化剂，对于可逆反应，催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。3. 微观解释各种外界条件对反应速率影响的实质，都是改变了反应物的活化分子的百分数或改变了单位体积内的活化分子的总数，从而改变了有效碰撞次数而影响了化学反应速率。如下表所示（只考虑单一因素的影响）：影响因素 单位体积分子数目 活化分子 百分数 单位体积活化 分子数目 单位体积有效碰撞次数 化学反应 速率反应物浓度 c↑ ↑ － ↑ ↑ ↑压强 p↑ ↑ － ↑ ↑ ↑温度 T↑ － ↑ ↑ ↑ ↑使用催化剂 － ↑ ↑ ↑ ↑【典例精析】例题 1 对反应 A＋B＝AB 来说，常温下按以下情况进行反应：①20 mL 溶液中含 A、B 各 0.01 mol ②50 mL 溶液中含 A、B 各 0.05 mol ③0.1 mol·L －1 的 A、B 溶液各 10 mL ④0.5 mol·L －1 的 A、B 溶液各 50 mL四者反应速率的大小关系是（）A. ②①④③ B. ④③②①C. ①②④③ D. ①②③④思路导航：①中 c（A）＝ c（B）＝ ＝0.5 mol·L －1 ；0.01 mol0.02 L②中 c（A）＝ c（B）＝ ＝1 mol·L －1 ；0.05 mol0.05 L③中 c（A）＝ c（B）＝ ＝0.05 mol·L －1 ；0.1 mol·L－ 12④中 c（A）＝ c（B）＝ ＝0.25 mol·L －1 ；0.5 mol·L－ 122在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②①④③。答案：A例题 2 硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H 2SO4===Na2SO4＋SO 2↑＋S↓＋H 2O，下列实验中最先出现浑浊的是（）Na2S2O3溶液 稀 H2SO4 H2O实验 反应温度/℃V/mLc/mol·L－1 V/mLc/mol·L－1 V/mLA 25 5 0.1 10 0.1 5B 25 5 0.2 5 0.2 10C 35 5 0.1 10 0.1 5D 35 5 0.2 5 0.2 10思路导航：本题考查化学反应速率，意在考查学生分析外界条件对化学反应速率的影响。结合选项可知混合液的体积都为 20 mL，但选项 D 中反应温度最高、反应物 Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊（有硫单质生成） 。答案：D例题 3 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间（ t）内产生气体体积（ V）的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是（）组别 对应曲线 c（HCl）/mol·L －1 反应温度/℃ 铁的状态1 a 30 粉末状2 b 30 粉末状3 c 2.5 块状4 d 2.5 30 块状A. 第 4 组实验的反应速率最慢B. 第 1 组实验中盐酸的浓度大于 2.5 mol·L－1C. 第 2 组实验中盐酸的浓度等于 2.5 mol·L－1D. 第 3 组实验的反应温度低于 30 ℃思路导航：由图像可知，1、2、3、4 组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第 4 组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A 正确；第 1 组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则可知盐酸浓度应大于 2.5 mol·L－1 ，B 正确；第 2 组实验，铁是粉末状，与 3、4 组块状铁相区别，根据控制变量法原则可知盐酸的浓度应等于 2.5 mol·L－1 ，C 正确；由 3、4 组实验并结合图像知第 3 组实验中反应温度应高于 30 ℃，D 错误。3答案：D例题 4 某中学化学实验小组查阅资料发现金属氧化物 A 也能催化氯酸钾的分解，且 A和二氧化锰的最佳催化温度都是 500℃左右，于是对 A 和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收满 500 mL 氧气为准（其他可能影响的因素均已忽略） 。表一用二氧化锰作催化剂实验序号KClO3质量（g）MnO2质量（g）反应温度（℃） 待测数据1 8.00 2.00 5002 8.00 2.00 500表二用 A 作催化剂实验序号KClO3质量（g）A 质量（g）反应温度（℃）待测数据1 8.00 2.00 5002 8.00 2.00 500（1）完成实验中的待测数据应该是________________。（2）完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一个报告题目__________________________。思路导航：催化剂是参与化学反应，但反应前后的质量与化学性质保持不变的物质，并且它可以加快化学反应速率。对 A 和二氧化锰的催化性能进行比较，必须进行定量对照实验，测定相同条件下收满 500 mL 氧气所需的时间，从而得出两者的催化性能。答案：（1）收集 500 mL O2所需时间（2）催化效果的对比研究（其它合理答案均可）【总结提升】对于气体反应体系，有以下几种情况：（1）恒温时：增加压强 体积缩小 浓度增大 反应速率加快。― ― →引 起 ― ― →引 起 ― ― →引 起 （2）恒容时：①充入气体反应物 浓度增大 总压增大 速率加快。― ― →引 起 ― ― →引 起 ― ― →引 起 ②充入“惰气” 总压增大，但各分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不― ― →引 起 变。（3）恒压时：充入“惰气” 体积增大 各反应物浓度减少 反应速率减慢。― ― →引 起 ― ― →引 起 ― ― →引 起 例题一定温度下，反应 N2（g）＋O 2（g）＝2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是（）A. 缩小体积使压强增大 B. 恒容，充入 N2C. 恒容，充入 He D. 恒压，充入 He思路导航：A 选项，气体的物质的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然加快；B 选项，容积不变，充入 N2，使反应物 N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越快；C 选项，容积不变，充入 He，虽然反应容器内压强增大，但反应物 N2、O 2、NO 的4浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D 选项，压强不变，充入 He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但 N2、O 2、NO 的浓度减小，反应速率减慢。答案：C1控制变量法探究影响化学反应速率的因素【考点精讲】近几年高考试题中除了考查化学反应速率的简单计算以及外界条件对化学反应速率的影响外，通过实验探究的形式考查本部分知识也成为高考热点之一，主要侧重于考查考生采集处理数据的能力。1. 常见考查形式（1）以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响。（2）给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应的影响。2. 解题策略（1）确定变量解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。（2）定多变一在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。（3）数据有效解答时注意选择的数据（或设置的实验）要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。【典例精析】例题 1 某实验小组的同学欲研究 KMnO4和 H2C2O4的反应。反应原理为 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 === K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H 2O该小组同学根据经验绘制了 n（Mn 2+）随时间变化的趋势示意图，如图 1 所示。但查阅已有的实验资料发现，该实验过程中 n（Mn 2+）随时间变化的趋势应如图 2 所示。该小组同学根据图 2 所示信息提出了新的假设，并进行实验探究。①该小组同学提出的假设是。②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。室温下，试管中所加试剂及其用量/ mL实验编号 0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O 0.2 mol/LKMnO4溶液3 mol/L稀硫酸再向试管中加入少量固体室温下溶液颜色褪至无色所需时间/ min1 3.0 2.0 3.0 2.0 / 4.02 3.0 2.0 3.0 2.0 _______ t③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是。思路导航：①图 2 和图 1 相比，开始生成 Mn2+的反应速率较低，但随后突然加快，这2说明生成物中的 MnSO4为该反应的催化剂（或 Mn2+对该反应有催化作用） 。②要验证 Mn2+对该反应有催化作用，可以向溶液中加入硫酸锰进行验证。③如果假设正确，则与实验 1 比较，溶液褪色所需时间短或所用时间少于 4min。答案：①生成物中的 MnSO4为该反应的催化剂（或 Mn2+对该反应有催化作用）②MnSO 4③与实验 1 比较，溶液褪色所需时间短或所用时间少于 4min例题 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 Na2SO3、MgSO 4、Ag 2SO4、K 2SO4这 4 种溶液，可与实验中 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，该同学设计了如下一系列实验。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。实验混合溶液 A B C D E F4mol/L H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5饱和 CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0①请完成此实验设计，其中：V 1=，V 6=，V 9=；②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；③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。请分析氢气生成速率下降的主要原因。思路导航：（1）方程式为 Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑。（2）加入少量硫酸铜溶液后，锌可置换出铜，从而构成铜锌原电池，加快反应速率。（3）K、Na 和 Mg 均比锌活泼，属于活泼性很强的金属，所以只有 Ag2SO4可以。（4）影响化学反应速率的因素有温度、浓度和固体的表面积等。（5）①AB 属于对照实验，所以 V1=30mL。根据所加的饱和 CuSO4溶液的体积变化趋势来分析，后者的体积总是前面的 2 倍，所以 V6=10mL。要保证实验中硫酸的浓度相等，根据实验 F 中水的体积和饱和 CuSO4溶液的体积分析 V9=20mL－2.5mL＝17.5mL。②实验 A 中没有原电池反应，是锌直接和硫酸的反应，所以金属会变暗。而实验 E 中生成铜单质，构成了原电池反应，所以呈暗红色。③当加入的 CuSO4溶液超过一定量时，会析出大量的金属铜覆盖在锌表面，阻止锌和硫酸的反应。答案：（1）Zn+CuSO 4==ZnSO4+Cu Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑（2）CuSO 4与 Zn 反应产生的铜与 Zn 形成微电池，加快了氢气产生的速度（3）Ag 2SO4（4）升高反应温度，适当增加硫酸的浓度，增加锌粒的表面积（答两个）（5）①30 10 17.5②灰黑，暗红3③当加入一定量的 CuSO4后，生成的单质铜会沉积在 Zn 的表面阻碍 Zn 与溶液的接触例题 3 某实验小组以 H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验编号 反应物 催化剂① 10 mL 2% H2O2溶液 无② 10 mL 5% H2O2溶液 无③ 10 mL 5% H2O2溶液1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液④ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量 HCl 溶液1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液⑤ 10 mL 5% H2O2溶液＋少量 NaOH 溶液1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________________________。（2）常温下 5% H2O2溶液的 pH 约为 6，H 2O2的电离方程式为____________________。（3）实验①和②的目的是_________________________________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下 H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_______________________。（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图。分析上图能够得出的实验结论是______________________________________。思路导航：（1）加入催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，从而加快化学反应速率。（2）常温下，H 2O2的 pH 约为 6，则 H2O2为弱酸，其电离方程式为H2O2 H＋ ＋HO 。－ 2（3）实验①、②中均没有使用催化剂，只是增大了 H2O2的浓度，故实验①、②的目的是探究浓度对化学反应速率的影响。因实验过程中现象不明显，可采用升温或使用同种催化剂的方法加快反应速率来达到实验目的。（4）实验③、④、⑤中 H2O2的浓度相同，并加入相同量的同种催化剂，而改变的条件是④中酸性增强，⑤中碱性增强。通过相同时间内产生 O2的快慢（⑤③④）可得出如下结论：溶液的碱性增强，能加快 H2O2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢 H2O2的分解。答案：（1）降低了活化能（2）H 2O2 H＋ ＋HO － 2（3）探究浓度对反应速率的影响向反应物中加入等量同种催化剂（或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中）（4）碱性环境能加快 H2O2分解的速率，酸性环境能减慢 H2O2分解的速率4【总结提升】例题（福建高考）在酸性溶液中，碘酸钾（KIO 3）和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO ＋5SO ＋2H ＋ ===I2＋5SO ＋H 2O，生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应－ 3 2－3 2－4溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：实验序号0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液（含淀粉）的体积/mL0.01mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mLH2O 的体积/mL实验温度/℃溶液出现蓝色时所需时间/s实验 1 5 V1 35 25实验 2 5 5 40 25实验 3 5 5 V2 0该实验的目的是________；表中 V2＝________mL。思路导航：通过分析表中的数据可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验 1 和实验 2 的温度相同，故实验 2 与实验 3 的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此 V2＝40。答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系（或其他合理答案）401外界条件对化学平衡移动的影响【考点精讲】1. 概念可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如温度、压强、浓度等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态变化的过程，叫作化学平衡的移动。2. 过程3. 实质：反应条件的变化打破了同一物质正、逆反应速率相等的关系。υ 正 ＞υ 逆 ，平衡正向移动；υ 正 0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加 CO 浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高 COCl2转化率的是 （ ）A. ①②④ B. ①④⑥ C. ②③⑤ D. ③⑤⑥思路导航：该反应为体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加 CO的浓度，将导致平衡逆向移动。答案：B例题 2 某温度下，反应 2A（g） B（g） （正反应为吸热反应）在密闭容器中达到平衡，平衡后 c（A）/ c（B）＝ a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时 c（A）/ c（B）＝ b，下列叙述正确的是 （ ）A. 在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了 B 气体，则 ab思路导航：A 项中增加 B 气体，相当于压强增大，平衡正向移动，所以 bnB. Q0，B、D 项错误。答案：C【总结提升】勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度） ，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消灭”外界条件的改变，改变是不可逆转的。例如：①增大反应物 A 的浓度，平衡右移，A 的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A 的浓度一定比原平衡时的大。②若将体系温度从 50℃升高到 80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时 50℃ T80℃。③若对体系 N2（g）＋3H 2（g） 2NH3（g）加压，例如从 30MPa 加压到 60MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时 30MPap60MPa。例题 1 将 NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应 2NO2（g） N2O4（g）达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是 （ ）A. 升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应B. 慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅C. 慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍D. 恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅思路导航：颜色加深平衡向左移动，所以正反应为放热反应，A 错误；首先假设平衡不移动，加压颜色加深，但平衡向右移动，使混合气体颜色在加深后的基础上变浅，但一定比原平衡时的颜色深，B 错误；同理，C 选项，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，4压强为原来的两倍，但平衡向右移动，故压强在原平衡 2 倍的基础上减小，正确；D 选项体积不变，反应物及生成物浓度不变，所以正逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色无变化，错误。答案：C例题 2 由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的 CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用 CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO 2（g）＋3H 2（g） CH3OH（g）＋H 2O（g） ，下图表示该反应进行过程中能量（单位为 kJ·mol－1 ）的变化。（1）该反应平衡常数 K 的表达式为。（2）温度降低，平衡常数 K（填“增大” 、 “不变”或“减小” ） 。（3）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为 1L 的恒容密闭容器中，充入1molCO2和 3molH2，测得 CO2和 CH3OH（g）的浓度随时间变化如下图所示。从反应开始到达到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率 v（H 2）：mol·L －1 ·min－1 。（4）下列措施中能使（3）中 n（CH 3OH）/n（CO 2）增大的有。 （填序号）A. 升高温度；B. 加入催化剂；C. 将 H2O（g）从体系中分离；D. 再充入 1molCO2和 3molH2；E. 充入 He（g） ，使体系总压强增大。思路导航：（1）化学平衡常数的表达式为 322CHOKcc。（2）正反应是放热反应，则温度降低，平衡向正反应方向移动，所以平衡常数 K 增大。（3）根据图像可知，反应进行到 10min 时，反应达到平衡状态。平衡时生成甲醇的浓度是 0.75mol/L，则根据方程式可知消耗氢气的浓度是 0.75mol/L×3，所以氢气的反应速率是 0.75mol/L×3÷10min＝0.225mol·L －1 ·min－1 。5（4）要使 n（CH 3OH）/n（CO 2）增大，则平衡应该向正反应方向移动。升高温度，平衡向逆反应方向移动，A 不正确；催化剂不能影响平衡状态，B 不正确；将 H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，C 正确；再充入 1molCO2和 3molH2，相当于加压，平衡向正反应方向移动，D 正确；充入 He（g） ，使体系总压强增大，但容器容积不变，平衡不移动，E 不正确，答案选 CD。答案：（1） 322CHOKcc（2）增大（3）0.225（4）CD