反應速率、催化劑與反應機理速率求算；速率的影響因素【2021河北13】．室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發生以下兩個反應：①M+N=X+Y；

②M+N=X+Z。反應①的速率可表示為v1=k1c2(M)，反應②的速率可表示為v2=k2c2(M)，（k1、k2為速率常數）。反應體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況。下列說法錯誤的是A．0～30min時間段內，Y的平均反應速率為

6.67×10-3mol?L-1?min-1B．反應開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變C．如果反應能進行到底，反應結束時62.5%的M轉化為ZD．反應①的活化能比反應②的活化能大速率方程催化劑與反應歷程課

程

標

準核

心

素

養1．知道化學反應速率的表示方法，了解測定化學反應速率的簡單方法。2．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。3．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。4.認識化學反應速率的調控在生產、生活和科學研究中的作用；知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率有重要意義。1．證據推理與模型認知：根據圖像、表格、實驗數據等信息，建立化學反應速率的計算和比較等題目的解答模型，培養圖像分析和數據處理的基本能力。2．科學態度與社會責任：結合具體生活生產實例，探究外界條件對化學學反應速率影響，形成變量控制的實驗思想和調控化學反應快慢的基本思路。3．宏觀辨識與微觀探析：以碰撞理論和過渡態理論的簡單要點為基礎，從微觀層面了解化學反應是怎樣進行的，加深對化學反應速率影響因素的認識，逐步掌握宏觀和微觀相結合分析問題的方法。“三段式”法計算反應速率催化劑的催化機理是高考熱點活化能越小，反應速率越大“變量控制法”在生產、生活中應用。

一

化學反應速率及影響因素1.化學反應速率（1）概念與公式2、理解化學反應速率時的注意事項（1）化學計算中用到的化學反應速率是平均速率，且均取正值。但在時間－速率圖像中某時刻對應的速率為瞬時速率。(2)對于純固體或純液體參加的化學反應，因其濃度不改變，故通常不用它們表示反應速率，所以改變它們的量對反應速率基本無影響，但改變固體的表面積時，則反應速率要改變。在濃度--時間曲線上某一時刻的斜率的絕對值代表該時刻的瞬時速率。1）v正=k·c2(HI)2）v凈=v正

-

v逆（3）同一反應中，如mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，

用不同的物質來表示的速率，數值可能不同，但意義相同。因此表示反應速率時一定要指明反應物和生成物中哪種物質做標準。

(4)各種物質表示的速率之比等于化學方程式中相應物質的化學計量數之比，也等于相應物質在同一段時間內的濃度（物質的量）變化量之比。

v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)=m︰n︰p︰q=△c(A)︰△c(B)︰△c(C)︰△c(D)=△n(A)︰△n(B)︰△n(C)︰△n(D)3.

化學反應速率大小的比較方法（1）先換算成用同一物質、同一單位表示的反應速率，再比較數

值的大小。

(比值法)(歸一法)

1、化學反應速率的多角度計算

A.在這2min內用A表示的反應速率是0.4mol·L－1·min－1B.在這2min內用C表示的反應速率是0.2mol·L－1·min－1C.2min末時的反應速率，用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在這2min內用B表示的反應速率為負值，用C表示的反應速率為正值B

A.

t

1min時，正、逆反應速率相等B.X曲線表示NH3的物質的量隨時

間的變化關系C.0～8min，H2的平均反應速率

v

（H2）＝0.01125mol·L－1·min－1D.10～12min，N2的平均反應速率

v

（N2）＝0.0025mol·L－1·min－1A2)利用圖像信息進行計算

A.

v

（N2）＝0.125mol·L－1·min－1B.

v

（H2O）＝0.375mol·L－1·min－1C.

v

（O2）＝0.225mol·L－1·min－1D.

v

（NH3）＝0.250mol·L－1·min－1C3)利用“三段式”進行計算【題后歸納】化學反應中反應速率

v

（X）、轉化率α（X）的計算模式——“三段式”（1）寫出有關反應的化學方程式。（2）找出各物質的起始量、轉化量、某一時刻量。

（3）根據題給信息列式求算。

①

t

0s濃度/（mol·L－1）

a

b

0

2、用分壓變化表示的化學反應速率的計算

（1）0～20min，用H2表示的化學反應速率為

MPa·min－1；

0.03

p

（2）反應達到平衡時CO2的轉化率為

?。60％

4.影響化學反應速率的因素（1）內因：反應物本身的性質是主要因素。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

恒溫恒壓，充入氦氣等惰性氣體，對反應速率的影響：注：此處惰性氣體指不參加反應的氣體。(1)該實驗①、②可探究_______對反應速率的影響，因此V1＝_____，V2＝_____，V3＝_____。(2)實驗①、③可探究

____________對反應速率的影響，因此V4＝______，V5＝______。

(3)下列有關該實驗的說法中正確的是______(填標號)。A.選擇實驗①和實驗③，測定混合液變渾濁的時間，可探究c(H2SO4)對化學反應速率的影響B.可以通過單位時間內SO2的體積變化來表示化學反應速率的快慢C.已知實驗①10min后沉淀達到最大量，Na2S2O3的反應速率為0.01mol·L-1·min-1化

學

反

應

速

率

及

其

影

響

因

素

例1：已知：Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，某同學探究影響Na2S2O3與稀硫酸反應速率的因素時，設計了如下系列實驗：實驗序號反應溫度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2O

V/mLc/mol/LV/mLc/mol/LV/mL①2010.00.1010.00.500②40V10.10V20.50V3③20V40.104.00.50V5溫度10.010.00濃度或c(H+)10.06.0ASO2易溶于水，無法準確測量其體積“變量控制法”分析速率的影響因素思維建模解答“變量控制”實驗題的思維模型二、催化劑及其特點現代化學理論認為催化劑是一種存在少量就能顯著改變一個化學反應的反應速度，卻不?改變化學反應熱力學平衡位置，本身在化學反應中不被明顯地消耗，反應結束時，其自身的質量、組成和化學性質基本不變的物質。催化作用是指催化劑對化學反應所產生的效應，催化的目標是使化學反應沿著精確制定的反應路徑進行。催化劑的特點:?①高效性：可以大大地加快反應速率。?②選擇性：反應不同，催化劑不同。?③同等程度地加快正、逆反應的速率。?④不改變反應可能性和平衡常數。催化劑影響反應歷程和速率的思繼建模催化劑及其特點催化劑及其特點不同場景下的催化劑影響率的思維模型建構均相化和非均相催化與催化劑有關的問題（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。（2）有效碰撞①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并不是反應物分子間的每一次碰撞都能發生反應，能夠發

生化學反應的碰撞叫做有效碰撞。發生有效碰撞的兩個條件

是反應物分子能量足夠和取向合適。三.有效碰撞理論（3）活化分子、活化能①活化分子：能夠發生有效碰撞的分子。②活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平

均能量之差。圖中：

E

1為

，

E

2為活化分子變成生成物

分子放出的能量，使用催化劑時的活化能為

，反應熱

為

?。正反應的活化能E

3

E

1－

E

2

（4）活化分子、有效碰撞與反應速率的關系①基元反應過渡態理論認為，基元反應在從反應物到產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。AB＋C—→[A…B…C]—→A＋BC反應物過渡態產物四、過渡態理論1.過渡態理論②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。如：一溴甲烷與NaOH溶液反應的歷程可以表示為CH3Br＋OH－—→[Br…CH3…OH]—→Br－＋CH3OH反應物

過渡態

產物一溴甲烷與NaOH溶液反應歷程示意圖四、過渡態理論1.過渡態理論如圖所示是兩步完成的化學反應。（1）該反應的反應物為

，中間體為

，生成物為

?。（2）由A、B生成C的反應為

（填“吸”或“放”，下同）

熱反應，由C生成D的反應為

熱反應，總反應為

?熱反應。（3）第一步為

（填“快”或“慢”，下同）反應，第二步為

反應，決定總反應快慢的是第

?步反應。A、B

C

D

吸放

放慢快一例3【2021年山東卷14】18O標記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發生水解，部分反應歷程可表示為：,能量變化如圖所示．已知

為快速平衡，下列說法正確的是（

）A．反應Ⅱ、Ⅲ為決速步B．反應結束后，溶液中存在18OH-C．反應結束后，溶液中存在CH318OHD．反應Ⅰ與反應Ⅳ活化能的差值等于圖示總反應的焓變BEa1Ea2Ea3Ea4Ⅰ、ⅣΔH=(Ea1+Ea3)-(Ea2+Ea4)例【2019·全國卷Ⅰ】我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。可知水煤氣變換的ΔH_____0(填“大于”“等于”或“小于”)。該歷程中最大能壘(活化能)E正＝_____eV，寫出該步驟的化學方程式_____________________________小于2.02COOH*＋H*＋H2O*==COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*==H*＋OH*)H2O與CO2被吸附到催化劑上放熱，能量降低用?表示微粒在催化劑表面吸附H2O脫附，吸熱，能量降低升高吸附脫附在催化劑表面上分為物理吸附脫附和化學吸附脫附1、物理吸附脫附無鍵的斷裂或形成，每個基元步驟都不視為基元反應2、化學吸附脫附存在鍵的斷裂或形成，每個基元步驟則視為基元反應1.水煤氣變換【CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)】是重要的化工過程，我國學者結合實驗與計算機模擬結果,研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應歷程,如圖所示,其中吸附在金催化劑表面上的物質用*標注。吸附脫附表面反應（基元反應）武漢9月調考化學吸附活性中間體（每步勢能凹谷處）活化絡合物（每步勢能頂峰處）物理脫附化學吸附脫附物理脫附武漢9月調考（1）速率方程一定溫度下，化學反應速率與反應物濃度以其計量數為指數

的冪的乘積成正比。

則

v

＝

k

·

ca

（A）·

cb

（B）（其中

k

為速率常數）。

v

＝

k

1·

c

（SO2Cl2）；2.速率常數與速率方程（2）速率常數速率常數（

k

）是指在給定溫度下，反應物濃度皆為1mol·L－1時的反應速率。在相同濃度的條件下，可用速率常數大小來比較化學反應的反應速率。化學反應速率與反應物濃度（或濃度的次方）成正比，而速率常數是其比例常數，在恒溫條件下，速率常數不隨反應物濃度的變化而改變。因此，可以應用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應速率。（2）速率常數的影響因素速率常數的影響因素:與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響，但溫度對化學反應速率的影響是顯著的，速率常數是溫度的函數，同一反應，溫度不同，速率常數將有不同的值通常反應速率常數越大，反應進行得越快。不同反應有不同的速率常數例6【2020山東等級考模擬】NO2可發生二聚反應生成N2O4，化學方程式為2NO2(g)?N2O4(g)，上述反應達到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深①，則該反應的ΔH_______0(填“>”或“<”)。已知該反應的正反應速率方程為v正=k正·c2(NO2)，逆反應速率方程為v逆=k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分別為正、逆反應的速率常數②。則圖(lgk表示速率常數的對數;表示溫度的倒數)所示①、②、③、④四條斜線中，能表示lgk正隨

變化關系的是斜線_______，能表示lgk逆隨

變化關系的是斜線____。

逆向放熱<增大減小減小正向>lgk逆③④(2020山東)AD真題·體驗品悟021.（2022·廣東高考15題）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，0～2min內，

v

（X）＝1.0mol·L－1·min－1D

時間段/min產物Z的平均生成速率/（mol·L－1·min－1）0～20.200～40.150～60.10下列說法錯誤的是（

）A.1min時，Z的濃度大于0.2mol·L－1B.2min時，加入0.20molZ，此時

v

正（Z）＜

v

逆（Z）C.3min時，Y的體積分數約為33.3％D.5min時，X的物質的量為1.4molB3.（2022·浙江6月選考20題）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

時間/min

c

（NH3）/

（10－3mol·L－1）

表面積/cm2

020406080①

a

2.402.001.601.200.80②

a

1.200.800.40

x

③2

a

2.401.600.800.400.40A.實驗①，0～20min，

v

（N2）＝1.00×10－5mol·L－1·min－1B.實驗②，60