考点10影响化学反应速率的因素

考点10影响化学反应速率的因素【核心考点梳理】一、浓度对化学反应速率的影响 ：在相同条件下，反应速率首先是由反应物自身的性质决定的。实验操作实验现象均出现浑浊，先后顺序为A、B、C实验结论c(Na2S2O3)增大，产生浑浊的速率加快规律总结其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小(1)碰撞理论——化学反应的微观条件 ①活化分子：化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。 ②活化能：活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。 ③用碰撞理论理解化学反应的过程④有效碰撞与化学反应速率的关系有效碰撞的频率越高，则反应速率越快。 (2)基元反应 ①概念：为了简化化学反应研究的模型，我们重点考查最简单的化学反应，即反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，也称为基元反应。 ②基元反应的活化能与反应速率的关系每个基元反应都有对应的活化能，反应的活化能越大，活化分子所占比例越小，有效碰撞的比例也就越小，化学反应速率越小。 (3)浓度对化学反应速率的微观解释 反应物浓度增大→单位体积内活化分子数目增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率加快；反之，反应速率减慢。 二、压强对化学反应速率的影响 1.研究对象——气体模型的理解 对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示： 对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时，增大压强，气体体积减小，反应物浓度增大，化学反应速率增大。 增大压强→气体体积减小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数增多→单位时间内有效碰撞几率增加→反应速率增大；反之，反应速率减小。 三、温度对化学反应速率的影响 实验操作实验现象溶液紫红色褪去所需时间长短：甲>丙>乙实验结论其他条件相同时，反应物的温度越高，反应速率越快2.影响规律：其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。经验规律，一般温度每升高10K，反应速率可增加2～4倍。 ：反之，反应速率减小。 四、催化剂对反应速率的影响 1、实验探究。原理2H2O2eq\o(=,\s\up9(催化剂))2H2O＋O2↑实验操作ABC实验现象A试管中有气泡产生；B试管中迅速产生大量气泡；C试管中只观察到有少量气泡产生结论MnO2和FeCl3对H2O2分解都有催化作用，但MnO2催化作用较强，加入合适的催化剂能加快化学反应速率(2)影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。FeCl3、MnO2对H2O2的分解都有催化作用，都能加快H2O2的分解速率。 (1)过渡状态理论简介：反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。如图所示：Ea是正反应的活化能，E′a是逆反应的活化能。 (2)过渡态理论对催化剂影响化学反应速率的解释： 使用催化剂→改变了反应的路径(如图)，反应的活化能降低→活化分子的百分数增大→反应速率加快。 【典型例题】例1．（2023秋·高二课时练习下列有关说法不正确的是() A.加入适宜的催化剂，则活化分子百分数增大 B.升高温度，使反应物分子中活化分子百分数增大 C.对有气体参加的化学反应，增加反应物浓度，使反应物分子中的活化分子百分数增大，化学反应速率加快 D.对有气体参加的化学反应，减小容器体积，使体系压强增大，可使单位体积内活化分子数目增大，化学反应速率加快 [答案]C[解析]增加反应物浓度，单位体积内分子总数增大，活化分子数也增大，但是活化分子百分数不变，故C错误。故选C。 例2．（2023秋·高二课时练习下列说法中错误的是()A．对有气体参加的化学反应，增大压强使容器容积减小，可使单位体积内活化分子数增加，因而化学反应速率增大B．活化分子之间发生的碰撞一定是有效碰撞C．升高温度，可使反应物分子中活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率D．加入适宜的催化剂，可使反应物分子中活化分子的百分数增大，因而增大化学反应速率[答案]B[解析]活化分子之间发生的碰撞不一定都是有效碰撞。例3．（2023秋·高二课时练习已知反应：2NO(g)＋Br2(g)2NOBr(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)，其反应机理如下①NO(g)＋Br2(g)NOBr2(g)快②NO(g)＋NOBr2(g)2NOBr(g)慢下列有关该反应的说法正确的是()A．该反应的速率主要取决于①的快慢B．NOBr2是该反应的催化剂C．正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1D．增大Br2(g)浓度能增大活化分子百分数，加快反应速率[答案]C[解析]反应速率主要取决于慢的一步，所以该反应的速率主要取决于②的快慢，故A错误；NOBr2是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，故B错误；由于该反应为放热反应，说明反应物的总能量高于生成物的总能量，所以正反应的活化能比逆反应的活化能小akJ·mol－1，故C正确；增大Br2(g)浓度，活化分子百分数不变，但单位体积内的活化分子数目增多了，所以能加快反应速率，故D错误。【必备知识基础练】1．（2023秋·湖南长沙·高二统考期末）催化剂的研究一直是一个重要的科研领域。如图为含氮元素分子在不同催化剂的作用下发生的一系列转化示意图：下列叙述正确的是A．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量B．催化剂a作用下氮元素发生了氧化反应C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂D．第一步实现了，第二步实现了，均属于氮的固定【答案】A【解析】A．催化剂a、b提高反应速率，因此使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量，故A正确；B．催化剂a作用下，氮元素化合价降低，发生了还原反应，故B错误；C．催化剂a表面发生了非极性共价键的断裂，极性共价键的生成，b表面发生了极性共价键、非极性共价键的断裂，极性共价键的生成，故C错误；D．氮的固定是指游离态的氮变为化合态的氮，第一步实现了，属于氮的固定，第二步实现了，不属于氮的固定，故D错误。综上所述，答案为A。2．（2023秋·河南郑州·高二统考期末）在298K时，测得溶液中的反应在反应物浓度不同时的速率如下表所示：实验编号12345下列说法不正确的是A．HI浓度一定时，浓度增大一倍，反应速率提高约一倍B．浓度一定时，HI浓度增大一倍，反应速率提高约一倍C．通过实验数据可以得出速率方程为D．速率常数k只受温度影响，加入催化剂速率常数k不发生变化【答案】D【解析】A．根据实验1、3分析，HI浓度一定时，浓度增大一倍，反应速率提高约一倍，故A正确；B．根据实验1、2分析，浓度一定时，HI浓度增大一倍，反应速率提高约一倍，故B正确；C．根据A和B选项分析，当一种物质的浓度一定时，另一种物质的浓度与速率成正比，则得出速率方程为，故C正确；D．速率常数k受温度影响，当加入催化剂，反应速率加快，因此速率常数k也受催化剂影响，故D错误。综上所述，答案为D。3．（2023秋·高二课时练习）2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH=−198kJ·mol1，在V2O5存在时，该反应的机理为V2O5＋SO22VO2＋SO3(快)，4VO2＋O22V2O5(慢)。下列说法中正确的是A．反应速率主要取决于V2O5的质量B．V2O5是该反应的催化剂C．其他条件不变时，逆反应的活化能小于198kJ·mol1D．增大SO2的浓度可显著提高反应速率【答案】B【解析】A．由反应机理可知，V2O5是该反应的催化剂，反应速率与催化剂V2O5的质量有一定关系，但主要取决于催化剂V2O5的表面积，故A错误，B．根据A选项分析V2O5是该反应的催化剂，故B正确；C．ΔH=正反应的活化能−逆反应的活化能=−198kJ·mol1，因此逆反应的活化能大于198kJ·mol1，故C错误；D．反应速率主要由慢反应决定，增大SO2的浓度不能显著提高反应速率，故D错误。综上所述，答案为B。4．（2023·全国·高二假期作业）甲醇与水蒸气在催化剂作用下发生如下反应：反应Ⅰ：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

ΔH1反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH2根据能量变化示意图，下列说法正确的是A．E3E2>E4E1B．反应Ⅱ决定整个反应的速率C．催化剂可以降低总反应的焓变D．CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)

ΔH=ΔH1ΔH2【答案】A【解析】A．由于绝对值，该值为负值，去掉绝对值后，E3E2>E4E1，A选项正确；B．由图可知，反应I正反应的活化能为E1E5，反应Ⅱ的活化能为E2E3，反应I的活化能较大，则反应I的反应速率慢于反应Ⅱ，反应I决定整个反应的速率，B选项错误；C．催化剂可改变反应的活化能，反应的焓变由始态和终态决定，催化剂不改变焓变，C选项错误；D．根据盖斯定律，反应I+Ⅱ可得目标方程CH3OH(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋3H2(g)ΔH=ΔH1+ΔH2，D选项错误；答案选A。5．（2023秋·四川内江·高二统考期末）下列实验能达到目的的是实验目的实验方法或操作A测定中和反应的反应热用保温杯替代烧杯更有利于减少热量散失，同时可以用温度传感器采集反应溶液的温度，实现化学实验数字化、形象化B探究浓度对化学反应速率的影响量取同体积不同浓度的NaClO溶液，分别加入等体积等浓度的溶液，对比现象C探究催化剂对反应速率的影响将等体积等浓度的氯化铁和硫酸铜溶液分别加入到体积相同的2%和10%的溶液中，对比产生气泡的快慢D检验的存在向待测液中先加入氯化钡溶液，再加入稀盐酸，观察是否有白色沉淀产生A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A．测定中和反应的反应热可以用保温杯替代烧杯更有利于减少热量散失，同时可以用温度传感器采集反应溶液的温度，实现化学实验数字化、形象化，A项正确；B．NaClO溶液和的溶液反应无明显现象，无法根据实验现象进行浓度对化学反应速率影响的实验探究，B项错误；C．探究催化剂对反应速率的影响，应将等体积等浓度的氯化铁和硫酸铜溶液应该加入到体积相同的浓度相同溶液中，还应该准备不加氯化铁和硫酸铜的对照实验C项错误；D．先加入稀盐酸，排除氯离子的干扰，再加入氯化钡溶液，D项错误；答案选A。6．（2023秋·重庆北碚·高二统考期末）如图中曲线表示一定条件下一定量的锌粒与足量的稀硫酸反应的过程。若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是A．加入硫酸铜固体 B．加入醋酸钠固体C．稀硫酸换成浓硫酸 D．加热使溶液温度升高【答案】D【分析】由图像可知，曲线b变为曲线a，反应速率加快，生成氢气的物质的量不变。一定量的锌与足量的稀硫酸反应生成氢气，生成的氢气的量取决于锌的量。【解析】A．加入硫酸铜固体，部分锌和硫酸铜反应生成铜，构成铜锌原电池，反应速率加快，但和硫酸反应的锌质量减小，生成氢气的物质的量减小，故不选A；B．加入醋酸钠固体，醋酸钠和硫酸反应生成醋酸和硫酸钠，溶液中氢离子浓度降低，反应速率减慢，故不选B；C．浓硫酸和锌不能生成氢气，故不选C；D．加热使溶液温度升高，反应速率加快，生成氢气的物质的量不变，故选D；故选D。7．（2023秋·高二课时练习）升高温度时，化学反应速率加快，主要原因是A．该化学反应的过程是吸热的B．反应物分子能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多C．该化学反应的过程是放热的D．分子运动速率加快，使反应物分子间的碰撞机会增多【答案】B【解析】A．无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都会加快，A错误；B．升高温度，分子能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，B正确；C．放热反应和吸热反应，升高温度，反应速率都会加快，C错误；D．升高温度，主要使分子能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，D错误；故选B。【关键能力提升练】8．（2023秋·河南郑州·高二统考期末）在相同条件下研究催化剂I、II对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图。下列说法不正确的是A．b曲线可能表示未加入催化剂时X的浓度随t的变化B．与催化剂I相比，使用催化剂II反应活化能更低C．a曲线表示使用催化剂II时Y的浓度随t的变化D．使用催化剂II时，0~2min内，【答案】D【解析】A．b曲线反应速率最慢，故b曲线可能表示未加入催化剂时X的浓度随t的变化，故A正确；B．由图可知，催化剂II比催化剂II催化效果好，说明催化剂II使反应活化能更低，反应更快，则I使反应活化能更高，故B正确；C．由图可知，使用催化剂II时，在0~2min内Y的浓度变化了2.0mol/L，a曲线表示的X的浓度变化了1.0mol/L，二者变化量之比等于化学计量数之比，所以a曲线表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化，故C正确；D．使用催化剂II时，在0~2min内，Y的浓度变化了4.0mol/L，则内，Y的反应速率为=2.0mol/(L·min)，故D错误；故选D。9．（2023秋·高二课时练习）铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示，下列说法正确的是A．“吸附”过程吸热，“脱附”过程放热B．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的ΔH=92kJ·mol1C．降温或加压可以增大反应速率D．该历程中反应速率最慢的过程为N2ad＋H2=N2ad＋3Had【答案】B【解析】A．由图可知，“吸附”是放热过程，而“脱附”则是吸热过程，选项A错误；B．由图像可知，N2(g)＋H2(g)⇌NH3(g)ΔH=46kJ·mol1，即N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=92kJ·mol1，选项B正确；C．降温减小反应速率，选项C错误；D．反应历程中反应速率最慢的过程应为活化能最大的过程，由图可知N2ad＋H2=Nad＋3Had的活化能不为最大，选项D错误；答案选B。10．（2023秋·高二课时练习）某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是A．反应过程a有催化剂参与B．该反应为放热反应，热效应等于ΔHC．使用催化剂，可改变该反应的ΔHD．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2【答案】B【解析】A．由图可知，反应过程a需要的活化能比b要高，所以a没有催化剂参与，A错误；B．由图可知，该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，反应的热效应等于生成物与反应物能量之差，即ΔH，B正确；C．使用催化剂，改变了反应进行的途径，降低了反应的活化能，但不会改变该反应的焓变，C错误；D．E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能，整个反应的活化能为E1，D错误；选B。11．（2023秋·高二课时练习）下列关于反应速率与参与反应物质的浓度的关系式v=k·ca(A)·cb(B)的叙述中，正确的是A．对于所有的化学方程式中，k是数值和单位都不变的常数B．a、b是化学方程式中A和B的系数C．对于某个特定的化学反应，k与所有外界条件都无关D．v=k·ca(A)·cb(B)需要通过实验来确定，不能随意根据化学方程式直接写出【答案】D【解析】A．对于不同的化学方程式中，k的数值和单位是不同的，不是常数，A项错误；B．对于很多反应，这种关系式中浓度的方次与化学方程式中的系数并无确定关系，B项错误；C．在反应速率与参与反应物质的浓度的关系式中，k是反应速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面积等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快，C项错误；D．不能随意根据化学方程式直接写出反应速率与参与反应物质的浓度的关系式，v=k·ca(A)·cb(B)需要通过实验来确定，D项正确；答案选D。12．（2023秋·高二课时练习）依据图示判断，下列说法不正确的是A．图甲中曲线Ⅱ可以表示催化剂降低了反应的活化能B．图乙中HI分子发生了有效碰撞C．盐酸和氢氧化钠溶液的反应活化能很小D．图甲所示反应：ΔH＜0【答案】B【解析】A．催化剂可降低反应的活化能，由图可知，曲线Ⅱ的活化能较低，可以表示催化剂降低了反应的活化能，选项A正确；B．只有发生化学反应的碰撞才是有效碰撞，由图乙可知碰撞后没有生成新分子，即没有发生化学反应，HI分子没有发生有效碰撞，选项B错误；C．酸和碱反应不需要外界做功的条件下就能发生，说明它们已经处于活跃状态，因此活化能很小，选项C正确；D．反应物总能量大于生成物的总能量，反应放热，选项D正确；答案选B。13．（2022秋·甘肃庆阳·高二校考阶段练习）草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：MnO+H2C2O4+H+—Mn2++CO2↑+H242C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下：组别10%硫酸体积/mL温度/℃其他物质I2mL20II2mL2010滴饱和MnSO4溶液III2mL30IV1mL201mL蒸馏水(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为。(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验和(用I～IV表示，下同)；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验和。(3)对比实验I和IV，可以研究对化学反应速率的影响。【答案】(1)2：5(2)ⅠⅡⅠⅢ(3)浓度【分析】探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率影响，需在其它条件相同的条件下设置对比实验；对比实验I和IV，根据两个实验中反应物不同量分析实验目的；对比实验中，必须确保溶液总体积相同，以此解题。【解析】（1）反应MnO4－+H2C2O4+H+

→Mn2++CO2↑+H2O中，Mn元素的化合价由+7价降至+2价，MnO4为氧化剂，1molMnO4得到5mol电子，C元素的化合价由+3价升至+4价，H2C2O4为还原剂，1molH2C2O4失去2mol电子，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂物质的量之比为2：5；（2）研究催化剂对化学反应速率的影响，应保证温度、浓度相同，则选实验Ⅰ和Ⅱ；研究温度对化学反应速率的影响，应保证浓度、不使用催化剂相同，则选实验Ⅰ和Ⅲ；（3）实验Ⅰ和Ⅳ，硫酸的浓度不同，可研究硫酸溶液浓度对反应速率的影响。14．（2023秋·高二课时练习）图Ⅰ、Ⅱ依次表示在酶浓度一定时，反应速率与反应物浓度、温度的关系。请据图回答下列问题：(1)图Ⅰ中，反应物达到某一浓度时，反应速率不再上升，其原因是。(2)图Ⅱ中，催化效率最高的温度为(填“”或“”)点所对应的温度。(3)图Ⅱ中，点到点曲线急剧下降，其原因是。(4)将装有酶、足量反应物的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃的水浴锅内，后取出，转入25℃的水浴锅中保温，试管中反应速率加快的为(填“甲”或“乙”)。【答案】酶的浓度一定A温度过高，酶的活性下降甲【解析】(1)由图Ⅰ分析，反应物浓度增大到一定限度，反应速率不再上升，说明决定化学反应速率的主要因素是酶的浓度，故答案为：酶的浓度一定；(2)由图Ⅱ分析，点的反应速率最快，催化效率最高，故答案为：A；(3)点到点曲线急剧下降是由于温度升高，酶的活性急速下降，故答案为：温度过高，酶的活性下降；(4)由图Ⅱ可知，0~25℃范围内，温度越高，反应速率越快，所以甲试管转入25℃的水浴中加热时反应速率加快；乙试管在