高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡

第七章 化学反应速率和化学平衡
第1节 化学反应速率及其影响因素
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1．了解化学反应速率的概念，化学反应速率的定量表示方法。

2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。

3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。

4．了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的作用。

1．表示方法
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。

2．表达式和单位 (1)表达式：v ＝Δc
Δt。

[注意] 由此计算得到的反应速率是平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。

(2)单位：mol·L －1
·min －1
或mol·L －1
·s －1。

3．与化学方程式中化学计量数的关系
化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。

问题1 理解化学反应速率的计算方法与注意事项
在2 L 的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

回答下列问题：
(1)该反应的反应物和生成物分别是_____________________________________，反应方程式为__________________________________________________。

(2)0～10 s 的平均反应速率v (H 2)＝__________；v (HI)＝________。

(3)根据上述反应速率数值，分析用不同物质表示同一化学反应时，化学反应速率值是否必须相同？ (4)能否用I 2表达该反应的反应速率，为什么？ 答案：(1)H 2和I 2、HI H 2(g)＋I 2(s)
2HI(g)
(2)0.039 5 mol·L －1
·s －1
0.079 mol·L －1
·s －1
(3)同一反应，用不同物质表示的化学反应速率值可能相同，也可能不同，但表示的意义都相同，并且化学反应速率之比等于化学计量数之比。

(4)不可以 因为对于有固体或纯液体参加的反应物，其浓度视为常数，故不能用固体或纯液体物质表示化学反应速率。

化学反应速率的2种计算方法与4点注意
(1)2种计算方法
①定义式法：根据“v ＝Δc
Δt
”进行计算。

②比例式法：根据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。

(2)4点注意事项
①由图像书写化学反应时，要注意“
”和“===”的准确运用。

②计算化学反应速率时要注意题目所给的是某物质的物质的量还是物质的量浓度。

③单位使用要规范，mol·L －1
·s －1
容易错写成mol/L·s。

④当反应物为固体或者纯液体时，不能用来计算化学反应速率大小。

问题2 化学反应速率的3种比较方法
(1)同一物质比较法。

换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。

(2)比值比较法。

比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应a A ＋b B c C ＋d D ，
比较
v a
与
v b
，若
v a
>
v b
，则A 表示的化学反应速率比B 表示的大。

(3)归一法。

当化学反应速率单位一致时，可用各物质的速率除以该物质前面的化学计量数，即全部“归一”，然后比较，数值大的反应速率最大。

[注意] 无论采用何种方法，都要确保所比较物质的单位统一。

[对点练] 已知反应4CO ＋2NO 2=====催化剂
N 2＋4CO 2在不同条件下的化学反应速率如下，请按由大到小的顺序进行排序_______________________________________。

①v(CO)＝1.5 mol·L－1·mi n－1
②v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1
③v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1
⑤v(NO2)＝0.01 mol·L－1·S－1
解析：换算成同一物质再比较，如以N2为标准，①②④⑤项分别换算为0.375 mol·L－1·min－1、0.35 mol·L－1·min－1、0.275 mol·L－1·min－1、0.3 mol·L－1·min－1。

答案：③①②⑤④
角度一化学反应速率的比较和计算
1．(2014·北京高考)一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。

不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如表所示。

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1
B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol·L－1·min－1
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
解析：选C 根据题目信息可知，0～6 min，生成22.4 mL O2(标准状况)，消耗0.002 mol H2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6 min时，剩余0.002 mol H2O2，此时c(H2O2)＝0.20 mol·L－1，C项错误；反应至6 min时，消耗0.002 mol H2O2，转化率为50%，D项正确。

2．在一定条件下，对于反应A 2(g)＋3B23(g)来说，下列所表示的化学反应速率中最大的是( )
A．v(A2)＝0.8 mol·L－1·s－1
B．v(A2)＝40 mol·L－1·min－1
C．v(AB3)＝1.0 mol·L－1·s－1
D．v(B2)＝1.2 mol·L－1·s－1
解析：选A B 项，v (A 2)＝4060
mol·L －1·s －1≈0.67 mol·L －1·s －1
；C 项，v (A 2)＝
v 3
2
＝
1.0
2
mol·L －1
·s －1＝0.5 mol·L －1·s －1
；D 项，v (A 2)＝
v
2
3
＝
1.23
mol·L －1·s －1＝0.4 mol·L －1·s －1
，对比后可知A 项符合题意。

角度二 “三段式”模板突破化学反应速率的计算 3．NH 3和O 2在一定条件下发生反应：4NH 3(g)＋3O 2
2
(g)＋6H 2O(g)，现向一容积不变的2 L 密
闭容器中充入4 mol NH 3和3 mol O 2,4 min 后反应达到平衡，测得生成的H 2O 占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是( )
A ．v (N 2)＝0.125 mol·L －1
·min －1
B ．v (H 2O)＝0.375 mol·L －1
·min －1
C ．v (O 2)＝0.225 mol·L －1
·min －1
D ．v (NH 3)＝0.250 mol·L －1
·min －1
解析：选C 设转化的NH 3的物质的量为x ， 4NH 3(g)＋3O 2
(g)
2N 2(g)＋6H 2O(g)
n (始)/mol 4 3 0 0 n (变)/mol x 0.75x 0.5x 1.5x n (平)/mol 4－x 3－0.75x 0.5x 1.5x
由 1.5x 4－x ＋3－0.75x ＋0.5x ＋1.5x ×100%＝40%，解得x ＝2，v (NH 3)＝2 mol 2 L 4 min ＝0.250 mol·L －1·min －1
，则v (O 2)＝0.187 5 mol·L －1
·min －1
，v (N 2)＝0.125 mol·L －1
·mi n －1
，v (H 2O)＝0.375 mol·L －1
·min －1。

4．(2016·北京西城调研)向体积为2 L 的固定密闭容器中通入3 mol X 气体，在一定温度下发生如下反应：
＋3Z(g)。

经5 min 后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍，
则用Y 表示的化学反应速率为______________，X 的转化率为_____________。

解析：定温、定容下，压强之比等于气体的物质的量之比，设X 转化的物质的量为2a mol ，则依据三段式计算：
g)＋3Z(g)
起始/mol 3 0 0 转化/mol 2a a 3a 平衡/mol 3－2a a 3a 所以有3＋2a ＝1.2×3，a ＝0.3，则
v (Y)＝0.3 mol 2 L 5 min ＝0.03 mol·L －1·min －1
，
X 的转化率＝2×0.3 mol
3 mol ×100%＝20%。

答案：0.03 mol·L －1
·min －1
20%
“三段式法”的解题模式
对于反应m A(g)＋n
p C(g)＋q D(g)，开始(t 1)时A 的浓度为 a mol·L －1，B 的浓度为b mol·L
－1
，反应进行到某一时刻(t 2)时，A 消耗了x mol·L －1
，则化学反应速率可计算如下： m A(g)＋n B(g)p C(g) ＋ q D(g)
起始/mol·L －1
a b 0 0 转化/mol·L
－1
x nx m px m qx m
某一时刻/mol·L －1
a －x
b －nx m px m qx m
则：v (A)＝
x
t 2－t 1
mol·L －1·s －1
，
v (B)＝nx m t 2－t 1 mol·L －1·s －1
，
v (C)＝px m t 2－t 1 mol·L －1·s －1
，
v (D)＝qx m t 2－t 1
mol·L －1·s －1。

1．内因(主要因素)
反应物本身的性质，如Na 、Mg 、Al 与水反应的速率由大到小的顺序为 Na>Mg>Al 。

2．外因(其他条件不变，只改变一个条件
)
3．理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

②活化能：如图
图中：E1为正反应的活化能，E3为使用催化剂时的活化能，E2为逆反应的活化能，反应热为E1－E2。

③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。

(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
问题影响化学反应速率的因素分析
(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁________铝(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”、“减小”或“不变”)
①升高温度：________；②增大盐酸浓度：________；
③增大铁的质量：________；④增加盐酸体积：________；
⑤把铁片改成铁粉：________；⑥滴入几滴CuSO4溶液：________；
⑦加入NaCl固体：________；⑧增大压强________。

(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2，为什么？
__________________________________________________________________________。

提示：(1)小于 (2)①增大 ②增大 ③不变 ④不变
⑤增大 ⑥增大 ⑦不变 ⑧不变 (3)不会产生H 2，Fe 与稀硝酸反应生成NO ；常温下，Fe 在浓硫酸中钝化。

影响化学反应速率的因素
(1)影响化学反应速率最主要的因素是反应物的性质。

(2)升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率都加快。

(3)改变压强，实质是通过改变体积而使浓度发生改变来实现化学反应速率的改变。

若压强改变导致了反应物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。

对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。

故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。

(4)在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时不能只看起始加入时物质的浓度，应该看加入后其在混合液的浓度。

(5)不特别指明，催化剂一般是加快反应速率。

(6)固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。

角度一 浓度和压强对化学反应速率的影响 1．(2016·陕西宝鸡质检)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 ．②>①>④>③ B ．④>③>②>① C ．①>②>④>③ D ．①>②>③>④
解析：选A ①中c (A)＝c (B)＝0.01 mol 0.02 L ＝0.5 mol·L －1
；
②中c (A)＝c (B)＝0.05 mol 0.05 L ＝1 mol·L －1
；
③中c (A)＝c (B)＝0.1 mol·L －1
2＝0.05 mol·L －1
；
④中c (A)＝c (B)＝0.5 mol·L －12
＝0.25 mol·L －1。

在其他条件一定的情况下，浓度越大，化学反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。

2．一定温度下，反应N 2(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N 2
C ．恒容，充入He
D ．恒压，充入He
解析：选C A 项，气体的物质的量不变，缩小体积，气体的物质的量浓度增大，化学反应速率增大；B 项，容积不变，充入N 2，使反应物N 2的物质的量浓度增大，浓度越大，化学反应速率越大；C 项，容积不变，充入He ，反应容器内压强增大，但N 2、O 2、NO 的物质的量浓度并没有变化，因此不改变化学反应速率；D 项，压强不变，充入He ，反应容器的体积必然增大，N 2、O 2、NO 的物质的量浓度减小，化学反应速率减小。

惰性气体对化学反应速率的影响
(1)恒温恒容
充入“惰气”――→引起
总压强增大，但各物质的浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。

(2)恒温恒压
充入“惰气”――→引起体积增大――→引起各反应物浓度减小(活化分子浓度减小)――→引起反应速率减慢。

角度二 温度和催化剂对化学反应速率的影响
3．
是制备硫酸的重要反应。

下列叙述正确的是( )
A ．催化剂V 2O 5不改变该反应的逆反应速率
B ．增大反应体系的压强，化学反应速率一定增大
C ．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D ．在t 1、t 2时刻，SO 3(g)的浓度分别是c 1、c 2，则时间间隔t 1～t 2内，SO 3(g)生成的平均速率为v ＝
c 2－c 1
t 2－t 1
解析：选D V 2O 5作为催化剂，能同等程度改变正、逆化学反应速率，A 项错误；压强并不是影响化学反应速率的唯一因素，只有当其他条件不变时增大压强，化学反应速率才增大，B 项错误；不管反应吸热还是放热，降低温度均减小化学反应速率，达到平衡所需的时间增多，C 项错误；据v ＝Δc
Δt
，可知Δc ＝
c 2－c 1，Δt ＝t 2－t 1，D 项正确。

4．某温度下，在体积为2 L 的密闭容器中，充入1 mol 气体A 和a mol 气体B ，发生如下反应：A(g)＋。

5 min 后反应达到平衡时n (A)为0.4 mol 。

在反应过程中体系的温度持续升高，实验
测得混合气体中C的含量与温度关系如图所示。

下列叙述正确的是( )
A．0～5 min，C物质的平均反应速率为0.04 mol·L－1·min－1
B．图中T1时正反应速率等于T3时正反应速率
C．该反应T2时的平衡常数大于T3时的平衡常数
D．图中T2时若只增大压强，则正、逆反应速率不改变
解析：选C 根据化学反应方程式可知，平衡时C的物质的量是1.2 mol，0～5 min其平均反应速率是0.12 mol·L－1·min－1，A项错误；温度越高，反应速率越大，B项错误；因该反应中反应物和生成物都是气体，故增大压强，正、逆反应速率均增大，D项错误。

角度三综合因素对化学反应速率的影响
5．[双选](2012·上海高考)为探究锌与稀硫酸的反应速率[用v(H2)表示]，向反应混合液中加入某些物质。

下列判断正确的是( )
A．加入NH4HSO4固体，v(H2)不变
B．加入少量水，v(H2)减小
C．加入CH3COONa固体，v(H2)减小
D．滴加少量CuSO4溶液，v(H2)减小
解析：选B、C 加入NH4HSO4固体使溶液中c(H＋)增大，v(H2)加快，A错误；加水使溶液中c(H＋)减小，v(H2)减小，B正确；CH3COO－＋H＋3COOH，溶液中c(H＋)减小，v(H2)减小，C正确；锌与置换出的铜能形成铜锌原电池，v(H2)加快，D错误。

6．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
MnO－4＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)
用4 mL 0.001 mol·L－1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响。

改变的条件如表所示：
(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，实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是__________________________________________________________________。

解析：(1)根据电子守恒列式可得：n(MnO－4)×(7－2)＝n(H2C2O4)×2×(4－3)，则n(MnO－4)∶n(H2C2O4)＝2∶5。

(2)研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全相同。

(3)对比Ⅰ和Ⅳ，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅是c(H＋)不同，故可研究c(H＋)对化学反应速率的影响。

加1 mL水的目的是确保c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和总体积不变。

答案：(1)2∶5(2)ⅠⅡⅠⅢ
(3)c(H＋)(或硫酸溶液的浓度) 确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体积不变
(1)催化剂能够同等程度的改变正、逆化学反应速率，但不能改变反应进行的程度，工农业生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。

(2)综合比较四种条件的影响因素，影响程度依次为催化剂、温度、浓度和压强。

(3)对于溶液中进行的反应，要综合考虑多种因素，如钝化问题、原电池问题等。

类型1 全程速率－时间图像
如Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。

原因解释：AB段(v增大)，因反应为放热(填“放热”或“吸热”)反应，随反应的进行，温度逐渐升高，化学反应速率逐渐增大；BC段(v减小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，化学反应速率减小。

[对点练]
1．把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由图表示。

在下列因素中：①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl－的浓度。

影响反应速率的因
素是( )
A．①④B．③④
C．①②③ D．②③
解析：选C 镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，是镁与H＋间的置换反应，与Cl－无关。

在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，反应速率也会加快；随着反应的进行，c(H＋)不断减小，反应速率会逐渐减慢。

2．用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。

下列分析正确的是( )
A．O E段表示的平均速率最快
B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为
0．4 mol·L－1·min－1
C．O E、EF、FG三段中，该反应用CO2表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D．F点收集到的CO2的量最多
解析：选B O E段、EF段、FG段中生成的CO2分别为0.01 mol、0.02 mol、0.005 mol，则消耗HCl 的量分别为0.02 mol、0.04 mol、0.01 mol，用HCl表示的反应速率分别为0.2 mol·L－1·min－1、0.4 mol·L －1·min－1、0.1 mol·L－1·min－1，所以EF段平均反应速率最快，G点收集到的CO
2的量最多。

类型2 物质的量(或物质的量浓度)－时间图像
例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

(1)由图像得出的信息：
①X、Y是反应物，Z是产物；
②t 3时反应达到平衡，X 、Y 没有全部反应。

(2)根据图像可进行如下计算：
①某物质的平均反应速率、转化率，如：
v (X)＝n 1－n 3V ·t 3
mol·L －1·s －1
；
Y 的转化率＝
n 2－n 3
n 2
×100%。

②确定化学方程式中的化学计量数之比，如X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数之比为 (n 1－n 3)∶(n 2－n 3)∶
n 2。

[对点练]
3．一定温度下，向容积为2 L 的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是( )
A ．该反应的化学方程式为3
B ＋4D 6A ＋2C
B ．反应进行到1 s 时，v (A)＝v (D)
C ．反应进行到6 s 时，B 的平均反应速率为0.05 mol·L －1·s －1
D ．反应进行到6 s 时，各物质的平均反应速率相等
解析：选C A 中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比，Δn (A)∶Δn (B)∶Δn (C)∶Δn (D)＝(1.2－0)mol∶(1.0－0.4)mol∶(1.0－0.2)mol∶(0.4－0)mol ＝6∶3∶4∶2，所以化学方程式为3B ＋＋2D ，A 错误；不论在什么时刻，用各物质表示的化学反应
速率之比等于化学计量数之比，B 、D 错误。

4．已知：CO 2(g)＋3H 2
3
OH(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－49.0 kJ·mol －1。

一定条件下，向体积为1 L
的恒容密闭容器中充入1 mol CO 2和3 mol H 2，测得CO 2和CH 3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。

下列叙述中正确的是( )
A ．3 min 时，用CO 2的浓度表示的正反应速率等于用CH 3OH 的浓度表示的逆反应速率
B ．从反应开始到平衡，H 2的平均反应速率v (H 2)＝0.225 mol·L －1·min －1
C ．13 min 时，向容器中充入2 mol 氦气，该反应的化学反应速率增加
D ．13 min 时，向容器中充入2 mol 氦气，CO 2的转化率增加
解析：选B A 项，3 min 时反应还没有平衡，错误；B 项，v (H 2)＝3v (CO 2)＝3×0.75 mol·L
－1
10 min ＝0.225
mol·L －1
·min －1
，正确；C 项，由于容器的体积没有变化，所以各成分的浓度没有变化，化学反应速率不变，错误；同理，平衡没有移动，D 错误。

类型3 速率－外界条件图像 以N 2(g)＋3H 2
3
(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1
为例。

请填写变化并画出变化曲线。

(1)速率－浓度(c )图像
(2)速率－温度(T )图像
(3)速率－压强(p )图像
(4)速率－催化剂图像
说明：①外界条件(浓度、温度、压强等)增强，曲线在原图像的上方；条件减弱，曲线在原图像的下方。

②浓度改变时，图像中一条曲线连续，一条曲线不连续；其他条件改变，图像中曲线不连续。

③对于反应前后气体的化学计量数之和相等的反应，改变压强时，v正、v逆同等倍数增大或减小，图像如图：
[对点练]
5．对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)( )
解析：选C 分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。

增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A 正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C 错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。

6．向某密闭容器中加入0.3 mol A 、0.1 mol C 和一定量的B 三种气体。

一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[t 0～t 1阶段c (B)未画出]。

图乙为t 2时刻后改变条件平衡体系中化学反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件并且改变的条件均不同。

已知，t 3～t 4阶段为使用催化剂。

下列说法正确的是( )
A ．若t 1＝15 s ，生成物C 在t 0～t 1时间段的化学反应速率为0.004 mol·L －1·s －1
B ．t 4～t 5阶段改变的条件为降低反应温度
C ．B 的起始物质的量为0.02 mol
D ．t 5～t 6阶段可能是增大压强 解析：选A v (C)＝Δc
Δt
＝
－
－1
15 s
＝0.004 mol·L －1·s －1
，A 正确；由t 4～t 5阶段，
反应速率同等程度减小可知，反应为减小压强的等体积反应，即化学方程式为＋2C(g)，B
错误；化学计量数之比等于Δc 之比，根据
＋2C(g)求出Δc (B)＝0.03 mol·L －1
，则起始
浓度为0.02 mol ·L －1
，容器体积为2 L ，n (B)＝0.04 mol ，C 错误；t 5～t 6阶段改变的条件应是升高温度，D 错误。

[综合练]
1．(2013·福建高考)NaHSO 3溶液在不同温度下均可被过量KIO 3氧化，当NaHSO 3完全消耗即有I 2析出，根据I 2析出所需时间可以求得NaHSO 3的反应速率。

将浓度均为 0.020 mol·L －1
的NaHSO 3溶液(含少量淀粉)10.0 mL 、KIO 3(过量)酸性溶液40.0 mL 混合，记录10～55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。

据图分析，下列判断不正确的是( )
A ．40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B ．图中b 、c 两点对应的NaHSO 3反应速率相等
C ．图中a 点对应的NaHSO 3 反应速率为5.0×10－5
mol·L －1
·s －1
D ．温度高于40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析： 选B 由题给图像可知，温度低于40 ℃时，温度升高，溶液变蓝的时间短，但温度高于40 ℃
时情况相反，A 项正确；因为b 、c 两点的温度不同，反应速率不可能相等，B 项错误；图中a 点所用的时间为80 s ，则NaHSO 3的反应速率为：(0.020 mol·L －1
×10.0 mL×10－3
L·mL －1
)÷(50 mL×10－3
L·mL －1
)÷80 s ＝5.0×10－5
mol·L －1
·s －1
，C 项正确；由题给条件，55 ℃时未观察到溶液变蓝可知，所以温度高于40 ℃时，淀粉易糊化，不宜作该实验的指示剂，D 项正确。

2．(2015·上海高考节选)白云石的主要成分是CaCO 3·MgCO 3，在我国有大量的分布。

以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途。

白云石经煅烧、熔化后得到钙镁的氢氧化物，再经过碳化实现Ca 2＋
、Mg 2＋
的分离。

碳化反应是放热反应，化学方程式如下：Ca(OH)2＋Mg(OH)2＋3CO 2
3
＋Mg(HCO 3)2＋H 2O
完成下列填空：
(1)Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性________(填“强”或“弱”)；Ca(OH)2的溶解度比Mg(OH)2的溶解度________(填“大”或“小”)。

(2)碳化温度保持在50～60 ℃。

温度偏高不利于碳化反应，原因是________________、________________。

温度偏低也不利于碳化反应，原因是_____________________________。

(3)已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示，在10 min 到13 min 之内钙离子的反应速率为______________________________________________。

15 min 之后钙离子浓度增大，原因是_____________________________(用化学方程式表示)。

解析：(1)元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强。

由于金属性Ca>Mg ，所以碱性Ca(OH)2>Mg(OH)2。

Ca(OH)2微溶于水，而Mg(OH)2难溶于水，所以溶解度：Ca(OH)2>Mg(OH)2。

(2)发生
的碳化反应化学方程式如下：Ca(OH)2＋Mg(OH)2＋3CO 2
3
＋
Mg(HCO 3)2＋H 2O ，该反应是放热反应，碳化温度保持在50～60 ℃。

温度偏高不利于碳化反应，原因是该反应是放热反应，升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动，不利于平衡的正向移动；二是Mg(HCO 3)2温度偏高时发
生
分解反应，也不利于碳化。

若温度偏低，反应速率慢，反应产生物质的效率低，因此对反应的进行不利。

(3)根据图示在10 min 到13 min 之内钙离子的反应速率为v (Ca 2＋
)＝
－－1
3 min
＝0.009
mol·L －1
·min －1。

15 min 之后钙离子浓度增大，原因是产生的CaCO 3与水及溶解的CO 2发生反应：CaCO 3＋CO 2＋H 2O===Ca(HCO 3)2，产生了易于溶解的Ca(HCO 3)2。

答案：(1)强 大
(2)平衡逆向移动 Mg(HCO 3)2分解 反应速率慢
(3)0.009 mol·L －1
·min －1
CaCO 3＋CO 2＋H 2O===Ca(HCO 3)2
准确把握图像变化分析影响因素
对于速率图像，关键要把握以下几点：(1)看清关键点：起点、终点和变化点。

(2)看清变化趋势。

(3)综合分析反应原理，如有的反应放热造成温度升高，反应速率加快；有的反应生成的金属与原金属形成原电池，反应速率加快；有的反应物浓度减小，反应速率减慢；有的反应生成物中有催化剂，反应速率加快。

[全 国 卷]
1．(2015·新课标全国卷Ⅰ节选)Bodensteins 研究了下列反应：
2HI(g)
H 2(g)＋I 2(g)
在716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x (HI)与反应时间t 的关系如下表：
(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K 的计算式为________________。

(2)上述反应中，正反应速率为v 正＝k 正x 2
(HI)，逆反应速率为v 逆＝k 逆x (H 2)x (I 2)，其中k 正、k 逆为速率常数，则k 逆为________(以K 和k 正表示)。

若k 正＝0.002 7 min －1
，在t ＝40 min 时，v 正＝________min
－1。

解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x (HI)均为0.784，
说明此时已达到了平衡状态。

设HI 的初始浓度为1 mol·L －1
，则：
初始浓度/mol·L －1
1 0 0 转化浓度/mol·L －1 0.216 0.108 0.108 平衡浓度/mol·L －1 0.784 0.108 0.108
K ＝
c
2
c
2
c
2
＝
0.108×0.108
0.784
2。

(2)建立平衡时，v
正＝v 逆，即k 正x 2
(HI)＝k 逆x (H 2)·x (I 2)，k 逆＝x 2
x 2
x
2
k 正。

由于该反应
前后气体分子数不变，故k
逆＝
x 2
x 2
x
2
k 正＝
c 2
c
2
c
2
k 正＝k 正
K。

在40 min 时，x (HI)＝0.85，
则v 正＝0.002 7 min －1
×0.852
≈1.95×10－3
min －1。

答案：(1)0.108×0.1080.7842
(2)k 正K
1.95×10－3
2．(2014·新课标全国卷Ⅰ)已知分解1 mol H 2O 2放出热量98 kJ ，在含少量I －
的溶液中，H 2O 2分解的
机理为
H 2O 2＋I －
―→H 2O ＋IO －
慢 H 2O 2＋IO －
―→H 2O ＋O 2＋I －
快
下列有关该反应的说法正确的是( ) A ．反应速率与I －
浓度有关 B ．IO －
也是该反应的催化剂 C ．反应活化能等于98 kJ·mol －1
D ．v (H 2O 2)＝v (H 2O)＝v (O 2)
解析：选A H 2O 2的分解反应主要是由第一个反应决定的，I －
浓度越大，反应速率越快，A 项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I －
，而IO －
为中间产物，B 项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C 项错误；反应速率关系为v (H 2O 2)＝v (H 2O)＝2v (O 2)，D 项错误。

3．(2014·全国高考节选)化合物AX 3和单质X 2在一定条件下反应可生成化合物AX 5。

回答下列问题： 反应AX 3(g)＋X 2
5
(g)在容积为10 L 的密闭容器中进行。

起始时AX 3和X 2均为0.2 mol 。

反应
在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

(1)列式计算实验
a
从反应开始至达到平衡时的反应速率
v (AX 5)__________________________________。

(2)用p 0表示开始时总压强，p 表示平衡时总压强，α表示AX 3的平衡转化率，则α的表达式为_______________________________________________；实验a 和c 的平衡转化率：αa 为________、αc
为________。

解析：(1)开始时n 0＝0.4 mol ，总压强为160 kPa ，平衡时总压强为120 kPa ，则120 kPa 160 kPa ＝n 0.40 mol
，
n ＝0.40 mol×
120 kPa
160 kPa
＝0.30 mol ，设生成AX 5的物质的量为x mol ，则
AX
3(g) ＋ X 25
(g)
起始/mol 0.20 0.20 0 平衡/mol 0.20－x 0.20－x x (0.20－x )＋(0.20－x )＋x ＝0.30，得x ＝0.10
v (AX 5)＝
0.10 mol 10 L×60 min
≈1.7×10－4mol·L －1·min －1。

(2)开始时n 0＝0.40 mol ，总压强为p 0，平衡时总压强为p ，则平衡时p p 0＝n 0.40 mol ，n ＝0.40 mol ×p
p 0，
AX
3(g) ＋ X 2
5
(g)
起始/mol 0.20 0.20 0 平衡/mol 0.20－x 0.20－x x
[(0.20－x )＋(0.20－x )＋x ] mol ＝0.40 mol×p p 0，则x ＝0.40－0.40×p p 0
，则α＝x
0.20
×100%＝
2⎝
⎛⎭
⎪⎫
1－p p
×100%，代入数据可分别计算出αa ＝50%，αc ＝40%。

答案：(1)v (AX 5)＝0.10 mol 10 L×60 min ≈1.7×10－4mol·L －1·min －1
(2)α＝2⎝
⎛⎭
⎪⎫1－p p 0 50% 40%
4．(2012·新课标全国卷节选)COCl 2的分解反应为COCl 2(g)===Cl 2(g)＋CO(g) ΔH ＝＋108 kJ·mol
－
1。

反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min 到14 min 的COCl 2
浓度变化曲线未示出)：
(1)比较第2 min 反应温度T (2)与第8 min 反应温度T (8) 的高低：T (2)________T (8)(填“<”、“>”或“＝”)。

(2)比较产物CO 在2～3 min 、5～6 min 和12～13 min 时平均反应速率[平均反应速率分别以v (2～3)、
v (5～6)、v (12～13)表示]的大小_______________________________。

(3)比较反应物COCl 2在5～6 min 和15～16 min 时平均反应速率的大小：v (5～6)________v (15～16)(填“<”、“>”或“＝”)，原因是__________________________。

解析：(1)从三种物质的浓度变化趋势可知，从第4 min 开始，平衡正向移动。

由于该反应是吸热反应，所以改变的条件是升高温度。

因此有T (2)<T (8)。

(2)根据化学反应速率的定义，可知反应在2～3 min 和12～13 min 处于平衡状态，平均反应速率为0，故v (5～6)>v (2～3)＝v (12～13)。

(3)在5～6 min 和15～16 min 时反应温度相同，但15～16 min 时各组分的浓度都小，因此反应速率小。

答案：(1)< (2)v (5～6)>v (2～3)＝v (12～13)
(3)> 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大。