高考化学大一轮复习 专题七 第1讲 化学反应速率(含解析)

第1讲 化学反应速率
[考纲要求] 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产、生活和科学研究领域中的重要作用。

考点一 化学反应速率
1．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。

2．数学表达式及单位
v ＝
Δc Δt
，单位为mol·L －1·min －1或mol·L －1·s －1。

3．规律
同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。

深度思考
1．化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率？能否用固体或纯液体表示化学反应速率？
答案 化学反应速率一般指平均速率；不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。

2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
( )
(2)由v ＝
Δc
Δt
计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值 ( )
(3)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同 ( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ 题组一 “v ＝Δc
Δt
”的应用
1．某温度时，在2 L 容器中X 、Y 、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

由此分析，该反应的化学方程式为___________；从反应开始至 2 min 时，Z 的反应速率为____________。

答案 3Y ＋Z
2X 0.025 mol·L －1
·min
－1
解析 找出2 min 内X 、Y 、Z 三种物质的浓度变化量为Δc (X)＝0.2 mol 2 L ＝0.1 mol·L －1，Δc (Y)＝1.0 mol －0.7 mol 2 L ＝0.15
mol·L －1
，Δc (Z)＝1.0 mol －0.9 mol 2 L
＝0.05 mol·L －1。

根据
反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数分别为2、3、1。

根据图像可以确定X 是生成物，Y 、Z 是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y ＋Z
2X 。

再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2 min 时，Z 的反应速率为v (Z)＝Δc (Z)/Δt ＝0.05 mol·L －1
2 min
＝0.025 mol·L
－1·min－1。

2．在恒温恒容的容器中进行反应N2(g)＋3H2(g)高温高压
催化剂2NH3(g)，若氮气浓度由0.1 mol·L－1降到0.06 mol·L－1需2 s，那么由0.06 mol·L－1降到0.024 mol·L－1需要的反应时间为( )
A．等于1.8 s B．等于1.2 s C．大于1.8 s D．小于1.8 s
答案C
解析前 2 s内的反应速率为v(N2)＝
0.1 mol·L－1－0.06 mol·L－1
2 s
＝0.02 mol·L－1·s－1，若反应速
率不变，t＝0.06 mol·L－1－0.024 mol·L－1
0.02 mol·L－1·s－1
＝1.8 s。

因为随
着反应的进行，反应速率减慢，所以t>1.8 s。

失误防范
(1)“===”、“”运用不准确。

(2)计算速率时忽略体积，用物质的量变化值除以时间。

(3)单位运算不规范，如把a mol/(L·min)表示为a mol/L·min 或a mol/(Lmin)。

题组二化学反应速率的大小比较
3．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是
( )
A．v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1
B．v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1
C．v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1
D．v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1
答案C
解析转化为相同的物质表示的反应速率进行比较，B项v(CO)＝1.4 mol·L－1·min－1，C项v(CO)＝1.6 mol·L－1·min－1，D 项v(CO)＝1.1 mol·L－1·min－1，C项速率最快。

4．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是
( )
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1
B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1
C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1
D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1
答案D
解析本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。

反思归纳
化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。

(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。

(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。

(3)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 a 与v B b ，若v A a ＞v B
b
，
则A 表示的反应速率比B 的大。

题组三 “三段式”模板突破化学反应速率的计算 5．NH 3和纯净的O 2在一定条件下发生如下反应： 4NH 3(g)＋3O 2(g)
2N 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，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
答案 C
解析 设4 min 时，生成6x mol H 2O(g) 4NH 3(g)＋3O 2(g)2N 2(g)＋6H 2O(g) n (总)
起始量mol 4 3 0 0 7 变化量
mol 4x 3x 2x 6x
4 min 量mol 4－4x 3－3x 2x 6x 7＋x
据题意，则有：6x
7＋x ＝0.4 解得：x ＝0.5
则4 min 内H 2O 的变化浓度为
Δc (H 2O)＝3 mol 2 L
＝1.5 mol·L －1
v (H 2O)＝1.5 mol·L －1
4 min
＝0.375 mol·L －1·min －1
，
再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为v (N 2)＝0.125 mol·L －1
·min
－
1
，
v (NH 3)＝0.250 mol·L －1·min －1， v (O 2)＝0.187 5 mol·L －1·min －1。

思维模型
对于较为复杂的关于反应速率的题目，常采用以下步骤和模板计算：
(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 m A ＋ n B
p C
起始浓度(mol·L －1
) a b c 转化浓度(mol·L －1
) x
nx m px m 某时刻浓度(mol·L －1) a －x b －nx m
c ＋
px m
考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因(主要因素) 反应物本身的性质。

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，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。

(注：E2为逆反应的活化能)
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
深度思考
1．有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。

这种说法是否正确，对此你如何理解？
答案这句话是正确的。

但压强仅对有气体参加的反应起作用。

增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。

而增大浓度可只增大反应物或生成物的浓度，若只增大反应物的浓度，v正瞬间增大，v逆不变。

压强对无气体参与的反应无影响，但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。

2．按要求填空
(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。

(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CuSO 4溶液：____________； ⑦加入NaCl 固体：____________。

(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H 2，为什么？
答案 (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
(3)不会产生H 2，Fe 和稀硝酸反应生成NO ；常温下，Fe 在浓硫酸中钝化。

题组一 浓度与压强对化学反应速率的影响 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 ．②>①>④>③
B ．④>③>②>①
C ．①>②>④>③
D ．①>②>③>④ 答案 A
解析 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，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，
回答下列措施对化学反应速率的影响。

(填“增大”、“减小”或“不变”)
(1)缩小体积使压强增大：__________； (2)恒容充入N 2：__________； (3)恒容充入He ：__________； (4)恒压充入He ：__________。

答案 (1)增大 (2)增大 (3)不变 (4)减小 反思归纳
气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时，对反应速率的影响
(1)恒容：充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。

(2)恒压：充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。

题组二 外界条件对反应速率影响的综合判断
3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na 2S 2O 3＋
H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
解析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)。

4．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( )
A
B．第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
答案D
解析由图像可知，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。

考点三控制变量法探究影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。

变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。

解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。

然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。

然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。

但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。

1．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。

(2)常温下5% H2O2溶液的pH约为6，H2O2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______________。

答案(1)降低了活化能(2)H2O2H＋＋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)碱性环境能增大H2O2分解的速率，酸性环境能减小H2O2分解的速率
解析(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，H2O2的pH约为6，则H2O2为弱酸，其电离方程式为H2O2H＋＋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(⑤>③>④)可得出如下结论：溶液的碱
性增强，能加快H 2O 2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢H 2O 2的分解。

2．某探究小组用HNO 3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。

所用HNO 3浓度为1.00 mol·L －1
、2.00 mol·L －1
，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K 、308 K ，每次实验HNO 3的用量为25.0 mL ，大理石用量为10.00 g 。

(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
2
依据反应方程式12CaCO 3＋HNO 3===12Ca(NO 3)2＋12CO 2↑＋1
2H 2O ，计算
实验①在70～90 s 范围内HNO 3的反应速率(忽略溶液体积变化，写出计算过程)。

答案 (1)
(2)反应时间70～90 s 范围内： Δm (CO 2)＝0.95 g －0.84 g ＝0.11 g
Δn (CO 2)＝0.11 g÷44 g·mol －1
＝0.002 5 mol HNO 3的减少量：
Δn (HNO 3)＝0.002 5 mol÷1
2＝0.005 0 mol
HNO 3的反应速率： v (HNO 3)＝
Δn
HNO 3V ·Δt ＝0.005 0 mol
0.025 0 L×20 s
＝1.0×10－2
mol·L －1
·s
－1
解析 (1)实验①和实验②探究HNO 3的浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO 3的浓度不同，故实验②中HNO 3的浓度应为1.00 mol·L －1。

实验①和③探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其余条件要保持一致。

实验①和④探究大理石规格(粗、细)对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细 颗粒。

(2)反应时间70～90 s 范围内： Δm (CO 2)＝0.95 g －0.84 g ＝0.11 g
Δn (CO 2)＝0.11 g÷44 g·mol －1
＝0.002 5 mol HNO 3的减少量：
Δn (HNO 3)＝0.002 5 mol÷1
2＝0.005 0 mol
HNO 3的反应速率： v (HNO 3)＝
Δn
HNO 3V ·Δt ＝0.005 0 mol
0.025 0 L×20 s
＝1.0×10－2
mol·L －1
·s －1。

反思归纳
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
解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。

探究高考明确考向
1．(2013·福建理综，12)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3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、KIO3(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，实验结果如下图。

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 答案 B
解析 应读懂题干，当溶液变蓝时亚硫酸氢钠恰好完全反应，然后根据选项逐一进行 分析。

A 由图像可知，40 ℃之前温度越高溶液变蓝所需要的时间越短；40 ℃之后温度越高溶液变蓝所需要的时间越长，其变化趋势相反。

B 项b 、c 两点的温度不同，所以反应速率不相等。

C 项当溶液变蓝时发生反应IO －
3＋5I －
＋6H ＋
===3I 2＋3H 2O ，此时反应6HSO －
3＋2IO －
3===6SO 2－
4＋2I －
＋6H ＋
恰好结束，即溶液变蓝时NaHSO 3恰好完全反应，v (NaHSO 3)＝0.020 mol·L －1
×10.0 mL 80 s×50.0 mL ＝
5.0×10－5
mol·L －1
·s －1。

D 项温度高于40 ℃时，淀粉易糊化，故淀粉不宜在高于40 ℃的条件下作指示剂。

2．(2012·福建理综，12)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO 2光催化染料R 降解反应的影响如下图所示。

下列判断正确的是 ( )
A ．在0～50 min 之间，pH ＝2和pH ＝7时R 的降解百分率相等
B ．溶液酸性越强，R 的降解速率越小
C ．R 的起始浓度越小，降解速率越大
D．在20～25 min之间， pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1
答案A
解析在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，故A正确；pH为2、7、10时，通过曲线的倾斜程度可看出溶液的酸性越强，R的降解速率越大，故B错误；图中无法比较同一pH条件下，R的起始浓度与降解速率的关系，故C错误；20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.2×10－4mol·L－1/5 min＝4×10－6mol·L－1·min －1，故D错误。

3．(2010·福建理综，12)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结果应是
( )
A．2.5 μmol·L－1·min－1和2.0 μmol·L－1
B．2.5 μmol·L－1·min－1和2.5 μmol·L－1
C．3.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1
D．5.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1
答案B
解析据图像可知，4 min时化合物Bilirubin的浓度为20 μmol·L－1，8 min时其浓度为10 μmol·L－1，因此4～8 min
间的平均反应速率为20 μmol·L－1－10 μmol·L－1
4 min
＝2.5
μmol·L－1·min－1。

进一步分析图像可知0～4 min间的平均分
解速率为
40 μmol·L －1－20 μmol·L
－1
4 min
＝5.0 μmol·L
－
1
·min －1
，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比
递减变化，因此可估算8～12 min 间平均分解速率为 1.25 μmol·L －1
·min
－1
，12～16 min 间平均分解速率为0.625
μmol·L －1·min －1
，因此16 min 时反应物的浓度大致应为10 μmol·L －1
－1.25 μmol·L －1
·min －1
×4 min－0.625 μmol·L
－1
·min －1×4 min＝2.5 μmol·L －1
，故B 项正确。

4．(2009·山东理综，14)2SO 2(g)＋O 2(g)
V 2O 5
△
2SO 3(g)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，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)生成的平均反应速率为v ＝c 2－c 1
t 2－t 1
答案 D
解析 本题考查化学反应速率与化学平衡知识，意在考查学生运用化学反应速率和化学平衡解决实际问题的能力。

催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，A 项错误；压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，增大反应体系的压强，浓度不一定增大，如恒容下充入惰性气体，速率并没有增大，B 项错误；降低温度反应速率减小，将延长反应达到平衡的时间，C 项错误；化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少
量或生成物浓度的增加量来表示，D 项正确。

5．[2013·重庆理综，11(1)②]催化反硝化法可用于治理水中硝酸盐的污染，H 2能将NO －
3还原为N 2。

25 ℃时，反应进行10 min ，溶液的pH 由7变为12，上述反应的离子方程式为
________________________________________________________________________，
其平均反应速率v (NO －
3)为________ mol·L －1
·min －1。

答案 2NO －3＋5H 2=====催化剂N 2＋2OH －＋4H 2O 10－3
解析 反应中碱性增强，故应有OH －
生成，根据得失电子守恒有5H 2＋2NO －
3―→N 2＋OH －
，根据电荷守恒有5H 2＋2NO －
3―→N 2＋2OH －
，最后由元素守恒得5H 2＋2NO －
3=====催化剂N 2＋2OH －
＋4H 2O 。

v (NO －3)＝v (OH －)＝10－2 mol·L －1－10－1 mol·L －7
10 min
≈10－3 mol·L
－1
·min －1。

6．(2013·安徽理综，28)某酸性工业废水中含有K 2Cr 2O 7。

光照下，草酸(H 2C 2O 4)能将其中的Cr 2O 2－
7转化为Cr 3＋。

某课题组研究发现，少量铁明矾[Al 2Fe(SO 4)4·24H 2O]即可对该反应起催化作用。

为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下： (1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH 和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

测得实验①和②溶液中的Cr2O2－7浓度随时间变
化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学
式)。

(3)实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应
速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。

(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提
出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：Fe2＋起催化作用；
假设二：________；
假设三：________；
……
(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。

[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。

溶液中Cr2O2－7的浓度可用仪器测定]
实验方案
(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
答案(1)
实验编号初始pH
废水样
品体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
③20 20
(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响2c0－c 1
t1
(4)Al3＋起催化作用SO2－4起催化作用
(5)
实验方案(不要求写具体操作过程) 预期实验结果和结论
用等物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O 代替实验①中的铁明矾，控制其他条件与实验①相同，进行对比实验反应进行相同时间后，若溶液中c(Cr2O2－7)大于实验①中的c(Cr2O2－7)，则假设一成立，若两溶液中的c(Cr2O2－7)相同，则假设
一不成立
解析首先看清实验目的，确定条件改变的唯一变量，再根据图给信息进行综合分析；对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。

(1)要保证其他量不变，草酸用量为唯一变量，必须保证溶液的体积为100 mL，所以加入草酸和水的体积之和应为40 mL，两者的具体体积没有要求，只需与②中数据不同即可。

(2)此反应中铬的化合价由＋6价变为＋3价，化合价降低，所以碳的化合价应升高，草酸中碳的化合价为＋3价，反应后只能变为＋4价，即生成CO2。

(3)通过图像可以明显看到，实验①的反应速率比实验②的快，故pH越小，反应速率越快，说明溶液pH对该反应的速率有影响；在0～t1时间段，Cr2O2－7的浓度改变了(c0－c1) mol·L－1，其反应速率为(c0－c1)/t1mol·L－1·min－1，所以v(Cr3＋)＝2(c0－c1)/t1mol·L－1·min－1。

(4)铁明矾中除结晶水外，共有三种离子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，还有Al3＋和SO2－4。

(5)要想验证假设一正确，必须确定Al3＋和SO2－4不起催化作用，所以可选择K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，为了确保Al3＋和
SO2－4的浓度与原来的相同，所以取和铁明矾相同物质的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O。

7．[2011·福建理综，23(4)]在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO－3＋5SO2－3＋2H＋===I2＋5SO2－4＋H2O
生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应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：
2
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) 40
解析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。

8．(1)[2012·山东理综，29(3)改编]一定温度下，将1 mol N2O4充入体积为1 L的密闭容器中，反应3 s后，NO2的物质的量为0.6 mol，则0～3 s内的平均反应速率v(N2O4)＝________mol·L－1·s－1。

答案 0.1 解析 N 2O 4
2NO 2
0.3 mol 0.6 mol
v (N 2O 4)＝0.3 mol 1 L×3 s
＝0.1 mol·L －1·s －1。

(2)[2010·山东理综，28(2)改编]在一定温度下，向1 L 密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应2HI
H 2＋I 2，2 min 时
生成H 2 0.1 mol ，则0～2 min 内的平均反应速率v (HI)＝__________。

答案 0.1 mol·L －1
·min
－1
解析 v (HI)＝0.1 mol×21 L×2 min
＝0.1 mol·L －1·min －1。

9．[2012·新课标全国卷，27(4)]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下图所示(第10 min 到14 min 的COCl 2浓度变化曲线未示出)： ①计算反应在第8 min 时的平衡常数K ＝____________； ②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“＝”)；
③若12 min 时反应于温度T (8)下重新达到平衡，则此时c (COCl 2)＝________mol·L －1
；
④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___________；
⑤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____________。

答案 ①0.234 mol·L －1
②< ③0.031
④v (5～6)>v (2～3)＝v (12～13) ⑤> 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大 解析 ①根据图像得出以下数据：
COCl 2(g)===Cl 2(g)＋ CO(g) ΔH ＝＋108 kJ·mol －1
开始
mol·L
－1
0.055 0.095 0.07 8 min mol·L
－1
0.04 0.11 0.085
K ＝
c Cl 2·c CO c COCl 2
＝0.11×0.085
0.04
mol·L
－1
≈0.234
mol·L
－1
②2 min 和8 min 时反应都处于平衡状态，在4 min 时生成物浓度都增大，反应物浓度减小，则改变的条件是升高温度，故
T (2)<T (8)。

③设12 min 时COCl 2的平衡浓度为x 。

由于12 min 时反应在温度T (8)下达到平衡，则由平衡常数定义得
K ＝c Cl 2·c CO c COCl 2＝0.12×0.06x
mol·L －1
＝0.234 mol·L
－1
解得x ≈0.031 mol·L
－1
④分析图像表示的意义，根据图像可得出平均反应速率为v (5～6)>v (2～3)＝v (12～13)。

⑤分析图像可知反应在5～6 min 和15～16 min 时，反应温度相同，因为在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，故v (5～6)>v (15～16)。

练出高分
1．某合作小组同学将钢片加入稀硝酸中，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。

该实验中反应速率明显加快的原因可能是 ( ) A ．反应物接触面积增大 B ．压强增大
C ．生成物的催化作用
D ．反应放热导致温度升高 答案 D
解析 该反应速率加快，是因为温度升高所致。

2．已知反应4NH 3＋5O 2
4NO ＋6H 2O ，若反应速率分别用v (NH 3)、
v (O 2)、v (NO)、v (H 2O)表示，则下列正确的关系是
( )
A.45v (NH 3)＝v (O 2)
B.56v (O 2)＝v (H 2O)
C.23v (NH 3)＝v (H 2O)
D.4
5v (O 2)＝v (NO) 答案 D
解析 根据同一反应中用不同物质表示的化学反应速率之比等于物质的化学计量数之比来判断。

3．将等物质的量的A 、B 混合于2 L 的恒容密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)
x C(g)＋2D(g)，经5 min 后，测得D
的量为1 mol，C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1。

则x的值为
( )
A．1 B．2 C．3 D．4
答案B
解析先计算出用D表示的该反应的反应速率：v(D)＝1 mol÷2 L÷5 min＝
0.1 mol·L－1·min－1，根据C与D的速率关系有x∶2＝
0.1 mol·L－1·min－1∶0.1 mol·L－1·min－1，则x＝2。

4．下列说法正确的是
( )
①参加反应的物质的性质是影响化学反应速率的主要因素
②光是影响某些化学反应速率的外界条件之一③决定化学反
应速率的主要因素是浓度④不管什么反应，增大浓度、加热、加压、使用催化剂都可以加快反应速率
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案A
解析影响化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质，①正确，③错误；影响化学反应速率的外因包括浓度、温度、催化剂、压强和其他一些条件(如光等)，②正确；加压对没有气体参加的反应影响不大，④错误。

5．对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是( )
A．通入大量的O2B．增大容器容积
C．移去部分SO3D．降低体系温度
答案A
解析A项中通入氧气，增大了反应物的浓度，正反应速率加快；B项中增大容器体积，反应物的浓度减小，正反应速率减小；C项中移走部分三氧化硫，反应物的浓度不变，正反应速率不变；D项中降低温度，正、逆反应速率都要减小。

故选A。

6．已知某化学实验的结果如下表：
实验序号
反应物在相同温度下
测得的反应速率
v/mol·L－1·min－1大小相同的金属片酸溶液
1 镁条 1 mol·L－1盐酸v1
2 铁片 1 mol·L－1盐酸v2
3 铁片0.1 mol·L－1盐酸v3
下列结论正确的是
( )
A．v1＞v2＞v3B．v3＞v2＞v1
C．v1＞v3＞v2D．v2＞v3＞v1
答案A
解析影响化学反应速率的主要因素是反应物自身的性质，由于镁的活动性比铁强，所以与相同浓度的盐酸反应时，镁条放出氢气的速率大；反应物浓度也影响反应速率，在一定范围内，速率与浓度成正比，故v2＞v3。

7．一定温度下，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下图所示，对该反应的推断合理的是( )
A．该反应的化学方程式为3B＋4D6A＋2C
B．反应进行到1 s时，v(A)＝v(D)。