1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和定量表示方法。
2.了解反應(yīng)活化能的概念，了解催化劑的重要作用。
3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)反應(yīng)速率的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。
4.了解化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。

知識(shí)點(diǎn)一　化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計(jì)算
1．化學(xué)反應(yīng)速率

2．化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的萬(wàn)能方法——三段式法
對(duì)于反應(yīng)mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，起始時(shí)A的濃度為a mol·L－1，B的濃度為b mol·L－1，反應(yīng)進(jìn)行至t1s時(shí)，A消耗了x mol·L－1，則化學(xué)反應(yīng)速率可計(jì)算如下：
　　　　　 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始/(mol·L－1) a b 0 0
轉(zhuǎn)化/(mol·L－1) x
t1/(mol·L－1) a－x b－
則：v(A)＝ mol·L－1·s－1，v(B)＝ mol·L－1·s－1，
v(C)＝ mol·L－1·s－1，v(D)＝ mol·L－1·s－1。
3．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系
對(duì)于已知反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來(lái)表示，當(dāng)單位相同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
如一定溫度下，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g) 2C(g)。已知v(A)＝0.6 mol·L－1·s－1，則v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1。
4．化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較
(1)歸一法
將同一反應(yīng)中的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位、同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，再進(jìn)行速率的大小比較。
(2)比值法
將各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位后，再除以對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，然后對(duì)求出的數(shù)值進(jìn)行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。如反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若＞，則反應(yīng)速率A＞B。
【典例1】(2016·北京高考)下列食品添加劑中，其使用目的與反應(yīng)速率有關(guān)的是(　　)
A．抗氧化劑　　　　　　　 　 B．調(diào)味劑
C．著色劑 D．增稠劑
【答案】A　
【解析】食品中添加抗氧化劑，目的是減慢食品的變質(zhì)速率，與反應(yīng)速率有關(guān)；調(diào)味劑的主要作用是補(bǔ)充、增強(qiáng)或增加食品的味道，與反應(yīng)速率無(wú)關(guān)；著色劑又稱食品色素，是以食品著色為主要目的，豐富和改善食品色澤的物質(zhì)，與反應(yīng)速率無(wú)關(guān)；增稠劑在食品中主要是賦予食品所要求的流變特性，改變食品的質(zhì)構(gòu)和外觀，將液體、漿狀食品形成特定形態(tài)，并使其穩(wěn)定、均勻，提高食品質(zhì)量，以使食品具有黏滑適口的感覺(jué)，與反應(yīng)速率無(wú)關(guān)。
【變式1】（山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2019屆模擬）對(duì)于可逆反應(yīng)A(g)＋3B(s) 2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下，其中表示的反應(yīng)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】本題可以采用歸一法進(jìn)行求解，通過(guò)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率折算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，B物質(zhì)是固體，不能表示反應(yīng)速率；C項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。
知識(shí)點(diǎn)二　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
(1)內(nèi)因
反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為Mg>Al。
(2)外因(只改變一個(gè)條件，其他條件不變)

【特別提醒】　
①改變固體或純液體的量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響。
②濃度、溫度、壓強(qiáng)發(fā)生變化或加入催化劑時(shí)，正、逆反應(yīng)速率均增大或減小，如升高溫度，不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率均加快。
(3)反應(yīng)體系條件改變對(duì)反應(yīng)速率的影響
①恒溫時(shí)：體積縮小壓強(qiáng)增大濃度增大反應(yīng)速率增大。
②恒溫恒容時(shí)：
a．充入氣體反應(yīng)物總壓強(qiáng)增大濃度增大反應(yīng)速率增大。
b．充入“惰性氣體”總壓強(qiáng)增大，但各氣體分壓不變―→各物質(zhì)的濃度不變―→反應(yīng)速率不變。
③恒溫恒壓時(shí)：充入“惰性氣體”體積增大各反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。
總之，壓強(qiáng)改變而對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生的影響是因?yàn)閴簭?qiáng)改變會(huì)引起濃度變化，從而對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。
2．理論解釋——有效碰撞理論
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。
②活化能：如圖

圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，使用催化劑時(shí)的活化能為_(kāi)E3__，反應(yīng)熱為E1－E2。
③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系

【典例2】（北京四中2019屆模擬）下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A．增大反應(yīng)物濃度，能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，所以反應(yīng)速率增大
B．使用合適的催化劑，能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，所以反應(yīng)速率增大
C．對(duì)于任何反應(yīng)，增大壓強(qiáng)都可加快反應(yīng)速率
D．升高溫度，只能增大吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率
【答案】B　
【解析】增大反應(yīng)物濃度和增大氣體反應(yīng)的壓強(qiáng)(縮小體積)，不能增大活化分子百分?jǐn)?shù)，只能增大活化分子數(shù)；升溫和使用催化劑才能增大活化分子百分?jǐn)?shù)；增大壓強(qiáng)只能增大有氣體參加的反應(yīng)的反應(yīng)速率。
【變式2】（河北冀州中學(xué)2019屆模擬）一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋O2(g) 2NO(g)在密閉容器中進(jìn)行，下列措施不改變化學(xué)反應(yīng)速率的是(　　)
A．縮小體積使壓強(qiáng)增大 B．恒容，充入N2
C．恒容，充入He D．恒壓，充入He
【答案】C　
【解析】A項(xiàng)，氣體的物質(zhì)的量不變，縮小體積，氣體的濃度增大，反應(yīng)速率增大；B項(xiàng)，容積不變，充入N2，使反應(yīng)物N2的濃度增大，反應(yīng)速率增大；C項(xiàng)，容積不變，充入He，雖然反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，但反應(yīng)物N2、O2、NO的濃度并沒(méi)有變化，因此不影響反應(yīng)速率；D項(xiàng)，壓強(qiáng)不變，充入He，反應(yīng)容器的體積必然增大，總壓強(qiáng)雖然沒(méi)變，但N2、O2、NO的濃度減小，反應(yīng)速率減小。
知識(shí)點(diǎn)三 速率－時(shí)間(v-t)圖像
由圖像變化分析外界條件對(duì)其影響，已知反應(yīng)為mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1。
1．“漸變”類v-t圖像
圖像
分析
結(jié)論

t1時(shí)v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度

t1時(shí)v′正突然減小，v′逆逐漸減小；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度

t1時(shí)v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
t1時(shí)其他條件不變，增大生成物的濃度

t1時(shí)v′逆突然減小，v′正逐漸減小；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
t1時(shí)其他條件不變，減小生成物的濃度

2．“斷點(diǎn)”類v-t圖像
圖像
分析
結(jié)論

t1時(shí)v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行
t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＞p＋q(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng))
t1時(shí)其他條件不變，升高溫度且Q＞0(吸熱反應(yīng))

t1時(shí)v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行
t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＜p＋q(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))
t1時(shí)其他條件不變，升高溫度且Q＜0(放熱反應(yīng))

t1時(shí)v′正、v′逆均突然減小，且v′正＞v′逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行
t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＜p＋q(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))
t1時(shí)其他條件不變，降低溫度且Q＜0(放熱反應(yīng))

t1時(shí)v′逆、v′正均突然減小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行
t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＞p＋q(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng))
t1時(shí)其他條件不變，降低溫度且Q＞0(吸熱反應(yīng))

3．“平臺(tái)”類v-t圖像
圖像
分析
結(jié)論

t1時(shí)v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移動(dòng)
t1時(shí)其他條件不變使用催化劑
t1時(shí)其他條件不變?cè)龃蠓磻?yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無(wú)變化)

t1時(shí)v′正、v′逆均突然減小且v′正＝v′逆，平衡不移動(dòng)
t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無(wú)變化)
【典例3】（山西大學(xué)附中2019屆模擬）對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0已達(dá)平衡，如果其他條件不變時(shí)，分別改變下列條件，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時(shí)改變條件，t2時(shí)重新建立平衡)(　　)


【答案】C
【解析】分析時(shí)要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強(qiáng)，v正、v逆都增大，v正增大的倍數(shù)大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆都瞬間增大，C錯(cuò)誤；加入催化劑，v正、v逆同時(shí)同倍數(shù)增大，D正確。
【變式3】（遼寧沈陽(yáng)二中2019屆模擬）某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)＋xB(g) 2C(g)，達(dá)到平衡后，在不同的時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時(shí)間的變化如圖甲所示，正逆反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖乙所示，下列說(shuō)法中正確的是(　　)

A．30～40 min間該反應(yīng)使用了催化劑
B．化學(xué)方程式中的x＝1，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C．30 min時(shí)降低溫度，40 min時(shí)升高溫度
D．8 min前A的平均反應(yīng)速率為0.08 mol·L－1·min－1
【答案】D　
【解析】A項(xiàng)，若使用催化劑，則化學(xué)反應(yīng)速率加快，故錯(cuò)誤；由甲圖像可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，都為1；由乙圖像可知，30 min時(shí)改變的條件為減小壓強(qiáng)，40 min時(shí)改變的條件為升高溫度，且升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。8 min前A的平均反應(yīng)速率為＝0.08 mol·L－1·min－1。

考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)速率
【典例4】（吉林東北師大附中2019屆模擬）NH3和純凈的O2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g)，現(xiàn)向一容積不變的2 L密閉容器中充入4 mol NH3和3 mol O2，4 min后，測(cè)得生成的H2O占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是(　　)
A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1
B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1
C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1
【答案】C　
【解析】設(shè)4 min時(shí)，生成6x mol H2O(g)
4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) n(總)
起始/mol　　　4　　　　3　　 　0　　 　0　　 7
變化/mol 4x 3x 2x 6x
4－4x　　 3－3x　　 2x　　 6x　 7＋x
據(jù)題意，則有：＝0.4，解得：x＝0.5
則4 min內(nèi)H2O的變化濃度為Δc(H2O)＝＝1.5 mol·L－1，v(H2O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，再由各物質(zhì)表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別為v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1。
【變式1】（2019·新課標(biāo)Ⅰ）水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工過(guò)程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領(lǐng)域中?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）Shibata曾做過(guò)下列實(shí)驗(yàn)：①使純H2緩慢地通過(guò)處于721 ℃下的過(guò)量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0250。
②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0192。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃時(shí)，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行反應(yīng)，則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_(kāi)________（填標(biāo)號(hào)）。
A．＜0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50
（3）我國(guó)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用?標(biāo)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(xué)方程式_______________________。
（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃時(shí)水煤氣變換中CO和H2分壓隨時(shí)間變化關(guān)系（如下圖所示），催化劑為氧化鐵，實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的和相等、和相等。

計(jì)算曲線a的反應(yīng)在30~90 min內(nèi)的平均速率(a)=___________kPa·min?1。467 ℃時(shí)和隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是___________、___________。489 ℃時(shí)和隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是___________、___________。
【答案】（1）大于
（2）C
（3）小于 2.02 COOH*+H*+H2O*==COOH*+2H*+OH*（或H2O*===H*+OH*）
（4）0.0047 b c a d
【解析】
（1）H2還原氧化鈷的方程式為：H2(g)＋CoO(s)===Co(s)＋H2O(g)；CO還原氧化鈷的方程式為：CO(g)＋CoO(s)===Co(s)＋CO2(g)，平衡時(shí)H2還原體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（）高于CO還原體系中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（），故還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO大于H2；
（2）721 ℃時(shí)，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，可設(shè)其物質(zhì)的量為1mol，則
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
起始（mol） 1 1 0 0
轉(zhuǎn)化（mol） x x x x
平衡（mol） 1-x 1-x x x
則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=，因該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故x0.5，由此可判斷最終平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0.25~0.50，故答案為C；
（3）根據(jù)水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并結(jié)合水煤氣變換的反應(yīng)歷程相對(duì)能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤氣變換的ΔH小于0；活化能即反應(yīng)物狀態(tài)達(dá)到活化狀態(tài)所需能量，根據(jù)變換歷程的相對(duì)能量可知，最大差值為：

其最大能壘（活化能）E正=1.86-(-0.16)eV=2.02eV；該步驟的反應(yīng)物為COOH*+H*+H2O*＝COOH*+2H*+OH*；因反應(yīng)前后COOH*和1個(gè)H*未發(fā)生改變，也可以表述成H2O*＝H*+OH*；
（4）由圖可知，30~90 min內(nèi)a曲線對(duì)應(yīng)物質(zhì)的分壓變化量Δp=（4.08-3.80）kPa=0.28 kPa，故曲線a的反應(yīng)在30~90 min內(nèi)的平均速率(a)==0.0047 kPa·min?1；由（2）中分析得出H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0.25~0.5，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)介于0~0.25，即H2的分壓始終高于CO的分壓，據(jù)此可將圖分成兩部分：

由此可知，a、b表示的是H2的分壓，c、d表示的是CO的分壓，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CO分壓增加，H2分壓降低，故467 ℃時(shí)PH2和PCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是b、c；489 ℃時(shí)PH2和PCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是a、d。
考點(diǎn)二 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
【典例5】(2017·江蘇卷)H2O2分解速率受多種因素影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)得70 ℃時(shí)不同條件下H2O2濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)

A．圖甲表明，其他條件相同時(shí)，H2O2濃度越小，其分解速率越快
B．圖乙表明，其他條件相同時(shí)，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．圖丙表明，少量Mn2＋存在時(shí)，溶液堿性越強(qiáng)，H2O2分解速率越快
D．圖丙和圖丁表明，堿性溶液中，Mn2＋對(duì)H2O2分解速率的影響大
【答案】D
【解析】從圖甲看出，相同時(shí)間內(nèi)，起始c(H2O2)越大，H2O2的濃度變化量越大，即分解速率越快，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖乙看出，NaOH溶液濃度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖丙看出，0.1 mol·L－1NaOH與1.0 mol·L－1 NaOH所示曲線相比，0.1 mol·L－1 NaOH對(duì)應(yīng)曲線表示的H2O2分解速率快，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
【變式5】(2018·江蘇卷節(jié)選)在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。
將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置如圖1)

反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是________________________________________________________________________；
當(dāng)反應(yīng)溫度高于380℃時(shí)，NOx的去除率迅速下降的原因可能是________________________________________________________________________。
【答案】迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大　催化劑活性下降；NH3與O2反應(yīng)生成了NO
【解析】迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高而增大與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大；溫度高于380℃，催化劑活性下降，且NH3與O2反應(yīng)生成了NO導(dǎo)致NOx的去除率減小。
考點(diǎn)三 有關(guān)反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)探究
【典例6】(2018·北京高考)(1)I－可以作為水溶液中SO2歧化反應(yīng)的催化劑，可能的催化過(guò)程如下。將ⅱ補(bǔ)充完整。
ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O
ⅱ.I2＋2H2O＋________===________＋________＋2I－
(2)探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與SO2歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)如下：分別將18 mL SO2飽和溶液加入2 mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)
序號(hào)
試劑組成
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
A
0.4 mol·L－1 KI
溶液變黃，一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁
B
a mol·L－1 KI
0.2 mol·L－1 H2SO4
溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快
C
0.2 mol·L－1 H2SO4
無(wú)明顯現(xiàn)象
D
0.2 mol·L－1 KI
0.000 2 mol I2
溶液由棕褐色很快褪色，變?yōu)辄S色，出現(xiàn)渾濁較A快

①B是A的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，則a＝________。
②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是____________________________________________________。
③實(shí)驗(yàn)表明，SO2的歧化反應(yīng)速率D>A。結(jié)合ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率解釋原因：_____________________________________________________________________________________。
【解析】(1)根據(jù)歧化反應(yīng)的特點(diǎn)，反應(yīng)ⅰ生成S，則反應(yīng)ⅱ需生成H2SO4，即I2將SO2氧化為H2SO4，反應(yīng)的離子方程式為I2＋2H2O＋SO2===SO＋4H＋＋2I－。(2)①對(duì)比實(shí)驗(yàn)只能存在一個(gè)變量，因?qū)嶒?yàn)B比實(shí)驗(yàn)A多了H2SO4，則B中KI溶液的濃度應(yīng)不變，故a＝0.4。②由表中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，I－是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H＋單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反應(yīng)速率。③加入少量I2時(shí)，反應(yīng)明顯加快，說(shuō)明反應(yīng)ⅱ比反應(yīng)ⅰ快；D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H＋使反應(yīng)ⅰ加快。
【答案】(1)SO2　SO　4H＋
(2)①0.4?、贗－是SO2歧化反應(yīng)的催化劑，H＋單獨(dú)存在時(shí)不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反應(yīng)速率
③反應(yīng)ⅱ比ⅰ快；D中由反應(yīng)ⅱ產(chǎn)生的H＋使反應(yīng)ⅰ加快
【變式6】（浙江臺(tái)州中學(xué)2019屆模擬）某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對(duì)該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響，探究如下：
(1)在25 ℃下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。
實(shí)驗(yàn)編號(hào)
初始pH
廢水樣品體積/mL
草酸溶液體積/mL
蒸餾水體積/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60


測(cè)得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中的Cr2O濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。

(2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為_(kāi)_____________(填化學(xué)式)。
(3)實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果表明_________________________________________________；
實(shí)驗(yàn)①中O～t1時(shí)間段反應(yīng)速率v(Cr3＋)＝____________ mol·L－1·min－1(用代數(shù)式表示)。
(4)該課題組對(duì)鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：
假設(shè)一：Fe2＋起催化作用；
假設(shè)二：________________；
假設(shè)三：________________；
………
(5)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。
[除了上述實(shí)驗(yàn)提供的試劑外，可供選擇的試劑有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測(cè)定]
實(shí)驗(yàn)方案(不要求寫具體操作過(guò)程)
預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論



【解析】(1)實(shí)驗(yàn)①、②中初始pH不同，為探究pH對(duì)反應(yīng)速率的影響，則實(shí)驗(yàn)②、③為探究一定濃度草酸溶液用量對(duì)反應(yīng)速率的影響，則實(shí)驗(yàn)②、③中試劑總用量應(yīng)相同。(2)草酸中C為＋3價(jià)，則其被氧化為CO2。(3)實(shí)驗(yàn)①和②表明pH越小，則Cr2O轉(zhuǎn)化為Cr3＋的反應(yīng)速率越快；v(Cr3＋)＝2v(Cr2O)＝ mol·L－1·min－1。(4)根據(jù)鐵明礬的組成可知，起催化作用的還可能為Al3＋、SO。(5)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，加入等物質(zhì)的量的K2SO4·Al2(SO4)3·
24H2O代替①中的鐵明礬，驗(yàn)證起催化作用的是否為Fe2＋。
【答案】(1)20　20　(2)CO2　(3)溶液的pH對(duì)該反應(yīng)的速率有影響　　(4)Al3＋起催化作用　SO起催化作用
(5)
實(shí)驗(yàn)方案(不要求寫具體操作過(guò)程)
預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論
用等物質(zhì)的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替實(shí)驗(yàn)①中的鐵明礬，控制其他反應(yīng)條件與實(shí)驗(yàn)①相同，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)
反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后，若溶液中c(Cr2O)大于實(shí)驗(yàn)①中的c(Cr2O)，則假設(shè)一成立；若兩溶液中的c(Cr2O)相同，則假設(shè)一不成立
考點(diǎn)四 速率常數(shù)及其應(yīng)用
【典例7】(2018·全國(guó)卷Ⅲ)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。反應(yīng)2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH＝＋48 kJ·mol－1，采用大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂催化劑，在323 K和343 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。

(1)343 K時(shí)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________%。平衡常數(shù)K343 K＝________(保留2位小數(shù))。
(2)比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a______vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率
k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計(jì)算a處的＝________(保留1位小數(shù))。
【解析】(1)溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時(shí)間越短，曲線a達(dá)到平衡的時(shí)間短，則曲線a代表343 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率變化，曲線b代表323 K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率變化。
由題圖可知，343 K時(shí)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α＝22%。設(shè)起始時(shí)SiHCl3(g)的濃度為1 mol·L－1，則有
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
起始/(mol·L－1) 　1　　　　　　 0　　　　 　0
轉(zhuǎn)化/(mol·L－1) 0.22 0.11 0.11
平衡/(mol·L－1) 0.78 0.11 0.11
則343 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)
K343 K＝＝≈0.02。
(2)溫度越高，反應(yīng)速率越快，a點(diǎn)溫度為343 K，b點(diǎn)溫度為323 K，故反應(yīng)速率：
va＞vb。反應(yīng)速率 則
343 K下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)v正＝v逆，即
此時(shí)SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝22%，經(jīng)計(jì)算可得SiHCl3、
SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.78、0.11、0.11，則有k正×0.782＝k逆×0.112，＝≈0.02。a處SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率α＝20%，此時(shí)SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.8、0.1、0.1，則有＝eq \f(k正x\o\al(2,＝·eq \f(x\o\al(2,＝0.02×≈1.3。
【答案】(1)22　0.02　(2)大于　1.3
【方法技巧】
1．速率常數(shù)含義
速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1 mol·L－1時(shí)的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數(shù)大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。
化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比，而速率常數(shù)是其比例常數(shù)，在恒溫條件下，速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此，可以應(yīng)用速率方程求出該溫度下任意濃度時(shí)的反應(yīng)速率。
2．速率方程
一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。
對(duì)于反應(yīng)：aA＋bB===gG＋hH
則v＝kca(A)·cb(B)(其中k為速率常數(shù))。
如：①SO2Cl2SO2＋Cl2　　 v＝k1c(SO2Cl2)
②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)
③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)
3．速率常數(shù)的影響因素
溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度不同，速率常數(shù)將有不同的值，但濃度不影響速率常數(shù)。
【變式7】(2016·海南高考)順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1，2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：

該反應(yīng)的速率方程可表示為：v(正)＝k(正)c(順)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時(shí)為常數(shù)，分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。回答下列問(wèn)題：
(1)已知：t1溫度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1＝________；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。
(2)t2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是________(填曲線編號(hào))，平衡常數(shù)值K2＝__________；溫度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是_______________________________________________________。

【解析】(1)根據(jù)v(正)＝k(正)c(順)、k(正)＝0.006 s－1，則v(正)＝0.006c(順)，k(逆)＝0.002 s－1，v(逆)＝k(逆)c(反)＝0.002c(反)，化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，則0.006c(順)＝0.002c(反)，K1＝c(反)/c(順)＝0.006÷0.002＝3；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，說(shuō)明斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH小于零。
(2)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，c(順)的濃度大，單位時(shí)間的濃度變化大，w(順)的變化也大，故B曲線符合題意，設(shè)順式異構(gòu)體的起始濃度為x，該可逆反應(yīng)左右物質(zhì)系數(shù)相等，均為1，則平衡時(shí)，順式異構(gòu)體為0.3x，反式異構(gòu)體為0.7x，所以平衡常數(shù)值K2＝0.7x÷0.3x＝，因?yàn)镵1＞K2，放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以溫度t2大于t1。
【答案】(1)3　小于 (2)B　　大于　放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

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