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第10講 濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
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目標導(dǎo)航
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課程標準 課標解讀
1．通過實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．能通過實驗探究分析不同組分濃度改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能用一定的理論模型說明反應(yīng)條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 1．通過探討交流和實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．認識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能用一定的理論模型說明外界條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
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知識精講
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知識點01 濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．一般規(guī)律
2．定量關(guān)系
（1）反應(yīng)速率方程
①意義：反應(yīng)速率方程可定量地表示化學(xué)反應(yīng)速率與參與反應(yīng)的______濃度的關(guān)系。
②實例：對于反應(yīng)H2O2+2HI===2H2O+I2其反應(yīng)速率方程為v＝kc（H2O2）·c（HI），其表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物H2O2、HI的濃度成______。
（2）反應(yīng)速率常數(shù)（k）
①含義：表示____________下的化學(xué)反應(yīng)速率
②單位：不同反應(yīng)速率方程中k的單位不同
③意義：通常反應(yīng)速率常數(shù)k越大，反應(yīng)進行得______
④影響因素：與濃度無關(guān)，但受______、____________、固體表面積等因素的影響
（3）反應(yīng)速率方程是由實驗測定的，不能根據(jù)化學(xué)方程式直接寫出。
【即學(xué)即練1】反應(yīng)A+B→C的反應(yīng)速率方程式為：v＝kc（A）·c（B），v為反應(yīng)速率，k為速率常數(shù)。當c（A）＝c（B）＝1mol/L時，反應(yīng)速率在數(shù)值上等于速率常數(shù)。下列說法正確的是（ ）。
A．只增大c（A）時，v也增大
B．只增大c（A）時，v值不變
C．只升高溫度時，k值不變
D．只升高溫度時，k值變小
知識點02 壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．基本規(guī)律（對于有氣體參加或生成的反應(yīng)）
2．解釋：壓強的改變導(dǎo)致氣體濃度的改變，從而對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。
（1）壓強增大
（2）壓強減小：化學(xué)反應(yīng)速率______。
【即學(xué)即練2】（2021·連云港高二檢測）下列反應(yīng)中，溫度不變時，縮小容器的體積，化學(xué)反應(yīng)速率不受影響的是（ ）。
A．（NH4）2SO4（aq）+BaCl2（aq）
B．H2（g）+I2（g）
C．NO2（g）+H2O（l）
D．Ca（OH）2（aq）+CO2（g）
知識點03 溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．基本規(guī)律
2．經(jīng)驗規(guī)律——范托夫規(guī)律：對于在溶液中發(fā)生的反應(yīng)，溫度每升高10 K，反應(yīng)速率提高到原來的2～4倍。
3．過渡態(tài)及活化能
（1）過渡態(tài)：一種______沒有完全斷裂、______沒有完全形成的高能量的中間狀態(tài)。
（2）活化能
①定義：______能量與______能量之間的差值。
②符號：______。
③單位：____________。
3．活化能對反應(yīng)速率的影響
（1）活化能越高，反應(yīng)越難進行，反應(yīng)速率越______。
（2）升高溫度，可以提高反應(yīng)物分子的______，______反應(yīng)物分子形成活化分子的比例，使反應(yīng)速率加快。
4．溫度影響反應(yīng)速率的理論解釋
（1）前提：其他條件不變時
（2）過程：升高溫度→普通分子______增加→變成______分子→______分子百分數(shù)______→反應(yīng)速率______。
【即學(xué)即練3】下列說法不正確的是（ ）。
A．能量較高、有可能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子
B．活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差稱為活化能
C．催化劑能參與反應(yīng)，可降低原反應(yīng)所需活化能
D．非活化分子也有可能發(fā)生有效碰撞
知識點05 催化劑和其他因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．催化劑：能______化學(xué)反應(yīng)速率而在反應(yīng)前后本身的______和______性質(zhì)不變的物質(zhì)。
2．催化劑的催化原理
（1）催化反應(yīng)歷程中既包括有催化劑______的反應(yīng)，又包括使催化劑______的反應(yīng)。
（2）催化劑是通過參與反應(yīng)改變______，改變反應(yīng)的______來______化學(xué)反應(yīng)速率。
3．催化劑的特點
4．其他因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
（1）光輻射、放射線輻射、超聲波、電弧、強磁場
（2）高速研磨、反應(yīng)物____________等
【即學(xué)即練5】據(jù)報道，美國已經(jīng)找到名為Trans的鐵系催化劑，使氮氣和氫氣能在常溫常壓下合成氨。該催化劑的作用是（ ）。
A．降低生產(chǎn)能耗 B．使反應(yīng)物的化學(xué)鍵不需破壞
C．使反應(yīng)更完全 D．使反應(yīng)放出更多的熱量
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能力拓展
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考法01 外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
【典例1】（2022·浙江6月選考）恒溫恒容的密閉容器中，在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應(yīng)：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（ ）。
A．實驗①，0~20min，v（N2）＝1.00×10－5mol L－1 min－1
B．實驗②，60min時處于平衡狀態(tài)，x≠0.4
C．相同條件下，增加氨氣的濃度，反應(yīng)速率增大
D．相同條件下，增加催化劑的表面積，反應(yīng)速率增大
【知識拓展】反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．影響因素
2．理論解釋
反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實際是通過影響單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)量，增加（或減少）有效碰撞次數(shù)來實現(xiàn)的。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素主要有溫度、濃度、壓強和催化劑，它們的影響可以歸納如下：
【特別提醒】
1．分析反應(yīng)因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響時有3點需注意
（1）催化劑在化學(xué)反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，降低了正、逆反應(yīng)的活化能，同等程度改變正、逆反應(yīng)速率，但不會改變反應(yīng)的限度和反應(yīng)熱。
（2）升高溫度正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都加快，但加快的程度不同；降低溫度正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都減慢，但減慢的程度不同，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是受溫度影響大。
（3）對于固體和純液體反應(yīng)物，其濃度可視為常數(shù)，改變用量反應(yīng)速率不變。
2．壓強對反應(yīng)速率的影響3種情況：壓強只對有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)速率有影響。
（1）恒溫時，壓縮體積壓強增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率加快。
（2）恒溫時，對于恒容密閉容器。
①充入氣體反應(yīng)物氣體反應(yīng)物濃度增大（壓強也增大）反應(yīng)速率加快。
②充入“惰性”氣體總壓強增大反應(yīng)物濃度未改變反應(yīng)速率不變。
（3）恒溫恒壓時。充入“惰性”氣體體積增大氣體反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。
考法02 化學(xué)反應(yīng)速率圖像
【典例2】（2021·湖南選擇考）已知：A（g）+2B（g）3C（g）△H＜0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng)，t1時達到平衡狀態(tài)I，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ，正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．容器內(nèi)壓強不變，表明反應(yīng)達到平衡
B．t2時改變的條件：向容器中加入C
C．平衡時A的體積分數(shù)：（II）＞（I）
D．平衡常數(shù)K：K（II）＜K（I）
【知識拓展】化學(xué)反應(yīng)速率的圖象分析
1．化學(xué)反應(yīng)速率的基本圖象
（1）圖象
（2）圖象分析
①其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增大而增大
②其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而增大
③有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強增大而增大
④有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著容器體積的增大而減小
⑤分別在較低溫度和較高溫度下反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強的增大及溫度的升高而增大（T2＞T1）
2．速率－時間圖象
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分層提分
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題組A 基礎(chǔ)過關(guān)練
1．設(shè)可逆反應(yīng)：C（固）+CO2（g）2CO（g）（正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)）的反應(yīng)速率為v1；可逆反應(yīng)：2SO2+O22SO3（g）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）的反應(yīng)速率為v2。對于以上化學(xué)反應(yīng)體系，當升高溫度時，v1和v2的變化情況是（ ）。
A．v1增大，v2減小 B．同時增大
C．同時減小 D．v1減小，v2增大
2．對于反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），其他條件不變時，下列措施不能改變化學(xué)反應(yīng)速率的是 （ ）。
A．增大C（s）的量
B．增大H2O（g）的濃度
C．增大CO（g）或H2（g）的濃度
D．減小H2O（g）的濃度
3．對于在一定條件下進行的化學(xué)反應(yīng)：2SO2+O22SO3，改變下列條件，可以提高反應(yīng)物中的活化分子百分數(shù)的是（ ）。
A．升高溫度 B．增大壓強
C．增大容器體積 D．增大反應(yīng)物濃度
4．（2021·廣東省肇慶市高二上學(xué)期期末檢測）甲烷催化二氧化碳重整制合成氣，可減少碳排放，變廢為寶，其主要反應(yīng)為：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＝+247kJ mol－1，在剛性容器中，采用“HSD－2型”催化劑，一定的溫度及壓強范圍內(nèi)，測得反應(yīng)的速率方程為v＝k p（CH4）［p（CH4）表示CH4氣體分壓，氣體各組分的分壓等于總壓乘其體積分數(shù)］，下列推理正確的是（ ）。
A．使用催化劑，反應(yīng)速率加快，△H減小
B．升高溫度或增大壓強均能提高合成氣的產(chǎn)率
C．增大p（CH4），反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大
D．增大p（CO2），反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均不變
5．（2021·營口高二檢測）用純凈的碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳氣體。下列措施對改變該反應(yīng)的速率幾乎沒有影響的是（ ）。
A．用相同濃度但溫度較高的鹽酸代替常溫下的鹽酸
B．增大反應(yīng)體系的壓強或減小反應(yīng)體系的壓強
C．改用相同質(zhì)量但為粉末狀態(tài)的碳酸鈣代替塊狀碳酸鈣
D．改用與原鹽酸含有相同H+濃度的稀硫酸
6．在C（s）+CO2（g）2CO（g）的反應(yīng)中，現(xiàn)采取下列措施：①縮小體積，增大壓強；②增加碳的量；③通入CO2；④恒容下充入N2；⑤恒壓下充入N2，能夠使反應(yīng)速率增大的措施是（ ）。
A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①②④
7．反應(yīng)A（g）+B（g）C（g）+D（g）過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。
（1）該反應(yīng)是________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）；
（2）當反應(yīng)達到平衡時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率________（填“增大”、“減小”或“不變”），原因是_________________________________。
（3）反應(yīng)體系中加入催化劑對反應(yīng)熱是否有影響？____________，原因是_______________________________。
（4）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E1________，E2________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
8．（2021·大連高二檢測）一定條件下，A（g）+B（g）C（g）ΔH＜0，達到平衡后根據(jù)下列圖象判斷：
（1）升高溫度，達到新平衡的是________（填“A”“B”“C”“D”或“E”，下同），新平衡中C的體積分數(shù)__________（填“增大”“減小”或“不變”，下同）。
（2）增大容器體積，減小壓強，達到新平衡的是__________，A的轉(zhuǎn)化率________。
（3）減少C的量，達到新平衡的是____________。
（4）增加A的量，達到新平衡的是________，此時B的轉(zhuǎn)化率________，A的轉(zhuǎn)化率________。
（5）使用催化劑，達到新平衡的是________，C的質(zhì)量分數(shù)__________。
題組B 能力提升練
1．（雙選）下列關(guān)于反應(yīng)速率與參與反應(yīng)物質(zhì)的濃度的關(guān)系式v＝kca（A）·cb（B）的敘述中，正確的是（ ）。
A．對于所有的化學(xué)反應(yīng)，k是數(shù)值和單位都是不變的常數(shù)
B．a(chǎn)、b是化學(xué)方程式中A和B的化學(xué)計量數(shù)
C．對于某個特定的化學(xué)反應(yīng)，k與反應(yīng)物質(zhì)的濃度無關(guān)
D．v＝kca（A）·cb（B）需要通過實驗來確定，不能隨意根據(jù)化學(xué)方程式直接寫出
2．（雙選）（2022·湖南省等級考）反應(yīng)物（S）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物（P或P·Z）的能量與反應(yīng)進程的關(guān)系如下圖所示：
下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進程的說法正確的是（ ）。
A．進程Ⅰ是放熱反應(yīng)
B．平衡時P的產(chǎn)率：Ⅱ＞Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ＞Ⅱ
D．進程Ⅳ中，Z沒有催化作用
3．下列說法中正確的是（ ）。
A．已知t1℃時，反應(yīng)C+CO22CO ΔH＞0的速率為v，若升高溫度，逆反應(yīng)速率減小
B．恒壓容器中發(fā)生反應(yīng)N2+O22NO，若在容器中充入He，正、逆反應(yīng)的速率均不變
C．當一定量的鋅粉和過量的6mol·L－1鹽酸反應(yīng)時，為了減慢反應(yīng)速率，又不影響產(chǎn)生H2的總量，可向反應(yīng)器中加入一些水、CH3COONa溶液或NaNO3溶液
D．對任何一個化學(xué)反應(yīng)，溫度發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)速率一定發(fā)生變化
4．（2021·湖北咸寧高二上學(xué)期期末檢測）A與B在容積為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：aA（s）+bB（g）cC（g）+dD（g），t1、t2時刻分別測得部分數(shù)據(jù)如下表：
n（B）/mol n（C）/mol n（D）/mol 反應(yīng)時間/min
0.12 0.06 0.10 t1
0.06 0.12 0.20 t2
下列說法正確的是（ ）。
A．0～t1內(nèi)，平均反應(yīng)速率v（B）＝mol·L－1·min－1
B．若起始時n（D）＝0，則t2時v（D）＝mol·L－1·min－1
C．升高溫度，v（B）、v（C）、v（D）均增大
D．b∶d＝6∶1
5．（2021·臨沂高二檢測）已知反應(yīng)2HI（g）H2（g）+I2（g）的能量變化如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．常溫下，向體積為V L的容器中充入2mol HI（g）充分反應(yīng)，可吸收12.5kJ的熱量
B．加入催化劑，分子的能量不變，但單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率加快
C．其他條件不變，升高溫度，反應(yīng)速率加快，HI的分解率不變
D．H2（g）+I2（g）2HI（g）的活化能為12.5kJ·mol－1
6．目前應(yīng)用最廣泛的氮氧化物脫除技術(shù)原理為：4NH3（g）+6NO（g）5N2（g）+6H2O（g）△H＝－11.63kJ/mol。其他條件不變時，在2L密閉容器中使用不同的催化劑X、Y、Z，產(chǎn)生n（N2）隨時間的變化如下圖所示。下列說法不正確的是（ ）。
A．用催化劑X與Z，達到平衡時，N2產(chǎn)率一樣
B．用催化劑Y前50s平均反應(yīng)速率v（NH3）＝0.03mol/（L s）
C．分離出體系中的H2O（g）有利于提升氮氧化物的脫除率
D．若體系各物質(zhì)狀態(tài)保持不變，則反應(yīng)在任何溫度下均可自發(fā)進行
7．合成氨工業(yè)的核心反應(yīng)是：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝QkJ·mol－1，能量變化如圖所示，回答下列問題：
（1）在500℃、2×107Pa和催化劑條件下向一密閉容器中充入0.5molN2和1.5molH2，充分反應(yīng)后，放出的熱量______46.2kJ（填“＜”、“＞”或“＝”）。
（2）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E1_________（填“增大”、“減小”、“不變”，下同）；E2－E1。若升高溫度，平衡向______反應(yīng)方向移動（填“正”或“逆”），E2－E1______（填“增大”、“減小”、“不變”）。
（3）將一定量的N2（g）和H2（g）放入1L密閉容器中，在500℃、2×107Pa下達到平衡，測得N2為0.10mol，H2為0.30mol，NH3為0.10mol。計算該條件下達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率________。
（4）在上述（3）反應(yīng)條件的密閉容器中欲提高合成氨中H2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的________（填字母）。
A．向容器中按原比例再充入原料氣
B．向容器中再充入惰性氣體
C．改變反應(yīng)的催化劑
D．分離出氨氣
8．（2021·濟寧高二檢測）某反應(yīng)A（g）+B（g）2C（g）在任一時刻的正、逆反應(yīng)速率可用v正和v逆表示，v正＝k1c（A）·c（B），v逆＝k2c（C），其中k1、k2在一定溫度下均為常數(shù)，c（A）、c（B）、c（C）分別代表某時刻三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。
（1）上述反應(yīng)達到平衡時，三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度關(guān)系可以表示為___________。
（2）在300K時，開始反應(yīng)的A、B濃度均為0.1mol/L，達到平衡時B的轉(zhuǎn)化率為50%，則k1、k2之間的關(guān)系是___________。
（3）升高溫度，k1、k2的變化是_________，增大，說明正反應(yīng)是_______（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)。
（4）在300K時，若k1＝1.0×10－5，且c（A）＝c（B）＝c（C）＝0.010mol/L時，反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_____________。（填“是”或“否”）。
題組C 培優(yōu)拔尖練
1．（2021·福建莆田高二檢測）實驗室用Zn與稀硫酸反應(yīng)來制取氫氣，常加少量CuSO4來增大反應(yīng)速率。為了研究CuSO4的量對H2生成速率的影響，某同學(xué)設(shè)計了實驗方案（見下表），將表中所給的試劑按一定體積混合后，分別加入四個盛有相同大小的Zn片（過量）的反應(yīng)溶液（甲、乙、丙、丁）中，收集產(chǎn)生的氣體，并記錄收集相同體積的氣體所需的時間。
實驗試劑 甲 乙 丙 丁
4mol·L－1H2SO4/mL 20 V1 V2 V3
飽和CuSO4溶液/mL 0 2.5 V4 10
H2O/mL V5 V6 8 0
收集氣體所需時間/s t1 t2 t3 t4
下列說法正確的是（ ）。
A．t1＝t2＝t3＝t4 B．V4＝V5＝10
C．V6＝7.5 D．V1＜V2＜V3＜20
2．（雙選）已知反應(yīng)X（g）+Y（g）nZ（g）ΔH＞0，將X和Y以一定比例混合通入密閉容器中進行反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度隨時間的變化如圖所示。下列說法不正確的是（ ）。
A．10min時，曲線發(fā)生變化的原因是升高溫度
B．10min時，曲線發(fā)生變化的原因是增大壓強
C．反應(yīng)方程式中n＝1
D．0～5min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率為v（X）＝0.04mol·L－1·min－1
3．（雙選）（2021·遼寧省實驗中學(xué)高二檢測）科學(xué)家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應(yīng)機理時，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量關(guān)系如圖所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物種用*標注。下列說法正確的是（ ）。
A．該歷程中活化能最小的反應(yīng)方程式為CH2O*+2H*→CHO*+3H*
B．該歷程中能壘（反應(yīng)活化能）最大的是①
C．該歷程中制約反應(yīng)速率的方程式為CH3O*+3H*→CO*+4H*
D．由此歷程可知：CH3OH（g）CO（g）+2H2（g）ΔH＜0
4．（甘肅蘭州2021~2022學(xué)年高二上學(xué)期期末檢測）工業(yè)上，可采用還原法處理尾氣中NO，其原理：2NO（g）+2H2（g）N2（g）+2H2O（g）△H＜0。在化學(xué)上，正反應(yīng)速率方程式表示為v（正）＝k（正）·cm（NO）·cn（H2），逆反應(yīng)速率方程式表示為v（逆）＝k（逆）·cx（N2）·cy（H2O），其中，k表示反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，m，n，x，y叫反應(yīng)級數(shù)，由實驗測定。在恒容密閉容器中充入NO、H2，在T℃下進行實驗，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：
實驗 c（NO）/mol·L－1 c（H2）/mol·L－1 v（正）/mol·L－1·min－1
① 0.10 0.10 0.414k
② 0.10 0.40 1.656k
③ 0.20 0.10 1.656k
下列有關(guān)推斷正確的是（ ）。
A．上述反應(yīng)中，正反應(yīng)活化能大于逆反應(yīng)活化能
B．若升高溫度，則k（正）增大，k（逆）減小
C．在上述反應(yīng)中，反應(yīng)級數(shù)：m＝2，n＝1
D．在一定溫度下，NO、H2的濃度對正反應(yīng)速率影響程度相同
5．KMnO4酸性溶液與草酸（H2C2O4）溶液反應(yīng)時，溶液紫色會逐漸褪去，反應(yīng)的離子方程式為5H2C2O4+2MnO4－+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O。某探究小組用測定此反應(yīng)溶液紫色消失所需時間的方法，研究外界條件對反應(yīng)速率的影響。該實驗條件作如下限定：
①所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇：0.02mol·L－1、0.002mol·L－1；
②所用H2C2O4溶液的濃度可選擇：0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；
③每次實驗時KMnO4酸性溶液的用量均為4mL、H2C2O4溶液的用量均為2mL。
（1）若要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響，通過變換這些實驗條件，至少需要完成________組實驗進行對比即可得出結(jié)論。
（2）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO4酸性溶液的濃度，測得實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）如下表所示：
KMnO4酸性溶液 濃度（mol·L－1） 溶液褪色所需時間t/min
第1次 第2次 第3次
0.02 14 13 11
0.002 6.7 6.6 6.7
①用0.002mol/LKMnO4酸性溶液進行實驗時，KMnO4的平均反應(yīng)速率____（忽略混合前后溶液體積變化）。
②依據(jù)表中數(shù)據(jù)，不能得出“溶液的褪色所需時間越短，反應(yīng)速率越快”的結(jié)論。某同學(xué)設(shè)計以下方案，可以直接得出“褪色時間越短，反應(yīng)的速率越快”結(jié)論。
KMnO4酸性溶液 H2C2O4溶液
濃度/mol/L 體積（mL） 濃度/mol/L 體積（mL）
0.02 2 b 4
a 2 c 4
則表中a＝____；b＝____；c＝____。
（3）測得某次實驗（恒溫）時溶液中Mn2+物質(zhì)的量與時間關(guān)系如圖。請解釋n（Mn2+）在反應(yīng)起始時變化不大、一段時間后快速增大的原因：________________。
6．（2021 深圳寶安區(qū)高二上學(xué)期期末檢測）下表數(shù)據(jù)是某科研機構(gòu)在某溫度下測得的金屬鎂、鋅和鎳分別在氧氣中進行氧化反應(yīng)時，金屬表面生成氧化物薄膜的實驗數(shù)據(jù)記錄：
反應(yīng)時間t（h） 1 4 9 16 25MgO
膜厚Y（nm） 0.02a 0.08a 0.18a 0.32a 0.50a
ZnO膜厚Y（nm） 1.0×10－3b 4.0×10－3b 9.0×10－3b 1.6×10－2b 2.5×10－2b
NiO膜厚Y（nm） 0.3c 0.6c 0.9c 1.2c 1.5c
（說明：a、b、c均為與溫度有關(guān)的常數(shù)）
請回答下列問題：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，分別建立金屬氧化物的膜厚Y與時間t的函數(shù)關(guān)系式：MgO：_______________；ZnO：_______________。
（2）金屬在一定溫度下氧化腐蝕速率可以用金屬氧化物薄膜的生長率來表示，計算金屬鋅在此高溫下1－25h內(nèi)的氧化腐蝕速率，氧化腐蝕速率：__________。
（3）為了比較三種金屬的氧化腐蝕速率，實驗中除了要控制相同的溫度外，還應(yīng)該控制的變量是__________。
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出NiO膜厚與時間的關(guān)系曲線：
（5）綜合以上信息，判斷三種金屬中哪種金屬具有更良好的耐腐蝕性：_____。第10講 濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
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目標導(dǎo)航
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課程標準 課標解讀
1．通過實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．能通過實驗探究分析不同組分濃度改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能用一定的理論模型說明反應(yīng)條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 1．通過探討交流和實驗探究，了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2．認識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，能用一定的理論模型說明外界條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
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知識精講
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知識點01 濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．一般規(guī)律
2．定量關(guān)系
（1）反應(yīng)速率方程
①意義：反應(yīng)速率方程可定量地表示化學(xué)反應(yīng)速率與參與反應(yīng)的反應(yīng)物濃度的關(guān)系。
②實例：對于反應(yīng)H2O2+2HI===2H2O+I2其反應(yīng)速率方程為v＝kc（H2O2）·c（HI），其表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物H2O2、HI的濃度成正比。
（2）反應(yīng)速率常數(shù)（k）
①含義：表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率
②單位：不同反應(yīng)速率方程中k的單位不同
③意義：通常反應(yīng)速率常數(shù)k越大，反應(yīng)進行得越快
④影響因素：與濃度無關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面積等因素的影響
（3）反應(yīng)速率方程是由實驗測定的，不能根據(jù)化學(xué)方程式直接寫出。
【即學(xué)即練1】反應(yīng)A+B→C的反應(yīng)速率方程式為：v＝kc（A）·c（B），v為反應(yīng)速率，k為速率常數(shù)。當c（A）＝c（B）＝1mol/L時，反應(yīng)速率在數(shù)值上等于速率常數(shù)。下列說法正確的是（ ）。
A．只增大c（A）時，v也增大
B．只增大c（A）時，v值不變
C．只升高溫度時，k值不變
D．只升高溫度時，k值變小
【解析】選A。根據(jù)反應(yīng)速率的表達式v＝kc（A）·c（B），v值與c（A）和c（B）成正比，只增大c（A）時，v值增大；只升高溫度時，反應(yīng)速率v值增大，c（A）和c（B）不變，所以必然是k值增大。
知識點02 壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．基本規(guī)律（對于有氣體參加或生成的反應(yīng)）
2．解釋：壓強的改變導(dǎo)致氣體濃度的改變，從而對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。
（1）壓強增大
（2）壓強減小：化學(xué)反應(yīng)速率減慢。
【即學(xué)即練2】（2021·連云港高二檢測）下列反應(yīng)中，溫度不變時，縮小容器的體積，化學(xué)反應(yīng)速率不受影響的是（ ）。
A．（NH4）2SO4（aq）+BaCl2（aq）
B．H2（g）+I2（g）
C．NO2（g）+H2O（l）
D．Ca（OH）2（aq）+CO2（g）
【解析】選A。縮小容器的體積，增大體系的壓強，增大壓強實質(zhì)為增大氣態(tài)反應(yīng)物的濃度，對于無氣體參加的反應(yīng)，增大壓強對反應(yīng)速率無影響。
知識點03 溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．基本規(guī)律
2．經(jīng)驗規(guī)律——范托夫規(guī)律：對于在溶液中發(fā)生的反應(yīng)，溫度每升高10 K，反應(yīng)速率提高到原來的2～4倍。
3．過渡態(tài)及活化能
（1）過渡態(tài)：一種舊鍵沒有完全斷裂、新鍵沒有完全形成的高能量的中間狀態(tài)。
（2）活化能
①定義：過渡態(tài)能量與反應(yīng)物能量之間的差值。
②符號：Ea。
③單位：kJ·mol－1。
3．活化能對反應(yīng)速率的影響
（1）活化能越高，反應(yīng)越難進行，反應(yīng)速率越小。
（2）升高溫度，可以提高反應(yīng)物分子的能量，增大反應(yīng)物分子形成活化分子的比例，使反應(yīng)速率加快。
4．溫度影響反應(yīng)速率的理論解釋
（1）前提：其他條件不變時
（2）過程：升高溫度→普通分子能量增加→變成活化分子→活化分子百分數(shù)增加→反應(yīng)速率增大。
【即學(xué)即練3】下列說法不正確的是（ ）。
A．能量較高、有可能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子
B．活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差稱為活化能
C．催化劑能參與反應(yīng)，可降低原反應(yīng)所需活化能
D．非活化分子也有可能發(fā)生有效碰撞
【解析】選D。活化分子發(fā)生有效碰撞，要求能量高、碰撞方向正確，發(fā)生有效碰撞的分子是活化分子，故A說法正確；活化能是活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差，故B說法正確；催化劑參加反應(yīng)，能夠降低活化分子的活化能，故C說法正確；有效碰撞是活化分子發(fā)生反應(yīng)時的碰撞，要求具有一定能量和取向，故D說法錯誤。
知識點05 催化劑和其他因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．催化劑：能加快化學(xué)反應(yīng)速率而在反應(yīng)前后本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變的物質(zhì)。
2．催化劑的催化原理
（1）催化反應(yīng)歷程中既包括有催化劑參與的反應(yīng)，又包括使催化劑生成的反應(yīng)。
（2）催化劑是通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程，改變反應(yīng)的活化能來改變化學(xué)反應(yīng)速率。
3．催化劑的特點
4．其他因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
（1）光輻射、放射線輻射、超聲波、電弧、強磁場
（2）高速研磨、反應(yīng)物接觸面積等
【即學(xué)即練5】據(jù)報道，美國已經(jīng)找到名為Trans的鐵系催化劑，使氮氣和氫氣能在常溫常壓下合成氨。該催化劑的作用是（ ）。
A．降低生產(chǎn)能耗 B．使反應(yīng)物的化學(xué)鍵不需破壞
C．使反應(yīng)更完全 D．使反應(yīng)放出更多的熱量
【解析】選A。催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)能夠在較低的溫度下發(fā)生，從而提高活化分子的百分數(shù)，化學(xué)反應(yīng)速率大大加快，A正確。任何化學(xué)反應(yīng)發(fā)生都要斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵，形成新的化學(xué)鍵，所以B是錯誤的。催化劑對化學(xué)平衡的移動無影響，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，故物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率也不變，C錯誤。但是它不能改變反應(yīng)物生成物的能量，因此不會影響反應(yīng)熱的多少，D錯誤。
(
能力拓展
)
考法01 外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
【典例1】（2022·浙江6月選考）恒溫恒容的密閉容器中，在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應(yīng)：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（ ）。
A．實驗①，0~20min，v（N2）＝1.00×10－5mol L－1 min－1
B．實驗②，60min時處于平衡狀態(tài)，x≠0.4
C．相同條件下，增加氨氣的濃度，反應(yīng)速率增大
D．相同條件下，增加催化劑的表面積，反應(yīng)速率增大
【解析】選C。實驗①中，0~20min，氨氣濃度變化量為2.40×10－3mol/L－2.00×10－3mol/L＝4.00×10－4mol/L，v（NH3）＝＝2.00×10－5 mol L－1 min－1，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，v（N2）＝v（NH3）＝1.00×10－5 mol L－1 min－1，A正確；催化劑表面積大小只影響反應(yīng)速率，不影響平衡，實驗③中氨氣初始濃度與實驗①中一樣，實驗③達到平衡時氨氣濃度為4.00×10－4mol/L，則實驗①達平衡時氨氣濃度也為4.00×10－4mol/L，而恒溫恒容條件下，實驗②相對于實驗①為減小壓強，平衡正向移動，因此實驗②60min時處于平衡狀態(tài)，x＜0.4，即x≠0.4，B正確；實驗①、實驗②中0~20min、20min~40min氨氣濃度變化量都是4.00×10－4mol/L，實驗②中60min時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，實驗①和實驗②催化劑表面積相同，實驗①中氨氣初始濃度是實驗②中氨氣初始濃度的兩倍，實驗①60min時反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)，相同條件下，增加氨氣濃度，反應(yīng)速率并沒有增大，C錯誤；對比實驗①和實驗③，氨氣濃度相同，實驗③中催化劑表面積是實驗①中催化劑表面積的2倍，實驗③先達到平衡狀態(tài)，實驗③的反應(yīng)速率大，說明相同條件下，增加催化劑的表面積，反應(yīng)速率增大，D正確。
【知識拓展】反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
1．影響因素
2．理論解釋
反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，實際是通過影響單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)量，增加（或減少）有效碰撞次數(shù)來實現(xiàn)的。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素主要有溫度、濃度、壓強和催化劑，它們的影響可以歸納如下：
【特別提醒】
1．分析反應(yīng)因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響時有3點需注意
（1）催化劑在化學(xué)反應(yīng)過程中參與了反應(yīng)，降低了正、逆反應(yīng)的活化能，同等程度改變正、逆反應(yīng)速率，但不會改變反應(yīng)的限度和反應(yīng)熱。
（2）升高溫度正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都加快，但加快的程度不同；降低溫度正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都減慢，但減慢的程度不同，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是受溫度影響大。
（3）對于固體和純液體反應(yīng)物，其濃度可視為常數(shù)，改變用量反應(yīng)速率不變。
2．壓強對反應(yīng)速率的影響3種情況：壓強只對有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)速率有影響。
（1）恒溫時，壓縮體積壓強增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)速率加快。
（2）恒溫時，對于恒容密閉容器。
①充入氣體反應(yīng)物氣體反應(yīng)物濃度增大（壓強也增大）反應(yīng)速率加快。
②充入“惰性”氣體總壓強增大反應(yīng)物濃度未改變反應(yīng)速率不變。
（3）恒溫恒壓時。充入“惰性”氣體體積增大氣體反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)速率減小。
考法02 化學(xué)反應(yīng)速率圖像
【典例2】（2021·湖南選擇考）已知：A（g）+2B（g）3C（g）△H＜0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng)，t1時達到平衡狀態(tài)I，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ，正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．容器內(nèi)壓強不變，表明反應(yīng)達到平衡
B．t2時改變的條件：向容器中加入C
C．平衡時A的體積分數(shù)：（II）＞（I）
D．平衡常數(shù)K：K（II）＜K（I）
【解析】選BC。根據(jù)圖像可知，向恒溫恒容密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時間從開始到t1階段，正反應(yīng)速率不斷減小，t1~t2時間段，正反應(yīng)速率不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，t2~t3時間段，改變條件使正反應(yīng)速率逐漸增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動，t3以后反應(yīng)達到新的平衡狀態(tài)。容器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為A（g）+2B（g）3C（g），該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，所以在恒溫恒容條件下，氣體的壓強始終保持不變，則容器內(nèi)壓強不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A錯誤；根據(jù)圖像變化曲線可知，t2~t3過程中，t2時v正瞬間不變，平衡過程中不斷增大，則說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，且不是“突變”圖像，屬于“漸變”過程，所以排除溫度與催化劑等影響因素，改變的條件為：向容器中加入C，B正確；最初加入體系中的A和B的物質(zhì)的量的比值為1∶3，當向體系中加入C時，平衡逆向移動，最終A和B各自物質(zhì)的量增加的比例為1∶2，因此平衡時A的體積分數(shù)（II）＞（I），C正確；平衡常數(shù)K與溫度有關(guān)，因該反應(yīng)在恒溫條件下進行，所以K保持不變，D錯誤。
【知識拓展】化學(xué)反應(yīng)速率的圖象分析
1．化學(xué)反應(yīng)速率的基本圖象
（1）圖象
（2）圖象分析
①其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增大而增大
②其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而增大
③有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強增大而增大
④有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著容器體積的增大而減小
⑤分別在較低溫度和較高溫度下反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強的增大及溫度的升高而增大（T2＞T1）
2．速率－時間圖象
(
分層提分
)
題組A 基礎(chǔ)過關(guān)練
1．設(shè)可逆反應(yīng)：C（固）+CO2（g）2CO（g）（正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)）的反應(yīng)速率為v1；可逆反應(yīng)：2SO2+O22SO3（g）（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）的反應(yīng)速率為v2。對于以上化學(xué)反應(yīng)體系，當升高溫度時，v1和v2的變化情況是（ ）。
A．v1增大，v2減小 B．同時增大
C．同時減小 D．v1減小，v2增大
【解析】選A。當溫度升高時，無論正反應(yīng)是吸熱還是放熱，化學(xué)反應(yīng)速率都將增大，只不過增大的程度一個小一些，一個大些。
2．對于反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），其他條件不變時，下列措施不能改變化學(xué)反應(yīng)速率的是 （ ）。
A．增大C（s）的量
B．增大H2O（g）的濃度
C．增大CO（g）或H2（g）的濃度
D．減小H2O（g）的濃度
【解析】選A。改變濃度，可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，而改變固體物質(zhì)的物質(zhì)的量不能改變化學(xué)反應(yīng)速率。
3．對于在一定條件下進行的化學(xué)反應(yīng)：2SO2+O22SO3，改變下列條件，可以提高反應(yīng)物中的活化分子百分數(shù)的是（ ）。
A．升高溫度 B．增大壓強
C．增大容器體積 D．增大反應(yīng)物濃度
【解析】選A。升高溫度，可提高反應(yīng)物中的活化分子百分數(shù)，故A正確；增大壓強，活化分子的百分數(shù)不變，濃度增大，故B錯誤；增大容器體積，活化分子的百分數(shù)不變，濃度減小，故C錯誤；增大反應(yīng)物濃度，活化分子的百分數(shù)不變，濃度增大，故D錯誤。
4．（2021·廣東省肇慶市高二上學(xué)期期末檢測）甲烷催化二氧化碳重整制合成氣，可減少碳排放，變廢為寶，其主要反應(yīng)為：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＝+247kJ mol－1，在剛性容器中，采用“HSD－2型”催化劑，一定的溫度及壓強范圍內(nèi)，測得反應(yīng)的速率方程為v＝k p（CH4）［p（CH4）表示CH4氣體分壓，氣體各組分的分壓等于總壓乘其體積分數(shù)］，下列推理正確的是（ ）。
A．使用催化劑，反應(yīng)速率加快，△H減小
B．升高溫度或增大壓強均能提高合成氣的產(chǎn)率
C．增大p（CH4），反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大
D．增大p（CO2），反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均不變
【解析】選D。催化劑降低反應(yīng)所需活化能，加快反應(yīng)速率，但不會改變△H，所以△H不變，故A錯誤；該反應(yīng)為氣體增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，能提高合成氣的產(chǎn)率；但增大壓強平衡逆向移動，降低合成氣的產(chǎn)率，故B錯誤；根據(jù)速率方程為v＝k p（CH4），增大反應(yīng)物CH4的壓強，p（CH4）增大，反應(yīng)速率加快；平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡常數(shù)不變，故C錯誤；增大反應(yīng)物CO2的分壓，p（CH4）不變，所以速率不變；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D正確。
5．（2021·營口高二檢測）用純凈的碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳氣體。下列措施對改變該反應(yīng)的速率幾乎沒有影響的是（ ）。
A．用相同濃度但溫度較高的鹽酸代替常溫下的鹽酸
B．增大反應(yīng)體系的壓強或減小反應(yīng)體系的壓強
C．改用相同質(zhì)量但為粉末狀態(tài)的碳酸鈣代替塊狀碳酸鈣
D．改用與原鹽酸含有相同H+濃度的稀硫酸
【解析】選B。升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，A錯誤。由于參加反應(yīng)的物質(zhì)沒有氣體，所以增大反應(yīng)體系的壓強或減小反應(yīng)體系的壓強，對化學(xué)反應(yīng)速率無影響，B正確。改用相同質(zhì)量但為粉末狀態(tài)的碳酸鈣代替塊狀碳酸鈣，由于接觸面積增大，所以化學(xué)反應(yīng)速率大大加快，C錯誤。改用與原鹽酸含有相同H+濃度的稀硫酸，由于產(chǎn)生的硫酸鈣是微溶的物質(zhì)，覆蓋在碳酸鈣的表面，使反應(yīng)難以繼續(xù)進行。所以化學(xué)反應(yīng)速率減慢，D錯誤。
6．在C（s）+CO2（g）2CO（g）的反應(yīng)中，現(xiàn)采取下列措施：①縮小體積，增大壓強；②增加碳的量；③通入CO2；④恒容下充入N2；⑤恒壓下充入N2，能夠使反應(yīng)速率增大的措施是（ ）。
A．①④ B．②③⑤ C．①③ D．①②④
【解析】選C。①該反應(yīng)為氣體參加的反應(yīng)，增大壓強，反應(yīng)速率加快，故正確；②增加炭的量，增加固體物質(zhì)的濃度不影響化學(xué)反應(yīng)速率，故錯誤；③通入CO2，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，故正確；④恒容下充入N2，反應(yīng)物的濃度不變，反應(yīng)速率不變，故錯誤；⑤恒壓下充入N2，反應(yīng)物的分壓減小，反應(yīng)速率減小，故錯誤。
7．反應(yīng)A（g）+B（g）C（g）+D（g）過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。
（1）該反應(yīng)是________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）；
（2）當反應(yīng)達到平衡時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率________（填“增大”、“減小”或“不變”），原因是_________________________________。
（3）反應(yīng)體系中加入催化劑對反應(yīng)熱是否有影響？____________，原因是_______________________________。
（4）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E1________，E2________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
【解析】由題圖可以知道，由于該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，所以該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進行，所以A的轉(zhuǎn)化率減小；當在反應(yīng)體系中加入催化劑，能同倍數(shù)的改變化學(xué)反應(yīng)速率，因此對化學(xué)平衡的移動無影響，即對反應(yīng)熱也無影響；因為化學(xué)反應(yīng)速率增大，所以E1和E2同時降低。
【答案】（1）放熱（2）減小；該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動（3）不影響催化劑不改變平衡的移動（4）減小；減小
8．（2021·大連高二檢測）一定條件下，A（g）+B（g）C（g）ΔH＜0，達到平衡后根據(jù)下列圖象判斷：
（1）升高溫度，達到新平衡的是________（填“A”“B”“C”“D”或“E”，下同），新平衡中C的體積分數(shù)__________（填“增大”“減小”或“不變”，下同）。
（2）增大容器體積，減小壓強，達到新平衡的是__________，A的轉(zhuǎn)化率________。
（3）減少C的量，達到新平衡的是____________。
（4）增加A的量，達到新平衡的是________，此時B的轉(zhuǎn)化率________，A的轉(zhuǎn)化率________。
（5）使用催化劑，達到新平衡的是________，C的質(zhì)量分數(shù)__________。
【解析】（1）升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，即向逆反應(yīng)方向移動，圖象B符合，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，消耗C，則C的體積分數(shù)減小。（2）增大容器體積，減小壓強，正、逆反應(yīng)速率都減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，圖象C符合，A的轉(zhuǎn)化率減小。（3）減少C的量即減小生成物的濃度，瞬時減小后逐漸增大，反應(yīng)物的濃度不變，平衡向正反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)速率瞬時不變后逐漸減小，圖象E符合。（4）增加A的量即增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，圖象A符合，B的轉(zhuǎn)化率增大，A的轉(zhuǎn)化率減小。（5）使用催化劑，正、逆反應(yīng)速率都增大，對化學(xué)平衡無影響，圖象D符合，C的質(zhì)量分數(shù)不變。
【答案】（1）B；減小（2）C；減小（3）E（4）A；增大；減小（5）D；不變
題組B 能力提升練
1．（雙選）下列關(guān)于反應(yīng)速率與參與反應(yīng)物質(zhì)的濃度的關(guān)系式v＝kca（A）·cb（B）的敘述中，正確的是（ ）。
A．對于所有的化學(xué)反應(yīng)，k是數(shù)值和單位都是不變的常數(shù)
B．a(chǎn)、b是化學(xué)方程式中A和B的化學(xué)計量數(shù)
C．對于某個特定的化學(xué)反應(yīng)，k與反應(yīng)物質(zhì)的濃度無關(guān)
D．v＝kca（A）·cb（B）需要通過實驗來確定，不能隨意根據(jù)化學(xué)方程式直接寫出
【解析】選CD。在反應(yīng)速率與參與反應(yīng)物質(zhì)的濃度的關(guān)系式中，k是反應(yīng)速率常數(shù)，它表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率，與濃度無關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響。通常，反應(yīng)速率常數(shù)越大，反應(yīng)進行得越快，對于很多反應(yīng)，這種關(guān)系式中濃度的方次與化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)并無確定關(guān)系。由此可見，A、B項均錯誤。
2．（雙選）（2022·湖南省等級考）反應(yīng)物（S）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物（P或P·Z）的能量與反應(yīng)進程的關(guān)系如下圖所示：
下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進程的說法正確的是（ ）。
A．進程Ⅰ是放熱反應(yīng)
B．平衡時P的產(chǎn)率：Ⅱ＞Ⅰ
C．生成P的速率：Ⅲ＞Ⅱ
D．進程Ⅳ中，Z沒有催化作用
【解析】選AD。由圖中信息可知，進程Ⅰ中S的總能量大于產(chǎn)物P的總能量，因此進程I是放熱反應(yīng)，A說法正確；進程Ⅱ中使用了催化劑X，但是催化劑不能改變平衡產(chǎn)率，因此在兩個進程中平衡時P的產(chǎn)率相同，B說法不正確；進程Ⅲ中由S Y轉(zhuǎn)化為P Y的活化能高于進程Ⅱ中由S X轉(zhuǎn)化為P X的活化能，由于這兩步反應(yīng)分別是兩個進程的決速步驟，因此生成P的速率為Ⅲ＜Ⅱ，Ｃ說法不正確；由圖中信息可知，進程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S Z，然后S Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物P Z，由于P Z沒有轉(zhuǎn)化為P+Z，因此，Z沒有表現(xiàn)出催化作用，D說法正確。
3．下列說法中正確的是（ ）。
A．已知t1℃時，反應(yīng)C+CO22CO ΔH＞0的速率為v，若升高溫度，逆反應(yīng)速率減小
B．恒壓容器中發(fā)生反應(yīng)N2+O22NO，若在容器中充入He，正、逆反應(yīng)的速率均不變
C．當一定量的鋅粉和過量的6mol·L－1鹽酸反應(yīng)時，為了減慢反應(yīng)速率，又不影響產(chǎn)生H2的總量，可向反應(yīng)器中加入一些水、CH3COONa溶液或NaNO3溶液
D．對任何一個化學(xué)反應(yīng)，溫度發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)速率一定發(fā)生變化
【解析】選D。溫度升高，正、逆反應(yīng)的速率均增大，A錯誤；在恒壓容器中充入不參加反應(yīng)的氣體，導(dǎo)致容器的體積增大，反應(yīng)物和生成物的濃度均減小，正、逆反應(yīng)的速率均減小，B錯誤；若能使溶液中氫離子濃度減小，則反應(yīng)速率將減小，因此可選水或CH3COONa溶液，但不能用NaNO3溶液，在酸性溶液中NO3－與鋅粉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮的氧化物，從而使生成H2的量減少，C錯誤；任何一個化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生都有熱效應(yīng)，因此溫度發(fā)生變化，化學(xué)反應(yīng)速率一定會發(fā)生變化，D正確。
4．（2021·湖北咸寧高二上學(xué)期期末檢測）A與B在容積為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：aA（s）+bB（g）cC（g）+dD（g），t1、t2時刻分別測得部分數(shù)據(jù)如下表：
n（B）/mol n（C）/mol n（D）/mol 反應(yīng)時間/min
0.12 0.06 0.10 t1
0.06 0.12 0.20 t2
下列說法正確的是（ ）。
A．0～t1內(nèi)，平均反應(yīng)速率v（B）＝mol·L－1·min－1
B．若起始時n（D）＝0，則t2時v（D）＝mol·L－1·min－1
C．升高溫度，v（B）、v（C）、v（D）均增大
D．b∶d＝6∶1
【解析】選C。不能確定起始時B的物質(zhì)的量，因此0～t1時間段內(nèi)，不能確定B的變化量，則不能計算其反應(yīng)速率，A項錯誤；反應(yīng)速率是平均反應(yīng)速率，而不是瞬時反應(yīng)速率，B項錯誤；t1～t2時間段內(nèi)，B和D的物質(zhì)的量的變化量分別是0.06 mol、0.1 mol，所以b∶d＝3∶5，D項錯誤。
5．（2021·臨沂高二檢測）已知反應(yīng)2HI（g）H2（g）+I2（g）的能量變化如圖所示。下列說法正確的是（ ）。
A．常溫下，向體積為V L的容器中充入2mol HI（g）充分反應(yīng)，可吸收12.5kJ的熱量
B．加入催化劑，分子的能量不變，但單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率加快
C．其他條件不變，升高溫度，反應(yīng)速率加快，HI的分解率不變
D．H2（g）+I2（g）2HI（g）的活化能為12.5kJ·mol－1
【解析】選B。該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，充入2mol HI（g）充分反應(yīng)，反應(yīng)不能進行到底，所以吸收的熱量小于12.5kJ，A錯誤；加入催化劑，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，有效碰撞增多，反應(yīng)速率加快，B正確；從題圖分析可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，其他條件不變，升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡右移，HI的分解率增大，C錯誤；由題圖分析可知，H2（g）+I2（g）2HI（g）的活化能＝（185－12.5）kJ·mol－1＝172.5kJ·mol－1，D錯誤。
6．目前應(yīng)用最廣泛的氮氧化物脫除技術(shù)原理為：4NH3（g）+6NO（g）5N2（g）+6H2O（g）△H＝－11.63kJ/mol。其他條件不變時，在2L密閉容器中使用不同的催化劑X、Y、Z，產(chǎn)生n（N2）隨時間的變化如下圖所示。下列說法不正確的是（ ）。
A．用催化劑X與Z，達到平衡時，N2產(chǎn)率一樣
B．用催化劑Y前50s平均反應(yīng)速率v（NH3）＝0.03mol/（L s）
C．分離出體系中的H2O（g）有利于提升氮氧化物的脫除率
D．若體系各物質(zhì)狀態(tài)保持不變，則反應(yīng)在任何溫度下均可自發(fā)進行
【解析】選B。催化劑的使用只改變化學(xué)反應(yīng)速率不改變反應(yīng)的結(jié)果，故催化劑X與Z達平衡時N2產(chǎn)率相同，A正確；使用催化劑Y，反應(yīng)前50s內(nèi)N2的物質(zhì)的量改變3mol，故v（N2）＝0.03mol/（L·s），故可以計算出v（NH3）＝0.024mol/（L·s），B錯誤；分離出體系中的水蒸氣，減小生成物濃度，可以提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，提高氮氧化物的脫除率，C正確；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，反應(yīng)后氣體系數(shù)和增大，反應(yīng)的混亂程度增大，△S＞0，故反應(yīng)的△H－T△S＜0，故反應(yīng)在任何時候都能夠自發(fā)的進行，D正確。
7．合成氨工業(yè)的核心反應(yīng)是：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝QkJ·mol－1，能量變化如圖所示，回答下列問題：
（1）在500℃、2×107Pa和催化劑條件下向一密閉容器中充入0.5molN2和1.5molH2，充分反應(yīng)后，放出的熱量______46.2kJ（填“＜”、“＞”或“＝”）。
（2）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E1和E2的變化是：E1_________（填“增大”、“減小”、“不變”，下同）；E2－E1。若升高溫度，平衡向______反應(yīng)方向移動（填“正”或“逆”），E2－E1______（填“增大”、“減小”、“不變”）。
（3）將一定量的N2（g）和H2（g）放入1L密閉容器中，在500℃、2×107Pa下達到平衡，測得N2為0.10mol，H2為0.30mol，NH3為0.10mol。計算該條件下達到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率________。
（4）在上述（3）反應(yīng)條件的密閉容器中欲提高合成氨中H2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的________（填字母）。
A．向容器中按原比例再充入原料氣
B．向容器中再充入惰性氣體
C．改變反應(yīng)的催化劑
D．分離出氨氣
【解析】（1）根據(jù)圖像可知，1mol氮氣完全反應(yīng)生成2mol氨氣放出92.4kJ熱量，則0.5molN2和1.5molH2完全反應(yīng)放出46.2kJ熱量，實際上工業(yè)合成氨是可逆反應(yīng)，所以放出的熱量小于46.2kJ。（2）在反應(yīng)體系中加入催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，即E1減小，E2減小，但反應(yīng)熱不變，即E2－E1不變，工業(yè)合成氨為放熱反應(yīng)，則升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)熱不變，即E2－E1不變。（3）由反應(yīng)方程式得N2（g）+3H2（g）2NH3（g），平衡時氨氣的物質(zhì)的量為0.1mol，則氫氣消耗0.1molx3/2＝0.15mol，起始氫氣的物質(zhì)的量為0.3+0.15＝0.45mol，所以氫氣的轉(zhuǎn)化率為0.15mol÷0.45mol×100%＝33.3%。（4）欲提高H2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡右移，向容器中按原比例再充入原料氣，相當于增大壓強，平衡右移，A可行，B中充惰性氣體對平衡無影響，B不選；C中改變催化劑不改變平衡，C不選；D中分離出氨氣，平衡右移，方法可行。
【答案】（1）＜（2）減小不變逆不變（3）33.3%（4）AD
8．（2021·濟寧高二檢測）某反應(yīng)A（g）+B（g）2C（g）在任一時刻的正、逆反應(yīng)速率可用v正和v逆表示，v正＝k1c（A）·c（B），v逆＝k2c（C），其中k1、k2在一定溫度下均為常數(shù)，c（A）、c（B）、c（C）分別代表某時刻三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。
（1）上述反應(yīng)達到平衡時，三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度關(guān)系可以表示為___________。
（2）在300K時，開始反應(yīng)的A、B濃度均為0.1mol/L，達到平衡時B的轉(zhuǎn)化率為50%，則k1、k2之間的關(guān)系是___________。
（3）升高溫度，k1、k2的變化是_________，增大，說明正反應(yīng)是_______（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)。
（4）在300K時，若k1＝1.0×10－5，且c（A）＝c（B）＝c（C）＝0.010mol/L時，反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_____________。（填“是”或“否”）。
【解析】（1）達到平衡時，v正＝v逆，即k1c（A）·c（B）＝k2c（C）。（2）平衡時A、B、C的濃度都是0.05mol/L，代入（1）中的關(guān)系式即可求得：k1×0.05mol/L·0.05mol/L＝k2×0.05mol/L，則＝20。（3）升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，所以k1、k2均變大，也增大，說明k1比k2增大的更快，即正反應(yīng)速率比逆反應(yīng)增大的多，說明升高平衡正向反應(yīng)，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。（4）在300K時，因為＝20，所以k2＝×1.0×10－5＝5.0×10－7。v正＝k1c（A）·c（B）＝1.0×10－5×0.010mol/L×0.010mol/L＝1.0×10－9mol·s－1·L－1，v逆＝k2c（C）＝5.0×10－7×0.010mol/L＝5.0×10－9mol·s－1·L－1，所以v逆＞v正，反應(yīng)逆向進行，沒有處于平衡狀態(tài)。
【答案】（1）k1c（A）·c（B）＝k2c（C） （2）＝20
（3）均變大 吸（4）否
題組C 培優(yōu)拔尖練
1．（2021·福建莆田高二檢測）實驗室用Zn與稀硫酸反應(yīng)來制取氫氣，常加少量CuSO4來增大反應(yīng)速率。為了研究CuSO4的量對H2生成速率的影響，某同學(xué)設(shè)計了實驗方案（見下表），將表中所給的試劑按一定體積混合后，分別加入四個盛有相同大小的Zn片（過量）的反應(yīng)溶液（甲、乙、丙、丁）中，收集產(chǎn)生的氣體，并記錄收集相同體積的氣體所需的時間。
實驗試劑 甲 乙 丙 丁
4mol·L－1H2SO4/mL 20 V1 V2 V3
飽和CuSO4溶液/mL 0 2.5 V4 10
H2O/mL V5 V6 8 0
收集氣體所需時間/s t1 t2 t3 t4
下列說法正確的是（ ）。
A．t1＝t2＝t3＝t4 B．V4＝V5＝10
C．V6＝7.5 D．V1＜V2＜V3＜20
【解析】選C。本實驗是研究CuSO4的量對生成H2速率的影響，所以應(yīng)控制H2SO4的濃度不變，即硫酸體積、CuSO4溶液體積、H2O的體積之和應(yīng)等于30mL，所以甲中V5＝10mL；乙中，V1＝20mL，V6＝7.5mL；丙中，V2＝20mL，V4＝2mL；丁中V3＝20mL，C項正確。
2．（雙選）已知反應(yīng)X（g）+Y（g）nZ（g）ΔH＞0，將X和Y以一定比例混合通入密閉容器中進行反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度隨時間的變化如圖所示。下列說法不正確的是（ ）。
A．10min時，曲線發(fā)生變化的原因是升高溫度
B．10min時，曲線發(fā)生變化的原因是增大壓強
C．反應(yīng)方程式中n＝1
D．0～5min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率為v（X）＝0.04mol·L－1·min－1
【解析】選AD。升高溫度，10min時反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物濃度不會瞬間同時增大，A錯誤；0～5min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率v（X）＝＝0.08·mol·L－1·min－1，用Z表示的反應(yīng)速率v（Z）＝＝0.08mol·L－1·min－1，根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知，反應(yīng)方程式中n＝1，C正確，D錯誤；正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，則增大壓強，各物質(zhì)的濃度均增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，B正確。
3．（雙選）（2021·遼寧省實驗中學(xué)高二檢測）科學(xué)家通過密度泛函理論研究甲醇與水蒸氣重整制氫反應(yīng)機理時，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面發(fā)生解離時四個路徑與相對能量關(guān)系如圖所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物種用*標注。下列說法正確的是（ ）。
A．該歷程中活化能最小的反應(yīng)方程式為CH2O*+2H*→CHO*+3H*
B．該歷程中能壘（反應(yīng)活化能）最大的是①
C．該歷程中制約反應(yīng)速率的方程式為CH3O*+3H*→CO*+4H*
D．由此歷程可知：CH3OH（g）CO（g）+2H2（g）ΔH＜0
【解析】選AB。活化能為反應(yīng)物的總能量與過渡態(tài)能量之差，從圖中可以看出，過渡態(tài)3發(fā)生的反應(yīng)活化能最小，該過程的反應(yīng)方程式為CH2O*+2H*→CHO*+3H*，A正確；活化能為反應(yīng)物的總能量與過渡態(tài)能量之差，從圖中可以看出，過渡態(tài)1發(fā)生的反應(yīng)活化能最大，故該歷程中能壘（反應(yīng)活化能）最大的是①，B正確；總反應(yīng)速率由反應(yīng)速率最慢的那步歷程決定，由圖可知，歷程中能壘（反應(yīng)活化能）最大的為①，所以制約反應(yīng)速率的方程式為CH3OH*→CH3O*+H*，C錯誤；由圖可知CH3OH（g）→CH3OH*，放出40kJ熱量，①～④過程中CH3OH*→CO*+4H*放出80kJ熱量，即CH3OH（g）→CO*+4H*放熱120kJ，但CO*+4H*→CO（g）+2H2（g）吸熱未知，所以不能據(jù)此確定CH3OH（g）CO（g）+2H2（g）的焓變ΔH，D錯誤。
4．（甘肅蘭州2021~2022學(xué)年高二上學(xué)期期末檢測）工業(yè)上，可采用還原法處理尾氣中NO，其原理：2NO（g）+2H2（g）N2（g）+2H2O（g）△H＜0。在化學(xué)上，正反應(yīng)速率方程式表示為v（正）＝k（正）·cm（NO）·cn（H2），逆反應(yīng)速率方程式表示為v（逆）＝k（逆）·cx（N2）·cy（H2O），其中，k表示反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，m，n，x，y叫反應(yīng)級數(shù)，由實驗測定。在恒容密閉容器中充入NO、H2，在T℃下進行實驗，測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：
實驗 c（NO）/mol·L－1 c（H2）/mol·L－1 v（正）/mol·L－1·min－1
① 0.10 0.10 0.414k
② 0.10 0.40 1.656k
③ 0.20 0.10 1.656k
下列有關(guān)推斷正確的是（ ）。
A．上述反應(yīng)中，正反應(yīng)活化能大于逆反應(yīng)活化能
B．若升高溫度，則k（正）增大，k（逆）減小
C．在上述反應(yīng)中，反應(yīng)級數(shù)：m＝2，n＝1
D．在一定溫度下，NO、H2的濃度對正反應(yīng)速率影響程度相同
【解析】選C。反應(yīng)2NO（g）+2H2（g）N2（g）+2H2O（g）△H＜0的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱等于正反應(yīng)活化能與逆反應(yīng)活化能之差，由此推知，正反應(yīng)活化能小于逆反應(yīng)活化能，故A錯誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，故正、逆反應(yīng)速率常數(shù)都增大，故B錯誤；由表格數(shù)據(jù)知，①、②實驗數(shù)據(jù)比較，＝4n＝＝4，故n＝1。＝2m＝＝4，則m＝2，故C正確；由于正反應(yīng)速率表達式中NO、H2的反應(yīng)級數(shù)不相等，所以，NO、H2濃度對正反應(yīng)速率的影響程度不相同，故D錯誤。
5．KMnO4酸性溶液與草酸（H2C2O4）溶液反應(yīng)時，溶液紫色會逐漸褪去，反應(yīng)的離子方程式為5H2C2O4+2MnO4－+6H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O。某探究小組用測定此反應(yīng)溶液紫色消失所需時間的方法，研究外界條件對反應(yīng)速率的影響。該實驗條件作如下限定：
①所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇：0.02mol·L－1、0.002mol·L－1；
②所用H2C2O4溶液的濃度可選擇：0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；
③每次實驗時KMnO4酸性溶液的用量均為4mL、H2C2O4溶液的用量均為2mL。
（1）若要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響，通過變換這些實驗條件，至少需要完成________組實驗進行對比即可得出結(jié)論。
（2）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO4酸性溶液的濃度，測得實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）如下表所示：
KMnO4酸性溶液 濃度（mol·L－1） 溶液褪色所需時間t/min
第1次 第2次 第3次
0.02 14 13 11
0.002 6.7 6.6 6.7
①用0.002mol/LKMnO4酸性溶液進行實驗時，KMnO4的平均反應(yīng)速率____（忽略混合前后溶液體積變化）。
②依據(jù)表中數(shù)據(jù)，不能得出“溶液的褪色所需時間越短，反應(yīng)速率越快”的結(jié)論。某同學(xué)設(shè)計以下方案，可以直接得出“褪色時間越短，反應(yīng)的速率越快”結(jié)論。
KMnO4酸性溶液 H2C2O4溶液
濃度/mol/L 體積（mL） 濃度/mol/L 體積（mL）
0.02 2 b 4
a 2 c 4
則表中a＝____；b＝____；c＝____。
（3）測得某次實驗（恒溫）時溶液中Mn2+物質(zhì)的量與時間關(guān)系如圖。請解釋n（Mn2+）在反應(yīng)起始時變化不大、一段時間后快速增大的原因：________________。
【解析】（1）若要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響，通過變換這些實驗條件，首先要在一定溫度下，用一種濃度的KMnO4酸性溶液和H2C2O4進行實驗作對照。然后通過改變KMnO4或H2C2O4的濃度來關(guān)系反應(yīng)的快慢以測定濃度對反應(yīng)速率的影響；再進行其它的條件不變，通過改變反應(yīng)溫度來測定反應(yīng)速率，來實現(xiàn)溫度對反應(yīng)速率的影響；最后進行其它條件不變，加入催化劑來觀察反應(yīng)速率的快慢實現(xiàn)催化劑對反應(yīng)速率的影響的實驗。因此至少需要完成4組實驗進行對比即可得出結(jié)論。（2）①用0.002mol/LKMnO4酸性溶液進行實驗時，反應(yīng)時間：△t＝＝min，KMnO4的平均反應(yīng)速率：v（KMnO4）＝＝＝＝2×10－4mol L－1 min－1。②若要得出“褪色時間越短，反應(yīng)的速率越快”結(jié)論應(yīng)該只改變一個量，其它都相同，觀察褪色時間的長短。a＝0.02；b＝0.2，c＝0.4或a＝0.02；b＝0.4，c＝0.2。（3）n（Mn2+）在反應(yīng)起始時變化不大，速率也變化不大，一段時間后由于n（Mn2+）增多，反應(yīng)速率快速增大是因為Mn2+對該反應(yīng)有催化作用。
【答案】（1）4；（2）①2×10－4mol/（L·min）②0.02，0.2或0.4，0.4或0.2
（3）Mn2+對該反應(yīng)有催化作用
6．（2021 深圳寶安區(qū)高二上學(xué)期期末檢測）下表數(shù)據(jù)是某科研機構(gòu)在某溫度下測得的金屬鎂、鋅和鎳分別在氧氣中進行氧化反應(yīng)時，金屬表面生成氧化物薄膜的實驗數(shù)據(jù)記錄：
反應(yīng)時間t（h） 1 4 9 16 25MgO
膜厚Y（nm） 0.02a 0.08a 0.18a 0.32a 0.50a
ZnO膜厚Y（nm） 1.0×10－3b 4.0×10－3b 9.0×10－3b 1.6×10－2b 2.5×10－2b
NiO膜厚Y（nm） 0.3c 0.6c 0.9c 1.2c 1.5c
（說明：a、b、c均為與溫度有關(guān)的常數(shù)）
請回答下列問題：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，分別建立金屬氧化物的膜厚Y與時間t的函數(shù)關(guān)系式：MgO：_______________；ZnO：_______________。
（2）金屬在一定溫度下氧化腐蝕速率可以用金屬氧化物薄膜的生長率來表示，計算金屬鋅在此高溫下1－25h內(nèi)的氧化腐蝕速率，氧化腐蝕速率：__________。
（3）為了比較三種金屬的氧化腐蝕速率，實驗中除了要控制相同的溫度外，還應(yīng)該控制的變量是__________。
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出NiO膜厚與時間的關(guān)系曲線：
（5）綜合以上信息，判斷三種金屬中哪種金屬具有更良好的耐腐蝕性：_____。
【解析】（1）由表中數(shù)目可知MgO膜厚Y是時間的0.02a倍，膜厚Y與時間t的函數(shù)關(guān)系式為Y＝0.02at，ZnO 膜厚Y是時間的1.0×10－3b倍，膜厚Y與時間t的函數(shù)關(guān)系式為Y＝1.0×10－3bt；（2）金屬鋅在此高溫下1－25h內(nèi)的氧化腐蝕速率為＝1.0×10－3b（nm/h）；（3）比較三種金屬的氧化腐蝕速率，應(yīng)在相同的條件下比較，除了溫度相同外，氧氣的濃度、固體的表面積和形狀應(yīng)相同；（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出鎳的膜厚Y與時間t的函數(shù)關(guān)系式為Y＝0.3c，列表描點即可得到圖象：
t/h 1 4 9 16 25 36 49 64
Y/nm 0.3c 0.6c 0.9c 1.2c 1.5c 1.8c 2.1c 2.4c
（5）鎳的氧化膜生長曲線為拋物線型，氧化膜隨時間增長較慢。
【答案】（1）Y＝0.02at；Y＝1.0×10－3bt（2）1.0×10－3b（nm/h）
（3）氧氣的濃度（相等）和金屬的表面積（相同）或金屬的形狀（相同）
（4）
（5）鎳

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