資源簡(jiǎn)介

第40講　化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，了解測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單方法。
2．掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，并能用有關(guān)理論解釋。
考點(diǎn)一　化學(xué)反應(yīng)速率及表示方法
1.化學(xué)反應(yīng)速率
(1)概念
通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來表示。
(2)表示方法及單位
v＝，單位為mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
2．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系
在反應(yīng)aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝____________。
【師說·助學(xué)】　①不能用固體或純液體來表示化學(xué)反應(yīng)速率，因?yàn)楣腆w或純液體的濃度視為常數(shù)。
②化學(xué)反應(yīng)速率一般指平均速率而不是瞬時(shí)速率，且無論用反應(yīng)物還是用生成物表示均取正值。
③同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同。
3．化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)濃度的計(jì)算模型——“三段式”
(1)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。
例如：反應(yīng)　　　mA　　＋　　nB　 　pC
a b c
x
a－x　 　 　b－　　c＋
(3)根據(jù)已知條件列式計(jì)算。
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 mol·L－1·s－1是指1 s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.8 mol·L－1：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．由v＝計(jì)算平均速率，用反應(yīng)物表示為正值，用生成物表示為負(fù)值：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．有時(shí)也可以用單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)質(zhì)量的變化量來表示化學(xué)反應(yīng)速率：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例(1)[2022·廣東卷，15D改編]在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)X→2Y的影響，各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的部分變化曲線如圖，則使用催化劑Ⅰ時(shí)，0～2 min內(nèi)，v(X)＝________。
(2)[2022·浙江6月，20A改編]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)催化劑N2(g)＋3H2(g)，測(cè)得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時(shí)間的變化，如下表所示，則實(shí)驗(yàn)①，0～20 min，v(N2)＝________。
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【師說·延伸】　本題通過圖表數(shù)據(jù)考查化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系。
【對(duì)點(diǎn)演練】
考向一　定量比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小
1．已知反應(yīng)2A(g)＋B(g) 3C(g)＋4D(g)在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下：
①v(A)＝0.5 mol·L－1·s－1
②v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1
③v(C)＝0.8 mol·L－1·s－1
④v(D)＝6 mol·L－1·min－1
該化學(xué)反應(yīng)在上述4種條件下由快到慢的順序?yàn)開_____________。
定量比較化學(xué)反應(yīng)速率大小的兩種方法
(1)歸一法：先換算成同一物質(zhì)、同一單位表示，再比較數(shù)值大小。
(2)比值法：先統(tǒng)一單位，再比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如aA(g)＋bB(g) cC(g)，若＞，則用A表示時(shí)的反應(yīng)速率比用B表示時(shí)大。
考向二　用濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
2．硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下發(fā)生水解反應(yīng)：
O2NC6H4COOC2H5＋OH－ O2NC6H4COO－＋C2H5OH
兩種反應(yīng)物的初始濃度均為0.050 mol·L－1，15 ℃時(shí)測(cè)得O2NC6H4COOC2H5的轉(zhuǎn)化率α隨時(shí)間變化的關(guān)系如表所示。
t/s 120 180 240 330 600 700 800
α/% 33.0 41.8 48.8 58.0 70.4 71.0 71.0
計(jì)算該反應(yīng)在180～240 s區(qū)間的平均反應(yīng)速率(寫出計(jì)算過程)。
考向三　用其他物理量表示的化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
3．溫度為T1時(shí)，2 g某合金4 min內(nèi)吸收氫氣240 mL，吸氫速率v＝________mL·g－1·min－1。
4．在新型RuO2催化劑作用下，使HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的反應(yīng)2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定條件下測(cè)得反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下：
t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0
n(Cl2)/10－3 mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2
計(jì)算2.0～6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min－1為單位，寫出計(jì)算過程)。
5．工業(yè)制硫酸的過程中，SO2(g)轉(zhuǎn)化為SO3(g)是關(guān)鍵的一步，550 ℃時(shí)，在1 L的恒溫容器中，反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見表：
反應(yīng)時(shí)間/min SO2(g)/mol O2(g)/mol SO3(g)/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始時(shí)總壓為p0 kPa，反應(yīng)速率若用單位時(shí)間內(nèi)分壓的變化表示，而氣態(tài)物質(zhì)分壓＝總壓×氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則10 min內(nèi)SO2(g)的反應(yīng)速率v(SO2)＝________ kPa·min－1。
考點(diǎn)二　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v(Mg)>v(Al)。
2．外因(其他條件不變，只改變一個(gè)條件)
【師說·助學(xué)】　壓強(qiáng)影響反應(yīng)速率適用于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)壓強(qiáng)改變反應(yīng)速率是通過改變物質(zhì)濃度引起的。
3．壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
一定溫度下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在密閉容器中進(jìn)行，分析下列措施對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(填“增大”“減小”或“無影響”)。
(1)縮小體積增大壓強(qiáng)：________；
(2)恒容充入氫氣：________；
(3)恒容充入氮?dú)猓篲_______；
(4)恒壓充入氮?dú)猓篲_______。
4．理論解釋——有效碰撞
(1)活化分子、活化能與有效碰撞
①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子(必須具有足夠的能量)。
②活化能：如圖
圖中：E1表示反應(yīng)的________，使用催化劑時(shí)的活化能為________，反應(yīng)熱為________(注：E2表示活化分子變成生成物分子放出的能量)。
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
條件改變 單位體積內(nèi) 有效碰 撞次數(shù) 反應(yīng) 速率
分子總數(shù) 活化分子數(shù) 活化分子 百分?jǐn)?shù)
增大反應(yīng) 物濃度 增加 增加 不變 增加 增大
增大壓強(qiáng) 增加 增加 不變 增加 增大
升高溫度 不變 增加 增加 增加 增大
加催化劑 不變 增加 增加 增加 增大
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，改變了活化能，但反應(yīng)前后物理和化學(xué)性質(zhì)保持不變：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．升溫時(shí)吸熱反應(yīng)速率增大，放熱反應(yīng)速率減小：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．一定量的鋅與過量的稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，滴入少量硫酸銅溶液與醋酸鈉溶液均能夠提高反應(yīng)速率：_______________________________________。
【教考銜接】
典例[2023·浙江6月，19(5)]水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。
水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1。在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附(快速)、反應(yīng)及產(chǎn)物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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【師說·延伸】　溫度升高，不利于氣相反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，有利于氣相產(chǎn)物分子在催化劑表面脫附。
【對(duì)點(diǎn)演練】
1．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實(shí)驗(yàn)中最先出現(xiàn)渾濁的是(　　)
選項(xiàng) 反應(yīng)溫 度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O
V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
2.O3在水中易分解，一定條件下，相同濃度的O3的濃度減小一半所需的時(shí)間(t)如表。
根據(jù)表中的遞變規(guī)律，推測(cè)O3分別在以下條件下反應(yīng)：①40 ℃、pH＝3.0；②10 ℃、pH＝5.0；③30 ℃、pH＝7.0，分解速率依次增大的順序?yàn)?　　)
A．①②③　B．③②①　C．②①③　D．③①②
3．在有氣體參與的反應(yīng)中，①增大反應(yīng)物濃度、②升高溫度、③增大壓強(qiáng)(壓縮體積)、④加入催化劑，若以上四種方法均可使反應(yīng)速率增大，完成下列問題(填序號(hào))：
(1)降低反應(yīng)活化能的是____________。
(2)增加活化分子百分?jǐn)?shù)的是____________。
(3)未改變活化分子百分?jǐn)?shù)，增加單位體積內(nèi)分子總數(shù)的是____________。
(4)增加單位體積內(nèi)活化分子數(shù)的是____________。
外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)
1．增加或減少反應(yīng)物的量并不一定能改變反應(yīng)速率，如固體和純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變，故增加其量并不能加快反應(yīng)速率。
2．不論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響具有一致性。升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但增大的倍數(shù)不同；降低溫度，正、逆反應(yīng)速率都減小，不會(huì)出現(xiàn)v正增大，同時(shí)v逆減小的情況。
微專題13探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素——控制變量思想
【要點(diǎn)歸納】
1．考查形式
(1)以表格的形式給出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓考生找出每組數(shù)據(jù)的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
(2)給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素，讓考生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析各因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
2．解題策略
(1)確定變量
首先要認(rèn)真審題，理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素有哪些。
(2)控制變量——定多變一
在探究過程中，應(yīng)該先確定其他的因素不變，只改變一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種因素的影響以后，再通過以上方法確定另一種因素的影響，通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。
(3)數(shù)據(jù)有效
選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效，保證變量統(tǒng)一才能做出正確的判斷。
3．實(shí)例分析
探究溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)：2H2O2===2H2O＋O2↑的影響，可以確定催化劑(是否加入MnO2)和溫度(加熱、常溫)作為可變量，其他的則控制為不變量。
探究對(duì)象 的反應(yīng) 2H2O2===2H2O＋O2↑
控制的 可變量 催化劑 溫度
控制的 不變量 濃度、溫度等 濃度、催化劑等
實(shí)驗(yàn)方案 取相同量的5%H2O2溶液于兩支規(guī)格相同的試管中，向其中一支試管中加入少量MnO2，另一支不加，在常溫下觀察 取相同量的5%H2O2溶液于兩支規(guī)格相同的試管中，給其中一支試管加熱，另一支不加熱，觀察
【典題示例】
典例[2021·遼寧卷，12]某溫度下，降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化下聚合，反應(yīng)物濃度與催化劑濃度及時(shí)間關(guān)系如圖。已知反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間稱為半衰期，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．其他條件相同時(shí)，催化劑濃度越大，反應(yīng)速率越大
B．其他條件相同時(shí)，降冰片烯濃度越大，反應(yīng)速率越大
C．條件①，反應(yīng)速率為0.012 mol·L－1·min－1
D．條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時(shí)，半衰期為62.5 min
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【師說·延伸】　解答本題的兩大關(guān)鍵點(diǎn)
①控制變量思想——定多變一；②落實(shí)題給信息——半衰期。
【對(duì)點(diǎn)演練】
1．為了研究一定濃度Fe2＋的溶液在不同條件下被氧氣氧化的氧化率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，判斷下列說法正確的是(　　)
A．pH越小，氧化率越小
B．溫度越高，氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率僅與溶液的pH和溫度有關(guān)
D．實(shí)驗(yàn)說明降低pH、升高溫度有利于提高Fe2＋的氧化率
2．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化學(xué)小組欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)過程中濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(忽略溶液體積變化)：
編號(hào) 0.01 mol·L－1 酸性KMnO4 溶液體積/mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液 體積/mL 水的體 積/mL 反應(yīng)溫 度/℃ 反應(yīng)時(shí) 間/min
Ⅰ 2 2 0 20 2.1
Ⅱ V1 2 1 20 5.5
Ⅲ V2 2 0 50 0.5
下列說法不正確的是(　　)
A．V1＝1，V2＝2
B．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響
C．實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始，溶液呈紫紅色時(shí)結(jié)束
D．實(shí)驗(yàn)Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率v(KMnO4)＝0.01 mol·L－1·min－1
3．可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是工業(yè)上制取H2SO4的重要反應(yīng)。
(1)在恒壓條件下，該反應(yīng)分組實(shí)驗(yàn)的有關(guān)條件如下表：
反應(yīng)條件 溫度 容器 容積 起始 n(SO2) 起始 n(O2) 其他條件
Ⅰ組 500℃ 1 L 1 mol 2 mol 無
Ⅱ組 500℃ 1 L 1 mol 2 mol
已知Ⅰ、Ⅱ兩組實(shí)驗(yàn)過程中，SO3氣體的體積分?jǐn)?shù)φ(SO3)隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。
①Ⅱ組與Ⅰ相比不同的條件是________。
②將Ⅰ組實(shí)驗(yàn)中溫度變?yōu)?00 ℃，則φ(SO3)達(dá)到a%所需時(shí)間________t1(填“小于”“大于”或“等于”)。
(2)向四個(gè)體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應(yīng)時(shí)，按反應(yīng)速率由大到小排列的是________(填代號(hào))。
甲：在500 ℃時(shí)，10 mol SO2和10 mol O2反應(yīng)
乙：在500 ℃時(shí)，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和10 mol O2反應(yīng)
丙：在450 ℃時(shí)，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng)
丁：在500 ℃時(shí)，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng)
第40講　化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
考點(diǎn)一
夯實(shí)·必備知識(shí)
2．a(chǎn)∶b∶c∶d
易錯(cuò)診斷
1．錯(cuò)誤。 應(yīng)該指1 s內(nèi)某物質(zhì)的濃度的變化為0.8 mol·L－1 。
2．錯(cuò)誤。由v＝計(jì)算平均速率時(shí)，無論用反應(yīng)物表示，還是用生成物表示，均取正值 。
3．正確。
4．正確。
突破·關(guān)鍵能力
教考銜接
典例　解析： (1)使用催化劑Ⅰ時(shí)，在0～2 min 內(nèi)，Y的濃度變化了4.0 mol·L－1，則v(Y)＝＝＝2.0 mol·L－1·min－1，v(X) ＝v(Y) ＝×2.0 mol·L－1·min－1＝1.0 mol·L－1·min－1。
(2)實(shí)驗(yàn)①中，0～20 min，v(N2)＝v(NH3)＝×(2.40×10－3 mol·L－1－2.00×10－3 mol·L－1)÷20 min＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1。
答案：(1)1.0 mol·L－1·min－1　(2)1.00×10－5 mol·L－1·min－1
對(duì)點(diǎn)演練
1．解析：方法一　①v(B)＝v(A)＝0.25 mol·L－1·s－1，②v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1，③v(B)＝v(C)＝×0.8 mol·L－1·s－1≈0.27 mol·L－1·s－1，④v(B)＝v(D)＝×6 mol·L－1·min－1＝1.5 mol·L－1·min－1＝0.025 mol·L－1·s－1，故該化學(xué)反應(yīng)由快到慢的順序?yàn)棰冢劲郏劲伲劲堋?br/>方法二　①v(A)＝×0.5 mol·L－1·s－1＝0.25 mol·L－1·s－1，②v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1，③v(C)＝×0.8 mol·L－1·s－1≈0.27 mol·L－1·s－1，④v(D)＝×6 mol·L－1·min－1＝1.5 mol·L－1·min－1＝0.025 mol·L－1·s－1，故該化學(xué)反應(yīng)由快到慢的順序?yàn)棰冢劲郏劲伲劲堋?br/>答案：②＞③＞①＞④
2．解析：v(180～240 s)＝≈5.8×10－5 mol·L－1·s－1。
答案：5.8×10－5 mol·L－1·s－1
3．解析：由單位可知v＝＝30 mL·g－1·min－1。
答案：30
4．解析：解法一　2.0～6.0 min內(nèi)，Δn(Cl2)＝5.4×10－3 mol－1.8×10－3 mol＝3.6×10－3 mol，
v(Cl2)＝＝9.0×10－4 mol·min－1，所以v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×9.0×10－4 mol·min－1＝1.8×10－3 mol·min－1。
解法二　設(shè)HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n，則
2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)
2 1
n　　　　　　　　　(5.4－1.8)×10－3 mol
解得n＝7.2×10－3 mol，
所以v(HCl)＝＝1.8×10－3 mol·min－1。
答案：1.8×10－3 mol·min－1
5．解析：列出“三段式”
　　　　 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
轉(zhuǎn)化/mol 2 1 2
10 min/mol 2 1 2
氣體總壓之比等于氣體物質(zhì)的量之比，所以10 min時(shí)體系總壓p10 min 滿足＝，即p10 min＝p0 kPa，p初始(SO2)＝p0 kPa，p10 min(SO2)＝p0 kPa×＝p0 kPa，故v(SO2)＝(p0 kPa－p0 kPa)÷10 min＝ kPa·min－1。
答案：
考點(diǎn)二
夯實(shí)·必備知識(shí)
3．(1)增大　(2)增大　(3)無影響　(4)減小
4．(1)②活化能　E3　E1－E2
易錯(cuò)診斷
1．錯(cuò)誤。催化劑在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)保持不變，而物理性質(zhì)多數(shù)發(fā)生變化。
2．錯(cuò)誤。升溫時(shí)吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)速率均增大。
3．錯(cuò)誤。滴入少量硫酸銅溶液，因發(fā)生原電池反應(yīng)能夠加快反應(yīng)速率；滴入少量醋酸鈉溶液，c(H＋)降低，反應(yīng)速率降低。
突破·關(guān)鍵能力
教考銜接
典例　解析：反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附是一個(gè)放熱的快速過程，溫度過高時(shí)，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過高還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小。
答案：溫度過高時(shí)，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過高還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小
對(duì)點(diǎn)演練
1．解析：結(jié)合選項(xiàng)知混合液的體積都為20 mL，但選項(xiàng)D中反應(yīng)溫度最高、反應(yīng)物Na2S2O3的濃度最大，其反應(yīng)速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。
答案：D
2．解析：分析題表中數(shù)據(jù)，溫度一定時(shí)，pH越大，c(O3)減小一半所需時(shí)間越短；pH一定時(shí)，溫度越高，c(O3)減小一半所需時(shí)間越短。由題表中數(shù)據(jù)可知，c(O3)減小一半，在①40 ℃、pH＝3.0時(shí)，所需時(shí)間在31～158 min之間；在②10 ℃、pH＝5.0時(shí)，所需時(shí)間大于169 min；在③30 ℃、pH＝7.0時(shí)，所需時(shí)間小于15 min，則分解速率依次增大的順序?yàn)棰?①<③，C項(xiàng)正確。
答案：C
3．答案：(1)④　(2)②④　(3)①③　(4)①②③④
微專題13
典題示例
典例　解析：由圖中曲線①②可知，其他條件相同時(shí)，催化劑濃度越大，反應(yīng)所需要的時(shí)間越短，故反應(yīng)速率越大，A項(xiàng)正確；由圖中曲線①③可知，其他條件相同時(shí)，降冰片烯的濃度①是③的兩倍，所用時(shí)間①也是③的兩倍，反應(yīng)速率相等，故說明反應(yīng)速率與降冰片烯濃度無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；條件①，反應(yīng)速率為v＝＝＝0.012 mol·L－1·min－1，C項(xiàng)正確；反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間稱為半衰期，由題干圖中數(shù)據(jù)可知，條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時(shí)，半衰期為125 min÷2＝62.5 min，D項(xiàng)正確。
答案：B
對(duì)點(diǎn)演練
1．解析：由②③可知，溫度相同時(shí)，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同時(shí)，溫度越高，氧化率越大，A、B錯(cuò)誤；Fe2＋的氧化率除受pH、溫度影響外，還受其他因素影響，如濃度等，C錯(cuò)誤。
答案：D
2．解析：實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)溫度相同，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中加入了1 mL水，根據(jù)控制變量法的原則，溶液總體積應(yīng)保持不變，因而V1＝1，類比分析可得V2＝2，A正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的溫度不同，其他條件相同，因而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，B正確；酸性KMnO4溶液呈紫紅色，由表中數(shù)據(jù)可知，草酸溶液過量，KMnO4可反應(yīng)完全，因而可以用顏色變化來判斷反應(yīng)終點(diǎn)，即實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始，溶液紫紅色剛好褪去時(shí)結(jié)束，C錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅲ中有關(guān)數(shù)據(jù)可知，Δc(KMnO4)＝＝0.005 mol·L－1，v(KMnO4)＝＝＝0.01 mol·L－1·min－1，D正確。
答案：C
3．解析：(1)①由題意可知，兩組實(shí)驗(yàn)的壓強(qiáng)、溫度和起始濃度均相同，而由曲線圖可看出，Ⅱ組實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率快，所以Ⅱ組具備的其他條件是使用了催化劑，加快了化學(xué)反應(yīng)速率。②溫度升高后，化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以φ(SO3)達(dá)到a%所需的時(shí)間比原來短。
答案：(1)①使用催化劑(其他合理答案也可)　②小于　(2)乙、甲、丁、丙(共54張PPT)
第40講　化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
1. 知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，了解測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單方法。
2．掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，并能用有關(guān)理論解釋。
考點(diǎn)一
考點(diǎn)二
考點(diǎn)一
考點(diǎn)一　化學(xué)反應(yīng)速率及表示方法
1.化學(xué)反應(yīng)速率
(1)概念
通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來表示。
(2)表示方法及單位
v＝，單位為mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
2．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系
在反應(yīng)aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝____________。
a∶b∶c∶d
【師說·助學(xué)】　
①不能用固體或純液體來表示化學(xué)反應(yīng)速率，因?yàn)楣腆w或純液體的濃度視為常數(shù)。
②化學(xué)反應(yīng)速率一般指平均速率而不是瞬時(shí)速率，且無論用反應(yīng)物還是用生成物表示均取正值。
③同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同。
3．化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)濃度的計(jì)算模型——“三段式”
(1)寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。
例如：反應(yīng)　　　mA　　＋　　nB　 　pC
a b c
x
a－x　 　 　b－　 c＋
(3)根據(jù)已知條件列式計(jì)算。
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 mol·L－1·s－1是指1 s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.8 mol·L－1：_________________________________________________。
2．由v＝計(jì)算平均速率，用反應(yīng)物表示為正值，用生成物表示為負(fù)值：____________________________________________________。
3．同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同：
________________________________________________________。
4．有時(shí)也可以用單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)質(zhì)量的變化量來表示化學(xué)反應(yīng)速率：______________________________________________________。
錯(cuò)誤。 應(yīng)該指1 s內(nèi)某物質(zhì)的濃度的變化為0.8 mol·L－1
錯(cuò)誤。由v＝計(jì)算平均速率時(shí)，無論用反應(yīng)物表示，還是用生成物表示，均取正值 。
正確。
正確。
【教考銜接】
典例(1)[2022·廣東卷，15D改編]在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)X→2Y的影響，各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的部分變化曲線如圖，則使用催化劑Ⅰ時(shí)，0～2 min內(nèi)，v(X)＝_________________。
1.0 mol·L－1·min－1
解析： (1)使用催化劑Ⅰ時(shí)，在0～2 min 內(nèi)，Y的濃度變化了4.0 mol·L－1，則v(Y)＝＝＝2.0 mol·L－1·min－1，v(X) ＝v(Y) ＝×2.0 mol·L－1·min－1＝1.0 mol·L－1·min－1。
(2)[2022·浙江6月，20A改編]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)催化劑N2(g)＋3H2(g)，測(cè)得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時(shí)間的變化，如下表所示，則實(shí)驗(yàn)①，0～20 min，v(N2)＝______________________。
1.00×10－5 mol·L－1·min－1
解析： (2)實(shí)驗(yàn)①中，0～20 min，v(N2)＝v(NH3)＝×(2.40×10－3 mol·L－1－2.00×10－3 mol·L－1)÷20 min＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1。
【師說·延伸】　
本題通過圖表數(shù)據(jù)考查化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系。
【對(duì)點(diǎn)演練】
考向一　定量比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小
1．已知反應(yīng)2A(g)＋B(g) 3C(g)＋4D(g)在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下：
①v(A)＝0.5 mol·L－1·s－1
②v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1
③v(C)＝0.8 mol·L－1·s－1
④v(D)＝6 mol·L－1·min－1
該化學(xué)反應(yīng)在上述4種條件下由快到慢的順序?yàn)開_____________。
②＞③＞①＞④
解析：方法一　①v(B)＝v(A)＝0.25 mol·L－1·s－1，②v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1，③v(B)＝v(C)＝×0.8 mol·L－1·s－1≈0.27 mol·L－1·s－1，④v(B)＝v(D)＝×6 mol·L－1·min－1＝1.5 mol·L－1·min－1＝0.025 mol·L－1·s－1，故該化學(xué)反應(yīng)由快到慢的順序?yàn)棰冢劲郏劲伲劲堋?br/>方法二　①v(A)＝×0.5 mol·L－1·s－1＝0.25 mol·L－1·s－1，②v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1，③v(C)＝×0.8 mol·L－1·s－1≈0.27 mol·L－1·s－1，④v(D)＝×6 mol·L－1·min－1＝1.5 mol·L－1·min－1＝0.025 mol·L－1·s－1，故該化學(xué)反應(yīng)由快到慢的順序?yàn)棰冢劲郏劲伲劲堋?br/>定量比較化學(xué)反應(yīng)速率大小的兩種方法
(1)歸一法：先換算成同一物質(zhì)、同一單位表示，再比較數(shù)值大小。
(2)比值法：先統(tǒng)一單位，再比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如aA(g)＋bB(g) cC(g)，若＞，則用A表示時(shí)的反應(yīng)速率比用B表示時(shí)大。
考向二　用濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
2．硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下發(fā)生水解反應(yīng)：
O2NC6H4COOC2H5＋OH－ O2NC6H4COO－＋C2H5OH
兩種反應(yīng)物的初始濃度均為0.050 mol·L－1，15 ℃時(shí)測(cè)得O2NC6H4COOC2H5的轉(zhuǎn)化率α隨時(shí)間變化的關(guān)系如表所示。
計(jì)算該反應(yīng)在180～240 s區(qū)間的平均反應(yīng)速率(寫出計(jì)算過程)。
t/s 120 180 240 330 600 700 800
α/% 33.0 41.8 48.8 58.0 70.4 71.0 71.0
解析：v(180～240 s)＝≈5.8×10－5 mol·L－1·s－1。
答案：5.8×10－5 mol·L－1·s－1
考向三　用其他物理量表示的化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
3．溫度為T1時(shí)，2 g某合金4 min內(nèi)吸收氫氣240 mL，吸氫速率v＝________mL·g－1·min－1。
30
解析：由單位可知v＝＝30 mL·g－1·min－1。
4．在新型RuO2催化劑作用下，使HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的反應(yīng)2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定條件下測(cè)得反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下：
計(jì)算2.0～6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min－1為單位，寫出計(jì)算過程)。
t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0
n(Cl2)/10－3 mol 0 1.8 3.7 5.4 7.2
解析：解法一　2.0～6.0 min內(nèi)，Δn(Cl2)＝5.4×10－3 mol－1.8×10－3 mol＝3.6×10－3 mol，
v(Cl2)＝＝9.0×10－4 mol·min－1，所以v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×9.0×10－4 mol·min－1＝1.8×10－3 mol·min－1。
解法二　設(shè)HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n，則
2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)
2 1
n　　　　　　　　　(5.4－1.8)×10－3 mol
解得n＝7.2×10－3 mol，
所以v(HCl)＝＝1.8×10－3 mol·min－1。
答案：1.8×10－3 mol·min－1
5．工業(yè)制硫酸的過程中，SO2(g)轉(zhuǎn)化為SO3(g)是關(guān)鍵的一步，550 ℃時(shí)，在1 L的恒溫容器中，反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見表：
若在起始時(shí)總壓為p0 kPa，反應(yīng)速率若用單位時(shí)間內(nèi)分壓的變化表示，而氣態(tài)物質(zhì)分壓＝總壓×氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則10 min內(nèi)SO2(g)的反應(yīng)速率v(SO2)＝________ kPa·min－1。
反應(yīng)時(shí)間/min SO2(g)/mol O2(g)/mol SO3(g)/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
解析：列出“三段式”
　　　　 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
轉(zhuǎn)化/mol 2 1 2
10 min/mol 2 1 2
氣體總壓之比等于氣體物質(zhì)的量之比，所以10 min時(shí)體系總壓p10 min 滿足＝，即p10 min＝p0 kPa，p初始(SO2)＝p0 kPa，p10 min(SO2)＝p0 kPa×＝p0 kPa，故v(SO2)＝(p0 kPa－p0 kPa)÷10 min＝ kPa·min－1。
考點(diǎn)二
考點(diǎn)二　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v(Mg)>v(Al)。
2．外因(其他條件不變，只改變一個(gè)條件)
【師說·助學(xué)】　
壓強(qiáng)影響反應(yīng)速率適用于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)壓強(qiáng)改變反應(yīng)速率是通過改變物質(zhì)濃度引起的。
3．壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
一定溫度下，反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在密閉容器中進(jìn)行，分析下列措施對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(填“增大”“減小”或“無影響”)。
(1)縮小體積增大壓強(qiáng)：________；
(2)恒容充入氫氣：________；
(3)恒容充入氮?dú)猓篲_______；
(4)恒壓充入氮?dú)猓篲_______。
增大
增大
無影響
減小
4．理論解釋——有效碰撞
(1)活化分子、活化能與有效碰撞
①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子(必須具有足夠的能量)。
②活化能：如圖
圖中：E1表示反應(yīng)的________，使用催化劑時(shí)的活化能為________，反應(yīng)熱為________(注：E2表示活化分子變成生成物分子放出的能量)。
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。
活化能
E3
E1－E2
(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系
條件改變 單位體積內(nèi) 有效碰 撞次數(shù) 反應(yīng)
速率
分子總數(shù) 活化分子數(shù) 活化分子 百分?jǐn)?shù)
增大反應(yīng) 物濃度 增加 增加 不變 增加 增大
增大壓強(qiáng) 增加 增加 不變 增加 增大
升高溫度 不變 增加 增加 增加 增大
加催化劑 不變 增加 增加 增加 增大
【易錯(cuò)診斷】　判斷正誤，錯(cuò)誤的說明理由。
1．催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，改變了活化能，但反應(yīng)前后物理和化學(xué)性質(zhì)保持不變：
______________________________________________________。
2．升溫時(shí)吸熱反應(yīng)速率增大，放熱反應(yīng)速率減小：
______________________________________________________。
3．一定量的鋅與過量的稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，滴入少量硫酸銅溶液與醋酸鈉溶液均能夠提高反應(yīng)速率：
______________________________________________________。
錯(cuò)誤。催化劑在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)保持不變，而物理性質(zhì)多數(shù)發(fā)生變化。
錯(cuò)誤。升溫時(shí)吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)速率均增大。
錯(cuò)誤。滴入少量硫酸銅溶液，因發(fā)生原電池反應(yīng)能夠加快反應(yīng)速率；滴入少量醋酸鈉溶液，c(H＋)降低，反應(yīng)速率降低。
【教考銜接】
典例[2023·浙江6月，19(5)]水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。
水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ·mol－1。在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附(快速)、反應(yīng)及產(chǎn)物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因是________________________________________________________。
答案：溫度過高時(shí)，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過高還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小
解析：反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附是一個(gè)放熱的快速過程，溫度過高時(shí)，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減小；溫度過高還會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小。
【師說·延伸】　
溫度升高，不利于氣相反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，有利于氣相產(chǎn)物分子在催化劑表面脫附。
【對(duì)點(diǎn)演練】
1．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組實(shí)驗(yàn)中最先出現(xiàn)渾濁的是(　　)
選項(xiàng) 反應(yīng)溫 度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O
V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
答案：D
解析：結(jié)合選項(xiàng)知混合液的體積都為20 mL，但選項(xiàng)D中反應(yīng)溫度最高、反應(yīng)物Na2S2O3的濃度最大，其反應(yīng)速率最大，故最先看到渾濁(有硫單質(zhì)生成)。
2.O3在水中易分解，一定條件下，相同濃度的O3的濃度減小一半所需的時(shí)間(t)如表。
根據(jù)表中的遞變規(guī)律，推測(cè)O3分別在以下條件下反應(yīng)：①40 ℃、pH＝3.0；②10 ℃、pH＝5.0；③30 ℃、pH＝7.0，分解速率依次增大的順序?yàn)?　　)
A．①②③　B．③②①　C．②①③　D．③①②
答案：C
解析：分析題表中數(shù)據(jù)，溫度一定時(shí)，pH越大，c(O3)減小一半所需時(shí)間越短；pH一定時(shí)，溫度越高，c(O3)減小一半所需時(shí)間越短。由題表中數(shù)據(jù)可知，c(O3)減小一半，在①40 ℃、pH＝3.0時(shí)，所需時(shí)間在31～158 min之間；在②10 ℃、pH＝5.0時(shí)，所需時(shí)間大于169 min；在③30 ℃、pH＝7.0時(shí)，所需時(shí)間小于15 min，則分解速率依次增大的順序?yàn)棰?①<③，C項(xiàng)正確。
3．在有氣體參與的反應(yīng)中，①增大反應(yīng)物濃度、②升高溫度、③增大壓強(qiáng)(壓縮體積)、④加入催化劑，若以上四種方法均可使反應(yīng)速率增大，完成下列問題(填序號(hào))：
(1)降低反應(yīng)活化能的是____________。
(2)增加活化分子百分?jǐn)?shù)的是____________。
(3)未改變活化分子百分?jǐn)?shù)，增加單位體積內(nèi)分子總數(shù)的是____________。
(4)增加單位體積內(nèi)活化分子數(shù)的是____________。
④
②④
①③
①②③④
外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)
1．增加或減少反應(yīng)物的量并不一定能改變反應(yīng)速率，如固體和純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變，故增加其量并不能加快反應(yīng)速率。
2．不論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響具有一致性。升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但增大的倍數(shù)不同；降低溫度，正、逆反應(yīng)速率都減小，不會(huì)出現(xiàn)v正增大，同時(shí)v逆減小的情況。
微專題 13 探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素——控制變量思想
【要點(diǎn)歸納】
1．考查形式
(1)以表格的形式給出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓考生找出每組數(shù)據(jù)的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
(2)給出影響化學(xué)反應(yīng)速率的幾種因素，讓考生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析各因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
2．解題策略
(1)確定變量
首先要認(rèn)真審題，理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素有哪些。
(2)控制變量——定多變一
在探究過程中，應(yīng)該先確定其他的因素不變，只改變一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系；這樣確定一種因素的影響以后，再通過以上方法確定另一種因素的影響，通過分析每種因素與所探究問題之間的關(guān)系，得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。
(3)數(shù)據(jù)有效
選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效，保證變量統(tǒng)一才能做出正確的判斷。
3．實(shí)例分析
探究溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)：2H2O2===2H2O＋O2↑的影響，可以確定催化劑(是否加入MnO2)和溫度(加熱、常溫)作為可變量，其他的則控制為不變量。
探究對(duì)象的反應(yīng) 2H2O2===2H2O＋O2↑
控制的可變量 催化劑 溫度
控制的不變量 濃度、溫度等 濃度、催化劑等
實(shí)驗(yàn)方案 取相同量的5%H2O2溶液于兩支規(guī)格相同的試管中，向其中一支試管中加入少量MnO2，另一支不加，在常溫下觀察 取相同量的5%H2O2溶液于兩支規(guī)格相同的試管中，給其中一支試管加熱，另一支不加熱，觀察
【典題示例】
典例[2021·遼寧卷，12]某溫度下，降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化下聚合，反應(yīng)物濃度與催化劑濃度及時(shí)間關(guān)系如圖。已知反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間稱為半衰期，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．其他條件相同時(shí)，催化劑濃度越大，反應(yīng)速率越大
B．其他條件相同時(shí)，降冰片烯濃度越大，反應(yīng)速率越大
C．條件①，反應(yīng)速率為0.012 mol·L－1·min－1
D．條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時(shí)，半衰期為62.5 min
答案：B
解析：由圖中曲線①②可知，其他條件相同時(shí)，催化劑濃度越大，反應(yīng)所需要的時(shí)間越短，故反應(yīng)速率越大，A項(xiàng)正確；由圖中曲線①③可知，其他條件相同時(shí)，降冰片烯的濃度①是③的兩倍，所用時(shí)間①也是③的兩倍，反應(yīng)速率相等，故說明反應(yīng)速率與降冰片烯濃度無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；條件①，反應(yīng)速率為v＝＝＝0.012 mol·L－1·min－1，C項(xiàng)正確；反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間稱為半衰期，由題干圖中數(shù)據(jù)可知，條件②，降冰片烯起始濃度為3.0 mol·L－1時(shí)，半衰期為125 min÷2＝62.5 min，D項(xiàng)正確。
【師說·延伸】　
解答本題的兩大關(guān)鍵點(diǎn)
①控制變量思想——定多變一；②落實(shí)題給信息——半衰期。
【對(duì)點(diǎn)演練】
1．為了研究一定濃度Fe2＋的溶液在不同條件下被氧氣氧化的氧化率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，判斷下列說法正確的是(　　)
A．pH越小，氧化率越小
B．溫度越高，氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率僅與溶液的pH和溫度有關(guān)
D．實(shí)驗(yàn)說明降低pH、升高溫度有利于提高Fe2＋的氧化率
答案：D
解析：由②③可知，溫度相同時(shí)，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同時(shí)，溫度越高，氧化率越大，A、B錯(cuò)誤；Fe2＋的氧化率除受pH、溫度影響外，還受其他因素影響，如濃度等，C錯(cuò)誤。
2．已知：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O。某化學(xué)小組欲探究H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)過程中濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(忽略溶液體積變化)：
編號(hào) 0.01 mol·L－1 酸性KMnO4 溶液體積/mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液 體積/mL 水的體 積/mL 反應(yīng)溫 度/℃ 反應(yīng)時(shí)
間/min
Ⅰ 2 2 0 20 2.1
Ⅱ V1 2 1 20 5.5
Ⅲ V2 2 0 50 0.5
下列說法不正確的是(　　)
A．V1＝1，V2＝2
B．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響
C．實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始，溶液呈紫紅色時(shí)結(jié)束
D．實(shí)驗(yàn)Ⅲ中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率v(KMnO4)＝0.01 mol·L－1·min－1
答案：C
解析：實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ反應(yīng)溫度相同，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中加入了1 mL水，根據(jù)控制變量法的原則，溶液總體積應(yīng)保持不變，因而V1＝1，類比分析可得V2＝2，A正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的溫度不同，其他條件相同，因而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，B正確；酸性KMnO4溶液呈紫紅色，由表中數(shù)據(jù)可知，草酸溶液過量，KMnO4可反應(yīng)完全，因而可以用顏色變化來判斷反應(yīng)終點(diǎn)，即實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始，溶液紫紅色剛好褪去時(shí)結(jié)束，C錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅲ中有關(guān)數(shù)據(jù)可知，Δc(KMnO4)＝＝0.005 mol·L－1，v(KMnO4)＝＝＝0.01 mol·L－1·min－1，D正確。
3．可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是工業(yè)上制取H2SO4的重要反應(yīng)。
(1)在恒壓條件下，該反應(yīng)分組實(shí)驗(yàn)的有關(guān)條件如下表：
已知Ⅰ、Ⅱ兩組實(shí)驗(yàn)過程中，SO3氣體的體積分?jǐn)?shù)φ(SO3)隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。
反應(yīng)條件 溫度 容器容積 起始n(SO2) 起始n(O2) 其他條件
Ⅰ組 500℃ 1 L 1 mol 2 mol 無
Ⅱ組 500℃ 1 L 1 mol 2 mol
①Ⅱ組與Ⅰ相比不同的條件是____________。
②將Ⅰ組實(shí)驗(yàn)中溫度變?yōu)?00 ℃，則φ(SO3)達(dá)到a%所需時(shí)間________t1(填“小于”“大于”或“等于”)。
使用催化劑
小于
解析：(1)①由題意可知，兩組實(shí)驗(yàn)的壓強(qiáng)、溫度和起始濃度均相同，而由曲線圖可看出，Ⅱ組實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率快，所以Ⅱ組具備的其他條件是使用了催化劑，加快了化學(xué)反應(yīng)速率。②溫度升高后，化學(xué)反應(yīng)速率加快，所以φ(SO3)達(dá)到a%所需的時(shí)間比原來短。
(2)向四個(gè)體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應(yīng)時(shí)，按反應(yīng)速率由大到小排列的是______________(填代號(hào))。
甲：在500 ℃時(shí)，10 mol SO2和10 mol O2反應(yīng)
乙：在500 ℃時(shí)，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和10 mol O2反應(yīng)
丙：在450 ℃時(shí)，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng)
丁：在500 ℃時(shí)，8 mol SO2和5 mol O2反應(yīng)
乙、甲、丁、丙

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