新高考化学考点一轮复习全国通用学案第7章第1节化学反应速率

第一节 化学反应速率 [课标解读] 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学 反应的转化率(α)。 2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。 3. 理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响，能用相关理论 解释其一般规律。 4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科研领域中的重 要作用。 化学反应速率的有关计算 知识梳理 1．化学反应速率的含义 (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(均取正值)来表 示。 (2)定义式：v＝Δc Δt ，单位为 mol·L－1·min－1 或 mol·L－1·s－1。 2．化学反应速率与化学计量数的关系 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。 如在反应 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)中，存在 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) ＝a∶b∶c∶d。 3．化学反应速率的有关注意事项 (1)化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反应物还是用生成物 表示均取正值。 (2)在一定温度下，固体和纯液体物质的浓度是常数，不能用其浓度变化表 示速率。 (3)同一化学反应在相同条件下，用不同物质表示的化学反应速率，其数值 可能不同，但意义可能相同。 (4)计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质 的量浓度的变化值。 (5)化学反应速率在不同的时间间隔内一般不相等。 [辨易错] (1)对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显。( ) (2)化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生 成物浓度的增加。 ( ) (3)甲、乙两容器中分别充入 2 mol NO2 和 4 mol NO2，5 分钟后两者各反应 掉 NO2 1 mol 和 2 mol，则说明二者反应速率之比为 1∶2。 ( ) (4)对于 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)反应，在一定的时间内 v(H2O)＝1 mol/(L·s)，可知 v(C)＝1 mol/(L·s)。 ( ) (5)对于 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，v(SO2)＝1 mol/(L·s)与 v(O2)＝0.5 mol/(L·s)表示的反应速率前者快。 ( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× 知识应用 1．一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)。已知 v(A) ＝0.6 mol·L－1·s－1，则 v(B)＝________ mol·L－1·s－1，v(C)＝________ mol·L－1·s－ 1。 [答案] 0.2 0.4 2．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： (1)该反应的化学方程式为_____________________。 (2)从反应开始至 2 min 时，Z 的反应速率为________________。 (3)前 2 min 内，Y 的转化率为________。 [答案] (1)3Y(g)＋Z(g) 2X(g) (2)0.025 mol/(L·min) (3)30% ◎命题点 1 化学反应速率的基本计算与反应快慢的判断 1．一定条件下反应 A(s)＋3B(g) 2C(g)在 10 L 的密闭容器中进行，测得 2 min 内，A 的物质的量由 20 mol 减小到 8 mol，下列说法正确的是 ( ) A．用 A 表示该反应的反应速率为 0.6 mol·L－1·min－1 B．用 B 表示该反应的反应速率为 2.4 mol·L－1·min－1 C．2v(B)＝3v(C) D．2 min 末，用 C 表示该反应的反应速率为 3.6 mol·L－1·min－1 C [A 为固体，不能用 A 的浓度变化量来表示速率，A 错误；v(B)＝ 3×20－8 2×10 mol/(L·min)＝1.8 mol/(L·min)，B 错误；v(C)不能表示 2 min 末这 一时刻的速率，D 错误。] 2．将 6 mol CO2 和 8 mol H2 充入一容积为 2 L 的密闭容器中(温度保持不变) 发生反应 CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH①>②>⑤>④ 化学反应快慢比较的两种方法 (1)统一物质法：统一单位，统一物质，反应速率值大反应快。 (2)比值法：先统一单位；然后计算各物质反应速率与相应化学计量数之比 的值，比值大者反应快(此法易掌握)。 ◎命题点 2 “三段式”法计算反应速率和转化率 “三段式”求算 v(X)、α模板 根据已知条件列方程式计算。 例如，反应 mA(g)＋nB(g) pC(g) ①t0 s 浓度/(mol·L－1) a b 0 ②转化浓度/(mol·L－1) x nx m px m ③t1 s 浓度/(mol·L－1) a－x b－nx m px m v(A)＝ x Δt ，v(B)＝ nx m·Δt ，v(C)＝ px m·Δt ， α(A)＝x a ×100%。 4．NH3 和纯净的 O2 在一定条件下发生如下反应： 4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g) 现向一容积不变的 2 L 密闭容器中充入 4 mol NH3 和 3 mol O2,4 min 后，测 得生成的 H2O 占混合气体体积的 40%。请回答： (1)用 O2、H2O 表示的反应速率分别为__________、__________。 (2)NH3 的转化率为________。 (3)4 min 后 N2 的浓度为________。 [解析] 设 4 min 时，生成 6x mol H2O(g) 4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(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。 (1)则 4 min 内 H2O 的变化浓度为 Δc(H2O)＝3 mol 2 L ＝1.5 mol·L－1， v(H2O)＝1.5 mol·L－1 4 min ＝0.375 mol·L－1·min－1， v(O2)＝1 2v(H2O)＝0.187 5 mol·L－1·min－1。 (2)α(NH3)＝4×0.5 4 ×100%＝50%。 (3)c(N2)＝(2×0.5)×1 2 mol·L－1＝0.5 mol·L－1。 [答案] (1)0.187 5 mol·L－1·min－1 0.375 mol·L－1·min－1 (2)50% (3)0.5 mol·L－1 ◎命题点 3 情境创新题 5．已知反应：2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)生成 N2 的初始速率与 NO、 H2 的初始浓度的关系为 v＝kcx(NO)·cy(H2)，k 为速率常数。在 800 ℃时测得的 相关数据如下表所示。 实验数据 初始浓度 生成 N2 的初始速 率/(mol·L－1·s－1)c(NO)/ (mol·L－1) c(H2)/ (mol·L－1) 1 2.00×10－3 6.00×10－3 1.92×10－3 2 1.00×10－3 6.00×10－3 4.80×10－4 3 2.00×10－3 3.00×10－3 9.60×10－4 下列说法中不正确的是 ( ) A．关系式中 x＝1、y＝2 B．800 ℃时，k 的值为 8×104 C．若 800 ℃时，初始浓度 c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3 mol·L－1，则生成 N2 的初始速率为 5.12×10－3 mol·L－1·s－1 D．当其他条件不变时，升高温度，速率常数将增大 A [由实验数据 1 和 2 可知，c(H2)不变，c(NO)扩大 1 倍，反应速率扩大 为原来的1.92×10－3 4.80×10－4 ＝4 倍，则 x＝2，由实验数据 1 和 3 可知，c(NO)不变，c(H2) 扩大 1 倍，反应速率扩大为原来的1.92×10－3 9.6×10－4 ＝2 倍，则 y＝1，A 项错误；根据 数据 1 可知 800 ℃时，k 的值为 1.92×10－3 c2NO×cH2 ＝ 1.92×10－3 2.00×10－32×6.00×10－3 ＝ 8×104，B 项正确；若 800 ℃时，初始浓度 c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3 mol·L－1， 则生成 N2 的初始速率 v＝k×c2(NO)×c(H2)＝[8×104×(4.00×10－3)2×(4.00×10 －3)]mol·L－1·s－1＝5.12×10－3 mol·L－1·s－1，C 项正确；温度升高，反应速率加快， 则当浓度和其他条件不变时，升高温度，速率常数一定是增大的，D 项正确。] 化学反应速率的影响因素 知识梳理 1．化学反应速率的影响因素 (1)内因(主要因素) 反应物本身的性质，如 Na、Mg、Al 在相同条件下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) 2．对于可逆反应的速率的影响(vt 图像) 有下列 vt 图像： 图甲 图乙 图丙 图丁 (1)增大反应物浓度的图像为图甲。 (2)增大压强的图像为图乙或图丁。 (3)升高温度的图像为图丙。 (4)使用催化剂的图像为图丁。 [辨易错] (1)对于任何反应，增加反应物的量，反应速率均增大。 ( ) (2)一定温度下，恒容密闭容器中发生 N2＋3H2 2NH3，向容器中充入 Ne， 压强增大，反应速率增大。 ( ) (3)对于放热反应，升高温度，v 正减小，v 逆增大。 ( ) (4)影响化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂。 ( ) (5)Zn 与硫酸反应时，浓硫酸产生 H2 的反应速率比稀硫酸的反应快。 ( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× 3．理论解释——有效碰撞理论 (1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子的能量较高。 (2)有效碰撞：能够引发化学反应的碰撞。 有效碰撞的两个条件：一是具有较高能量的活化分子，二是碰撞有合理取 向。 (3)活化能：如图 ①图中：E1 为正反应活化能，使用催化剂时的活化能为 E3，E2 为逆反应活 化能，反应热为 E1－E2。 ②使用催化剂可以降低正、逆反应的活化能，但不影响反应的反应热。 ③活化能越低，反应速率越快。 (4)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 知识应用 1．如图是关于反应 A2(g)＋3B2(g) 2C(g) ΔH0。下列叙述正确的是 ( ) A．向容器中充入氩气，反应速率不变 B．加入少量 W，逆反应速率增大 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．将容器的容积压缩，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞次 数增大 A [A 项，恒容通“惰气”，反应物浓度没有改变，速率不变，正确；B 项， W 为固体，加入 W，速率不改变，错误；C 项，升温、v 正、v 逆均增大，错误； D 项，改变压强、活化分子百分数不变，错误。] 2．为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计 了如下四个实验，你认为结论不正确的是 ( ) A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反 应时，大理石粉的反应快 B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二 者的化学反应速率相等 C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可 以加快浓硝酸的分解 D．室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相向体积的双氧水，再向其 中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同 B [镁与铝的活泼性不同，反应速率不相等，B 错误。] 3．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－91.4 kJ·mol－1，在反 应过程中，正反应速率的变化如图所示： 下列说法正确的是 ( ) A．t1 时升高了温度 B．t2 时使用了催化剂 C．t3 时增大了压强 D．t4 时降低了温度 B [升温，v 正增大的倍数小，A 错误；加压，v 正增大，C 错误；降温，v 正 瞬间减小，D 错误。] (1)压强改变对反应速率的影响 ①恒温时，压缩体积――→ 引起 压强增大――→ 引起 反应物浓度增大――→ 引起 反应速率 加快。 ②恒温恒容：充入“惰性气体”――→ 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。 ③恒温恒压：充入“惰性气体”――→ 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。 (2)vt 图模型 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔHⅡ>Ⅰ>Ⅳ D [A 项，根据控制变量法，若选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的 影响，Ⅱ的温度必须控制在 35 ℃，错误；B 项，收集相同条件下等体积的气体 所需的时间越长，则反应速率越慢，错误；C 项，题中各组实验中稀硫酸的浓度 均相同，故无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响，错误；D 项，本题影响反应 速率大小的主要因素是温度和硫酸铜固体的质量，由 A 项分析可知实验Ⅱ的温 度应为 35 ℃，则反应速率Ⅱ>Ⅰ，实验Ⅲ中锌与置换出的铜及稀硫酸构成原电 池，使Ⅲ的反应速率比Ⅱ的快，实验Ⅳ中 CuSO4 用量过多，置换出的铜可能覆 盖在锌表面而阻止反应的进行，从而使 Zn 与 H2SO4 反应速率大大减小，故四个 反应的反应速率的大小关系可能为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ，正确。] 2．某兴趣小组用 0.5 mol·L－1 KI、0.2 mol·L－1 K2S2O8、0.1 mol·L－1 Na2S2O3、 0.2%淀粉溶液等试剂，探究反应条件对反应速率的影响。 已知：S2O2－ 8 ＋2I－===2SO2－ 4 ＋I2，I2＋2S2O2－ 3 ===2I－＋S4O2－ 6 (1)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 实验序号 体积 V/mL K2S2O8 溶液 水 KI 溶液 Na2S2O3 溶液 淀粉 溶液 ① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0 ② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0 ③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0 表中 Vx＝________ mL，理由是__________________________。 (2)已知某条件下，浓度 c(S2O2－ 8 )～反应时间 t 的变化曲线如图所示，若保持 其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时 c(S2O2－ 8 )～t 的变化曲线示意图(进行相应的标注)。 [解析] (1)实验的目的是探究 K2S2O8 溶液的浓度对化学反应速率的影响， 故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为 20.0 mL)， 从而可知 Vx＝2.0。 (2)降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O2－ 8 )变化减慢。加入催化剂时，化 学反应速率加快，c(S2O2－ 8 )变化加快，c(S2O2－ 8 )～t 的变化曲线如图所示。 [答案] (1)2.0 保持溶液总体积相同，仅使反应物 K2S2O8 的浓度改变，而 其他物质浓度不变 (2)如图所示 涉及催化反应机理的试题分析 催化反应机理试题是 2020 年全国Ⅰ、Ⅱ卷中新型试题，其中Ⅰ卷涉及的是 铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－催化甲醇羰基化的反应机理过程，Ⅱ卷涉及的是 Fe(CO)5 催化某一反应机理过程。此类试题充分考查了学生从微观化学键分析反 应机理的能力。体现了“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”的化 学核心素养。 (2020·全国卷Ⅱ，T11)据文献报道：Fe(CO)5 催化某反应的一种反应机理如图 所示。下列叙述错误的是( ) A．OH－参与了该催化循环 B．该反应可产生清洁燃料 H2 C．该反应可消耗温室气体 CO2 D．该催化循环中 Fe 的成键数目发生变化 [思路点拨] 从整个循环反应机理图可以得出四点：一是 OH－既参与反应又 是生成的物质，二是 CO 和 H2O 只参与反应为反应物，三是 CO2 和 H2 为生成 物，四是 Fe(CO)5 为催化剂，开始参与反应，最后又生成。 [答案] C 1．(2020·福建高三模拟)Pd/Al2O3 催化 H2 还原 CO2 的机理示意图如图。下 列说法不正确的是( ) ① ② ③ ④ A．H—H 的断裂需要吸收能量 B．①→②，CO2 发生加成反应 C．④中，CO 被氧化为 CH4 D．生成 CH4 总反应的化学方程式是 CO2＋4H2 ======= Pd/Al2O3 CH4＋2H2O C [④中，CO 被还原为 CH4，C 项错误。] 2．(2021·广东选择考适应性测试，T8)我国科学家研究了活性炭催化条件下 煤气中的 H2S 和 Hg 的协同脱除，部分反应机理如图(吸附在催化剂表面的物种 用*标注)。有关该过程的叙述错误的是( ) A．产生清洁燃料 H2 B．H2S 脱除率为 100% C．H2S 既被氧化又被还原 D．脱 Hg 反应为 Hg＋S===HgS B [A.H2S 被吸附在催化剂活性炭表面形成 H 原子，H 原子与 H 原子成键 生成 H2，A 正确；B.由图可知，H2S 分解产生的 H2 和 S 单质会再次生成 H2S， 脱除率小于 100%，B 错误；C.由图可知，H2S 生成 S 单质的过程中，硫元素的 化合价升高，被氧化，H2S 生成 H2 的过程中，H 元素化合价降低，被还原，C 正确；D.该过程是 H2S 和 Hg 的协同脱除，故生成的 S 单质与 Hg 反应生成 HgS， D 正确；故答案选 B。] 3．(2020·湖北高三模拟)目前认为酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理及能量 与反应进程的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A．①、②、③三步反应均释放能量 B．该反应进程中有两个过渡态 C．第③步反应原子利用率为 100% D．总反应速率由第①步反应决定 D [由能量变化关系图知第①步是吸热反应，A 错误；根据过渡态理论， 反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡态，由图可知，该反应进 程中有三个过渡态，B 错误；由反应机理知，第③步反应还有 H＋产生，原子利 用率不是 100%，C 错误；总反应速率由活化能最大的那步反应即第①步反应决 定，D 正确。] 4．(2020·北京高三模拟)2007 年诺贝尔化学奖授予埃特尔以表彰其对于合成 氨反应机理的研究，氮气和氢气分子在催化剂表面的部分变化过程如图所示， 下列说法不正确的是( ) N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1 A．升高温度不能提高一段时间内 NH3 的产率 B．图①→②过程吸热，图②→③过程放热 C．N2 在反应过程中三键均发生断裂 D．反应过程中存在—NH—、—NH2 等中间产物 A [升高温度能提高反应速率，所以在达到平衡前升高温度能提高一段时 间内氨气的产率，A 错误；图①→②是 N≡N 断裂过程，断键吸热；图②→③是 N—H 键形成过程，成键放热，B 正确；虽然本反应是可逆反应，但反应中，所 有氮气均能断开三键，只是同时又有新的氮氮三键形成，因此体系中总含有氮 气，C 正确；从图中可知，断键产生的氮原子，能逐一和氢原子结合形成—NH—、 —NH2 和 NH3，D 正确。] 5. (2021·广东选择考适应性测试，T19Ⅱ)NiCeO2 催化 CO2 加 H2 形成 CH4 的 反应历程如图 1 所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，含碳产物中 CH4 的物 质的量百分数(Y)及 CO2 的转化率随温度的变化如图 2 所示。 图 1 图 2 (1)下列对 CO2 甲烷化反应体系的说法合理的有________。 A．含碳副产物的产率均低于 CH4 B．存在反应 CO2＋4H2 CH4＋2H2O C．存在副反应 CO2＋H2 CO＋H2O D．CO2 转化为 CH4 的过程中发生了能量转化 E．温度高于 260 ℃后，升高温度，甲烷产率几乎不变 (2)CO2 甲烷化的过程中，保持 CO2 与 H2 的体积比为 1∶4，反应气的总流 量控制在 40 mL·min－1,320 ℃时测得 CO2 转化率为 80%，则 CO2 反应速率为 ________ mL·min－1。 [解析] (1)由图可知，含碳产物中 CH4 的物质的量百分数 Y≥70%，则含碳 副产物的产率≤30%，故含碳副产物的产率均低于 CH4，A 正确；由题意及图 NiCeO2 催化 CO2 加 H2 形成 CH4，故存在反应 CO2＋4H2 CH4 ＋ 2H2O， B 正确；由图可知，存在 CO2 和 H2 反应生成 CO 和 H2O，C 正确；化学反应伴 随着物质变化和能量变化，D 正确；由图 2 可知，当温度高于 260 ℃时，CO2 的转化率还在增大，但 CH4 的百分含量几乎不在变化，则继续升高温度甲烷产 率几乎不变，E 正确，故答案为 ABCDE。 (2) CO2 甲烷化的过程中，CO2 与 H2 的体积比为 1∶4，反应气的总流量为 40 mL·min－1，则 1 min 内初始时 CO2 的体积为 40×1 5 mL＝8 mL,320 ℃时 CO2 转化率为 80%，则 CO2 反应速率为 v ＝8×0.8 1 mL·min－1＝6.4 mL·min－1。 [答案] (1)ABCDE (2)6.4 [真题验收] 1．(2020·全国卷Ⅰ，T10)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化， 反应过程如图所示。 下列叙述错误的是( ) A．CH3COI 是反应中间体 B．甲醇羰基化反应为 CH3OH＋CO===CH3CO2H C．反应过程中 Rh 的成键数目保持不变 D．存在反应 CH3OH＋HI===CH3I＋H2O C [ 由 反 应 过 程 图 可 知 CH3OH→CH3I→ → → →CH3 COI→CH3CO2H，CH3COI 是反应的中间产物，A 项正确；把各步反应累加， 得 到 CH3OH ＋ CO===CH3CO2H ， B 项 正 确 ； 和 中 Rh 的成键数为 6， 中 Rh 的成键数为 5， 中 Rh 的成键数为 4，反应过程中 Rh 的成键数不相同，C 项错误； 由题图可知，甲醇的第一步反应为 CH3OH＋HI===CH3I＋H2O，D 项正确。] 2．(2019·全国卷Ⅱ，节选)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可 逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列 说法正确的是________(填标号)。 A．T1＞T2 B．a 点的反应速率小于 c 点的反应速率 C．a 点的正反应速率大于 b 点的逆反应速率 D．b 点时二聚体的浓度为 0.45 mol·L－1 [解析] 升高温度，反应速率增大，由 ct 图像的变化趋势可看出 T2 时，环 戊二烯浓度的变化趋势大，因此 T2 大于 T1，选项 A 错误；由 a、c 点浓度：a>c， 温度：c>a，故无法判断， 选项 B 错误；相同温度下，随着时间的延长，反应 物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，因此 a 点的正反应速率大于 b 点的逆 反应速率，选项 C 正确；由图像知，开始时环戊二烯的浓度为 1.5 mol·L－1，b 点时的浓度为 0.6 mol·L－1，设环戊二烯转化的物质的量浓度为 2x mol·L－1，则 有： 2 二聚体 初始物质的量浓度/(mol·L－1) 1.5 0 转化物质的量浓度/(mol·L－1) 2x x 平衡物质的量浓度/(mol·L－1) 0.6 x 则有 1.5－2x＝0.6，解得 x＝0.45，因此选项 D 正确。 [答案] CD 3．(2020·全国卷Ⅱ，T28(2))天然气的主要成分为 CH4，一般还含有 C2H6 等 烃类，是重要的燃料和化工原料。 高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4――→ 高温 C2H6＋H2。反应在初期阶 段的速率方程为 r＝k×cCH4，其中 k 为反应速率常数。 ①设反应开始时的反应速率为 r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为 r2，则 r2＝________r1。 ②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是______。 A．增加甲烷浓度，r 增大 B．增加 H2 浓度，r 增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k 减小 [解析] ①反应初始时可认为 cCH4＝1 mol·L－1，则根据初期阶段的速率方 程可知 k＝r1，当 CH4 的转化率为α时，cCH4＝(1－α) mol·L－1，则此时 r2＝(1－ α)r1。②由 r＝k×cCH4 可知，CH4 的浓度越大，反应速率 r 越大，A 项正确； 增加 H2 浓度，CH4 的浓度减小或不变，则 r 减小或不变，B 项错误；随着反应 的进行，CH4 的浓度逐渐减小，则反应速率逐渐减小，C 项错误；降低温度，该 反应进行非常缓慢甚至停止，即 k 也随着减小，D 项正确。 [答案] ①1－α ②AD [新题预测] 1．(2020·湖南月考)我国学者研制了一种纳米反应器，用于催化草 酸二甲酯(DMO)和氢气反应获得 EG。反应过程如图所示： 下列说法错误的是( ) A．Cu 纳米颗粒将氢气解离成氢原子 B．DMO 分子中只有碳氧单键发生了断裂 C．反应过程中生成了 MG 和甲醇 D．EG 与甲醇均有醇类，官能团为羟基 B [根据题图可知，反应过程中 DMO( )与 H2 反应生成了 MG( )和 CH3OH，DMO 分子中碳氧单键和碳氧双键均发生了断裂，B 项错误。] 2．已知 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步： 第一步 2NO(g) N2O2(g) (快速平衡) 第二步 N2O2(g)＋O2(g)===2NO2(g) (慢反应) (1)用 O2 表示的速率方程为 v(O2)＝k1·c2(NO)·c(O2)；用 NO2 表示的速率方 程为 v(NO2)＝k2·c2(NO)·c(O2)，k1 与 k2 分别表示速率常数(与温度有关)，则k1 k2 ＝ ________。 (2)下列关于反应 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的说法正确的是________(填 标号)。 A．增大压强，反应速率常数一定增大 B．第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能 C．反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和 [解析] (1)由 v(O2)＝k1·c2(NO)·c(O2)，v(NO2)＝k2·c2(NO)·c(O2)，k1 与 k2 分别表示速率常数，得k1 k2 ＝ vO2 vNO2，根据 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)可知 vO2 vNO2 ＝1 2 ，所以k1 k2 ＝1 2 。 (2)反应速率常数只与温度有关，故增大压强，反应速率常数不变，A 项错 误；第一步反应是快反应，说明反应的活化能低，第二步反应为慢反应，说明 反应的活化能高，所以第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能，B 项正确； 反应的总活化能由慢反应的活化能决定，对该反应来说，反应的总活化能由第 二步反应的活化能决定，C 项错误。 [答案] (1)1 2 (2)B