交汇(二) 化学反应速率的测定与实验的“融合”
化学是一门以实验为基础的自然科学，因此化学实验是化学学科最重要的主干知识，同时可很好地体现化学学科特点，化学实验也就成为化学必考知识点。影响化学反应速率的因素有很多种，恰好可以作为化学探究实验的命题点，将化学反应速率的测定或影响化学反应速率因素的探究等与化学实验相“融合”。
(2013江西广昌一中、崇仁一中期中联考)影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。
(1)实验一：取等物质的量浓度等体积的H2O2溶液分别进行下列实验，实验报告如下表所示。
序号 条 件 温度/℃ 1 2 3 4 催化剂 40 20 20 20 现 象 FeCl3溶液 FeCl3溶液 MnO2 无 结 论 试回答：实验1、2研究的是其他条件相同时________对H2O2分解速率的影响。
＋＋＋
(2)实验二：经研究知Cu2对H2O2的分解也具有催化作用，为比较Fe3和Cu2对H2O2
分解的催化效果，该小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。回答相关问题：
①定性分析：如图甲可通过观察____________，定性比较得出结论。
有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是________________________________________________________________________。
②定量分析：为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用乙图装置进行定量实验。完成该实验应该测定的实验数据是________________________________________________________________________。
【解题思路】该题将对化学反应速率影响因素的探究与实验融合在一起综合考查，能力要求较高。(1)实验1、2的实验条件只有温度不同，因此是探究温度对化学反应速率的影响；(2)①图甲实验所采取的实验条件只有催化剂不同，因此可通过观察反应产生气泡的快慢来定性说明催化剂的催化效果，将FeCl3改为Fe2(SO4)3可使催化剂的阴离子相同，排除阴离子对催化效果的干扰。②图乙可准确测出气体的体积，因此为定量计算出反应速率，需测得实验数据为测定产生一定体积的气体所需的时间。
【答案】(1)温度
(2)①反应产生气泡的快慢 排除阴离子的干扰
②测定一定时间内产生的气体(或测定产生一定体积的气体所需的时间)
【反思感悟】影响化学反应速率的因素有多种，在实验探究相关规律时，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。
交汇(三) 与电解质溶液相“融合”的交汇考查
在电解质溶液中发生化学反应的化学反应速率常受溶液的酸碱性、溶液中的离子浓度大小等因素的影响，因此化学反应速率的改变常与电解质溶液中酸碱性、离子浓度变化等融合在一起进行考查。
(2012福建卷，12题)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。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·L1·min1 【解题思路】本题考查化学反应速率的影响因素及反应速率的计算。从图中看，在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时，反应物R都能完全反应，降解百分率都是100%，A项正确；从图中看，pH越小c(R)变化的斜率越大，即酸性越强，单位时间内降解速率越快，B项错；一般来说，反应物的浓度越大，反应速率越大，R的起始浓度小，其降解的速率小，0.2×10－4 mol L－1－
C项错；20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为5 min＝4×106 mol·L1·min1，D项错。
【答案】A
【反思感悟】分析解答与图象有关试题的三步曲：“一看”“二想”“三判断”。
(1)“一看”——看图象：①看面：弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等，常用的方法：一是作横坐标或纵坐标的垂线，利用与不同曲线的交点的纵坐标或横坐标的数值来分析；二是对比不同曲线上标出的物理量(一般有两个物理量，其中一个相同)，对比分析。
(2)“二想”——想规律：看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)“三判断”：通过对比分析，作出正确判断。
交汇(四) 化学反应速率与化工生产实际“联袂登场”
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化工生产必须考虑化学反应进行的快慢，因此化学反应速率是与化工生产联系最紧密的化学理论，二者经常“联袂登场”，融合在一起考查考生应用理论解决实际生产中化学问题的能力。
(2014天津卷，10题)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为
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N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol1
一种工业合成氨的简易流程图如下：
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中
通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.4 kJ·mol1
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
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ΔH＝－41.2 kJ·mol1
对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是________。
a．升高温度 b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 d．降低压强
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利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1 mol CO 和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为________。
(3)图甲表示500℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图乙坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是________(填序号)。 简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 【解题思路】本题考查反应速率与化学平衡的影响因素以及关于平衡的计算，考查考生分析能力以及计算能力。(1)硫氢化铵被空气中的氧气氧化得到硫单质，同时得到一水合氨。(2)升高温度，化学反应速率增大，平衡正向移动，氢气的百分含量增大，a正确；增大水蒸气的浓度，速率增大，平衡正向移动，但氢气的百分含量减小，b错误；加入催化剂不能改
变平衡的移动，c错误；降低温度，速率减小，d错误。
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
起始量(mol): 0.2 0 0.8 转化量(mol): x x x
平衡量(mol): 0.2－x x 0.8＋x
由题意得0.2－x＋x＋0.8＋x＝1.18，解得x＝0.18，则CO的转化率为90%。 (3) N2 ＋ 3H2 2NH3 起始量(mol): 1 3 0 转化量(mol): x 3x 2x
平衡量(mol): 1－x 3－3x 2x
2x
由题意得1－x＋3－3x＋2x×100%＝42%，解得x＝0.59，所以氮气的体积分数为1－x
1－x＋3－3x＋2x×100%＝14.5%。(4)起始通入原料气，反应正向进行，氨气的物质的量增大，随着反应的进行，反应达到平衡，此时温度升高，平衡逆向移动，氨气的物质的量又减小。(5)热交换操作可使合成氨放出的能量得到充分利用；Ⅲ中对反应体系加压，Ⅵ中及时将液氨分离出来(即减小生成物的浓度)以及氮气氢气循环利用，均可提高合成氨原料总转化率。
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【答案】(1)2NH4HS＋O2一定条件2NH3·H2O＋2S↓ (2)a 90% (3)14.5% (4)
(5)Ⅳ 对原料气加压(或分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用)
【反思感悟】利用影响化学反应速率的规律分析解答与化工生产实际相结合的试题时，不仅应从反应速率或反应限度上考虑，还需结合反应的转化程度，综合考虑原料的利用率、生产效率等问题，以实现经济效益的最大化。
为了社会的进步，科学家们不断地设计、合成和分析新的物质、新的材料，因此就需要研究有关化学反应，而任何化学反应都会涉及反应快慢的问题，特别是化工生产中和实验室制备物质时，都需要认真考虑反应进行的快慢以及怎样改变外界条件来控制反应速率，同时还需要考虑把反应物最大限度的转化为产物以及能量的综合利用等问题，因此为强化学科特点，体现学以致用的思想，化学反应速率与化学平衡、热化学等基本理论联合考查。此外为考查考生对化学反应速率的理解与综合应用能力，还常将化学反应速率与电解质溶液离子浓
度变化、涉及反应速率等知识融合或结合化工生产实际等一起考查。
