化学 U2高频题型反应速率梳理

“反应速率 (rate of reaction)”是化学二第九单元的一大重点，同样是后续 A2阶段十分关键的核心模块，在历年真题中出现的频率和分值占比都相对不低，包含单选、作图、计算、简答等多种题型。本篇将由 G5教研部 Estella周老师结合教材考纲与真题复盘为大家梳理反应速率这一重点内容的得分步骤。  

核心板块

筛查归纳

一、影响速率的五大因素：

1、concentration浓度增加，导致反应速率增加。

2、pressure气体压强增加，导致反应速率增加。注意这一因素只影响气体状态下的物质。

3、surface area固体表面积增加，导致反应速率增加。这一因素只影响固体状态下的物质。

4、temperature温度增加，导致反应速率增加。

5、catalyst添加催化剂，导致反应速率增加。

解释速率，用碰撞理论 (collision theory)，粒子间的有效碰撞 (successful collison)越多，反应速率越快。有效碰撞，即满足 E ≥ Ea的碰撞，Ea为活化能 (activation energy)，是能够使反应发生的最小能量。对于前三个因素变化导致的速率变化，都是由于粒子间整体碰撞频率增加、导致其中的有效撞击频率也增加了。

比如，当压强增加时，导致反应速率增加，解释要点为：“more particles in a fixed volume，frequency of collision increase，so the frequency of successful collision increase”。而对于温度变化、以及加入催化剂对反应速率变化的原因解释，需要结合分子能量分布曲线来进行理解记忆。不仅要掌握简答题的解释模板，还需会作图。此类题目在近几年的真题中反复出现，因此规范的答题步骤和格式也成了Estella周老师十分重视的一环。

当温度上升时，反应速率增加，原因解释为：

“When temperature increase, the fraction of particles with E ≥ Ea increases, so the frequency of successful collisions per second increases.”

来源：G5教研部化学 U2第九章教材截图

当温度升高时，峰向右移且变矮，要画出表示不同温度的两条曲线。上图中，T1 < T2。在图象中，需要标注清楚横、纵坐标意义，横坐标为 energy，纵坐标为 fraction of molecules with energy E，标注好 Ea所在位置，Ea右侧区域（即：满足 E ≥ Ea的分子）以阴影进行标注。

注：若涉及粒子不是分子，则应将 molecule改为 particle或对应粒子。

当添加一个催化剂时，反应速率增加，原因解释为：“Adding a catalyst provides a new pathway with lower activation energy, the fraction of molecules with E ≥ Ea increases, so the frequency of successful collisions per second increases.”

来源：G5教研部化学 U2第九章教材截图

在画图时，除了横纵坐标意义，还需要标注两个 Ea的位置以及 Ea右侧的阴影部分区域。G5教研部温馨提示：只有添加催化剂才会改变反应的活化能，其它几个影响速率的因素，温度、压强、表面积、浓度，都不会影响活化能 Ea的大小。

在2024年 1月和 2023年 10月的化学 U2真题卷中，均有考察到这一知识点，要求利用图象解释：催化剂如何提高反应速率。

来源：2023年 10月化学 U2真题卷 Q21 (b)

来源：G5教研部化学 U2答案参照

来源：2024年 1月化学 U2真题卷 Q24 (d)

另外，需注意区分 Maxwell-boltzmann distribution curve和 enthalpy profile diagram两个图象，前者是前文提到的分子能量的分布曲线；后者为焓级图，横坐标为 progress of reaction，纵坐标为 enthalpy。在焓级图中，需区分放热反应和吸热反应，能够标注清楚 △H、Ea。如下图所示，两条横线分别表示反应物、生成物的焓，放热反应前高后低、吸热反应则前低后高；△H由从反应物指向生成物的单向箭头所表示；Ea由从反应物指向曲线最高处的单箭头所表示。

来源：G5教研部学员部分学习笔记

当反应加入催化剂时，Ea降低，△H不变，以下是放热反应所对应的图象：

来源：G5教研部化学 U2第九章教材截图

二、和速率相关的图象考点：

在任何反应中，随着时间的推移，反应速率都是先快后慢、直至趋于零。表现在 concentration-time图象或 volume-time(存在体积变化的反应中)图象上，就是曲线越来越平缓，直至斜率为零。

来源：G5教研部化学 U2第九章教材截图

来源：G5教研部化学 U2第九章教材截图

如要求某一时间节点处的反应速率，则需过该点做切线，在切线上找两个点，用两点坐标求斜率。

图源：2022年 5月化学 U2真题卷 Q15 (b)

此题要求利用图象，计算反应的初始速率 (initial rate)，即 t = 0处的速率。体现在图象上，就是过 (0，0)点做切线，用切线上两个点的坐标求斜率。

来源：化学 U2真题卷评分细则截图

根据官方给出的评分细则，在图象上做出 (0，0)点处的切线，即得 1分。注意画图细节：切线不可太短，在竖直方向上至少要超过 20。第 2分为斜率计算 (y1-y2）/(x1-x2），图中切线过点 (360，100)，斜率为 (360-0)/(100-0) = 0.27778，取切线上的其它点来计算也是可以的，尽量取坐标点以确保准确性。最终结果的单位正确，得第 3分。

在单选题中也多次考察到瞬时速率这个知识点。以 2023年 5月真题卷为例进行说明：

来源：2023年 5月化学 U2真题截图

问 X点处的速率，坐标为 (4，17.5)，出错的同学往往是直接 17.5 ÷ 4 = 4.375，误选了 C，这样算出的其实是 0～4秒内的平均速率，而非第 4秒时的瞬时速率。正确的做法是过该点做切线，找到切线上的另一个点坐标，如 (2，15)，算两个点之间的直线斜率 (17.5-15)/(4-2) = 1.25，选 A。

需要注意，反应速率增加，指的是反应发生得更快，并不导致目标产物的产量 (yield)增加。如果要判断产量的增减，需要看平衡位置 (equilibrium position)如何随着条件改变而移动。这也是部分考生会出现混淆的考点之一，速率与产量还需分开讨论。‍‍‍‍‍‍‍‍‍