第二章第一节化学反应速率.docx

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第二章第一节化学反应速率

第一节　化学反应速率

　1.了解化学反应速率。

　2.了解化学反应速率的定量表示方法。

　3.掌握化学反应速率的简单计算。

4．了解化学反应速率的测量方法。

知识点一　化学反应速率概念与测定

阅读教材P17～P18，思考并填空。

一、化学反应速率

二、化学反应速率的测定

1．测定原理

利用化学反应中与某一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质进行测定。

2．测定方法

（1）利用能够直接观察的某些性质测定

如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。

（2）利用科学仪器测量

如在溶液中：

当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。

3．实验探究

（1）反应原理：

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。

（2）实验过程

①按如图所示安装两套装置，在锥形瓶内各盛有2g锌粒。

②取一套装置，通过分液漏斗加入40mL1mol/L的硫酸，测出收集10mLH2所用的时间。

③取另一套装置，通过分液漏斗加入40mL4mol/L的硫酸，测出收集10mLH2所用的时间。

（3）数据处理：

计算化学反应速率。

（4）探究结论：

4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸与锌反应快。

判断正误

（1）对于反应H2＋Cl2===2HCl，化学反应速率可表示为v＝amol/（L·s）。

（　　）

（2）化学反应速率为一段时间内的平均速率。

（　　）

（3）化学反应速率可以为负值，如逆反应速率。

（　　）

（4）同一化学反应中不同物质的速率之比等于对应的浓度变化之比，还等于对应物质的物质的量变化之比。

（　　）

（5）用锌制取H2反应中，不能用Zn粒的变化表示反应的快慢。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×

表示化学反应速率的注意事项

（1）对化学反应速率表达式的理解

（2）化学反应速率是表示化学反应快慢的物理量，化学反应快慢也可从其他角度或现象描述和说明。

（3）不论反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。

（4）在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必须注明其单位，否则无意义。

　下面有关化学反应速率的说法中正确的是（　　）

A．对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显

B．化学反应速率通常用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来表示

C．若某化学反应的反应速率为0.5mol·（L·s）－1就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol·L－1　

D．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度

[解析]　不是所有化学反应都有明显的现象，A错误；不是所有的物质都可以用来表示反应速率，固体和纯液体一般不用来表示反应速率，因为固体和纯液体的浓度不发生变化，视为常数，B错误；化学反应速率应该指单位时间内反应物或生成物的浓度变化，C错误。

[答案]　D

　化学反应速率的理解

1．下列关于化学反应速率的说法，正确的是（　　）

A．增大反应物的量，化学反应速率一定加快

B．锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生氢气的速率越快

C．同一化学反应，用不同物质表示的化学反应速率，其数值越大，反应速率越快

D．单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应越快

解析：

选D。

增大固体或纯液体的用量，不能改变化学反应速率；当硫酸浓度增大为浓硫酸时，锌与浓硫酸反应不产生氢气；同一化学反应，用不同物质表示的化学反应速率，其化学反应速率之比等于其化学计量数之比。

2．在N2＋3H2

2NH3的反应中，在5s内N2的浓度由6mol/L减至2mol/L。

则NH3的化学反应速率是（　　）

A．2.4mol/（L·s）　　　　B．1.6mol/（L·s）

C．0.8mol/（L·s）D．0.08mol/（L·s）

解析：

选B。

Δc（N2）＝4mol/L，则Δc（NH3）＝8mol/L，所以v（NH3）＝

＝

＝1.6mol/（L·s）。

　化学反应速率的测定

3．某温度下，在锥形瓶内盛6.5g锌粒（颗粒大小基本相同），通过分液漏斗加入40mL2.5mol/L的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10s时恰好收集到气体体积为50mL（若折合成0℃、101kPa条件下H2体积为44.8mL），在该温度下，下列说法不正确的是（　　）

A．用锌粒来表示10s内该反应的速率为0.013g/s

B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋来表示10s内该反应的速率为0.01mol/（L·s）

C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋来表示10s内该反应的速率为0.01mol/（L·s）

D．用H2来表示10s内该反应的速率（可用物质的量变化表示）为0.0002mol/s

解析：

选C。

10s时产生的H2为0.002mol。

Zn　　＋　　H2SO4===ZnSO4　＋　H2↑

1111

0.002mol0.002mol0.002mol0.002mol

反应掉的m（Zn）＝0.002mol×65g/mol＝0.13g，

v（Zn）＝

＝0.013g/s，

v（H＋）＝

＝0.01mol/（L·s），

v（Zn2＋）＝

＝0.005mol/（L·s），

v（H2）＝

＝0.0002mol/s。

4．某化学兴趣小组设计实验探究反应速率的测定和比较。

[实验目的]测定锌和稀硫酸反应的速率。

[实验用品]锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1mol·L－1稀硫酸、4mol·L－1稀硫酸。

[实验步骤]

（1）取一套装置（如图所示），加入40mL1mol·L－1稀硫酸，测量收集10mLH2所需的时间。

（2）取另一套装置，加入40mL4mol·L－1稀硫酸，测量收集10mLH2所需的时间。

[实验现象]锌跟硫酸反应_____________________________________________，

收集10mL气体，步骤

（2）所用时间比步骤

（1）所用时间________。

[实验结果]

加入试剂

反应时间

（填“长”或“短”）

反应速率

（填“大”或“小”）

40mL1mol·L－1稀硫酸

40mL4mol·L－1稀硫酸

[实验结论]4mol·L－1稀硫酸与锌反应比1mol·L－1稀硫酸与锌反应速率________（填“大”或“小”）。

[注意事项]

（1）锌粒的颗粒（即表面积）大小________；

（2）40mL稀硫酸要迅速加入；

（3）装置________，且计时要迅速准确；

（4）气体收集可以用排水量气装置（如图）代替。

[实验讨论]除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有（至少填两条）：

（1）________________________________________________________________________；

（2）________________________________________________________________________；

（3）________________________________________________________________________。

解析：

Zn与稀H2SO4发生反应生成H2，故看到有气泡产生，因反应物浓度越大，反应越快，故实验

（2）比

（1）所用时间短，此时要保证锌粒的表面积相同，同时该实验装置气密性要良好。

测定该实验的反应速率还可采用的方法：

（1）测定单位时间内产生H2的体积；

（2）测定一段时间内H＋的浓度变化；（3）测定一段时间内锌粒的质量变化。

答案：

[实验现象]产生气泡，锌粒逐渐溶解　短

[实验结果]长　小　短　大

[实验结论]大

[注意事项]

（1）基本相同　（3）气密性良好

[实验讨论]

（1）测定单位时间内产生H2的体积

（2）测定一段时间内H＋的浓度变化

（3）测定一段时间内锌粒的质量变化（任写两条，合理即可）

知识点二　化学反应速率计算

阅读教材P17，思考并填空。

（1）利用反应速率的定义式v＝

进行计算。

（2）用不同的物质表示同一时间内的反应速率时，其数值可能不同，但表达的意义相同，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。

对于反应mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g）来说，

＝

＝

＝

。

（3）利用“三段式”进行计算：

例如：

　　　　　　　mA　＋　nB　　pC

起始浓度（mol/L）abc

转化浓度（mol/L）x

某时刻浓度（mol/L）a－xb－

c＋

计算中注意以下量的关系：

①对反应物：

c（起始）－c（转化）＝c（某时刻）；

②对生成物：

c（起始）＋c（转化）＝c（某时刻）。

1．氨分解反应在容积为2L的密闭容器内进行。

已知起始时氨气的物质的量为4mol，5s末为2.4mol，则用氨气表示该反应的速率为（　　）

A．0.32mol/（L·s）　　　B．0.16mol/（L·s）

C．1.6mol/（L·s）D．0.8mol/（L·s）

解析：

选B。

化学反应速率是用单位时间内某物质的物质的量浓度的变化来表示，其中“单位时间”和“物质的量浓度的变化”两个因素必须同时考虑，缺一不可。

若忽略了“单位时间”只考虑氨气的物质的量浓度的变化，会误选D；若将反应速率误认为是以单位时间内物质的量变化来表示，会误选A；正确的计算方法是v（NH3）＝

＝0.16mol/（L·s），B正确。

2．向体积为2L的密闭容器中加入2molSO2和1molO2，进行可逆反应：

2SO2＋O2

2SO3，反应2min后，测得O2的物质的量为0.8mol。

（1）2min内，SO2的物质的量减少了________，SO3的物质的量增加了________。

（2）若用O2的浓度变化来表示该反应的反应速率，则v（O2）＝________。

解析：

　　　　2SO2＋O2

2SO3

n（初）/mol210

Δn/mol0.40.20.4

n（2min）/mol1.60.80.4

（1）Δn（SO3）＝Δn（SO2）＝2Δn（O2）＝（1mol－0.8mol）×2＝0.4mol。

（2）v（O2）＝

＝0.05mol·L－1·min－1。

答案：

（1）0.4mol　0.4mol

（2）0.05mol·L－1·min－1

化学反应速率计算的思维模型

有关化学反应速率的计算往往数据比较多，关系复杂，通过建立化学反应速率计算的解题模式，可以使各种数据直观、条理清晰，便于分析和计算。

建立一般的解题模型：

（1）写出化学方程式。

（2）根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度（或物质的量，下同）、浓度的变化量及一段时间后的浓度，未知量可设未知数表示，即“三段式”。

（3）根据起始浓度与一段时间后的浓度的差等于浓度的变化量及变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。

（4）注意事项

①根据公式v＝

及Δc＝

可推出公式v＝

，该式应用更广泛。

②利用“三段式”计算时，转化的物质的物质的量浓度或物质的量与化学方程式中该物质的化学计量数成正比。

③计算过程中单位应一致。

　（2016·太原高二测试）在25℃时，向100mL含HCl14.6g的盐酸里放入5.6g纯铁粉（不考虑反应前后溶液体积的变化），反应开始至2min末，收集到1.12L（标准状况）氢气。

在此之后，又经过4min铁粉完全溶解。

则：

（1）在前2min内用FeCl2表示的平均反应速率是____________________。

（2）在后4min内用HCl表示的平均反应速率是____________________。

（3）前2min与后4min相比，反应速率较快的是____________________。

[解析]　由题目信息“又经过4min铁粉完全溶解”知，盐酸是过量的，n（Fe）＝

＝0.1mol。

2min末，n（H2）＝

＝0.05mol。

由反应方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑知，前2min内消耗的铁、HCl及生成的FeCl2的物质的量分别为0.05mol、0.1mol、0.05mol。

（1）v（FeCl2）＝

＝0.25mol/（L·min）。

（2）后4min消耗的盐酸由铁的量来求，消耗的n（Fe）＝0.1mol－0.05mol＝0.05mol，故消耗的n（HCl）＝2n（Fe）＝0.1mol，v（HCl）＝

＝0.25mol/（L·min）。

（3）因在同一个反应里，v（HCl）＝2v（FeCl2），可见前2min反应速率较快。

[答案]　

（1）0.25mol/（L·min）　

（2）0.25mol/（L·min）　（3）前2min

（1）前2min内能否用铁浓度的变化来表示反应速率？

（2）前2min内用盐酸表示的反应速率为多少？

答案：

（1）不能，因为铁是纯固体，其浓度不变。

（2）0.5mol/（L·min）

利用定义求解化学反应速率，必须牢牢抓住“物质的量浓度变化量”，而不是“物质的量的变化量”这一关键问题。

本题计算结果说明，不同物质表示的化学反应速率的数值之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比，此外还要注意单位的一致。

　化学反应速率的计算及大小比较

1．在一个密闭容器中，盛有N2和H2，它们的起始浓度分别是1.8mol·L－1和5.4mol·L－1，在一定条件下它们反应生成NH3，10min后测得N2的浓度是0.8mol·L－1，则在这10min内NH3的平均反应速率是（　　）

A．0.1mol·L－1·min－1B．0.2mol·L－1·min－1

C．0.3mol·L－1·min－1D．0.6mol·L－1·min－1

解析：

选B。

v（N2）＝（1.8mol·L－1－0.8mol·L－1）÷10min＝0.1mol·L－1·min－1，v（NH3）＝2v（N2）＝0.2mol·L－1·min－1。

2．（2016·邯郸高二检测）反应A（g）＋3B（g）===2C（g）＋2D（g）在四种不同情况下的反应速率分别为

①v（A）＝0.15mol·L－1·s－1

②v（B）＝0.6mol·L－1·s－1

③v（C）＝0.4mol·L－1·s－1

④v（D）＝0.45mol·L－1·s－1

该反应进行的快慢顺序为（　　）

A．④＞②＝③＞①B．④＞②＞③＞①

C．①＞②＝③＞④D．①＞②＞③＞④

解析：

选A。

将各项换算成用A表示的反应速率分别为

①0.15mol·L－1·s－1、②0.2mol·L－1·s－1、③0.2mol·L－1·s－1、④0.225mol·L－1·s－1，故④＞②＝③＞①。

比较化学反应速率的三步骤

（1）变换单位——将各反应速率的单位统一。

（2）转换物质——将各反应速率转换成用同一物质表示的反应速率（一般转换成化学计量数最小的物质）。

（3）比较大小——比较各反应速率的数值大小。

　根据图像确定化学反应速率及化学方程式

3．某可逆反应在0～2min进行过程中，在不同反应时间，各物质的物质的量的变化情况如图所示，则化学方程式为________________；反应开始至2min时，能否用C表示反应速率？

________（填“能”或“不能”），若能，其反应速率为________（若不能则此空不用填），若不能，原因为___________________________________________________________。

解析：

从图中可以发现，达到平衡时，A、B的物质的量减少，说明它们是反应物，C的物质的量增加，说明它是生成物。

由于在反应中，反应物与生成物的物质的量变化之比等于其化学计量数之比，Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）＝（5－3）∶（2－1）∶（4－2）＝2∶1∶2，又因为它是可逆反应，故化学方程式为2A＋B2C。

因为化学反应速率指的是单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化（v＝Δc/Δt），而在本题中仅给出了物质的量的变化，故无法求得化学反应速率。

答案：

2A＋B2C　不能　图中仅给出了物质的量的变化，而非浓度变化

4．某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

由图中数据分析：

该反应的化学方程式为_______________________________________

________________________________________________________________________。

反应开始至2min时，用Z表示的反应速率为__________________。

解析：

由题图可知，X、Y的物质的量随反应的进行而减少，Z的物质的量随反应的进行而增加，则X和Y为反应物，Z为生成物。

Δn（X）＝1.0mol－0.7mol＝0.3mol，

Δn（Y）＝1.0mol－0.9mol＝0.1mol，

Δn（Z）＝0.2mol－0mol＝0.2mol，

Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）＝3∶1∶2，

故反应方程式为3X＋Y2Z。

v（Z）＝

＝0.05mol/（L·min）。

答案：

3X＋Y2Z　0.05mol/（L·min）

重难易错提炼

1.化学反应速率计算的“三个1”

（1）1个公式：

v＝

。

（2）1个关系：

化学反应速率之比＝化学计量数之比。

（3）1种换算：

1mol/（L·s）＝60mol/（L·min）。

2．化学反应速率表示的“三项注意”

（1）指明具体的物质。

课后达标检测

[基础巩固]

1．下列说法不正确的是（　　）

A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示

B．用不同物质表示同一反应的平均速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比

C．化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位决定

D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值

解析：

选D。

化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，都是正值，故D错。

2．已知反应：

A＋3B===2C＋D，在某一段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol/（L·min），则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为（　　）

A．0.5mol/（L·min）　　　B．1mol/（L·min）

C．2mol/（L·min）D．3mol/（L·min）

解析：

选C。

根据反应中速率之比等于各物质的化学计量数之比，即v（A）∶v（C）＝1∶2，而v（A）＝1mol/（L·min），则v（C）＝2mol/（L·min）。

3．（2016·济宁高二检测）已知4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g），若化学反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）（单位：

mol·L－1·s－1）表示，则正确关系是（　　）

A.

v（NH3）＝v（O2）B.

v（O2）＝v（H2O）

C.

v（NH3）＝v（H2O）D.

v（O2）＝v（NO）

解析：

选D。

该反应中v（NH3）∶v（O2）∶v（NO）∶v（H2O）＝4∶5∶4∶6，根据上述关系分析选项，推知D项正确。

4．对于反应：

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列说法正确的是（　　）

A．用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同

B．不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示

C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同

D．用CaCl2浓度的减少表示其反应速率

解析：

选A。

因为CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用其浓度的变化来表示化学反应速率；D中CaCl2为生成物，故应用其浓度的增加表示反应速率，故B、C、D项错误；在同一反应中，选用不同的物质表示反应速率，反应速率数值之比等于化学方程式中化学计量数之比，数值可能相同，也可能不同，但意义相同，故A项正确。

5．已知某条件下，合成氨反应的数据如下：

　　　　　　　N2＋3H2

2NH3

起始浓度/mol·L－1　　1.0　3.0　　　　0.2

2s末浓度/mol·L－10.61.81.0

4s末浓度/mol·L－10.41.21.4

当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是（　　）

A．2s末氨气的反应速率为0.4mol·（L·s）－1

B．前2s内氨气的平均反应速率为0.4mol·（L·s）－1

C．前4s内氨气的平均反应速率为0.3mol·（L·s）－1

D．2～4s内氨气的平均反应速率为0.2mol·（L·s）－1

解析：

选A。

化学反应速率指的是一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率，A项错误。

6．在一定条件下，对于反应A2（g）＋3B2（g）2AB3（g）来说，下列所表示的化学反应速率中最大的是（　　）

A．v（A2）＝0.8mol/（L·s）

B．v（A2）＝60mol/（L·min）

C．v（AB3）＝1.0mol/（L·s）

D．v（B2）＝1.2mol/（L·s）

解析：

选B。

首先比较A、C、D项的大小，因为

>

>

，故A项表示的速率大；然后再比较A、B项，B项中将v（A2）除以60得到v（A2）＝1.0mol/（L·s），故B项表示的速率最大。

7．在2L的密闭容器中，发生反应：

2A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g），若最初加入的A和B都是4mol，在前10sA的平均反应速率为0.12mol/（L·s），则10s时，容器中B的物质的量是（　　）

A．3.4molB．3.2mol

C．2.8molD．1.2mol

解析：

选C。

由题意可知在前10s内，反应的A的物质的量为0.12mol/（L·s）×10s×2L＝2.4mol，故反应的B的物质的量为1.2mol，则10s时，容器中B的物质的量为4mol－1.2mol＝2.8mol。

8.T℃时，在0.5L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。

则下列结论正确的是（　　）

A．10s时反应生成了0.2molC

B．该反应进行到10s时，消耗了0.15molA

C．该反应的化学方程式为3A＋B2C

D．10s内用B表示的反应速率为0.01mol·L－1·s－1

解析：

选A。

10s时反应生成气体C的物质的量为0.4mol·L－1×0.5L＝0.2mol，消耗A的物质的量为（0.5mol·L－1－0.3mol·L－1）×0.5L＝0.1mol，故A项正确，B项不正确；Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C