有答案化学反应速率和化学平衡.docx

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有答案化学反应速率和化学平衡

第三节化学反应的速率和限度

1化学反应速率.定义：

表示化学反应进行快慢的物理量。

2．表示：

通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。

3．单位：

mol/（L·s）或mol/（L·min）

4．计算公式：

v（B）＝

在同一化学反应中，用各物质所表示的反应速率之比等于参加反应的各物质的物质的量变化量之比，等于参加反应的各物质的物质的量浓度变化量（Δc）之比，等于该反应化学方程式中各物质的化学计量数之比。

例1　（2013·聊城高一检测）将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：

2A（g）＋B（g）2C（g）。

若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1。

①用物质A表示的反应的平均速率为________________________________________________________________________；

②用物质C表示的反应的平均速率为________________________________________________________________________。

【解析】　v（C）＝

＝0.3mol·L－1·s－1

2A（g）＋B（g）2C（g）由方程式可以看出生成C的浓度就是反应掉的A的浓度，故v（A）＝0.3mol·L－1·s－1。

【答案】　0.3mol·L－1·s－1　0.3mol·L－1·s－1

变式训练

1．（2013·承德高一检测）已知某反应的各物质浓度数据如下：

　　　　　　　　aA（g）＋bB（g）cC（g）

起始浓度（mol/L）3.0　　1.0　　　0

2s末浓度（mol/L）1.8　　0.6　　　0.8

2s内A的反应速率v（A）＝________________________________________________________________________。

【解析】　v（A）＝

＝

＝0.6mol·L－1·s－1。

【答案】　0.6mol·L－1·s－1

【问题导思】　

①将食物存放在温度低的地方（如冰箱中），可使其腐败变质的速率大大减小，这说明什么因素可影响反应速率？

【提示】　温度。

②固体物质或纯液体用量多少对反应速率有没有影响？

【提示】　没有。

例2　（Ⅰ）在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。

（1）集气瓶中H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：

________。

（2）黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒：

________。

（3）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2则很快产生气体：

________。

（4）同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢：

________。

（5）同样大小的石灰石分别与0.1mol·L－1盐酸和1mol·L－1盐酸反应，速率不同：

________。

（6）夏天食品容易变质，而冬天不易发生该现象：

________________________________________________________________________

____________________。

（Ⅱ）反应E＋F===G在温度T1下进行，反应M＋N===K在温度T2下进行，已知：

T1>T2，且E和F的浓度均大于M和N的浓度，则两者的反应速率________（填序号）。

A．前者大　　　　　　B．后者大

C．一样大D．无法判断

【解析】　（Ⅰ）影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。

（Ⅱ）因为这两个反应是不同的反应，而决定反应速率的主要因素是内因，故尽管前者的反应温度高、浓度大，但反应速率不一定大于后者，如合成氨反应在高温、高压且有催化剂的条件下进行，其速率也不如低温下的酸碱中和反应快，故两者的反应速率无法判断。

【答案】　（Ⅰ）

（1）光　

（2）反应物的接触面积　（3）催化剂　（4）反应物本身的性质　（5）反应物的浓度　（6）反应温度　（Ⅱ）D

变式训练

2．20mL0.5mol/L的盐酸与一块大理石反应，下列措施不能提高反应速率的是（　　）

A．加入10mL1mol/L的盐酸

B．升高反应的温度

C．所用的大理石研磨成粉末

D．加入10mLH2O

【解析】　D项加水使反应物盐酸的浓度降低，故反应速率减慢。

【答案】　D

达标练习

1．反应物A从开始到4min时间内，浓度由4.0mol/L降到2.0mol/L，则A在4min内的反应速率[mol/（L·min）]为（　　）

A．4.0　　　B．2.0　　　C．1.0　　　D．0.5

【答案】　D

2．反应A＋3B===2C＋2D在四种不同情况下的反应速率分别为：

①v（A）＝0.15mol·（L·s）－1

②v（B）＝0.6mol·（L·s）－1

③v（C）＝0.4mol·（L·s）－1

④v（D）＝0.45mol·（L·s）－1

该反应进行的快慢顺序为________。

【解析】　根据反应速率之比等于各物质的化学计量数之比，把各种不同物质表示的反应速率转化为同一物质（本题中以物质A为标准）表示的反应速率，则有：

v（A）∶v（B）＝1∶3，则②表示的反应速率为v（A）＝0.2mol·（L·s）－1；

v（A）∶v（C）＝1∶2，则③表示的反应速率为v（A）＝0.2mol·（L·s）－1；

v（A）∶v（D）＝1∶2，则④表示的反应速率为v（A）＝0.225mol·（L·s）－1。

故反应进行的快慢顺序为④>③＝②>①。

【答案】　④>③＝②>①

3．（2013·广州高一质检）下列措施一定能使化学反应速率增大的是（　　）

A．增大反应物的量B．增大压强

C．升高温度D．使用催化剂

【解析】　反应物为固态或纯液态时，增加反应物的量，不影响反应速率的改变；若反应物为固态或纯液态，增大压强也不能增大反应速率。

温度和催化剂影响化学反应速率，与反应物状态无关，其中升高温度反应速率一定增大，但有少数催化剂能减慢化学反应速率。

【答案】　C

4．对于反应：

N2＋3H22NH3。

当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成NH3的反应速率的变化填入空格里（填“增大”、“减小”或“不变”）：

编号

改变的条件

生成NH3的速率

①

升高温度

②

增大N2的浓度

③

使用催化剂

④

压缩体积

⑤

减小H2的浓度

【解析】　压缩体积，N2、H2的浓度增大，故生成NH3的反应速率增大。

【答案】　①增大　②增大　③增大　④增大⑤减小

知识检测

1．下列关于化学反应速率的叙述不正确的是（　　）

A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量

B．单位时间内某物质的浓度变化大，则该物质反应速率就快

C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量多少来表示

D．化学反应速率的单位有mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1

【答案】　C

2．把下列四种X溶液，分别加入盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X和盐酸缓慢地进行反应。

其中反应速率最大的是（　　）

A．20mL3mol·L－1的X溶液

B．20mL2mol·L－1的X溶液

C．10mL4mol·L－1的X溶液

D．10mL2mol·L－1的X溶液

【解析】　化学反应速率随浓度的增大而加快，随浓度的降低而减慢。

分析本题，要比较反应速率的大小，在其他条件不变的情况下，实际上是比较反应物浓度的大小，此时的浓度必须是溶液混合后的浓度。

由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，所以只要求出X的浓度最大的即可。

因为混合后溶液的体积均为50mL，所以X的物质的量最大者即为浓度最大者。

通过计算可知A选项中X的浓度最大。

【答案】　A

3．将ag块状碳酸钙跟足量的盐酸反应，反应损失的质量随时间的变化曲线如图的实线所示。

在相同的条件下，将bg（a>b）粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应，则相应的曲线（图中虚线所示）正确的是（　　）

【解析】　反应物表面积的大小是影响化学反应速率的一个重要条件。

CaCO3由块状改为粉末状，增大了CaCO3与盐酸的接触面积，反应加快，单位时间内CaCO3损失的质量增大。

a>b，CaCO3质量减小，当粉末状CaCO3消耗完时，块状CaCO3还有剩余，最终损失质量大于粉末状CaCO3。

【答案】　C

4．100mL6mol·L－1的H2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，要想减缓反应进行的速率，但又不影响生成的氢气的总量，可向反应物中加入适量的（　　）

A．硫酸钠固体　　　　　　B．稀盐酸

C．硫酸钾溶液D．硝酸钾溶液

【解析】　锌与6mol·L－1的H2SO4反应，其实质为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，若减小生成H2的速率而不改变其产量，即需只降低溶液中H＋的浓度，而不改变H＋的物质的量。

A项中Na2SO4溶于水电离出的Na＋和SO

对H＋浓度无影响，不影响反应速率，A项不正确；B项引入H＋会影响H2的生成量；C项相当于加入水，可使H＋浓度减小，化学反应速率减小，但H＋的物质的量未改变，生成H2的量不变，C正确；D项KNO3溶液中的NO

在酸性条件下可与Zn反应生成NO，消耗H＋，减少了H2的生成量。

【答案】　C

5．（2013·三亚高一质检）为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小

B．若图甲所示实验中反应速率为①>②，则一定说明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解催化效果好

C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间

D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位

【解析】　图甲所示实验中没有说明两反应液的温度是否相同，而且没有实验Cl－和SO

对应的影响，故该实验不能确定Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果。

【答案】　B

6．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是（　　）

A．将相同大小、形状的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大

B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同盐酸反应，大理石粉反应快

C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解

D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同

【解析】　本题考查外界条件对化学反应速率的影响。

A中Mg、Al性质不同，反应速率在相同外界条件下不同。

【答案】　A

7．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－1·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；该时间内反应物和生成物的浓度变化平均每秒为0.5mol·L－1，C说法错误，反应速率应该指单位时间内反应物和生成物的浓度变化；D正确。

【答案】　D

8．下列说法正确的是（　　）

A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示

B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，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通常由时间单位和物质的量单位决定

D．在化学反应过程中，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】　A、C不正确，常用单位时间物质的量浓度的变化表示；D不正确，反应速率均为正值，B正确。

【答案】　B

9．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－11.03.00.2

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＝0.4mol·（L·s）－1

B．前2s时间内氨气的平均反应速率＝0.4mol·（L·s）－1

C．前4s时间内氨气的平均反应速率＝0.3mol·（L·s）－1

D．2～4s时间内氨气的平均反应速率＝0.2mol·（L·s）－1

【解析】　化学反应速率是平均反应速率，而不是瞬时速度，A是错误的。

【答案】　A

10．一定条件下，向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2，发生反应N2＋3H22NH3,2min时测得剩余N21mol，下列化学反应速率不正确的是（　　）

A．v（N2）＝0.25mol·L－1·min－1

B．v（H2）＝0.75mol·L－1·min－1

C．v（NH3）＝1mol·L－1·min－1

D．v（NH3）＝0.5mol·L－1·min－1

【解析】　v（N2）＝

＝0.25mol·L－1·min－1。

用N2来表示反应速率时，因为v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2，故v（H2）＝0.75mol·L－1·min－1，v（NH3）＝0.5mol·L－1·min－1。

【答案】　C

11．（2013·昆明高一质检）在密闭容器中，进行可逆反应，A与B反应生成C，其反应速率分别为v1、v2、v3（单位：

mol·L－1·s－1），且v1、v2、v3之间有如下关系：

3v1＝v2,2v1＝v3,2v2＝3v3，则此反应表示为（　　）

A．A＋BC　　　　　　B．2A＋2B3C

C．3A＋B2CD．A＋3B2C

【解析】　根据反应速率之比等于化学计量数之比，可知选D。

【答案】　D

12．某一反应物的浓度是2.0mol·L－1，经过4min后，它的浓度变成1.68mol·L－1，则在这4min内它的平均反应速率为（　　）

A．0.2mol·L－1·min－1

B．0.1mol·L－1·min－1

C．0.04mol·L－1·min－1

D．0.08mol·L－1·min－1

【解析】　根据v＝

＝

mol/（L·min）＝0.08mol/（L·min）。

【答案】　D

13．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，用Z表示的平均反应速率为________________________________________________________________________。

【解析】　由图可知，X、Y的物质的量随反应的进行而减小，Z的物质的量随反应的进行而增大，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

v（X）∶v（Y）∶v（Z）＝3∶1∶2

v（Z）＝0.2mol÷2L÷2min＝0.05mol·（L·min）－1

【答案】　3X＋Y===2Z　0.05mol·（L·min）－1

14．（2013·沈阳高一检测）将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）＋B（g）===xC（g）＋2D（g），经5min后，测得D的浓度为1mol/L，5min里C的反应速率是0.1mol/（L·min）。

求

（1）5min里，用B表示的反应速率为______________。

（2）x＝________。

【解析】　v（D）＝

＝0.2mol/（L·min）

v（B）＝

v（D）＝0.1mol/（L·min）

＝

＝

＝

故x＝1

【答案】　

（1）0.1mol/（L·min）　

（2）1

15．将在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L－1硫酸的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的曲线表示，试回答下列问题。

（1）曲线O→a段不产生氢气的主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

有关的化学方程式为：

________________________________________________________________________。

（2）曲线a→b段产生氢气的速率较慢的主要原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）曲线b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因是________________________________________________________________________。

（4）曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是________________________________________________________________________。

【解析】　

（1）因为铝片表面有氧化膜，故开始时无H2产生。

（2）开始时温度较低只有部分H2SO4与Al反应，所以反应速率较慢。

（3）随反应的进行，反应放出的热量使溶液温度升高，故反应速率加快。

（4）随着反应的进行，c（H＋）降低，使反应速率减慢。

【答案】　

（1）铝片表面有Al2O3，硫酸首先与表面的Al2O3反应

Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O

（2）开始温度较低　只有部分硫酸与铝片作用

（3）由于反应放出的热量使溶液的温度升高，从而加快反应速率

（4）随着反应的进行，硫酸的浓度下降，反应速率减慢

1．有以下两组反应：

（1）2H2＋O2

2H2O；2H2O

2H2↑＋O2↑。

（2）NH3＋HCl===NH4Cl；NH4Cl

NH3↑＋HCl↑。

这两组反应互为逆反应吗？

为什么？

1．化学平衡建立的速率图象

2．化学平衡状态的特征概括为：

逆、等、动、定、变，即：

例1　对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是（　　）

A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0

B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同

C．化学反应达到限度时，正逆反应速率相等

D．化学反应的限度与时间的长短无关

【解析】　A项反应达到最大限度时v正＝v逆≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v（正）＝v（逆），对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关。

【答案】　A

变式训练

1．在密闭容器内进行下列反应：

X2（g）＋Y2（g）2Z（g），已知X2、Y2和Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1。

当反应在一定条件下达到平衡时，各物质的浓度有可能是（　　）

A．Z为0.3mol·L－1　　B．Y2为0.2mol·L－1

C．X2为0.2mol·L－1D．Z为0.4mol·L－1

【解析】　采用极端分析的方法。

由化学方程式：

X2（g）＋Y2（g）2Z（g）计算，得下表：

则有0

验证上述选项，答案应为A。

【答案】　A

【问题导思】　

①判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？

【提示】　直接判断：

a.正逆反应速率相等；b.各物质浓度不变。

间接判据：

百分含量、物质的量、压强、平均分子量、密度、颜色不随时间改变。

②如何理解正逆反应速率相等。

【提示】　同一物质的生成速率和消耗速率相等。

1．直接判断依据

⇒达平衡状态

2．间接判断依据

以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）为例

可逆反应达到平衡状态时有两个核心判断依据：

（1）正反应速率和逆反应速率相等。

（2）反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。

依据其他有关的量判断可逆反应是否达到平衡状态时，最终都要回归到这两个核心依据上来。

　（Ⅰ）下列方法可以证明H2（g）＋I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是________（填序号）。

①单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI

②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂

③百分含量w（HI）＝w（I2）

④反应速率v（H2）＝v（I2）＝

v（HI）

⑤c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1

⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化

⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

（Ⅱ）在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2（g）N2O4（g）达到平衡状态的是________。

【解析】　（Ⅰ）H2（g）＋I2（g）2HI（g）　是一气体体积不变的反应：

①v（正）

③w（HI）＝w（I2）只是反应过程中的一个特殊状态，不能作为判断是否达到平衡的依据。

④因反应速率之比等于化学计量数之比，故任何时刻都有v（H2）＝v（I2）＝

v（HI）。

⑤c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1也是反应过程中的特殊状态，不能作为判断是否达到平衡的依据。

⑥生成物浓度不再发生变化，则说明已达平衡。

⑦因该反应为体积不变的反应，压强始终不变。

⑧

＝

三种物质均为气体，故总质量不变，气体总物质的量不变，故混合气体的平均相对分子质量不变。

⑨混合气体颜色不变，说明气体浓度不变，已达平衡。

⑩ρ＝

，总质量不变，气体体积不变，气体总体积不变，则ρ不变。

（Ⅱ）2NO2（g）N