第三节化学反应速率与限度教材拓展与解读教师.docx

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第三节化学反应速率与限度教材拓展与解读教师

必修2第二章化学反应与能量

第三节化学反应的速率与限度

知识详解

知识点一.化学反应速率

1．化学反应速率的含义：

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。

浓度的变化——△C时间的变化——△t

表达式：

v=△C/△t单位：

mol/（L•s）或mol/（L•min）

2.表示方法:

1、△c表示某物质的浓度变化，单位为mol·L－1均用正值表示，所以ν始终为正值

2、△t表示反应时间（是一段反应时间），可以用（h、min、s），所以ν是一个平均值

3、ν的单位：

mol/（L·h）、mol/（L·min）、mol/（L·S）

例1.一定条件下，将N2、H2于2L密闭容器中充分混合后发生反应，2分钟后测得生成的NH3为0.06mol，计算该反应的反应速率？

ν（NH3）=0.06mol/（2min·2L）=0.015mol/（L·min）

[N2＋3H2

2NH3

变化量0.03mol0.09mol0.06mol

故ν（N2）=0.0075mol/（L·min）ν（H2）=0.0225mol/（L·min）

[总结]：

（1）.同一个反应中可以用不同的物质来描述同一时间内的ν的值是不一定相同的，但它们却必须遵循一个规律：

ν（N2）︰ν（H2）︰ν（NH3）=？

=1︰3︰2=各物质系数比=变化量之比

即反应速率之比=该物质的系数比=变化量之比

（2）.化学反应速率均用正值来表示，且表示的是平均速率而不是瞬时速率

（3）.一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率

（4）改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。

【例2】某一反应物的初始浓度是2摩尔/升，经过两分钟的反应，它的浓度变成了1.6摩尔/升，求该反应的反应速率。

答案:

[0.2mol/（L•min）]

【例3】某温度时，2L容器中X、Y、Z三种物质的

量随时间的变化如图所示。

由图中数据分析，该

反应的化学方程式为3X+Y==2Z；反应开始至2min，Z的平均反应速率为：

0.05mol/（L•min）

【例4】在2A+B=3C+4D的反应中,下列表示该反应的化反速率最快的是（B）

A.V（A）=0.5mol/（L·s）B.V（B）=0.3mol/（L·s）

C.V（C）=0.8mol/（L·s）D.V（D）=1mol/（L·s）

【例5】反应A（g）+3B（g）=2C（g）+2D（g）在四种不同情况下测得化学反应速率,其中最快的是（C）

A.v（A）=0.15mol/（L·S）B.v（B）=0.6mol/（L·S）

C.v（C）=0.5mol/（L·S）D.v（D）=0.4mol/（L·S）

【总结】

对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。

3.反应速率计算应该注意的问题

（1）、同一反应的反应速率可以用该反应的不同物质来表示，且数值可能相同也可能不同，但都表示同一反应的反应速率，其意义是相同的

因此，在表示ν时，必须在右下角标明是哪种物质

（2）、同一反应的反应速率用不同物质表示时，有以下的比例关系：

各物质的反应速率之比=化学计量数（系数）之比

=相应物质的物质的量的变化量（△n）之比

即aA（g）＋bB（g）=cC（g）＋dD（g）　

则有：

V（A）：

V（B）：

V（C）：

V（D）=a：

b：

c：

d

=△n（A）：

△n（B）：

△n（C）：

△n（D）

=△c（A）：

△c（B）：

△c（C）：

△c（D）

（3）、化学反应速率随着反应的进行而逐渐减小，因此某段时间内的反应速率只能代表平均速率，不能代表瞬时速率

同一物质：

浓度越小，反应速率越小

特别提醒：

对于同一反应，连续的两个相同时间段（如均为20s），前一个时间段的△c大于后一个时间段的△c；或者，对同一物质变化相同的△c，所用的时间，在反应刚开始时少，在反应要结束时多

（4）、固体和纯液体的浓度视为一个常数，不会随用量的变化发生变化，因此只能用气体、溶液来表示反应速率，而不能用固体和纯液体来表示反应速率

（5）、化学平衡的“三段式”解题模式

3X（g）＋Y（g）

Z（g）＋2W（g）

起始的物质的量（浓度）ab00

变化量3xxx2x

（当物质浓度不再变化时）平衡时a－3xb－xx2x

提出转化率的概念：

а（A）=反应消耗的量/起始的量=3x/a

产率：

实际生成量/理论生成量

例1：

某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：

A（g）＋3B（g）

2C（g），若维持温度和压强不变，当物质浓度不再变化时，容器的体积为VL，其中C（g）的体积占10%，下列推断正确的是（C）

A．原混合气体的体积为1.2VLB．原混合气体的体积为1.5VL

C．当物质浓度不再变化时，A消耗掉0.05VLD．当物质浓度不再变化时，B消耗掉0.05VL

例2：

将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合，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，现有下列几种说法：

其中正确的是（①④）

①用物质A表示反应的平均速率为0.3mol/（L·s）②用物质B表示反应的平均速率为0.6mol/（L·s）

③2s时物质A的转化率为70%④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1

4．影响化学反应速率的因素

内因：

由参加反应的物质的性质决定。

影响反应速率的因素有

外因：

浓度、温度、压强、催化剂、其它因素。

（1）浓度：

其它条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率。

注意：

“浓度”是指“溶液中溶质的浓度”或“气体的浓度”；固体和纯液体的浓度可看成是一常数。

对固体，反应速率与其表面积大小有关，固体的颗粒度越小（表面积越大，则反应速率越快。

（2）.温度：

其它条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度可以减小反应速率。

（3）压强：

对于有气体参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以增大反应速率；

减小压强，可以减小化学反应速率。

解释：

在温度、气体的物质的量不变时，增大压强，必缩小容器——引起气体的浓度增大，所以，反应速率加快。

（4）催化剂：

选择适当的催化剂可以成千上万倍的加快反应速率。

“催化剂”：

能改变反应速率，而在反应前后本身的组成和化学性质不发生变化。

反应机理：

催化剂在反应中参与反应，可降低反应所需的能量，从而使反应更容易进行

（5）其他：

如：

固体的表面积（颗粒度）、激光、射线、超声波、紫外线、溶剂等。

（6）惰性气体对反应速率的影响：

①恒温恒容，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器P增大，但各物质C不变，v不变。

②恒温恒压，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器V增大，各物质C减小，v减小。

【例1】对于反应N2+O2

2NO在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快反应的速率（AB）

A.缩小体积使压强增大B.体积不变充入N2使压强增大

C.体积不变充入H2使压强增大D.压强不变充入N2使体积增大

【例2】在密闭容器中通入amolH2和bmolI2（g），改变下列条件，反应速率将如何改变？

（1）升高温度______；

（2）加入正催化剂_______；（3）体积不变充入更多的H2________；

（4）扩大容器的体积_______；（5）容器体积不变，通入氖气________；

解析:

加快；加快；加快；减慢；无影响

例3.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是-------------------------------------------------------（C）

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:

A.若是固体或液体速率不变.B.由于加入惰性气体而压强增大时,速率不变

例4：

在10℃时某化学反应的速率为0.1mol/（L·s），若温度每升高10℃反应速率就增加到原来的2倍，为了把反应速率提高到1.6mol/（L·s），则该反应的温度应需要50℃℃下进行。

例5：

可逆反应mA（g）＋nB（l）

pC（g），改变温度（其他条件不变）、压强（其他条件不变）对上述反应正逆反应速率的影响分别如下图，以下叙述正确的是（A）

A．m＞p，正反应为放热反应

B．m＜p，正反应为吸热反应

C．m＋n＞p，正反应为放热反应

D．m＋n＜p，正反应为吸热反应

5、化学反应速率时间图象

解题技巧:

1、看起点，分清反应物和生成物。

浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。

2、看变化趋势，怎么变（突变还是渐变等），分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。

3、看终点，找变化，各物质变化量之比==方程式中对应的物质的系数比

例6：

在容积固定的密闭容器中存在如下反应：

A（g）＋3B（g）

2C（g）；△H《0，某研究小组研究了当其它条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图

根据上图回答下列问题：

⑴图Ⅰ研究的是不同压强对反应的影响，且乙的压强较高

⑵图Ⅱ研究的是不同温度对反应的影响，且甲的温度较高

⑶图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲（填“甲”或“乙”）的使用效率较高。

例7、CaCO3与稀盐酸反应（放热反应）生成CO2的量与反应时间的关系如图所示，

下列结论不正确的是（A）

A．反应开始2min内平均反应速率最大B．反应速率先增大后减小

C．反应开始4min内温度对反应速率的影响比浓度的大

D．反应在第2min到第4min内生成CO2的平均反应速率为前2min的2倍

例8、下列表格中的各种情况，可以用下面的图象曲线表示的是（A）

反应

纵坐标

甲

乙

A

等质量钾、钠分别与足量水反应

H2质量

钠

钾

B

相同质量氨，在同一容器中：

2NH3（g）

N2（g）＋3H2（g）

NH3的

转化率

500℃

400℃

C

在体积可变的恒压容器中，体积比为

1︰3的N2、H2，

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）

NH3的

浓度

活性高的催化剂

活性一般的

催化剂

D

2molSO2与1molO2，在相同温度下：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）

SO3的

物质的量

10个大气压

2个

大气压

跟踪训练一.

1．把下列四种X溶液分别加进四个盛有10mL浓度为2mol·L-1的盐酸的烧杯中，并都加水稀释至50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最大的是（D）

（A）10mL、2mol·L-1（B）20mL、2mol·L-1

（C）10mL、4mol·L-1（D）20mL、3mol·L-1

2．在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应。

根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是（B）

（A）V（H2）=0.1mol·L-1·min-1（B）V（N2）=0.2mol·L-1·min-1

（C）V（NH3）=0.15mol·L-1·min-1（D）V（H2）=0.3mol·L-1·min-1

3．反应4NH3+5O2=4NO+6H2O，在5L的密闭容器中进行半分钟后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率V（x）（表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率）为（CD）

（A）V（O2）=0.01mol·L-1·s-1（B）V（NO）=0.008mol·L-1·s-1

（C）V（H2O）=0.003mol·L-1·s-1（D）V（NH3）=0.002mol·L-1·s-1

4．反应4A（气）+5B（气）==4C（气）+6D（气）在5L的密闭容器中进行，半分钟后，C的物质的量增加了0.3mol。

下列论述正确的是（B）

（A）的平均反应速率是0.010mol·L-1·s-1（B）容器中含D的物质的量至少为0.45mol

（C）容器中A、B、C、D的物质的量比一定是4:

5:

4:

6（D）容器中A的物质的量一定增加了0.3mol

5．在一个容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3X（气）+Y（气）

2Z（气）若最初加入的X、Y和Z都是1mol，反应中X的平均反应速率为0.12mol·L-1·s-1。

若要产物Z为1.8mol，反应所需的时间为（B）

（A）5s（B）10s（C）15s（D）20s

6．在一个容积为3L的密闭容器内进行如下反应：

N2（气）+3H2（气）

2NH3（气）。

反应开始时，n（N2）=1.5mol，n（H2）=4.4mol，2min后，n（H2）=0.8mol。

试用H2、N2和NH3的浓度变化来表示该反应的反应速率，并求出2min末的N2的浓度。

答案V（H2）=0.6mol·L-1·min-1，V（N2）=0.2mol·L-1·min-1，V（NH3）=0.4mol·L-1·min-1。

c（N2）=0.1mol。

L-1。

7.一密闭容器内装有N2和H2，反应开始时，N2浓度为2mol/L，H2浓度为5mol/L，两分钟后，测得N2浓度为1·8mol/L，则两分钟内N2的平均反应速率是多少？

H2和NH3的平均反应速率又分别是多少？

通过计算，比较三者速率有何联系？

解析：

N2+3H2

2NH3

起始浓度（mol/L）250

浓度变化（mol/L）0·20·60·4

2min后浓度（mol/L）1·84·40·4

所以：

v（N2）=

=0·1mol/（L·min）

v（H2）=0·3mol/（L·min）v（NH3）=0·2mol/（L·min）

8．100mL浓度为2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（AB）

A.加入适量的6mol·L－1的盐酸      B.加入数滴氯化铜溶液

C.加入适量蒸馏水                   D.加入适量的氯化钠溶液

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

A.0.5mol·L－1·min－1   B.1mol·L－1·min－1

C.2mol·L－1·min－1D.3mol·L－1·min－1

10．下图曲线a表示放热反应X（g）+Y（g）

Z（ｇ）+M（g）+N（s）进行过程中X的转化率随时间变化的关系。

若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（C）

A.升高温度   B.加大X的投入量   

C.加催化剂   D.增大体积

11．将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。

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

12．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳，对此反应，下列叙述正确的是（C）

A、使用适当的催化剂不改变反应速率B、降低压强能提高反应速率

C、高温度能提高反应速率D、改变压强对反应速率无影响

13．稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是（A）

A、0.02mol/（L•min）B、1.8mol/（L•min）C、1.2mol/（L•min）D、0.18mol/（L•min）

14．在下列影响化学反应速率的外界因素中，肯定能使化学反应速率加快的方法是（D）

①升高温度  ②加入正催化剂  ③增大反应物浓度  ④将固体块状反应物磨成末⑤增大压强

A、①②③⑤    D、①②④⑤    C、①③④⑤    D、①②③④

15．在mA+nB

pC的反应中，m、n、p为各物质的计量数。

现测得C每分钟增加amol/L，B每分钟减少1.5amol/L，A每分钟减少0.5amol/L，则m：

n：

p为（C）

A、2：

3：

2B、2：

3：

3C、1：

3：

2D、3：

1：

2

16．空气中煅烧硫铁矿可以产生SO2和氧化铁。

为了提高生产SO2的速度，下列措施可行的是（AB）

A、把块状矿石碾成粉末B、增大O2压强，向炉内喷吹空气

C、添加氧化铁作催化剂D、降低温度并降低SO2浓度

跟踪训练二.：

1．加快反应速率可以采取的方法是（    ）

A．升高温度        B．减小压强        C．降低温度        D．减小反应物浓度

答案：

A提示：

升高温度、增大压强，增加反应物浓度一般都可以加快反应速率。

减少反应物浓度可以使化学平衡发生移动，但不能使正、逆反应速率加快。

2．把镁条投入盛有盐酸的烧杯中，下列因素中①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl-的浓度。

产生H2的速率有影响的是（    ）

A．①④        B．③④        C．①②③        D．②③

答案：

C提示：

镁条和盐酸反应产生H2的离子方程式为：

Mg+2H+＝Mg2++H2↑，是镁与酸中的H+间的置换反应，与Cl-无关，故④不是影响该反应速率的因素

在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触面积不断增大，则产生H2的速率会加快。

溶液的温度对该反应也有影响，温度越高，产生H2的速率越快。

随着反应的进行，H+浓度不断减少，则反应速率会逐渐减慢，故选C。

3．NO和CO都是汽车尾气里的有毒气体，它们能缓慢反应生成N2和CO2，对此反应下列说法不正确的（    ）

A．降低压强能加快反应速率                B．使用适当的催化剂能加快反应速率

C．改变压强对反应速率无影响               D．温度能加快反应速率

答案：

选项为A、C．能否加快反应速率与具体反应无关，只与外界的环境等因素有关。

4．下列说法中，不正确的是（    ）

A．15％的盐酸及10％的盐酸分别与锌反应速率不同，前者的反应速率一定比后者快

B．在两个相同合成氨的装置中，其中一个每小时有100kg氨生成，另一个每小时有50kg氨生成，前

者合成氨的速率比后者快2倍

C．催化剂可以同等程度提高正逆反应速率

D．增大压强（其他条件不变）一定可以增大HI气体分解的速率

答案：

A、D。

因为反应速率不仅受浓度的影响也受其他因素影响，增大压强假如仅是增大的压强对反应速率并无影响。

5.对于某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（    ）

A．提高反应物的转化率                 B．以同样程度改变正逆反应速率

C．增大正反应速率，减少逆反应速率        D．改变平衡混合物的组成

答案：

B（分析：

加入催化剂后，增大反应速率，但不能改变反应物的转化率）

6．已知O2的密度为1.28g·L-1，在实验室中用KClO3制O2，生成O2的平均速率为0.01mol·L-1·min-1，如要制取500mL氧气，需要的时间为（    ）

A．1min        B．2min        C．3min        D．4min

解析：

500mLO2的质量为：

500mL×1.28g/L＝0.64g。

物质的量为：

0.64g/32g·L-1＝0.02mol。

氧气物质的量浓度为0.02mol/500mL＝0.04mol/L，反应时间：

0.04/0.01＝4min。

答案：

D。

7．下列说法正确的是（    ）

A．参加反应物质的性质是化学反应速率的主要因素

B．光是影响某些化学反应速率的外界条件之一

C．决定化学反应速率的主要因素是浓度

D．不管什么反应，增大浓度、加热、加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率

提示：

决定化学反应速率的是活化分子的数目及有效碰撞的次数；催化剂有加快反应速率的，也有减慢反应速率的。

答案：

AB。

8．下列四种溶液中，分别加入少量固体MnO2，能产生气体的是（   ）

A．3%的H2O2溶液               B．1mol/LNaOH溶液

C．1mol/LKClO3溶液            D．1mol/LHCl溶液

A提示：

H2O2在MnO2存在下生成H2O和O2。

9．燃烧硫铁矿产生SO2。

为了提高SO2的生成速率，下列操作可行的是（   ）

A．把块状矿石碾成粉末            B．向炉内喷吹O2

C．使用Fe2O3作催化剂             D．降低体系的温度

A、B提示：

将块状矿石碾成粉末可以增大FeS2与O2的接触面积，喷吹氧气可以增加氧气的浓度，因此A、B为正确答案

10．不能用影响化学速率的条件（浓度、压强、温度、催化剂）来解释的是（   ）

A．镁和锌分别与相同浓度的盐酸作用产生H2的速率镁快

B．H2S在空气中燃烧是淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧呈蓝紫色火焰

C．用加热的方法将水中的氮气、氧气逐出

D．面粉加工厂内充满粉尘，遇火焰发生爆炸

选项为A、C。

因为A是与金属活动性有关，而C则和溶解度有关。

11有两个学生在条件完全相同的情况下测定可逆反应A2＋3B2

C2的化学反应速率，甲测得v（A2）＝0.5mol/（L·min），乙得v（B2）＝1.5mol/（L·min），则两个学生的测定结果（   ）

A．都正确     B．都错误     C．甲对乙错   D．都对或都错

解析:

．v（A2）:

v（B2）＝0.5:

1.5＝1:

3，恰好等于方程式中的系数比。

若对则都对，若错则都错故选D。

12．在反应3H2+N22NH3中，经一段时间后，氨的浓度增加了0.6mol/L，在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45mol/（L·s），则反应所经历的时间为（ D   ）

A．0.44s      B．1s        C．O.33s     D．2s

13．下列措施对增大反应速率明显有效的是（  D  ）

A．Na与水反应时增大水的用量B．Fe与稀硫酸反应制取H2时，该用浓硫酸

C．在K2S04与BaCl2两溶液反应时，增大压强

D．Al在氧气中燃烧生成A1203，将Al片改成Al粉

14．在2L密闭容器中，发生3A（气）+B（气）＝2C（气）的反应，若最初加入A和B都是4mol，A的平均反应速率为0.12mol/L·s，则10秒钟后容器中B的物质的量为（C）