031第二章第一节化学反应速率.docx
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031第二章第一节化学反应速率
第二章化学平衡
第一节化学反应速率
一、化学反应速率的表示方法
1、定性描述观察反应物的消失速率和生成物的出现速率
例：
分别用同质量大小的镁片和铁片和足量同浓度的盐酸在同温同压下反应，镁带消失速率比铁片快。
镁带与酸反应产生氢气速率比铁与酸反应产生氢气速率快。
2、定量表示
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。
通常可用数学式表示为：
例：
在一容积为5L的恒容密闭容器中，通入2molN2和7molH2，在一定条件下发生反应，进行4min后测得容器中含NH3物质的量为0.5mol，求这4min内N2、H2、NH3的反应速率。
解：
注意：
从上面例子可以看出：
1、中学所学习的反应速率是指变化时间内的平均速率；都一律取正值，不能取负值。
2、表示某化学反应的反应速率时，必须指明具体的物质。
同一化学反应，用不同物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。
因其速率值之比等于化学方程式中各物质化学计量数之比（也等于浓度变化量之比）。
3、因固态物质浓度为常数，故不能用固态物质浓度变化来表示反应速率。
4、在水溶液中进行的化学反应，一般也不用水的量的变化来表示反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
1、有效碰撞理论与活化分子概念
（1）有效碰撞：
能引发化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
（2）活化分子：
具有比普通分子能量还高，并能发生有效碰撞的分子称活化分子。
（3）活化能：
活化分子的最低能量与分子的平均能量之差。
2、影响反应速率的因素
内因：
反应物的性质和反应历程一般速率：
离子反应＞氧化还原反应＞分子反应
外因：
浓度、压强、温度、催化剂等反应条件
（1）浓度：
其它条件不变时，增大反应物浓度，即增大单位体积内分子总数，同时增大单位体积内活化分子数，使反应物单位时间内分子有效碰撞次数增大，反应速率增大。
（2）压强：
对固态物或液态物参与的反应，因压强改变对固态物或液态物的体积改变影响很小，因而对它们浓度改变影响很小。
所以：
压强的改变主要对有气体参加的或有气体生成的化学反应速率产生影响。
在其它条件不变时，增大气体反应体系的压强，反应速率加快，反之则减慢
（3）温度：
浓度一定时，升高温度，使部分分子获得能量变成活化分子，从而增加反应物分子中活化分子百分率，即增大单位体积内活化分子数而使有效碰撞次数增大，使反应速率加快。
同时温度升高，分子的热运动加快，增大碰撞的机会，也使反应速率加快。
经实验测定，温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2～4倍。
（4）催化剂：
催化剂的使用能改变反应途径，改变反应所需能量，大大改变单位体积内反应物活化分子百分率，从而成千成万倍地增大反应速率。
正催化剂增大反应速率，负催化剂减缓反应速率，通常使用的催化剂指正催化剂。
（5）影响反应速率的条件还有：
光、超声波、电磁波、激光、幅射、反应物固体颗粒大小（接触面积）、扩散速率、溶剂性质等。
[阅读材料]
一、活化能：
活化分子具有最低能量与分子平均能量的差。
也可理解为使1mol具有平均能量的分子活化所需最低能量，单位KJ·mol-1。
可用下图表示：
A、B分别为反应物，生成物分子具有的平均能量
E1为反应物活化能，E2为生成物活化能
E2-E1为反应热
若E2-E1>0，该正方向反应放热；若E2-E1<0，该正方向反应吸热。
从以上图示可看出，无论正反应或是逆反应，无论放热反应或是吸热反应，反应的发生都有一个分子活化的过程。
不同的化学反应所需活化能不同。
若活化能较低，一定温度下，活化分子百分数较大，反应较容易发生。
二、外界条件改变对反应速率的影响
对于可逆反应，应该注意：
（1）增大反应物浓度，正反应速率突增，逆反应速率惭增。
（2）改变压强，气态物化学计量数大的一方速率改变倍数大于气态物质化学计量数小的一方的改变倍数。
（3）温度改变对吸热方向速率改变的影响大于对放热方向的影响。
（4）催化剂使用，对正逆方向的速率改变倍比相同。
（5）块状固态物量的增减，看作对反应速率无影响。
[例题解析]
例1、在容积为VL的密闭容器中，充入amolA和bmolB，一定条件下发生反应：
反应进行tmin后，测得B浓度为xmol/L。
这时A的浓度为。
用D的浓度变化表示该反应在这段时间内的平均速率为（用数学式表示）。
解析：
反应物tmin末浓度＝起始浓度-转化浓度
生成物tmin末浓度＝起始浓度+增加浓度
例2、已知：
4NH3+5O2＝4NO+6H2O若反应速率分别用
表示，则正确的关系是（）
解析：
根据其速率值之比等于化学方程式中各物质化学式前系数比。
因
，故A错，用同样原理分析得知B错、C错；正确选项为D。
例3、恒容密闭容器中发生反应
在某时间内当影响反应的条件之一发生改变时，下列图示中一定错误的是（v表示反应速率）
解析：
这是一个外界条件改变对反应速率影响的图示判断题。
依一般规律，增大反应物浓度，增大压强，升高温度正逆反应速率均增大，只是增大倍比不同；但在0℃时，Fe与水不会反应产生氢气；再有，反应中Fe是固态，其量的增减对反应速率无显著影响。
故一定错误的选项是A、D。
例4、对于反应M+N→R，如果温度每下降10℃，反应速率降低为原来的1/4，若在50℃时，完成反应的10%需要4min，若降温到30℃时，完成反应的10%，所需时间为（）
A、16minB、32minC、64minD、126min
依本题题意，温度每降低10℃，反应速率降低为原1/4，即完成同量的反应，时间延长为原来的4倍，设完成同量反应原来需时间和t1，降温后，需时间为t2，由此可得计算式：
得符合题意的选项为C
例5．在一定条件下O2的密度为1.28g/L，实验室用KClO3分解制O2气，生成O2的平均速率为0.01mol/（L·min）。
现要制取500mlO2，需要的时间为多少？
解析：
一、选择题（每题只有一个选项符合题意）
1、一容积为2L的恒容密闭容器中，充入0.5molSO2、0.7molO2，一定条件下发生反应。
当反应进行40s时，测得容器中[SO3]为0.2mol/L。
下列反应速率的表示中正确的是（）
A、v（SO2）=0.075mol/（L·min）B、v（O2）=0.15mol/（L·min）
C、v（SO3）=0.0025mol/（L·s）D、v（O2）=0.005mol/（L·s）
2、反应X（气）+3Y（气）=2R（气）在不同情况下测得的反应速率值表示如下，能说明该反应最快的是（）
A、vx=0.15mol/（L·s）B、vy=9.00mol/（L·min）
C、vR=0.20mol/（L·s）D、vx=3.00mol/（L·min）
3、一氧化氮与一氧化碳都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳。
对此反应，下列叙述中正确的是（）
A、改变压强对反应没有影响B、使用催化剂能改变反应速率
C、降低压强能加大反应速率D、改变温度能加大的反应速率
4、对反应
在恒容器密闭中不同条件下发生，其中反应速率最快的是（）
A、400℃时，2molN2与3molH2混合B、400℃时，3molN2与3molH2混合
C、500℃时，2molN2与3molH2混合D、500℃时，3molN2与3molH2混合
5、10℃时，某化学反应A→C的反应速率vA=0.1mol·L-1·S-1，若温度每升高10℃，反应速率增加到原来的2倍，若要使vA=1.6mol·L-1·S-1，则反应温度应控制在（）
A、30℃B、40℃C、50℃D、60℃
6、向一容积为5L的恒容容器中，充入5molX与8molY，一定条件下发生反应：
2X（气）+3Y（气）=nR（气）+mW（气）（n、m为整数，且n+m<5），进行2min后反应速率vR=0.3mol/（L·min），W浓度为0.3mol/L。
下列说法中一定不正确的是（）
A、X与R的反应速率值之比为2︰1B、m︰n=1︰2
C、2min末时[X]=0.4mol/LD、反应速率vY=0.45mol/（L·min）
7、设
的反应速率为v1，N2+3H2＝2NH3+Q2的反应速率为v2（Q1、Q2均>0），对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（）
A、同时增大B、同时减小C、v1增大、v2减小D、v1减小、v2增大
8、对于可逆反应
下列说法错误的是（）
A、增大压强，正、逆反应的速率（v正和v逆）都增大，v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
B、降低温度，v正、v逆都减小，v正减小的倍数等于v逆减小的倍数
C、使用催化剂，v正、v逆都改变，变化的倍数相同
D、升高温度，v正、v逆都增大，v正增大的倍数小于v逆增大的倍数
9、将2.5molA和1.25molB通入容积为1L的真空密闭容器内，一定条件下发生如下反应：
5s后测得容器中生成0.5molD，又知C的平均反应速率是0.1mol/（L·s），则下面说法中正确的是（）
①A的转化率为20%②B的转化率为25%③A的平均反应速率为0.15mol/（L·s）④方程式中p=2⑤B的平均反应速率为0.5mol/（L·s）
A、①②B、②③C、③④D、④⑤
10、已知反应：
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2+H2O，下表各组实验中的反应最快的是（）
组号
反应温度（℃）
参加反应的物质
Na2S2O3
H2SO4
H2O
体积（mL）
浓度（mol/L）
体积（mL）
浓度（mol/L）
体积（mL）
A
0
10
0.1
10
0.1
0
B
10
5
0.1
10
0.1
5
C
10
5
0.1
5
0.1
10
D
30
5
0.2
5
0.2
10
二．选择题（每题有1-2个选项符合题意）
11．反应4NH3（气）+5O2（气）=4NO（气）+6H2O（气）在2L的密闭容器中进行，1min后NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是（）
A、NO：
0.001mol/LB、H2O：
0.002mol/LC、NH3：
0.002mol/LD、O2：
0.00125mol/L12．反应4M（g）+5N（g）=4P（g）+6Q（l），在3L的密闭容器中进行，30s后N减少了0.03mol。
则下列平均每分钟浓度变化不正确的是（）
A．M：
0.016mol/LB．N：
0.02mol/LC．P：
0.016mol/LD．0.029mol/L
13．对水溶液中发生的反应：
3S（固）+6KOH=2K2S+K2SO3+3H2O。
下列条件改变时，对反应速率无显著影响的是（）
A、升高反应温度B、增大硫黄量C、对反应体系加压D、增大[KOH]
14．一定量稀硫酸与过量的镁粉反应时，为了减缓反应速率，又不影响生成氢气的总量，下列措施中可行的是（）
A、升高溶液温度B、加Na2SO4溶液C、加NH4Cl浓溶液D、加CH3COONa晶体
15．恒容密闭容器发生反应mX（气）+nY（气）=pZ（气），其反应速率值分别用vx、vy、vz表示。
若已知vy=3vx、3vz=2vx，则此反应中，m、n、p的值分别为（）
A、3︰1︰2B、1︰3︰2C、3︰2︰1D、2︰3︰1
16．反应N2+O2=2NO在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的有：
（）
A．缩小体积，压强增大B．体积不变充入氮气使压强增大
C．体积不变，充入氦气使压强增大D．体积增大到原来的两倍
17．进行如下实验：
在A瓶内放入10g绿豆粒大的颗粒CaCO3；在B瓶内放入5g粉末状的CaCO3，分别加入50ml｜mol/L的盐酸。
下图中（图中：
x表示时间；y表示瓶中CaCO3减少的质量）能正确表示实验结果的是（）
18．
的平均反应速率为0.12mol/（L·S）。
当X、Y足量时，若要生成1.6mol产物Z，反应所需的时间为（）
A．5sB．10sC．15sD．20s
三．填空题
19、在容积为2L的密闭容器中，A与B两气态物反应生成D气体，各物质的量变化如右图所示。
试用A、B、D表示物质的化学式，写出该反应的化学方程式：
。
20、在容积为2L的密闭容器充入0.5molNH3，恒定一定温度下发生分解反应，当反应进行5s后，测得[NH3]为0.2mol/L，20s后，容器内压强为起始时的1.6倍。
回答：
（1）5s末时，容器内压强为起始时的倍。
（2）20s内，氨分解的平均速率为，20s末时，氢气占混合气的物质的量分数为。
21、把除去氧化膜的镁条投入到盛稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化情况如右图所示，其中t1～t2速率变化的主要原因是，t2～t3速率变化的主要原因是。
22、氢硼化钠（NaBH4）不能与水共存，也不能与酸共存，将NaBH4投入水中，可生成偏硼酸钠（NaBO2）和氢气。
该反应的化学方程式为：
，若将NaBH4放入强酸溶液中，产生氢气的反应速率比与水反应产生氢气速率（从“快”“慢”或“相同”等词中选填）。
其理由是。
23、用Na2SO3和硫粉在水溶液中加热反应，可制得Na2S2O3。
10℃和70℃时，Na2S2O3在100g水中的溶解度分别为60.0g和212g。
常温下，从溶液中析出的晶体是Na2S2O3·5H2O。
Na2S2O3在酸性溶液中立即完全分解：
Na2S2O3+2HCl＝S↓+SO2↑+H2O+2NaCl。
现取15.1gNa2SO3溶于80.0mL水。
再取5.00g硫粉，用少许乙醇润湿后（以使硫能被水润湿），加到上述溶液中。
用小火加热至微沸，反应约1小时后过滤。
滤液在100℃经蒸发、浓缩、冷却至10℃后析出Na2S2O3·5H2O晶体。
（1）若加入的硫粉不用乙醇润湿，对反应的影响是；（填写字母）
A、会降低反应速率B、需要提高反应温度
C、将增大反应体系的pH值D、会减少产量
（2）反应1小时后过滤，其目的是；
（3）滤液中除Na2S2O3和可能未反应完全的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是，它是由而产生的，如果滤液中该杂质的含量不很低，其检测方法是；
（4）设Na2SO3跟硫粉完全反应，当将滤液蒸发浓缩后，冷却到70℃，溶液的体积约30mL，该溶液是否达到饱和？
试通过计算说明。
（70℃时，Na2S2O3饱和溶液的密度为1.17g/cm3）
（5）若要计算在100℃下将溶液蒸发至体积为30.0mL，再冷却至10℃时所得到的Na2S2O3·5H2O的质量，你认为。
（填写一个选项的字母）
A、前面提供的数据已经足够B、还需要提供100℃时溶液的密度（1.14g/cm3）
C、还需要提供结晶后剩余的体积（10.0mL）
（6）根据第（5）小题你的选择[如选A则直接计算，如选B或C则可选用其数据]，计算从10℃，30.0mL溶液中结晶而析出的Na2S2O3·5H2O的质量。
四．计算题
24、在容积分别为10L与5L的A、B两恒容密闭容器中分盛同量SO3（气）。
A中SO3在400℃时分解，10s后SO3分解率为20%。
B中SO3在500℃时分解，5s后测得SO2占混合气物质的量分数为20%，求在A、B两容器中SO3的分解速率之比。
25、丙酮和碘在酸性溶液中发生如下反应：
CH3COCH3+I2→CH3COCH2I+H++I-，25℃时，该反应的速率由经验式：
v=k·C（CH3COCH3）·C（H+）决定，式中k=2.37×10-5L·mol-1·S-1。
已知反应起始时，C（I2）=0.01mol·L-1，C（CH3CHOCH3）=0.1mol·L-1，C（H+）=0.01mol·L-1，求25℃时，当溶液中I2消耗1/2时，反应速率比原来增快还是减慢？
26．在锌与盐酸反应的实验中，一个学生得到的结果如下表：
锌的质量/g
锌的形状
温度/℃
溶解于酸所花时间/s
A
2
薄片
5
400
B
2
薄片
15
200
C
2
薄片
25
100
D
2
薄片
35
50
E
2
薄片
45
25
F
2
粉末
15
5
（1）据以上数据作出一幅时间对温度的曲线图（纵轴表示时间，横轴表示温度）
（2）利用所绘出的曲线，关于温度对反应速率的影响你能得出什么结论？
（3）20℃时，2g锌薄片溶解于酸中需花多少时间？
（4）对比B与F的结果，解释为什么同温下，F的反应速率快。
第一节答案：
一、选择题
1、B2、A3、B4、D5、C6、A7、A8、B9、C10、D
二、选择题
11、A、D12、D13、B、C14、B、D15、B16、A、B17、C18、B
三、填空题
19、B+3A=2D
20、
（1）1.2
（2）0.0075mol·（L·s）-1、56.25%
21、镁与盐酸反应放热，温度升高，反应速率加快，随反应进行，盐酸中H+消耗而造成浓度降低，反应速率减小。
22、NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑快酸中[H+]比水中[H+]大
23、
（1）A、D
（2）除去过量硫粉
（3）Na2SO4Na2SO3被空气中氧气氧化，加过量盐酸，再加BaCl2溶液
（4）未饱和，因30mL溶液中溶解Na2S2O3的最大量为：
而15.1gNa2SO3能生成Na2S2O3的最大量为18.93g
（5）B（6）23.2g
四、计算题
24、解：
设A、B两容器中投入SO3的始量均为1mol，得A容器中SO3分解量为：
1mol×20%=0.2mol；A容器中SO3分解速率为：
又设B容器中SO3分解物质的量为x
答：
略
25、解：
反应开始时的反应速率为：
v始=2.37×10-5L·（mol·s）-1×0.1mol·L-1×0.01mol·L-1
=2.73×10-8mol·L-1·s-1
当溶液中I2减少一半时，溶液中各物质浓度变化为：
C（CH3COCH3）=0.1mol·L-1-0.01mol·L-1×1/2=0.095mol·L-1
C（H+）=0.01mol·L-1+0.01mol·L-1×1/2=0.015mol·L-1
此时的反应速率为：
v终=2.37×10-5L·（mol·s）-1×0.095mol·L-1×0.015mol·L-1
=3.89×10-8mol·L-1·s-1
由于v终>v始，故反应速率增快了。
答：
略
26、
（1）
（2）可得出：
温度每升高10℃反应速率加快到原来的2倍
（3）从
（2）的结论可知
（4）粉末状锌与酸的接触面大于锌片，有效碰撞增多，反应速率加快。
【高考链接】
1．在373K时，把0.5molN2O4气通入体积为5L的真空密闭容器中，立即出现棕色。
反应进行到2s时，NO2的浓度为0.02mol/L,在60s时，体积已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍，下列说法正确的是（B）
A．前2S以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol/（L·S）
B．在2s时，体积内的压强为开始时的1.1倍
C．在平衡时，体积内含N2O40.25mol
D．平衡时，如果压缩容器体积，则可提高N2O4转化率
（1990年全国高考题）
2．
（D）
（1992年全国高考题）
（D）
（1993年全国高考题）
注意：
连续两年，考察同一内容
4．一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氧气的总量，可向盐酸中加入适量的（BD）
A．NaOH（固体）B．H2OC．NH4Cl（固体）D．CH3COONa（固体）
（1994年全国高考题）
5．
（CD）
（1995年全国高考题）
6．反应4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）在2L的密闭容器中进行，1分钟后，NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是（AD）
A．NO0.01mol/LB．H2O0.002mol/L
C．NH30.002mol/LD．O20.00125mol/L
（1998年，全国高考题）
7．
（AD）
（1999年全国高考题）
8．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（气）+B（气）=2C（气）
若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol/（L·S）
②用物质B表示的反应的平均速率为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。
其中正确的是（B）
A．①③B．①④C．②③D．③④
（2001年全国高考理科综合试题）
注：
由以上八个题可见，近十年来《化学反应速率》是高考的常考点
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