学案35 化学反应速率.docx
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学案35化学反应速率
第八章 化学反应速率和化学平衡
学案35 化学反应速率
[考纲要求] 1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，认识其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
知识点一 化学反应速率
1．表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的________或生成物浓度的________来表示。
2．计算式
v＝
，表达式中Δc表示浓度的改变量，单位为mol·L－1。
Δc（反应物）＝c（初）－c（末），Δc（生成物）＝c（末）－c（初）。
Δt表示反应所需时间，单位为s、min、h等。
3．单位
一般为____________或____________或_____________________________________。
4．意义
衡量化学反应进行的快慢程度。
5．特点
（1）同一化学反应用不同物质浓度的改变量表示速率时，数值可能不同，但表示的意义________（填“相同”或“不相同”）。
因此，在表示化学反应速率时，必须注明是以哪种物质做标准的。
（2）同一化学反应中以不同物质表示的反应速率之比一定等于它们的化学计量数之比。
如对任一反应aA＋bB===cC＋dD，v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝__________。
问题思考
1．化学反应速率指瞬时速率还是平均速率？
2．在反应aA＋bB===cC＋dD中，若v（A）＝2mol·L－1·min－1，而v（B）＝1.5mol·L－1·min－1，能否说明A表示的反应速率比B表示的反应速率快？
3．对于一个化学反应，如果用不同物质表示其反应速率，数值不同意义是否相同？
知识点二 影响化学反应速率的因素
1．化学反应速率理论
（1）有效碰撞
反应物分子间能__________的碰撞。
发生条件：
①发生碰撞的分子具有较高的能量；
②分子在__________发生碰撞。
（2）活化分子
化学反应中，能量较高、有可能发生________的分子。
（3）活化能
活化分子的________与所有分子的__________之差。
问题思考
4．只有活化分子才能发生有效碰撞吗？
活化分子一定能发生有效碰撞吗？
2．影响化学反应速率的因素
（1）内因（主要因素）：
反应物本身的________，如金属与水反应的速率：
Na____Mg____Al。
（2）外因（其他条件不变，改变一个条件）
3．外界条件对化学反应速率影响的原因分析
规律总结 浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应速率的实质——改变了单位体积内活化分子的数目。
单位体积内活化分子的数目增加，反应速率加快；反之减小。
问题思考
5．对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，若增加反应物的用量，对反应速率有何影响？
6．压强对反应速率影响的实质是什么？
改变体系压强，反应速率是否一定改变？
知识点三 化学反应速率的测定
化学反应的速率是通过________测定的。
与其中任何一种化学物质的浓度（或质量）有关
的性质在测量反应速率时都可以加以利用，包括能够直接观察的某些性质，如_____和_____，也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质，如_、__________、__________、__________等。
在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，人们常常利用
______________________关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
测量时常用的方法有化学方法和物理方法。
化学方法指用____________来测定不同时刻反应物或生成物浓度的方法；物理方法指对体系中物质浓度进行某种物理性质的动态测量的方法。
一、化学反应速率的计算与比较
1．化学反应速率的简单计算方法
（1）根据定义式v＝
进行计算。
（2）对某一具体反应，知其中一种物质的反应速率，其余物质的反应速率可根据化学方程式中的______________求算。
（3）对于较为复杂的题目，采用以下步骤和模板计算：
①写出有关反应的化学方程式；
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
③根据已知条件列方程式计算。
例如：
反应 mA ＋ nB
pC
起始浓度（mol·L－1）abc
转化浓度（mol·L－1）x
某时刻浓度（mol·L－1）a－xb－
c＋
典例导悟1
（2011·苏州月考）
（1）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，现有下列几种说法：
①用物质A表示反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1
②用物质B表示反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1
其中正确的是（ ）
A．①③B．①④C．②③D．③④
（2）若①②中用A、B表示反应的平均速率分别为0.3mol·L－1·s－1、0.6mol·L－1·s－1，哪种物质表示的反应速率更快？
（3）若物质A的转化率经过计算为30%，那么，物质B的转化率为多少？
你能迅速得出答案吗？
变式演练1 NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：
4NH3（g）＋3O2（g）
2N2（g）＋6H2O（g）
现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2，4min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是（ ）
A．v（N2）＝0.125mol·L－1·min－1
B．v（H2O）＝0.375mol·L－1·min－1
C．v（O2）＝0.225mol·L－1·min－1
D．v（NH3）＝0.500mol·L－1·min－1
2.反应速率大小的比较
怎样比较不同条件下不同物质表示的反应速率的大小？
典例导悟2
可逆反应2A（g）＋3B（g）
2C（g）＋D（g），在四种不同条件下的反应速率分别为：
①v（A）＝0.5mol·L－1·min－1
②v（B）＝0.6mol·L－1·min－1
③v（C）＝0.35mol·L－1·min－1
④v（D）＝0.4mol·L－1·min－1
则该反应在不同条件下反应速率最快的是（ ）
A．①B．②C．③D．④
听课记录：
二、化学反应速率图象及其应用
1．物质的量（或浓度）—时间图象及其应用
例如：
某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据上述图象可进行如下计算：
（1）某物质的反应速率、转化率，如：
v（X）＝______________mol·L－1·s－1，Y的转化率＝__________________。
（2）确定化学方程式中的化学计量数之比
如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为___________________________________。
（3）判断该反应是否是可逆反应？
____。
原因是_______________________________
________________________________________________________________________。
典例导悟3
（2011·孝感质检）某温度时，在3L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示，由图中数据分析：
（1）该反应的化学方程式为：
_______________________________________________。
（2）反应开始至2min末，X的反应速率为________。
（3）该反应是由________________开始反应的（填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”）。
变式演练2 一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：
下列描述正确的是（ ）
A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为
0．158mol·L－1·s－1
B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol·L－1
C．反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%
D．反应的化学方程式为：
X（g）＋Y（g）
2Z（g）
2．速率—时间（v－t）图象及其应用
根据下表中第一行的格式，完成待填内容并绘出②～⑧情况中t1后v′正和v′逆的变化趋势。
平衡
条件变化
速率变化
平衡变化
速率变化曲线
任一平衡体系
①增大反应物的浓度
v正、v逆均增大，且v正>v逆
正向移动
②减小反应物的浓度
③增大生成物的浓度
④减小生成物的浓度
正反
应方
向为
气体
体积
增大
的放
热反
应
⑤增大压强或升高温度
⑥减小压强或降低温度
任意
平衡
或反
应前
后气
体化
学计
量数
和相
等的
平衡
⑦正催化剂或增大压强
⑧负催化剂或减小压强
v正、v逆同等倍数减小
特别提醒
（1）浓度改变时反应速率图象的变化中，v′正或v′逆是连续的，无跳跃性；温度、压强改变时其图象中v′正或v′逆是不连续的，有跳跃性。
（2）气体反应体系充入惰性气体（或无关气体）时，对反应速率的影响：
①恒容：
充入“惰性气体”
总压强增大―→物质浓度不变（活化分子浓度不变），反应速率不变。
②恒压：
充入“惰性气体”
体积增大
物质浓度减小（活化分子浓度减小）
反应速率减慢。
典例导悟4
在容积不变的密闭容器中存在如下反应：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH<0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是（ ）
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
听课记录：
变式演练3 在容积固定的密闭容器中存在如下反应：
A（g）＋3B（g）
2C（g） ΔH<0，某研究小组研究了当其他条件不变时，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：
（1）图Ⅰ研究的是不同压强对反应的影响，且________的压强较高。
（2）图Ⅱ研究的是不同温度对反应的影响，且______的温度较高。
（3）图Ⅲ研究的是不同________对反应的影响，且______（填“甲”或“乙”）的使用效率较高。
题组一 化学反应速率的计算和比较
1．（2010·福建理综，12）化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是（ ）
A．2.5μmol·L－1·min－1和2.0μmol·L－1
B．2.5μmol·L－1·min－1和2.5μmol·L－1
C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1
D．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1
2．（2010·海南，3）对于化学反应3W（g）＋2X（g）===4Y（g）＋3Z（g），下列反应速率关系中，正确的是（ ）
A．v（W）＝3v（Z）B．2v（X）＝3v（Z）
C．2v（X）＝v（Y）D．3v（W）＝2v（X）
题组二 外界条件对反应速率的影响
3．（2009·福建理综，12）某探究小组利用丙酮的溴代反应（CH3COCH3＋Br2
CH3COCH2Br＋HBr）来研究反应物浓度与反应速率的关系。
反应速率v（Br2）通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。
在一定温度下，获得如下实验数据：
实验
序号
初始浓度c/mol·L－1
溴颜色消失
所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是（ ）
A．增大c（CH3COCH3），v（Br2）增大
B．实验②和③的v（Br2）相等
C．增大c（HCl），v（Br2）增大
D．增大c（Br2），v（Br2）增大
4．（2009·山东理综，14）2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）是制备硫酸的重要反应。
下列叙述正确的是（ ）
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3（g）的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3（g）生成的平均速率为v＝
5．（2011·广东理综，31）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2。
紫外光照射时，在不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如下图所示。
（1）在0～30小时内，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ从大到小的顺序为________________；反应开始后的12小时内，在第______种催化剂作用下，收集的CH4最多。
（2）将所得CH4与H2O（g）通入聚焦太阳能反应器，发生反应：
CH4（g）＋H2O（g）
CO（g）＋3H2（g）。
该反应ΔH＝＋206kJ·mol－1。
①在答题卡的坐标图中，画出反应过程中体系能量变化图（进行必要标注）。
②将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数K＝27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，求CH4的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）。
（3）已知：
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－802kJ·mol－1
写出由CO2生成CO的热化学方程式：
_____________________________________
________________________________________________________________________。
6．（2010·课标全国卷，28）某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有____________________________________
________________________________________________________________________；
（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_______________________________
________________________________________________________________________；
（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；
（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_____________________（答两种）；
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol·L－1H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：
V1＝__________，V6＝__________，V9＝________。
②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色；
③该同学最后得出的结论为：
当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速率下降的主要原因______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组三 化学反应速率的图象
7．（2011·重庆理综，10）一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是（ ）
A．CO2（g）＋2NH3（g）
CO（NH2）2（s）＋H2O（g） ΔH<0
B．CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g） ΔH>0
C．CH3CH2OH（g）
CH2===CH2（g）＋H2O（g） ΔH>0
D．2C6H5CH2CH3（g）＋O2（g）
2C6H5CH===CH2（g）＋2H2O（g） ΔH<0
8．（2010·全国理综Ⅱ，9）相同体积、相同pH的某一元弱酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应，下列关于氢气体积（V）随时间（t）变化的示意图正确的是（ ）
题组一 化学反应速率
1．（2011·青州质检）反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L－1·s－1，则这段时间为（ ）
A．0.1sB．2.5sC．5sD．10s
2．（2011·蚌埠模拟）一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如下图。
下列叙述中正确的是（ ）
A．反应的化学方程式为7Y
3X
B．t1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍
C．t2时，正、逆反应速率相等
D．t3时，逆反应速率大于正反应速率
3．一定温度下，在恒容容器中发生可逆反应：
X（g）＋3Y（g）
2Z（g）。
若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、0.04mol·L－1（c1、c2均不为零），反应经过4min达到平衡，平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断不正确的是（ ）
A．c1∶c2＝1∶3
B．从反应开始至平衡时间内，Z的平均生成速率v（Z）＝0.01mol·L－1·min－1
C．从反应开始至平衡时间内，Y的平均消耗速率v（Y）＝0.015mol·L－1·min－1
D．达到平衡时，X、Y的转化率之比为1∶3
4．已知4NH3＋5O2
4NO＋6H2O（g），若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）[mol·L－1·min－1]表示，则正确的关系是（ ）
A.
v（NH3）＝v（O2）B.
v（O2）＝v（H2O）
C.
v（NH3）＝v（H2O）D.
v（O2）＝v（NO）
5．（2011·银川模拟）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－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。
该反应进行的最快的是（ ）
A．①B．④C．①④D．②③
6.在2L的密闭容器中，发生如下反应：
3A（g）＋B（g）
2C（g）＋D（g），若最初加入的A和B都是4mol，在前10s内A的平均反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则10s时，容器内B的物质的量为（ ）
A．3.6molB．3.2molC．2.4molD．1.2mol
题组二 化学反应速率的影响因素
7．（2009·宁夏理综，10）硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：
Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是（ ）
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/（mol·L－1）
V/mL
c/（mol·L－1）
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
8.下列说法正确的是（ ）
A．增大反应物浓度可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多
B．有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的体积），可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大
C．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D．催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数，但平衡转化率不变
9．NO、CO都是汽车尾气中的有害物质，直接排放易造成大气污染。
为了消除污染，保护环境，科学家们正试图在汽车尾气排放管里填装特殊催化剂，使其发生反应：
2CO（g）＋2NO（g）
2CO2（g）＋N2（g） ΔH<0，下列有关说法不正确的是（ ）
A．使用催化剂可以加快反应速率
B．改变压强对反应速率无影响
C．增大压强可加快反应速率
D．升高温度反应速率加快
题组三 化学反应速率图象
10．在容积不变的密闭容器中进行反应：
2X2（g）＋Y2（g）
2Z（g） ΔH。
下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是（ ）
A．图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，若乙的温度较高，则ΔH>0
B．图Ⅱ表示t1时刻使用催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅱ表示t1时刻通入氦气对反应速率的影响
D．图Ⅲ表示t1时刻增大X2的浓度对反应速率的影响
11．（2011·淮阴模拟）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．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大
D．反应在第2min到第4
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