高中化学人教版选修4教案第2章 第1节 化学反应速率附答案.docx
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高中化学人教版选修4教案第2章第1节化学反应速率附答案
第一节 化学反应速率
1．了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。
（重点）
2．掌握化学反应速率的简单计算，学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。
（难点）
化学反应速率的概念和计算
[基础·初探]
教材整理
[探究·升华]
[思考探究]
在2L的密闭容器中，加入3molH2和1molN2，发生反应：
N2＋3H2
2NH3，在2s末，测得容器中含有0.4molNH3。
根据题意完成下表，并计算该反应的化学反应速率。
N2＋3H22NH3
起始量（mol）
1
3
0
变化量（mol）
0.2
0.6
0.4
2s末（mol）
0.8
2.4
0.4
则v（N2）＝0.05mol·L－1·s－1；
v（H2）＝0.15mol·L－1·s－1；
v（NH3）＝0.1mol·L－1·s－1。
问题思考：
（1）对同一化学反应，用不同物质的浓度变化所表示的反应速率的数值可能不同。
请思考，为什么不同？
它们之间有什么关系？
【提示】 因为同一时间内它们参加反应的量不同，所以各自数值不同。
由计算数据可知，它们的速率之比等于化学计量数之比。
（2）反应N2＋3H22NH3在不同情况下，测得反应速率如下：
①v（N2）＝0.10mol·L－1·s－1；②v（H2）＝0.10mol·L－1·s－1；③v（NH3）＝0.1mol·L－1·s－1。
则以上反应速率的大小顺序如何？
【提示】 保持v（H2）＝0.10mol·L－1·s－1不变，根据反应速率之比等于反应系数之比的规律，可知v（N2）＝0.10mol·L－1·s－1相当于v（H2）＝0.30mol·L－1·s－1，v（NH3）＝0.1mol·L－1·s－1相当于v（H2）＝0.15mol·L－1·s－1。
所以三者速率的大小顺序为：
①>③>②。
[认知升华]
1．对化学反应速率表达式的理解
2．化学反应速率的计算方法
（1）利用基本公式：
v＝
＝
。
（2）利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量（Δc）之比＝各物质物质的量的变化量（Δn）之比。
（3）“三段式”法计算模板
例如：
反应 mA＋nBpC
起始浓度/（mol/L）abc
转化浓度/（mol/L）x
t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）。
3．比较化学反应速率大小的三步骤
（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。
[题组·冲关]
题组1 有关化学反应速率的计算
1．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
2．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）
【解析】 根据“同一反应中，用不同物质的浓度变化表示的反应速率等于化学计量数”可知：
v（W）∶v（Z）＝1∶1⇒v（W）＝v（Z），A项错；v（X）∶v（Z）＝2∶3⇒3v（X）＝2v（Z），B项错；v（X）∶v（Y）＝1∶2⇒2v（X）＝v（Y），C项正确；D项，v（W）∶v（X）＝3∶2⇒2v（W）＝3v（X），D项错。
【答案】 C
3．在体积为2L的密闭容器内合成氨，已知在时间t内，氨的物质的量增加了0.6mol，在此时间段内，用氢气表示的平均反应速率是0.45mol·L－1·s－1，则t是（ ）
A．0.44sB．1s
C．1.33sD．2s
【解析】 由题意知Δc（NH3）＝
＝0.3mol·L－1，v（NH3）∶v（H2）＝2∶3⇒v（NH3）＝
v（H2）＝
×0.45mol·L－1·s－1＝0.3mol·L－1·s－1，则t＝
＝
＝1s。
【答案】 B
4．根据右图填空：
（1）反应物是________；生成物是________。
（2）在2min内A、B、C三者的反应速率各是_________、________、________。
（3）该反应化学方程式是__________________。
【解析】
（1）反应过程中浓度不断减少的物质为反应物，浓度不断增加的物质为生成物。
（2）由图示知Δc（A）＝6mol/L、Δc（B）＝4mol/L，Δc（C）＝6mol/L，t＝2min，则v（A）＝3mol/（L·min），v（B）＝2mol/（L·min），v（C）＝3mol/（L·min）。
（3）由2min后A、B、C共存，故为可逆反应，由v（A）∶v（B）∶v（C）＝3∶2∶3，可知该反应的化学方程式为3A＋2B3C。
【答案】
（1）A、B C
（2）3mol/（L·min） 2mol/（L·min） 3mol/（L·min） （3）3A＋2B3C
题组2 化学反应速率的快慢比较
5．在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，对于某反应X＋3Y===2Z＋2W，分别测得反应速率，
甲：
v（X）＝0.3mol·L－1·min－1，
乙：
v（Y）＝1.2mol·L－1·min－1，
丙：
v（Z）＝0.8mol·L－1·min－1，
丁：
v（W）＝0.02mol·L－1·s－1，则反应最快的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【解析】 以X为标准，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比。
乙：
v（X）＝v（Y）/3＝0.4mol/（L·min）；丙：
v（X）＝v（Z）/2＝0.4mol/（L·min）；丁：
v（X）＝v（W）/2＝0.01mol/（L·s），合0.6mol/（L·min），比较数值，丁的反应速率最快，故选项D正确。
【答案】 D
6．对反应A＋3B2C来说，下列反应速率中最快的是（ ）
A．v（A）＝0.3mol/（L·min）
B．v（B）＝0.6mol/（L·min）
C．v（C）＝0.5mol/（L·min）
D．v（A）＝0.01mol/（L·s）
【解析】 以“A”为基准物质，“min”为时间单位表示反应速率，则有：
A项，v（A）＝0.3mol/（L·min），
B项，v（A）＝
v（B）＝
×0.6mol/（L·min）＝0.2mol/（L·min），
C项，v（A）＝
v（C）＝
×0.5mol/（L·min）＝0.25mol/（L·min），
D项，v（A）＝0.01mol/（L·s）×60s/min＝0.6mol/（L·min）。
【答案】 D
7．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】 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。
【答案】 A
化学反应速率的测定
[基础·初探]
教材整理
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）利用科学仪器测量物质的性质
如在溶液中，当反应物或生成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。
[探究·升华]
[思考探究]
设计实验测定锌与硫酸反应的速率，按下列实验步骤完成实验：
①按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40mL1mol·L－1的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。
②按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入40mL4mol·L－1的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。
问题思考：
（1）实验所用仪器有哪些？
【提示】 锥形瓶、分液漏斗、双孔塞、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表。
（2）实验过程中，观察到什么实验现象？
【提示】
（1）锌与稀硫酸反应产生气泡；
（2）锌粒逐渐溶解；（3）收集10mLH2，实验①比实验②所用时间长。
（3）实验结论（根据实验现象完成下表）
实验
加入试剂
反应时间
反应速率
①
1mol·L－1硫酸
________
________
②
4mol·L－1硫酸
________
________
【提示】 ①长 慢 ②短 快
（4）该实验中应注意哪些事项？
【提示】 ①锌粒的颗粒（即表面积）大小基本相同；
②40mL的硫酸溶液要迅速加入；
③装置气密性要好，且计时要迅速准确。
[认知升华]
测量锌与稀硫酸反应速率的实验设计思路
[题组·冲关]
1．某课外活动小组为测量不同条件下H2O2的分解速率做了如下实验：
①取0.5mol/L的H2O2溶液50mL，注入250mL洁净的烧瓶中，观察一段时间发现只有极少量气泡出现；
②向烧瓶中加入5gMnO2，发现有大量气泡生成，同时观察到MnO2的外观没有明显的变化且过滤、烘干后称其质量不变；
③在上述烧瓶上增加一些装置，另取50mL该过氧化氢溶液，测定MnO2存在下H2O2的分解速率。
请回答下列问题：
（1）根据信息判断，MnO2在该反应中的作用是________________________，
理由是_________________________________________________________。
（2）该课外活动小组，可能测量物质的量变化的物质是________，可用什么装置进行测量？
________。
若反应1min，测得该物质的体积在标准状况下为VmL，请写出H2O2分解反应的速率表达式：
_______________________________。
（3）已知生锈的铁丝放入H2O2中，在该铁丝表面也放出大量的气泡，该事实说明______________________________________________________________。
【解析】
（1）根据信息可以知道，加入MnO2，H2O2的分解速率明显加快，而本身没有明显的变化。
（2）反应中H2O2和MnO2在同一体系，反应不易停止，而O2可以放出，因此测定氧气的体积折合成标准状况下体积求出物质的量可以得出H2O2的消耗量。
从而可以计算H2O2的浓度变化，由此可以计算反应速率。
（3）氧化铁也能加快H2O2的分解。
【答案】
（1）催化剂 能加快H2O2的分解速率，本身质量没有发生变化
（2）O2 量气管
mol/（L·min）
（3）氧化铁也是H2O2分解反应的催化剂
2．“碘钟”实验中，3I－＋S2O
===I
＋2SO
的反应速率可以用I
遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c（I－）/mol·L－1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c（S2O
）/mol·L－1
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题：
（1）该实验的目的是______________________________________________。
（2）显色时间t1为________。
（3）通过分析比较上述数据，得到的结论是____________________________
_______________________________________________________________。
【解析】 由数据表容易发现：
②④组所用时间相同，③组所用时间为它们的一半，①组所用时间为它们的2倍。
进一步分析：
②④两组中c（I－）与c（S2O
）的乘积相等，③组中乘积为②④组的2倍，①组乘积为其一半。
因此可得结论：
当c（I－）·c（S2O
）相等时，显色时间相等，反应速率相等，显色时间与反应速率成反比，即t与c（I－）·c（S2O
）成反比。
＝
，得t1＝
≈29.3。
【答案】
（1）研究反应物I－与S2O
的浓度对反应速率的影响
（2）
（或29.3） （3）化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）
学业分层测评（五）
（建议用时：
45分钟）
[学业达标]
1．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浓度的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浓度的减少来表示其反应速率
【解析】 本题考查的是化学反应速率的概念。
因为CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用其表示化学反应速率；CaCl2的浓度在反应过程中会增加。
【答案】 A
2．某一反应物的浓度是1.0mol·L－1，经过20s后，它的浓度变成了
0.2mol·L－1，在这20s内用该物质浓度变化表示的化学反应速率为（ ）
A．0.04 B．0.04mol·L－1·s－1
C．0.08mol·L－1·s－1D．0.04mol·L－1
【解析】 v＝
＝
＝0.04mol·L－1·s－1。
A项无单位，D项单位不正确。
【答案】 B
3．反应4A（s）＋3B（g）2C（g）＋D（g），经2min，B的浓度减少0.6mol·L－1。
对此反应速率的表示正确的是（ ）
A．用A表示的反应速率是0.4mol/（L·min）
B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是3∶2∶1
C．在2min末的反应速率，用B表示是0.3mol/（L·min）
D．在2min内的反应速率，用C表示是0.3mol/（L·min）
【解析】 化学反应速率不能用固体或纯液体的物质的量的变化来表示，故A错误；同一反应用不同的物质表示反应速率，反应速率之比等于化学计量数之比，B正确；化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，C错误；利用v＝
计算可知，v（C）＝
＝0.2mol/（L·min），D错误。
【答案】 B
4．在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用v（A）、v（B）、v（C）表示，已知3v（B）＝2v（A）、2v（C）＝3v（B），则此反应可表示为（ ）
A．2A＋3B===2CB．A＋3B===2C
C．3A＋2B===3CD．A＋B===C
【解析】 由3v（B）＝2v（A）、2v（C）＝3v（B）可推出：
＝
，
＝
，即v（A）∶v（B）∶v（C）＝3∶2∶3，速率之比等于化学计量数之比。
【答案】 C
5．已知在不同情况下测得反应P（g）＋3Q（g）2R（g）＋2S（g）的反应速率如下，其中反应速率最快的是（ ）
A．v（P）＝0.15mol/（L·min）
B．v（Q）＝0.6mol/（L·min）
C．v（R）＝0.1mol/（L·s）
D．v（S）＝0.4mol/（L·min）
【解析】 根据反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知如果都用Q物质表示，则选项中的反应速率分别是[mol/（L·min）]0.45、0.6、9、0.6，所以反应速率最快的是选项C，答案选C。
【答案】 C
6．在四种不同条件下测得反应2SO2＋O22SO3的反应速率如表所示：
①
②
③
④
反应速率
[mol/（L·min）]
v（SO2）
v（O2）
v（SO2）
v（O2）
0.4
0.25
0.5
0.3
其中反应速率最快的是（ ）
A．①B．②
C．③D．④
【解析】 依据反应速率之比等于化学计量数之比，则各物质的化学反应速率：
①
②
③
④
反应速率[mol/（L·min）]
v（SO2）
v（O2）
v（SO2）
v（O2）
0.4
0.25
0.5
0.3
[mol/（L·min）]
0.2
0.25
0.25
0.3
反应速率与化学计量数的比值中，数值大的反应速率快。
【答案】 D
7．反应2SO2＋O2
2SO3经过一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/（L·s），则这段时间为（ ）
A．0.1sB．2.5s
C．5sD．10s
【解析】 这段时间内SO3的浓度增加了0.4mol/L，根据化学方程式，相同时间内O2的浓度减小了0.2mol/L，所以Δt＝
＝
＝5s。
【答案】 C
8．在2L的密闭容器中，发生反应3A（g）＋B（g）2C（g），若最初加入的A和B都是4mol，测得10s内A的平均速率v（A）＝0.12mol/（L·s），则反应进行到10s时容器中B的物质的量是（ ）
A．1.6molB．2.8mol
C．3.2molD．3.6mol
【解析】 10s内v（B）＝
v（A）＝0.04mol/（L·s），故10s内，Δn（B）＝10s×0.04mol/（L·s）×2L＝0.8mol，因此10s时，容器内n（B）＝4mol－0.8mol＝3.2mol。
【答案】 C
9．对于反应mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g），下列反应速率关系中，正确的是（已知：
m≠n≠p≠q>0）（ ）
A．v（A）＝v（C）B．nv（B）＝pv（C）
C．qv（A）＝mv（D）D．mv（C）＝nv（D）
【解析】 由v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q知
＝
＝
＝
，即qv（A）＝mv（D）正确。
【答案】 C
10．根据反应4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2，试回答下列问题。
（1）本反应中常选用________（填化学式）来表示该反应的化学反应速率。
（2）当生成SO2的速率为0.64mol·L－1·s－1时，则氧气减少的速率为________。
（3）如测得4s后O2的浓度为2.8mol·L－1，此时间内SO2的速率为
0.4mol·L－1·s－1，则开始时氧气的浓度为________。
【解析】
（1）一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。
（2）不同物质表示的反应速率和方程式中对应化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为0.64mol·L－1·s－1×
＝0.88mol·L－1·s－1。
（3）此时间内SO2的速率为0.4mol·L－1·s－1，则氧气表示的速率为
0.4mol·L－1·s－1×
＝0.55mol·L－1·s－1，所以氧气变化浓度为0.55mol·L－1·s－1×4s＝2.2mol·L－1，则开始时氧气的浓度为2.8mol·L－1＋2.2mol·L－1＝5.0mol·L－1。
【答案】
（1）SO2、O2
（2）0.88mol·L－1·s－1
（3）5.0mol·L－1
11．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”）其原因为___________________________________________________________。
【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
12．某化学兴趣小组的甲、乙两位同学对测定化学反应速率非常感兴趣，为此进行了有关的实验探究，实验记录如下。
【实验目的】测量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的H2SO4溶液、4mol·L－1的H2SO4溶液。
【实验步骤】
①甲同学取一套如图装置，加入40mL1mol·L－1的H2SO4溶液，测量收集10mLH2所需的时间。
②乙同学取另一套同样的装置，加入
40mL4mol·L－1的H2SO4溶液，测量收集10mLH2所需的时间。
回答下列问题：
（1）Zn与稀H2SO4反应的离子方程式为_______________________________
_______________________________________________________________。
（2）收集10mLH2所需时间：
甲________乙（填“大于”、“小于”或“等于”）；反应速率：
甲________乙（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）下列说法正确的是________（填序号）。
a．本实验中甲、乙两同学所用锌粒的表面积要相同
b．装置气密性要好
c．40mL的H2SO4溶液要迅速加入
d．测量气体体积还可以用排水法
e．若用98%的浓H2SO4，则反应最快
【解析】
（2）乙同学所用4mol·L－1的H2SO4溶液比甲同学所用1mol
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