化学反应速率的表达和计算.docx
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化学反应速率的表达和计算
化学反应速率的表达和计算
适用学科
化学
适用年级
高二
适用区域
新课标
本讲时长（分钟）
60
知识点
▪化学反应速率的概念
▪反应速率的表示方法及简单计算
速率大小的比较
化学反应速率图像的分析方法
教学目标
知识与技能
了解化学反应速率的含义
理解化学反应速率的表达式及其简单计算
了解化学反应速率的测量方法
过程与方法
通过学习化学反应速率的测量方法，培养设计实验的能力
情感态度与价值观
通过对化学反应速率的学习，感悟其在生产、生活和科学研究中的作用，提高对化学科学的认识。
教学重难点
理解化学反应速率的表达式及其简单计算
教学过程
一、复习预习
1.必修2关于化学反应速率的概念
2.必修2关于化学反应速率的表达
3.必修2影响化学反应速率的因素
二、知识讲解
考点1：
化学反应速率的概念和注意问题
1.化学反应速率的概念：
对于反应体系体积不变的化学反应，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大来表示化学反应速率。
意义：
描述化学反应快慢的物理量。
计算公式：
v（A）=
单位：
mol·L-1·min-1mol·L-1·s-1
2.理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题：
（1）一般说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
（2）无论浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。
（3）不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。
（4）对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值不同，但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。
3.对化学反应速率要注意以下几个问题：
（1）物质浓度是物质的量浓度以mol/L为单位，时间单位通常可用s、min、h表示，因此反应速率的与常见单位一般为mol/（l·s）、mol/（l·mon）或mol/（l·h）。
（2）化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示之，且应标明是什么物质的反应速率。
（3）用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值可能不同，但表达的意义是相同的，各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算：
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
对于反应
来说，则有
。
考点2：
化学反应速率的计算---三段式
解化学反应速率和化学平衡计算题的模板——“三段式”
（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＋
考点3：
化学反应速率的大小比较方法
1.用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。
2.由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
（2）换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
（3）比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较
与
，若
＞
，则A表示的反应速率比B大。
三、例题精析
【例题1】在2L的密闭容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，发生N2+3H2
2NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。
【答案】见解析
【解析】
N2+3H2
2NH3
起始量（mol）：
130
2s末量（mol）：
1-0.23-0.60.4
变化量（mol）：
0.20.60.4
则：
V（N2）===
===0.05mol/（L·s）
V（H2）===
===0.15mol/（L·s）
V（NH3）===
===0.1mol/（L·s）
有：
V（N2）：
V（H2）：
V（NH3）=1：
3：
2
【例题2】
（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表示的反应速率为0.3mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应速率为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．①④
C．②③D．③④
（2）若①②中用A、B表示的反应速率分别为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？
【答案】
（1）B
（2）B物质表示的反应速率更快
（3）30%，能迅速得出答案，因为通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则A、B转化率相等。
【解析】
（1）本题是考查用不同反应物或生成物表示反应速率的方法和反应中转化率、物质浓度的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。
v（C）＝
＝0.3mol·L－1·s－1
①v（A）＝v（C）＝0.3mol·L－1·s－1
②v（B）＝
v（C）＝0.3mol·L－1·s－1×
＝0.15mol·L－1·s－1
③参加反应的A的物质的量为
0．3mol·L－1·s－1×2s×2L＝1.2mol
A的转化率为
×100%＝30%
④2s时B的浓度为1mol·L－1－0.15mol·L－1·s－1×2s＝0.7mol·L－1
（2）把v（B）转化为v（A）可得，v（A）＝2v（B）＝2×0.6mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·s－1，所以，用物质B表示的该反应的速率更快。
（3）通入A、B两气体的物质的量之比等于化学计量数之比2∶1，消耗物质的量之比也为2∶1，则A、B的转化率相等，都为30%。
【例题3】．已知反应4CO＋2NO2
N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ）
A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1
B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1
C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1
【答案】 C
【解析】转化为相同的物质表示的反应速率进行比较，B项v（CO）＝1.4mol·L－1·min－1，C项v（CO）＝1.6mol·L－1·min－1，D项v（CO）＝1.1mol·L－1·min－1，C项速率最快。
四、课堂运用
【基础】
1.[2012·山东理综，29（3）改编]一定温度下，将1molN2O4充入体积为1L的密闭容器中，反应3s后，NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）＝________mol·L－1·s－1。
2.[2010·山东理综，28
（2）改编]在一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI（g），发生反应2HI
H2＋I2，2min时生成H20.1mol，则0～2min内的平均反应速率v（HI）＝__________。
答案及解析：
1.答案 0.1
解析 N2O4
2NO2
0.3mol0.6mol
v（N2O4）＝
＝0.1mol·L－1·s－1。
2.答案 0.1mol·L－1·min－1
解析 v（HI）＝
＝0.1mol·L－1·min－1。
【巩固】
1．在恒温恒容的容器中进行反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），若氮气浓度由
0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需2s，那么由0.06mol·L－1降到0.024mol·L－1需要的反应时间为（ ）
A．等于1.8sB．等于1.2s
C．大于1.8sD．小于1.8s
2.对于可逆反应A（g）＋3B（s）
2C（g）＋2D（g），在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是（ ）
A．v（A）＝0.5mol·L－1·min－1
B．v（B）＝1.2mol·L－1·s－1
C．v（D）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（C）＝0.1mol·L－1·s－1
答案及解析：
1.答案：
C
解析：
前2s内的反应速率为v（N2）＝
＝0.02mol·L－1·s－1，若反应速率不变，t＝
＝1.8s。
因为随着反应的进行，反应速率减慢，所以t>1.8s。
2.答案：
D
解析：
本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v（A）＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v（A）＝3mol·L－1·min－1。
【拔高】
1.某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
由此分析，该反应的化学方程式为_______；从反应开始至2min时，Z的反应速率为____________。
2.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）＝0.250mol·L－1·min－1
答案及解析：
1.答案：
3Y＋Z
2X 0.025mol·L－1·min－1
解析：
找出2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc（X）＝
＝0.1mol·L－1，
Δc（Y）＝
＝0.15mol·L－1，
Δc（Z）＝
＝0.05mol·L－1。
根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。
根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋Z2X。
再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2min时，Z的反应速率为v（Z）＝Δc（Z）/Δt＝
＝0.025mol·L－1·min－1。
2.答案：
C
解析：
设4min时，生成6xmolH2O（g）
4NH3（g）＋3O2（g）
2N2（g）＋6H2O（g） n（总）
起始量mol43007
变化量mol4x3x2x6x
4min量mol4－4x3－3x2x6x7＋x
据题意，则有：
＝0.4 解得：
x＝0.5
则4min内H2O的变化浓度为
Δc（H2O）＝
＝1.5mol·L－1
v（H2O）＝
＝0.375mol·L－1·min－1，
再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为
v（N2）＝0.125mol·L－1·min－1，
v（NH3）＝0.250mol·L－1·min－1，
v（O2）＝0.1875mol·L－1·min－1。
课程小结
1.化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它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。
计算公式如下：
v（B）＝
＝
2.用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：
（1）浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
（2）化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。
（3）同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。
不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
（4）对于可逆反应，通常所计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。
（注：
总反应速率也可理解为净速率）。
3.掌握三段式计算化学反应速率的方法
六、课后作业
【基础】
1．反应2SO2＋O2
2SO3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．苯乙烷（C8H10）可生产塑料单体苯乙烯（C8H8），其反应原理是
C8H10（g）C8H8（g）＋H2（g） ΔH＝＋125kJ·mol－1
某温度下，将0.40mol苯乙烷充入2L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的物质的量，得到数据如下表：
时间/min
0
10
20
30
40
n（C8H10）/mol
0.40
0.30
0.26
n2
n3
n（C8H8）/mol
0.00
0.10
n1
0.16
0.16
当反应进行到20min时，该段时间内H2的平均反应速率是___________________。
答案及解析：
1.答案：
C
解析：
因为SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，所以O2的浓度必定减少了0.2mol·L－1，因为在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L－1·s－1，所以反应经过的时间为5s。
2.答案 v（H2）＝
＝0.0035mol·L－1·min－1
【巩固】
1．在一密闭容器中充入一定量的N2和O2，在电火花作用下发生反应N2＋O2===2NO，经测定前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L－1·s－1，则6s末NO的浓度为（ ）
A．1.2mol·L－1B．大于1.2mol·L－1
C．小于1.2mol·L－1D．不能确定
2.一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图所示。
下列叙述中正确的是（ ）
A．反应的化学方程式为5YX
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
答案及解析：
1.答案：
C
解析：
本题考查化学反应速率的计算，意在考查学生对化学反应速率计算公式的灵活运用能力。
前3s用N2表示的反应速率为0.1mol·L－1·s－1，即用NO表示的反应速率为
0.2mol·L－1·s－1，如果3～6s的反应速率仍为0.2mol·L－1·s－1，则NO浓度为1.2mol·L－1，由于随着反应进行，反应物浓度减小，速率减慢，故应小于1.2mol·L－1。
2.答案：
B
解析：
从图像可以看出，t2时刻X、Y两物质的物质的量相等，而不是反应速率相等，故C不正确；t3时，反应达到平衡状态，所以正反应速率等于逆反应速率，故D不正确；反应开始X指示的物质的量不清晰，故无法判断化学方程式的化学计量数。
【拔高】
1.在2L的密闭容器中，放入0.4molA和0.6molB，在一定温度下，压强为p，放入催化剂（体积忽略），发生反应2A（g）＋3B（g）xC（g）＋2D（g），在amin后，容器中c（A）＝
0.1mol·L－1，则v（B）＝____________；若温度不变，压强变为0.9p，则v（C）＝__________，x＝___________。
2．（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
答案及解析：
1.答案：
0.15/amol·L－1·min－1 0.1/amol·L－1·min－1 2
解析:
2A（g）＋3B（g）
xC（g）＋2D（g）
起始/mol0.40.600
转化/mol0.20.30.1x0.2
amin后/mol0.20.30.1x0.2
v（B）＝0.3mol/（2L·amin）＝0.15/amol·L－1·min－1。
体积、温度不变时，压强之比等于气体的物质的量之比：
（0.6＋0.4）∶（0.2＋0.3＋0.1x＋0.2）＝1∶0.9，则x＝2，v（C）＝0.2mol/（2L·amin）＝0.1/amol·L－1·min－1。
2.答案：
B
解析：
据图像可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol·L－1，8min时其浓度为10μmol·L－1，因此4～8min间的平均反应速率为
＝2.5μmol·L－1·min－1。
进一步分析图像可知0～4min间的平均分解速率为
＝5.0μmol·L－1·min－1，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为1.25μmol·L－1·min－1，12～16min间平均分解速率为0.625μmol·L－1·min－1，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol·L－1－1.25μmol·L－1·min－1×4min－0.625μmol·L－1·min－1×4min＝2.5μmol·L－1，故B项正确。
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