化学反应速率.docx
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化学反应速率
化学反应速率
课前引入:
在前面的学习中，主要讨论了化学反应中的物质变化及伴随发生的能量变化两个问题。
接下来我们一起思考一些现象：
爆炸溶洞形成
铁桥生锈牛奶变质
我们可以很轻松的知道以上化学变化的“快”与“慢”，但是，这样的“快”与“慢”是相对的，是一种定性比较，通常要确定一个参照物。
思考1：
如果我们定量表示一个反应的快慢，需要一个特定的词来表示，这个词可以用什么？
答：
思考2：
怎样表示，单位时间内物质改变的质量，物质的量，浓度？
答：
定义：
知识点一、化学反应速率
1．表示
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
（1）计算公式：
vA＝
。
（2）常用单位：
mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
2．意义
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。
3．规律
对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
如对于反应：
mA（g）＋nB（g）⇌pC（g）＋qD（g），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。
要点:
（1）一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。
（2）无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。
（3）在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。
（4） 计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。
方法：
反应速率大小比较的两种方法
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：
（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如反应aA＋bB⇌cC，要比较v（A）与v（B）的相对大小，即比较
与
的相对大小，若
＞
，则用v（A）表示的反应速率比用v（B）表
例1. 将4molA和2molB在2L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：
2A（s）＋B（g）⇌2C（g），反应2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1。
下列说法正确的是（ ）
A．用物质A表示2s内的平均反应速率为0.3mol·L－1·s－1
B．用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6mol·L－1·s－1
C．2s时v（C）＝0.3mol·L－1·s－1
D．2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1
解析 不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C错误；据题目条件知v（C）＝0.6mol·L－1÷2s＝0.3mol·L－1·s－1，则v（B）＝0.3mol·L－1·s－1÷2＝0.15mol·L－1·s－1，则2s时物质B的浓度为2mol÷2L－0.6mol·L－1÷2＝0.7mol·L－1，B错误，D正确。
答案 D
例2． 反应：
3A（g）＋B（g）===2C（g）＋2D（g），在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为
①v（A）＝0.6mol·L－1·min－1；
②v（B）＝0.45mol·L－1·min－1；
③v（C）＝0.015mol·L－1·min－1；
④v（D）＝0.45mol·L－1·min－1
则此反应在不同条件下进行最快的是（ ）
A．②③B．①③C．②④D．②
答案 D
例3．下列关于化学反应速率的说法正确的是（ ）
A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
B．化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1所表示的意思是时间为1s时，某物质的浓度为0.8mol·L－1
C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
答案 C
解析 化学反应速率是指单位时间内反应物物质的量浓度的减少或生成物物质的量浓度的增加，是平均速率，可以表示化学反应的快慢；因为固体和纯液体的浓度是一个常数，所以不能用固体和纯液体表示反应速率，所以A、B两项错误，C项正确。
对无明显现象的化学反应来说，无法通过现象来体现反应速率的大小。
例4．在某一化学反应中，反应物A的浓度在10s内从0.8mol·L－1变为0.2mol·L－1，则在这10s内A的化学反应速率为（ ）
A．0.02mol·L－1B．0.02mol·L－1·s－1
C．0.06mol·L－1·s－1D．0.06mol·L－1·min－1
答案 C
解析 10s内A的化学反应速率为（0.8mol·L－1－0.2mol·L－1）÷10s＝0.06mol·L－1·s－1。
例5．某温度下，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示：
（1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
（2）5min内用Z表示的平均反应速率为________________________________________。
（3）化学反应速率受到很多因素的影响，例如：
实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应，这是利用________原理加快了氢气生成的速率。
答案
（1）3X＋Y⇌3Z
（2）0.06mol·L－1·min－1
（3）原电池
知识点二、影响化学反应速率的因素
1．温度对化学反应速率影响的探究
实验
操作
试管中均为2～3mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液
实验
现象
①产生气泡速率最慢
②产生气泡速率较快
③产生气泡速率最快
实验
结论
对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越快
2.催化剂对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象
①有少量气泡出现
②产生大量气泡
③产生大量气泡
实验结论
MnO2、FeCl3可以使H2O2的分解速率加快
3.影响化学反应速率的因素
（1）主要因素（内因）
不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。
（2）外界因素（外因）
①温度：
当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
②催化剂：
当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。
③浓度：
当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
④压强：
对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。
⑤固体表面积：
固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
⑥反应物状态：
一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
⑦形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。
注意：
（1）升高温度，无论对于吸热反应还是放热反应，都能加快化学反应速率。
（2）催化剂分为正催化剂和负催化剂，正催化剂可以加快化学反应速率，负催化剂可以减慢化学反应速率。
例6.在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？
（1）集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：
_____________________。
（2）黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：
____________________________________。
（3）KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI___________。
（4）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：
___________________。
（5）同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：
________________________________________________________________________。
（6）同样大小的石灰石分别在0.1mol·L－1的盐酸和1mol·L－1的盐酸中反应速率不同：
________________________________________________________________________。
（7）夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：
_______________________________
________________________________________________________________________。
（8）葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温（37℃）时，就可以被氧化，这是因为：
___________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
（1）光
（2）反应物的接触面积 （3）在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积
（4）催化剂 （5）反应物本身的性质 （6）反应物的浓度 （7）反应温度
（8）人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应
解析 影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。
例:
7. 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小的排列顺序正确的是（ ）
甲：
500℃，10molSO2和5molO2反应
乙：
500℃，V2O5作催化剂，10molSO2和5molO2反应
丙：
450℃，8molSO2和5molO2反应
丁：
500℃，8molSO2和5molO2反应
A．甲、乙、丙、丁B．乙、甲、丙、丁
C．乙、甲、丁、丙D．丁、丙、乙、甲
解析 温度高，浓度大，且使用催化剂，反应速率最快，乙组最快。
其次是甲，最慢的是丙。
答案 C
例8. 下列各组反应（表中物质均为反应物），在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是（ ）
金属（粉末状）/mol
酸的浓度及体积
反应温度/℃
A
Mg∶0.1
6mol·L－1硝酸10mL
60
B
Mg∶0.1
3mol·L－1盐酸10mL
60
C
Fe∶0.1
3mol·L－1盐酸10mL
60
D
Mg∶0.1
3mol·L－1硫酸10mL
60
答案 D
解析 影响反应速率的内因是反应物本身的性质，外因是反应条件，C速率最小。
Mg与HNO3不会产生氢气，B、D只比较c（H＋）即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，因此相同浓度的盐酸与硫酸中，硫酸的c（H＋）大于盐酸，D符合题意。
例9．在反应C（s）＋CO2（g）⇌2CO（g）中，不可能使反应速率明显增大的措施是（ ）
A．增大压强B．升高温度
C．增大CO2的浓度D．增加碳的量
答案 D
解析 增大压强、升高温度、增大CO2的浓度均能增大反应速率；增加固体的用量，因其浓度是常数，故反应速率不会增加，选D。
例10．把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。
下列因素中，影响该反应速率的是（ ）
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度
④Cl－的浓度
A．①④B．③④
C．①③D．②③
答案 C
解析 镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与H＋有关，与Cl－无关。
在镁与盐酸的反应中，刚开始时H＋的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H＋浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。
随堂练习：
1.如下反应条件的控制中,不恰当的是（ ）
A.为加快H2O2的分解速率增大H2O2的浓度
B.为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.为加快H2O2的分解速率而把反应容器放到冷水中冷却
解析降低温度会减慢化学反应速率。
答案D
2.下列关于化学反应速率的说法正确的是（ ）
A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增加
B.化学
反应速率为“0.8mol·L-1·s-1”所表示的意思是:
时间为1s时,某物质的浓度为0.8mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应现象越明显,反应速率越大
解析化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加,是正值,它是反应的平均速率,一般不用固体或纯液体来表示化学反应速率,A、B错;对于无明显现象的化学反应来说,如酸碱中和反应无法通过反应现象体现反应速率的大小,D错;化学反应速率就是用来描述化学反应快慢的物理量,故C正确。
答案C
3.反应3X（g）+Y（g）
2Z（g）+2W（g）在2L密闭容器中进行,5min时Y减少了0.5mol,则0~5min内此反应的平均速率为（ ）
A.v（X）=0.05mol·L-1·min-1
B.v（Y）=0.10mol·L-1·min-1
C.v（Z）=0.10mol·L-1·min-1
D.v（W）=0.05mol·L-1·s-1
解析Y的平均反应速率v（Y）==0.05mol·L-1·min-1,平均反应速率之比等于化学计量数之比,故v（X）=0.15mol·L-1·min-1,v（Z）=0.1
0mol·L-1·min-1,v（W）=0.0017mol·L-1·s-1,本题选C。
答案C
4.在密闭容器中,进行可逆反应,A与B反应生成C,其反应速率分别为v1、v2、v3（单位:
mol·L-1·s-1）,且v1、v2、v3之间有如下关系:
3v1=v2,2v1=v3,2v2=3v3,则此反应表示为（ ）
A.A+B
CB.2A+2B
3C
C.3A+B
2CD.A+3B
2C
解析根据反应速率之比等于化学计量数之比,可知选D。
答案D
5.将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后,测得
反应速率分别为甲:
v（H2）=3mol·L-1·min-1;乙:
v（N2）=
2mol·L-1·min-1;丙:
v（NH3）=1mol·L-1·min-1。
则三个容器中合成氨的反应速率（ ）
A.v（甲）>v（乙）>v（丙）B.v（乙）>v（丙）>v（甲）
C.v（丙）>v（甲）>v（乙）D.v（乙）>v（甲）>v（丙）
解析N2、H2合成氨的反应:
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）,三个容
器中的反应速率都转化为N2的反应速率分别为甲:
v（N2）=v（H2）=1mol·L-1·min-1,乙:
v（N2）=2mol·L-1·min-1;丙:
v（N2）=v（NH3）=0.5mol·L-1·min-1;即v（乙）>v（甲）>v（丙）。
答案D
6.在一定条件下,将3molA和1molB两种气体在容积固定的2L密闭容器中混合,发生如下反应:
3A（g）+B（g）
xC（g）+2D（g）。
2min末时生成0.8molD,并测得C的浓度为0.2mol·L-1。
下列判断不正确的是（ ）
A.x=1
B.2min内A的反应速率为0.3mol·L-1·min-1
C.B的转化率为40%
D.x无法求解
解析 3A（g）+B（g）
xC（g） + 2D（g）
n始3mol1mol00
Δn1.2mol0.4mol0.2×2mol0.8mol
故x∶2=0.4∶0.8,所以x=1;
v（A）==0.3mol·L-1·min-1;
α（B）=×100%=40%。
答案D
7.为了说明影响化学反应快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A~D四个实验,你认为结论不正确的是（ ）
A.将相同大小、形状的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时,两者速率一样大
B.在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉与相同盐酸反应,大理石粉反应快
C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
解析A中Mg、Al性质不同,在相同外界条件下反应速率不同;B、C、D均为外因影响因素,增大固体反应物的表面积、光照、加入催化剂均可使化学反应加快。
答案A
8.某化学兴趣小组为了研究在溶液中进行的反应A+B
C+D的反应速率,他们将A、B在一定条件下反应并测定反应中生成物C的浓度随反应时间的变化情况,绘制出如图所示的曲线。
据此,请完成以下问题:
（1）在O~t1、t1~t2、t2~t3各相同的时间段里,反应速率最大的时间段是 ,生成C的量最多的时间段是 ;
（2）从反应速率的变化可看出该反应可能是 （填“放热”或“吸热”）反应。
解析
（1）分析图像可知:
t1~t2时间段里,C的物质的量浓度的变化值最大,因此该时间段里,生成C的物质的量最大,其反应速率最大。
（2）分析图像可知:
O~t1时间段C的浓度增加较慢,t1~t2时间段,C的浓度增加很快,由此推知该反应为放热反应,温度升高,反应速率加大,t2后由于A、B浓度减小,反应速率逐渐变小。
答案
（1）t1~t2 t1~t2
（2）放热
9.为了提高煤的利用率,人们先把煤转化为CO和H2,再将它们转化为甲醇,某实验人员在一定温度下的密闭容器中,充入一定量的H2和CO,发生反应:
2H2（g）+CO（g）
CH3OH（g）,测定的部分实验数据如下:
t/s
0
500
1000
c（H2）/（mol·L-1）
5.00
3.52
2.48
c（CO）/（mol·L-1）
2.50
（1）在500s内用H2表示的化学反应速率是
。
（2）在1000s内用CO表示的化学反应速率是 。
（3）在500s时生成的甲醇的浓度是 。
解析
（1）在500s内,v（H2）=
=2.96×10-3mol·L-1·s-1。
（2）在1000s内H2的浓度减少量Δc（H2）=5.00mol·L-1-2.48mol·L-1=2.52mol·L-1,则CO的浓度减少量Δc（CO）=Δc（H2）=1.26mol·L-1,用CO表示此段时间的平均速率为v（CO）==1.26×10-3mol·L-1·s-1。
（3）在500s内H2的浓度变化量Δc（H2）=1.48mol·L-1,则生成的CH3OH的浓度为Δc（CH3OH）=Δc（H2
）=0.74mol·L-1,即在500s时生成的甲醇的浓度是0.74mol·L-1。
答案
（1）2.96×10-3mol·L-1·s-1
（2）1.26×10-3mol·L-1·s-1
（3）0.74mol·L-1
课后作业：
1．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是（ ）
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
2．反应4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g）在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的速率可表示为（ ）
A．v（NH3）＝0.01mol·L－1·s－1
B．v（O2）＝0.001mol·L－1·s－1
C．v（NO）＝0.001mol·L－1·s－1
D．v（H2O）＝0.045mol·L－1·s－1
3．已知某反应的各物质浓度数据如下：
aA（g）＋bB（g）⇌2C（g）
起始浓度（mol·L－1）3.01.00
2s末浓度（mol·L－1）1.80.60.8
据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是（ ）
A．9∶3∶4B．3∶1∶2C．2∶1∶3D．3∶2∶1
4．一定温度下，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转化了79.0%
D．反应的化学方程式为X（g）＋Y（g）⇌Z（g）
5．在2A（g）＋B（g）⇌3C（g）＋4D（g）反应中，表示该反应速率最快的是（ ）
A．v（A）＝0.5mol·L－1·s－1
B．v（B）＝0.3mol·L－1·s－1
C．v（C）＝0.8mol·L－1·s－1
D．v（D）＝1mol·L－1·s－1
6．通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和生活质量的提高。
下列各图所示的措施中，是为了增大化学反应速率的是（ ）
7．为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是（ ）
8．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
9．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（ ）
A．加热
B．不用稀硫酸，改用98%浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液
D．不用铁片，改用铁粉
10．一般情况下，金属越活泼，与酸反应的速率越快。
为了探究金属Mg、Zn、Fe与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验：
①取A、B、C三支试管，分别加入2mL浓度相同的盐酸溶液。
②分
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