023第1课时 化学反应速率.docx
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023第1课时化学反应速率
第三节化学反应的速率和限度
1、化学反应速率
用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。
计算公式为＝△C/△t时间：
（如每秒、每分、每小时）
反应速率的单位：
mol/（L•s）mol/（L•min）mol/（L•h）
（1）现表示的化学反应速率是平均速率，同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，必须注明物质。
（2）起始浓度不一定按比例，但是转化浓度一定按比例。
（3）同一反应各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。
例：
2A（g）+3B（g）
C（g）+4D（g）ν（A）:
ν（B）:
ν（C）:
ν（D）=2：
3：
1：
4
【练习】
18.某一反应物的浓度是2摩尔/升，经过两分钟的反应，它的浓度变成了1.6摩尔/升，求该反应的反应速率。
19.在一定条件下N2+3H2
2NH3的反应中，起始C（N2）为2mol/L，C（H2）为5mol/L，反应到2分钟时，测得C（NH3）为0.4mol/L，
（1）分别用N2、H2、NH3表示反应速率。
（2）反应到2分钟时C（N2）为_________，C（H2）_________。
2.影响化学反应速率的因素有浓度、温度、催化剂，还有压强（对有气体物质的反应）、光波、电磁波、超声波、溶剂、固体的表面积等。
通常浓度越大（气体或溶液），反应速率越快；温度越高，反应速率越快；压强越大，反应速率越快（对有气体物质的反应，为什么？
）；催化剂能改变化学反应速率。
【练习】
20.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是（）
A.增大反应物的量B.增大压强C.升高温度D.使用催化剂
二、化学反应的限度
1.当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度________，达到表面上静止的一种“_____________”，这就是这个反应所能达到的限度。
2.对于可逆反应，在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到化学平衡状态。
反应开始：
υ（正）>υ（逆）
反应过程中：
υ（正）逐渐减小，υ（逆）逐渐增大；反应物浓度减小，生成物浓度增大
平衡时：
υ（正）=υ（逆）；各组分的浓度不再发生变化
3.化学反应的特征：
动：
动态平衡等：
υ（正）=υ（逆）
定：
各组分的浓度不再发生变化变：
如果外界条件的改变，原有的化学平衡状态将被破坏。
4.化学平衡必须是可逆反应在一定条件下建立的，不同的条件将建立不同的化学平衡状态；通过反应条件的控制，可以改变或稳定反应速率，可以使可逆反应朝着有利于人们需要的方向进行，这对于化学反应的利用和控制具有重要意义。
同时，在具体工业生产中，既要考虑反应的速率也要考虑反应所能达到的限度。
如工业合成氨时，就要通过控制反应器的温度和压强，使反应既快又能达到较大的限度。
[练习]
1、高温高压催化剂条件下，3mol氢气和1mol氨气置于密闭容器中反应能够得到2mol氨
气吗？
把2mol氢气和1mol氧气的混合气引燃能得到2mol水吗？
为什么？
2、根据化学平衡的原理解释：
为什么人工呼吸能够抢救轻度CO中毒的患者？
3、平衡状态就是可逆反应在该条件下反应进行的最大程度，这句话正确吗？
2-3-第1课时 化学反应的速率
一、选择题
1．（2011·河北南宫中学高一第二学期期中考试题）实验室用锌粒与2mol/L硫酸溶液制取氢气，下列措施不能增大化学反应速率的是（ ）
A．用锌粉代替锌粒
B．改用3mol/L硫酸溶液
C．改用热的2mol/L硫酸溶液
D．向该硫酸溶液中加入等体积的水
答案：
D
点拨：
2mol/L的硫酸溶液已经是稀H2SO4，再稀释后不会增大反应速率。
2．（2011·福建养正中学、安溪一中联考）反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋2D（g），在四种不同情况下用不同物质表示的反应速率分别如下，其中反应速率最大的是（ ）
A．v（C）＝0.04mol·（L·s）－1
B．v（B）＝0.06mol·（L·min）－1
C．v（A）＝0.15mol·（L·min）－1
D．v（D）＝0.01mol·（L·s）－1
答案：
A
点拨：
化为用同一种物质表示该反应的反应速率后再比较，具体方法可参照本课的变式训练2。
3．（2011·江苏姜堰高一第二学期期中考试）在2L容积不变的容器中，发生N2＋3H22NH3的反应。
现通入4molH2和4molN210s内用H2表示的反应速率为0.12mol/（L·s），则10s后容器中N2的物质的量是（ ）
A．1.6molB．2.8mol
C．3.2molD．3.6mol
答案：
C
点拨：
v（H2）＝
⇒Δc＝0.12×10＝1.2mol/L
N2 ＋ 3H22NH3
起始
＝2
＝20
10s后2－0.4＝1.62－1.2＝0.8
变化0.41.2
∴10s的N2的物质的量为：
1.6×2＝3.2mol
4．反应4A（s）＋3B（g）===2C（g）＋D（g），经2min后B的浓度减少0.6mol/L。
对此反应速率的正确表示是（ ）
A．用A表示的反应速率是0.4mol/（L·min）
B．用B、C、D分别表示反应的速率，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．在这2min内用B和C表示的速率的值都是逐渐减小的
答案：
B
点拨：
A为固体，一般不用固体表示反应速率，所以A项错误；同一反应中，用不同物质表示的速率与方程式中各物质的计量数成正比，故B项正确；C项中，反应速率为平均值，并非2min末的速率，所以C项错误；B为反应物，而C为生成物，两者不可能同时减少，故D项错误。
化学反应速率是指反应过程中某物质在单位时间内浓度的变化值，值得注意的是：
同一个反应，当用不同物质表示时，其数值可能不同，但表示的意义相同（都是某反应在某段时间内的平均速率），且用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。
利用此关系解题，既快速又准确，可以节省解题时间。
5．（2012·经典习题选萃）为了说明影响化学反应进行快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是（ ）
A．大小相同、形状相同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浓度的盐酸反应时，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，向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
答案：
A
点拨：
本题考查外界条件对化学反应速率的影响。
解答的关键是找准判断的依据，一般涉及的是某一个条件对反应速率的影响，不是综合因素的影响。
6．（2011·山东沾化二中高一下学期学分认定测试）
（1）已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：
时间（min）
1
2
3
4
5
氢气体积（mL）
30
120
280
350
370
①反应速率最大的（即0min～1min、1min～2min、2min～3min、3min～4min、4min～5min）时间段为________，原因是______________________________________________________________________________________________________________________
②反应速率最小的时间段为______________，原因是：
______________________________________________________________________________________________________________________
（2）另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入以下物质用以减缓反应速率
A．蒸馏水 B．更加细小的锌粒 C．NaCl溶液
你认为他的做法可行的是________（填相应字母）；做法不可行的理由是：
__________________________________________________________________________________________________________。
答案：
（1）①2min～3min 因该反应是放热反应，此时温度高
②4min～5min 此时H＋浓度小
（2）A、C 加入更加细小的锌粒，增大接触面积，使反应速率加快
点拨：
从表中数据看出2min～3min收集的氢气比其他时间段多，原因是Zn置换H2的反应是放热反应，温度升高；4min～5min收集的氢气最少是因为随反应进行c（H＋）下降；向H2SO4中加水或NaCl溶液都使c（H＋）下降，降低反应速率，而加入更加细小的锌粒，增大接触面积，使反应速率加快。
7．（2011·山东夏津一中学年第二学期期中模块评估）把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）
A．20℃30mL2mol/L的X溶液
B．10℃20mL3mol/L的X溶液
C．20℃10mL4mol/L的X溶液
D．10℃10mL2mol/L的X溶液
答案：
A
点拨：
加水稀释到50mL后，A、B浓度相同，但A比B温度高，A、C温度相同但C的浓度小，D温度低、浓度小，故反应最快的是A。
要注意到开始时的溶液体积不同，加水均稀释到50mL的浓度的变化很大。
8．（2012·经典习题选萃）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·L1－）
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
答案：
D
点拨：
本题考查影响化学反应速率的因素。
温度越高、溶液的浓度越大，化学反应速率越快，即出现浑浊所需时间越短。
综合分析4种情况下的温度和浓度，D中温度最高，溶液浓度最大。
所以D项正确。
9．向100mL2mol·L－1稀硫酸中加入过量的锌粉，在一定温度下发生反应，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的（ ）
A．硫酸钾溶液 B．氢氧化钠（固体）
C．碳酸钠（固体）D．水
答案：
AD
点拨：
此反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，因为锌是固体，要在一定温度下减缓反应速率，应该采用降低浓度的方法。
降低H＋浓度的方法有两种：
一种是加入一种能与H＋反应的物质，如加入碳酸钠（固体），由于碳酸钠与H＋反应生成二氧化碳气体，使H＋浓度降低，反应速率减慢，但由于消耗H＋，从而使产生H2的总量减少，不符合题意；另一种方法是加水稀释，既可以降低H＋浓度，使反应速率减慢，又不改变H＋的总量，使产生氢气的总量保持不变；加入硫酸钾溶液与加入水的作用是相同的。
10．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硝酸 10mL
60℃
B
Mg 0.1
3mol/L盐酸 10mL
60℃
C
Fe 0.1
3mol/L盐酸 10mL
60℃
D
Mg 0.1
3mol/L硫酸 10mL
60℃
答案：
D
点拨：
影响反应速率的内因是反应物的性质，外因是条件，所以C项速率最小。
A项中Mg与HNO3不会产生氢气，B、D两项中只比较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项符合题意。
二、非选择题
11．某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关系曲线如图所示。
（1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为：
_____________________________________________________。
（2）反应开始至2min、5min时，Z的平均反应速率分别为____________、____________；
（3）5min后Z的生成速率____________（填“大于”、“小于”或“等于”）5min末Z的生成速率。
解析：
由图可知，X、Y的物质的量随反应的进行而减小，Z的物质的量随反应的进行而增大，则X、Y为反应物，Z为生成物。
Δn（X）＝1.0mol－0.7mol＝0.3mol，Δn（Y）＝1.0mol－0.9mol＝0.1mol，Δn（Z）＝0.3mol－0.1mol＝0.2mol，v（X）:
v（Y）:
v（Z）＝3:
1:
2，故该反应的化学方程式为：
3X＋Y2Z,2min时Z的平均反应速率＝
＝0.05mol·（L·min）－1，同理5min时Z的反应速率为
＝0.04mol·（L·min）－1。
答案：
（1）3X＋Y2Z
（2）0.05mol·（L·min）－1 0.04mol·（L·min）－1
（3）等于
点拨：
此类图象题关键找准各物质不再改变（即达到平衡）的时间和对应纵坐标数值，然后根据各物质的浓度变化量计算出化学计量数。
根据不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比来确定系数；根据定义求出Z的速率；5min时，反应达到了一定限度，各物质的反应速率不再改变，故5min后Z的生成速率与5min末Z的生成速率相等。
12．下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验
序号
金属
质量/g
金属
状态
c（H2SO4）/mol·L－1
V（H2SO4）/mL
溶液温度/℃
金属消失
的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
30
44
40
分析上述数据，回答下列问题：
（1）实验4和5表明，____________对反应速率有影响，____________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有____________（填实验序号）。
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有____________（填实验序号）
（3）本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是____________。
（4）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值（约15℃）相近，推测其原因：
____________________________________________________________________________________________________。
答案：
（1）固体反应物的表面积 接触面积越大 1、2
（2）1、3、4、6、8（或2、5）
（3）反应温度 6、7（或8、9）
（4）因每个反应加入的金属质量和硫酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，所以溶液温度变化值相近
点拨：
（1）实验4与实验5相比较，其他条件相同，但金属的状态不同，粉末状明显比丝状反应速率快，这说明接触面积越大，反应速率越快。
符合这一规律的实验还有实验1、2之间。
（2）实验1、3、4、6、8反应前金属的状态相同（均为丝状），反应前温度相同（均为20℃），硫酸的体积相同，但硫酸的浓度不同，造成它们的反应速率不同，金属消失的时间不同。
其中硫酸的浓度越大，反应速率越快，金属消失的时间越短。
实验2、5同样也能反映出浓度对化学反应速率的影响。
（3）通过实验6、7（或实验8、9）能体现出反应溶液的温度越高，化学反应速率越快，金属消失的时间越短。
（4）几次实验中，因金属的质量相等，且硫酸过量（但体积均为50mL），金属跟酸反应放出的热量相等，溶液温度的变化值相近。
13．（2012·经典习题选萃）将4molA和2molB气体在2L密闭容器中混合并在一定条件下发生反应：
2A（g）＋B（g）2C（g），若经过2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，则：
（1）用物质A表示的反应速率为________________________________________________________________________。
（2）2s时物质B的浓度为_____________________________________________________________________。
（3）反应过程中容器内气体的平均相对分子质量如何变化？
________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）气体的密度如何变化？
________。
答案：
（1）0.3mol·（L·s）－1
（2）0.7mol·L－1
（3）增大 不变
点拨：
2A（g） ＋ B（g）2C（g）
c（初）（mol·L－1）210
Δc（mol·L－1）0.60.30.6
c（末）（mol·L－1）1.40.70.6
v（A）＝
＝0.3mol·（L·s）－1
2s时B的浓度为0.7mol·L－1
平均相对分子质量M＝
，反应时n（g）减小，m（g）不变，则M增大，而密度ρ＝
，因m（g）和V均不变，则ρ不变。
14．某一化学反应，若温度每升高10℃，反应速率提高到原来的3倍，如果在20℃时，该反应的速率为0.2mol/（L·s），将温度升到60℃进行该反应，其反应速率应为多少？
答案：
反应速率为16.2mol/（L·s）
点拨：
由20℃升温到60℃，增加了4个10℃，因此60℃时的反应速率应为20℃时反应速率的34倍，则60℃时的反应速率为
0．2mol/（L·s）×34＝16.2mol/（L·s）。
15．在一密闭的容器里装有氮气和氢气。
反应开始时，氮气的浓度为2mol·L－1，氢气的浓度为5mol·L－1，反应开始2min时，测得容器中氮气的浓度为1.8mol·L－1。
这2min内氮气的平均反应速率是多少？
氢气和氨气的平均反应速率各是多少？
答案：
N2的平均反应速率为0.1mol·L－1·min－1，H2和NH3的平均反应速率分别为0.3mol·L－1·min－1,0.2mol·L－1·min－1
点拨：
N2＋3H22NH3
起始浓度（mol·L－1） 2 5 0
两分钟后浓度（mol·L－1） 1.8 4.4 0.4
变化浓度（mol·L－1） 0.2 0.6 0.4
用氮气浓度变化表示的反应速率是：
v（N2）＝
＝0.1mol·L－1·min－1
用氢气和氨气浓度变化表示的反应速率分别是：
v（H2）
＝0.3mol·L－1·min－1
v（NH3）＝
＝0.2mol·L－1·min－1。
16．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：
3A（g）＋B（g）===xC（g）＋2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）:
c（B）＝3:
5，C的平均反应速率为0.1mol/（L·min）。
求：
（1）此时A的浓度及反应开始前投入容器中A，B的物质的量。
（2）B的平均反应速率。
（3）x的值是多少？
答案：
（1）此时A的浓度为0.75mol/L，反应开始前投入容器中A、B的物质的量为3mol。
（2）B的平均反应速率为0.05mol/（L·min）。
（3）X的值是2。
点拨：
设A、B起始物质的量为amol。
n（C）＝0.1mol/（L·min）×2L×5min＝1mol
3A（g）＋B（g）===XC（g）＋2D（g）
起始量（mol） a a 0 0
变化量（mol） 1.5 0.5 1 0.5×2
5min后的量 a－1.5 a－0.51 1
＝
，即a＝3。
5min后c（A）＝
mol/L＝0.75mol/L
又因C、D变化的物质的量相等，故X＝2，
v（B）＝
v（C）＝0.05mol/（L·min）。
在计算化学反应速率时要注意，如果知道化学反应方程中一种物质的速率，便可根据各物质的反应速率之比等于它们在化学反应方程式中的化学计量数之比，直接算得其他物质的反应速率，这样计算会很方便。
有关化学反应速率的注意事项
1．化学反应速率实际上指的是某物质在某一时间段内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。
2．由于固体或纯液体，在一定温度下，单位体积内的物质的量保持不变，即固体或纯液体的浓度是个常数，所以对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
3．由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。
4．对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。
因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。
5．同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。
温馨提示：
在比较化学反应速率的快慢时，如果是用同一个反应中不同的物质表示的反应速率，应按照化学计量数之比统一转化成用同一种物质表示的反应速率后再作比较。
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