2020版高中化学第2章第3节第1课时化学反应速率学案含解析鲁科版选修.docx

第1课时化学反应速率核心素养发展目标1.变化观念：了解化学反应速率的概念及其定量表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。2.模型认知：构建化学反应速率相关计算及化学反应速率大小比较的思维模型，熟练掌握其计算方法。一、化学反应速率及其表示方法1化学反应速率的概念及其数学表达式(1)概念：化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。通常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。(2)数学表达式为：v或v。(3)常用单位为molL1min1、molL1h1、molL1s1。2化学反应速率与化学计量数之间的关系在一个容积为2L的密闭容器中充入一定物质的量的SO2和O2，发生反应：2SO2O22SO3，经5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol，填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量变化/mol0.80.40.8物质的量浓度变化/molL10.40.20.4化学反应速率/molL1s10.080.040.08速率之比v(SO2)v(O2)v(SO3)212分析上表可知(1)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在速率v的后面将该物质的化学式用括号括起来。(2)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比物质的量浓度变化量之比物质的量变化量之比化学计量数之比。(1)固体或纯液体的浓度记为常数，c0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。(2)化学反应速率是一段时间(t)内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。(3)无论是反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。(4)在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必须注明其单位。例1对于反应：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，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的浓度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浓度的减小表示其反应速率答案A解析因为CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用其浓度的变化来表示化学反应速率，D中CaCl2为生成物，故应用其浓度的增加表示反应速率，故B、C、D项错误；在同一反应中，选用不同的物质表示反应速率，反应速率数值之比等于化学方程式中化学计量数之比，数值可能相同，也可能不同，但意义相同，故A项正确。考点化学反应速率及其表达式的应用题点化学反应速率的概念思维启迪对于反应CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，可以用下列方法来测定反应速率：(1)测定收集一定体积的CO2时所用的时间。(2)测定一段时间内溶液中c(H)的变化。(3)测定一定质量的CaCO3完全溶解所需时间。(4)测定一定时间内产生CO2气体的体积。例2(2018重庆八中月考)用纯净的CaCO3与100mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)，下列分析正确的是()AOE段表示的平均反应速率最快BEF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4molL1min1COE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为267DF点收集到的CO2最多答案B解析相同时间内，生成的CO2越多，反应速率越快，由图可知，相同时间内，EF段生成的CO2最多，所以EF段反应速率最快，A项错误；由图可知EF段生成的CO2的体积为672mL224mL448mL，即0.02mol，根据CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，可知参加反应的HCl的物质的量为0.04mol，则盐酸的浓度变化量为0.4molL1，则EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4molL1min1，B项正确；OE、EF、FG三段生成的CO2的体积分别为224mL、448mL、112mL，所以OE、EF、FG三段中，该反应用CO2表示的平均反应速率之比为224mL448mL112mL241，C项错误；由图可知，G点收集到784mL气体，反应结束，则G点收集到的CO2最多，D项错误。考点化学反应速率及其表达式的应用题点化学反应速率的概念思维启迪物质的量(气体体积或物质的量浓度、反应物转化率及物质的百分含量)时间曲线中，斜率大小可以表示反应速率的大小。二、化学反应速率的计算与比较1利用反应速率的定义式v求算。2利用化学反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比的规律求算。3利用三段式进行计算对于反应：mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)。t0 s时，A的浓度为a molL1，B的浓度为b molL1。反应进行至t1s时，A消耗了xmolL1，则反应速率可计算如下：mAnB= pCqD起始浓度(molL1) ab00转化浓度(molL1) x最终浓度(molL1) axb则v(A)molL1s1，v(B)molL1s1。例3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。(1)某同学计算此反应的平均速率v(H2O)molL1s10.015molL1s1，判断该同学的计算结果是否正确？_，若不正确请改正：_。(2)计算用NH3表示的反应速率v(NH3)_。答案(1)不正确v(H2O)0.0015molL1s1(2)0.001molL1s1解析(1)c(H2O)0.045molL1，v(H2O)0.0015molL1s1。(2)v(NH3)v(H2O)0.0015molL1s10.001molL1s1。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点计算化学反应速率(1)计算化学反应速率时，容易忽视体积，而用物质的量变化除以时间。(2)利用反应速率之比等于化学计量数之比计算反应速率时，容易忽略化学计量间的比值。例4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v(A)0.15molL1min1v(B)0.01molL1s1v(C)0.40molL1min1v(D)0.45molL1min1则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为_。答案解析方法一：将以不同物质表示的反应速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。若以物质A为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比等于各物质的化学计量数之比，将、的反应速率换算为用物质A表示的反应速率，则有：v(A)v(B)0.01molL1s160smin10.20molL1min1v(A)v(C)0.40molL1min10.20molL1min1v(A)v(D)0.45molL1min10.225molL1min1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为。方法二：首先将反应速率单位统一为molL1min1，则v(B)0.60molL1min1，然后根据反应速率与对应物质化学计量数之比的大小进行判断。由化学方程式A(g)3B(g)2C(g)2D(g)得出：0.15molL1min10.20molL1min10.20molL1min10.225molL1min1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为。方法点拨化学反应速率的大小比较方法归一法：首先统一单位，然后转化为同一物质的反应速率，再比较大小。比值法：首先统一单位，然后同除以对应物质的化学计量数，再比较大小。相关链接化学反应速率大小的比较方法(1)定性比较通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。(2)定量比较对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。归一法根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。比值法可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。(3)常见误区误区一只看数值同一化学反应，用不同的物质表示时其化学反应速率不一定相同；用同一物质的化学反应速率比较反应的快慢时，必须要保证在速率单位统一的前提下再比较数值的大小；注意物质不能是固体或纯液体。误区二思维混乱对理论知识掌握得不够扎实，解题时慌乱不堪，思维混乱，把同一化学反应中不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比的结论误认为将不同物质的反应速率乘以其化学计量数，然后进行比较，从而导致出错。例5将化合物A的蒸气1mol充入0.5L容器中加热分解：2A(g)B(g)nC(g)。反应到3min时，容器内A的浓度为0.8molL1，测得这段时间内，平均反应速率v(C)0.6molL1min1，则化学反应方程式中n值为_，v(B)_。答案30.2molL1min1解析因为化学反应方程式中各物质的化学计量数之比等于相应物质的反应速率之比，所以欲求n值，可先求v(A)的值。c(A)2molL10.8molL11.2molL1，A的化学反应速率：v(A)0.4 molL1min1，则v(A)v(C)2n0.4 molL1min10.6molL1min123，故n3。v(B)v(A)0.4molL1min10.2molL1min1。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点计算化学反应速率例6一定温度下，某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图所示，请回答下列问题：(1)该反应的反应物是_。(2)010s时，平均反应速率v(Z)_。(3)010s时，平均反应速率v(X)_(填“”“”或“”)v(Y)。 (4)该反应的化学方程式为_。答案(1)X、Y(2)0.079molL1s1(3)(4)XY2Z解析(1)由图像信息可知，反应过程中X、Y的物质的量不断减少，故X、Y为反应物。(2)v(Z)0.079molL1s1。(3)010s时，c(X)c(Y)，故v(X)v(Y)。(4)由图中信息可知n(X)n(Y)n(Z)112，即三者在化学方程式中的计量数之比为112，反应物、生成物共存，故为可逆反应。考点化学反应速率图像分析题点化学反应速率图像的综合应用易错警示书写可逆反应的化学方程式时，容易将可逆号写成等号。1(2018沈阳质检)下列有关化学反应速率的说法中正确的是()A对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B化学反应速率通常用单位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来表示C若某化学反应的反应速率为0.5molL1s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5molL1s1D化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量答案D解析A项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，错误；B项，在化学反应中，由于固体和纯液体的浓度视为常数，其浓度变化值为零，故不能用它们表示反应速率，错误；C项，单位错，浓度变化单位应为molL1，且由于化学计量数不一定相同，在该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为0.5molL1。考点化学反应速率及其表达式的应用题点化学反应速率的概念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()Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X)答案C解析对于任一化学反应，用不同的物质表示该反应的速率，其数值之比等于其化学计量数之比，v(W)v(X)v(Y)v(Z)3243，C正确。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点计算化学反应速率3(2018石家庄一中高二期末)将5.6g铁粉投入盛有100mL2molL1稀硫酸的烧杯中，2min时铁粉刚好溶解完全；若反应前后溶液的体积不变，则02min内，该反应的平均速率可表示为()Av(Fe)0.5molL1min1Bv(H2SO4)1molL1min1Cv(H2)1molL1min1Dv(FeSO4)0.5molL1min1答案D解析根据反应FeH2SO4=FeSO4H2可知，2min时5.6g (0.1mol) Fe刚好溶解完全，消耗0.1molH2SO4，生成0.1molH2和0.1molFeSO4。Fe为固体，不能用于表示反应速率，A项错误；02min内，硫酸浓度变化量为1molL1，故02min内，v(H2SO4)0.5molL1min1，B项错误；02min内，FeSO4的浓度变化量为1molL1，故02min内v(FeSO4)0.5molL1min1，D项正确。4一定条件下，向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2，发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，2min时测得剩余N21mol，下列化学反应速率不正确的是()Av(N2)0.25molL1min1Bv(H2)0.75molL1min1Cv(NH3)1molL1min1Dv(NH3)0.5molL1min1答案C解析N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始量/mol2100变化量/mol1322min末量/mol11032则v(N2)0.25molL1min1，v(H2)0.75molL1min1，v(NH3)0.5molL1min1。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点计算化学反应速率5对于可逆反应：A(g)3B(s)2C(g)2D(g)，在不同条件下的反应速率如下，其中表示的反应速率最大的是()Av(A)0.5molL1min1Bv(B)1.2molL1s1Cv(D)0.4molL1min1Dv(C)0.1molL1s1答案D解析本题可以采用归一法进行解答，可以通过将不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能用来表示反应速率；C项中对应的v(A)0.2 molL1min1，D项中对应的v(A)3 molL1min1。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点比较化学反应速率大小6将10molA和5molB放入10L真空容器内，某温度下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)，在最初的0.2s内，消耗A的平均速率为0.06molL1s1，则在0.2s时，容器中C的物质的量是()A0.12molB0.08molC0.04molD0.8mol答案B解析v(A)v(C)32，则v(C)0.04 molL1s1，n(C)0.2 s0.04 molL1s110 L0.08 mol。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点相关综合应用7把0.6molX气体和0.4molY气体混合于2L密闭容器中，发生反应：3X(g)Y(g)nZ(g)2W(g)，5 min末生成0.2 mol W，若测知以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 molL1min1，上述反应中Z气体的化学计量数n的值是()A1B2C3D4答案A解析利用条件可求：v(W)0.02molL1min1，利用计量数关系计算得n1。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点确定化学计量数之比8X(s)3Y(g)Z(g)HakJmol1，一定条件下，将2molX和2molY通入2L的恒容密闭容器中，反应10s，测得生成0.5molZ。下列说法正确的是()A10s内，X的平均反应速率为0.025molL1s1B第10s时，Y的反应速率为0.075molL1s1C第10s时，X为1.5mol，Y的浓度为0.25molL1D10s内，X和Y反应放出的热量为akJ答案C解析根据题意，列三段式：X(s)3Y(g)Z(g)开始2 mol 2 mol 0转化0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol10 s时 1.5 mol 0.5 mol 0.5 molX是固体，不能表示反应速率，故A项错误；10 s内，Y的平均反应速率为0.075 molL1s1，不是瞬时速率，故B项错误；第10 s时，X的物质的量为1.5 mol，Y的浓度为0.25 molL1，故C项正确；该反应中，Y消耗3 mol时，反应放出a kJ热量，10 s内，Y消耗了1.5 mol，则反应放出的热量为0.5a kJ，故D项错误。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点相关综合应用题组一化学反应速率及其数学表达式的应用1反应：4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经2min后，B的浓度减少0.6molL1。对此反应速率的表示正确的是()A用A表示的反应速率是0.4molL1min1B分别用B、C、D表示的反应速率之比是321C在2min末的反应速率，用B表示是0.3molL1min1D在2min内的反应速率，用C表示是0.2molL1min1答案B解析化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是瞬时反应速率，只能取正值；不能用固体或纯液体表示某一反应的反应速率。考点化学反应速率及其表达式的应用题点化学反应速率的概念2在2L密闭容器内，某气体反应物在2s内由8mol变为7.2mol，则用该气体表示该反应的平均反应速率为()A0.4molL1s1B0.3molL1s1C0.2molL1s1D0.1molL1s1答案C解析v0.2molL1s1。考点化学反应速率及其表达式的应用题点化学反应速率数学表达式的应用3反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4molL1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04molL1min1，则这段时间为()A5sB10sC300sD600s答案C解析该段时间内SO3的浓度增加了0.4 molL1，根据化学方程式，在相同时间内O2的浓度减少了0.2 molL1，所以由公式v可知，t5 min300 s。考点化学反应速率及其表达式的应用题点化学反应速率数学表达式的应用题组二化学反应速率与化学计量数关系的应用4(2018咸阳高二质检)在一个密闭容器中，盛有N2和H2，它们的起始浓度分别是1.8 molL1和5.4molL1，在一定条件下反应生成NH3,10min后测得N2的浓度是0.8molL1，则在这10min内NH3的平均反应速率是()A0.1molL1min1B0.2molL1min1C0.3molL1min1D0.6molL1min1答案B解析v(N2)0.1molL1min1，v(NH3)2v(N2)0.2molL1min1。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点计算化学反应速率5反应：3X(g)Y(g)2Z(g)2W(g)在2L密闭容器中进行，5min后Y减少了0.5mol，则此反应的反应速率为()Av(X)0.05molL1min1Bv(Y)0.10molL1min1Cv(Z)0.10molL1min1Dv(W)0.10molL1s1答案C解析依题意，v(Y)0.05 molL1min1，用单位时间内不同物质的浓度变化量表示的化学反应速率之间的关系为v(X)v(Y)v(Z)v(W)3122，故v(X)0.15 molL1min1，v(Z)v(W)0.10 molL1min1，C项正确。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点计算化学反应速率6(2018河南安阳期中)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/molL13.01.002s末浓度/molL11.80.60.8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()A934B312C213D321答案B解析各物质的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。v(A)0.6 molL1s1，v(B)0.2 molL1s1，v(C)0.4molL1s1。化学计量数之比为0.60.20.4，即312。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点确定化学计量数之比7(2018山西运城月考)在密闭容器中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v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系：2v(B)3v(A)3v(C)。则此反应可表示为()A2A3B=2CBA3B=2CC3AB=2CDAB=C答案A解析根据2v(B)3v(A)3v(C)可知，v(A)v(B)v(C)232，A项正确。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点确定反应化学方程式8在2A(g)B(g)3C(g)4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是()Av(A)0.5molL1s1Bv(B)0.3molL1s1Cv(C)0.8molL1s1Dv(D)1molL1s1答案B解析用化学反应速率判断反应快慢时，首先将各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数：A选项0.25 molL1s1，B选项0.3 molL1s1，C选项 molL1s1，D选项0.25 molL1s1；然后比较大小，B选项最大。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点比较化学反应速率大小题组三化学反应速率图像9(2018广雅中学高二月考)一定温度下，10mL0.40molL1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表：t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A06min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102molL1min1B610min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102molL1min1C反应至6min时，c(H2O2)0.30molL1D反应至6min时，H2O2分解了50%答案C解析根据题目信息可知，06min，生成22.4mL(标准状况下)氧气，消耗0.002molH2O2，则v(H2O2)3.3102molL1min1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6min时，剩余0.002molH2O2，此时c(H2O2)0.20molL1，C项错误；反应至6min时，消耗0.002molH2O2，则H2O2分解了50%，D项正确。10.某温度时，在2L容器中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，该反应的化学方程式和反应开始至2min末Z的平均反应速率分别为()AX3Y2Z0.1molL1min1B2XY2Z0.1molL1min1CX2YZ0.05molL1min1D3XY2Z0.05molL1min1答案D解析由图像可以看出，反应中X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增多，应为生成物，当反应进行到2 min时，n(X)0.3 mol，n(Y)0.1 mol，n(Z)0.2 mol，则n(X)n(Y)n(Z)312，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则该反应的化学方程式为3XY2Z；反应开始至2 min末，Z的平均反应速率v(Z)0.05 molL1min1，故D项正确。考点化学反应速率图像分析题点由图像计算化学反应速率11T时，在0.5L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。则下列结论正确的是()A10s时反应生成了0.2molCB该反应进行到10s时，消耗了0.15molAC该反应的化学方程式为3AB2CD10s内用B表示的反应速率为0.01molL1s1答案A解析10 s时反应生成气体C的物质的量为0.4 molL10.5 L0.2 mol，消耗A的物质的量为(0.5 molL10.3 molL1)0.5 L0.1 mol，A项正确，B项不正确；c(A)c(B)c(C)0.2 molL10.6 molL10.4 molL1132，故化学方程式应为A3B2C，C项不正确；10 s内用B表示的反应速率为0.06 molL1s1，D项不正确。考点化学反应速率图像分析题点化学反应速率图像的综合应用12已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0kJmol1。一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线如下图所示。下列叙述正确的是()A欲增大平衡状态时CH3OH/CO2的比值，可采用升高温度的方法B3min时，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，且二者浓度相同C欲提高H2的平衡转化率只能加压减小反应容器的体积D从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v(H2)0.075molL1min1答案B解析升高温度，平衡向左移动，CO2增大，CH3OH减小，CH3OH/CO2减小，A项不正确；降温、减小H2O(g)或CH3OH(g)浓度、增大CO2浓度也能提高H2的转化率，C项不正确；v(H2)3v(CO2)30.225molL1min1，D项不正确。考点化学反应速率图像分析题点化学反应速率图像的综合应用13根据反应：4FeS211O22Fe2O38SO2，试回答下列问题。(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率_(填化学式)。(2)当生成SO2的速率为0.64molL1s1时，则氧气减少的速率为_。(3)若测得4s后O2的浓度为2.8molL1，此时间内SO2的反应速率为0.4molL1s1，则开始时氧气的浓度为_。答案(1)SO2或O2(2)0.88molL1s1(3)5.0molL1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0.64molL1s10.88molL1s1。(3)此时间内SO2的速率为0.4molL1s1，则氧气表示的速率为0.4molL1s10.55molL1s1，所以氧气的变化浓度为0.55molL1s14s2.2molL1，则开始时氧气的浓度为2.8molL12.2molL15.0molL1。考点化