2019_2020学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元第1课时化学反应速率的表示方法学案.docx

化学反应速率的表示方法核心素养发展目标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.证据推理：根据化学反应速率的测定原理，设计实验学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。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)单位常用molL1s1或molL1min1表示。2H2O2分解时H2O2溶液的变化及速率的分析t/min020406080c(H2O2)/molL10.800.400.200.100.05c(H2O2)/molL10.40.20.10.05v(H2O2)/molL1min10.020.010.0050.0025结论：随着反应的进行，相同时间间隔内，H2O2浓度变化量逐渐减小，化学反应速率逐渐减慢。3对于反应2N2O5=4NO2O2，用不同物质表示化学反应速率的分析t/min012345N2O5c(N2O5)/molL11.000.710.500.350.250.17c(N2O5)/molL10.290.500.650.750.83/molL1min10.2900.2500.2170.18750.166NO2c(NO2)/molL100.581.001.301.501.66c(NO2)/molL10.581.001.301.501.66/molL1min10.5800.5000.4330.3750.332O2c(O2)/molL100.150.250.330.380.42c(O2)/molL10.150.250.330.380.42/molL1min10.1500.1250.1100.0950.084结论：(1)在同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，其数值大小不一定相同，但表示的速率相同，即一种物质的速率就代表了整个化学反应的速率。(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，否则毫无意义。例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相关链接对化学反应速率的正确理解(1)在中学化学中，通常笼统地说化学反应速率的快慢时，往往是对整个化学反应而言。如反应：NaOHHCl=NaClH2O进行很快，反应：CH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2O进行很慢等。定量地表示某反应的化学反应速率时，是对某种具体物质而言，故描述反应速率时应指明反应体系中的物质，即要在反应速率v后标明具体的物质。(2)一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减小，即化学反应速率不是一个定值，化学反应速率一般是指一段时间内的平均反应速率。(3)反应物浓度的减少量和生成物浓度的增加量都是正值，因此无论是反应物还是生成物，其反应速率都是正值。(4)在同一化学反应中，虽然用不同物质表示的化学反应速率的数值不一定相同，但它们表示的意义完全相同，即表示整个化学反应的快慢程度。例2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同一单位表示的速率，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。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思维启迪化学反应速率大小的比较方法“先化后转再比较”(1)化：将不同化学反应速率的单位化为同一单位。(2)转：将不同物质表示的化学反应速率转化为同一物质表示的化学反应速率。(3)比：比较同一物质的化学反应速率的数值大小，数值越大，化学反应速率越快。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。二、化学反应速率的测定1测定原理利用与化学反应中任何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)直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。(2)科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或产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。3实验测定化学反应速率设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验：按下图装置安装仪器，并检查装置气密性，加入5g碳酸钙然后快速加入20mL1molL1的盐酸，测量收集10mLCO2所用的时间。用相同的装置换用20mL4molL1的盐酸，测量收集10mLCO2所用的时间。回答下列问题：(1)实验中所用仪器有哪些？答案锥形瓶、双孔塞、直角导气管、分液漏斗、50mL注射器、铁架台、秒表。(2)观察到的现象是什么？答案碳酸钙与盐酸反应产生气泡；收集10mLCO2实验所用时间比实验所用时间短。(3)你能得出的实验结论是什么？答案4molL1的盐酸与碳酸钙反应比1molL1的盐酸与碳酸钙反应速率快。(4)该实验中的注意事项有哪些？答案碳酸钙颗粒(即表面积)大小基本相同。20mL的盐酸溶液要迅速加入。装置气密性要好，且计时要迅速、准确。用碳酸钙与不同浓度的稀盐酸反应，除了测定收集相同体积CO2的时间长短表示化学反应速率，还可根据下列量的变化测定其反应速率：(1)测定相同时间内收集CO2的多少。(2)测定一段时间内溶液中c(H)的变化。(3)测定一段时间内碳酸钙质量的变化。例3化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是()选项化学反应测量依据(单位时间内)ACO(g) H2O(g)=CO2(g) H2(g)压强变化BZn(s)H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)H2(g)氢气体积C2NO2(g)N2O4(g)颜色深浅DCa(OH)2(aq)Na2CO3(aq)=CaCO3(s)2NaOH(aq)沉淀质量答案A解析化学反应速率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。A项，该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强不变；B项，单位时间内H2体积变化大，速率快；C项，2NO2N2O4，NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体，可以用单位时间内气体颜色的变化来衡量反应的快慢；D项，单位时间内产生沉淀的质量越多，速率越快。考点化学反应速率的测定题点实验测定化学反应速率特别提示(1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。(2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。(3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H)或c(OH)的变化。(4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。相关链接(1)计算反应速率的方法解题步骤解题注意事项第一步：审题列数据读题，找出题目提供的有关数据，一般为浓度数据(或物质的量与体积)、时间数据或某些物质的反应速率数据第二步：统一单位如部分题目给出的时间单位与问题中的单位不统一，此时需要对时间单位进行统一第二、三步可以互换第三步：将数据代入公式将列出的数据代入反应速率公式v或利用反应速率与化学计量数的关系，得出问题的答案(2)反应速率的计算误区在做有关反应速率的计算题目时，由于粗心大意及对反应速率概念理解不够透彻，常会出现以下失误：误区一忽视反应容器的容积某些试题不是直接给出反应物或生成物的物质的量浓度，而是给出物质的量及容器的容积。解答这类题目时，不要想当然地认为容器容积为1L，从而导致出错。误区二忽视统一单位部分涉及反应速率计算的题目中,时间单位(s、min)与反应速率的单位(molL1s1、molL1min1)不统一，如给出的时间单位为min，要求的反应速率单位为molL1s1，此时就需要将min换算为s，否则就会出现计算错误。1(2018沈阳调研)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在铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6molL1，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是()A0.02molL1min1B1.8molL1min1C1.2molL1min1D0.18molL1min1答案C解析v(H2SO4)0.06molL1s1，vAl2(SO4)30.06molL1s10.02molL1s160smin11.2molL1min1。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4(2018杭州市实验外国语学校期中)在不同条件下进行反应：2A(s)B(g)3C(g)4D(g)，分别测得了如下反应速率数据，其中反应速率最快的是()Av(A)0.7molL1s1Bv(B)0.3molL1s1Cv(C)0.8molL1s1Dv(D)1.0molL1s1答案B解析物质A是固体，不能表示反应速率。如果反应速率均用物质B表示，则根据方程式结合反应速率之比是化学计量数之比可知选项BD分别是(molL1s1)0.3、0.267、0.25，所以反应速率最快的是选项B。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8(2018嘉兴市第一中学期中)在恒温恒容条件下，反应2X(g)Y(g)Z(g)H197kJmol1，若将2molX和1molY充入2L的密闭容器中，反应10min，测得X的物质的量为1.4mol，下列说法正确的是()A10min内，反应放出的热量为197kJ热量B10min内，X的平均反应速率为0.06molL1min1C第10min时，Y的反应速率小于0.015molL1min1D第10min时，Z浓度为0.6molL1答案C解析2X(g)Y(g)Z(g)起始物质的量(mol)210改变物质的量(mol)0.60.30.3平衡物质的量(mol)1.40.70.3A项，10min内，反应放出的热量为197kJmol10.3mol59.1kJ热量，故错误；B项，10min内，X的平均反应速率为molL1min10.03molL1min1，故错误；C项，10min内，Y的反应速率为molL1min10.015molL1min1，随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，所以反应速率逐渐变小，故正确；D项，第10min时，Z浓度为0.15molL1，故错误。题组一化学反应速率及其数学表达式的应用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molL1s1和molL1min1答案C解析化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示，而不采用物质的质量或物质的量。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用纯净的碳酸钙与1molL1100mL稀盐酸反应制取二氧化碳。关于此反应，下列说法不正确的是()A可以用单位时间内碳酸钙质量的减少表示该反应的反应速率B可以用单位时间内生成二氧化碳的量表示该反应的反应速率C可以用单位时间内溶液中Ca2浓度的增加表示该反应的反应速率D可以用单位时间内碳酸钙浓度的变化表示该反应的反应速率答案D解析CaCO3为固体，浓度不变化。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表示方法3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。4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5(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)0.1 molL1min1，v(NH3)2v(N2)0.2 molL1min1。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7一定温度下，向一个容积为2L的真空密闭容器中(事先装入催化剂)通入1molN2和3molH2,3min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.7倍，在此时间内v(H2)是()A0.1molL1min1B0.2molL1min1C0.3molL1min1D0.6molL1min1答案C解析3min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.7倍，因为同温同体积条件下气体的压强之比等于其物质的量之比，所以3min后容器内混合气体的物质的量为(13)0.7mol2.8mol，根据反应：N23H22NH3可知，设氢气的变化量为xmol，则：3(132)x(132.8)，x1.8mol，所以3min内v(H2)molL1min10.3molL1min1，C正确。8(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9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解析用反应速率判断反应快慢时，首先把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分析10一定温度下，在0.5L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，10s时达到化学平衡状态。则从反应开始到10s末的反应速率用X表示是()A0.08molL1s1B0.30molL1s1C0.16molL1s1D0.32molL1s1答案C解析根据图像可知从反应开始到10s末X的物质的量减少了(1.20.4) mol0.8mol，浓度的变化量是1.6molL1，则反应速率是0.16molL1s1。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11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12.(2018温州六校协作体联考)向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生如下反应：3A(g)B(g)2C(g)，各物质的浓度随时间变化如图所示t0t1阶段的c(B)变化未画出。下列说法中正确的是()A若t115s，则用A的浓度变化表示t0t1阶段的平均反应速率为0.004molL1s1Bt1时该反应达到平衡，A的转化率为60%C该容器的容积为2L，B的起始的物质的量为0.02molDt0t1阶段，此过程中容器与外界的热交换总量为akJ，该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)2C(g)H50akJmol1答案B解析t0t1阶段，A的浓度变化为(0.150.06) molL10.09molL1，t0t1阶段的平均反应速率为molL1min10.006molL1s1，A错误；t1时该反应达到平衡，A的转化率为100%60%，B正确；根据反应3A(g)B(g)2C(g)可知，反应达平衡后，c(A)0.09molL1，c(B)0.03molL1，由图像可知反应达平衡后，c(B)0.05molL1，所以B的起始浓度为0.02molL1，B的起始的物质的量为0.022mol0.04mol，C错误；t0t1阶段，c(A)0.09molL1，n(A)0.09molL12L0.18mol，此时放热akJ，如果有3molA完全反应，放热为kJ，即3A(g)B(g)2C(g)HkJmol1，D错误。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。考点化学反应速率与化学计量数关系的应用题点相关综合应用14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/s05001000c(H2)/molL15.003.522.48c(CO)/molL12.50(1)在500s内用H2表示的化学反应速率是。(2)在1000s