高中化学 专题2 第一单元 第1课时 化学反应速率的表示方法学案 苏教版选修4.doc

第一单元化学反应速率第1课时化学反应速率的表示方法学习目标定位1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算，学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。1化学反应快慢可以用化学反应速率来衡量。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化学反应速率。其数学表达式为v。c表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位moll1。t表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。2在密闭容器中，发生合成氨的反应：n23h22nh3，开始时n2的浓度为8 moll1，h2的浓度为20 moll1，5 min 后n2的浓度为6 moll1，在这个反应中n2浓度的变化值为c(n2)2 moll1，时间变化为t5 min，那么用n2的浓度变化表示的反应速率为v(n2)0.4 moll1min1(写出计算过程)，而用nh3的浓度变化表示的反应速率为v(nh3)0.8_moll1min1。探究点一化学反应速率的应用1在一个体积为2 l的密闭容器中发生反应：2so2o22so3，经5 s后，测得so3的物质的量为0.8 mol，填写下表：有关反应物质so2o2so3物质的量变化(mol)0.80.40.8物质的量浓度变化(moll1)0.40.20.4化学反应速率(moll1s1)0.080.040.08速率之比v(so2)v(o2)v(so3)2122.分析上表可知：(1)一般来说，随着反应的进行，反应物浓度会逐渐减小，化学反应速率也会逐渐减慢。因此，化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。(2)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v的后面将该物质的化学式用括号括起来。(3)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之比物质的量变化之比化学计量数之比。归纳总结(1)用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。(2)化学反应速率计算的重要依据：反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。(3)在比较化学反应速率大小时，要注意换算成同一种物质来表示，同时注意单位的统一。活学活用1已知4nh35o2=4no6h2o，若反应速率分别用v(nh3)、v(o2)、v(no)、v(h2o)(moll1min1)来表示，则正确的关系是()a.v(nh3)v(o2) b.v(o2)v(h2o)c.v(nh3)v(h2o) d.v(o2)v(no)答案d解析同一反应用不同物质来表示反应速率时，反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比。a中v(nh3)v(o2)，系数关系不对，因此不正确；同理b、c均不正确。2在四个不同的容器中进行合成氨的反应。根据下列在相同时间内测定的结果，判断生成氨的速率最快的是()a. v(h2)0.3 moll1min1b. v(n2)0.05 moll1s1c. v(n2)0.2 moll1min1d. v(nh3)0.3 moll1min1答案b解析由题意知n23h22nh3将各选项中反应速率转化为n2的反应速率得a中v(n2) v(h2)0.1 moll1min1b中v(n2) moll1min13.0 moll1min1c中 v(n2)0.2 moll1min1d中 v(n2)v(nh3)0.15 moll1min1。探究点二化学反应速率的测定1已知caco32hcl=cacl2h2oco2，你有几种方法测得该反应的反应速率？试判断实验的可行性设计。答案(1)测量收集一定体积的co2所用的时间或测量一段时间内收集到co2的体积。(2)测量一段时间内溶液中h浓度的变化。(3)测量一段时间内碳酸钙质量的变化。2设计实验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，并检查气密性，加入5 g碳酸钙然后快速加入20 ml 1 moll1的盐酸，测量收集10 ml co2所用的时间。用相同的装置换用20 ml 4 moll1的盐酸，测量收集10 ml co2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、单孔塞、直角导气管、50 ml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10 ml co2实验所用时间比实验所用时间短。(3)某学生的实验记录如下，计算填写下表：反应时间(s)反应速率(mls1)1 moll1盐酸200.54 moll1盐酸81.25(4)你能得出的实验结论如何？答案4 moll1的盐酸与碳酸钙反应比1 moll1的盐酸与碳酸钙反应速率快。(5)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。20 ml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。归纳总结化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系内的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。如：(1)利用能够直接观察的某些性质测定如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。(2)利用依靠科学仪器才能测量的性质进行测定，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。(3)在溶液中，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用比色的方法测定溶液颜色深浅和溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。活学活用3“碘钟”实验中，3is2o=i2so的反应速率可以用i遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 进行实验，得到的数据如下表：实验编号c(i)/moll10.0400.0800.0800.1600.120c(s2o)/moll10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列问题：(1)该实验的目的是_。(2)显色时间t1为_。(3)通过分析比较上述数据，得到的结论是_。答案(1)研究反应物i与s2o的浓度对反应速率的影响(2) (或29.3)(3)化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)解析由数据表容易发现：组所用时间相同，组所用时间为它们的一半，组所用时间为它们的2倍。进一步分析：两组中c(i)与c(s2o)的乘积相等，组中此乘积为组的2倍，组乘积为其一半。因此可得结论：当c(i)c(s2o)相等时，显色时间相等，反应速率相等，显色时间与反应速率成反比，即t与c(i)c(s2o)成反比。，得t129.3。理解感悟本题难度较大，在审题时要抓住数据的特点：时间相同，浓度之间的关系；时间成倍数增加或缩短，浓度之间的关系。化学反应速率1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0.5 moll1s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 moll1d化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度答案d解析a项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，a错；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，b错；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0.5 moll1。2在2 l密闭容器内，某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol，则用该气体表示该反应的平均反应速率为()a0.4 moll1s1 b0.3 moll1s1c0.2 moll1s1 d0.1 moll1s1答案c解析用该气体表示反应的平均反应速率为v0.2 moll1s1，c正确。3在n23h22nh3的反应中，经过一段时间后，nh3的浓度增加了0.6 moll1，在此段时间内用h2表示的平均反应速率为0.45 moll1s1，则此段时间是()a1 s b2 s c44 s d1.33 s答案b解析本题考查化学反应速率的有关计算。已知用h2表示的平均反应速率为0.45 moll1s1，则用nh3表示的平均反应速率为v(nh3)v(h2)0.45 moll1s10.3 moll1s1，t2 s，故正确答案为b。4在不同条件下，分别测得反应2so2o22so3的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是()av(so2)4 moll1min1bv(o2)3 moll1min1cv(so2)0.1 moll1s1dv(o2)0.1 moll1s1答案d解析本题考查的是化学反应速率的比较。以so2为标准，并将单位统一，a、b、c、d选项换算成以so2为标准的反应速率后分别为a.v(so2)4 moll1min1；b.v(so2)2v(o2)6 moll1min1；c.v(so2)0.160 moll1min16 moll1min1；d.v(so2)2v(o2)20.160 moll1min112 moll1min1。5某温度时，在2 l容器中x、y、z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如下图所示。根据图中数据，试回答：(1)反应在2 min内的v(x)_，v(y)_，v(z)_。(2)容器内的反应物是_。(3)写出该反应的化学方程式：_。答案(1)0.025 moll1min10.075 moll1min10.05 moll1min1(2)x、y(3)x3y2z解析本题考查的是利用图像法解决化学反应速率问题。在相同体积、相同时间内，反应速率之比等于物质的量的变化量之比，即v(x)v(y)v(z)n(x)n(y)n(z)(1.00.9)(1.00.7)(0.20)132，故该反应的化学计量数之比为132，且该反应为可逆反应。基础过关一、化学反应速率的概念及其大小比较1用纯净的caco3与1 moll1 100 ml稀盐酸反应制取co2。关于此反应，下列说法不正确的是()a可以用单位时间内caco3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co2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caco3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。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。v(w)v(z)，a错误；3v(x)2v(z)，b错误；2v(x)v(y)，c正确；2v(w)3v(x)，d错误。3在2ab=3c4d反应中，表示该反应速率最快的数据是()av(a)0.5 moll1s1bv(b)0.3 moll1s1cv(c)0.8 moll1s1dv(d)1.0 moll1s1答案b解析都换算成用b表示的反应速率：a0.25 moll1s1b0.3 moll1s1c. moll1s1d0.25 moll1s1b项值最大，反应最快。二、化学反应速率的计算4某一反应物的浓度是1.0 moll1，经过20 s后，它的浓度变成了0.2 moll1，在这20 s内用该物质浓度变化表示的化学反应速率为()a0.04b0.04 moll1s1c0.08 moll1s1d0.04 moll1答案b解析v0.04 moll1s1。a项无单位，d项单位不正确。5在密闭容器里，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3v(b)2v(a)、2v(c)3v(b)，则此反应可表示为()a2a3b=2c ba3b=2cc3a2b=3c dab=c答案c解析由3v(b)2v(a)、2v(c)3v(b)可推出：，即v(a)v(b)v(c)323，速率之比等于化学计量数之比。6将4 mol a气体和2 mol b气体在2 l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2 s后测得c的浓度为0.6 moll1，现有下列几种说法：用物质a表示的反应的平均速率为0.3 moll1s1用物质b表示的反应的平均速率为0.6 moll1s12 s时物质b的浓度为0.7 moll12 s末，物质a的转化率为70%其中正确的是()a bc d答案b解析2 s末c的浓度为0.6 moll1，则2 s末n(c)0.6 moll12 l1.2 mol，由三段式表示2a(g)b(g)2c(g)开始的物质的量/mol 4 2 0转化的物质的量/mol 1.2 0.6 1.22 s末的物质的量/mol 2.8 1.4 1.2v(a)0.3 moll1s1v(b)0.15 moll1s1a的转化率为100%30%2 s末时b的浓度c(b)0.7 moll1。7将固体nh4br置于密闭容器中，在某温度下，发生反应：nh4br(s)nh3(g)hbr(g)，2hbr(g)br2(g)h2(g)，2 min后，测知h2的浓度为0.5 moll1，hbr的浓度为4 moll1，若上述反应速率用v(nh3)表示，则下列速率正确的是()a0.5 moll1min1b2.5 moll1min1c2 moll1min1d1.25 moll1min1答案b解析此题为连锁反应，即nh4br(s)分解生成的hbr又有一部分分解，故剩余的hbr的量为nh4br分解生成的hbr的量减去又分解的hbr量，即c(hbr)c(hbr)(生成)c(hbr)(分解)，又知c(h2)0.5 moll1，则c(hbr)(分解)1 moll1，所以c(hbr)(生成)c(hbr)c(hbr)(分解)5 moll1，c(nh3)c(hbr)(生成)5 moll1，v(nh3)2.5 moll1min1。三、化学反应速率图像8一定温度下，在2 l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。下列描述正确的是()a反应在010 s内，用z表示的反应速率为0.158 moll1s1b反应在010 s内，x的物质的量浓度减少了0.79 moll1c反应进行到10 s时，y的转化率为79.0%d反应的化学方程式为x(g)y(g)z(g)答案c解析本题主要考查化学反应速率的计算及含义。从图像上看，反应在010 s内，z的反应速率为v(z)0.079 moll1s1；x的物质的量浓度的减少为0.395 moll1；反应进行到10 s时，y的转化率为100%79.0%；反应的化学方程式为x(g)y(g)2z(g)。9某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 ml 2.5 moll1的硫酸溶液，将产生的h2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 ml(若折合成0 、101 kpa条件下的h2体积为44.8 ml)，在该温度下，下列说法不正确的是()a用锌粒来表示10 s内该反应的速率为0.013 gs1b忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用h来表示10 s内该反应的速率为0.01 moll1s1c忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用zn2来表示10 s内该反应的速率为0.01 moll1s1d用h2来表示10 s内该反应的速率为0.000 2 mols1答案c解析10 s时产生的h2为0.002 mol。znh2so4=znso4h21 1 1 10002 mol 0.002 mol 0.002 mol 0.002 mol反应掉的m(zn)0.002 mol65 gmol10.13 gv(zn)0.013 gs1v(h)0.01 moll1s1v(zn2)0.005 moll1s1v(h2)0.000 2 mols1。能力提升10某温度时，在v l密闭容器中，a、b、c三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析：(1)反应的化学方程式为_。(2)从开始到t1 min末，用物质c表示的反应速率为_。答案(1)4a2b3c(2) moll1min1解析n(a)n(b)n(c)(124) mol(84) mol(60) mol423，所以该反应的化学方程式为4a2b3c，v(c) moll1min1。11在25 时，向100 ml含14.6 g氯化氢的盐酸溶液里放入5.60 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2 min末，收集到1.12 l(标准状况)氢气。在此之后，又经过4 min，铁粉完全溶解。则：(1)在前2 min内用fecl2表示的平均反应速率是_。(2)在后4 min内用hcl表示的平均反应速率是_。(3)前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是_，其原因是_。答案(1)0.250 moll1min1(2)0.250 moll1min1(3)前2 min随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减慢解析n(hcl)0.400 mol，n(fe)0.100 mol，n(h2)0.050 mol。fe2hcl=fecl2h2起始(mol) 0.100 0.400 0 0前2 min末(mol) 0.050 0.300 0.050 0.050后4 min末(mol) 0 0.200 0.100 0.100(1)v(fecl2)0.250 moll1min1(2)v(hcl)0.250 moll1min1(3)后4 min内，v(fecl2)v(hcl)0.125 moll1min10.250 moll1min1，所以前2 min反应速率较快。12在一密闭容器中(容积为5 l)，充入氨气和氧气，使其物质的量之比为12，并发生如下反应：4nh35o24no6h2o(g)，此反应在一定条件下进行2 min 后，测得nh3的物质的量为2 mol，nh3的转化率为20%。(1)以no的浓度变化表示该反应的平均反应速率是_。(2)o2在2 min时的浓度是_。答案(1)0.05 moll1min1(2)0.875 moll1解析设充入nh3的物质的量为a，则a(120%)2 mol，得a2.5 mol，4nh35o2=4no6h2o(g)n(初)/mol 2.5 5 0 0n/mol 0.5 0.625 0.5 0.75n(末)/mol 2 4.375 0.5 0.75所以v(no)0.05 moll1min12 min时c(o2)0.875 moll1。13在容积为2 l的密闭容器中进行如下反应：a(g)2b(g)3c(g)nd(g)，开始时a为4 mol，b为6 mol；5 min末时测得c的物质的量为3 mol，用d表示的化学反应速率v(d)为0.2 moll1min1。计算：(1)5 min末a的物质的量浓度为_。(2)前5 min内用b表示的化学反应速率v(b)为_。(3)化学方程式中n值为_。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为v(a)5 moll1min1v(b)6 moll1min1v(c)4.5 moll1min1v(d)8 moll1min1其中反应速率最快的是_(填编号)。答案(1)1.5 moll1(2)0.2 moll1m