人教版选修4 第2章第1节 化学反应速率 学案 (1).doc

第一节化学反应速率1.了解化学反应速率。2.了解化学反应速率的定量表示方法。3.掌握化学反应速率的简单计算。4了解化学反应速率的测量方法。知识点一化学反应速率概念与测定阅读教材p17p18，思考并填空。一、化学反应速率二、化学反应速率的测定1测定原理利用化学反应中与某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)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)利用科学仪器测量如在溶液中：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实验探究(1)反应原理：znh2so4=znso4h2。(2)实验过程按如图所示安装两套装置，在锥形瓶内各盛有2 g锌粒。取一套装置，通过分液漏斗加入40 ml 1 mol/l的硫酸，测出收集10 ml h2所用的时间。取另一套装置，通过分液漏斗加入40 ml 4 mol/l的硫酸，测出收集10 ml h2所用的时间。(3)数据处理：计算化学反应速率。(4)探究结论：4 mol/l的硫酸与锌反应比1 mol/l的硫酸与锌反应快。判断正误(1)对于反应h2cl2=2hcl，化学反应速率可表示为va mol/(ls)。()(2)化学反应速率为一段时间内的平均速率。()(3)化学反应速率可以为负值，如逆反应速率。()(4)同一化学反应中不同物质的速率之比等于对应的浓度变化之比，还等于对应物质的物质的量变化之比。()(5)用锌制取h2反应中，不能用zn粒的变化表示反应的快慢。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)表示化学反应速率的注意事项(1)对化学反应速率表达式的理解(2)化学反应速率是表示化学反应快慢的物理量，化学反应快慢也可从其他角度或现象描述和说明。(3)不论反应物还是生成物，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，否则无意义。下面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 mol(ls)1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解析不是所有化学反应都有明显的现象，a错误；不是所有的物质都可以用来表示反应速率，固体和纯液体一般不用来表示反应速率，因为固体和纯液体的浓度不发生变化，视为常数，b错误；化学反应速率应该指单位时间内反应物或生成物的浓度变化，c错误。答案d化学反应速率的理解1下列关于化学反应速率的说法，正确的是()a增大反应物的量，化学反应速率一定加快b锌与硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生氢气的速率越快c同一化学反应，用不同物质表示的化学反应速率，其数值越大，反应速率越快d单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应越快解析：选d。增大固体或纯液体的用量，不能改变化学反应速率；当硫酸浓度增大为浓硫酸时， 锌与浓硫酸反应不产生氢气；同一化学反应，用不同物质表示的化学反应速率，其化学反应速率之比等于其化学计量数之比。2在n23h22nh3的反应中，在5 s内n2的浓度由6 mol/l减至2 mol/l。则nh3的化学反应速率是()a2.4 mol/(ls)b1.6 mol/(ls)c0.8 mol/(ls) d0.08 mol/(ls)解析：选b。c(n2)4 mol/l，则c(nh3)8 mol/l，所以v(nh3)1.6 mol/(ls)。化学反应速率的测定3某温度下，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 mol/l的硫酸溶液，将产生的h2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体体积为50 ml(若折合成0 、101 kpa条件下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 g/sb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 mol/(ls)c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 mol/(ls)d用h2来表示10 s内该反应的速率(可用物质的量变化表示)为0.000 2 mol/s解析：选c。10 s时产生的h2为0.002 mol。znh2so4=znso4h2 1 1 1 1 0.002 mol 0.002 mol 0.002 mol 0.002 mol反应掉的m(zn)0.002 mol65 g/mol0.13 g，v(zn)0.013 g/s，v(h)0.01 mol/(ls)，v(zn2)0.005 mol/(ls)，v(h2)0.000 2 mol/s。4某化学兴趣小组设计实验探究反应速率的测定和比较。实验目的测定锌和稀硫酸反应的速率。实验用品锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50 ml注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 moll1稀硫酸、4 moll1稀硫酸。实验步骤(1)取一套装置(如图所示)，加入40 ml 1 moll1稀硫酸，测量收集10 ml h2所需的时间。(2)取另一套装置，加入40 ml 4 moll1稀硫酸，测量收集10 ml h2所需的时间。实验现象锌跟硫酸反应_，收集10 ml气体，步骤(2)所用时间比步骤(1)所用时间_。实验结果加入试剂反应时间(填“长”或“短”)反应速率(填“大”或“小”)40 ml 1 moll1稀硫酸40 ml 4 moll1稀硫酸实验结论4 moll1稀硫酸与锌反应比1 moll1稀硫酸与锌反应速率_(填“大”或“小”)。注意事项(1)锌粒的颗粒(即表面积)大小_；(2)40 ml稀硫酸要迅速加入；(3)装置_，且计时要迅速准确；(4)气体收集可以用排水量气装置(如图)代替。实验讨论除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有(至少填两条)：(1)_；(2)_；(3)_。解析：zn与稀h2so4发生反应生成h2，故看到有气泡产生，因反应物浓度越大，反应越快，故实验(2)比(1)所用时间短，此时要保证锌粒的表面积相同，同时该实验装置气密性要良好。测定该实验的反应速率还可采用的方法：(1)测定单位时间内产生h2的体积；(2)测定一段时间内h的浓度变化；(3)测定一段时间内锌粒的质量变化。答案：实验现象产生气泡，锌粒逐渐溶解短实验结果长小短大实验结论大注意事项(1)基本相同(3)气密性良好实验讨论(1)测定单位时间内产生h2的体积(2)测定一段时间内h的浓度变化(3)测定一段时间内锌粒的质量变化(任写两条，合理即可)知识点二化学反应速率计算阅读教材p17，思考并填空。(1)利用反应速率的定义式v进行计算。(2)用不同的物质表示同一时间内的反应速率时，其数值可能不同，但表达的意义相同，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。对于反应ma(g)nb(g)=pc(g)qd(g)来说，。(3)利用“三段式”进行计算：例如：manbpc起始浓度(mol/l) a b c转化浓度(mol/l) x 某时刻浓度(mol/l) ax b c计算中注意以下量的关系：对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)；对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)。1氨分解反应在容积为2 l的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4 mol，5 s末为2.4 mol，则用氨气表示该反应的速率为()a0.32 mol/(ls)b0.16 mol/(ls)c1.6 mol/(ls) d0.8 mol/(ls)解析：选b。化学反应速率是用单位时间内某物质的物质的量浓度的变化来表示，其中“单位时间”和“物质的量浓度的变化”两个因素必须同时考虑，缺一不可。若忽略了“单位时间”只考虑氨气的物质的量浓度的变化，会误选d；若将反应速率误认为是以单位时间内物质的量变化来表示，会误选a；正确的计算方法是v(nh3)0.16 mol/(ls)，b正确。2向体积为2 l的密闭容器中加入2 mol so2和1 mol o2，进行可逆反应：2so2o22so3，反应2 min后，测得o2的物质的量为0.8 mol。(1)2 min内，so2的物质的量减少了_，so3的物质的量增加了_。(2)若用o2的浓度变化来表示该反应的反应速率，则v(o2)_。解析： 2so2 o22so3n(初)/mol 2 1 0n/mol 0.4 0.2 0.4n(2 min)/mol 1.6 0.8 0.4(1)n(so3)n(so2)2n(o2)(1 mol0.8 mol)20.4 mol。(2)v(o2)0.05 moll1min1。答案：(1)0.4 mol0.4 mol(2)0.05 moll1min1化学反应速率计算的思维模型有关化学反应速率的计算往往数据比较多，关系复杂，通过建立化学反应速率计算的解题模式，可以使各种数据直观、条理清晰，便于分析和计算。建立一般的解题模型：(1)写出化学方程式。(2)根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度(或物质的量，下同)、浓度的变化量及一段时间后的浓度，未知量可设未知数表示，即“三段式”。(3)根据起始浓度与一段时间后的浓度的差等于浓度的变化量及变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。(4)注意事项根据公式v及c可推出公式v，该式应用更广泛。利用“三段式”计算时，转化的物质的物质的量浓度或物质的量与化学方程式中该物质的化学计量数成正比。计算过程中单位应一致。(2016太原高二测试)在25 时，向100 ml含hcl 14.6 g的盐酸里放入5.6 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_。解析由题目信息“又经过4 min铁粉完全溶解”知，盐酸是过量的，n(fe)0.1 mol。2 min末，n(h2)0.05 mol。由反应方程式fe2hcl=fecl2h2知，前2 min内消耗的铁、hcl及生成的fecl2的物质的量分别为0.05 mol、0.1 mol、0.05 mol。(1)v(fecl2)0.25 mol/(lmin)。(2)后4 min消耗的盐酸由铁的量来求，消耗的n(fe)0.1 mol0.05 mol0.05 mol，故消耗的n(hcl)2n(fe)0.1 mol，v(hcl)0.25 mol/(lmin)。(3)因在同一个反应里，v(hcl)2v(fecl2)，可见前2 min反应速率较快。答案(1)0.25 mol/(lmin) (2)0.25 mol/(lmin)(3)前2 min(1)前2 min内能否用铁浓度的变化来表示反应速率？(2)前2 min内用盐酸表示的反应速率为多少？答案：(1)不能，因为铁是纯固体，其浓度不变。(2)0.5 mol/(lmin)利用定义求解化学反应速率，必须牢牢抓住“物质的量浓度变化量”，而不是“物质的量的变化量”这一关键问题。本题计算结果说明，不同物质表示的化学反应速率的数值之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比，此外还要注意单位的一致。 化学反应速率的计算及大小比较1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5.4 moll1，在一定条件下它们反应生成nh3，10 min后测得n2的浓度是0.8 moll1，则在这10 min内nh3的平均反应速率是()a0.1 moll1min1b0.2 moll1min1c0.3 moll1min1 d0.6 moll1min1解析：选b。v(n2)(1.8 moll10.8 moll1)10 min0.1 moll1min1，v(nh3)2v(n2)0.2 moll1min1。2(2016邯郸高二检测)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)0.15 moll1s1v(b)0.6 moll1s1v(c)0.4 moll1s1v(d)0.45 moll1s1该反应进行的快慢顺序为()a bc d解析：选a。将各项换算成用a表示的反应速率分别为0.15 moll1s1、0.2 moll1s1、0.2 moll1s1、0.225 moll1s1，故。比较化学反应速率的三步骤(1)变换单位将各反应速率的单位统一。(2)转换物质将各反应速率转换成用同一物质表示的反应速率(一般转换成化学计量数最小的物质)。(3)比较大小比较各反应速率的数值大小。 根据图像确定化学反应速率及化学方程式3某可逆反应在02 min进行过程中，在不同反应时间，各物质的物质的量的变化情况如图所示，则化学方程式为_；反应开始至2 min时，能否用c表示反应速率？_(填“能”或“不能”)，若能，其反应速率为_(若不能则此空不用填)，若不能，原因为_。解析：从图中可以发现，达到平衡时，a、b的物质的量减少，说明它们是反应物，c的物质的量增加，说明它是生成物。由于在反应中，反应物与生成物的物质的量变化之比等于其化学计量数之比，n(a)n(b)n(c)(53)(21)(42)212，又因为它是可逆反应，故化学方程式为2ab2c。因为化学反应速率指的是单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化(vc/t)，而在本题中仅给出了物质的量的变化，故无法求得化学反应速率。答案：2ab2c不能图中仅给出了物质的量的变化，而非浓度变化4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变化的曲线如图所示。由图中数据分析：该反应的化学方程式为_。反应开始至2 min时，用z表示的反应速率为_。解析：由题图可知，x、y的物质的量随反应的进行而减少，z的物质的量随反应的进行而增加，则x和y为反应物，z为生成物。n(x)1.0 mol0.7 mol0.3 mol，n(y)1.0 mol0.9 mol0.1 mol，n(z)0.2 mol0 mol0.2 mol，n(x)n(y)n(z)312，故反应方程式为3xy2z。v(z)0.05 mol/(lmin)。答案：3xy2z0.05 mol/(lmin) 重难易错提炼1.化学反应速率计算的“三个1”(1)1个公式：v。(2)1个关系：化学反应速率之比化学计量数之比。(3)1种换算：1 mol/(ls)60 mol/(lmin)。2化学反应速率表示的“三项注意”(1)指明具体的物质。课后达标检测基础巩固1下列说法不正确的是()a化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示b用不同物质表示同一反应的平均速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比c化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位决定d在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值解析：选d。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，都是正值，故d错。2已知反应：a3b=2cd，在某一段时间内以a的浓度变化表示的化学反应速率为1 mol/(lmin)，则此段时间内以c的浓度变化表示的化学反应速率为()a0.5 mol/(lmin)b1 mol/(lmin)c2 mol/(lmin) d3 mol/(lmin)解析：选c。根据反应中速率之比等于各物质的化学计量数之比，即v(a)v(c)12，而v(a)1 mol/(lmin)，则v(c)2 mol/(lmin)。3(2016济宁高二检测)已知4nh3(g)5o2(g)4no(g)6h2o(g)，若化学反应速率分别用v(nh3)、v(o2)、v(no)、v(h2o)(单位：moll1s1)表示，则正确关系是()a.v(nh3)v(o2) b.v(o2)v(h2o)c.v(nh3)v(h2o) d.v(o2)v(no)解析：选d。该反应中v(nh3)v(o2)v(no)v(h2o)4546，根据上述关系分析选项，推知d项正确。4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浓度的减少表示其反应速率解析：选a。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。5已知某条件下，合成氨反应的数据如下：n23h22nh3起始浓度/moll11.03.0 0.22 s末浓度/moll1 0.6 1.8 1.04 s末浓度/moll1 0.4 1.2 1.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()a2 s末氨气的反应速率为0.4 mol(ls)1b前2 s内氨气的平均反应速率为0.4 mol(ls)1c前4 s内氨气的平均反应速率为0.3 mol(ls)1d24 s内氨气的平均反应速率为0.2 mol(ls)1解析：选a。化学反应速率指的是一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率，a项错误。6在一定条件下，对于反应a2(g)3b2(g)2ab3(g)来说，下列所表示的化学反应速率中最大的是()av(a2)0.8 mol/(ls)bv(a2)60 mol/(lmin)cv(ab3)1.0 mol/(ls)dv(b2)1.2 mol/(ls)解析：选b。首先比较a、c、d项的大小，因为，故a项表示的速率大；然后再比较a、b项，b项中将v(a2)除以60得到v(a2)1.0 mol/(ls)，故b项表示的速率最大。7在2 l的密闭容器中，发生反应：2a(g)b(g)2c(g)d(g)，若最初加入的a和b都是4 mol，在前10 s a的平均反应速率为0.12 mol/(ls)，则10 s时，容器中b的物质的量是()a3.4 mol b3.2 molc2.8 mol d1.2 mol解析：选c。由题意可知在前10 s内，反应的a的物质的量为0.12 mol/(ls)10 s2 l2.4 mol，故反应的b的物质的量为1.2 mol，则10 s时，容器中b的物质的量为4 mol1.2 mol2.8 mol。8.t 时，在0.5 l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()a10 s时反应生成了0.2 mol cb该反应进行到10 s时，消耗了0.15 mol ac该反应的化学方程式为3ab2cd10 s内用b表示的反应速率为0.01 moll1s1解析：选a。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，故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。9(2016杭州六校联考)把0.6 mol x气体和0.4 mol y气体混合于2 l容器中，使它们发生如下反应：3x(g)y(g)=nz(g)2w(g)，5 min末已生成0.2 mol w，若测知以z表示的化学反应速率为0.01 moll1min1，则上述反应中n的值是()a1 b2c3 d4解析：选a。用w表示的化学反应速率为0.02 moll1min1，同一化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，即0.01 moll1min10.02 moll1min1n2，解得n1。10在25 时，2 l的密闭容器中a、b、c三种气体的初始浓度和2 min末的浓度如下表(该反应为可逆反应)：物质abc初始浓度/moll11.02.002 min末浓度/moll10.40.21.2请填写下列空白：(1)该反应方程式可表示为_；反应2 min后，a的转化率为_。(2)从反应开始到2 min末，a的平均反应速率为_。解析：(1)由表中数据可知，a、b为反应物，c为产物。同一反应中，物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，则反应方程式为a3b2c。反应2 min后，a的转化率为100%60%。(2)v(a)0.3 mol(lmin)1。答案：(1)a3b2c60%(2)0.3 mol(lmin)111近年来，随着人们大量开发利用化石资源，不仅使得煤、石油、天然气的储量大大减少，而且造成严重的环境污染。如何实现化石燃料的综合利用，提高燃料的利用率，减少环境污染等逐渐被提上了日程。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/s05001 000c(h2)/moll15.003.522.48c(co)/moll12.50(1)在500 s内用h2表示的化学反应速率是_。(2)在1 000 s内用co表示的化学反应速率是_，1 000 s时co的转化率是_。(3)在500 s时生成的甲醇的浓度是_moll1。解析：(1)在500 s内，v(h2)2.96103 moll1s1。(2)在1 000 s内，h2的浓度减少了5.00 moll12.48 moll12.52 moll1，则co的浓度减少了2.52 moll11.26 moll1，用co表示的化学反应速率为v(co)1.26103 moll1s1，co的转化率为100%50.4%。(3)在500 s内，h2的浓度减少了1.48 moll1，则生成的ch3oh的浓度为1.48 moll10.74 moll1。答案：(1)2.96103 moll1s1(2)1.26103 moll1s150.4%(3)0.74能力提升12(2016广州高二期中)在密闭容器里，a与b反应生成c，其反应速率分别用va、vb、vc表示，已知2vb3va、3vc2vb，则此反应可表示为()a2a3b=2cba3b=2cc3ab=2c dab=c解析：选a。由2vb3va、3vc2vb可知，vavbvc232，即a、b、c对应的化学计量数分别为2、3、2，故反应方程式为2a3b=2c。13(2016安阳高二月考)在一定条件下，将a2和b2两种气体通入密闭容器中，按xa2yb2=2c进行反应，2 s后反应速率如下：va20.5 mol/(ls)，vb21.5 mol/(ls)，vc1 mol/(ls)，则x、y的值分别为()a3和2 b1和3c3和1 d4和5解析：选b。同一反应中，各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，所以0.5 mol/(ls)1.5 mol/(ls)1 mol/(ls)xy2，解得x1，y3。14用纯净的caco3与100 ml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)。下列分析不正确的是()aef段表示的平均反应速率最大bef段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 moll1min1coe、ef、fg三段中，用co2表示的平均反应速率之比为267dg点收集的co2的量最多解析：选c。曲线斜率越大，平均反应速率越大，a正确；b选项中，n(co2)0.02 mol，n(hcl)0.04 mol，c(hcl)0.4 moll1，v(hcl)0.4 moll1min1，正确；c选项中，速率之比为224448112241，错误；d