鲁科版必修2 第2章第2节 化学反应的快慢和限度（第1课时） 学案 (1).doc

第2节 化学反应的快慢和限度第1课时化学反应的速率学习目标定位1.了解化学反应速率的概念、表示方法。2.掌握化学反应速率的计算。3.知道浓度、温度、催化剂、压强等条件对化学反应速率的影响。一、化学反应速率及其表示方法1观察下列图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？哪些图片表示的过程中化学反应较慢？答案火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。2如何定性判断下列化学反应进行的快慢？(1)znh2so4=znso4h2(2)ca(oh)2co2=caco3h2o(3)fe33scn=fe(scn)3答案常通过化学反应现象变化的快慢来定性判断化学反应速率的快慢：(1)观察气泡逸出的快慢；(2)观察沉淀产生的快慢；(3)观察溶液颜色变化的快慢。3化学反应速率(1)概念：化学反应速率是用来描述化学反应的快慢的物理量。(2)表示方法：通常用单位时间内反应物浓度或生成物浓度的变化量来表示。(3)计算：表达式为v或v。式中：c为浓度的变化量，一般以moll1为单位；t为时间，单位常用s或min表示。(4)常用单位：moll1s1或moll1min1。4在一个体积为2 l的密闭容器中发生反应2so2o2?2so3，经过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物质的量浓度变化0.4_moll10.2_moll10.4moll1化学反应速率0.08_moll1s10.04_moll1s10.08_moll1s1化学反应速率之比2121对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，因此不用固体或纯液体表示反应速率。2化学反应速率是平均速率，而非瞬时反应速率。3表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应n23h2?2nh3，用h2表示该反应的反应速率时写成v(h2)。4对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。对于反应aa(g)bb(g)=cc(g)dd(g)，v(a)v(b)v(c)v(d)n(a)n(b)n(c)n(d)c(a)c(b)c(c)c(d)abcd。5同一时间内的同一个化学反应，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，一种物质的化学反应速率可代表整个化学反应的反应速率。1下列关于化学反应速率的说法正确的是()a对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显b化学反应速率通常表示一定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c化学反应速率为0.8 moll1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 moll1d根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢答案d解析a项，化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应；b项，固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率；c项，0.8 moll1s1表示1 s的时间内，某物质的浓度变化了0.8 moll1；d项，化学反应速率是表示化学反应进行快慢的物理量。易错警示不可以用固体或液体表示某反应的化学反应速率，化学反应速率为一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率，表明化学反应速率时，必须指明具体的物质。2反应：3a(g)b(g)=2c(g)2d(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为v(a)0.6 moll1min1 v(b)0.45 moll1min1 v(c)0.015 mol1l1min1v(d)0.45 moll1min1，则此反应在不同条件下进行最快的是()a b c d答案d解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(a)v(b)v(c)v(d)3122，则用a表示的化学反应速率分别为中v(a)0.6 moll1min1；中v(a)3v(b)0.45 moll1min131.35 moll1min1；中v(a)v(c)0.015 moll1min10.022 5 moll1min1；中v(a)v(d)0.45 moll1min10.675 moll1min1，所以在不同条件下，进行最快的是，d项正确。方法规律(1)计算化学反应速率时，应将物质的量转化为物质的量浓度。(2)在比较速率大小时，须转化成用同一物质表示化学反应速率，统一单位后再比较其大小。3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(moll1) 3.01.002 s末浓度(moll1) 1.80.60.8据此可推算出上述方程式中各物质的化学计量数之比是()a934 b312c213 d321答案b解析v(a)v(b)v(c)312，即物质化学计量数之比312。规律总结利用aabb?ccdd的v(a)v(b)v(c)c(d)abcd，可快速求出反应速率；也可根据反应中各物质表示的反应速率，求出各物质的系数。二、影响化学反应速率的因素1按表中实验内容完成实验，观察现象填写下表：实验内容实验现象实验结论分别将两块同样大小的镁条、铁片同时加入等体积0.5 moll1盐酸中镁条与盐酸反应产生气泡速率较快决定化学反应速率大小的主要因素是反应物本身的性质分别将两块同样大小的铁片同时加入等体积0.5 moll1盐酸、3 moll1盐酸铁片与3_moll1盐酸反应产生气泡速率较快其他条件相同，反应物浓度越大，化学反应速率越快分别将两块同样大小的铁片同时加入盛有等体积0.5 moll1盐酸的甲、乙两支试管中，再将甲试管用酒精灯加热，对比观察现象用酒精灯加热的试管中产生气泡速率较快其他条件相同，温度越高，化学反应速率越快取甲、乙两支试管，各加入3 ml 3%的过氧化氢溶液，往甲试管中加入少量二氧化锰粉末，对比观察现象加入二氧化锰的试管中产生气泡速率较快其他条件相同，加入催化剂能加快化学反应速率分别将两份等体积的3 moll1盐酸同时加入盛有等质量的块状碳酸钙及碳酸钙粉末的试管中碳酸钙粉末与盐酸反应产生气泡速率较快其他条件相同，反应物固体物质颗粒越小，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越快2影响化学反应速率的因素除浓度、温度和催化剂外，还有反应物的状态、固体表面积、压强、溶剂、光波等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。1影响化学反应速率的主要因素(内因)影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身的性质。2影响化学反应速率的外界因素(外因)(1)温度：其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。一般温度每升高10 ，其化学反应速率将增大24倍。(2)催化剂：其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。催化剂具有选择性，即不同的化学反应一般需要不同的催化剂。催化剂参与化学反应，但其化学性质和质量在反应前后不变。(3)溶液的浓度：其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小。(4)压强：对于有气体参加的反应，其他条件不变时，增大气体压强，化学反应速率增大；减小气体压强，化学反应速率减小。(5)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。关键提醒(1)当其他条件不变时，升高温度，不管是对于释放能量的反应还是吸收能量的反应，反应速率都增大；降低温度，反应速率都减小。(2)有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是通过改变浓度而引起的。当压缩体积或充入反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率；若体积不变，充入不参与反应的气体，虽然容器压强增大，但反应物浓度没有发生变化，化学反应速率不变。4在恒容密闭容器中发生反应：3co(g)fe2o3(s)3co2(g)2fe(s)。下列说法正确的是()a增加fe2o3的量反应速率加快b升高温度反应速率不一定变化c再充入co反应速率加快d充入n2使压强增大反应速率加快答案c解析fe2o3为固体，增加固体的量，浓度未变，反应速率不变，a项错误；温度对任何反应都有影响，b项错误；充入co后，c(co)增大，反应速率加快，c项正确；恒容充入n2，虽然压强增大，但并未引起c(co)的变化，反应速率不变，d项错误。易错警示(1)充入非反应气体对化学反应速率的影响：恒温恒容时：充入非反应气体容器压强增大，但各物质浓度不变反应速率不变。恒温恒压时：充入非反应气体容器压强不变体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。(2)若其他条件不变，改变反应物固体用量，而不改变固体表面积，化学反应速率不变。5把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 ml 0.5 moll1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，请回答下列问题：(1)反应时间由oa不产生氢气的原因是_，有关的化学方程式为_。(2)反应时间由ac产生氢气的速率逐渐增大的主要原因是_。(3)反应时间从c以后，产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是_。答案(1)硫酸首先与铝片表面的氧化铝反应，不产生氢气al2o33h2so4=al2(so4)33h2o(2)反应放热使溶液温度升高，反应速率增大(3)硫酸的浓度减小使反应速率减小解析(1)在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气。(2)ac段，虽然硫酸的浓度逐渐减小，但是该反应是放出热量的反应，反应进行中溶液温度逐渐升高，温度升高，化学反应速率增大。(3)反应时间从c以后，硫酸的浓度逐渐减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此化学反应速率逐渐减小。方法规律研究多种因素对同一化学反应的反应速率都产生影响时，应考虑主要因素对化学反应速率的影响。6已知fecl3和mno2都可作h2o2分解制o2的催化剂，为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是()答案d解析当探究温度对化学反应速率的影响时，必须保证其他条件相同的情况下，再改变温度观察反应速率的变化。方法规律研究某种因素对同一化学反应的反应速率的影响时，应固定其他条件不变，只改变一种条件研究该条件对化学反应速率的影响。1已知合成氨反应的浓度数据如下：n23h2?2nh3起始浓度/moll11.03.002 s末浓度/moll10.61.80.8当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为()a0.2 moll1s1b0.4 moll1s1c0.6 moll1s1d0.8 moll1s1答案b解析v(nh3)0.4 moll1s1，b项正确。2在一定条件下，向体积为2 l的密闭容器中加入2 mol n2和10 mol h2，发生反应：n23h2?2nh3,2 min时，测得剩余的n2为1 mol，则下列化学反应速率的表达式中正确的是()av(n2)1 moll1min1bv(h2)0.75 moll1min1cv(nh3)0.25 moll1min1dv(n2)0.5 moll1min1答案b解析根据化学反应速率的表示方法可知，v(n2)0.25 moll1min1，根据v(n2)v(h2)v(nh3)132可知，v(h2)3v(n2)0.75 moll1min1，v(nh3)2v(n2)0.5 moll1min1。3用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是()加热不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸增大稀硫酸的用量不用铁片，改用铁粉a bc d答案c解析用98%的浓硫酸代替稀硫酸，不能增大feh2so4=feso4h2的反应速率，其原因是fe在浓硫酸中钝化、fe与浓硫酸反应不生成h2等。4no和co都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应，生成n2和co2，下列对此反应的叙述中正确的是()a升高温度能加快反应速率b降低压强能加快反应速率c改变压强对反应速率无影响d使用催化剂不能加快反应速率答案a解析升高温度能加快反应速率，降低温度能减慢反应速率；对有气体参加的反应来说，压强的改变对反应速率有影响，增大压强能加快反应速率，降低压强能减慢反应速率；使用正催化剂能够加快反应速率。5下列判断正确的是()a0.1 moll1盐酸与0.1 moll1醋酸分别与足量cu(oh)2反应，反应速率相同b0.1 moll1盐酸和0.1 moll1硝酸分别与大小相同的大理石反应，反应速率相同cmg和fe与0.1 moll1的盐酸反应，反应速率相同d0.1 moll1的盐酸和0.1 moll1的硫酸分别与mg反应，反应速率相同答案b解析a项，前者c(h)大于后者，前者反应速率快；b项，二者c(h)相同，均发生反应：caco32h=ca2co2h2o，反应速率相同；c项，活泼性：mgfe，二者与相同浓度的盐酸反应时，前者反应速率快；d项，后者c(h)大，故后者反应速率快。6等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间(t)产生氢气体积(v)的数据，绘制得到如图所示的4条曲线，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(hcl)/moll1温度/状态12.025块状22.530块状32.550块状42.530粉末状a4、2、3、1 b1、2、3、4c3、4、2、1 d1、2、4、3答案c解析其他条件一定时，溶液的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体由块状变为粉末状都能显著加快反应速率。实验1中盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最慢；实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以实验3的反应速率大于实验2的反应速率；实验3和实验4虽然浓度相同，但反应的温度不同，物质的状态也不相同，无法比较，故答案可能是3、4、2、1或4、3、2、1。基础过关题组1化学反应速率的概念及其简单计算1对于反应：caco32hcl=cacl2h2oco2，下列判断正确的是()a用hcl和cacl2表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同b不能用caco3的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用水来表示c用h2o和co2表示的化学反应速率相同d用cacl2浓度的减少来表示其化学反应速率答案a解析caco3是固体，h2o为液体，不能用其表示化学反应速率；cacl2是生成物，其浓度在反应过程中会增加。在同一反应中，选用不同的物质表示化学反应速率数值可能不同，也可能相同，但意义相同，故a项正确。2将10 mol h2和5 mol n2放入10 l真空容器内，某温度下发生如下反应：3h2(g)n2(g)?2nh3(g)，在最初的0.2 s内，消耗h2的平均速率为0.06 moll1s1，则在0.2 s末，容器中nh3的物质的量是()a0.12 mol b0.08 molc0.04 mol d0.8 mol答案b解析v(h2)v(nh3)32，所以v(nh3)0.04 moll1s1,0.2 s末时，n(nh3)0.04 moll1s10.2 s10 l0.08 mol。3反应2so2o22so3经过一段时间后，so3的浓度增加了0.4 moll1，在这段时间内用o2表示的反应速率为0.04 moll1s1，则这段时间为()a0.1 s b2.5 s c5 s d10 s答案c解析so3的浓度增加了0.4 moll1，则o2的浓度减小了0.2 moll1，v(o2)，t5 s。题组2化学反应速率与计量数的关系4反应manb?pc中，m、n、p为各物质的计量数。现测得c每分钟增加a moll1，b每分钟减少1.5a moll1，a每分钟减少0.5a moll1，则mnp为()a231 b132c233 d321答案b解析根据题目可知，a、b、c的反应速率之比为0.5a1.5aa132，化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，所以mnp为132。5四位同学同时进行反应：a3b?2c2d的速率测定实验，分别测得反应速率如下：v(a)0.15 moll1s1v(b)0.6 moll1s1v(c)0.5 moll1s1v(d)1.2 moll1min1。其中反应最快的是()a b c d答案c解析比较同一反应中不同物质表示的反应速率时，要通过化学计量数转化为同一物质的反应速率，且单位要一致。中v(a)0.2 moll1s1，中v(a)0.25 moll1s1，中v(d)0.02 moll1s1，则v(a)0.01 moll1s1，故反应速率。6反应4nh3(g)5o2(g)=4no(g)6h2o(g)在10 l密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的平均速率v(x)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为()av(nh3)0.010 moll1s1bv(o2)0.001 0 moll1s1cv(no)0.001 0 moll1s1dv(h2o)0.045 moll1s1答案c解析v(h2o)0.001 5 moll1s1，再由v(nh3)v(o2)v(no)v(h2o)4546，得： v(nh3)v(h2o)0.001 5 moll1s10.001 0 moll1s1, v(o2)v(h2o)0.001 5 moll1s10.001 25 moll1s1, v(no)v(nh3)0.001 0 moll1s1。题组3外界条件对化学反应速率的影响7一定温度下，反应n2o2?2no在密闭容器中进行，下列措施能增大反应速率的是()缩小体积使压强增大恒容充入n2恒容充入氦气恒压充入氦气a b c d答案a解析、都能增大物质的浓度，所以能使反应速率增大，无影响，使容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。8在密闭容器中有反应c(s)co2(g)2co(g)，能使反应速率加快的措施是()减小容器体积升高温度将炭粉碎通入co2增加炭的量恒容通入n2a bc d答案c解析影响化学反应速率的因素很多，如温度、浓度、催化剂、压强、固体接触面积等。、，增大压强和通入co2都是增大了反应物的浓度，使反应速率加快；，升高温度，反应速率一定加快；，将炭粉碎，增大了炭与co2的接触面积，反应速率加快；，增加炭的量，由于炭是固体，浓度不会改变，故不能使反应速率加快；，恒容条件下通入n2，反应混合物的浓度不变，反应速率不变。题组4影响反应速率的实验探究与数据分析9. 硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为na2s2o3h2so4=na2so4so2sh2o，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h2so4h2ov/mlc/moll1v/mlc/moll1v/mla2550.1100.15b2550.250.210c3550.1100.15d3550.250.210答案d解析影响化学反应速率的因素有多种，由表信息可知需从浓度和温度两个因素分析，其他条件不变时，反应物浓度越大，温度越高，反应速率越大， d项正确。10下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出h2的速率最大的是()选项金属(粉末状)体积酸的浓度反应温度a0.1 mol mg10 ml8 moll1 硝酸60b0.1 mol al10 ml3 moll1盐酸60c0.1 mol fe10 ml3 moll1盐酸60d0.1 mol mg10 ml3 moll1硫酸60答案d解析金属与硝酸反应不产生h2，排除a项；fe不如mg活泼，排除c项；其他两项中只比较c(h)即可，显然3 moll1盐酸中c(h)小于3 moll1硫酸中c(h)，因此d项放出h2的速率最大。能力提升11(1)在反应a(g)3b(g)=2c(g)中，若以物质a表示的该反应的化学反应速率为0.2 moll1min1，则以物质b表示此反应的化学反应速率为_ moll1min1。(2)在2 l的密闭容器中，充入2 mol n2和3 mol h2，在一定条件下发生反应，3 s后测得n2的物质的量为1.9 mol，则以h2的浓度变化表示的反应速率为_。(3)将10 mol a和5 mol b放入容积为10 l的密闭容器中，某温度下发生反应：3a(g)b(g) =2c(g)，在最初2 s 内，消耗a的平均速率为0.06 moll1s1，则在2 s时，容器中有_ mol a，此时c的物质的量浓度为_。(4)当温度不变时，恒容的容器中进行反应2a=b，若反应物的浓度由0.1 moll1降到0.06 moll1需20秒，那么由0.06 moll1降到0.036 moll1，所需反应的时间为_。a等于10秒 b等于12秒c大于12秒 d小于12秒答案(1)0.6(2)0.05 moll1s1(3)8.80.08 moll1(4)c解析(1)根据化学方程式中的计量数关系，v(b)3v(a)30.2 moll1min10.6 moll1min1。(2)解法一：3 s内消耗的n2的物质的量为2 mol1.9 mol0.1 mol，根据化学方程式n23h22nh3，可以计算出3 s内消耗的h2的物质的量为0.3 mol，根据化学反应速率的计算公式，v(h2)0.05 moll1s1。解法二：先计算出以n2表示的化学反应速率v(n2) moll1s1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出以h2表示的化学反应速率v(h2)3v(n2)0.05 moll1s1。(3) 3a(g) b(g) = 2c(g)起始浓度(moll1) 1.0 0.5 0转化浓度(moll1) 0.062 0.040.08 0.122 s时浓度(moll1) 1.00.120.50.040.08 0.880.46则2 s时，n(a)0.88 moll110 l8.8 mol，c(c)0.08 moll1。(4)浓度由0.1 moll1降到0.06 moll1过程中的平均反应速率v(a)0.002 moll1s1。若后阶段平均速率不变，所需时间为12 s，由于随反应的进行，反应物浓度不断减小，反应速率不断减小，故所需时间大于12 s。12为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定反应中生成的co2气体体积随反应时间变化的情况，绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题：(1)在ot1、t1t2、t2t3各相同的时间段里，反应速率最大的是_时间段，收集到气体最多的是_时间段，由该图像说明此反应属于_(填“吸”或“放”)热反应。(2)若co2的体积是在标准状况下测定，盐酸的体积为100 ml，则t2t3 min内用盐酸表示的平均速率为_ moll1min1(忽略盐酸体积变化，用字母表示)。(3)为了降低上述化学反应的反应速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是_。a蒸馏水 bnacl固体 cnacl溶液 d浓盐酸(4)除了上述方法外，你认为还可以采取哪些措施来降低化学反应速率_。答案(1)t1t2t1t2放(2)(3)ac(4)用块状大理石或降低温度等(答案合理即可)。解析(1)从图上可看出，t1t2时间段收集的co2气体最多。ot1、t1t2、t2t3时间段时间相同，则t1t2时间段反应速率也最大，导致t1t2时间段内反应速率最快的原因只能是该反应放热，温度升高，加快反应速率。(2)由caco32hcl=cacl2co2h2o 21 mol mol则v(hcl) moll1min1。(3)和(4)减缓反应速率可采用降低反应物浓度、降低反应温度、减小固体表面积等措施。加蒸馏水和nacl溶液均降低c(h)，加nacl固体不影响溶液中的c(h)，加浓盐酸增大溶液中的c(h)。13某温度时，在2 l容器中的x、y、z物质的量随时间的变化关系曲线如下图所示。(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2 min、5 min时z的平均反应速率为_、_。(3)5 min后z的生成速率与6 min末z的生成速率相比较_(填“大”“小”或“相等”)。答案(1)3xy?2z(2)0.05 moll1min1004 moll1min1(3)相等解析(1)由图可知，x、y的物质的量随时间的增加而减小、z的物质的量随时间的增加而增大，所以x、y为反应物，z为生成物。反应进行到2 min时n(x)n(y)n(z)(1.0 mol0.7 mol)(1.0 mol0.9 mol)(0.3 mol0.1 mol)312，x、y、z的化学计量数之比为312。又因为5 min后各物质的物质的量不随时间改变，反应物与生成物同时存在，反应为可逆反应，该反应的化学方程式为3xy?2z。(2)2 min内(z)(0.3 mol0.1 mol)2 l/2 min0.05 moll1min1；5 min内(z)(0.5 mol0.1 mol)2 l/5