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教学资料范本2020化学鲁教选修：化学反应速率含解析编 辑：_时 间：_第3节化学反应的速率第1课时化学反应速率学业要求素养对接1.能进行化学反应速率的简单计算。2.能通过实验探究测定化学反应速率。科学探究与创新意识：通过实验的方法测定化学反应速率。知 识 梳 理知识点一、化学反应速率1.定义用来描述化学反应过程进行的快慢程度的物理量。2.表示方法(1)可用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。(2)在容积不变的反应容器中、通常用单位时间内某物质浓度的改变量来表示。3.表达式及其单位(1)表达式v。(2)单位：molL1min1或mol/(Lmin)、molL1s1或mol/(Ls)。知识点二、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)利用科学仪器测量出的性质进行测定、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。自 我 检 测1.本课时中所学的化学反应速率是平均速率还是瞬时速率？是正值还是负值？答案根据化学反应速率的概念、该速率应是平均速率、均取正值。2.在C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的反应中、可用哪些物质表示反应速率？在2Na2H2O=2NaOHH2的反应中呢？答案在C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)反应中、可以用H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度变化来表示反应速率、而在2Na2H2O=2NaOHH2的反应中只能用NaOH、H2的浓度变化来表示、即不能用固体或纯液体来表示反应速率、因为固体或纯液体的浓度为常数。3.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)_化学反应速率(molL1s1)_速率之比v(SO2)v(O2)v(SO3)_结论：(1)用不同反应物表示化学反应速率时、化学反应速率之比_之比_之比_之比。(2)同一化学反应的反应速率、用不同物质表示时_不同、但意义相同。答案0.40.20.40.080.040.08212(1)物质的量浓度变化物质的量变化系数(2)数值4.已知反应ZnH2SO4=ZnSO4H2、你有几种方法测定该反应的反应速率？试判断实验的可行性。答案(1)测量收集一定体积的H2时所用的时间或测量一段时间内收集到H2的体积。(2)测量一段时间内溶液中H浓度的变化。(3)测量一段时间内锌粒质量的变化。以上三种方法中第(1)种方法容易操作。5.设计实验测定锌与硫酸反应的速率、按下列实验步骤完成实验：.按下图所示安装装置、加入锌粒、然后快速加入40 mL 1 molL1的硫酸、测量收集10 mL H2所用的时间。.按图示再安装一套装置、加入与前一套装置相同的锌粒、然后再快速加入40 mL 4 molL1的硫酸、测量收集10 mL H2所用的时间。回答下列问题：(1)实验所用的仪器有哪些？(2)观察到的现象是什么？(3)你能得出什么实验结论？(4)该实验中的注意事项有哪些？答案(1)锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表。(2)锌跟硫酸反应产生气泡、收集10 mL气体所用时间比所用时间短。(3)4 molL1的硫酸与锌反应比1 molL1的硫酸与锌反应快。加入试剂反应时间反应速率1 molL1硫酸长慢4 molL1硫酸短快(4)锌粒的(即表面积)大小基本相同。40 mL的硫酸溶液要迅速加入。装置气密性要好、且计时要迅速、准确。学习任务一、化学反应速率的计算方法【交流研讨】我们知道日常生活中许多现象都伴随着化学反应的发生、只是反应进行的时间长短不同。例如、炸药爆炸需要多久？(点燃后瞬间爆炸)；钢铁锈蚀需要多久？(几年)；食物变质需要多久？(几天、夏天一天就坏了)冬天食物放几天就坏了、夏天一天甚至半天就坏了；溶洞形成需要多久？(上千年上万年)、也就是那么长时间的沉淀才给我们旅游提供了那么多美景。除了这些、生活中还有许多不同程度的化学反应。那么、我们怎么来计算一个化学反应的速率大小呢？【名师点拨】化学反应速率的计算方法(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求解化学反应速率计算题的一般步骤：a.写出有关反应的化学方程式；b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；c.根据已知条件列方程计算。例如、对于反应：mAnBpCqD。A的浓度为a molL1、B的浓度为b molL1。反应进行至t1 s时、A消耗了x molL1、则反应速率可计算如下：mA nBpCqD起始浓度/(molL1) a b 0 0转化浓度/(molL1) x 最终浓度/(molL1) ax b 则v(A)molL1s1、v(B)molL1s1。v(C)molL1s1、v(D)molL1s1。计算时注意以下量的关系：a.对反应物：c起始c转化c某时刻b.对生成物：c起始c转化c某时刻c.转化率：100%。【典例1】一定条件下、向2 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2、发生反应N23H22NH3、2 min时测得剩余N2 1 mol、下列化学反应速率不正确的是()A.v(N2)0.25 molL1min1B.v(H2)0.75 molL1min1C.v(NH3)1 molL1min1D.v(NH3)0.5 molL1min1解析解法一：求化学反应速率、需先求参加反应的物质的物质的量浓度的变化量和反应所耗时间、据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量： N23H22NH3起始量/mol 2 10 0变化量/mol 21 3 22 min末量/mol 1 103 2则v(N2)(21)mol/(2 L2 min)0.25 molL1min1、v(H2)3 mol/(2 L2 min)0.75 molL1min1、v(NH3)2 mol/(2 L2 min)0.5 molL1min1。解法二：v(N2)0.25 molL1min1。因为v(N2)v(H2)v(NH3)132、故v(H2)0.75 molL1min1、v(NH3)0.5 molL1min1。答案C变式训练1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()A.0.04 B.0.04 molL1s1C.0.08 molL1s1 D.0.04 molL1解析由反应速率计算公式可进行计算：v0.04 molL1s1。A项无单位、D项为物质的量浓度的单位。答案B学习任务二、化学反应速率的比较【合作交流】1.对于反应3A(g)B(g)=2C(g)2D(g)、在不同条件下、 用A、B表示的反应速率分别为条件：v(A)0.6 molL1min1；条件：v(B)0.45 molL1min1；则该反应在哪个条件下的反应速率快？提示同一个化学反应、用不同物质表示其反应速率时、数值可能不同、所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时、不能直接比较数值大小、应先转化为同一物质、同一单位、然后再比较其数值大小、数值越大表明反应越快。将条件的反应速率换算成用B表示的反应速率为v(B)0.2 molL1min1、即条件的反应速率比条件的反应速率快。2.在反应mAnBpCqD中、若v(A)4 molL1min1、而v(B)1 molL1min1、A表示的反应速率比B表示的反应速率快、而m、n符合什么关系？提示不同物质表示的化学反应速率之比化学计量数之比、即mnv(A)v(B)、已知v(A)v(B)41、由于A表示的反应速率比B表示的反应速率快、则mn41。【名师点拨】化学速率的比较方法1.归一法：依据化学反应速率之比等于化学计量数之比、将同一反应中的用不同物质表示的反应速率、转化成用同一种物质表示的反应速率、然后直接依据数值进行比较。例如：对于反应2SO2O22SO2、如果a.v(SO2)2 molL1min1、b.v(O2)3 molL1min1、c.v(SO3)4 molL1min1、比较反应速率的大小、可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出：a.v(O2)1 molL1min1、c.v(O2)2 molL1min1、则反应速率的大小关系为bca。2.比值法：用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的系数、然后再对求出的数值进行大小排序、数值大的反应速率快。例如：对于反应mAnBpCqD、若v(A)/mv(B)/n、则反应速率AB。【典例2】对于反应A(g)3B(g)=2C(g)、下列各数据表示不同条件下的反应速率、其中反应进行得最快的是()A.v(A)0.01 molL1s1B.v(B)0.02 molL1s1C.v(B)0.60 molL1min1D.v(C)1.0 molL1min1解析对于同一反应在不同条件下的反应速率进行比较时、必须选定同一种速率单位和同一种物质、这样比较才有意义。如果选择B物质和单位molL1min1、并依据“各物质的速率之比等于化学方程式中计量数之比”进行相应的换算、然后进行对比。A项、v(B)3v(A)360 smin10.01 molL1s11.8 molL1min1；B项、v(B)60 smin10.02 molL1s11.2 molL1min1；D项、v(B)v(C)1.5 molL1min1、经过比较可知A项反应进行的最快。答案A变式训练2反应A3B=2C2D在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)0.15 molL1s1；v(B)0.6 molL1s1；v(C)0.4 molL1s1；v(D)0.45 molL1s1。该反应进行的快慢顺序为_。解析解法一：由反应速率之比与物质的系数之比、比较后作出判断。由化学方程式A3B=2C2D得出：a.A与B的系数之比为13、而v(A)v(B)0.150.614、故v(B)v(A)、从而得。b.B与C的系数之比为32、而v(B)v(C)0.60.432、故v(B)v(C)、从而得。c.C与D的系数之比为2211、而v(C)v(D)0.40.45、故v(D)v(C)、从而得。故该反应进行的快慢顺序为。解法二：将不同物质表示的速率换算为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、将其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率、则由方程式中的化学计量数知：v(A)v(B)13、则表示的v(A)0.2 molL1s1；v(A)v(C)12、则表示的v(A)0.2 molL1s1；v(A)v(D)12、则表示的v(A)0.225 molL1s1。故反应进行的快慢顺序为。答案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 molL1s1D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度解析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、并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。答案D2.不足量的锌粉与100 mL 0.1 mol的稀硫酸反应、反应速率太小。为了增大此反应速率而不改变H2的产量、可以使用如下方法中的()加H2O加NaOH固体滴入几滴浓盐酸加CH3COONa固体加NaCl溶液滴入几滴硫酸铜溶液升高温度改用10 mL 1 molL1硫酸A. B.C. D.解析本题要求增大反应速率但不能改变H2的产量、即与稀硫酸反应的锌的量不能改变、故排除、也就排除了选项A；从影响反应速率的外界因素考虑、升高温度和增大H的浓度、都能增大该反应的速率、正确、而均是减小硫酸的浓度、故只有选项C正确。答案C3.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()A.1 s B.2 sC.44 s D.1.33 s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。答案B4.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()A.v(SO2)4 molL1min1B.v(O2)3 molL1min1C.v(SO2)0.1 molL1s1D.v(O2)0.1 molL1s1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中v(SO2)4 molL1min1；B中v(SO2)2v(O2)6 molL1min1；C中v(SO2)(0.160)molL1min16 molL1min1；D中v(SO2)2v(O2)(20.160)molL1min112 molL1min1。答案D5.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()A.2A3B=2C B.A3B=2CC.3A2B=3C D.AB=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。答案C课时作业基 础 练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.单位时间内某物质的浓度变化越大、则该物质反应就越快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”解析化学反应速率是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的、即用单位时间内浓度的改变量来表示。答案C2.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解析CaCO3为固体、浓度不变化。答案D3.已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmoL1。一定条件下、向体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2、测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化曲线如图所示。下列叙述中正确的是()A.3 min时、用CO2的浓度表示的正反应速率等于用CH3OH的浓度表示的逆反应速率B.从反应开始到平衡、H2的平均反应速率v(H2)0.225 molL1min1C.13 min时、向容器中充入2 mol氦气、该反应的化学反应速率增加D.13 min时、向容器中充入2 mol氦气、CO2的转化率增加解析A项、3 min时反应还没有平衡、错误。B项、v(H2)3v(CO2)0.225 molL1min1、正确。C项、由于容器的体积没有变化、所以各成分的浓度没有变化、化学反应速率不变、错误。同理、平衡没有移动、D错误。答案B4.在2AB=3C4D反应中、表示该反应速率最快的数据是()A.v(A)0.5 molL1s1B.v(B)0.3 molL1s1C.v(C)0.8 molL1s1D.v(D)1.0 molL1s1解析都换算成用B表示的反应速率：A.v(B)0.25 molL1s1B.v(B)0.3 molL1s1C.v(B) molL1s1D.v(B)0.25 molL1s1B项的值最大、反应速率最快。答案B5.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()A.v(W)3v(Z) B.2v(X)3v(Z)C.2v(X)v(Y) D.3v(W)2v(X)解析反应速率关系式为v(W)v(X)v(Y)v(Z)3243、可知C正确。答案C6.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末时物质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. B. C. D.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v(A)0.3 molL1s1、v(B)0.15 molL1s1、A的转化率为100%30%、2 s末时B的浓度B0.7 molL1。答案B7.在一定温度下、10 mL 0.40 mol/L H2O2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)()A.06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102mol/(Lmin)B.610 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 mol/(Lmin)C.反应至6 min时、H2O20.30 mol/LD.反应至6 min时、H2O2分解了50%解析H2O2的催化分解反应为2H2O22H2OO2、根据生成氧气的体积确定过氧化氢的物质的量、6 min时、n(O2)1103mol、n(H2O2)2103mol、H2O20.2 mol/L、C错误；06 min、c(H2O2)0.2 mol/L、v(H2O2)0.2 mol/L6 min3.33102molL1min1、A正确；随着反应进行、过氧化氢浓度减小、反应速率减小、故B正确；开始n(H2O2)4103mol、06 min消耗了2103mol、分解率为50%、D正确。答案C8.900 时、向2.0 L恒容密闭容器中充入0.40 mol乙苯、发生反应：H2(g)Ha kJmol1、经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：时间/min010203040n(乙苯)/mol0.400.300.24n2n3n(苯乙烯)/mol0.000.10n10.200.20下列说法不正确的是()A.保持其他条件不变、向容器中充入不参与反应的水蒸气作为稀释剂、则反应速率不变B.反应在前20 min内的平均数速率为v(H2)0.004 molL1min1C.保持其他条件不变、升高温度、平衡时乙苯0.08 molL1、则a0D.30 min后反应达到平衡状态解析由题给表格中数据可知、30 min后苯乙烯的物质的量不再变化、说明反应已达到平衡状态、D项正确；水蒸气对该反应体系来说为“惰性气体”、恒容下充入不影响反应速率、A项正确；前20 min内v(H2)0.004 molL1min1、B项正确；900 平衡时、乙苯0.1 molL1、升高温度、乙苯0.08 molL10、C项错误。答案C9.用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2、实验过程记录如图所示、下列有关说法正确的是()A.OE段表示的反应速率最快B.EF段表示的反应速率最快、收集的CO2最多C.FG段表示的收集的CO2最多D.OG段表示随着时间的推移、反应速率逐渐增大解析CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。图像的横坐标是时间、纵坐标是生成二氧化碳的体积、很明显是用单位时间内放出CO2的体积来表示其反应速率的、表现在图像上就是曲线的斜率、斜率越大、反应速率越大、放出的CO2越多。由图可以看出、EF段反应速率最快、收集的CO2最多；整个反应过程中、反应速率加快的幅度先小(OE段)后大(EF段)再小(FG段)、而不是逐渐增大、所以只有B项正确。答案B10.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_。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。答案(1)4A2B3C(2) molL1min111.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 000H2/(molL1)5.003.522.48CO/(molL1)2.50(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 mol(Ls)1。(2)在1 000 s内、H2的浓度减小了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 mol(Ls)1、CO的转化率为100%50.4%。(3)在500 s内、H2的浓度为减少了1.48 molL1、则生成的CH3OH的浓度为1.48 molL10.74 molL1。答案(1)2.96103 mol(Ls)1(2)1.26103 mol(Ls)150.4%(3)0.7412.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_。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 molL1min1”、“”、“”或“”)。解析解题时明确化学反应速率与系数的关系以及化学计算的