化学反应速率及计算

1、第一节化学反应速率一化学反应速率1. 概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量，通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示；c2. 表达式： v t； v 表示平均速率，常用的单位是mol/l ·min 或 mol/l ·s；3. 表示化学反应速率的留意事项1 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，但它们表示的意义却是完全相同的；因此， 表示化学反应速率时，必需指明用哪种物质作标准；2 由于在反应中纯液体和固体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯液体或固体参与的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率；3 在同一

2、个化学反应中，无论选用反应物仍是生成物来表示化学反应速率，其值均为正值；4 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；例 1: 判定以下描述的正误正确的打 “，”错误的打 “×”；1 化学反应速率是指肯定时间内任何一种反应物浓度的削减或生成物浓度的增加；2化学反应速率为0.8 mol/ls是·指 1 s 时某物质的浓度为0.8 mol/l ；3化学反应速率的数值越大，反应进行得越快；4依据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢；5对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显；答案： 1 × 2 × 3 × 4

3、 5 ×即时练习：1.以下关于化学反应速率的说法，不正确选项c 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，就该物质反应就越快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“ mol/l·和s“ ”mol/l· min ”12. 用纯洁的caco3 与 1 mol ·l100 ml 稀盐酸反应制取co2；关于此反应，以下说法不正确的是 da 可以用单位时间内caco3 质量的削减表示该反应的反应速率b 可以用单位时间内生成h2 的量表示该反应的反应速率c可以用单位时间内溶液中

4、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3. 以下有关化学反应速率的说法中正确选项da. 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削减或任何一种生成物浓度的增加来表示c.如某化学反应的反应速率为0.5 mol/lm·in ，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol/lm·ind. 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度二化学反应速率的运算方法c1 利用反应速率的定义式v t；催化剂例 2:在 n2 3h 2 高温、高压 2nh

5、3 的反应中， 在 5 s 内 nh 3 的浓度由 1 mol/l 减至 6 mol/l ；就nh 3 的平均反应速率是ba 2.4 mol/ls·b 1.0 mol/ls·c 0.8 mol/ls ·即时练习：d 0.08 mol/ls·l·1. 在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s 末硫酸的浓度削减了0.6 mol 1，如不考虑反应过程中溶液体积的变化，就10 s 内消耗硫酸的平均反应速率是aa 0.06 mol11· ·lminb 1.8 mol11· ·lminc 1.2 mol11· &

6、#183;lmind 0.18 mol11· ·lmin2. a 与 b 反应生成c，假定反应由a、b 开头， 它们的起始浓度均为1 mol/l ；反应进行2 min后 a 的浓度为 0.8 mol/l， b 的浓度为 0.6 mol/l，c 的浓度为 0.6 mol/l；2 min 内反应的平均速率为： v a ， v b ， vc ；va 1 0.8mol/l2 min 0.1mol/l ·min ， vb 1 0.6 mol/l2 min 0.2mol/l ·min ， vc 0.6 0 mol/l2 min 0.3 mol/lm·in

7、，3. 反应 4as 3bg=2cg dg ，经 2 min后， b 的浓度削减了0.6 mol/l；以下反应速率的表示正确选项ba 用 b 表示的反应速率是0.3 mol/ls·b用 b 表示的反应速率是0.3 mol/lmi·nc2 min 末时的反应速率，用b 表示为 0.3 mol/lmi·nd在这 2 min 内用 b 表示的反应速率的值是减小的c2 反应速率的定义式v，由于 cnbcn，有 vtbvt vt例 3： 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 ，就用氨气表示该反应的速率为

8、aa 0.32 mol1l··sb 0.16 mol1l··c 1.6 mol11l··d 0.8 mol lss··s即时练习：1. 在 2l 密闭容器中加入4mola 和 6molb ，发生以下反应： 4ag+6bg4cg +5dg ；如经 5s 后，剩下的a 是 2.5mol ，就 a 的反应速率是（b）a 0.225 mol /ls ·b 0.15 mol /ls ·c 0.45 mol /ls ·d 0.9 mol /ls ·2. 在 2 l 密闭容器内， 某气体反

9、应物在2 s 内由 8 mol 变为 7.2 mol ，就用该气体表示该反应的平均反应速率为a11 1 1a 0.4 mol lb 0.3 mol l· ·s· ·s11 1 1c 0.2 mol ld 0.1 mol l· ·s· ·s3. 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 ，就用氨气表示该反应的速率为a11 1 1a.0.32 mollb.0.16 mol l··s··s111 1c.1.6 m

10、ol ld.0.8 mol ls··s··4. 在 2l 密闭容器中加入4mola 和 6molb ，发生以下反应： 4ag+6bg4cg +5dg ；如经 5s 后，剩下的a 是 2.5mol ，就 a 的反应速率是（b）a 0.225 mol /ls ·b 0.15 mol /ls ·c 0.45 mol /ls ·d 0.9 mol /ls ·5. 5.6 g铁粉投入到盛有100 ml 2 mol/l稀硫酸的烧杯中，2 min 时铁粉刚好溶解 溶解前后溶液体积变化忽视不计 ，以下表示这个反应的速率正确选项ca

11、 v fe 0.5 mol/lmi·nb vh 2so4 1 mol/l m·inc vh 2so4 0.5 mol/lmi·nd v fe 1 mol/lm·in6. 对于反应： 4nh 3 5o2=4no 6h 2o，在 1 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，就vnh 3 ， vo2 ， vh2o 0.6mol/lm·in0.75 mol/lmi·n0 9 mol/lm·in（3）用不同的物质表示同一时间的反应速率时，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

12、比；对于反应mag nbg= pcg qdg 来说，v av bv cm n p v dq ，即 v av b v c v d m n p q；例 4： 已知反应： a 3b=2c d，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/l ·min ，就此段时间内以c 的浓度变化表示的化学反应速率为a 0.5 mol/lmi·nb 1 mol/lm·inc2 mol/lm·ind 3 mol/lm·in解析： 选 c依据反应速率之比等于各物质的化学计量数之比，即v a vc 1 2，而 v a 1 mol/lm·in ，

13、就 v c 2 mol/lm·in ；即时练习：1. 对于化学反应3wg 2xg= 4yg 3zg ，以下反应速率关系中，正确选项 a vw 3vzb 2vx 3v zc2v x v yd 3v w 2v x解析： 选 c速率之比等于方程式的计量系数之比；a 项， v w vz ；b 项， 3vx2vz； c 项， 2 vxv y； d 项， 2v w 3vx；2. 在 n2 3h22nh3 的反应中，在5 s 内 n2 的浓度由6 mol/l减至 2 mol/l ；就 nh3的化学反应速率是a 2.4 mol/ls·b 1.6 mol/ls·c 0.8 mol/

14、ls ·d 0.08 mol/ls·解析：选 bvn2 6 mol/l 2 mol/l5 s 0.8 mol/ls·，就 vnh 3 2vn 2 1.6 mol/ls·；3. 在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s 末硫酸的浓度削减了0.6 mol/l，如不考虑反应过程中溶液体积的变化，就10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是a 0.02 mol/lmi·nb 1.8 mol/lmi·nc 1.2 mol/lmi·nd 0.18 mol/lmi·n解析：选 cvh2 so4 0.6 mol/l10 s 0.06 mol/

15、l1s·，val 2 so43 3 ×0.06 mol/ls 0·.02mol/ls·×60 s/min 1.2 mol/lmin·；4. 5.6 g铁粉投入到盛有100 ml 2 mol/l稀硫酸的烧杯中，2 min 时铁粉刚好溶解 溶解前后溶液体积变化忽视不计 ，以下表示这个反应的速率正确选项a vfe 0.5 mol/lmi·nb vh 2so4 1 mol/lm·inc vh 2so4 0.5 mol/lmi·nd vfeso 4 1 mol/lm·in解析： 选 c铁粉为固体，其物质的

16、量浓度可视为常数，不能用来表示化学反应速率，a 错；反应的铁粉是0.1 mol ，参与反应的h2so4 为 0.1 mol ，所以 vh2 so40.5 mol/lmin·，vfeso4 0.5 mol/lmin·， b、d 错；5. a 、b、c 均是气态物质，在ma nbpc 反应中，反应开头10s 后， a 削减 1mol， b削减 1.25mol ， c 增加 0.5mol ，就 mn p 为（）a 、1 3 2b、3 1 2c、4 5 2d、无法确定6. 反应 4nh3g 5o2g=4nog 6h2og 在 10 l 的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增

17、加了0.45 mol ，就此反应的平均速率vx 可表示为 ca vnh311 0.010 mol l· ·sb vo11 0.001 0 mol l2··s11c vno 0.001 0 mol l··s 1 1d vh 2o 0.045 mol l· ·s（4）利用反应速率的定义式v c n进行式子的变换，求n 和 tt vt 1，例 5： 在 n2 3h 22nh 3 的反应中，经过一段时间后，nh 3 的浓度增加了0.6 mol ·l在此段时间内用h11 ，就此段时间是b2 表示的平均反应速率为0.

18、45 mol l· ·sa 1 sb 2 sc 44 sd 1.33 s即时练习：1把 0.6 mol x 气体和 0.4 mol y 气体混合于2 l 的密闭容器中， 使它们发生如下反应3xgygnzg 2wg ， 5 min 末已生成0.2 mol w ，如测知以z 表示的平均反应速率为 0.01 mol/l·min ，就n 是a 1b 2c 3d 40.2 molc2 lvzn2 vz解析： 选 av w t 5 min 0.02 mol/l2 ×0.01 mol/l ·minm·in ，由vw 2，就 n vw0.02 mol

19、/l ·min1；222. 在 n 3h2nh 的反应中，经过一段时间后，nh 的浓度增加了0.6 mol ·l 1，在此33 1 1段时间内用h2 表示的平均反应速率为0.45 mol ·l·s ，就此段时间是a.1 sb.2 sc.44 sd.1.33 s3. 在 2 l 的密闭容器中，发生反应3ag bg=2cg ，如最初加入的a 和 b 都是 4 mol ， 1 1测得 10 s 内 a 的平均速率va 0.12 mol ·l ·s ，就反应进行到10 s 时容器中 b 的物质 的 量 是 a.1.6 molb.2.8 mol

20、c.3.2 mold.3.6 mol4在 2 l 密闭容器中， 发生 3a（g） b（ g）=2c（ g）的反应， 如最初加入 a 和 b 都是 4 mol，11a 的平均反应速率为 0. 12 mol · · s ，就 10 s 后容器中 b 的物质的量是（ ）a 、1.6 molb、2.8 molc、3.2 mold 、3.6 mol5. 将 10 mol a 和 5 mol b 放入 10 l 真空容器内， 某温度下发生反应： 3ag bg= 2cg ， 在最初的 0.2 s 内，消耗 a 的平均速率为 0.06 mol/l ·s ，就在 0.2 s 时，容

21、器中 c 的物质 的 量 是 a 0.12 molb 0.08 molc0.04 mold 0.8 mol解析：选 b va vc 3 2 ，就 vc 0.04 mol/l ·s，nc 0.2 s×0.04 mol/l ·s ×10 l0.08 mol5 利用“三段式”运算格式进行运算：写出化学方程式；依据题意， 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”；依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，列出关系式运算；运算中留意

22、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 ；转化率 c转化c起始×100% ；物质的百分含量=溶质的质量 / 溶液的质量 *100%例 6： 将 4 mol a气体和 2 mol b气体在 2 l 的容器中混合并在肯定条件下发生如下反应：2ag bg2cg ；如 2 s 末测得 c 的浓度为0.6 mol/l ，现有以下几种说法：用物质 a 表示的反应的平均速率为0.3 mol/ls·；用物质 b 表示的反应的平均速率为0.6 mol/ls·； 2 s 末，物质a 的转化率为70%； 2 s 末，物质b 的浓度为0.7

23、 mol/l ；其中正确选项a bcd解析 由三段式表示：2ag bg2cg开头物质的量浓度mol/l210转化物质的量浓度mol/l0.60.30.62 s 末物质的量浓度mol/l1.40.70.6所以 v a0.6 mol/l2 s 0.3 mol/ls·，vb0.3 mol/l2s0.15 mol/ls·，a 的转化率为0.6 mol/l2 mol/l×100% 30% ，2 s 末时 cb 0.7 mol/l ；答案 b即时练习：1. 向体积为2 l 的密闭容器中加入2 mol so 2 和 1 mol o 2，进行可逆反应：2so2 o22so3 ，反

24、应 2 min 后，测得 o2 的物质的量为0.8 mol；12 min 内， so2 的物质的量削减了 ， so3 的物质的量增加了 ；2如用 o2 的浓度变化来表示该反应的反应速率，就vo 2 ；解析： 2so2 o22so3n初/mol210n /mol0.40.20.4m 2 min/mol1.60.80.40.2 mol1nso3 nso2 2n o 2 1 mol 0.8 mol×2 0.4 mol ；2vo 2 2 l×2 min0.05 mol/lm·in ；答案： 10.4 mol0.4 mol20.05 mol/lm·in2. 在肯定

25、温度下， 向一个 2 l 的真空密闭容器中预先装入催化剂通入 1 mol n 2 和 3 mol h 2，经过一段时间后，测得容器内压强是起始时的0.9 倍；在此时间段内h 2 的平均反应速率为0.1 mol1l· ·min 1，就经过时间为ba.2 minb.3 minc.4 mind.5 min3. 将等物质的量的a 和 b，混合于 2 l 的密闭容器中， 发生如下反应： 3ag bg= xcg12dg ，经过 5 min 后测得 d 的浓度为0.5 mol·l， ca cb 3 5， c 的反应速率是0.1 mol1l· ·min 1，a

26、 在 5 min 末的浓度是 ，b 的平均反应速率是 ，x 的值是 ；答案： 0.75 moll· 10.05 moll· 1·min 12三. 化学反应速率的比较对于同一化学反应速率用不同物质表示的数值可能不同，但比较反应速率的大小不能只看数值的大小，而要进行肯定的转化，详细比较方法如下：1归一法：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率；2 比值法：比较同一物质化学反应速率或除以化学计量数之后的数值；数值越大，反应进行的越快；如反应： aa bb= cc，比较vaa与 vb，如 vaba vb b，就 a 的反应速率比 b例 3： 对于反应 a 2

27、 3b 2=2c 来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是a vb 2 0.8 mol/ls·b va 2 0.4 mol/ls·c vc 0.6 mol/ls ·d vb 2 0.42 mol/ls ·即时练习：1. 在四个不同的容器中，在不同条件下进行反应：n2+3h 22nh 3 依据在相同时间内测定的结果判定，生成氨气的速率最快的是（b）11 1 1a. v （h 2） =0.2mol.l.sb. v （ n2） =0.4mol.l.min 1 1 1 1c. v （nh 3） =0.3mol.l.sd. （ h 2） =0.6mol.l

28、.min2反应 a 3b=2c 2d 在四种不怜悯形下的反应速率分别为1 1 va 0.15 mol ·l 1 1·s vb 0.60 mol l· ·s vc 0.40 mol ·l 1 1 1 1·s vd 0.45 mol l· ·s该反应进行得快慢次序为 ； > >··3. 在 2a b3c 4d 反应中，表示该反应速率最快的是（ b）·a 、v（ a ） 0.5 mol1 1b、v（ b ） 0.3 mol 1 1··c、v（ c） 0.8 m

29、ol 1· 1d、v（ d） 1 mol · 1· 14. 在不同条件下，分别测得反应2so2 o22so3 的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是 da vso2 4 mol ·l 1·min 1b vo2 3 moll 1·1· minc vso1111 0.1 mol ld vo 0.1 mol l2· ·s2· ·s5. 反应 ag 3bg=2cg 2dg 在四种不怜悯形下的反应速率分别为 va 0.45 mol/lm·in vb 0.6 mol/ls·

30、; vc 0.4 mol/ls· vd 0.45 mol/ls·以下有关反应速率的比较中正确选项a > >b < <c > >>d > > >解析 如四种反应速率都用a 表示 单位mol/l s·，数值分别为： va 0.0075mol/ls·； v a 0.2 mol/ls·； va 0.2 mol/ls·； vd 0.225mol/ls·，所以> > ，故 a 正确；例 5：化学反应速率与化学方程式的关系依据右图填空：1 反应物是 ；生成物是 ；2

31、在 2 min 内用 a 、b、c 表示的化学反应速率分别为 、 、 ；3 该反应的化学方程式为 ；112 mol·l1111 答案 1a 、 bc23mol ·l·min·min3 mol ·l·min33a 2b3c即时练习：1. 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，由图中数据分析，可知：1 该可逆反应的化学方程式为 ；2 该反应开头至2 min， x 的平均反应速率为 ；解析：从图像可知，x 、y 为反应物， z 是生成物，且：nx ny nz 1 0.7 1 0.90.2

32、0 31 2，故反应的化学方程式为3x y=2z ；0.3 mol/2lvx 2 min 0.075 mol/lm·in答案： 13x y2z20.075 mol/lm·in2. 肯定温度下，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下列图；以下描述正确选项a 反应从开头到10s 时，用 z 表示的反应速率为0.158 mol/ls·b 反应从开头到10s 时， x 的物质的量浓度削减了0.79 mol/l c反应从开头到10 s 时， y 的转化率为79%d 反应的化学方程式为：xg yg=zg解析：选 c反应从开头到10 s 时， x 削减 1.20 m