专题7反应速率与限度

1、专题7 化学反应速率经典考点一化学反应速率1表示方法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。2数学表达式及单位v，单位为mol·L1·min1或mol·L1·s1。3规律同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。【典例剖析】1在一密闭容器中充入一定量的N2和O2，在电火花作用下发生反应N2O2=2NO，经测定前3 s用N2表示的反应速率为0.1 mol·L1·s1，则6 s末NO的浓度为()A1.2 mol·L1 B大于1.2

2、mol·L1C小于1.2 mol·L1 D不能确定C【解析】本题考查化学反应速率的计算，意在考查学生对化学反应速率公式的灵活运用能力。前3 s用N2表示的反应速率为0.1 mol·L1·s1，即用NO表示的反应速率为0.2 mol·L1·s1，如果36 s的反应速率仍为0.2 mol·L1·s1，则NO的浓度为1.2 mol·L1，由于随着反应进行，反应物的浓度减小，反应速率减慢，故应小于1.2 mol·L1。2对于可逆反应A(g)3B(s) 2C(g)2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下

3、，其中表示的反应速率最快的是()Av(A)0.5 mol·L1·min1 Bv(B)1.2 mol·L1·s1Cv(D)0.4 mol·L1·min1 Dv(C)0.1 mol·L1·s1D【解析】本题可以采用归一法进行求解，通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)0.2 mol·L1·min1；D项中对应的v(A)3 mol·L1·min1。【归纳总结】化学反应速率大小的比较

4、方法由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aAbB=cCdD，比较与，若，则A表示的反应速率比B的大。二影响化学反应速率的因素1内因(主要因素) :反应物本身的性质。2外因(其他条件不变，只改变一个条件)【归纳总结】气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响(1)恒容：充入“惰性气体”总压增大物质浓度不变反应速率不变。(2)恒压：充入“惰性气体”体积

5、增大物质浓度减小反应速率减小。【典例剖析】3等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法中一定不正确的是()组别对应曲线c(HCl)/mol·L1反应温度/铁的状态1a30粉末状2b30粉末状3c2.5块状4d2.530块状 A第4组实验的反应速率最慢B第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L1C第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L1D第3组实验的反应温度低于30 D【解析】由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反

6、应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ，D错误。三控制变量法探究影响化学反应速率的因素在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验。因此，常用控制变量思想解决该类问题。1常见考查形式(1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找

7、出每组数据的变化对化学反应速率的影响。(2)给出影响化学反应速率的几种因素，让学生设计实验分析各因素对化学反应速率的影响。2解题策略(1)确定变量解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。(2)定多变一在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。【典例剖析】4某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的

8、生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_。(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_。(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是_。(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_(答两种)。(5)为了进一步探究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。实验混合溶液ABCDEF4 mol·L1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuS

9、O4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100请完成此实验设计，其中：V1_，V6_，V9_。该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：_。答案(1)ZnCuSO4=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成铜锌原电池，加快了H2产生的速率(3)Ag2SO4 (4)升高反应温度，适当增加硫酸的浓度，增大锌粒的表面积等(答两种即可)(5)301017.5当加入一定量的CuSO4溶液后，生成的

10、单质Cu会沉积在Zn的表面，减少了Zn与溶液的接触面积【解析】(1)分析实验中涉及的物质：Zn、CuSO4、H2SO4，其中能发生的化学反应有2个：ZnCuSO4=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)由于Zn与CuSO4反应生成的Cu附着在Zn片表面，构成铜锌原电池，从而加快了H2产生的速率。(3)4种溶液中能与Zn发生置换反应的只有Ag2SO4，ZnAg2SO4=ZnSO42Ag。(4)根据影响化学反应速率的外界因素，则加快反应速率的方法还有：增大反应物浓度、升高温度、使用催化剂、增大锌粒的表面积等。注意：H2SO4浓度不能过大，浓硫酸与Zn反应不生成H2。(5)若研究Cu

11、SO4的量对H2生成速率的影响，则实验中除CuSO4的量不同之外，其他物质的量均相同，则V1V2V3V4V530 mL，最终溶液总体积相同。由实验F可知，溶液的总体积均为50 mL，则V610 mL，V917.5 mL。随着CuSO4的量增大，附着在Zn粒表面的Cu会越来越多，被覆盖的Zn不能与H2SO4接触，则H2的生成速率会减慢。【课堂热身练】【题型一】化学反应速率的计算1使反应4NH3（g）+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6mol。此反应的平均速率v(X)为（ ）A. v（NH3）=0.04mol·L-1

12、83;s-1 B. v（O2）=0.015mol·L-1·s-1C. v（N2）=0.02mol·L-1·s-1 D. v（H2O）=0.02mol·L-1·s-12在恒温、恒容的密闭容器中进行反应2H2O22H2OO2。若H2O2溶液的浓度由2.0 mol·L1降到1.0 mol·L1需10 s，那么H2O2浓度由1.0 mol·L1降到0.5 mol·L1所需的反应时间为（ ）A5 s B大于5 sC小于5 s D无法判断3对于化学反应3W(g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反应速率

13、关系中，正确的是（ ）Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X)4(河北邯郸2015届检测)在可逆反应2A(g)3B(g) xC(g)D(g)中，已知：反应开始加入的物质只有A、B，起始浓度A为5 mol·L1，B为3 mol·L1，前2 min C的平均反应速率为0.5 mol·L1·min1。2 min末，测得D的浓度为0.5 mol·L1。则关于此反应的下列说法中正确的是（ ）A2 min末时A和B的浓度之比为53Bx1C2 min末时B的浓度为1.5 mol·L1D前2 min，A

14、的消耗浓度为0.5 mol·L15一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是（ ）A该反应的化学方程式为3B3D6A2CB反应进行到1 s时，v(A)v(D)C反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol·L1·s1D反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等6一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：(1)从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为_，X的物质的量浓度减少了_，Y的转化率为_。(2)该反应的化学方程式为_。7

15、一定温度下，向1.0 L密闭容器中加入0.60 mol X(g)，发生反应X(g) Y(s)2Z(g)H>0，测得反应物X浓度与反应时间的数据如下表：反应时间t/min0123468c(X)/ (mol·L1)0.600.420.300.210.15a0.0375(1)3 min时用Z表示的平均反应速率v(Z)_。(2)分析该反应中反应物的浓度与时间的规律，得出的结论是_。由此规律推出反应在6 min时反应物的浓度a为_ mol·L1。【题型二】控制变量研究影响反应速率的因素8（天津河西2015届模拟）下列措施能减慢化学反应速率的是（ ）A双氧水分解时加入二氧化锰B将

16、块状药品研细后在进行反应C用较浓的盐酸代替稀盐酸与锌反应D将易腐败的食物储存在冰箱里9为了探究温度、不活泼金属杂质对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下实验方案：编号m(Zn)/g0.1 mol/LV(H2SO4)/mL温度/ m(CuSO4)/g1.0 10.0 2501.0 10.0 t 01.0 10.0 40 0.2 1.0 10.0 40 2 下列推断合理的是（ ）A根据该实验方案得出反应速率大小可能是>>>B选择和实验探究硫酸铜对反应速率的影响，必须控制t25C根据该方案，可以探究浓度、温度、固体接触面积对反应速率的影响D待测物理量是收集等体积气体所需要的时间，时间

17、越长，反应速率越大10在容积固定的容器中发生反应：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H<0，各物质的浓度如表所示：浓度时间c(CO)/mol·L1c(H2)/mol·L1c(CH3OH)/mol·L100.81.602 min0.6x0.24 min0.30.60.56 min0.30.60.5下列说法不正确的是（ ）A24 min内用H2表示的平均反应速率为0.3 mol·L1·min1B达到平衡时，CO的转化率为62.5%C反应在第2 min时改变了条件，可能是加入了催化剂D反应在第2 min时改变了条件，可能是增加了H2的浓度

18、11某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3Br2CH3COCH2BrHBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：实验序号初始浓度c/(mol·L1)溴颜色消失所需时间t/sCH3COCH3HClBr20.800.200.001 02901.600.200.001 01450.800.400.001 01450.800.200.002 0580分析实验数据所得出的结论不正确的是（ ）A增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大 B实验和的v(Br2)相等C增大c(HCl)，v(Br2)增大

19、 D增大c(Br2)，v(Br2)增大12(2013·福建理综，12)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 mol·L1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合，记录1055 间溶液变蓝时间，55 时未观察到溶液变蓝，实验结果如下图。据图分析，下列判断不正确的是()A40 之前与40 之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反B图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等C图中a点对应的NaHSO3反应速率

20、为5.0×105 mol·L1·s1D温度高于40 时，淀粉不宜用作该实验的指示剂13(北京门头沟2015届5月模拟)某小组以醋酸为例探究弱酸的性质。(1)实验一：探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响。设计实验方案如表，表中c=              mol·L-1。编号酸的种类酸的浓度/mol·L-1酸的体积/mL镁条质量/g1醋酸1.0102.02盐酸c102.0实验步骤：a)检查装置(如图)的气密性后，添加

21、药品；b)反应开始后，                   ；c)将所记录的数据转化为曲线图(如图)。写出05min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律：            。(2)实验二：现有一瓶醋酸溶液，常温下测定其中醋酸的电离程度(已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比)。设计实验方案，将待测

22、物理量和对应的测定方法填写在下表中。待测物理量测定方法_量取25.00mL醋酸溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将0.1000 mol·L-1 NaOH标准溶液装入_，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次_【参考答案】1B【解析】根据v=计算v（N2），再利用速率之比等于化学计量数之比计算各物质表示的反应速率，进行判断。在体积2L的密闭容器中进行，半分钟后，氮气的物质的量增加了0.60mol，其浓度为0.60mol÷2L0.30mol/L，则v（N2）=0.30mol/L÷30s0.01molL-1s-1，速率之比等于化学计量数之比，所以v（NH3）=×0.01

23、molL-1s-1=0.020molL-1s-1，A错误；速率之比等于化学计量数之比，所以v（O2）=×0.01molL-1s-1=0.0150molL-1s-1，B正确；v（N2）=0.30mol/L÷30s0.01molL-1s-1，C错误；速率之比等于化学计量数之比，所以v（H2O）×0.01molL-1s-10.03molL-1s-1，D错误。2B【解析】H2O2溶液浓度由2.0 mol·L1降到1.0 mol·L1需要10 s，可推知降低0.5 mol·L1需要5 s，但后一次浓度的降低是在前面的基础上，由于H2O2溶液浓度

24、减小，反应速率降低，则后面的反应所需时间大于5 s，故选B。3C【解析】根据同一反应中不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(W)v(Z)33，则v(W)v(Z)，A项错误；v(X)v(Z)23，则3v(X)2v(Z)，B项错误；v(X)v(Y)24，则2v(X)v(Y)，C项正确；v(W)v(X)32，则2v(W)3v(X)，D项错误。4C【解析】依题意2 min末c(C)0.5 mol·(L·min)1×2 min1mol·L1，而c(D)0.5mol·L1，所以x2。 2A(g)3B(g) 2C(g)D(g)c(起始)(mo

25、l·L1)：530 0c(变化)(mol·L1): 1 1.5 1 0.5c(2 min末)(mol·L1): 4 1.5 1 0.55C【解析】由图像知该反应的方程式为3B4C6A2D，故A项不正确；反应进行至任一时间，都有v(A)3v(D)，故B项不正确；06 s内，B的平均反应速率v(B)0.05 mol·L1·s1，故C项正确；任一时间各物质的反应速率之比都等于各自对应的化学计量数之比，故D项不正确。6(1)0.079 mol·L1·s10.395 mol·L179.0%(2)X(g)Y(g) 2Z(g)【

26、解析】(1)分析图像知：c(Z)0.79 mol·L1v(Z)0.079 mol·L1·s1；c(X)0.395 mol·L1；Y的转化率(Y)×100%79.0%。(2)由各物质转化的量：X为0.79 mol，Y为0.79 mol，Z为1.58 mol可知方程式中各物质的化学计量数之比为112，则化学方程式为X(g)Y(g) 2Z(g)。7(1)0.26 mol·L1·min1(2)每间隔2 min，X的浓度减少为原来的一半0.075【解析】 (1)3 min时c(X)0.39 mol·L1，v(X)0.13 m

27、ol·L1·min1，而v(Z)2v(X)0.26 mol·L1·min1。(2)根据题中数据，可知每间隔2 min，X的浓度减少为原来的一半；由此规律推出反应在6 min时反应物的浓度a为0.075 mol·L1。8D【解析】双氧水分解时加入二氧化锰为催化剂，降低反应的活化能，反应速率增大，A错误；将块状药品研细后反应，固体表面积增大，反应速率增大，B错误；用较浓的盐酸代替稀盐酸与锌反应，增大浓度反应速率增大，C错误；将食物贮藏在冰箱中，温度降低，反应速率减小，D正确。9C【解析】实验和是为了探究温度对反应速率的影响，此时t40；实验和是为了

28、探究不活泼金属杂质对反应速率的影响；实验和是为了探究不活泼金属的量对反应速率的影响。由分析可知，A、B、D三项均错误。10D【解析】直接根据表格计算出24 min内v(CO)0.15 mol·L1·min1，再换算出v(H2)0.3 mol·L1·min1，A正确；达到平衡时CO的转化率为0.5/0.8×100%62.5%，B正确；由表中数据可知，02 min内c(CO)0.2 mol·L1，则c(H2)0.4 mol·L1，故x1.2 mol·L1,24 min内各物质的物质的量浓度改变量大于02 min内的改变

29、量，由此可见化学反应速率增大，故改变的条件是加入了催化剂，C正确；24 min 内，c(CO)0.3 mol·L1，c(H2)也正好为0.6 mol·L1，故2 min时没有增加H2的浓度，D错误。11D【解析】、中HCl的初始浓度相同，而中CH3COCH3的初始浓度大，且计算所得的v(Br2)大，故A正确；、两组数据中Br2的初始浓度相同，溴颜色消失即c(Br2)为0时所用的时间相同，故v(Br2)相同；、两组数据中CH3COCH3的初始浓度相同，而中HCl的初始浓度大，且中溴颜色消失所用的时间少，故实验的v(Br2)大，C正确；、两组数据中CH3COCH3、HCl的初始浓度均相同，而中v(Br2)0.001 0 mol·L1÷290 s3.45×106 mol