化学反应原理专题2第一单元第1课时

1、第1课时化学反应速率的表示方法 目标导航1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算，提高速率概念的理解能力。3.学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。一、化学反应速率1定义用来衡量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，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。3表达式及其单位(1)表达式：v。(2)单位：mol·L1·min1或mol/(L·min)、mol·L1·s1或mol/(L&

2、#183;s)。议一议1此处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，

3、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(mol·L1)0.40.20.4化学反应速率(mol·L1·s1)0.080.040.08速率之比v(SO2)v(O2)v(SO3)212结论：(1)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。(2)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，但意义相同。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

4、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。议一议1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

5、量的变化。以上三种方法中第(1)种方法容易操作。2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 mol·L1的稀硫酸，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 mol·L1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)锌跟稀

6、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 mol·L1的硫酸与锌反应比1 mol·L1的硫酸与锌反应快。加入试剂反应时间反应速率1 mol·L1硫酸长小4 mol·L1硫酸短大(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。一、化学反应速率的计算方法例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()Av(N2)0.25 mol·L1·

7、;min1Bv(H2)0.75 mol·L1·min1Cv(NH3)1 mol·L1·min1Dv(NH3)0.5 mol·L1·min1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 L×2 min)0.25 mol·L1·min1，v(H2)3 mol/(2 L×

8、2 min)0.75 mol·L1·min1，v(NH3)2 mol/(2 L×2 min)0.5 mol·L1·min1。解法二：v(N2)0.25 mol·L1·min1。用N2来表示反应速率时，因为v(N2)v(H2)v(NH3)132，故v(H2)0.75 mol·L1·min1，v(NH3)0.5 mol·L1·min1。答案C规律总结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

9、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：mAnB=pCqD。A的浓度为a mol·L1，B的浓度为b mol·L1。反应进行至t1 s时，A消耗了x mol·L1，则反应速率可计算如下：mA nB=pCqD起始浓度/mol·L1 a b 0 0转化浓度/mol·L1 x 最终浓度/mol·L1 ax b 则v(A)mol·L1·s1，v(B)mol·L1·s1。v(C)mol·L

10、1·s1，v(D)mol·L1·s1。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%。变式训练1一定温度下，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图所示。下列描述正确的是()A反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L1·s1B反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L1C反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0%D反应的化学方程式为X(g)Y(g)Z(g)答案C解析由图像中数据计算用不同物

11、质的浓度变化表示的化学反应速率之比，也就是化学计量数之比，然后即可推出化学方程式。由图像可知：X、Y的物质的量逐渐减少，为反应物，Z的物质的量逐渐增多，为生成物。它们的物质的量变化分别为X：(1.200.41)mol0.79 mol；Y：(1.000.21)mol0.79 mol；Z：(1.580)mol1.58 mol。故反应化学方程式为XY2Z，D项错；A项：v(Z)0.079 mol·L1·s1；B项：c(X)0.395 mol·L1；C项，Y的转化率×100%79.0%。二、化学反应速率的比较例2对于反应A(g)3B(g)=2C(g)，下列各数据

12、表示不同条件下的反应速率，其中反应进行得最快的是()Av(A)0.01 mol·L1·s1Bv(B)0.02 mol·L1·s1Cv(B)0.60 mol·L1·min1Dv(C)1.0 mol·L1·min1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。如选择B物质和单位mol·L1·min1，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)3×60 s·mi

13、n1×0.01 mol·L1·s11.8 mol·L1·min1；B项，v(B)60 s·min1×0.02 mol·L1·s11.2 mol·L1·min1；D项，v(B)v(C)1.5 mol·L1·min1，经过比较可知A项反应进行的最快。答案A方法总结比较化学反应速率的方法(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。(2)比值法：用各物质表示的反应速

14、率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。变式训练2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 mol·L1·s1；v(B)0.6 mol·L1·s1；v(C)0.4 mol·L1·s1；v(D)0.45 mol·L1·s1。该反应进行的快慢顺序为 。答案解析解法一：由反应速率之比与物质的化学计量数之比，比较后作出判断。由化学方程式A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)得出：a.A与B的化学计量数之比为13，而v(A)v(B

15、)0.150.614，故v(B)v(A)，从而得反应速率。bB与C的化学计量数之比为32，而v(B)v(C)0.60.432，故v(B)v(C)，从而得。cC与D的化学计量数之比为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 mol·L1·s1；v(A)v(C)12，则表示的v(A)0.2 mol·

16、L1·s1；v(A)v(D)12，则表示的v(A)0.225 mol·L1·s1。故反应进行的快慢顺序为。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 mol·L1·s1，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·L1·s1D化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度答案D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

17、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mol·L1，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 mol·L1。2在2 L密闭容器内，某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol，则用该气体表示该反应的平均反应速率为()A0.4 mol·L1·s1B0.3 mol·L1·s1C0.2 mol·L1·s1D0.1 mol·L1·s1答案C解析用该气体表示反应的平均反应速率为v0

18、.2 mol·L1·s1，C正确。3在N23H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·L1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L1·s1，则此段时间是()A1 s B2 s C44 s D1.33 s答案B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 mol·L1·s1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)v(H2)×0.45 mol·L1·s10.3 mol·L1·s1，t2 s，故正确

19、答案为B。4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()Av(SO2)4 mol·L1·min1Bv(O2)3 mol·L1·min1Cv(SO2)0.1 mol·L1·s1Dv(O2)0.1 mol·L1·s1答案D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.v(SO2)4 mol·L1·min1；B.v(SO2)2v(O2)6 mol·L1·

20、min1；C.v(SO2)(0.1×60)mol·L1·min16 mol·L1·min1；D.v(SO2)2v(O2)(2×0.1×60)mol·L1·min112 mol·L1·min1。5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()A2A3B=2C BA3B=2CC3A2B=3C DAB=C答案C解析由3v(B)2v(A)、2v(C)3v(B)可推出：，即v(A)v(B)v(

21、C)323，速率之比等于化学计量数之比。基础过关一、化学反应速率的概念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“mol·L1·s1”和“mol·L1·min1”答案C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。2用纯净的CaCO3与1 mol·L1 100 mL稀盐酸反应制取CO2。关于此反应，下列

22、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答案D解析CaCO3为固体，浓度不变化。二、化学反应速率的大小比较3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()Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X)答案C解析对于任一化学反应，用不同的物质表示该反应的速率，其数值之比等于其化学计量数之比，v(W)v(X)v(

23、Y)v(Z)3243。v(W)v(Z)，A错误；3v(X)2v(Z)，B错误；2v(X)v(Y)，C正确；2v(W)3v(X)，D错误。4在2AB=3C4D反应中，表示该反应速率最快的数据是()Av(A)0.5 mol·L1·s1Bv(B)0.3 mol·L1·s1Cv(C)0.8 mol·L1·s1Dv(D)1.0 mol·L1·s1答案B解析都换算成用B表示的反应速率：Av(B)0.25 mol·L1·s1Bv(B)0.3 mol·L1·s1Cv(B) mol·

24、L1·s1Dv(B)0.25 mol·L1·s1B项值最大，反应速率最快。三、与化学反应速率有关计算5某一反应物的浓度是1.0 mol·L1，经过20 s后，它的浓度变成了0.2 mol·L1，在这20 s内用该物质浓度变化表示的化学反应速率为()A0.04 B0.04 mol·L1·s1C0.08 mol·L1·s1 D0.04 mol·L1答案B解析v0.04 mol·L1·s1。A项无单位，D项单位不正确。6将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并

25、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 mol·L1，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 mol·L1·s1用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L1·s12 s末，物质B的浓度为0.7 mol·L12 s末，物质A的转化率为70%其中正确的是()A B C D答案B解析2 s末C的浓度为0.6 mol·L1，则2 s末n(C)0.6 mol·L1×2 L1.2 mol，由三段式表示2A(g) B(g)2C(g)开始的物质的量/

26、mol 4 2 0转化的物质的量/mol 1.2 0.6 1.22 s末的物质的量/mol 2.8 1.4 1.2v(A)0.3 mol·L1·s1，v(B)0.15 mol·L1·s1，A的转化率为×100%30%，2 s末B的浓度c(B)0.7 mol·L1。7将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下，发生反应：NH4Br(s)NH3(g)HBr(g)，2HBr(g)Br2(g)H2(g)，2 min后，测知H2的浓度为0.5 mol·L1，HBr的浓度为4 mol·L1，若上述反应速率用v(NH3)表示，则

27、下列速率正确的是()A0.5 mol·L1·min1B2.5 mol·L1·min1C2 mol·L1·min1D1.25 mol·L1·min1答案B解析此题为连锁反应，即NH4Br(s)分解生成的HBr又有一部分分解，故剩余的HBr的量为NH4Br分解生成的HBr的量减去分解的HBr量，即c(HBr)c生成(HBr)c分解(HBr)。又知c(H2)0.5 mol·L1，则c分解(HBr)1 mol·L1，所以c生成(HBr)c(HBr)c分解(HBr)5 mol·L1，c(NH3)

28、c生成(HBr)5 mol·L1，v(NH3)2.5 mol·L1·min1。8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：3X(g)Y(g)nZ(g)2W(g)，5 min末已生成0.2 mol W，若测知以Z表示的平均反应速率为0.01 mol·L1·min1，则n是()A1 B2 C3 D4答案A解析v(W)0.02 mol·L1·min1，由，则n1。四、化学反应速率图像9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(

29、)AOE段表示的反应速率最大BEF段表示的反应速率最大，收集的CO2最多CFG段收集的CO2最多DOG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大答案B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，反应速率不是逐渐增大，所以只有B项正确。10甲、乙两个容器内都进行AB的反应，甲容器内每分钟减少4 mol A，乙容器内每分钟减

30、少2 mol A，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率()A快 B慢C相等 D无法判断答案D解析由化学反应速率的表达式：v(A)，由于甲、乙两容器的体积大小未知，仅知道单位时间内A的物质的量的变化值，故不能比较两容器内反应速率的大小。能力提升11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 。答案(1)4A2B3C(2) mol·L1·min1解析n(A)n(B)n(C)(124) mol(84) mol(60) mol423，所以该

31、反应的化学方程式为4A2B3C；v(C) mol·L1·min1。12根据反应4FeS211O2=2Fe2O38SO2，试回答下列问题。(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率 。(2)当生成SO2的速率为0.64 mol·L1·s1时，则氧气减少的速率为 。(3)如测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L1，此时间内SO2的速率为0.4 mol·L1·s1，则开始时氧气的浓度为 。答案(1)SO2或O2(2)0.88 mol·L1·s1(3)5.0 mol·L1解析(1)一般不用固体和

32、纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。(2)不同物质表示的反应速率和方程式中对应化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为0.64 mol·L1·s1×0.88 mol·L1·s1。(3)此时间内SO2的速率为0.4 mol·L1·s1，则氧气表示的速率为0.4 mol·L1·s1×0.55 mol·L1·s1，所以氧气变化浓度为0.55 mol·L1·s1×4 s2.2 mol·L1，则开始时氧气的浓度为2.8

33、 mol·L12.2 mol·L15.0 mol·L1。13在25 时，向100 mL含14.6 g氯化氢的盐酸里放入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，反应速率较大的是 ，其原因是 。答案(1)0.250 mol·L1·min1(2)0.250 mol·L1

34、3;min1(3)前2 min随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减小解析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 mol·L1·min1。(2)v(HCl)0.250 mol·L1·min1。(3)后4 min内，v(FeCl2)v(HCl)0.125 mol·L1·min1<0.250 mol·L1·min1，所以前2 min反应速率较大。14在一容积为5 L的密闭容器中充入氨气和氧气，使其物质的量之比为