2024高中化学第二章第一节化学反应速率教案新人教版必修4

PAGEPAGE13化学反应速率1．了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2．驾驭化学反应速率的简洁计算。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。1．化学反应速率2．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利用能够干脆视察的某些性质测定：如通过测量释放出肯定体积气体的时间来测定反应速率，或通过测定肯定时间内气体压强的改变来测定反应速率。②利用科学仪器测量：如在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可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。(3)试验探究①反应原理：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。②试验过程：a．按如图所示安装两套装置，在锥形瓶内各盛有2g锌粒。b．取一套装置，通过分液漏斗加入40mL1mol·L－1的硫酸，测出收集10mLH2所用的时间。c．取另一套装置，通过分液漏斗加入40mL4mol·L－1的硫酸，测出收集10mLH2所用的时间。③试验现象：锌与硫酸反应产生气泡，收集10mLH2所用的时间比较：运用4mol·L－1的硫酸比运用1mol·L－1的硫酸所用的时间短。④探究结论：4mol·L－1的硫酸与锌反应比1mol·L－1的硫酸与锌反应快。[新知探究]在密闭容器中，合成氨的反应：N2＋3H22NH3，起先时，N2的浓度为8mol·L－1，H2的浓度为20mol·L－1，5min后N2的浓度为6mol·L－1，在这个反应中N2浓度的改变Δc(N2)＝2_mol·L－1，v(N2)＝0.4_mol·L－1·min－1，v(H2)＝1.2_mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.8_mol·L－1·min－1，其速率之比v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2。[名师点拨]1．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)在同一个化学反应中，无论选用反应物还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。2．化学反应速率的计算方法(1)利用反应速率的定义式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)。(2)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比。对于反应mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)来说，eq\f(v(A),m)＝eq\f(v(B),n)＝eq\f(v(C),p)＝eq\f(v(D),q)，即vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q。(3)利用“三段式”计算格式进行计算：①写出化学方程式。②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)、浓度的改变量及一段时间后的浓度，未知量可设未知数表示，即“三段式”。③依据起始浓度与一段时间后的浓度的差等于浓度的改变量及改变量之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。计算中留意以下量的关系：①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；③转化率＝eq\f(c(转化),c(起始))×100%。[对点演练]1．对于反应：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(△))4NO＋6H2O，在1L密闭容器中进行，半分钟后水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则v(NH3)＝____________，v(O2)＝____________，v(H2O)＝____________，三种物质的化学反应速率之比为____________。[解析]v(H2O)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.45mol,1L×0.5min)＝0.9mol·L－1·min－1；依据化学方程式：反应消耗NH30.3mol，消耗O20.375mol，v(O2)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.375mol,1L×0.5min)＝0.75mol·L－1·min－1，v(NH3)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.3mol,1L×0.5min)＝0.6mol·L－1·min－1；v(NH3)∶v(O2)∶v(H2O)＝4∶5∶6。[答案]0.6mol·L－1·min－10.75mol·L－1·min－10.9mol·L－1·min－14∶5∶62．将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在肯定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)。若2s末测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1；②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1；③2s末，物质A的转化率为70%；④2s末，物质B的浓度为0.7mol·L－1。其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．③④[解析]由三段式表示：2A(g)＋B(g)2C(g)起先物质的量浓度(mol·L－1)210转化物质的量浓度(mol·L－1)0.60.30.62s末物质的量浓度(mol·L－1)1.40.70.6所以v(A)＝eq\f(0.6mol·L－1,2s)＝0.3mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(0.3mol·L－1,2s)＝0.15mol·L－1·s－1，A的转化率为eq\f(0.6mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝30%，2s末时c(B)＝0.7mol·L－1。[答案]B[新知探究]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eq\f(v(A),a)与eq\f(v(B),b)，若eq\f(v(A),a)＞eq\f(v(B),b)，则A的反应速率比B大。[留意]看化学反应速率的单位是否统一，不要只比较数值大小。[对点演练]3．反应A(g)＋3B(g)=2C(g)＋2D(g)在四种不同状况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45mol·L－1·min－1②v(B)＝0.6mol·L－1·s－1③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1下列有关反应速率的比较中正确的是()A．④>③＝②>①B．④<③＝②<①C．①>②>③>④D．④>③>②>①[解析]若四种反应速率都用A表示[单位mol·L－1·s－1]，数值分别为①v(A)＝0.0075mol·L－1·s－1；②v(A)＝0.2mol·L－1·s－1；③v(A)＝0.2mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.225mol·L－1·s－1，所以④>③＝②>①，故A正确。[答案]A1．下列关于化学反应速率的说法正确的是()A．化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物或生成物的浓度改变量B．化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时速率C．在反应过程中，反应物的浓度渐渐减小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值D．同一反应中，用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比解析：选D化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的浓度改变来表示。固体和纯液体的浓度为常数，一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率，所以A错误。化学反应速率为正值，C错误。化学反应速率是某一时间段内的平均反应速率，所以B错误。2．已知反应：A＋3B=2C＋D，在某一段时间内以A的浓度改变表示的化学反应速率为1mol·L－1·min－1，则此段时间内以C的浓度改变表示的化学反应速率为()A．0.5mol·L－1·min－1B．1mol·L－1·min－1C．2mol·L－1·min－1D．3mol·L－1·min－1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)∶v(C)＝1∶2，而v(A)＝1mol·L－1·min－1，则v(C)＝2mol·L－1·min－1。3．在N2＋3H22NH3的反应中，在5s内N2的浓度由6mol·L－1减至2mol·L－1。则NH3的化学反应速率是()A．2.4mol·L－1·s－1B．1.6mol·L－1·s－1C．0.8mol·L－1·s－1D．0.08mol·L－1·s－1解析：选Bv(N2)＝eq\f(6mol·L－1－2mol·L－1,5s)＝0.8mol·L－1·s－1，则v(NH3)＝2v(N2)＝1.6mol·L－1·s－1。4．在四种不同条件下测得反应2SO2＋O22SO3的反应速率如表所示，则反应速率最大的是()选项ABCD反应速率(mol·L－1·min－1)v(SO2)v(O2)v(SO3)v(O2)0.40.250.50.3解析：选D依据反应速率之比等于化学计量数之比，则各物质的化学反应速率表示为选项ABCD反应速率(mol·L－1·min－1)v(SO2)v(O2)v(SO3)v(O2)0.40.250.50.3反应速率/化学计量数0.20.250.250.3反应速率与化学计量数的比值中，数值大的反应速率大。5．向体积为2L的密闭容器中加入2molSO2和1molO2，进行可逆反应：2SO2＋O22SO3，反应2min后，测得O2的物质的量为0.8mol。(1)2min内，SO2的物质的量削减了________，SO3的物质的量增加了________。(2)若用O2的浓度改变来表示该反应的反应速率，则v(O2)＝________。解析：2SO2＋O22SO3n(初)/mol210Δn/mol0.40.20.4n(2min)/mol1.60.80.4(1)Δn(SO3)＝Δn(SO2)＝2Δn(O2)＝(1mol－0.8mol)×2＝0.4mol。(2)v(O2)＝eq\f(0.2mol,2L×2min)＝0.05mol·L－1·min－1。答案：(1)0.4mol0.4mol(2)0.05mol·L－1·min－16．A与B反应生成C，假定反应由A、B起先，它们的起始浓度均为1mol·L－1。反应进行2min后A的浓度为0.8mol·L－1，B的浓度为0.6mol·L－1，C的浓度为0.6mol·L－1。(1)2min内反应的平均速率为v(A)＝________，v(B)＝________，v(C)＝________。(2)三者数值之间的关系：v(A)＝______v(B)＝______v(C)。(3)该反应的化学方程式为____________________________________________________。解析：v(A)＝eq\f((1－0.8)mol·L－1,2min)＝0.1mol·L－1·min－1，v(B)＝eq\f((1－0.6)mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1，v(C)＝eq\f((0.6－0)mol·L－1,2min)＝0.3mol·L－1·min－1，v(A)∶v(B)∶v(C)＝0.1∶0.2∶0.3＝1∶2∶3，即v(A)＝eq\f(1,2)v(B)＝eq\f(1,3)v(C)，故反应的化学方程式为A＋2B=3C。答案：(1)0.1mol·L－1·min－10．2mol·L－1·min－10.3mol·L－1·min－1(2)eq\f(1,2)eq\f(1,3)(3)A＋2B=3C一、选择题1.对于反应：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列说法正确的是()A．用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同B．不能用CaCO3的浓度改变来表示反应速率，但可用H2O的来表示C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D．用CaCl2浓度的减小表示其反应速率解析：选A因HCl和CaCl2在反应中的化学计量数不同，用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同，A正确；水是纯液体，不能用水的浓度改变表示反应速率，B、C错误；CaCl2是生成物，应用其浓度的增大表示反应速率，D错误。2．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下表示的反应速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.2mol·L－1·s－1C．v(D)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.1mol·L－1·s－1解析：选D本题可以采纳归一法进行求解，将不同物质表示的反应速率折算成A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)＝0.2mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3mol·L－1·min－1。3．在2L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)=pZ(g)＋qQ(g)，2s内用X表示的平均反应速率为eq\f(0.3m,p)mol·L－1·s－1，则2s内，物质Q增加的物质的量为()A.eq\f(1.2q,p)molB.eq\f(1.2m,p)molC.eq\f(1.6q,p)molD.eq\f(0.6q,p)mol解析：选A依据化学方程式可知，v(X)∶v(Q)＝m∶q，故v(Q)＝eq\f(0.3q,p)mol·L－1·s－1，故Δn(Q)＝eq\f(0.3q,p)mol·L－1·s－1×2s×2L＝eq\f(1.2q,p)mol。4．5.6g铁粉投入到盛有100mL2mol·L－1稀硫酸的烧杯中，2min时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积改变忽视不计)，下列表示这个反应的速率正确的是()A．v(Fe)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(H2SO4)＝1mol·L－1·min－1C．v(H2SO4)＝0.5mol·L－1·min－1D．v(FeSO4)＝1mol·L－1·min－1解析：选C铁粉为固体，其物质的量浓度可视为常数，不能用来表示化学反应速率，A错；反应的铁粉是0.1mol，参与反应的H2SO4为0.1mol，所以v(H2SO4)＝0.5mol·L－1·min－1，v(FeSO4)＝0.5mol·L－1·min－1，B、D错。5．在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用vA、vB、vC表示，已知2vB＝3vA、3vC＝2vB，则此反应可表示为()A．A＋3B=2CB．2A＋3B=2CC．3A＋B=2CD．A＋B=C解析：选B已知2vB＝3vA、3vC＝2vB，反应速率之比等于相应的化学计量数之比，则vA∶vB∶vC＝2∶3∶2，因此该反应可表示为2A＋3B=2C。6．反应2SO2＋O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L－1·s－1，则这段时间为()A．0.1sB．2.5sC．5sD．10s解析：选C因为SO3的浓度增加了0.4mol·L－1，所以O2的浓度必定削减了0.2mol·L－1，Δt＝eq\f(Δc,v)＝eq\f(0.2mol·L－1,0.04mol·L－1·s－1)＝5s。7．将4molA气体和2molB气体在2L密闭的容器中混合，并在肯定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)，若经2s后测得A的物质的量为2.8mol，C的浓度为0.6mol·L－1，下列几种说法中正确的是()①2s内，用物质A表示的平均反应速率为0.3mol·L－1·s－1②2s内，用物质B表示的平均反应速率为0.6mol·L－1·s－1③2s时，物质B的转化率为70%④x＝2A．①③B．①④C．②③D．③④解析：选B由题干信息计算出v(A)＝eq\f(4mol－2.8mol,2L×2s)＝0．3mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.15mol·L－1·s－1;2s时，A消耗1.2mol，则B消耗0.6mol，所以B的转化率为30%；2s时，生成物C的浓度为0.6mol·L－1，所以v(C)＝eq\f(0.6mol·L－1,2s)＝0.3mol·L－1·s－1，v(A)∶v(C)＝2∶x＝1∶1，得x＝2，故①④正确。8．对于锌粒与稀硫酸的反应，下列说法中不正确的是()A．可选用颗粒大小基本相同的锌粒与不同浓度的硫酸反应，比较二者收集10mL氢气所用的时间，从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响B．可记录溶液中氢离子的浓度随时间的改变(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率C．可记录溶液的温度改变(用温度计来测量温度)来测量反应速率D．可选用等质量的Zn片和Zn粒与相同浓度的硫酸反应，记录Zn完全消逝的时间，从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响解析：选C温度改变不能定量反映化学反应速率。9．将10molA和5molB放入10L真空容器内，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初的0.2s内，消耗A的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在0.2s时，容器中C的物质的量是()A．0.12molB．0.08molC．0.04molD．0.8mol解析：选Bv(A)∶v(C)＝3∶2，则v(C)＝0.04mol·L－1·s－1，n(C)＝0.2s×0.04mol·L－1·s－1×10L＝0.08mol。10．在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在肯定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，5s达到平衡。达到平衡时，生成了2molC，经测定D的浓度为0.5mol·L－1，下列推断正确的是()A．x＝1B．B的转化率为20%C．平衡时A的浓度为1.50mol·L－1D．B的平均反应速率为0.2mol·L－1·s－1解析：选B平衡时，n(D)＝0.5mol·L－1×4L＝2mol。在相同时间内生成C和D的物质的量相等，因此x＝2，A错误；3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)起先/mol:6500转化/mol:3122平衡/mol:3422α(B)＝eq\f(1,5)×100%＝20%，B正确；平衡时，c(A)＝eq\f(3mol,4L)＝0.75mol·L－1，C错误；v(B)＝eq\f(Δc(B),Δt)＝eq\f(\f(1mol,4L),5s)＝0.05mol·L－1·s－1，D错误。11．在密闭容器中，进行可逆反应，A与B反应生成C，反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示，且v(A)、v(B)、v(C)之间存在如下关系：v(B)＝3v(A)，3v(C)＝2v(B)，v(C)＝2v(A)。则此反应可表示为()A．A＋BCB．2A＋2B3CC．3A＋B2CD．A＋3B2C解析：选D由v(B)＝3v(A)，v(C)＝2v(A)，得v(A)∶v(B)∶v(C)＝v(A)∶3v(A)∶2v(A)＝1∶3∶2,即A、B、C的化学计量数之比为1∶3∶2，则化学方程式为A＋3B2C。12．肯定温度下，向容积为2L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改变如图所示，对该反应的推断合理的是()A．该反应的化学方程式为3B＋4D6A＋2CB．反应进行到1s时，v(A)＝v(D)C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.05mol·L－1·s－1D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等解析：选CA中各物质的物质的量改变之比等于化学方程式中化学计量数之比，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝(1.2－0)mol∶(1.0－0.4)mol∶(1.0－0.2)mol∶(0.4－0)mol＝6∶3∶4∶2，所以化学方程式为3B＋4C6A＋2D，A错误；不论在什么时刻，用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比，B、D错误。二、非选择题13．将等物质的量的A、B混合放于2L的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。经5min后，测得D的浓度为0.5mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，v(C)＝0.1mol·L－1·min－1。则：(1)x＝________。(2)前5min内B的反应速率v(B)＝___________________________________________。(3)5min末A的转化率为________。解析：(1)v(D)＝eq\f(0.5mol·L－1,5min)＝0.1mol·L－1·min－1＝v(C)，由此推知x＝2。(2)v(B)＝eq\f(v(C),2)＝eq\f(0.1mol·L－1·min－1,2)＝0.05mol·L－1·min－1。(3)设A的起始浓度为amol·L－1。3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)起始(mol·L－1)aa00转化(mol·L－1)0.750.250.50.55min末(mol·L－1)a－0.75a－0.250.50.5(a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5，解得a＝1.5，A的转化率＝eq\f(0.75mol·L－1,1.5mol·L－1)×100%＝50%。答案：(1)2(2)0.05mol·L－1·min－1(3)50%14.如图所示为800℃时，A、B、C三种气体物质的浓度随时间改变的状况。试回答下列问题：(1)该反应的反应物是___________________________________________。(2)该反应的化学方程式为____________________________________________________。(3)若t＝2，A物质的平均反应速率为____________________________________________。解析：(1)由题图可知，随着反应的进行，A的浓度减小，B、C的浓度增大，说明A是反应物，B、C是生成物。(2)0～tminA的浓度改变量Δc(A)＝1.2mol·L－1，B的浓度改变量Δc(B)＝0.4mol·L－1，C的浓度改变量Δc(C)＝1.2mol·L－1。A、B、C三种物质的浓度改变量之比为3∶1∶3，最终各物质的浓度不变且均不为零，故该反应为可逆反应，化学方程式为3AB＋3C。(3)v(A)＝eq\f(1.2mol·L－1,2min)＝0.6mol·L－1·min－1。答案：(1)A(2)3AB＋3C(3)0.6mol·L－1·min－115．在一个容积固定为2L的密闭容器中，发生反应aA(g)＋bB(g)pC(g)反应状况记录如表：时间c(A)(mol·L－1)c(B)(mol·L－1)c(C)(mol·L－1)0130第2min0.82.60.4第4min0.41.81.2第6min0.41.81.2请细致分析，依据表中数据，回答下列问题：(1)a＝________，b＝________，p＝________。(取最小正整数)(2)第2min到第4min内A的平均反应速率v(A)＝________mol·L－1·min－1。解析：(1)由表中数据可知在0～2min内A、B、C的浓度改变分别为0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0.4mol·L－1，A、B、C的浓度改变之比为1∶2∶2，所以a＝1，b＝2，p＝2。(2)2～4min内A的浓度改变为0.8mol·L－1－0.4mol·L－1＝0.4mol·L－1，所以A的反应速率为eq\f(0.4mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1。答案：(1)122(2)0.2[实力提升]16．向2L密闭容器中通入amol气体A和bmol气体B，在肯定条件下发生反应：xA(g)＋yB(g)pC(g)＋qD(g)已知：平均反应速率v(C)＝eq\f(1,2)v(A)；反应2min时，A的浓度削减了eq\f(1,3)，B的物质的量削减了eq\f(a,2)mol，有amolD生成。回答下列问题：(1)反应2min内，v(A)＝________________，v(B)＝________________。(2)化学方程式中，x＝________，y＝________，p＝________，q＝________。(3)反应平衡时，D为2amol，则B的转化率为_____________________________________。解析：(1)依据化学反应速率定义：v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)＝eq\f(\f(1,3)amol,2L×2min)＝eq\f(1,12)amol·L－1·min－1，v(B)＝eq\f(Δc(B),Δt)＝eq\f(\f(1,2)amol,2L×2min)＝eq\f(1,8)a