高中化学人教版第二章　第一节　第1课时　化学反应速率

第一节化学反应速率第1课时化学反应速率[核心素养发展目标]1.了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。2.根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。一、化学反应速率及其表示方法1.化学反应速率的概念及其表示方法2.同一反应中各物质化学反应速率的关系对于反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示反应的快慢相同，且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，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显()(2)化学方程式中，任何一种物质均可用v=ΔcΔt求出用该物质表示的化学反应速率(3)测定某化学反应从开始到8秒末的反应速率，指的是8秒末的瞬时速率()(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越大()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1.某温度下6.5g锌粒与40mL2.5mol·L-1的硫酸反应，用时10s时恰好收集H2体积44.8mL(0℃、101kPa条件下)。(1)通常可用H+或Zn2+浓度的变化来表示该反应的化学反应速率，若忽略溶液体积的变化，请计算用上述两种物质表示的化学反应速率。答案n(H2)=44.8×10-3依据离子方程式可知：Zn~2H+~Zn2+~H2，|Δn(Zn2+)|=|Δn(H2)|=0.002mol，|Δn(H+)|=2|Δn(H2)|=0.004mol，v(H+)=0.004mol0.04L×10s=0.01mol·L-1·s-1v(Zn2+)=0.002mol0.04L×10s=0.005mol·L-1·s-1(2)为了方便也可以用单位时间内产生H2的物质的量来表示该反应的反应速率，则10s内该反应的反应速率v(H2)=0.0002mol·s-1。

2.在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中，某段时间内用H2表示的反应速率为0.45mol·L-1·s-1，则v(NH3)=mol·L-1·s-1。

答案0.3解析v(NH3)=23v(H2)=23×0.45mol·L-1·s-1=0.3mol·L-1·s化学反应速率的计算公式：v=Δc(1)在同一化学反应中，用不同的物质表示的反应速率数值可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比=化学计量数之比。(2)固体或纯液体的浓度记为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。(3)化学反应速率是一段时间(Δt)内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。二、化学反应速率的计算类型与突破化学反应速率计算的“三段式”模板利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系如：mA(g)+nB(g)pC(g)起始/(mol·L-1) a b c转化/(mol·L-1) xnxm某时刻(ts)/(mol·L-1)a-x b-nxm c+再利用化学反应速率的定义求算v(A)=xtmol·L-1·s-1v(B)=nxmtmol·L-1·s-1v(C)=pxmtmol·L-1·s-1类型一提取表格信息计算化学反应速率1.在2L密闭容器中进行反应：mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g)，式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0~3min内，各物质的物质的量变化如下表所示：XYZQ起始/mol0.712min末/mol0.82.70.82.73min末/mol0.8已知2min内v(Q)=0.075mol·L-1·min-1，v(Z)v(Y)(1)起始时n(Y)=，n(Q)=。

(2)化学方程式中m=，n=，p=，q=。

(3)用Z表示2min内的反应速率为。

(4)2min末Q的转化率为。

答案(1)2.3mol3.0mol(2)1423(3)0.05mol·L-1·min-1(4)10%解析解题时明确化学反应速率与化学计量数的关系以及化学计算的方法。对比X的起始量和2min末的量，可知反应逆向进行。|Δn(Q)|=|v(Q)·V·Δt|=0.075mol·L-1·min-1×2L×2min=0.3mol，对反应过程作“三段式”分析如下：mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g)起始/mol0.7n(Y)1n(Q)转化/molΔn(X)Δn(Y)|Δn(Z)||Δn(Q)|2min末/mol0.82.70.82.7故Δn(X)=0.8mol-0.7mol=0.1molΔn(Z)=0.8mol-1mol=-0.2moln(Q)=0.3mol+2.7mol=3.0mol(1)因v(Z)v(Y)=|ΔΔn(Y)=0.4moln(Y)=2.7mol-0.4mol=2.3mol。(2)m∶n∶p∶q=Δn(X)∶Δn(Y)∶|Δn(Z)|∶|Δn(Q)|=0.1mol∶0.4mol∶0.2mol∶0.3mol=1∶4∶2∶3。(3)v(Q)v(Z)=32，v(Q)=0.075mol·L-1·min-1，故v(Z)=0.05mol·L(4)2min末Q的转化率α(Q)=|Δn(Q)|n(Q)2.Bodensteins研究反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0。温度为T时，在容积为1L的密闭容器中加入0.5molI2和0.5molH2进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080100w(HI)/%05068768080容器中，前20min内的反应速率v(HI)=。

答案0.025mol·L-1·min-1解析根据在20min时，w(HI)=50%可知，在该时间段内生成HI的物质的量为0.5mol，故v(HI)=0.5mol1L×20min=0.025mol·L-1·min-1类型二从图像中获取计算的数据3.一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体并使其发生化学反应，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3B+4D6A+2CB.0~1s内，v(A)=v(C)C.0~6s内，B的平均反应速率为0.05mol·L-1·s-1D.0~6s内，各物质的反应速率相等答案C解析A错，由相同时间内同一反应中，各物质的物质的量变化之比等于其化学计量数之比知，|Δn(B)|∶|Δn(C)|∶Δn(A)∶Δn(D)=(1.0-0.4)mol∶(1.0-0.2)mol∶(1.2-0)mol∶(0.4-0)mol=3∶4∶6∶2，故该反应的化学方程式为3B+4C6A+2D；C对，0~6s内，v(B)=(1.0-0.4)mol2L×6s=0.05mol·L-1·s-1。4.(2024·上海吴淞中学高二检测)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图所示。(1)0~30min时间段内，Y的平均反应速率为。

(2)30min时，N的转化率为。

答案(1)0.0025mol·L-1·min-1(2)40%解析(1)由图可知，30min时消耗M的浓度为0.2mol·L-1，Z的浓度为0.125mol·L-1，则Y的浓度为0.2mol·L-1-0.125mol·L-1=0.075mol·L-1，v(Y)=0.075mol·L-130min=0.0025mol·L-1·min-1。(2)根据两个反应方程式的化学计量数可知，30minM、N两物质消耗的量相同，则N的转化率为在用图像计算化学反应速率时，横坐标一般是时间，要特别注意纵坐标是物质的量还是物质的量浓度，甚至其他表示物质量多少的物理量。类型三用不同物质表示同一化学反应速率5.已知3Cl2+2NH3=N2+6HCl。若反应速率分别用v(Cl2)、v(NH3)、v(N2)、v(HCl)表示，则下列关系式正确的是()A.32v(Cl2)=v(NH3B.13v(Cl2)=v(N2C.12v(Cl2)=v(HClD.13v(NH3)=v(HCl答案B解析反应速率之比等于物质化学计量数之比，则23v(Cl2)=v(NH3)，A错误；2v(Cl2)=v(HCl)，C错误；3v(NH3)=v(HCl)，D6.对于反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，在四种不同情况下测得的反应速率由快到慢的顺序为(填序号)。

①v(NH3)=0.2mol·L-1·s-1②v(O2)=0.24mol·L-1·s-1③v(H2O)=15mol·L-1·min-1④v(NO)=9mol·L-1·min-1答案①>②>③>④根据数值比较化学反应速率大小的思路(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位，若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)，若v(A)a>v(B)b，则说明用三、化学反应速率的测定1.下列方法能实现对应化学反应速率测定的是(填序号)。

化学反应一定时间内①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)用压力传感器测量反应前后体系压强变化②Mg+2HCl=MgCl2+H2↑用分析天平称量镁条反应前后的质量变化③H2O2+2HI=2H2O+I2用比色计测量反应前后颜色深浅④Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O用浊度计测量反应前后浊度变化⑤2H2O22H2O+O2↑用注射器收集反应后气体体积答案②③④⑤2.在KMnO4与H2C2O4反应中，KMnO4与H2C2O4反应的离子方程式：

。

可通过测定来测定该反应的反应速率。

答案2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++8H2O+10CO2解析高锰酸钾溶液呈紫红色，具有强氧化性，被草酸还原后，溶液的紫红色会褪去。课时对点练[分值：100分][1~8题，每小题7分]题组一化学反应速率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.化学反应速率可以是正值，也可以是负值D.化学反应速率常用单位有“mol·L-1·s-1”和“mol·L-1·min-1”答案C2.化学反应速率可以通过实验测定。下列说法错误的是()A.酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应，可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率B.锌与稀硫酸反应，可以通过测量一定时间内产生的H2体积来计算反应速率C.可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能力等来测定反应速率D.恒温恒容条件下发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，可以通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率答案D解析D项中恒温恒容条件下，反应前后气体的压强始终不变，不能通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率。3.对于反应：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，下列判断正确的是()A.用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同B.不能用CaCO3的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用水来表示C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D.用单位时间内CaCl2浓度的减小来表示其化学反应速率答案A解析在同一反应中，各物质表示的化学反应速率之比等于同一时间内各物质的浓度变化量之比，用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同，但表示的意义相同，故A符合题意；化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示，CaCl2是生成物，则可用单位时间内CaCl2浓度的增大表示其反应速率，故D不符合题意。4.下列测量化学反应速率的依据不可行的是()选项化学反应测量依据(单位时间内)A2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)温度、压强一定时，气体体积变化BNa2SO4+BaCl2BaSO4↓+2NaCl沉淀质量变化CCO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)温度、体积一定时，体系压强变化DH2O2+2HI2H2O+I2溶液体积一定时，I-的浓度变化答案C解析该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以温度、体积一定时反应过程中混合气体的压强始终保持不变，测量依据不可行，C符合题意。题组二化学反应速率的表示方法及简单计算5.下列关于化学反应速率的说法不正确的是()A.化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L-1B.反应速率一般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，其计算公式为v=ΔC.同一化学反应，用不同物质表示反应速率，数值可能不同，但是速率之比满足化学方程式的化学计量数之比D.在反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)中，t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则t1~t2时间内，SO3(g)生成的平均速率为v=c2答案A解析化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1是指1s内某物质的浓度变化量为0.8mol·L-1，A项错误。6.(2024·北京清华附中月考)一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：2A(s)+3B(g)=2C(g)+4D(g)，测得5min时，A的物质的量减小了10mol，则0~5min内该反应的平均反应速率为()A.v(A)=1.0mol·L-1·min-1B.v(B)=1.5mol·L-1·min-1C.v(C)=2.0mol·L-1·min-1D.v(D)=0.5mol·L-1·min-1答案B解析本题利用v=ΔcΔt=ΔnV·Δt题组三化学反应速率大小的比较7.高温条件下甲醇(CH3OH)分解生成燃料气(CO、H2)，反应原理为CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)。下列表示该反应速率最快的是()A.v(CH3OH)=1mol·L-1·s-1B.v(CO)=1.5mol·L-1·s-1C.v(H2)=2mol·L-1·s-1D.v(CO)=1.5mol·L-1·min-1答案B解析A项，v(CH3OH)=1mol·L-1·s-1；B项，v(CH3OH)=v(CO)=1.5mol·L-1·s-1；C项，v(CH3OH)=v(H2)2=1mol·L-1·s-1；D项，v(CH3OH)=v(CO)=1.5mol·L-1·min-1=1.560mol·L8.(2024·江西抚州临川一中期中)在四种不同条件下，分别进行反应2M(g)+3N(g)4P(g)+Q(g)，实验测得反应速率分别为①v(M)=0.20mol·L-1·min-1、②v(N)=0.45mol·L-1·min-1、③v(P)=0.40mol·L-1·min-1、④v(Q)=0.01mol·L-1·s-1。下列关于四种条件下的反应速率大小关系的比较正确的是()A.②>①>③>④ B.④>②>③>①C.④>③=①>② D.④>②>①=③答案D解析①v(M)=0.20mol·L-1·min-1时，v(Q)=12v(M)=0.10mol·L-1·min-1；②v(N)=0.45mol·L-1·min-1时，v(Q)=13v(N)=0.15mol·L-1·min-1；③v(P)=0.40mol·L-1·min-1时，v(Q)=14v(P)=0.10mol·L-1·min-1；④v(Q)=0.01mol·L-1·s-1=0.60mol·L-1·min-1。反应速率大小关系：④>②>①=③[9~12题，每小题7分]9.(2024·北京海淀高二检测)H2(g)+I2(g)2HI(g)在1L的恒温容器中进行，反应过程中部分数据如表：反应时间/minn(H2)/moln(I2)/moln(HI)/mol0440102若在起始时总压为p0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数，则10min内H2(g)的反应速率为()A.0.25p0kPa·min-1 B.0.025p0kPa·min-1C.0.005p0kPa·min-1 D.0.016p0kPa·min-1答案B解析H2(g)+I2(g)2HI(g)为反应前后气体总物质的量不变的反应，则反应中的任意时刻总压不变，均为p0kPa，列三段式：H2(g)+I2(g)2HI(g)起始/mol440转化/mol22410min时/mol224反应前H2(g)的分压为44+4×p0kPa=0.5p0kPa，10min时H2(g)的分压为22+2+4×p0kPa=0.25p0kPa，则10min内用H2(g)表示的反应速率为0.5p0kPa-0.25p010.将15molA与B的混合物充入容积为2L的恒容密闭容器中，在一定温度下发生反应：2A(g)+3B(g)C(g)+2D(g)，经过15min达到化学平衡状态，达到化学平衡状态时容器内的压强是反应前的45，则0~15min内用B的浓度变化表示的反应速率是()A.0.15mol·L-1·min-1B.0.3mol·L-1·min-1C.0.45mol·L-1·min-1D.0.6mol·L-1·min-1答案A解析反应达到化学平衡状态时容器中混合气体的物质的量为45×15mol=12mol，设初始时A的物质的量是xmol，A的物质的量的变化量是ymol2A(g)+3B(g)C(g)+2D(g)起始/molx15-x00转化/moly1.5y0.5yy平衡/molx-y15-x-1.5y0.5yy则x-y+15-x-1.5y+0.5y+y=12，解得y=3，所以v(B)=3×1.5mol2L15min=0.15mol·L-1·min11.某温度下，在2L密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)+bB(g)cC(g)ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0)。12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为0.8mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A.前12s内，A的平均反应速率为0.025mol·LB.12s后，A的消耗速率等于B的生成速率C.化学计量数之比b∶c=1∶2D.12s内，A和B反应放出的热量为0.2QkJ答案C解析由图像分析可知，前12s内A的浓度变化为Δc(A)=0.2mol·L-1-0.8mol·L-1=-0.6mol·L-1，反应速率v(A)=-Δc(A)Δt=0.6mol·L-112s=0.05mol·L-1·s-1，A错误；前12s内B的浓度变化为Δc(B)=0.3mol·L-1-0.5mol·L-1=-0.2mol·L-1，反应速率v(B)=-Δc(B)Δt=0.2mol·L-112s=160mol·L-1·s-1，依据题意v(C)=Δc(C)Δt=Δn(C)VΔt=0.8mol2L12s=130mol·L-1·s-1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，则3∶b∶c=0.05∶160∶130，解得b=1，c=2，b∶c=1∶2，C正确；由上述分析可知，该反应的化学方程式为3A(g)+B(g)2C(g)，其中A、B化学计量数不同，12s后达到平衡状态，A的消耗速率不等于B的生成速率，B错误；3molA完全反应放热QkJ，12s内A反应的物质的量为12.(2024·湖南衡阳期中)在一定温度下，10mL0.40mol·L-1H2O2发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如表所示(液体体积变化忽略不计)。下列叙述不正确的是()t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9A.反应至6min时，c(H2O2)=0.3mol·L-1B.0~6min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1C.6~10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1D.反应至6min时，过氧化氢的分解率为50%答案A解析反应2H2O22H2O+O2↑，根据题表中数据可知，0~6min内产生的氧气的物质的量Δn(O2)=22.4×10-3L22.4L·mol-1=0.001mol，|Δn(H2O2)|=0.002mol，故反应至6min时c(H2O2)=0.01L×0.40mol·L-1-0.002mol0.01L=0.2mol·L-1，A错误；0~6min，v(H2O2)=0.002mol0.01L×6min≈3.3×10-2mol·L-1·min-1，B正确；在一定温度下，反应物浓度越大反应速率越快，随着反应的进行，H2O2的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢，故6~10min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1，C正确；反应至613.(8分)化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量。某同学利用如图所示装置测定化学反应速率。(已知：S2O32-+2H+=H2O+S↓+SO2(1)为保证实验的准确性、可靠性，利用该装置进行实验前应先进行的步骤是；

除如图所示装置的实验用品、仪器外，还需要的一种实验仪器是。