高中化学人教版必修第二册2026版步步高学习第六章　第二节　第1课时　化学反应的速率

第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率[核心素养发展目标]1.了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。2.理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。3.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。一、化学反应速率及其表示方法化学反应速率思考1以锌和稀硫酸反应为例，通过测量什么数据可以来定量表示该反应的快慢？提示单位时间内锌的质量变化、单位时间内生成氢气的体积和单位时间内硫酸反应的物质的量。思考2已知合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，其浓度数据如下：N2H2NH3起始浓度/(mol·L-1)1.03.002s末浓度/(mol·L-1)0.61.80.8(1)2s内，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为、、，则2s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为、、。提示2s内，Δc(N2)=(1.0-0.6)mol·L-1=0.4mol·L-1，Δc(H2)=(3.0-1.8)mol·L-1=1.2mol·L-1，Δc(NH3)=(0.8-0)mol·L-1=0.8mol·L-1，2s内，v(N2)=Δc(N2)Δt=0.4mol·L-1v(H2)=Δc(H2)Δt=1.2mol·L-1v(NH3)=Δc(NH3)Δt=0.8mol·L-1(2)根据上述计算，同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？提示同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同；用不同物质表示同一反应的化学反应速率时，化学反应速率之比等于其化学计量数之比。1.判断正误(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)对有固体参加的化学反应，可用单位时间内固体浓度的改变量表示化学反应速率()(3)化学反应速率的单位通常为mol·s-1或mol·min-1()(4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率()答案(1)×(2)×(3)×(4)×2.(2025·北京朝阳期中)一定条件下，在容积为1L的密闭容器中发生反应：N2+3H22NH3，1min后测得生成0.06molNH3，则该段时间内N2的化学反应速率为()A.0.01mol·L-1·min-1B.0.02mol·L-1·min-1C.0.03mol·L-1·min-1D.0.06mol·L-1·min-1答案C解析1min后测得生成0.06molNH3，则v(NH3)=0.06mol1L1min=0.06mol·L-1·min-1，则v(N2)=12×0.06mol·L-1·min-1=0.03mol·L-1·min-13.(2025·黑龙江牡丹江期中)对于反应：3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是()A.v(A)=3mol·L-1·min-1B.v(B)=1mol·L-1·min-1C.v(C)=8mol·L-1·min-1D.v(D)=4mol·L-1·min-1答案C解析A项，v(A)=3mol·L-1·min-1；B项，v(A)=3v(B)=3×1mol·L-1·min-1=3mol·L-1·min-1；C项，v(A)=1.5v(C)=1.5×8mol·L-1·min-1=12mol·L-1·min-1；D项，v(A)=1.5v(D)=1.5×4mol·L-1·min-1=6mol·L-1·min-1，故选C。化学反应速率大小的比较方法(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)，比较v(A)a与v(B)b，若v(A)a>二、影响化学反应速率的因素1.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响探究温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响实验操作实验现象实验结论①产生气泡速率较慢；②产生气泡速率较快对于反应：2H2O22H2O+O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快滴加1mol·L-1盐酸的试管产生气泡速率更快增大反应物盐酸的浓度，生成CO2的速率加快①无明显现象；②能产生大量气泡MnO2可以使H2O2的分解速率加快思考1在1L密闭容器中充入一定量的N2和H2，在一定的温度和压强下反应生成氨气。当使容器的体积缩小时，化学反应的速率会发生如何变化？提示有气体参加的反应，缩小容器的体积，气体浓度增大，压强增大，化学反应速率加快。2.影响化学反应速率的因素(1)内因反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。(2)外因(变量控制法：其他条件不变，只改变一个条件)思考2在带有活塞的密闭容器中发生反应：3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)，分析改变下列条件，化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，并阐述理由。(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)：，理由：。(2)保持容器的容积不变，增加水蒸气的通入量：，理由：。(3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气：，理由：。(4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气：，理由：。提示(1)不变纯固体的浓度视为常数，改变用量不影响化学反应速率(2)变大增大反应物浓度，化学反应速率变大(3)变小保持压强不变，充入氩气，容器容积增大，水蒸气的浓度变小，因此化学反应速率变小(4)不变容器的容积不变，充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因此化学反应速率不变压强对反应速率影响的理解压强对化学反应速率的影响是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。(1)对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。(2)对有气体参加的化学反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解为压强改变→物质浓度改变a.恒温时：增大压强体积缩小化学反应速率增大；b.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。恒容：充入“惰性气体”→总压增大→反应物浓度不变→化学反应速率不变；恒压：充入“惰性气体”→体积增大→反应物浓度减小→化学反应速率减小。1.判断正误(1)无论是吸热反应还是放热反应，温度升高，反应速率一定增大()(2)对一定条件下发生的反应：C(s)+O2(g)=CO2(g)，增加C的量，化学反应速率加快()(3)改变压强，化学反应速率一定改变()(4)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与H2O的反应速率大小()(5)Fe与盐酸反应时，加入NaCl固体，由于c(Cl-)增大而使反应速率加快()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×2.(2025·四川内江段考)下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是()A.铁与稀硫酸反应制取氢气时，改用98%浓硫酸B.Na与水反应时，增加水的用量C.Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应时，增大压强D.亚硫酸钠和硫酸反应制备SO2时，适当加热答案D解析常温下，铁遇浓硫酸发生钝化现象，加热时反应不生成氢气，生成二氧化硫，A错误；钠与水反应时，增大水的用量不影响反应速率，B错误；该反应没有气体参加或生成，增大压强，反应速率不变，C错误。3.(2024·福建漳州高一期中)在下列事实中，什么因素影响了化学反应速率？(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸。。(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒。。(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2后很快产生气体。。(4)夏天食品容易变质，冬天就不易发生该现象。。(5)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L-1的盐酸和1mol·L-1的盐酸中反应，反应速率不同。。答案(1)光(2)反应物的接触面积(3)催化剂(4)反应温度(5)反应物的浓度课时对点练[分值：100分][1~8题，每小题5分]题组一化学反应速率的含义及表示方法1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢B.1mol·L-1·s-1的反应速率一定比0.5mol·L-1·s-1的反应速率大C.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-1D.当速率的单位是mol·L-1·s-1时，任何反应物或生成物均可以表示化学反应速率答案A解析化学反应速率是用于衡量一段时间内化学反应进行快慢的物理量，A正确；化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度变化量来表示，而固体或纯液体的浓度视为常数，不能表示化学反应速率，D错误。2.(2025·四川内江期中)已知反应：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最慢的是()A.v(NO2)=0.72mol·L-1·min-1B.v(CO)=1.5mol·L-1·min-1C.v(N2)=0.04mol·L-1·s-1D.v(CO2)=0.1mol·L-1·s-1答案A解析A项，v(CO)=2v(NO2)=1.44mol·L-1·min-1；B项，v(CO)=1.5mol·L-1·min-1；C项，v(CO)=4v(N2)=0.16mol·L-1·s-1=9.6mol·L-1·min-1；D项，v(CO)=v(CO2)=0.1mol·L-1·s-1=6mol·L-1·min-1；反应速率大小顺序是C>D>B>A。3.(2025·哈尔滨段考)已知反应：4NH3+3O22N2+6H2O。若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(N2)、v(H2O)表示，则下列关系正确的是()A.4v(NH3)=3v(O2)B.3v(O2)=2v(N2)C.3v(N2)=v(H2O)D.v(O2)=2v(H2O)答案C4.将4molA气体和2molB气体置于1L的密闭容器中，混合后发生反应：2A(g)+B(g)2C(g)，若经2s后测得C的浓度为1.2mol·L-1，下列说法正确的是()A.用物质A表示2s末的反应速率为0.6mol·L-1·s-1B.反应后的压强是开始时的1.2倍C.2s末物质A的转化率为70%D.此时C的产率为30%答案D解析根据三段式分析：2A(g)+B(g)2C(g)起始/(mol·L-1)420变化/(mol·L-1)1.20.61.22s末/(mol·L-1)2.81.41.22s内A的平均反应速率为1.2mol·L-12s=0.6mol·L-1·s-1，化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，A错误；反应后气体的总物质的量等于2.8mol+1.4mol+1.2mol=5.4mol，反应前气体的总物质的量为4mol+2mol=6mol，反应后的压强是开始时的0.9倍，B错误；2s末A的转化率为1.2mol4mol×100%=30%，C错误；假设4molA气体和2molB气体完全反应生成C的物质的量应为4mol，2s末物质C的物质的量为1.2mol，则C题组二化学反应速率的影响因素5.(2024·广东江门高一段考)下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是()A.Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C.N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应D.加热时，MnO2与浓盐酸反应，而不与稀盐酸反应答案A解析A项，与硝酸、盐酸的氧化性有关，反应速率由物质本身的性质决定；B项，硝酸的浓度不同，反应速率不同，为外因；C项，常温、常压下及放电均为反应条件，为外因；D项，浓盐酸与稀盐酸浓度不同，为外因。6.(2025·广州期中)下列有关化学反应速率的说法正确的是()A.SO2的催化氧化反应中，增大气体压强可以加快反应速率B.工业合成氨反应是一个放热反应，所以降低温度，反应速率加快C.常温下，用Al片和稀硫酸反应制H2时，可改用98%的浓硫酸加快生成H2的速率D.制取Fe(OH)3胶体时，将饱和FeCl3溶液滴入NaOH溶液中比滴入水中生成胶体速率更快答案A解析增大气体压强，反应物浓度增大，反应速率加快，A正确；降低温度，反应速率减小，B错误；常温下，浓硫酸使Al钝化，阻碍反应的进行，不能用98%的浓硫酸替换稀硫酸，C错误；饱和FeCl3溶液滴入NaOH溶液中，得到的是Fe(OH)3沉淀，而不是Fe(OH)3胶体，D错误。7.(2025·广东东莞期中)在密闭系统中有反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)，能使反应速率增大的措施是()①恒容条件下分离一氧化碳②升高温度③将炭粉碎④恒容条件下通入CO2⑤增加C的量A.①②③④ B.②③④⑤C.②③④ D.①②③④⑤答案C解析①恒容条件下分离出CO，生成物浓度减小，导致反应速率减小；⑤碳为固体，增加C的量，其浓度不变，对反应速率无影响。8.(2025·北京海淀段考)已知：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。下列说法不正确的是()A.该反应属于置换反应，也属于氧化还原反应B.降低温度或稀释溶液均可降低氢气产生的速率C.其他条件不变，将反应中的铁块改为铁粉可加快化学反应速率D.向溶液中加入几滴CuSO4溶液，因为发生反应消耗Fe，所以生成气体的速率降低答案D解析向溶液中加入几滴CuSO4溶液，Fe会置换出Cu，Fe、Cu和稀硫酸构成原电池，加快电子转移，从而加快生成氢气的速率，故选D。[9~11题，每小题8分]9.(2024·苏州高一段考)下列实验方案可用于探究浓度对H2O2溶液分解速率影响的是()A.2支试管均盛有2mL5%H2O2溶液，向其中一支试管中加入少量MnO2，与另一支对比B.2支试管均盛有2mL5%H2O2溶液，将其中一支试管放入75℃热水中，与另一支对比C.2支试管均盛有2mL5%H2O2溶液，向其中一支试管中加入少量MnO2，另一支中加入少量FeCl3D.2支试管分别盛有2mL5%H2O2溶液、2mL30%H2O2溶液，均加入等量的MnO2答案D解析A项，是探究催化剂对反应速率的影响；B项，是探究温度对反应速率的影响；C项，是探究不同催化剂对反应速率的影响；D项，只有浓度不同，是探究浓度对反应速率的影响。10.(2025·山东沂源期中)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400mL稀盐酸中加入足量的锌粒(假设溶液体积不变)，用排水法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)：时间t/min12345氢气体积/mL(标准状况)105217334410476下列说法错误的是()A.1~2min内，用盐酸的浓度变化表示的平均反应速率为0.025mol·L-1·min-1B.化学反应速率最大时间段为t0~1C.根据以上实验数据可以判定该反应为放热反应D.反应开始时，若向盐酸中滴加几滴CuSO4溶液，则3min时产生氢气的体积>334mL(标准状况)答案B解析1~2min内生成氢气的体积为217mL-105mL=112mL，物质的量是0.005mol，消耗氯化氢是0.01mol，因此用盐酸的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol0.4L×1min=0.025mol·L-1·min-1，A正确；根据表中数据可知0~1、1~2、2~3、3~4、4~5生成氢气分别是105mL、112mL、117mL、76mL、66mL，所以化学反应速率最大时间段为t2~3，B错误；随着反应的进行反应速率先增大后减小，而盐酸的浓度一直是减小的，所以反应速率增大只能是温度升高，这说明该反应为放热反应，C正确；向盐酸中滴加少量的硫酸铜溶液，锌置换出铜，构成原电池加快反应速率，因此相同时间内产生氢气的体积比未加CuSO411.(2024·徐州高一段考)在2L恒容密闭容器中，充入0.6molX气体和0.4molY气体，发生如下反应：3Xg+Yg=nZg+2Wg，5min末容器中W的物质的量为0.2mol。若测得前5min以Z的浓度变化来表示的平均反应速率为0.01mol·L-1·min-1，则上述反应的化学方程式中Z的化学计量数n的值是()A.1 B.2 C.3 D.4答案A解析根据三段式：3Xg+Yg=nZg+2Wg起始/mol0.60.400转化/mol0.30.10.1n0.25min末/mol0.30.30.1n0.2则0.1nmol=5min×0.01mol·L-1·min-1×2L=0.1mol，则n=1，故选A。12.(12分)(2024·河南濮阳高一段考)下表是稀硫酸与金属铁反应的实验数据(忽略反应过程中溶液体积的变化)：实验序号金属质量/g金属状态cH2(mol·L-1)VH/mL溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后ⅰ1.12丝0.5502034500ⅱ1.12粉末0.550203550ⅲ1.12丝0.7502036250ⅳ1.12丝1.0502035125ⅴ1.12丝1.050355050回答下列问题：(1)反应的离子方程式为。(2)500s内反应ⅰ中vH2SO4=mol·L-1·s-1，生成H2的体积为L(3)由实验ⅰ、ⅲ可得出的结论是。(4)该实验还能够说明影响反应速率的因素有。(5)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近，推测其原因：。答案(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑(2)8×10-40.448(3)其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越快(4)温度、反应物接触面积(5)因为所有反应中，金属质量和硫酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，故溶液温度变化值相近解析(2)反应ⅰ中500s时金属消失，即Fe全部反应完，1.12gFe的物质的量为0.02mol，消耗硫酸0.02mol，vH2SO4=0.02mol0.05L500s=8×10-4mol·L-1·s-1；生成氢气0.02mol，标准状况下体积为0.02mol×22.4(3)实验ⅰ和实验ⅲ探究的是反应物浓度对化学反应速率的影响，其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越快。13.(6分)(2024·南昌高一段考)在2L恒温恒容密闭容器中投入2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应，如图是SO2和SO3随时间的变化曲线。(1)前10minSO3的平均反应速率为；25min时，SO2的转化率为。(2)以下操作会引起化学反应速率变快的是(填字母)。A.向容器中通入氦气 B.升高温度C.扩大容器的容积 D.向容器中通入O2E.使用正催化剂答案(1)0.05mol·L-1·min-170%(2)BDE解析(1)由图可知，前10minSO3的平均反应速率为1.0mol2L×10min=0.05mol·L-1·min-1；25min时，SO2的转化率为2.0mol-0.6mol2.0mol×100%=70%。(2)向恒容容器中通入不参与反应的氦气，体系中参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变，故A错误；升高温度，反应速率加快，故B正确；扩大容器的容积，气体浓度减小，反应速率减慢，故C错误；向容器中通入氧气，反应物的浓度增大，反应速率加快，故14.(18分)(20