化学反应速率及计算

1、第一节第一节 化学反应速率化学反应速率 一化学反应速率一化学反应速率 1. 概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量，通常用单位时间内反应物 浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 c 2. 表达式：v；v 表示平均速率，常用的单位是mol/(Lmin)或 mol/(Ls)。 t 3. 表示化学反应速率的注意事项 (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， 必须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加的反应 一般不用纯液体

2、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。 例例 1:1: 判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。 (1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。 () (2)化学反应速率为 0.8 mol/(Ls)是指 1 s 时某物质的浓度为 0.8 mol/L。() (3)化学反应速率的数值越大，反应进行得越快。() (4)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢。() (5)对于化学反应来说，反应速率越大

3、，反应现象就越明显。() 答案：(1)(2)(3)(4)(5) 即时练习：即时练习： 1.下列关于化学反应速率的说法，不正确的是(C) 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/(Ls)”和“mol/(Lmin)” 2. 用纯净的 CaCO3与 1 molL1 100 mL 稀盐酸反应制取 CO2。关于此反应，下列说法不正 确的是(D) 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H2的量表示该反应的反

4、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 3. 下列有关化学反应速率的说法中正确的是(D) 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/(Lmin)，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/(Lmin) D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 二化学反应速率的计算方法二化学反应速率的计算方法 c (1)利用反应速率的定义式v。

5、 t 例例 2:2: 在 N23H2 高温、高压 2NH3的反应中， 在 5 s 内 NH3的浓度由 1 mol/L 减至 6 mol/L。 则 NH3的平均反应速率是(B) A2.4 mol/(Ls)B1.0 mol/(Ls) C0.8 mol/(Ls)D0.08 mol/(Ls) 即时练习：即时练习： 1. 在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s 末硫酸的浓度减少了0.6 molL1，若不考虑反应过程 中溶液体积的变化，则 10 s 内消耗硫酸的平均反应速率是(A) 催化剂 A0.06 molL1min1 B1.8 molL1min1 C1.2 molL1min1 D0.18 molL1min

6、1 2. A 与 B 反应生成 C，假定反应由 A、B 开始，它们的起始浓度均为 1 mol/L。反应进行 2 min 后 A 的浓度为 0.8 mol/L，B 的浓度为 0.6 mol/L，C 的浓度为 0.6 mol/L。2 min内反应的 平均速率为：v(A)_，v(B)_，v(C)_。 10.8 mol/L 2 min 10.6mol/L 2 min v(A)0.1 mol/(Lmin)，v(B)0.2 mol/(Lmin)，v(C) 0.60mol/L 0.3 mol/(Lmin)， 2 min 3. 反应 4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经 2 min 后，B 的浓度减少

7、了 0.6 mol/L。下列反 应速率的表示正确的是(B) A用 B 表示的反应速率是 0.3 mol/(Ls) B用 B 表示的反应速率是 0.3 mol/(Lmin) C2 min 末时的反应速率，用B 表示为 0.3 mol/(Lmin) D在这 2 min 内用 B 表示的反应速率的值是减小的 cnBcn (2) 反应速率的定义式 v，由于 cB，有 v tVtVt 例例 3 3：氨分解反应在容积为 2 L 的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4 mol,5 s 末为 2.4 mol，则用氨气表示该反应的速率为(A) A0.32 mol(Ls)1B0.16 mol(Ls)1 即

8、时练习：即时练习： 1. 在2L密闭容器中加入4molA和6molB， 发生以下反应： 4A(g)+6B(g) 若经 5s 后，剩下的 A 是 2.5mol，则 A 的反应速率是（B） A0.225 mol /(Ls) C0.45 mol /(Ls) B0.15 mol /(Ls) D0.9 mol /(Ls) 4C(g) +5D(g)。 C1.6 mol(Ls)1D0.8 mol(Ls)1 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 (A) A0.4 molL1s1 C0.2 molL1s1 B0.3

9、molL1s1 D0.1 molL1s1 3. 氨分解反应在容积为 2 L 的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4 mol,5 s 末 为 2.4 mol，则用氨气表示该反应的速率为(A) A.0.32 molL1s1 B.0.16 molL1s1 C.1.6 molL1s1D.0.8 molL1s1 4. 在2L密闭容器中加入4molA和6molB， 发生以下反应： 4A(g)+6B(g) 若经 5s 后，剩下的 A 是 2.5mol，则 A 的反应速率是（ B） A0.225 mol /(Ls) C0.45 mol /(Ls) B0.15 mol /(Ls) D0.9 mol /(

10、Ls) 4C(g) +5D(g)。 5. 5.6 g铁粉投入到盛有 100 mL 2 mol/L稀硫酸的烧杯中，2 min时铁粉刚好溶解(溶解前 后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是(C) Av(Fe)0.5 mol/(Lmin) Bv(H2SO4)1 mol/(Lmin) Cv(H2SO4)0.5 mol/(Lmin) Dv(Fe)1 mol/(Lmin) 6. 对于反应：4NH35O2= 4NO6H2O，在1 L 密闭容器中进行，半分钟后水蒸气的物 质的量增加了 0.45 mol，则 v(NH3)_，v(O2)_，v(H2O)_0.6 mol/(Lmin)0.75 mo

11、l/(Lmin)09 mol/(Lmin) （3）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， vAvBvCvD ，即 vAvBvCvDmnpq。 mnpq 例例 4 4：已知反应：A3B=2CD，在某一段时间内以 A 的浓度变化表示的化学反应速率 为 1 mol/(Lmin)，则此段时间内以 C 的浓度变化表示的化学反应速率为() A0.5 mol/(Lmin)B1 mol/(Lmin) C2 mol/(Lmin)D3 mol/(Lmin) 解析：选 C根据反应速率之

12、比等于各物质的化学计量数之比，即 v(A)v(C)12， 而 v(A)1 mol/(Lmin)，则 v(C)2 mol/(Lmin)。 即时练习：即时练习： 1. 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) 解析：选 C速率之比等于方程式的计量系数之比。A 项，v(W)v(Z)；B 项，3v(X) 2v(Z)；C 项，2v(X)v(Y)；D 项，2v(W)3v(X)。 2. 在 N23H22NH3的反应中，在 5 s 内 N2的浓度由 6 mol/L 减至

13、 2 mol/L。则 NH3 的化学反应速率是() A2.4 mol/(Ls)B1.6 mol/(Ls) C0.8 mol/(Ls)D0.08 mol/(Ls) 6 mol/L2 mol/L 解析： 选 Bv(N2)0.8 mol/(Ls)， 则 v(NH3)2v(N2)1.6 mol/(Ls)。 5 s 3. 在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s末硫酸的浓度减少了 0.6 mol/L，若不考虑反应过程 中溶液体积的变化，则 10 s 内生成硫酸铝的平均反应速率是() A0.02 mol/(Lmin) B1.8 mol/(Lmin) C1.2 mol/(Lmin) D0.18 mol/(Lmin

14、) 0.6 mol/L1 解析： 选 Cv(H2SO4)0.06 mol/(Ls)， vAl2(SO4)3 0.06 mol/(Ls)0.02 10 s3 mol/(Ls)60 s/min1.2 mol/(Lmin)。 4. 5.6 g铁粉投入到盛有 100 mL 2 mol/L稀硫酸的烧杯中，2 min时铁粉刚好溶解(溶解前 后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是() Av(Fe)0.5 mol/(Lmin) Bv(H2SO4)1 mol/(Lmin) Cv(H2SO4)0.5 mol/(Lmin) Dv(FeSO4)1 mol/(Lmin) 解析：选 C铁粉为固体，其物质

15、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0.1 mol， 参加反应的H2SO4为0.1 mol， 所以v(H2SO4)0.5 mol/(Lmin)， v(FeSO4)0.5 mol/(Lmin)，B、D 错。 5. A、B、C 均是气态物质，在mAnBpC 反应中，反应开始 10s 后，A 减少 1mol，B 减少 1.25mol，C 增加 0.5mol，则mnp为（ ） A、132B、312C、452D、无法确定 6. 反应 4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)在 10 L 的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸 气的物质的量增加了 0.45 mol，

16、则此反应的平均速率v(X)可表示为(C) Av(NH3)0.010 molL1s1 Bv(O2)0.001 0 molL1s1 Cv(NO)0.001 0 molL1s1 Dv(H2O)0.045 molL1s 1 （4）利用反应速率的定义式v 例例 5 5：在 N23H2 cn 进行式子的变换，求 n 和 t tVt 2NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了 0.6 molL1， 在此段时间内用 H2表示的平均反应速率为0.45 molL1s1，则此段时间是(B) A1 sB2 sC44 sD1.33 s 即时练习：即时练习： 1 把 0.6 mol X 气体和 0.4 mol

17、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/(Lmin)，则n是() A1B2C3D4 0.2 mol 2 LcvZn2vZ 解析： 选 Av(W)0.02 mol/(Lmin)， 由 ， 则 n t5 minvW2vW 20.01 mol/Lmin 1。 0.02 mol/Lmin 2. 在 N23H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了 0.6 molL ，在此 11 1 段时间内用 H2表示的平均反应速率为0.45 m

18、olL s ，则此段时间是() A.1 sB.2 sC.44 sD.1.33 s 3.在 2 L 的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)=2C(g)，若最初加入的 A 和 B 都是 4 mol， 测得 10 s内 A 的平均速率v(A)0.12 molL s ，则反应进行到 10 s时容器中 B 的物 质的量是() A.1.6 molB.2.8 molC.3.2 molD.3.6 mol 4 在 2 L 密闭容器中， 发生 3A （g） B （g） =2C （g） 的反应， 若最初加入 A 和 B 都是 4 mol， A 的平均反应速率为 0. .12 mol s ，则 10 s 后容器中

19、B 的物质的量是（） A、 1. .6 molB、 2. .8 molC、 3. .2 molD、 3. .6 mol 5. 将 10 mol A 和 5 mol B 放入 10 L 真空容器内， 某温度下发生反应： 3A(g)B(g)= 2C(g)， 在最初的 0.2 s 内，消耗 A 的平均速率为 0.06 mol/(Ls)，则在 0.2 s 时，容器中 C 的物 质的量是 () A0.12 molB0.08 molC0.04 molD0.8 mol 解析：选 Bv(A)v(C)32，则 v(C)0.04 mol/(Ls)，n(C)0.2 s0.04 mol/(Ls)10 L 0.08 m

20、ol (5)利用“三段式”计算格式进行计算： 写出化学方程式。 根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度(或物质的量，下同)、浓度的变化量及 一段时间后的浓度，未知量可设未知数表示，即“三段式”。 根据起始浓度与一段时间后的浓度的差等于浓度的变化量及变化量之比等于对应物质的 化学计量数之比，列出关系式计算。 11 11 计算中注意以下量的关系： 对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)； 对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)； c转化 转化率100%。 c起始 物质的百分含量=溶质的质量/溶液的质量*100% 例例 6 6：将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L

21、 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应： 2A(g)B(g)2C(g)。若 2 s 末测得 C 的浓度为 0.6 mol/L，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/(Ls)； 用物质 B 表示的反应的平均速率为0.6 mol/(Ls)； 2 s 末，物质 A 的转化率为 70%； 2 s 末，物质 B 的浓度为 0.7 mol/L。 其中正确的是() AB CD 解析由三段式表示：2A(g)B(g)2C(g) 开始物质的量浓度(mol/L)210 转化物质的量浓度(mol/L)0.60.30.6 2 s 末物质的量浓度(mol/L)1.40.70.6 0.6

22、mol/L 所以 v(A)0.3 mol/(Ls)， 2 s 0.3 mol/L v(B) 0.15 mol/(Ls)， 2s A 的转化率为 0.6 mol/L100%30%， 2 mol/L 2 s 末时 c(B)0.7 mol/L。 答案B 即时练习：即时练习： 1. 向体积为 2 L 的密闭容器中加入 2 mol SO2和 1 mol O2，进行可逆反应： 2SO2O2 2SO3，反应 2 min 后，测得 O2的物质的量为 0.8 mol。 (1)2 min 内，SO2的物质的量减少了_，SO3的物质的量增加了_。 (2)若用 O2的浓度变化来表示该反应的反应速率，则v(O2)_。

23、解析：2SO2O22SO3 n(初)/mol210 n/mol0.40.20.4 m(2 min)/mol1.60.80.4 (1)n(SO3)n(SO2)2n(O2)(1 mol0.8 mol)20.4 mol。(2)v(O2) 0.05 mol/(Lmin)。 答案：(1)0.4 mol0.4 mol(2)0.05 mol/(Lmin) 2. 在一定温度下， 向一个 2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入 1 mol N2和 3 mol H2， 经过一段时间后，测得容器内压强是起始时的 0.9 倍。在此时间段内 H2的平均反应速率为 0.1 molL1min1，则经过时间为(B) A

24、.2 minB.3 minC.4 minD.5 min 3. 将等物质的量的 A 和 B， 混合于 2 L 的密闭容器中， 发生如下反应： 3A(g)B(g)=xC(g) 2D(g)，经过 5 min 后测得 D 的浓度为 0.5 molL1，c(A)c(B)35，C 的反应速率是 0.1 molL1min1，A 在 5 min 末的浓度是_，B 的平均反应速率是_，x 的值 是_。 答案：0.75 molL10.05 molL1min12 三三. . 化学反应速率的比较化学反应速率的比较 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，而要进行一

25、定的转化，具体比较方法如下： 0.2 mol 2 L2 min (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 速率比 B 例例 3 3：对于反应 A 23B2=2C 来说， 以下化学反应速率的表示中， 反应速率最快的是( ) A v(B2)0.8 mol/(Ls) Bv(A2)0.4 mol/(Ls) Cv(C)0.6 mol/(Ls) D v(B2)0.42 mol/(Ls) 即时练习：即时练习： 1. 在四个不同的容器中， 在不同条件下

26、进行反应：N 2+3H2 2NH 3 根据在相同时间内测 vAvBvAvB 与，若，则A 的反应 abab 定的结果判断，生成氨气的速率最快的是（ B） A. V（H 2）=0.2molL 1s1B. V（N 2）=0.4molL 1min1 C. V（NH 3）=0.3molL 1s1 D.（H 2）=0.6molL 1min1 2反应 A 3B=2C 2D 在四种不同情况下的反应速率分别为 v(A)0.15 molL1 s1v(B)0.60 molL1 s1 v(C)0.40 molL1 s1v(D)0.45 molL1 s1 该反应进行得快慢顺序为_。 3. 在 2A B3C4D 反应中

27、，表示该反应速率最快的是 （ B） 1 A 、v（A ）0.5 mol1 1B、v（B）0.3 mol1 C、v（C）0.8 mol1 1D 、v（D ）1 mol1 1 4. 在不同条件下，分别测得反应 2SO 2O2 行得最快的是(D) 2SO 3 的化学反应速率，其中表示该反应进 Av(SO2)4 molL1min1Bv(O2)3 molL1min1 Cv(SO2)0.1 molL1s1Dv(O2)0.1 molL1s1 5. 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)0.45 mol/(Lmin) v(B)0.6 mol/(Ls) v(

28、C)0.4 mol/(Ls) v(D)0.45 mol/(Ls) 下列有关反应速率的比较中正确的是() ABD 解析若四种反应速率都用 A 表示单位 mol/(Ls)，数值分别为：v(A)0.007 5 mol/(Ls)；v(A)0.2 mol/(Ls)；v(A)0.2 mol/(Ls)；v(D)0.225mol/(Ls)，所以 ，故 A 正确。 例例 5 5：化学反应速率与化学方程式的关系：化学反应速率与化学方程式的关系 根据右图填空： (1)反应物是_；生成物是_。 (2)在 2 min 内用 A、B、C 表示的化学反应速率分别为_、_、_。 (3)该反应的化学方程式为_。 答案(1)A、

29、BC(2)3 molL 2B3C 1min1 2 molL1min13 molL1min1(3)3A 即时练习：即时练习： 1. 某温度时，在 2 L 容器中 X、Y、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如下图所示， 由图中数据分析，可知： (1)该可逆反应的化学方程式为_。 (2)该反应开始至 2 min，X 的平均反应速率为_。 解析：从图像可知，X、Y 为反应物，Z 是生成物，且：n(X)n(Y)n(Z)(10.7)(1 0.9)(0.20)312， 故反应的化学方程式为 3XY=2Z。 v(X)0.3 mol/2L0.075 mol/(Lmin) 2 min 2Z(2)0.075 m

30、ol/(Lmin)答案：(1)3XY 2. 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反应从开始到 10s 时，用 Z 表示的反应速率为 0.158 mol/(Ls) B反应从开始到 10s 时，X 的物质的量浓度减少了0.79 mol/L C反应从开始到 10 s 时，Y 的转化率为 79% D反应的化学方程式为：X(g)Y(g)=Z(g) 解析：选C反应从开始到 10 s 时，X 减少 1.20 mol0.41 mol0.79 mol，Y 减少 1.00 mol 0.21 mol0.79 mol， Z增加1.58 mol， 所以X、 Y、 Z的反应方程式为