2018-2019版高中化学 第2章 化学键 化学反应与能量 第2节 化学反应的快慢和限度 第1课时 化学反应的快慢学案 鲁科版必修2.doc

第1课时化学反应的快慢一、化学反应速率1化学反应速率及其表示方法(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。(2)表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。(3)表达式：v或v。式中：c为浓度的变化量，一般以molL1为单位；t为时间，一般以s或min为单位。(4)常用单位 molL1s1或 molL1min1。2化学反应速率之比与化学计量数的关系在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，经过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SO2(g)O2(g)SO3(g)物质的量浓度变化0.4 molL10.2 molL10.4 molL1化学反应速率0.08 molL1s10.04 molL1s10.08 molL1s1化学反应速率之比212(1)表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率，其数值可能不同。(2)化学反应速率的计算方法定义式法：利用公式v计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。关系式法：化学反应速率之比物质的量浓度的变化量之比物质的量的变化量之比化学计量数之比。例1在1 L的密闭容器中，发生反应4A(s)3B(g)2C(g)D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 molL1。对此反应速率的正确表示是()A用A表示的反应速率是0.4 molL1min1B用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是321C在第2 min末的反应速率用B表示是0.3 molL1min1D在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示的速率的值逐渐增大考点化学反应速率及应用题点化学反应速率的计算答案B解析A为固体，一般不用固体表示反应速率，A项错误；同一反应中，用不同物质表示的速率与方程式中各物质的化学计量数成正比，B项正确；反应速率为平均值，并非2 min末的速率，C项错误；同一时间段内，用反应物、生成物表示的速率的意义是相同的，变化趋势也是一样的，D项错误。思维启迪(1)固体或纯液体的浓度视为常数，c0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。(2)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。(3)同一时间内的同一个化学反应，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，一种物质的化学反应速率可代表整个化学反应的反应速率。例2反应：3A(g)B(g)=2C(g)2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为v(A)0.6 molL1min1v(B)0.45 molL1min1v(C)0.015 molL1min1v(D)0.45 molL1min1，则此反应在不同条件下进行最快的是()A B C D考点化学反应速率及应用题点化学反应速率的大小比较答案D解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)3122，则用A表示的化学反应速率分别为中v(A)0.6 molL1min1；中v(A)3v(B)0.45 molL1min131.35 molL1min1；中v(A)v(C)0.015 molL1min10.022 5 molL1min1；中v(A)v(D)0.45 molL1min10.675 molL1min1；所以在不同条件下，进行最快的是，D项正确。方法规律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)，比较与，若，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。二、影响化学反应速率的因素1探究反应物本身的性质与化学反应速率的关系实验操作实验现象铁片上产生气泡但较慢，镁条上产生气泡且较快实验结论物质之间能否发生化学反应以及可能发生的化学反应的快慢是由物质本身的性质决定的。其他条件相同时，金属越活泼，与酸反应的速率越大2.探究反应物浓度对化学反应速率的影响实验操作实验现象加0.5 molL1盐酸的试管中产生气泡较慢，加3 molL1盐酸的试管中产生气泡较快实验结论其他条件相同时，反应物浓度越大，反应速率越大3.探究温度对化学反应速率的影响实验操作实验现象加热的试管中产生气泡较快，不加热的试管中产生气泡较慢实验结论其他条件相同时，体系温度越高，反应速率越大4.探究催化剂对化学反应速率的影响实验操作实验现象有少量气泡出现能产生大量气泡能产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快5.探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响实验操作实验现象加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢实验结论其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越大影响化学反应速率的因素除浓度、温度、催化剂和固体表面积外，还有反应物的状态、压强、溶剂、光波等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。影响因素规律内因反应物本身的性质反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之化学反应速率越慢外因浓度增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小温度升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小催化剂一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率固体的表面积增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快其他光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率例3一定条件下，分别对反应C(s)CO2(g)2CO(g)进行如下操作(只改变该条件)：升高反应体系的温度；增加反应物C的用量；缩小反应体系的体积；减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是()A BC D考点化学反应速率的影响因素题点化学反应速率影响因素的综合答案D解析升高反应体系的温度，反应速率显著增大，正确；C为固体，增加反应物C的用量，反应速率不变，错误；缩小反应体系的体积，CO2、CO的浓度增大，反应速率增大，正确；减少体系中生成物CO的量，反应速率不可能增大，错误，选D。思维启迪压强对反应速率的影响有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。(1)压缩体积或充入反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。(2)体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变。例4CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如右图所示。下列结论不正确的是()A反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大B一段时间后，反应速率减小的原因是c(H)减小C反应在24 min内平均反应速率最大D反应在24 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)0.06 molL1s1考点化学反应速率的影响因素题点化学反应速率图像分析答案D解析随着反应的进行c(H)减小，而前4 min内反应速率变大，根据反应是放热反应，可推出前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在24 min内 n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大)，可判断出平均反应速率最大，C项正确；由题意及图可知，该题不知道容器体积，故不能计算出反应速率。思维启迪化学反应速率大小的分析判断(1)在内因不相同的情况下(即反应物不相同)，只能根据反应事实及实验现象定性分析反应的快慢。(2)在内因相同的情况下(即反应物相同)，可根据外界条件对反应速率的影响来定量判断反应速率的大小。例5已知FeCl3和MnO2都可做H2O2分解制O2的催化剂，为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是()答案D解析当探究温度对化学反应速率的影响时，必须保证其他条件相同的情况下，再改变温度观察反应速率的变化。方法规律研究某种因素对同一化学反应的反应速率的影响时，应固定其他条件不变，只改变一种条件研究该条件对化学反应速率的影响。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化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质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molL1s1和molL1min1考点化学反应速率及应用题点化学反应速率的概念答案C解析化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示，而不采用物质的质量或物质的量。2已知合成氨反应的浓度数据如下：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)N2H2NH3起始浓度/molL11.03.002 s末浓度/molL10.61.80.8当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为()A0.2 molL1s1 B0.4 molL1s1C0.6 molL1s1 D0.8 molL1s1考点化学反应速率及应用题点化学反应速率的计算答案B解析v(NH3)0.4 molL1s1，B项正确。3把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 molL1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A10 20 mL 3 molL1的X溶液B20 30 mL 2 molL1的X溶液C20 10 mL 4 molL1的X溶液D10 10 mL 2 molL1的X溶液考点影响化学反应速率的因素题点外界因素对反应速率的影响答案B解析在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度即可，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且比C、D两项的大，但B中温度更高，因此B的反应速率最大。4实验室用锌粒与2 molL1硫酸溶液制取氢气，下列措施不能增大化学反应速率的是()A用锌粉代替锌粒B改用3 molL1硫酸溶液C改用热的2 molL1硫酸溶液D向该硫酸溶液中加入等体积的水考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率定向变化措施的确定答案D解析A项，用锌粉代替锌粒，增大表面积，速率加快；B项，改用3 molL1硫酸溶液，浓度增大，速率加快；C项，改用热的2 molL1硫酸溶液，温度升高，速率加快；D项，向该硫酸溶液中加入等体积的水，浓度减小，速率减慢。5(2017枣庄高一检测)在恒容密闭容器中发生反应：3CO(g)Fe2O3(s)3CO2(g)2Fe(s)。下列说法正确的是()A增加Fe2O3的量反应速率加快B升高温度反应速率不一定变化C再充入CO反应速率加快D充入N2使压强增大反应速率加快答案C解析Fe2O3为固体，增加固体的量，浓度未变，反应速率不变，A项错误；温度对任何反应的速率都有影响，B项错误；充入CO后，c(CO)增大，反应速率加快，C项正确；恒容充入N2，虽然压强增大，但并未引起c(CO)的变化，反应速率不变，D项错误。6把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 molL1硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，请回答下列问题：(1)反应时间由Oa不产生氢气的原因是 ，有关的化学方程式为 。(2)反应时间由ac产生氢气的速率逐渐增大的主要原因是 。(3)反应时间从c以后，产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是 。答案(1)硫酸首先与铝片表面的氧化铝反应，不产生氢气Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O(2)反应放热使溶液温度升高，反应速率增大(3)硫酸的浓度减小使反应速率减小解析(1)在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气。(2)ac段，虽然硫酸的浓度逐渐减小，但是该反应是放出热量的反应，反应进行中溶液温度逐渐升高，温度升高，化学反应速率增大。(3)反应时间从c以后，硫酸的浓度逐渐减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此化学反应速率逐渐减小。对点训练题组一化学反应速率及计算1下列关于化学反应速率的说法正确的是()A对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B化学反应速率通常表示一定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C化学反应速率为0.8 molL1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL1D根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢考点化学反应速率及其应用题点化学反应速率的概念答案D解析A项，化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应；B项，固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率；C项，0.8 molL1s1表示1 s的时间内，某物质的浓度变化了0.8 molL1；D项，化学反应速率就是表示化学反应进行快慢的物理量。2将5.6 g铁粉投入足量的100 mL 2 molL1稀硫酸中，2 min时铁粉刚好完全溶解。下列有关这个反应的反应速率表示正确的是()A铁的反应速率0.5 molL1min1B硫酸的反应速率0.25 molL1min1C硫酸亚铁的生成速率0.5 molL1min1D氢气的反应速率0.5 molL1min1考点化学反应速率及其应用题点化学反应速率的计算答案C解析根据反应速率计算公式，需要计算2 min时间内各物质浓度的变化量。在反应FeH2SO4=FeSO4H2中，溶液中溶质浓度发生变化的只有反应物硫酸和生成物硫酸亚铁。5.6 g Fe的物质的量0.1 mol。参加反应的H2SO4的物质的量生成FeSO4的物质的量0.1 mol。H2SO4的消耗速率FeSO4的生成速率0.5 molL1min1。3已知4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系式为()A4v(NH3)5v(O2)B5v(O2)6v(H2O)C2v(NH3)3v(H2O)D4v(O2)5v(NO)考点化学反应速率及其应用题点化学反应速率与化学计量数的关系答案D解析在同一化学反应里，各物质的反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。A选项应为5v(NH3)4v(O2)；B选项应为6v(O2)5v(H2O)；C选项应为3v(NH3)2v(H2O)。4在2A(g)B(g)3C(g)4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1Dv(D)1 molL1s1考点化学反应速率及应用题点化学反应速率的大小比较答案B解析用反应速率判断反应快慢时，首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数：A选项0.25 molL1s1，B选项0.3 molL1s1，C选项 molL1s1，D选项0.25 molL1s1；然后比较大小，B选项最大。5某温度下，浓度都是1 molL1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z。反应2 min后，测得参加反应的X2为0.6 molL1，用Y2表示的反应速率v(Y2)0.1 molL1min1，生成的c(Z)为0.4 molL1，则该反应的化学方程式是()AX22Y2=2XY2B2X2Y2=2X2YC3X2Y2=2X3YDX23Y2=2XY3考点化学反应速率及其应用题点确定化学方程式或化学计量数答案C解析用X2表示的反应速率为v(X2)0.3 molL1min1。用Z表示的反应速率为v(Z)0.2 molL1min1。根据X2、Y2和Z反应速率之比即化学方程式中相应物质的化学计量数之比，则v(X2)v(Y2)v(Z)0.3 molL1min10.1 molL1min10.2 molL1min1312。根据原子守恒，可确定Z的化学式为X3Y。故可得出反应的化学方程式为3X2Y2=2X3Y。6(2017陕西咸阳校级期末考试)在2 L密闭容器中，发生以下反应：2A(g)B(g)2C(g)D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s A的平均反应速率为0.12 molL1s1，则10 s时，容器中B的物质的量是()A1.6 mol B2.8 molC2.4 mol D1.2 mol考点化学反应速率及其应用题点化学反应速率的计算答案B解析根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，可得v(B)0.5v(A)0.50.12 molL1s10.06 molL1s1，则c(B)0.06 molL1s110 s0.6 molL1，n(B)0.6 molL12 L1.2 mol，故10 s时容器中B的物质的量为4 mol1.2 mol2.8 mol。题组二影响化学反应速率的因素7(2017平顶山高一检测)相同温度下，有关反应速率的下列说法中正确的是()A0.1 molL1盐酸和0.1 molL1硫酸与2 molL1 NaOH溶液反应的速率相同B大理石块和大理石粉与0.1 molL1盐酸反应的速率相同C等量的镁粉、铝粉和0.1 molL1盐酸反应的速率相同D0.1 molL1盐酸和0.1 molL1硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同考点影响化学反应速率的因素题点外界条件对反应速率的影响答案D解析A选项是酸碱中和，硫酸的H浓度是盐酸的2倍，所以速率不同；B选项中大理石块与盐酸接触面积小，反应慢；C选项中Mg比Al活泼，反应速率快。8在反应C(s)CO2(g)=2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是()增大压强升高温度通入CO2增加碳的量 用等量炭粉代替焦炭A BC D考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率定向变化措施的确定答案C解析因为碳是固体，只增加它的量，不能加快反应速率，但是若用炭粉代替焦炭，能增大与CO2的接触面积，所以反应速率加快。9下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最大的是()选项金属(粉末状)酸的浓度体积反应温度A0.1 mol Mg6 molL1 硝酸10 mL60 B0.1 mol Mg3 molL1盐酸10 mL60 C0.1 mol Fe3 molL1盐酸10 mL60 D0.1 mol Mg3 molL1硫酸10 mL60 考点影响化学反应速率的因素题点利用图表探究化学反应速率的变化答案D解析金属与硝酸反应不产生H2，排除A项；Fe不如Mg活泼，排除C项；其他两项中只比较c(H)即可，显然3 molL1盐酸中c(H)小于3 molL1硫酸中c(H)，因此D项放出H2的速率最大。10某实验探究小组研究320 K时N2O5的分解反应：2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)。如图是该小组根据所给表格中的实验数据绘制的。下列有关说法正确的是()t/min01234c(N2O5)/molL10.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/molL100.0230.0400.0520.060A.曲线是N2O5的浓度变化曲线B曲线是O2的浓度变化曲线CN2O5的浓度越大，反应速率越快DO2的浓度越大，反应速率越快考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率图像分析答案C解析结合表格中N2O5和O2的初始浓度可知曲线、分别是O2、N2O5的浓度变化曲线，A、B项错误；利用表格中数据进行计算，无论是用N2O5的浓度变化，还是用O2的浓度变化得出的反应速率都随着反应的进行而减小，而随着反应的进行，N2O5的浓度减小，O2的浓度增大，故C项正确，D项错误。11一定温度下，反应N2(g)O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施能增大反应速率的是()缩小体积使压强增大恒容充入N2恒容充入氦气恒压充入氦气A B C D答案A解析都能增大物质的浓度，所以能使反应速率增大，无影响，使容器体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。12(2017淮北高一检测)为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下AD四个实验，你认为结论不正确的是()A相同温度下，将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的稀盐酸反应时，两者速率一样大B在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应，大理石粉反应快C将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同考点化学反应速率的影响因素题点化学反应速率影响因素的实验探究答案A解析影响化学反应速率的因素很多，外界条件除浓度、压强、温度、催化剂等主要因素外，还有光照、固体颗粒大小、超声波等。镁和铝由于活泼性不同，决定了镁和盐酸反应比铝和盐酸反应要快得多，反应物的性质是影响反应速率大小的决定因素，A项错误；等质量的固体，表面积越大，反应速率越大，B项正确；光照可以加快反应速率，C项正确；催化剂可以加快反应速率，D项正确。综合强化13在密闭容器中发生下列反应：I2(g)H2(g)2HI(g)(正反应为放热反应)。起始时，n(H2)a mol，n(I2)b mol。只改变表中列出的条件，其他条件不变，试将化学反应速率的改变填入相关的表格中(填“增大”“减小”或“不变”)。编号改变的条件反应速率(1)升高温度(2)加入正催化剂(3)再充入a mol H2(4)将容器的容积扩大到原来的2倍(5)保持容积不变，通入b mol Ne考点影响化学反应速率的因素题点化学反应速率影响因素的综合答案(1)增大(2)增大(3)增大(4)减小(5)不变解析(1)不论正反应是吸热还是放热，升高温度都会使化学反应速率增大。(2)若无特别说明，通常所说的催化剂即为“正催化剂”，加入催化剂，可加快化学反应速率。(3)再充入a mol H2，c(H2)增大，化学反应速率增大。(4)扩大容器的容积，容器内各物质的浓度减小，化学反应速率减小。(5)在密闭容器中通入Ne(g)，保持容积不变，并未改变反应物浓度，化学反应速率不变。14(1)在反应A(g)3B(g)=2C(g)中，若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 molL1min1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为 molL1min1。(2)在2 L的密闭容器中，充入2 mol N2和3 mol H2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)，在最初2 s内，消耗A的平均速率为0.06 molL1s1，则在2 s 时，容器中有 mol A，此时C的物质的量浓度为 。考点化学反应速率及应用题点化学反应速率的计算答案(1)0.6(2)0.05 molL1s1(3)8.80.08 molL1解析(1)根据化学方程式中的计量数关系：，v(B)3v(A)30.2 molL1min10.6 molL1min1。(2)解法一：3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol1.9 mol0.1 mol，根据化学方程式N23H22NH3，可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol，根据化学反应速率的计算公式，v(H2)0.05 molL1s1。解法二：先计算出用N2表示的化学反应速率：v(N2) molL1s1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出用H2表示的化学反应速率：v(H2)3v(N2)0.05 molL1s1。(3) 3A(g) B(g) 2C(g)起始浓度/molL1 1.0 0.5 0转化浓度/molL1 0.0620.12 0.04 0.082 s时浓度/molL1 1.00.120.88 0.50.040.46 0.08则2 s时，n(A)0.88 molL110 L8