2020年高中化学新教材同步必修第二册 第6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概念及表示方法(1)反应速率越大，反应现象越明显()(2)对有固体参加的化学反应，可用单位时间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·L－1或mol·min－1()(4)在特定情况下，也可用单位时间某物质的质量或物质的量的变化表示化学反应速率()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1.在盛有18g碳、2L的密闭容器中，充入0.8molCO2，一定条件下发生C(s)＋CO2(g)=2CO(g)，反应5min时测得CO2的物质的量为0.4mol。(1)固体碳减少的质量________g，固体或纯液体的浓度视为常数，是否可用碳固体的浓度变化量来表示该反应的化学反应速率________(填“是”或“否”)。(2)请完成下表中相关空格物质CO2CO起始浓度(mol·L－1)0.40变化浓度(mol·L－1)5min时浓度(mol·L－1)0.25min内的化学反应速率数值单位(3)用CO2和CO分别表示的化学反应速率eq\f(vCO2,vCO)＝________，它与化学方程式中CO2、CO的计量系数之比________(填“相同”或“不同”)。答案同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①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1则此反应在不同条件下进行最快的是()A.②③B.①③C.②④D.②答案Dmol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45mol·L－1·min－1×3＝1.35mol·L－1·min－1；③中v(A)＝eq\f(3,2)v(C)＝eq\f(3,2)×0.015mol·L－1·min－1＝0.0225mol·L－1·min－1；④中v(A)＝eq\f(3,2)v(D)＝eq\f(3,2)×0.45mol·L－1·min－1＝0.675mol·L－1·min－1；所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。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eq\f(vA,a)与eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，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。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.可用单位时间内氢离子浓度的变化表示氢氧化钠与硫酸中和反应的速率C.在同一化学反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的数值相等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C解析关。2.已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3(g)，其浓度数据如下：N2H2NH3起始浓度/mol·L－11.03.002s末浓度/mol·L－10.61.80.8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()A.0.2mol·L－1·s－1 B.0.4mol·L－1·s－1C.0.6mol·L－1·s－1 D.0.8mol·L－1·s－1答案B解析v(NH3)＝eq\f(0.8mol·L－1,2s)＝0.4mol·L－1·s－1，B项正确。3.反应2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3(g)经过一段时间后，SO3浓度的变化量为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答案C解析ol·L－1·s－1×2＝0.08mol·L－1·s－1，由v＝eq\f(Δc,t)，得t＝eq\f(Δc,v)＝eq\f(0.04mol·L－1,0.08mol·L－1·s－1)＝5s。二、影响化学反应速率的因素1.方法引导——变量控制方法探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量，其大致步骤：2.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响(1)温度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①产生气泡速率最慢②产生气泡速率较快③产生气泡速率最快实验结论对于反应2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快(2)催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①有少量气泡出现②能产生大量气泡③能产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快(3)浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快(4)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(1)内因化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。(2)外因在其他条件相同时。(1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小()(2)增大反应物的用量一定能加快化学反应速率()(3)对于放热反应，升高温度化学反应速率减小()(4)改变压强，化学反应速率必然改变()(5)用铁和稀硫酸反应制取氢气时，硫酸浓度大，产生氢气的速率越快()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×1.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))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”)，阐述理由。(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)________，理由________________________________________________________________________。(2)保持容器的体积不变，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________________________________________________________________________。答案(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加快化学反应速率小(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，因而化学反应速率不变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)压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。(2)充入非反应气体对化学反应速率的影响①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。②恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。2.用等质量的锌与等体积过量盐酸在不同条件下进行如下5组实验，测定收集相同条件下等体积的氢气所用时间。组别ABCDE盐酸浓度/mol·L－12.02.02.52.52.5温度/℃2530305050锌粒状态块状粉末粉末块状粉末回答下列问题：(1)探究浓度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据________。(2)探究温度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据________。(3)探究接触面积对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据________。(4)上述5组实验中测定收集等体积的氢气需要时间最短的是________。(5)实验完成后，某同学又用A组实验药品滴加两滴氯化铜，发现产生氢气的速率明显加快，解释速率加快的原因是________________。答案(1)BC(2)CE(3)DE(4)E(5)Zn与Cu2＋反应生成Cu单质，在锌块表面形成Zn—Cu原电池，加快化学反应速率1.下列各组化学反应，反应速率最快的是()选项反应物反应物浓度反应温度AH2和F2均为0.02mol·L－15℃BH2和Br2均为1mol·L－1200℃CH2和Cl2均为1mol·L－1100℃DH2和N2均为4mol·L－1300℃答案A解析对于不同的化学反应，反应物的化学性质是反应速率的决定性因素，题中F2的氧化性最强，与H2反应的速率最快。2.实验室用锌粒与2mol·L－1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3mol·L－1硫酸溶液C.改用热的2mol·L－1硫酸溶液D.向该硫酸溶液中加入等体积的水答案D解析A项，用锌粉代替锌粒，增大表面积，反应速率加快；B项，改用3mol·L－1硫酸溶液，浓度增大，反应速率加快；C项，改用热的2mol·L－1硫酸溶液，温度升高，反应速率加快；D项，向该硫酸溶液中加入等体积的水，浓度减小，反应速率减小。3.一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)=2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不能改变化学反应速率的是()A.缩小容积使压强增大B.恒容，充入N2C.恒容，充入HeD.恒压，充入He答案C解析反应速率eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(缩小容积，N2、O2、NO浓度增大，反应速率,增大；,恒容，充入N2，N2浓度增大，反应速率增大；,恒容，充入He，N2、O2、NO浓度不变，反应速,率不变；,恒压，充入He，N2、O2、NO浓度变小，反应速,率减小。))4.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A.10℃20mL3mol·L－1的X溶液B.20℃30mL2mol·L－1的X溶液C.20℃10mL4mol·L－1的X溶液D.10℃10mL2mol·L－1的X溶液答案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50mL，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。课时对点练A组基础对点练题组一化学反应速率的概念及表示方法1.下列对化学反应速率的理解正确的是()A.化学反应速率表示的是化学反应进行的程度B.化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示C.化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物来表示D.化学反应速率可以是正值，也可以是负值答案B解析A项，化学反应速率表示化学反应进行的快慢，不表示反应进行的程度，错误；B项，化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量来表示，正确；C项，化学反应速率不能用纯液体或纯固体的物质的量浓度的变化来表示，错误；D项，化学反应速率都是正值，无负值，错误。2.(2019·大连学业考试)一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)在10L的密闭容器中进行，测得2min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol，则2min内N2的反应速率为()A.1.2mol·L－1·min－1 B.6mol·L－1·min－1C.0.6mol·L－1·min－1 D.0.4mol·L－1·min－1答案C解析2min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol，则Δc＝eq\f(12mol,10L)＝1.2mol·L－1，则2min内N2的反应速率为v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(1.2mol·L－1,2min)＝0.6mol·L－1·min－1，故选C。3.(2018·上海格致中学期中考试)反应4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)经2min后，B的浓度减少了0.6mol·L－1。下列说法正确的是()A.用A表示的化学反应速率是0.4mol·L－1·min－1B.分别用B、C、D表示化学反应速率，其比是3∶2∶1C.在2min末的反应速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在这2min内B和C两物质的浓度都减小答案B解析A为固体，浓度不变，不能用单位时间内的浓度变化量来表示反应速率，A项错误；同一反应中用各物质表示的反应速率，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比，B项正确；2min内，B的浓度减少0.6mol·L－1，用B表示的2min内的平均反应速率是0.3mol·L－1·min－1，而不是2min末的瞬时速率，C项错误；随着反应的进行，反应物B的浓度降低，生成物C的浓度增大，D项错误。4.已知4NH3(g)＋5O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))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()A.4v(NH3)＝5v(O2) B.5v(O2)＝6v(H2O)C.2v(NH3)＝3v(H2O) D.4v(O2)＝5v(NO)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)。题组二化学反应速率的计算及运用数值比较反应快慢5.在2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是()A.v(A)＝0.5mol·L－1·s－1B.v(B)＝0.3mol·L－1·s－1C.v(C)＝0.8mol·L－1·s－1D.v(D)＝1mol·L－1·s－1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C选项eq\f(vC,3)＝eq\f(0.8,3)mol·L－1·s－1，D选项eq\f(vD,4)＝0.25mol·L－1·s－1；然后比较大小，B选项最大。6.某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z。反应2min－1，生成的c(Z)为0.4mol·L－1，则该反应的化学方程式是()A.X2＋2Y2=2XY2 B.2X2＋Y2=2X2YC.3X2＋Y2=2X3Y D.X2＋3Y2=2XY3答案C解析用X2表示的反应速率为v(X2)＝eq\f(0.6mol·L－1,2min)＝0.3mol·L－1·min－1。用Z表示的反应速率为v(Z)＝eq\f(0.4mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1。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)＝0.3mol·L－1·min－1∶0.1mol·L－1·min－1∶0.2mol·L－1·min－1＝3∶1∶2。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3X2＋Y2=2X3Y。题组三影响化学反应速率的因素7.(2018·福州高一检测)盐酸与块状CaCO3反应时，不能使反应最初的速率明显加快的是()A.将盐酸的用量增加一倍B.盐酸的浓度增加一倍，用量减半C.温度升高30℃D.将块状CaCO3粉碎后再与盐酸反应答案A解析影响化学反应速率的因素有浓度、温度、催化剂、固体物质状态等，将盐酸的用量增加一倍，但浓度不变，故不能明显加快反应速率，故A正确；B、C、D三项中条件都可加快反应速率。8.(2019·济南高一检测)相同温度下，有关反应速率的下列说法中正确的是()A.0.1mol·L－1盐酸和0.1mol·L－1硫酸与2mol·L－1NaOH溶液反应的速率相同B.大理石块和大理石粉与0.1mol·L－1盐酸反应的速率相同C.等量的镁粉、铝粉和0.1mol·L－1盐酸反应的速率相同D.0.1mol·L－1盐酸和0.1mol·L－1硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同答案D解析A选项是酸碱中和，硫酸的H＋浓度是盐酸H＋浓度的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。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A0.1molMg6mol·L－1硝酸10mL60℃B0.1molMg3mol·L－1盐酸10mL60℃C0.1molFe3mol·L－1盐酸10mL60℃D0.1molMg3mol·L－1硫酸10mL60℃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3mol·L－1盐酸中c(H＋)小于3mol·L－1硫酸中c(H＋)，因此D项放出H2的速率最大。10.为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H2，再将它们转化为甲醇，某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H2和CO，发生反应：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下：t/s05001000c(H2)/mol·L－15.003.522.48c(CO)/mol·L－12.50(1)在500s内用H2表示的化学反应速率是_________________________________________。(2)在1000s内用CO表示的化学反应速率是_______________________________________。(3)在500s时生成的甲醇的浓度是________________________________________________。答案(1)2.96×10－3mol·L－1·s－1(2)1.26×10－3mol·L－1·s－1(3)0.74mol·L－1B组综合强化练1.在反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是()①增大压强②升高温度③通入CO2④增加碳的量⑤用等量炭粉代替焦炭A.①②③B.②③④⑤C.①②③⑤D.②③④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。2.(2019·合肥高一检测)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A～D四个实验，你认为结论不正确的是()大B.在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同的盐酸反应，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，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。3.CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示。下列结论不正确的是()A.反应开始4min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2～4min内平均反应速率最大D.反应在2～4min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06mol·L－1·s－1答案D解析随着反应的进行c(H＋)减小，而前4min内反应速率变大，根据反应是放热反应，可推出前4min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在2～4min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。4.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定反应过程中产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别，有关说法错误的是()实验组别c(HCl)/mol·L－1温度/℃形状(Fe)Ⅰ2.030块状Ⅱ2.530块状Ⅲ2.550粉末状Ⅳ2.550块状A.曲线a对应的实验组别为ⅠB.对比实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度对化学反应速率的影响C.对比实验Ⅱ、Ⅳ说明温度对化学反应速率的影响D.曲线a、b、c、d对应的实验组别分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ答案A解析因为铁是等物质的量，盐酸的量过量，故生成H2的体积相同，但化学反应速率随反应物浓度增大而增大，随温度升高而增大，随反应物接触面积增大而增大，由图表和图像可知，a曲线为实验Ⅲ对应的曲线，故A项错误。5.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)＋3H2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能改变反应速率的是()A.将Fe2O3由块状粉碎成粉末状B.保持容器容积不变，增加H2通入量C.保持容器内压强不变，充入N2D.保持容器容积不变，充入N2答案D解析将Fe2O3块状固体粉碎可增加反应的接触面积，可加快反应速率，A项错误；保持容积不变，增加H2通入量，可以加快化学反应速率，B项错误；保持容器内压强不变，充入N2，气体体积增大，则各气态反应物、产物浓度减小，因此化学反应速率减慢，C项错误；保持容器容积不变，充入N2，各气态反应物、产物浓度不变，因此化学反应速率不发生改变，D项正确。6.(2018·广东汕头期中)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)。现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的化学反应速率不正确的是()A.v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B.v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C.v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D.v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1答案C解析设4min时，生成6xmolH2O(g)4NH3＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)n(总)起始量mol43007变化量mol4x3x2x6x4min时mol4－4x3－3x2x6x7＋x根据题意，则有eq\f(6x,7＋x)×100%＝40%，解得x＝0.5。则4min内H2O(g)的浓度变化量Δc(H2O)＝eq\f(3mol,2L)＝1.5mol·L－1，则v(H2O)＝eq\f(1.5mol·L－1,4min)＝0.375mol·L－1·min－1。由各物质表示的化学反应速率之比等于化学反应方程式中相应物质的系数之比，可得各物质表示的化学反应速率分别为v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。7.(2019·武汉高一检测)在容积为2L的密闭容器中进行如下反应：A(g)＋2B(g)3C(g)＋nD(g)，开始时A的物质的量为4mol，B的物质的量为6mol；5min末测得C的物质的量为3mol，用D表示的化学反