第8讲化学反应速率（学生版）-2023-2024学年高一化学辅导（人教版2019）

第8讲化学反应速率【内容导航】1．化学反应速率及其表示方法2．化学反应速率的简单计算3．影响化学反应速率的因素4．控制变量法探究影响化学反应速率的因素一、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的_______的物理量。2．表示方法(1)表示方法：通常用_________________________________________________（均取正值）来表示。(2)表达式：v＝______________或v＝______________。其中：Δc为________________，一般以_________为单位，Δn为_____________________，单位是_______；Δt为时间，单位常用______________表示。(3)常用单位：_____________________。【课堂探究】1．一定条件下的反应N2+3H22NH3，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的速率为（）A．1.2mol·L1·min1B．1.0mol·L1·min1C．0.6mol·L1·min1D．0.4mol·L1·min12．在2L密闭容器中，发生3A+B2C的反应，若最初加入A和B各4mol，10s后，测得v(A)=0.12mol·L1·s1，则此容器中B的物质的量是（）A．1.6molB．2.8molC．3.2molD．3.6mol【归纳小结】对化学反应速率的理解(1)Δt表示某一时间段，故化学反应速率是平均速率，而非瞬时速率。(2)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，用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时写成v(H2)。(3)对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率。【即学即练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0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢【即学即练2】已知合成氨的反应为N2＋3H22NH3，各物质的浓度数据如下表：N2H2NH3起始浓度/mol·L11.03.002s末浓度/mol·L10.61.80.8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·L1·s1B．0.4mol·L1·s1C．0.6mol·L1·s1D．0.8mol·L1·s1二、化学反应速率的简单计算和比较1．计算依据v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)。已知任意两个量，可求第三个量。2．化学计量数转换法对于同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在反应方程式中的化学计量数之比。对于反应aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝a∶b∶c∶d。在同一时间内的同一个化学反应里，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，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。3．三段式计算设amol·L－1、bmol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mxmol·L－1为反应物A的转化浓度，nxmol·L－1为B的转化浓度，则：mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)起始浓度/mol·L－1ab00转化浓度/mol·L－1mxnxpxqx某时刻浓度/mol·L－1a－mxb－nxpxqx4．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(v(A),a)、eq\f(v(B),b)、eq\f(v(C),c)、eq\f(v(D),d)的相对大小，比值越大，化学反应速率越大。【课堂探究】在容积为2L的密闭容器中进行反应：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表示的化学反应速率v(D)为0.2mol·L－1·min－1。计算：(1)5min末A的物质的量浓度为____________。(2)前5min内用B表示的化学反应速率v(B)为________________。(3)化学方程式中n的值为________。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝5mol·L－1·min－1 ②v(B)＝6mol·L－1·min－1③v(C)＝4.5mol·L－1·min－1 ④v(D)＝8mol·L－1·min－1其中反应速率最快的是________(填序号)。【即学即练1】在一定条件下体积为2L的密闭容器中，加热N2和H2各2mol，发生反应反应N2＋3H22NH3，经过5min后，生成NH30.6mol。求：（1）5min末N2、H2的浓度；（2）用N2表示该反应在5min内的平均速率。【即学即练2】反应A+3B=2C+2D，在不同条件下的反应速率如下，其中反应速率最快的是（）A．v(A)=0.5mol·L1·s1B．v(B)=0.6mol·L1·s1C．v(C)=0.4mol·L1·s1D．v(D)=0.45mol·L1·s1三、影响化学反应速率的因素1．实验探究——影响化学反应速率的因素(1)温度对化学反应速率影响的探究实验操作：在两支试管中分别加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol·L1FeCl3溶液；一支试管放入冷水中，一支试管放入热水中。实验现象：冷水中：产生_______，速率_______；热水中：产生_______，速率_______。实验结论：温度升高，H2O2的分解速率_______。(2)浓度对化学反应速率影响的探究实验操作：在两支试管中分别加入1g块状大理石，分别加入5mL0.1mol·L1盐酸和5mL1mol·L1盐酸。实验现象：加入1mol·L1盐酸的试管产生气泡速率_______。实验结论：增大反应物浓度能使反应速率_______。(3)催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作：在两支试管中分别加入2mL5%H2O2溶液和，向一支试管中滴入2滴1mol·L1FeCl3溶液。实验现象：加入FeCl3溶液的试管产生气泡速率_______。实验结论：使用催化剂可使H2O2分解的速率_______。(4)固体反应物表面积对化学反应速率影响的探究实验操作：在两支试管中分别加入1g块状大理石和1g粉末状大理石，分别滴加5mL0.1mol·L1盐酸。实验现象：粉末状大理石产生气泡的速率_______。实验结论：固体颗粒越小，反应速率_______。2．影响化学反应速率的因素(1)内因反应物本身的_______是影响化学反应速率的主要因素。(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)①浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率_______，反之_______。②压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率_______，反之_______。③温度：升高温度，化学反应速率_______，反之_______。④催化剂：使用合适的催化剂，能显著_______化学反应速率。⑤其他因素：增大固体反应物的接触面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积_______，与其他反应物的接触面积_______，化学反应速率_______。反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能_______反应物之间的接触面积，有利于_______反应速率。光照、电磁波、溶剂等因素也是影响化学反应速率的因素。【课堂探究】1．下列有关反应速率的说法正确的是()A．用铁片和稀硫酸反应制氢气时，改用98%的硫酸可以加快反应速率B．100mL2mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变C．SO2的催化氧化反应是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率变慢D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强反应速率变慢2．在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？(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)KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI2：___________________________________。(3)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L－1的盐酸和1mol·L－1的盐酸中反应速率不同：_______________。(4)夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：______________________。(5)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温(37℃)时，就可以被氧化，这是因为：_______________________________。【归纳小结】外界因素的化学反应速率的影响1．浓度对化学反应速率的影响(1)只适用于有气体参加或在溶液中进行的化学反应。(2)在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。2．温度对化学反应速率的影响(1)对任何化学反应都适用，且不受反应物状态的影响。(2)不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。3．压强对化学反应速率的影响(1)压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。若缩小容器体积，反应物和生成物的浓度都增大；若增大容器体积，反应物和生成物的浓度都减小。(2)由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。(3)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。(4)压强改变的常见方式①恒温恒容：充入稀有气体→容器压强增大→各反应物的浓度不变→化学反应速率不变。②恒温恒压：充入稀有气体→容器体积增大→各反应物的浓度减小→化学反应速率减小。③恒温：缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→化学反应速率增大。④恒温恒容：充入一种反应物→反应物浓度增大→化学反应速率增大。4．催化剂对化学反应速率的影响(1)催化剂可能参与化学反应，但其化学性质在反应前后保持不变。(2)催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用，不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。【即学即练1】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【即学即练2】反应C(s)＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))CO(g)＋H2(g)在一体积可变的密闭容器中进行。下列条件的改变对其化学反应速率几乎没有影响的是()①增大C(s)的用量②将容器的体积缩小一半③保持体积不变，充入N2使容器内压强增大④保持压强不变，充入N2使容器体积增大⑤保持体积不变，充入水蒸气⑥升高温度A．②④B．①③C．③④⑤D．①④⑥四、控制变量法探究影响化学反应速率的因素1．变量控制法将多个因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，再进行综合分析，得出最后结论，这种方法称为变量控制法。2．控制变量法探究化学反应速率的影响因素的基本思路“探究化学反应速率的影响因素”属于探究反应规律类型的任务。设计此类任务实验方案的关键是变量控制，可按以下步骤进行思考。(1)定研究对象，如选定符合实验要求的化学反应。(2)确定自变量和因变量。在本实验中，自变量为浓度、温度、接触面积、催化剂等外界条件，因变量为化学反应速率。(3)设计实验操作，改变单一自变量。在此过程中，要明确通过实验操作应控制哪个自变量改变、哪些自变量不变。(4)确定因变量的观测指标。在本实验中，应确定通过观察哪些现象来判断化学反应的快慢。【课堂探究】某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_________________________________________。(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是______________________________________。(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有______________________(答两种)。(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①请完成此实验设计，其中V1＝________，V6＝______，V9＝________。②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析生成氢气速率下降的主要原因：_______________________________________________________________________________。【即学即练】某探究小组用测定HNO3与大理石反应过程中大理石质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3的浓度为1.00mol·L1、2.00mol·L1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298K、308K，每次实验HNO3的用量为25.0mL、大理石的用量为10.00g。请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号T/K大理石规格HNO3浓度/mol·L1实验目的①298粗颗粒2.00Ⅰ.实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响Ⅱ.实验①和_______探究温度对该反应速率的影响Ⅲ.实验①和________探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响②③④第8讲化学反应速率课堂检测姓名：__________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mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－12．在一定条件下，向容积为2L的密闭容器中加入2molN2和10molH2，发生反应：N2＋3H22NH3，2min时，测得剩余的N2为1mol，则下列化学反应速率的表达式中正确的是()A．v(N2)＝1mol·L－1·min－1 B．v(H2)＝0.75mol·L－1·min－1C．v(NH3)＝0.25mol·L－1·min－1 D．v(N2)＝0.5mol·L－1·min－13．H2、N2合成NH3的反应中，当分别用以下各种物质表示反应速率时，则反应速率最快的是()A．v(N2)＝0.6mol·L－1·min－1 B．v(NH3)＝0.9mol·L－1·min－1C．v(H2)＝1.2mol·L－1·min－1 D．v(H2)＝0.025mol·L－1·s－14．某温度下，浓度都是1mol·L1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过tmin后，测得物质的浓度分别是：c(X2)=0.4mol·L1，c(Y2)=0.8mol·L1，c(Z)=0.4mol·L1，则该反应的反应式可以表示为（）A．X2+2Y22XY2B．2X2+Y22X2YC．3X2+Y22X3YD．X2+3Y22XY35．把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是()A．盐酸的浓度 B．铝条的表面积C．溶液的温度 D．加少量Na2SO46．将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2s内，消耗A的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s时，容器中有______molA，此时C的物质的量浓度为_____________。7．在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？(1)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：__________________________。(2)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：_____________。(3)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：___________________。第8讲化学反应速率同步练习A组基础巩固1．在2L密闭容器中，发生3A+B2C的反应，若最初加入A和B各4mol，10s后，测得v(A)=0.12mol·L1·s1，则此容器中B的物质的量是（）A．1.6molB．2.8molC．3.2molD．3.6mol2．在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段s－1。则反应所经过的时间是()A．2sB．2minC．3sD．3min3．已知某条件下，合成氨反应的数据如下表。N2＋3H22NH3N2H2NH3起始浓度/mol·L－11.03.00.22s末浓度/mol·L－10.61.81.04s末浓度/mol·L－10.41.21.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()A．2s末氨气的反应速率为0.4mol·L－1·s－1B．前2s时间内氨气的平均反应速率为0.4mol·L－1·s－1C．前4s时间内氨气的平均反应速率为0.3mol·L－1·s－1D．2～4s时间内氨气的平均反应速率为0.2mol·L－1·s－14．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)5．下列做法，不能使CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O的反应速率增大的是()A．增大盐酸的浓度 B．碾碎碳酸钙C．适当加热 D．把2mol·L－1盐酸换成2mol·L－1H2SO46．用锌粒与2mol·L－1的稀硫酸混合制备氢气时，若向其中分别再加入少量等体积的下列物质：①KCl溶液、②4mol·L－1盐酸、③CuCl2溶液、④4mol·L－1CH3COONa溶液，则加入后反应生成氢气速率的大小顺序是()A．③＞④＞①B．①＞②＞④C．②＞①＞④ D．④＞③＞②7．0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和0.1mol·L－1H2SO4溶液各5mL，与10mL水混合，反应速率为v1mol·L－1·s－1；0.2mol·L－1Na2S2O3溶液和0.2mol·L－1H2SO4溶液各5mL，与20mL水混合，反应速率为v2mol·L－1·s－1。则v1和v2的关系是()A．v1>v2B．v1<v2C．v1＝v2 D．不能肯定8．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()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)/mol体积/mL酸浓度/mol·L－1酸反应温度/℃AMg0.1106HNO360BMg0.1103HCl60CFe0.1103HCl60DMg0.1103H2SO46010．把一块表面有氧化膜的铝片投入到足量的稀硫酸中，该反应生成氢气的速率与反应时间的关系如图所示，回答下列问题：（1）曲线由0→a段不产生氢气的原因是____________________________________________。（2）曲线由a→b段产生氢气较慢的原因是_______________________________________________。（3）曲线由b→c段产生氢气较快的主要原因是_______________________________________。（4）曲线c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是____________________________________。B组综合强化1．将4molA和2molB在2L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g)2C(g)，若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1；②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1；③2s时物质A的转化率为30%；④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1。其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．③④2．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快B．比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂D．在0～10min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04mol·L－1·min－13．CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时