6.2.1化学反应的速率高一化学教学讲与练（人教版2019）(原卷版)

第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率课程标准核心素养目标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。1.证据推理与模型认知：能通过“三段式”来计算化学反应速率，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。2.科学探究与创新意识：通过实验探究影响化学反应速率的因素，能运用变量控制的方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.化学反应速率概念及表示方法（1）意义：衡量化学反应过程进行的物理量。（2）表示：用单位时间内浓度的减小或浓度的增大表示。（3）公式：v（A）＝（4）单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。2.化学反应速率的计算（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应写成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。（4）对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。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。（5）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.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)与eq\f(v(B),b)，若eq\f(v(A),a)＞eq\f(v(B),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。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②产生气泡速率③产生气泡速率实验结论对于反应2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率(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有气泡出现②能产生气泡③能产生气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率(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(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，加块状碳酸钙的试管内产生气泡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(5)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。【归纳总结】影响化学反应速率的因素1．影响化学反应速率的主要因素(内因)不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。2．影响化学反应速率的外界因素(外因)(1)温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。(2)催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。(3)溶液的浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。①固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。②将固体溶于一定溶剂，能增大化学反应速率。(4)压强：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。如MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O。②对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解为压强改变→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(物质浓度改度→反应速率改变,物质浓度不变→反应速率不变))a．恒容时：增大压强eq\o(→,\s\up9(引起))体积缩小eq\o(→,\s\up9(引起))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→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→反应速率减小。(5)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。(6)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。(7)形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。探究一化学反应速率的有关计算在一定条件下，向2L密闭容器中充入2molN2和4molH2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，10min时测定生成NH31mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？1.“三段式”解答模板①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。③根据已知条件列方程式计算。2.计算举例反应aA（g）+bB（g）cC（g）加入量molmn0转化量molaxbxcx剩余量molm－axn－bxcx①反应速率：v（A）＝；v（B）＝；v（C）＝。②反应物转化率α（A）＝×100%。α（B）＝×100%【例1】(2023·湖南雅礼中学高一期末)将4molA和2molB在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A（s）+B（g）2C（g）若经2s（秒）后测得C的浓度为0.6mol·L－1，下列几种说法，其中正确（）。A．用物质A表示反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1B．用物质B表示的反应平均速率为0.6mol·L－1·s－1C．2s时物质A的转化率为30%D．2s时物质B的浓度为0.7mol·L－11.(2023·黑龙江哈尔滨三中高一期末)某温度时，在3L密闭容器中X、Y、Z三种气态物质的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线如图所示，由图中数据分析：（1）该反应的化学方程式为：______________________。（2）反应开始至2min，用X表示的平均反应速率为：______；平衡时，Y的转化率为______；平衡时，Y的浓度为______；（3）在密闭容器里，通入amolX（s）和bmolY（g），发生反应X（s）+Y（g）2Z（g），当改变下列条件时，反应速率会发生什么变化（选填“增大”、“减小”或“不变”）①增加X（s）的质量：______。②增大容器的体积：______。探究二化学反应速率与化学反应限度图像探究一定温度下，在2L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．tmin时该反应达到化学平衡状态B．反应开始到10min，用X表示的反应速率为0.079mol·L－1·min－1C．反应开始到10min时，Y的转化率为79%D．反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)3Z(g)化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。(1)“一看”——看图像①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。(2)“二想”——想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。【例1】(2023·黑龙江省绥化一中高一期末)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是()A．反应在c点达到平衡状态B．反应物浓度：a点小于b点C．反应物的总能量低于生成物的总能量D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段(2023·江西省九江一中高一期中)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。(1)t1min时，正、逆反应速率的大小关系为v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)4min内，CO2的转化率为________；CO的平均反应速率v(CO)＝______________。(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是__________(填序号，下同)。①降低温度②减少铁粉的质量③保持压强不变，充入He使容器的体积增大④保持容积不变，充入He使体系压强增大(4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是______。①v(CO2)＝v(CO)②单位时间内生成nmolCO2的同时生成nmolCO③容器中气体压强不随时间变化而变化④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化1．（2023下·浙江台州洪家中学期中）对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是A．v(A)=0.3mol/(L·s) B．v(B)=1.8mol/(L·s)C．v(D)=0.7mol/(L·s) D．v(C)=1.5mol/(L·min)2．（2023下·山东济宁一中高一期中）向密闭容器中充入一定量的N2和H2，10min时测得NH3的物质的量浓度为0.6mol/L，反应开始的10min内，则v(N2)为A．0.06mol/(L·min) B．0.03mol/(L·min) C．0.09mol/(L·min) D．0.3mol/(L·min)3．（2023下·重庆南开中学高一期末）实验室用如图装置测定化学反应速率，下列说法错误的是A．实验前关闭分液漏斗活塞，向右拉注射器活塞，检查装置气密性B．用的体积变化表示化学反应速率可能会因为反应放热而不准确C．改用恒压滴液漏斗可以消除加入硫酸所占体积带来的误差D．根据单位时间内锌带质量的变化不能表示反应速率4．（2023下·四川南充高级中学高一期末）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，则下列关系正确的是A．v(NH3)=v(O2) B．v(O2)=v(NO)C．v(NO)=v(H2O) D．v(O2)=v(H2O)5．（2023下·山东德州一中高一期中）反应A＋3B=2C＋D在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.15mol·L1·s1②v(B)=0.6mol·L1·s1③v(C)=0.5mol·L1·s1④v(D)=0.45mol·L1·s1，则反应速率由快到慢的顺序为A．④>③>①>② B．②>④>③>①C．②>③>④>① D．④>③>②>①6．（2023下·甘肃嘉峪关高一统考）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为c(X2)=0.4mol·L1，c(Y2)=0.8mol·L1，c(Z)=0.4mol·L1，则该反应的化学方程式可表示为A．X2＋2Y2=2XY2 B．2X2＋Y2=2X2YC．3X2＋Y2=2X3Y D．X2＋3Y2=2XY37．（2023下·北京顺义牛栏山一中期中）把0.6molX气体和0.4molY气体混合于2L容器中，使它们发生如下反应：，5min末已生成0.2molW，若测知以Z浓度变化来表示的化学反应平均速率为，则上述反应中Z气体的计量系数n的值是A．1 B．3 C．2 D．48．（2023下·湖北襄樊五中高一期中）在一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于容积为2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：。2min末该反应达到平衡，测得生成0.4molC和0.8molD,下列判断不正确的是A．B．B的转化率为60%C．2min内A的平均反应速率为D．2min时，A的浓度为9．（2023下·陕西师大附中期中）下列说法正确的是A．化学反应速率为0.8mol·L1·s1，是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L1B．由v=计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值C．同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快D．在2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应中，t1、t2时刻，SO3(g)浓度分别是c1、c2，则t1～t2时间内，生成SO2(g)的平均速率为v=10．（2023下·江苏盐城高一期中）在2L密闭容器中存在反应A(g)+3B(g)=2C(g)+D(g)，A的物质的量在10s内从4.0mol变成1.0mol，下列说法正确的是A．v(A)=0.3mol·L1·s1 B．v(B)=0.6mol·L1·s1C．v(C)=0.3mol·L1·s1 D．v(D)=0.4mol·L1·s111．（2023下·黑龙江大庆东风中学期中）一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1mol/L降到0.08mol/L时，需要20s，那么c(HI)由0.08mol/L降到0.07mol/L时，所需反应的时间为A．等于5s B．等于10s C．大于10s D．小于10s12．（2023下·福建福州八中期中）反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)，经2min，B的浓度减少0.6mol·L−1。对此反应速率的表示，正确的是A．用A表示的反应速率是0.4mol·(L·min)−1B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比是3∶2∶1C．在2min末的反应速率，用B表示是0.3mol·(L·min)−1D．用B和C表示的反应速率对该反应的意义不同13．（2023下·湖北襄阳高一联考）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图所示，下列结论不正确的是A．反应开始2min内平均反应速率最大B．反应4min后平均反应速率最小C．反应开始2min—4min内，温度对反应速率的影响比浓度大D．反应在2min到4min内消耗CaCO3的质量为20g14．（2023下·湖南衡阳·高一统考期末）一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是A．该反应的化学方