6.1.1化学反应速率-高一化学讲义（苏教2019）原卷版

专题6化学反应与能量变化第一单元化学反应速率与反应限度第1课时化学反应速率[学习目标]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。课前预习课前预习知识点01化学反应速率1．概念：化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的物理量。2．表示方法：可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。3．表达式：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。其中：Δc为浓度的变化量，一般以mol·L1为单位，Δn为物质的量的变化量，单位是mol；Δt为时间，单位常用min、s、hr表示。4．常用单位：mol·L1·min1、mol·L1·s1。知识点02有关化学反应速率的简单计算1．计算依据：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)2．计算实例：（1）在一个体积为2L的密闭容器中发生反应2SO2＋O22SO3，开始时向容器中充入一定量的SO2和O2，经过5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol。填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量变化(Δn)/mol物质的量浓度变化(Δc)/mol·L－1化学反应速率(v)/mol·L－1·s－1化学反应速率之比（2）由上面的计算可以得出：化学反应速率之比=_________________之比=_________________之比=_____________________之比。知识点总结知识点总结一、生活中化学反应的快慢1、烟花的爆炸——极快2、食物的腐败、铁的生锈——慢3、水滴石穿——非常缓慢二、实验探究实验步骤实验现象剧烈反应，产生气泡较快缓慢反应，产生气泡较慢实验结论镁与盐酸的反应比铁更快三、化学反应速率的概念、公式、单位1、概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢的物理量，通常用单位时间内反应物浓度的减少量或者生成物的增加量（取正值）来表示。2、公式：v（B）=V表示B物质的反应速率；∆c（B）表示∆3、单位：mol·L1·min1或mol·L1·S1注意：（1）v（B）在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。（2）∆c（B）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc=0因此不用固体或纯液体表示化学反应速率（3）∆t4、用不同物质表示化学反应速率时的关系在同一化学反应中,若用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率,其数值之比等于该反应化学方程式中相应物质的化学计量数之比,如对于化学反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d。5、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。四、计算方法1、三段式法：（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）根据已知条件计算。例：对于化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，设A、B两物质的起始浓度分别为，amol/L、bmol/L，mxmol/L为ts内反应物A的转化浓度，则：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始浓度：ab00转化浓度：mxnxpxqxts时的浓度：amxbnxppxqqxv(A)=mxtmol/L1·sv(B)=nxtmol/L1·sv(C)=pxtmol/L1·sv(D)=qxtmol/L1·s2、相关计算(1)计算用某物质的浓度变化表示的化学反应速率。(2)同一化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率间的相互转化。(3)根据反应速率,计算反应进行的时间或确定某物质的浓度变化量。(4)根据不同物质的反应速率关系确定反应的化学方程式。(5)比较同一化学反应在不同条件下化学反应速率的相对大小。【大招总结】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。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。6．定义式v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)。已知任意两个量，可求第三个量。7．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。例如：对于反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。8．三段式计算设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－nxpxqx（1）将不同物质表示的速率换算成同一物质表示的反应速率，再进行比较。（2）用不同物质表示的反应速率进行比较：反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，它的反应速率越大。如反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通过比较不同情况下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，该比值越大，化学反应速率越大。（3）单位要一致。（1）一般来说，化学反应不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。（2）化学反应速率无论是用反应物还是生成物表示，其化学反应速率都为正值。（3）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。9、化学反应速率的比较方法定性比较通过观察实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。定量比较同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化。（1）“化物质”：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，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。（2）“化单位”：若化学反应速率的单位不一致，需转化为同一单位。典型例题典型例题【例1】下列关于化学反应速率的说法正确的是A．因是同一反应，所以用不同物质表示化学反应速率时，所得数值是相同的B．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢C．化学反应速率为“1mol/(L•min)”表示的意思是：时间为1min时，某物质的浓度为1mol/LD．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者任何一种生成物浓度的增加【答案】B【详解】A．同一反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值比值等于方程式的系数之比，则不一定相等，故A错误；B．化学反应速率的大小可以体现化学反应进行的快慢，即根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢，故B正确；C．化学反应速率为“1mol/(L•min)”表示的意思是：时间1min内，某物质的浓度变化量为1mol/L，故C错误；D．化学反应的反应速率不能用固体物质单位时间内浓度的变化量表示，故D错误；故答案为B。【例2】已知某反应的各物质浓度数据如下：据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是A．9∶3∶4 B．3∶1∶2 C．2∶1∶3 D．3∶2∶1【答案】B【详解】根据起始浓度和2s末浓度可知A、B、C转化的浓度分别为：A：3.01.8=1.2mol/L，B：1.00.6=0.4mol/L，C：0.80=0.8mol/L，转化的物质的量浓度之比等于系数之比，所以a:b:c=3:1:2；B项正确；答案选B。【点睛】在反应中，A、B、C是按方程式的系数比变化的，所以变化的物质的量之比等于方程式的系数比。A、B、C在同一个反应中，体积相同，所以各物质变化的物质的量浓度之比等于变化的物质的量之比，所以变化的物质的量浓度之比等于方程式的系数比。【例3】对于反应A(g)+2B(g)=3C(s)+2D(g)来说，下列反应速率最快的是（）A．v(A)=0.32mol·L1·min1 B．v(B)=0.55mol·L1·min1C．v(C)=0.02mol·L1·s1 D．v(D)=0.01mol·L1·s1【答案】A【详解】首先将用不同物质表示的化学反应速率均转化成物质A表示的化学反应速率，且单位一致，A．v(A)=0.32mol·L1·min1；B．v(B)=0.55mol·L1·min1，转化为用A表示的反应速率为v(A)=0.275mol·L1·min1；C．物质C为固体，浓度视为常数，保持不变，则不能用来表示反应速率；D．v(D)=0.01mol·L1·s1，转化为用A表示的反应速率为v(A)=；故A项表示的反应速率最大，故A符合；故选A。【例4】某反应2A(g)+B(g)⇌C(g)经10s后A的物质的量浓度为0.2mol/L，B的物质的量浓度降低了0.02mol/L，则A物质的起始浓度为A．0.24mol/L B．0.6mol/L C．2.4mol/L D．4.2mol/L【答案】A【详解】可逆反应2A(g)+B(g)⇌C(g)，经过10s后，B的浓度降低了0.02mol•L1，则A的浓度降低了2×0.02mol•L1=0.04mol•L1，因此A的起始浓度为0.2mol•L1+0.04mol•L1=0.24mol•L1；答案选A。【例5】一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入0.4molNH3和0.5molO2发生反应4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)。4min后，NO的浓度为0.06mol·L1。下列有关说法错误的是（）A．4min末，用NO表示的反应速率为0.03mol·L1·min1B．4min末，NH3的浓度为0.14mol·L1C．0～4min内，生成的水的质量为3.24gD．0～4min内，O2的物质的量减少了0.15mol【答案】A【详解】A．4min末，用NO表示的反应速率为=0.015mol·L1·min1，A错误；B．4min末，NH3的浓度为=0.14mol·L1，B正确；C．0～4min内，生成的水的物质的量为0.18mol，质量为0.18mol18g/mol=3.24g，C正确；D．0～4min内，O2的物质的量减少了0.15mol，D正确；故选A。强化训练强化训练1．某温度下，化学反应A=B+C中反应物A的浓度在5s内从2.0mol•L1减少到1.0mol•L—1。在这段时间内，用A的浓度变化表示的平均反应速率为A．0.4mol•L1 B．0.2mol•L1C．0.4mol•L1•s1 D．0.2mol•L1•s12．在四种不同条件下，分别进行反应，实验测得反应速率分别为①、②、③、④。下列关于四种条件下的反应速率大小关系的判断正确的是A．②>①>③>④ B．④>②>③>①C．④>②=①>③ D．④>②>①=③3．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是A．化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时反应速率B．化学反应速率为0.8mol·L1·s1是指反应1s时某物质的浓度为0.8mol·L1C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D．化学反应速率可用反应体系中任何一种物质浓度的变化来表示4．反应在四种不同情况下的反应速率分别如下，其中反应速率最快的是A． B．C． D．5．在1L密闭容器中加入1molN2和3molH2，一定条件下发生反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，1min后测得生成0.06molNH3，该时间段内以氨气表示的平均反应速率为A．0.06mol/(L·min) B．0.04mol/(L·min)C．0.12mol/(L·min) D．0.24mol/(L·min)6．在2A(g)+B(g)⇌3C(s)+4D(g)反应中，下列表示该反应速率最快的是A．v(B)=0.3mol·L1·s1 B．v(A)=0.5mol·L1·min1C．v(C)=0.8mol·L1·s1 D．v(D)=1mol·L1·min17．将和充入一容积为的密闭容器中(温度保持不变)，发生反应。测得的物质的量随时间的变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在内的平均反应速率是A． B．C． D．8．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·s) B．v(D)＝1mol/(L·s)C．v(C)＝0.8mol/(L·s) D．v(B)＝1mol/(L·s)9．已知可在一定条件下进行反应：M(g)＋3N(g)⇌2P(g)＋2Q(g)，改变条件测得化学反应速率如下，其中能正确表示反应最快速率的是A．v(M)=0.5mol·L1·min1 B．v(N)=1.2mol·L1·min1C．v(Q)=0.4mol·L1·min1 D．v(P)=0.01mol·L1·s110．在A+B=3C+4D的反应中,下列表示该反应的化学反应速度最快的是A．V(A)=0.5mol/(L·s) B．V(B)=0.3mol/(L·s)C．V(C)=0.8mol/(L·s) D．V(D)=1mol/(L·s)11．一定温度下，在2L的恒容密闭容器中发生反应：，反应过程中的部分数据如下表所示。n/mint/min02.02.4050.9101.6151.6下列说法正确的是A．该反应在第5min达到平衡B．平衡时，C．0~5min内，A的平均反应速率为D．物质B的平衡转化率约为33.3%12．在体积为2L的密闭容器中充入2mol的氮气与8mol氢气，一定条件下发生反应4min后，测得容器内还剩余0.4mol的氮气，则用氮气表示该反应的反应速率为（

）A．0.4mol•L﹣1•min﹣1 B．0.6mol•L﹣1•min﹣1 C．0.2mol•L﹣1•min﹣1 D．无法计算13．反应在四种不同情况下的反应速率如下，则反应速率由快到慢的顺序为①②③④A．②>④>③>① B．②=③>④>① C．①>②=③>④ D．④>①>②>③14．反应在四种不同情况下的反应速率分别如下：①

②③

④则该反应进行的快慢顺序为A．④＞③＞②＞① B．①＞④＞②＞③C．④＞③＝②＞① D．①＞④＞③＞②15．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)△H＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：

t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是A．该温度下此反应的平衡常数K=1.44B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)＞v(正)C．反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10－3mol/（L·min）D．其他条件不变，再充入0.2molX，平衡时Y的体积分数增大16．在体积为2L密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A＋2B3C。经2min后，A的浓度从开始时的1.0mol·L－1降到0.8mol·L－1。已知反应开始时B的浓度是1.2mol·L－1。则：2min末B的浓度，C的物质的量。2min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即V（A）＝。17．丁烯(C4H8)是重要的化工原料，可由丁烷(C4H10)催化脱氢制备，反应如下：CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CHCH2CH3(g)+H2(g)ΔH已知：i.该工艺过程的副产物有炭(C)，生成的积炭会附着在催化剂表面，影响催化效果。ii.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。iii.H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1CH3CH2CH2CH3(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l)ΔH2CH2=CHCH2CH3(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l)ΔH3(1)用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示丁烷催化脱氢反应的反应热ΔH=。(2)寻找高效的催化剂是脱氢反应重要的研究课题之一。①催化剂使用一段时间后活性会下降，通入适量氢气可使其改善，氢气的作用是。②其他条件相同时，以SiO2为载体与不同质量百分比的CrOx组合，催化效果相关数据如表。实验组催化剂组成正丁烷转化率/%正丁烯收率/%1无催化剂50.352SiO250.353SiO2+9%CrOx25.518.34SiO2+15%CrOx27.520.655SiO2+21%CrOx2417.87下列说法正确的是(填序号)。a.脱氢反应中SiO2不起催化作用b.CrOx的含量越高，反应的催化效果越好c.CrOx的含量对丁烷脱氢反应的焓变无影响(3)其他条件相同，30min时测得正丁烷转化率、正丁烯收率随温度的变化如图1。[收率=×100%]①实际生产温度选择590℃，由图1说明其理由是。②590℃时，向体积为1L的密闭容器中充入3mol正丁烷气体，据图1计算0~30min内生成正丁烯的平均反应速率为mol/(L·min)。(4)其他条件相同，30min时正丁烷转化率、正丁烯收率随进料气中的变化如图2。图2中，＞2.5后，正丁烷转化率和正丁烯收率呈减小趋势，原因是。18．Ⅰ﹒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为4mol，B为6mol，5min末时测得C的物质的量为3mol，用D表示的化学反应速率v(D)为0.2mol·L1·min1。计算：(1)5min末A的物质的量浓度为，A的转化率为。(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=。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为：①v(A)=5mol·L1·min1②v(B)=6mol·L1·min1③v(C)=0.2mol·L1·s1④v(D)=8mol·L1·min1其中反应速率最快的是(填序号)。Ⅱ．H2O2不稳定、易分解，Fe3＋、Cu2＋等对其分解起催化作用，为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组同学