高一化学新人教版同步精讲必修2第13讲化学反应速率

第13讲化学反应速率课前引入对于速度这个概念，信任大家都不生疏了。世界上最快的飞机，速度可达7274千米/小时；蜗牛即使全速疾爬，速度也仅为8.5米/小时。对于化学反应，不同的反应，其速率也不一样。如火药的爆炸，可以在瞬间完成；而溶洞的形成，须要百年甚至千年才能完成。那么，如何表示化学反应速率呢？模块一化学反应速率基础一、化学反应速率1．定义：衡量化学反应进行快慢的物理量。2．表示方法：单位时间内反应物浓度的削减量或生成物浓度的增加量来表示。3．表达式：______________________单位：________________________【答案】v=eq\f(Δc,Δt)mol·L-1·s-1或mol/（L·s），mol·L-1·min-1或mol/（L·min）。刚好小练（（1）某反应的反应物A浓度在5min内由6mol·L-1变成了2mol·L-1，则v(A)＝。（2）一个2L的容器中，盛入4.0moL某气体反应物，2min后，测得这种气体反应物还剩余2moL，该物质的化学反应速率为_________________。【答案】0.8mol·L-1·min-10.5mol·L-1·min-1二、“三段式”计算（1）写出有关反应的化学方程式；（2）标出各物质的起始量、变更量、最终量（可用物质的量，也可用浓度）；（3）依据已知条件列方程式计算。三、化学反应速率与化学计量数的关系1．同一反应用不同物质表示化学反应速率时，其数值大小可能不同，但表示的意义相同。2．对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=___________________。【答案】m∶n∶p∶q四、化学反应速率的比较方法1．定性比较通过视察试验现象，如反应的猛烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消逝或气体充溢所需时间的长短等来定性推断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应猛烈，则反应速率：K＞Na。2．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，还要进行肯定的转化。（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样，需转化为同一单位。题型一：化学反应速率的含义【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．依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．化学反应速率是指肯定时间内任何一种反应物浓度的削减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，则不肯定相等，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，即依据化学反应速率的大小可以推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，某物质的浓度变更量为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更量表示，故D错误；故答案为B。题型二：化学反应速率大小比较【变2-2】在四个不同容器中、不同条件下进行合成氨反应，依据下列在相同时间内测得的结果推断，生成氨的反应速率最快的是A．v(H2)=0.01mol·L-1·s-1 B．v(NH3)=0.25mol·L-1·min-1C．v(H2)=0.3mol·L-1·min-1 D．v(N2)=0.1mol·L-1·min-1【答案】A【解析】同一化学反应中,同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比，先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较，从而确定选项，留意单位是否相同。发生反应：N2+3H22NH3，不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，故不同物质表示的速率与其化学计量数的比值越大，表示的反应速率越快。A．v(N2)====0.2mol•L-1•min-1；B．v(N2)===0.125mol•L-1•min-1；C．v(N2)===0.1mol•L-1•min-1；D．v(N2)=0.1mol·L-1·min-1；反应速率A＞B＞C=D；答案选A。题型三：化学反应速率的相关计算【变3-1】在肯定条件下，反应在密闭容器中进行，内氨的质量增加了，则反应速率为A． B．C． D．【答案】C【详解】依据题意知，内氨的质量增加了，其物质的量为：=，，利用化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算得，，故C正确。故答案为：C。题型四：“三段式”计算【变4-1】把1molX气体和0.5molY气体混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：，2min末生成0.2molW，若测得以Z的物质的量浓度变更表示的平均反应速率为0.1mol·L-1·min-1，试计算(1)前2min内，用X表示的平均反应速率____________。(2)前2min内Y的转化率____________。(3)化学方程式中Z的化学计量数n____________。【答案】0.075mol·L-1·min-120%4【解析】2min末生成0.2molW，，测得以Z的物质的量浓度变更表示的平均反应速率为0.1mol·L-1·min-1，由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，n=4，则反应方程式为：，据此可解答问题。依据题干信息可建立三段式如下：(1)前2min内，用X表示的平均反应速率，故答案为0.075mol·L-1·min-1；(2)前2min内Y的转化率，故答案为：20%；(3)依据以上分析可知可知n=4，故答案为：4。【点睛】本题解答的关键在于利用化学计量数之比等于速率之比求出n，在建立三段式解答问题。模块二化学反应速率的影响因素一、温度对反应速率的影响试验操作试管内均盛有2mL5%的H2O2溶液，并滴有2滴1mol/LFeCl3溶液试验现象两支试管中均有气泡产生，但热水中产生气泡更快试验结论其他条件相同时，上升温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减小二、浓度对反应速率的影响试验操作试验现象两支试管中均有气泡产生，但装1mol/L盐酸的试管产生气泡更快试验结论其他条件相同时，增大浓度，反应速率加快；降低浓度，反应速率减小三、催化剂对反应速率的影响试验操作①②③试验现象三支试管中均有气泡产生，产生气泡的速率：①＞②＞③试验结论催化剂可以变更反应速率，不同催化剂催化效果不同四、压强对反应速率的影响其他条件不变时，对于有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积）相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小压强（增大容器容积）相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。归纳总结——影响化学反应速率的因素内因反应物的性质反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快外因温度温度越高，化学反应速率越快浓度增大反应物的浓度，可以加快化学反应速率催化剂催化剂可以改变更学反应速率压强有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积），反应速率加快其他①增大固体反应物的表面积（即粉碎成小颗粒），反应速率加快②形成原电池，通常能加快反应速率③超声波、电磁波、光照等也能影响反应速率题型五：影响反应速率的因素【变5-1】用锌片与1mol·L－1稀盐酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率增大的是A．对该反应体系加热B．加入少量NaCl溶液C．不用锌片，改用锌粉D．加入少量1mol·L－1硫酸【答案】B【解析】A.加热能使反应速率加快，故A不选；B.加入少量NaCl溶液，盐酸被稀释，生成氢气速率减小，故B选；C.改用锌粉，增大了反应物的接触面积，反应速率加快，故C不选；D.加入1mol•L-1硫酸，氢离子浓度增大，且不影响硫酸的性质，反应速率增大，故D不选；故选：B。【变5-3】恒温恒容密闭容器中发生反应2A(g)＋B(g)2C(g)，若反应物A的浓度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需20s，那么由0.06mol·L－1降到0.036mol·L－1所需的时间为()A．等于10s B．等于12sC．大于12s D．小于12s【答案】C【解析】在反应2A(g)＋B(g)2C(g)中，随着反应的进行，反应物浓度渐渐减小，反应速率渐渐减小，以此推断。在恒温恒容的容器中进行反应2A(g)＋B(g)2C(g)，若反应物浓度由0.1mol•L-1降到0.06mol•L-1需20s，此时：=(0.1mol/L−0.06mol/L)/20s=0.002mol/（L•s），如反应速率不变，则由0.06mol•L-1降到0.036mol•L-1，须要反应的时间是t=△c/v=0.024mol/L÷0.002mol/(L•s)=12s，但随着反应的进行，反应物浓度渐渐减小，反应速率渐渐减小，所以须要的时间大于12s。答案选C。【点睛】本题考查影响化学反应速率的因素，题目难度不大，留意化学反应中，随着反应的进行，反应物的浓度渐渐减小，反应速率渐渐减小是解答该题的关键。【例6】在1L的容器中，用纯净的CaCO3与100mL稀盐酸反应制取CO2，反应生成CO2的体积随时间的变更关系如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是A．OE段表示的平均反应速率最快B．F点收集到的CO2的量最多C．EF段，用HCl表示该反应的平均反应速率为D．OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7【答案】C【解析】A．由题图可知相同时间内EF段产生的CO2最多，所以该段反应速率最快，A错误；B．G点收集到的CO2的量最多，B错误；C．EF段产生的CO2共=0.02mol，由于反应中，所以该段消耗的HCl的物质的量为0.04mol，时间是1min，所以用HCl表示的EF段平均反应速率是，C正确；D．由于时间都是1min，所以OE、EF、FG三段中用二氧化碳表示的平均反应速率之比等于产生CO2的体积之比，即，D错误；答案选C。【变7】等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是（

）ABCD【答案】A【例8】某温度下，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变更的关系曲线如图所示：(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_________。(2)5min内用Z表示的平均反应速率为_______________。(3)化学反应速率受到许多因素的影响，例如：试验室制取氢气时一般用粗锌代替纯锌和稀硫酸反应，这是利用_____________________原理加快了氢气生成的速率。【答案】3X＋Y3Z0.06mol·L－1·min－1原电池【解析】从图像中可知，X、Y两种物质的物质的量随时间变少，是反应物，Z的物质的量随时间变多，是生成物。（1）X、Y、Z三种物质物质的量的变更之比等于化学方程式的化学计量系数之比，X的物质的量在5min内变更了0.6mol，Y的物质的量在5min内变更了0.2mol，Z的物质的量在5min内变更了0.6mol，得到方程式为3X＋Y3Z，故答案为3X＋Y3Z；（2）Z的物质的量在5min内变更了0.6mol，△c（Z）=0.6mol/2L=0.3mol/L，v（Z）=△c（Z）/△t=0.3mol/L/5min=0.06mol·L－1·min－1，故答案为0.06mol·L－1·min－1；（3）粗锌中的杂质与锌在硫酸溶液中可以构成原电池，Zn作负极，原电池反应加快反应速率，氢气生成的速率增大，故答案为原电池。【点睛】本题考查化学反应速率的计算和影响因素，留意物质物质的量的变更之比等于化学方程式的化学计量系数之比，原电池反应加快反应速率是解答关键。【题1】下列关于化学反应速率的说法正确的是A．化学反应速率是指在一段时间内反应物物质的量的削减或生成物物质的量的增加量B．化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1，是指反应经过1min后，某物质的浓度是0.2mol·L-1C．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显D．化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢【答案】D【详解】A．化学反应速率用单位时间内反应物浓度的削减或生成物浓度的增加来表示，故A错误；B．化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1，是指反应经过1min后，某物质的浓度削减或增加0.2mol·L-1，故B错误；C．有些反应无明显的现象，如酸碱中和反应，故C错误；D．化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢，故D正确；故选D。【题2】时，在0.5L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变更如图所示，下列结论正确的是A．10s内用B表示的反应速率为 B．该反应进行到10s时，消耗了0.15molAC．该反应的化学方程式为 D．10s时反应生成了0.2molC【答案】D【详解】A．内用B表示的反应速率为，A项错误；B．消耗A的物质的量为，B项错误；C．A、B随时间推移渐渐减小，A、B为反应物，C随时间推移渐渐增加，C为生成物，内，，10s时反应达到平衡，故反应的化学方程式为，C项错误；D．时反应生成气体C的物质的量为，D项正确；故答案为：D。【题3】反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同条件下的反应速率为：（1）v(A)=0.03mol/(L·s)（2）v(B)=3.6mol/(L·min)（3）v(C)=0.04mol/(L·s)（4）v(D)=2.7mol/(L·min)，则该反应速率的快慢依次为（）A．（2）＞（4）＞（3）＞（1） B．（1）＞（4）＞（2）=（3）C．（4）＞（3）=（2）＞（1） D．（2）＞（3）=（4）＞（1）【答案】B【题4】肯定温度下，向容积为4L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更如图所示，下列对反应的推断合理的是A．该反应的化学方程式为B．反应进行到1s时，C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等【答案】C【详解】A.由图可知，反应达到平衡时，B物质削减了0.6mol、C物质减小了0.8mol、A物质增加了1.2mol、D物质增加了0.4mol，所以B、C为反应物，A、D为生成物，物质的量的变更量之比为0.6：0.8：1.2：0.4=3：4：6：2，故反应的化学方程式为：3B+4C6A+2D，故A错误；B.化学反应速率之比等于化学计量数之比，故反应进行到1s时，，故B错误；C.反应进行到6s时，B的平均反应速率为，故C正确；D.化学反应速率之比等于化学计量数之比，故反应进行到6s时，各物质的反应速率不相等，故D错误；故选C。【题5】100mL6mol/LH2SO4跟过量的锌粉反应，在肯定温度下，为了减缓反应速率，但又不影响生成氢气的总量。可向反应物中加入适量的A．碳酸钠(固体) B．水 C．硫酸铜溶液 D．硫酸铵(固体)【答案】B【详解】A．碳酸钠(固体)与硫酸反应生成二氧化碳和水，消耗氢离子，放出的氢气量减小，故不选A；B．硫酸中加水，氢离子物质的量不变，放出氢气的量不变，氢离子浓度降低，放出氢气的速率减慢，故选B；C．加入硫酸铜溶液，锌置换出铜，构成原电池，锌与硫酸反应速率加快，故不选C；D．硫酸铵和锌反应放出氢气，加入硫酸铵(固体)，放出氢气的量增多，故不选D。故选B。【题6】依据如图所示图象填空：(1)该反应的化学方程式是_________。(2)在2min内用A、B、C表示的化学反应速率分别为_______、_______、_____。【答案】3A+2B⇌3C3mol/(L·min)2mol/(L·min)3mol/(L·min)【详解】(1)依据图像可知，反应物的物质的量减小，生成物的物质的量增大，则A、B为反应物，C为生成物，反应的物质的量浓度之比等于化学计量数之比，∆A：∆B：∆C=6：4：6，则方程式为3A+2B⇌3C；(2)v(A)==3mol/(L·min)；化学反应速率之比等于化学计量数之比，则v(B)=2mol/(L·min)；v(C)=3mol/(L·min)。【题7】在2L密闭容器内，t℃时发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在体系中，n(N2)随时间的变更如下表：时间(min)012345N2的物质的量(mol)0.200.100.080.060.060.06(1)上述反应在第5min时，N2的转化率为_______________________；(2)用H2表示从0～2min内该反应的平均速率v(H2)=_____________；(3)t℃时，在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。依据在相同时间内测定的结果，推断该反应进行快慢的依次为______________。(用字母填空，下同)；a．v(NH3)=0.05mol·L-1·min-1b．v(H2)=0.03mol·L-1·min-1c．v(N2)=0.02mol·L-1·min-1d．v(H2)=0.00lmol·L-1·s-1【答案】70%0.09mol/(L·min)a＞c＝d＞b【详解】(1)上述反应在第5min时，消耗氮气的物质的量是0.20mol－0.06mol＝0.14mol，则N2的转化率为0.14mol/0.20mol×100%＝70%；(2)0～2min内消耗氮气的物质的量是0.20mol－0.08mol＝0.12mol，依据方程式可知消耗氢气是0.36mol，浓度是0.18mol/L，则用H2表示从0～2min内该反应的平均速率v(H2)＝0.18mol/L÷2min＝0.09mol/(L·min)；(3)假如都用氢气表示其反应速率，则依据反应速率之比是相应的化学计量数之比可知a～d分别是（mol·L-1·min-1）0.075、0.03、0.06、0.06，所以该反应进行快慢的依次为a＞c＝d＞b；【练1】下列关于化学反应速率的说法正确的是A．化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物质的量浓度的削减或任何一种生成物物质的量浓度的增加B．化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢C．化学反应速率为是指在某1s时的速率是D．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显【答案】B【解析】【详解】A．不能用固体和纯液体的物质的量浓度的变更来描述化学反应速率，A错误；B．化学反应速率是指表示化学反应进行的快慢，通常以单位时间内反应物或生成物浓度的变更值（削减值或增加值）来表示，B正确；C．化学反应速率是一个时间段内的平均反应速率，而不是某一个时刻的瞬时速率，C错误；D．有些化学反应是没有明显反应现象的，D错误；故答案为：B。【练2】在2A(g)+B(g)=3C(g)+5D(g)反应中，表示该反应速率最快的是（）A．v(A)=2mol·L-1·min-1 B．v(B)=0.3mol·L-1·s-1C．v(C)=0.8mol·L-1·s-1 D．v(D)=1mol·L-1·s-1【答案】B【详解】A．v(A)＝2mol·L－1·min－1，转化为B并换算单位，v(B)＝0.0167mol·L－1·s－1；B．v(B)＝0.3mol·L－1·s－1；C．v(C)＝0.8mol·L－1·s－1，转化为B为v(B)＝0.267mol·L－1·s－1；D．v(D)＝1mol·L－1·s－1，转化为B为v(B)＝0.2mol·L－1·s－1；综上所述，0.3mol·L－1·s－1数值最大，反应速率最快，故B正确；答案为B。【练3】在铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度削减了0.6mol·L-1，若不考虑反应过程中溶液体积的变更，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是（）A．1.2mol·L-1·min-1 B．0.02mol·L-1·min-1C．1.8mol·L-1·min-1 D．0.18mol·L-1·min-1【答案】A【解析】【详解】10s末硫酸的浓度削减了0.6mol•L-1，则v(H2SO4)==0.06mol/(L·s)，发生反应：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑，速率之比等于化学计量数之比，故v[Al2(SO4)3]=v(H2SO4)=×0.06mol/(L·s)=0.02mol/(L·s)，即v[Al2(SO4)3]=0.02mol/(L·s)=1.2mol/(L·min)，故选A。【练4】在2L的密闭容器中，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4mol，在前10秒钟A的平均反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则10秒钟时，容器中B的物质的量是()A．1.6mol B．2.8mol C．2.4mol D．1.2mol【答案】B【解析】在前10秒钟A的平均反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则消耗A的物质的量是，则依据方程式2A(g)＋B(g)⇌2C(g)＋D(g)可知，消耗B的物质的量是1.2mol，剩余B的物质的量是4mol-1.2mol=2.8mol。故答案选：B。【练5】向四个体积相同的密闭容器中分别充入肯定量的SO2和O2，起先反应时，按反应速率由大到小的排列依次正确的是甲：500℃，10molSO2和5molO2反应乙：500℃，V2O5作催化剂，10molSO2和5molO2反应丙：450℃，8molSO2和5molO2反应丁：500℃，8molSO2和5molO2反应A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲【答案】C【解析】外界条件对化学反应的影响主要有催化剂、温度、浓度等；催化剂的影响最大，其中乙运用了催化剂，反应的速率是最快的；甲和丁的温度高于丙，故甲和丁的反应速率大于丙，即丙的反应速率最小；甲和丁比较，甲的反应物物质的量浓度大于乙，故反应速率大于乙；综上分析，反应速率从大到小的依次为：乙、甲、丁、丙。答案选C。【练6】对于100mL1mol·L-1盐酸与铁片的反应，实行下列措施：①上升温度；②改用100mL3mol·L-1盐酸；③多用300mL1mol·L-1盐酸；④用等量铁粉代替铁片；⑤改用98%的硫酸。其中能使反应速率加快的是A．①③④ B．①②④ C．①②③④ D．①②③⑤【答案】B【详解】盐酸与铁片的反应的实质是Fe+2H+=Fe2++H2↑。①上升温度，物质的内能增加，微粒之间有效碰撞次数增加，化学反应速率加快，①符合题意；②改用100mL3mol·L-1盐酸，c(H+)增大，微粒之间有效碰撞次数增加，化学反应速率加快，②符合题意；③多用300mL1mol·L-1盐酸，由于c(H+)不变，反应速率不变，③不符合题意；④用等量铁粉代替铁片，固体表面积增大，反应物接触面积增大，反应速率加快，④符合题意；⑤改用98%的硫酸，由于浓硫酸中硫酸主要以H2SO4分子存在，c(H+)减小。浓硫酸具有强氧化性，在室温下遇铁会发生钝化，使铁不能进一步与硫酸反应，因此反应产生氢气的速率减小，⑤不符合题意；综上所述可知：能够加快反应速率措施的序号是①②④，合理选项是B。【练7】时，在0.5L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变更如图所示，下列结论正确的是A．10s内用B表示的反应速率为 B．该反应进行到10s时，消耗了0.15molAC．该反应的化学方程