高中化学 化学反映的速率

第1课时化学反应的速率

［目标导航］L了解化学反应速率的含义及其表示方法。2.了解影响化学反应速率的因素。

3.初步了解控制化学反应速率的常用方法。

■基础知识导学-------------------

一、化学反应速率

1.表示

化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。

APA

(1)计算公式：弧=若。

(2)常用单位：mol••s-’或mol•广1•minT。

2.意义

化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表

示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。

3.规律

对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化隹

量数之比。

如对于反应：7aA(g)+〃B(g)/£(g)+如(g),y(A)：v(B)：y(C)：v(D)=m：n：p：q。

点拨(1)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反

应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。

(2)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某

一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。

⑶在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它

们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。

提醒计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变

化值。

【议一议】

1.某一化学反应在第5s时的反应速率是0.2mol•/1•s'的说法正确吗？

答案不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率，而不是某一时

刻的瞬时速率。

2.一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？

答案由于Ac表示的是物质的物质的量浓度的变化，而固态物质和纯液态物质的浓度在一

定温度下是常数，所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。

二、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

实验国能屋瓦

操作

试管中均为2〜3mL相同浓度的滴有FeCL溶液的溶液

实验

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

现象

实验

对于反应2H◎巴HL2H20+(M来说，温度越高，压的分解速率越快

结论

2.催化剂对4匕学反应速率影响的探究

LFeCl

3,MnO

5溶液什粉末2

实验操作[]

UH2O2

=H2O2口溶液

4溶液劣溶液

①(③

实验现象①有少量气泡出现②产生大量气泡③产生大量气泡

实验结论MnO2,FeCk可以使H2O2的分解速率加快

3.影响化学反应速率的因素

除温度和催化剂外,还有反应物浓度、反应物的状态、固体表面积、压强、溶剂、光照等许

多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。

点拨(1)升高温度，无论对于吸热反应还是放热反应，都能加快化学反应速率。

(2)催化剂分为正催化剂和负催化剂，正催化剂可以加快化学反应速率，负催化剂可以减慢

化学反应速率。

【议一议】

在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？

⑴集气瓶中有m和CL的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：

(2)黄铁矿煨烧时需粉碎成细小的矿粒：0

(3)KI晶体和HgCb晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色

Hglo

(4)熔化的KCIO3放出气泡很慢，撒入少量MnOz很快产生气体：o

⑸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：

(6)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:

(7)夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：

(8)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：_____________________________________________

___________________________________________________________________________O

答案(1)光(2)反应物的接触面积(3)在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积(4)催化

剂(5)反应物本身的性质(6)反应物的浓度(7)反应温度

(8)人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度

的范围内就可以发生反应

解析影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声

波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。

■重点难点探究--------------------

一、化学反应速率的计算和比较

［例1］将4molA和2molB在2L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：

2A(s)+B(g)2C(g),反应2s后测得C的浓度为0.6mol•L,下列说法正确的是

()

A.用物质A表示2s内的平均反应速率为0.3mol-L-1-s-1

B.用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6mol-L-1-s-1

C.2s时r(C)=0.3mol,L-1,s-1

D.2s时物质B的浓度为0.7mol-L-1

解析不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A错误；化学反应速率是平均值不是瞬时

值，C错误；据题目条件知r(C)=0.6mol,L-1-j-2s=0.3mol,L-1•s^1,则y(B)=0.3

mol,L-1,s-l4-2=0.15mol,L-1,s-1,贝!］2s时物质B的浓度为2mol4-2L—0.6

mol,L-1-i-2=0.7mol,L_1,B错误，D正确。

答案D

【归纳总结】

1.化学反应速率的计算方法

⑴根据腐)=A个c^(A计)算。

(2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。

2.反应速率大小比较的两种方法

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)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。

(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+6B要比较y(A)与y(B)的

相对大小，即比较应与?的相对大小，若竺纹＞半，则用-(A)表示的反应速率比用

abab

K(B)表示的反应速率大。

变式训练1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

①y(A)=0.6mol,L-1,min-1；

②y(B)=0.45mol•L-1•min-1；

③y(C)=0.015mol,L-1,min-1；

④v(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D

解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即r(A)：/(B):

r(C)：r(D)=3：1：2：2,则用A表示的化学反应速率分别为①v(A)=0.6mol*L-1•min-

3

'；②中r(A)=3r(B)=0.45mol,L-1,min^3=1,35mol,•min-1；③中r(A)=~F(C)

3__33

=5X0.015mol,L1,min1=0.0225mol,L-1,min-1；④中r(A)=~i^(D)=~X0.45

mol,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。

二、影响化学反应速率的因素

【例2】向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的S0?和开始反应时，按反应速率

由大到小的排列顺序正确的是()

甲：500℃,10molSO?和5molO2反应

乙：500℃,V2O5作催化剂,10molSOz和5molO2反应

丙：450℃,8molSO2和5molO2反应

T：500℃,8molSO?和5molO2反应

A.甲、乙、丙、丁B.乙、甲、丙、丁

C.乙、甲、丁、丙D.丁、丙、乙、甲

解析温度高，浓度大，且使用催化剂，反应速率最快，乙组最快。其次是甲，最慢的是

丙。

答案c

【归纳总结】化学反应速率影响因素注意点

(1)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)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。

④压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应

速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。

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。

变式训练2下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出压的速率最大的

是()

金属(粉末状)/mol酸的浓度及体积反应温度/℃

AMg：0.16mol•「1硝酸10mL60

BMg：0.13mol•盐酸10mL60

CFe：0.13mol•广1盐酸10mL60

DMg：0.13mol•I/i硫酸10mL60

答案D

解析影响反应速率的内因是反应物本身的性质，外因是反应条件，C速率最小。Mg与

HNOs不会产生氢气，B、D只比较c(H+)即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，因此相

同浓度的盐酸与硫酸中，硫酸的c(H+)大于盐酸，D符合题意。

【归纳总结】分析判断影响化学反应速率大小因素时应遵循以下思路

(1)先看内因

在内因不相同的情况下(即反应物不相同)，只能根据反应事实及实验现象定性分析反应的快

慢。

(2)内因相同时，再看外因

在内因相同的情况下（即反应物相同），可根据外界条件对反应速率的影响来定量判断反应速

率的大小。

■随堂达标检测--------------------

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

1

B.化学反应速率为0.8mol-L--s-所表示的意思是时间为1s时，某物质的浓度为0.8

mol•L-1

C.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.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显

答案C

解析化学反应速率是指单位时间内反应物物质的量浓度的减少或生成物物质的量浓度的增

加，是平均速率，可以表示化学反应的快慢；因为固体和纯液体的浓度是一个常数，所以不

能用固体和纯液体表示反应速率，所以A、B两项错误，C项正确。对无明显现象的化学反

应来说，无法通过现象来体现反应速率的大小。

2.在某一化学反应中，反应物A的浓度在10s内从0.8mol•变为0.2mol•L-1,则

在这10s内A的化学反应速率为（）

A.0.02mol,L-1B.0.02mol,L-1,s-1

C.0.06mol,L-1,s-1D.0.06mol,L1,min-1

答案C

解析10s内A的化学反应速率为（0.8mol•L-1-0.2mol•L-1）4-10s=0.06mol•L-

1-1

,so

3.在反应C（s）+C02（g）2co（g）中，不可能使反应速率明显增大的措施是（）

A.增大压强B.升高温度

C.增大CO?的浓度D.增加碳的量

答案D

解析增大压强、升高温度、增大C02的浓度均能增大反应速率；增加固体的用量，因其浓

度是常数，故反应速率不会增加，选D。

4.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，

影响该反应速率的是（）

产

生

H,

一

的

速

率

①盐酸的浓度②镁条的表面积③溶液的温度

④c厂的浓度

B.③④A.①④

D.②③C.①③

答案C

+2+

解析镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H=Mg+H2t,与『有关，与C1一无关。在镁

与盐酸的反应中，刚开始时射的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，

温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，酎浓度逐渐减小，化学反应速

率又逐渐减慢。

5.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

间变化的关系曲线如图所示：

⑴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)化学反应速率受到很多因素的影响，例如：实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀

硫酸反应，这是利用原理加快了氢气生成的速率。

答案(1)3X+Y3Z

(2)0.06mol,L-1,min-1

(3)原电池

解析(1)据图可知，X、Y是反应物，Z是生成物，三者的物质的量变化量分别是0.6

mol、0.2mol、0.6mol,且该反应是可逆反应，故该反应的化学方程式是3X+Y3Z„

(2)5min内Z的反应速率是0.6mol4-2L+5min=0.06mol•L-1•min-1»(3)粗锌中含

碳，与锌、稀硫酸构成原电池，加快电子的转移，从而加快了化学反应速率。

■分层训练-------------------------

［基础过关］

题组1化学反应速率及计算

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•和mol,L1,min1

答案C

解析化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示，而不采用物质的质量

或物质的量。

2.反应4NH3(g)+502(g)=4N0(g)+6H20(g)在10L密闭容器中进行,半分钟后，水蒸气的

物质的量增加了0.45mol,则此反应的速率可表示为()

-1

A.F(NH3)=0.01mol,L—1•s

B.r(02)=0.001mol,L—1•s'

C.F(N0)=0.001mol•L—1,s-1

1

D.F(H20)=0.045mol,L•s'

答案C

解析根据化学反应速率的计算公式：

y(压0)=0.45mol/(10LX30s)=0.0015mol•L-1•s-1,

4_

则F(NH)=r(N0)=不丫(&0)=0.001mol,•s，

3o

5_

r(0)=-F(H0)=0.00125mol,L-1,s，故选Co

2o2

3.已知某反应的各物质浓度数据如下：

aA(g)+6B(g)2C(g)

起始浓度(mol・LT)3.01.00

2s末浓度(mol•L)1.80.60.8

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.9：3：4B.3：1：2C.2：1：3D.3：2：1

答案B

解析各物质的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。K(A)=

3.0mol•L—1—1.8mol,L—1

0.6mol,L

1.0mol•L—1—0.6mol,L—10.8mol,L—1—0

=0.2mol,L-1,s-1,r(C)==0.4

1-1

mol•L-•so化学计量数之比为0.6：0.2：0.4,即3：1：2。

题组2化学反应速率快慢比较

4.一定温度下，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

下图所示。下列描述正确的是()

A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol•L-1•s-1

B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol-L-1

C.反应开始到10s时，Y转化了79.0%

D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)

答案C

解析反应开始到10s,Z的物质的量增加1.58mol,用Z表示的反应速率为白咨*=

0.079mol-L-1•s^1,A错误；由图可知，反应开始到10s,X的物质的量减少了1.20

mol-0.41mol=0.79mol,浓度减少0.79molH-2L=0.395mol•L-1,B错误；达平衡时

消耗Y为LOOmol-0.21mol=0.79mol,Y的转化率是79.0%,C正确；由图可知，X、

Y、Z的物质的量的改变量分别是0.79mol、0.79mol,1.58mol,化学方程式中X、Y、Z

的化学计量数比是1：1：2,不是1：1：1,D错误。

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.r(A)=0.5mol,L-1,s-1

B.y(B)=0.3mol,L-1•s'

C.r(C)=0.8mol,L-1•s'

D.y(D)=1mol,L-1,s-1

答案B

解析正确的思路应是根据反应速率与化学方程式中化学计量数之间的关系将各物质的反应

速率转化为用同一种物质表示的速率。A项中据/(A)推知r(B)=0.25mol-L-1-s-1,C项

中据v(C)推出v(B)心0.27mol•L-1•s-1,D项中据r(D)推出r(B)=0.25mol-L-1•s-1,

故反应速率最快的是B选项。

题组3影响化学反应速率的因素

6.通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类

的生存和生活质量的提高。下列各图所示的措施中，是为了增大化学反应速率的是()

木

头

电

线

杆

吓

触

D

答案c

解析A项为防止铁门生锈，B项为防止橡胶老化；D项为防止木头腐烂，三者均为了减慢

化学反应速率；C项是为了使炉火更旺，加快化学反应速率。

7.为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是（）

FeCh溶液+

'5%MH2O2

A.40t：的水-

十FeCl溶液+

3

，5%的HAMnO2+

B.40t：的水-室温--5%的H2O2

的

,5%H2O2MnO2+

C40ct的水-室温--5%的H2O2

/FeC13溶液+

_FeCl溶液+

5%的H2O23

D.40七的水-室温--

5%MH2O2

答案D

解析没有对比实验，A错误；催化剂不同，温度不同，无法比较，B错误；前者没有催化

剂，后者有催化剂，且温度不同，无法比较，C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该

方案可行，D正确。

8.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3+H2S04=Na2S04+S02f+SI+

H20,下列各组实验中最先出现浑浊的是（）

Na2s2O3溶液稀H2so4H20

反应温度

实验c/mol•

/℃V/mLWmLc/mol•L1Wml

L-1

A2550.1100.15

B2550.250.210

C3550.1100.15

D3550.250.210

答案D

解析影响化学反应速率的因素众多，本题从浓度和温度两个因素考查，只要抓住浓度越

大，温度越高，反应速率越大，D正确。

9.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（）

A.加热

B.不用稀硫酸，改用98%浓硫酸

C.滴加少量CUS04溶液

D.不用铁片，改用铁粉

答案B

解析加热、发生原电池反应、增大固体反应物的表面积，都能加快反应速率。

［能力提升］

10.一般情况下，金属越活泼，与酸反应的速率越快。为了探究金属Mg,Zn、Fe与酸反应

的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验：

①取A、B、C三支试管，分别加入2mL浓度相同的盐酸溶液。

②分别加入足量的、质量相等的Mg粉、Zn粉、Fe粉，立即把三个相同的气球分别套在各试

管口上。

(1)写出铁与盐酸反应的化学方程式：。

(2)气球膨胀速度最快的是(填试管编号)o

⑶该实验表明，实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是

(4)步骤②是实验获得成功的关键，你认为在操作过程中各小组成员之间应该如何操作？

答案(l)Fe+2HCl=FeClz+H2t(2)A

(3)镁与盐酸反应产生氢气过快不易控制，而铁与盐酸反应产生氢气较慢影响实验时间

(4)应把金属粉末先分别放入气球中再将气球套在试管上，同时将气球提起，让金属同时落

入盐酸中以保证反应同时开始又不损失氢气。

11.(1)在反应A(g)+3B(g)=2C(g)中，若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2

mol•L-1•min-1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为mol•L-1-min-1o

(2)在2L的密闭容器中，充入2molN?和3molH2,在一定条件下发生反应，3s后测得

Nz为1.9mol,则以上的浓度变化表示的反应速率为

(3)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o

答案(1)0.6(2)0.05mol•L-1•s-1

(3)8.80.08mol•L-i

解析⑴根据化学方程式中的计量数关系，嘤=；,r(B)=3r(A)=3X0.2mol-f

v(A)1

1,min-1=0.6mol,L_1•min-1o

(2)解法一：3s内消耗的N2的物质的量为2mol-1.9mol=0.1mol,根据化学方程式N2

+34常濡压2NH3,可以计算出3s内消耗的压的物质的量为0.3mol,根据化学反应速

-1

率的计算公式，厂田2)々:=0.05mol••so

2LX3s

解法二：先计算出以N?表示的化学反应速率心2)=2mol=4mol•广1•s-1,

2LX3s60

再根据化学方程式的计量数关系，计算出以压表示的化学反应速率r(H2)=3r(N2)=0.05

mol•L1•si。

(3)3A(g)+B(g)2C(g)

起始浓度1.00.50

(mol,L-1)

转化浓度0.06X20.040.08

(mol-r1)=0.12

2s时浓度1.0-0.120.5-0.04

(mol,D=0.88=0.460.08

则2s时，“(A)=0.88mol,L-1X10L=8.8mol

-1

c(C)=0.08