2018高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第一节 化学反应速率导学案 新人教版选修4

1、第一节化学反应速率学习目标定位1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算，学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。一化学反应速率表示方法与计算1.化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。其数学表达式为v或v。c表示某物质浓度的变化，常用单位molL1；t表示时间变化，常用单位s、min或h。2.在一个容积为2 L的密闭容器中发生反应：2SO2O22SO3，经5 s后，测得SO3的物质的量为0.8 mol，填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量变化(mol)0.80

2、.40.8物质的量浓度变化(molL1)0.40.20.4化学反应速率(molL1s1)0.080.040.08速率之比v(SO2)v(O2)v(SO3)2123.分析上表可知：(1)一般来说，随着反应的逐渐进行，反应物浓度会逐渐减小，化学反应速率也会逐渐减慢。因此，化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。(2)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在速率v的后面将该物质的化学式用括号括起来。(3)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比物质的量浓度变

3、化之比物质的量变化之比化学计量数之比。(4)在一定温度下，固态、液态物质的浓度视为一个常数，故上述表示化学反应速率的方法不适用于固态物质或纯液态物质。归纳总结1.化学反应速率的计算(1)公式法：利用v(A)计算注意：c(A)指物质A浓度的变化，而不是物质的量的变化。(2)化学计量数法：利用化学反应速率之比化学计量数之比(3)三段式法：利用起始量、变化量、一段时间后的量的关系计算例如：反应 mA nBpC起始浓度(molL1) a b c转化浓度(molL1) x 某时刻浓度(molL1) ax b cv(B)。计算中注意以下量的关系：对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)对生成物：c(起始

4、)c(转化)c(某时刻)2.比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法“一看”：看化学反应速率的单位是否统一；“二化”：将不同的化学反应速率转化为同一种物质的化学反应速率或分别除以相应物质的化学计量数；“三比较”：比较同一种物质的化学反应速率的数值或分别除以相应物质的化学计量数。之后的数值，数值越大，反应速率越大。如反应aA(g)bB(g)=cC(g)，比较与，若，则v(A)表示的反应速率大于v(B)表示的反应速率。1.反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速

5、率或产物的生成速率)可表示为()A.v(NH3)0.010 molL1s1B.v(O2)0.001 0 molL1s1C.v(NO)0.001 0 molL1s1D.v(H2O)0.045 molL1s1答案C解析c(H2O)0.045 molL1，v(H2O)0.001 5 molL1s1，v(NH3)v(H2O)0.001 5 molL1s10.001 0 molL1s1，v(O2)v(H2O)0.001 5 molL1s10.001 25 molL1s1，v(NO)v(NH3)0.001 0 molL1s1。2.反应A3B2C2D在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)0.15 molL

6、1min1v(B)0.01 molL1s1v(C)0.40 molL1min1v(D)0.45 molL1min1则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为_。答案解析方法一：将以不同物质表示的反应速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。若以物质A为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比等于各物质的化学计量数之比，将、的反应速率换算为用物质A表示的反应速率，则有：v(A)v(B)0.01 molL1s160 smin10.20 molL1min1v(A)v(C)0.40 molL1min10.20 molL1min1v(A)v(D)0.45 molL1min10.225 m

7、olL1min1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为。方法二：首先将反应速率单位统一为molL1min1，则v(B)0.60 molL1min1，然后根据反应速率与对应物质化学计量数之比的大小进行判断。由化学方程式A3B2C2D得出：0.15 molL1min10.20 molL1min10.20 molL1min10.225 molL1min1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为。二化学反应速率的测定1.已知反应ZnH2SO4=ZnSO4H2，你有几种方法测定该反应的反应速率？试判断所设计实验的可行性。答案(1)测量收集一定体积的H2时所用的时间或测量一段时间内收集到H2的体积。(2)测量一段时

8、间内溶液中H浓度的变化。(3)测量一段时间内锌粒质量的变化。以上三种方法中第(1)种方法最容易操作。2.设计实验测定锌与硫酸反应的速率，按下列实验步骤完成实验：按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40 mL 1 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入40 mL 4 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。回答下列问题：(1)实验所用仪器有：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表。(2)观察到的现象是：锌跟硫酸反应产生气泡；收集10 mL气体所用时间比所用时间短。(3

9、)所能得出的实验结论是：4_molL1的硫酸与锌反应比1_molL1的硫酸与锌反应快。归纳总结本实验测量锌和稀硫酸反应速率的注意事项锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同；40 mL的硫酸溶液要迅速加入；装置气密性要好，且计时要迅速、准确。3.“碘钟”实验中，3IS2O=I2SO的反应速率可以用I遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 进行实验，得到的数据如下表：实验编号c(I)/molL10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O)/molL10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1

10、回答下列问题：(1)该实验的目的是_。(2)显色时间t1为_。(3)通过分析比较上述数据，得到的结论是_。答案(1)研究反应物I与S2O的浓度对反应速率的影响(2)(或29.3)(3)化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)解析由数据表容易发现：组所用时间相同，组所用时间为它们的一半，组所用时间为它们的2倍。进一步分析：两组中c(I)与c(S2O)的乘积相等，组中乘积为组的2倍，组乘积为其一半。因此可得结论：当c(I)c(S2O)相等时，显色时间相等，反应速率相等，显色时间与反应速率成反比，即t与c(I)c(S2O)成反比。，得t129.3。理解感悟本题难

11、度较大，在审题时要抓住数据的特点：时间相同，浓度之间的关系；时间成倍数增加或缩短，浓度之间的关系。1.下列有关化学反应速率的说法中正确的是()A.对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B.化学反应速率通常用单位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来表示C.若某化学反应的反应速率为 0.5 molL1s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 molL1s1D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度答案D解析A项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，错误；B项，在化学反应中，由于固体和纯液体的浓度视为常数，其浓度变化值为零，故不能用它们表示反

12、应速率，错误；C项，单位错，浓度变化单位应为molL1，且由于化学计量数不一定相同，在该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为0.5 molL1。2.在N23H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 molL1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 molL1s1，则此段时间是()A.1 s B.2 s C.44 s D.1.33 s答案B解析本题考查化学反应速率的有关计算。已知用H2表示的平均反应速率为0.45 molL1s1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)v(H2)0.45 molL1s10.3 molL1s1，t2 s。3.对于化学反应3W(

13、g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()A.v(W)3v(Z) B.2v(X)3v(Z)C.2v(X)v(Y) D.3v(W)2v(X)答案C解析对于任一化学反应，用不同的物质表示该反应的速率，其数值之比等于其化学计量数之比，v(W)v(X)v(Y)v(Z)3243，C正确。4.将化合物A的蒸气1 mol充入0.5 L容器中加热分解：2A(g)B(g)nC(g)。反应到3 min时，容器内A的浓度为0.8 molL1，测得这段时间内，平均速率v(C)0.6 molL1min1，则化学反应方程式中n值为_，v(B)_。答案30.2 molL1min1解析因为化学反应

14、方程式中各物质的化学计量数之比等于相应物质的反应速率之比，所以欲求n值，可先求v(A)的值。c(A)2 molL10.8 molL11.2 molL1，A的化学反应速率：v(A)0.4 molL1min1，则v(A)v(C)2n0.4 molL1min10.6 molL1min123，故n3。v(B)v(A)0.4 molL1min10.2 molL1min1。5.某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_。(2)反应开始至2 min、5 min时Z的平均反应速率为_、_。(3)5 min后Z的生成速率比5

15、min末Z的生成速率_(填“大”、“小”或“相等”)。答案(1)3XY2Z(2)0.05 molL1min10.04 molL1min1(3)相等解析(1)根据图示，X减少了0.6 mol，Y减少了0.2 mol，Z生成了0.4 mol，故X、Y、Z的物质的量变化之比为312，因5 min后三者共存，故反应的方程式为3XY2Z。(2)根据图中数据，依据反应速率计算公式可计算出反应速率，需注意Z的初始物质的量是0.1 mol。(3)5 min后Z的物质的量不再变化，反应速率相等。40分钟课时作业经典基础题题组1化学反应速率的概念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

16、化学反应进行快慢程度的物理量B.单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应就越快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“molL1s1”和“molL1min1”答案C解析化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的，即用单位时间内浓度的改变量来表示。2.对于反应：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，下列说法正确的是()A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D.用CaCl2浓度的减小表示

17、其反应速率答案A解析因为CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用其浓度的变化来表示化学反应速率；D中CaCl2为生成物，故应用其浓度的增加表示反应速率，故B、C、D项错误；在同一反应中，选用不同的物质表示反应速率，反应速率数值之比等于化学方程式中化学计量数之比，数值可能相同，也可能不同，但意义相同，故A项正确。题组2化学反应速率的计算及应用3.氨分解反应在容积为2 L的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4 mol,5 s末为2.4 mol，则用氨气表示该反应的速率为()A.0.32 molL1s1 B.0.16 molL1s1C.1.6 molL1s1 D.0.8 molL1s1答案B

18、解析v(NH3)0.16 molL1s1，B正确。4.在一定温度下，向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，经过一段时间后，测得容器内压强是起始时的0.9倍。在此时间段内H2的平均反应速率为0.1 molL1min1，则经过时间为()A.2 min B.3 min C.4 min D.5 min答案B解析N23H2 2NH3起始(mol) 1 3 0转化(mol) x 3x 2x剩余(mol) 1x 33x 2x由题意得：0.9x0.2 molv(H2)0.1 molL1min1t3 min。5.在2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)2C

19、(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，测得10 s内A的平均速率v(A)0.12 molL1s1，则反应进行到10 s时容器中B的物质的量是()A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.6 mol答案C解析10 s内v(B)v(A)0.04 molL1s1，故10 s内，n(B)10 s0.04 molL1s12 L0.8 mol，因此10 s时，容器内n(B)4 mol0.8 mol3.2 mol。6.甲、乙两个容器内都进行AB的反应，甲容器内每分钟减少4 mol A，乙容器内每分钟减少2 mol A，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率()A.快 B.慢

20、C.相等 D.无法判断答案D解析由化学反应速率的表达式：v(A)，由于甲、乙两容器的体积大小未知，仅知道单位时间内A的物质的量的变化值，故不能比较两容器内反应速率的大小。7.已知某条件下，合成氨反应的数据如下：N2(g)3H2(g)2NH3(g)N2H2NH3起始浓度(molL1)1.03.00.22 s末浓度(molL1)0.61.81.04 s末浓度(molL1)0.41.21.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的化学反应速率时，下列说法错误的是()A.24 s内的平均反应速率为0.2 molL1s1B.前4 s内的平均反应速率为0.3 molL1s1C.前2 s内的平均反应速率为0.4 m

21、olL1s1D.2 s末的反应速率为0.4 molL1s1答案D解析化学反应速率是表示一段时间内的平均反应速率而不是某一时刻的瞬时速率。8.把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中，发生反应：3X(g)Y(g)nZ(g)2W(g)，5 min末生成0.2 mol W，若测知以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 molL1min1，上述反应中Z气体的化学计量数n的值是()A.1 B.2 C.3 D.4答案A解析利用条件可求：v(W)0.02 molL1min1，利用计量数关系计算得n1。9.在可逆反应2A(g)3B(g)xC(g)D(g)中，已知：反应开始加入的物质只

22、有A、B，起始浓度A为5 molL1，B为3 molL1，前2 min C的平均反应速率为0.5 molL1min1,2 min后，测得D的浓度为0.5 molL1，则关于此反应的下列说法中正确的是()A.2 min末时A和B的浓度之比为53B.x1C.2 min末时B的浓度为1.5 molL1D.2 min末时A消耗的浓度为0.5 molL1答案C解析依题意2 min末c(C)0.5 molL1min12 min1 molL1，而c(D)0.5 molL1，所以x2。 2A(g)3B(g)2C(g)D(g)c(起始)(molL1) 53 0 0c(变化)(molL1) 1 1.5 1 0.5

23、c(2 min末)(molL1) 4 1.5 1 0.5可知C正确。10.一定温度下，10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表：t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B.610 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1C.反应至6 min时，c(H2O2)0.30 molL1D.反应至6 min时，H2O2分解了50%答案C解析

24、H2O2分解到6 min时的分解量：222.4103 L22.4 Lmol10.002 0 mol。06 min：v(H2O2)0.002 0 mol0.01 L6 min3.3102 molL1min1，A正确；其他条件相同，反应物的浓度减小，化学反应速率减小。610 min比06 min c(H2O2)小，则610 min v(H2O2)”、“(2)0.05 molL1min1(3)2AB解析(1)由图可以看出，在4 min末n(A)n(B)0.4 mol，又因体积相等，所以c(A)c(B)，从0到4 min内c(A)0.2 molL1，c(B)0.1 molL1。(2)v(A)0.05 molL1min1。(3)参加反应的各物质的物质的量之比为n(A)n(B)0.4 mol0.2 mol21,4 min后的一段时间以后A、B的物质的量不再改变，证明该反应达到化学平衡，此反应为可逆反应。12.为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H2，再将它们转化为甲醇。某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H2和CO，发生反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)