1、 第一节第一节 化学反应速率化学反应速率 学习目标定位 1.了解化学速率的概念，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 vc t或 v n Vt。 化学反应速率的单位常用 mol L 1 s1 或 mol L 1 min1 表示。 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
2、下表： 有关反应物质 SO2 O2 SO3 物质的量变化(mol) 0.8 0.4 0.8 物质的量浓度变化(mol L 1) 0.4 0.2 0.4 化学反应速率(mol L 1 s1) 0.08 0.04 0.08 速率之比 v(SO2)v(O2)v(SO3)212 3.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
3、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。 1.化学反应速率的计算 (1)公式法：利用 v(A)cA t 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 nB pC 起始浓度(mol L 1) a b
4、c 转化浓度(mol L 1) x nx m px m 某时刻浓度(mol L 1) ax bnx m c px m v(B) nx mt。 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)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(
5、g)，比较vA a 与vB b ，若 vA a vB b ，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)(反应物的消耗速率或产物的生成速 率)可表示为( ) Av(NH3)0.010 mol L 1 s1 Bv(O2)0.001 0 mol L 1 s1 Cv(NO)0.001 0 mol L 1 s1 Dv(H2O)0.045 mol L 1 s1 答案 C 解析 c(H2O)0.45 mol 10 L 0.
6、045 mol L 1， v(H2O)0.045 mol L 1 30 s 0.001 5 mol L 1 s1， v(NH3)2 3v(H2O) 2 30.001 5 mol L 1 s10.001 0 mol L1 s1， v(O2)5 6v(H2O) 5 60.001 5 mol L 1 s10.001 25 mol L1 s1， v(NO)v(NH3)0.001 0 mol L 1 s1。 2反应 A3B2C2D 在四种不同情况下的反应速率分别为 v(A)0.15 mol L 1 min1 v(B)0.01 mol L 1 s1 v(C)0.40 mol L 1 min1 v(D)0.
7、45 mol L 1 min1 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)1 3v(B) 1 30.01 mol L 1 s160 s min10.20 mol L1 min1 v(A)1 2v(C) 1 20.40 mol L 1 min10.20 mol L1 min1 v(A)1 2v(D) 1 20.45 mol L 1 mi
8、n10.225 mol L1 min1 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 mol L 1 min1，则v(B)0.60 mol L1 min1，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 A3B2C 2D 得出： vA 1 0.15 mol L 1 min1 vB 3 0.20 mol L 1 min1 vC 2 0.20 mol L 1 min1 vD 2 0.225 mol L 1 min1 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
9、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 mol L 1 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 mol L 1 的硫酸，测量收集 10 mL H2所用的时间。 回答下列问题：
10、(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)所能得出的实验结论是：4_mol L 1 的硫酸与锌反应比 1_mol L 1 的硫酸与锌反应快。 本实验测量锌和稀硫酸反应速率的注意事项 (1)锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同； (2)40 mL 的硫酸溶液要迅速加入； (3)装置气密性要好，且计时要迅速、准确。 3“碘钟”实验中，3I S 2O 2 8=I 32SO 2 4的反应速率可以用 I 3遇加入的淀粉溶液显蓝 色的时间 t 来度量，t 越
11、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 )/mol L1 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120 c(S2O2 8)/mol L 1 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040 t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1 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S 2O 2 8的浓度对反应速率的影响 (2)88.0 3 (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
12、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(S 2O 2 8)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(S 2O 2 8)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(S 2O 2 8)成反比。 t1 44.0 0.1600.020 0.1200.040，得 t1 88.0 3 29.3。 理解感悟 本题难度较大，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
13、加或缩短，浓度之间的关系。 化学反应速率 概念：定量描述化学反应进行快慢的物理量 表达式：vc t 计算计算大小，比较快慢 测定方法气体体积变化，浓度变化，显色时间等 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 mol L 1 s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度 变化都为 0.5 mol L 1 s1 D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
14、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应速率，错误；C 项，单位错，浓度变化单位应为 mol L 1，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 mol L 1。 2在 N23H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了 0.6 mol L 1，在此 段时间内用 H2表示的平均反应速率为 0.45 mol L 1 s1，则此段时间是( ) A1 s B2 s C44 s D1.33 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
15、mol L 1 s 1，则用 NH 3表示的平均反应速率为 v(NH3)2 3v(H2) 2 30.45 mol L 1 s10.3 mol L1 s 1，t 0.6 mol L 1 0.3 mol L 1 s12 s。 3对于化学反应 3W(g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是( ) Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z) C2v(X)v(Y) D3v(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 mo
16、l 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 mol L 1，测得这段时间内，平均速率 v(C)0.6 mol L1 min1， 则化学反应方程式中 n 值为_，v(B)_。 答案 3 0.2 mol L 1 min1 解析 因为化学反应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 mol L 10.8 mol L11.2 mol L1，A 的化学反应 速率： v(A)cA t 1.2 mol L 1 3 min 0.4 mol L 1 min1，
17、则 v(A)v(C)2n0.4 mol L1 min 10.6 mol L1 min123，故 n3。v(B)1 2v(A) 1 20.4 mol L 1 min10.2 mol L 1 min1。 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 min 末 Z 的生成速率_(填“大”、 “小”或“相等”)。 答案 (1)3XY2Z (2)0.05 mol L 1 min1
18、 0.04 mol L1 min1 (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。 基础过关 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，
19、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“mol L 1 s1”和“mol L1 min1” 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浓度的减小表示其反应速率 答案 A 解
20、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来表示反应速率，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( ) A0.32 mol L 1 s1 B0.16 mol L 1 s1 C1.6 mol
21、L 1 s1 D0.8 mol L 1 s1 答案 B 解析 v(NH3)42.4mol 2 L5 s 0.16 mol L 1 s1，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 mol L 1 min1，则经过时间为( ) A2 min B3 min C4 min D5 min 答案 B 解析 N2 3H22NH3 起始(mol) 1 3 0 转化(mol) x 3x 2x 剩余(mol) 1x 33x 2x 由
22、题意得：42x 4 0.9 x0.2 mol v(H2)30.2 mol 2 L t 0.1 mol L 1 min1 t3 min。 5 在 2 L 的密闭容器中， 发生反应 3A(g)B(g)2C(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 mol L 1 s1，则反应进行到 10 s 时容器中 B 的物质的 量是( ) A1.6 mol B2.8 mol C3.2 mol D3.6 mol 答案 C 解析 10 s 内 v(B)1 3v(A)0.04 mol L 1 s1， 故 10 s 内， n(B)10 s0.04 mo
23、l L1 s12 L0.8 mol，因此 10 s 时，容器内 n(B)4 mol0.8 mol3.2 mol。 6在不同条件下，分别测得反应 2SO2O22SO3的化学反应速率，其中表示该反应进 行得最快的是( ) Av(SO2)4 mol L 1 min1 Bv(O2)3 mol L 1 min1 Cv(SO2)0.1 mol L 1 s1 Dv(O2)0.1 mol L 1 s1 答案 D 解析 本题考查的是化学反应速率的比较。以 SO2为标准，并将单位统一，A、B、C、D 选项换算成以SO2为标准的反应速率后分别为A.v(SO2)4 mol L 1 min1； B.v(SO 2)2v(
24、O2) 6 mol L 1 min1；C.v(SO 2)0.160 mol L 1 min16 mol L1 min1；D.v(SO 2)2v(O2) 20.160 mol L 1 min112 mol L1 min1。 7已知某条件下，合成氨反应的数据如下： N2(g)3H2(g)2NH3(g) N2 H2 NH3 起始浓度(mol L 1) 1.0 3.0 0.2 2 s 末浓度(mol L 1) 0.6 1.8 1.0 4 s 末浓度(mol L 1) 0.4 1.2 1.4 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( ) A24 s 内的平均反应速率为 0.2
25、mol L 1 s1 B前 4 s 内的平均反应速率为 0.3 mol L 1 s1 C前 2 s 内的平均反应速率为 0.4 mol L 1 s1 D2 s 末的反应速率为 0.4 mol L 1 s1 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 mol L 1 min1，上述反应中 Z 气体的化学计量数 n 的值是( ) A1
26、 B2 C3 D4 答案 A 解析 利用条件可求：v(W) 0.2 mol 2 L5 min0.02 mol L 1 min1，利用计量数关系计算得 n 1。 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有 A、B， 起始浓度 A 为 5 mol L 1， B 为 3 mol L1， 前 2 min C 的平均反应速率为 0.5 mol L1 min1,2 min 后，测得 D 的浓度为 0.5 mol L 1，则关于此反应的下列说法中正确的是( ) A2 min 末时 A 和 B 的浓度之比为 53 Bx1 C2 min 末时 B 的浓度为 1.5 mo
27、l L 1 D2 min 末时 A 消耗的浓度为 0.5 mol L 1 答案 C 解析 依题意 2 min 末 c(C)0.5 mol L 1 min12 min1 mol L1，而 c(D)0.5 mol L1， 所以 x2。 2A(g)3B(g)2C(g)D(g) c(起始)/mol L 1 5 3 0 0 c(变化)/mol L 1 1 1.5 1 0.5 c(2 min 末)/mol L 1 4 1.5 1 0.5 可知 C 正确。 10一定温度下，10 mL 0.40 mol L 1 H 2O2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/min
28、 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( ) A06 min 的平均反应速率：v(H2O2)3.310 2 mol L1 min1 B610 min 的平均反应速率：v(H2O2)3.310 2 mol L1 min1 C反应至 6 min 时，c(H2O2)0.30 mol L 1 D反应至 6 min 时，H2O2分解了 50% 答案 C 解析 H2O2分解到 6 min 时的分解量：222.410 3 L 22.4 L mol10.002 0 mol。 06 min：v(H2O2)0
29、.002 0 mol 0.01 L 6 min3.310 2 mol L1 min1，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 6 10 min v(H2O2)”“ (2)0.05 mol L 1 min1 (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 mol L 1，c(B)0.1 mol L1。 (2)v(A)0.05 mol L 1 min1。 (3)参加反应的各物质的物质的量之
30、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) 催化剂 CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下： t/s 0 500 1 000 c(H2)/mol L 1 5.00 3.52 2.48 c(CO)/mol L 1 2.50 (1)在 500 s 内用 H2表示的化学反应速率是_。 (2)在 1 000
31、s 内用 CO 表示的化学反应速率是_，1 000 s 时 CO 的转化率是 _。 (3)在 500 s 时生成的甲醇的浓度是_。 答案 (1)2.9610 3 mol L1 s1 (2)1.2610 3 mol L1 s1 50.4% (3)0.74 mol L 1 解析 (1)在 500 s 内， v(H2)5.00 mol L 13.52 mol L1 500 s 2.9610 3 mol L1 s1。 (2)在 1 000 s 内反应的 H2的浓度是 c(H2)5.00 mol L 12.48 mol L12.52 mol L1，则 反应的 CO 的浓度是 c(CO)1 2c(H2)1
32、.26 mol L 1，用 CO 表示此段时间的平均速率为 v(CO)1.26 mol L 1 1 000 s 1.2610 3 mol L1 s1， CO 的转化率为1.26 mol L 1 2.50 mol L 1100%50.4%。 (3)在 500 s 内反应的 H2的浓度为 c(H2)1.48 mol L 1，则生成的 CH 3OH 的浓度为 c(CH3OH)1 2c(H2)0.74 mol L 1。 13在一定温度下，密闭容器中发生反应：2NO22NOO2，经 2 min 后，测得混合气 中 NO2浓度为 0.06 mol L 1，O 2的浓度为 0.12 mol L 1，且各物质
33、的浓度不再发生变化。 求：(1)NO2的起始浓度。 (2)2 min 时 NO2的转化率。 (3)2 min 内生成 NO 的化学反应速率。 答案 (1)0.3 mol L 1 (2)80% (3)0.12 mol L 1 min1 解析 2NO22NOO2 起始(mol L 1) a 0 0 转化(mol L 1) 2x 2x x 2 min 时(mol L 1) a2x 2x x 由题意得：a2x0.06 mol L 1 x0.12 mol L 1 所以(1)NO2的起始浓度为 a0.06 mol L 120.12 mol L10.3 mol L1。 (2)(NO2)2x a 100%20.12 mol L 1 0.3 mol L 1100%80%。 (3)v(NO) 2x 2 min 20.12 mol L 1 2 min 0.12 mol L 1 min1。
