1、专题2化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率 第1课时化学反应速率的表示方法目标要求1.了解化学反应速率的概念。2.了解化学反应速率的定量表示方法。3.掌握化学反应速率的简单计算。4.了解化学反应速率的测定方法。一、化学反应速率的表示方法1化学反应速率：衡量化学反应进行快慢的物理量。2表示方法：化学反应速率用单位时间内反应物浓度(常用物质的量浓度)的减少或者生成物浓度的增加来表示。3数学表达式：v(A)c(A)t。其中c表示反应过程中反应物或生成物物质的量浓度的变化(取其绝对值)，t表示时间变化。其单位主要有：molL1s1或molL1min1或molL1h1。4对同一反应，用不同物质的
2、浓度变化所表示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。二、化学反应速率的测定及计算1化学反应速率测定的基本思路及方法化学反应速率是通过实验测定的。要测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质(反应物或生成物)的相关性质，再进行适当的转换和计算。例如，过氧化氢的分解反应中有气体生成，可以测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积；有些反应物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的关系，换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。2化学反应速率的计算由于c是浓
3、度变化的绝对值，故化学反应速率都取正值，其一般计算依据是：(1)根据某一物质起始浓度(c0)和一段时间后浓度(ct)的关系计算：c(反应物)c0ct，c(生成物)ctc0；(2)根据反应物的转化率()计算：c(反应物)c0；(3)根据化学方程式的化学计量数进行换算求出一种物质的反应速率后可根据化学计量数之间的比值去计算其他物质的反应速率。知识点一化学反应速率的概念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的减少或任何一种生成物物质的量的增加B化学反应速率为0.8 molL1s1，是指在1 s时某物质的浓度是0.8 molL1C化学反应速率可以衡
4、量化学反应进行的快慢D对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显答案C解析化学反应速率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；化学反应速率是表示某一时间段内的平均速率而不是瞬时速率。2已知某条件下，合成氨反应的数据如下：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)起始浓度/(molL1) 1.0 3.00.22 s末浓度/(molL1) 0.6 1.81.04 s末浓度/(molL1) 0.4 1.21.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()A2 s末氨气的反应速率为0.4 molL1s1B前2 s时间内氨气的平均反应速率为0.4 molL1s1C前4
5、 s时间内氨气的平均反应速率为0.3 molL1s1D24 s时间内氨气的平均反应速率为0.2 molL1s1答案A解析反应速率不是瞬时速率，要计算反应速率，关键要抓住t时间段对应的c的量。知识点二化学反应速率与化学计量数的关系3在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的反应速率最快的是()Av(NH3)0.1 molL1min1Bv(N2)0.1 molL1min1Cv(N2)0.2 molL1min1Dv(H2)0.3 molL1min1答案C解析合成氨反应：N23H2 2NH3，在同一反应用不同物质表示其反应速率时，反应速率之比等于化学
6、方程式中的化学计量数之比，要在四种不同情况下比较反应速率快慢需用同一物质的变化表示。又因为v(N2)v(H2)v(NH3)132，将B、C、D中的反应速率转化成v(NH3)，即为：0.2 molL1min1、0.4 molL1min1、0.2 molL1min1，故选C。4反应4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 molL1。对此反应速率的表示正确的是()A用A表示的反应速率是0.4 molL1min1B分别用B、C、D表示的反应速率之比是321C在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 molL1min1D在2 min内的反应速率，用C表示是0.3 m
7、olL1min1答案B解析固体A不具有浓度概念，该物质的反应不能用molL1min1的单位来表示。知识点三化学反应速率的测定5下表所列数据是某高温下金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录，a和b均为与温度有关的常数。反应时间t/h1491625MgO层厚y/nm0.05a0.20a0.45a0.80a1.25aNiO层厚y/nmb2b3b4b5b(1)金属在高温下氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生成速率来表示，其理由是_。(2)金属氧化膜的膜厚y跟时间t所呈现的关系是：MgO氧化膜的膜厚 y属于_型，NiO氧化膜的膜厚y则属于_型。(填“直线”、“抛物线”、“双曲
8、线”或“对数”)(3)Mg与Ni相比较，金属_具有更好的耐氧化腐蚀性，其理由是_。答案(1)因化学反应的快慢既可以用反应物的消耗速率表示，又可以用生成物的生成速率表示，所以金属的腐蚀速率可以用其氧化物的生成速率来表示(2)直线抛物线(3)Ni据(2)可知，y随时间t增长比y随时间t增长得慢，故Ni的耐氧化腐蚀性比Mg好解析由表中数据可知MgO膜厚与时间t的关系式为y0.05at；NiO膜厚y与时间t的关系式为ybt，即可知MgO膜厚y属直线型，而NiO膜厚y属抛物线型。此题创新之处在于利用了数学函数知识去分析化学问题，有一定的新颖性。练基础落实 1在不同条件下分别测得反应2SO2(g)O2(g
9、) 2SO3(g)的化学反应速率，其中表示该反应进行的最快的是()Av(SO2)4 molL1min1 Bv(O2)3 molL1min1Cv(SO2)0.1 molL1s1 Dv(O2)0.1 molL1s1答案D解析比较：必须统一标准。换算成同一物质进行比较是关键，本题首先需要统一单位。2反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 molL1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 molL1s1，则这段时间为()A0.1 s B2.5 s C10 s D5 s答案D解析根据题意知，SO3的浓度增加0.4 molL1，则O2的浓度减小0.2 m
10、olL1，v(O2)c(O2)t，则tc(O2)v(O2)0.2 molL10.04 molL1s15 s。32 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)3B(g) 2C(g)zD(g)若2 s后，A的转化率为50%，测得v(D)0.25 molL1s1，下列推断正确的是()Av(C)v(D)0.2 molL1s1Bz3CB的转化率为75%D反应前与2 s后容器的压强比为43答案C解析A的起始量为2 mol，转化50%即转化1 mol，根据反应关系知B转化1.5 mol，C生成1 mol，又因为v(D)0.25 molL1s1，可计算出2 s时D的生成量为0
11、.25 molL1s12 L2 s1 mol，故知z2，B错；v(C)v(D)v(A)0.25 molL1s1，故A错；B的转化率为1.52100%75%，C正确；反应达2 s时，容器内总物质的量为nAnBnCnD1 mol0.5 mol1 mol1 mol3.5 mol。故反应前后的容器中气体总物质的量之比为43.5，压强比为43.5，D错。4化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结果应是()A2.5 molL1min1和2.0 molL1B2.5 molL1mi
12、n1和2.5 molL1C3.0 molL1min1和3.0 molL1D5 molL1min1和3.0 molL1答案B解析据图可知，4 min时化合物Bilirubin的浓度为20 molL1，8 min时其浓度为10 molL1，因此48 min间的平均反应速率为20 molL110 molL14 min2.5 molL1min1。进一步分析图像可知04 min间的平均分解速率为40 molL120 molL14 min5.0 molL1min1，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算812 min间平均分解速率为1.25 molL1min1,1216 min
13、间平均分解速率为0.625 molL1min1，因此16 min时反应物的浓度大致应为10 molL11.25 molL1min14 min0.625 molL1min14 min2.5 molL1，故B项正确。练方法技巧 5.一定温度下，在2 L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图所示。下列叙述正确的是() A反应开始到10 s末时，用Z表示的反应速率为0.158 molL1s1B反应开始到10 s末时，X的物质的量浓度减少了0.79 molL1C反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0%D反应的化学方程式为X(g)Y(g) Z(g)答案C解析分析图象，关键是看变
14、化量和走势，从走势分析X、Y是反应物，Z是生成物，初步分析它们的变化量分别为n(X)1.20 mol0.41 mol0.79 mol，n(Y)1.0 mol0.21 mol0.79 mol，n(Z)1.58 mol，首先确定该反应的化学方程式为X(g)Y(g)=2Z(g)。据选项要求分别计算出v(Z)1.58 mol2 L10 s0.079 molL1s1；c(X)0.79 mol2 L0.395 molL1；(Y)0.79 mol1.00 mol100%79%，只有C选项正确。6在2 L密闭容器中进行如下反应：mX(g)nY(g)=pZ(g)qQ(g)，2 s时间内X表示的平均反应速率为0.
15、3m/p molL1s1，则2 s时间内，Q物质增加的物质的量为()A1.2q/p mol B1.2m/p mol C1.6q/p mol D0.6q/p mol答案A解析不同物质表示的反应速率之比等于它们的化学计量数之比，X表示的平均反应速率为0.3m/p molL1s1，Q物质表示的反应速率为0.3m/p molL1s1qm0.3q/p molL1s1。则n(Q)0.3q/p molL1s12 L2 s1.2q/p mol。练综合拓展 7请你协助化学兴趣小组的同学完成如下实验，并回答相关问题。实验目的：比较等体积0.5 molL1硫酸、1 molL1盐酸、1 molL1醋酸分别与金属反应生
16、成氢气的速率和体积。实验原理：(用离子方程式表示)_ _。实验用品：仪器(略)、药品(除给定的三种酸溶液外，在Na、Mg、Fe三种金属中选择最合适的一种，并说明理由)。选择的金属是_，不选其他两种金属的理由是_。实验步骤：(1)甲同学设计的实验装置：(1)乙同学认为该装置不能控制三个反应在同一时间发生，并作了相应的改进。你认为乙同学改进的措施是_。(3)按改进后的装置进行实验，观察现象并得出相关结论。实验现象及结论：_。(4)实验开始时的速率：v(H2SO4)_v(HCl)_v(CH3COOH)(用“”、“”填空，下同)，反应进行一段时间后的速率：v(H2SO4)v(HCl)_v(CH3COO
17、H)。(5)最终得到的氢气体积：V(H2/H2SO4)_V(H2/HCl)_V(H2/CH3COOH)。问题讨论：(6)量筒的规格由_决定。(7)对结论(4)、(5)中盐酸和醋酸的异同，你的解释是_。(8)根据现有知识，上述实验中硫酸和盐酸分别与金属反应的速率应始终相等，但反应一段时间后有v(H2SO4)0，反应速率为v1；N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H20，反应速率为v2。对于上述反应，当压强减小时，v1和v2的变化情况为()A同时增大 B同时减小Cv1增大，v2减小 Dv1减小，v2增大答案B知识点4温度对化学反应速率的影响7对于反应mAnB=pC，下列说法正确的是()A某温度时
18、，化学反应速度无论用A、B、C何种物质表示，其数值是相同的B其他条件不变，增大压强，反应速率加快C若增加或减小B的物质的量，则反应速率一定会发生明显的变化D其他条件不变，升高温度，反应速率加快答案D8经验表明，如果温度每升高10，反应速率就增大到原来的2倍；反应2A(g)B(g) C(g)D(g)，20时某一时刻A的速率为0.2 molL1s1，若使反应温度升高到60，则此时A的反应速率为_。答案3.2 molL1s1解析根据速率与温度之间的经验规律公式v2v1at2 t110，将各数据代入即可计算：v20.2 molL1s126020103.2 molL1s1。知识点5催化剂对化学反应速率的
19、影响9下列关于催化剂的说法，正确的是()A催化剂能使不起反应的物质发生反应B催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变C催化剂不能改变化学反应速率D任何化学反应，都需要催化剂答案B解析催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的，另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。10亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2=4ClO2HCl2H2O。分解时，刚加
20、入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为()A酸使亚氯酸的氧化性增强B溶液中的H起催化作用C溶液中的Cl起催化作用D逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低答案C解析由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用，故正确答案为C。练基础落实 1下列条件一定能使反应速率加快的是()增加反应物的物质的量升高温度缩小反应容器的体积加入生成物加入MnO2A全部 B C D答案C2下列说法正确的是()活化分子间的碰撞一定能发生化学反应普通分子有时也能发生有效碰撞升高温度会加快反应速率
21、，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多使用催化剂能提高反应效率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞A B C D答案B3NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成N2和CO2。对此反应的下列叙述中正确的是()A使用催化剂能加快反应的速率B使一种反应物过量能提高反应的速率C改变压强对反应速率没有影响D降低温度能加快反应速率答案A解析本题中B不正确，因为一种反应物过量并不一定是反应物浓度增加，一种反应物过量只能使另一种反应物转化率提高，不涉及反应的速率问题；C也不正确
22、，对气体来说，改变压强必然影响速率；D也不正确，降低温度只能降低反应速率。4已知反应：N2O2 2NO在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()A增大体积B体积不变，充入N2，使压强增大C体积不变，充入He，使气体压强增大D保持总压强不变，充入气体Ne答案B解析增大体积，浓度减小，反应速率减慢，A不符合；体积不变，充入N2时，可使c(N2)增大，反应速率增大，B符合；充入He后，由于体积不变，各物质的浓度不变，故对反应速率没有影响，C不符合题意；而在压强不变时，充入Ne，若要使总压强不变，则气体体积将变大，各物质的浓度将变小，故反应速率减小。练方法技巧 52SO2(g)O2(g) 2SO
23、3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()A催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率B增大反应体系的压强，反应速率一定增大C该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1t2内，SO3(g)生成的平均速率为vc2c1t2t1答案D解析A项，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，A项错误；B项，在恒容的条件下，通入惰性气体，压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变，故B项错误；C项，降低温度，反应速率也降低，反应达到平衡的时间会延长，故C项错误；根据反应速率的计算公式可知D项正确。6某探究小组利用丙酮的溴代反应(C
24、H3COCH3Br2HClCH3COCH2BrHBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：实验序号初始浓度c/molL1溴颜色消失所需时间t/sCH3COCH3HClBr20.800.200.001 02901.600.200.001 01450.800.400.001 01450.800.200.002 0580分析实验数据所得出的结论不正确的是()A增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大B实验和的v(Br2)相等C增大c(HCl)，v(Br2)增大D增大c(Br2)，v(Br2)增大答案D解析A项
25、，由实验和对比可知增大c(CH3COCH3)，反应时间变短，v(Br2)增大；B项，实验和反应时间相同，起始Br2浓度相同，则v(Br2)相等；C项，比较实验和可知，增大c(HCl)时，反应时间缩短，v(Br2)增大；D项，比较实验和可知，增大c(Br2)时，v(Br2)减小，故选D。7氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl(1价)和S(6价)的速率v(纵坐标)与反应时间t(横坐标)的关系如图所示，已知该反应速率随着溶液中c(H)的增大而加快。 (1)反应开始时反应速率加快的原因是_；(2)反应后期反应速率减慢的原因是_。答案(1)2KClO36NaHSO3=3Na2SO42KCl3H2S
26、O4，溶液中c(H)增大(2)ClO3和HSO3浓度减小解析该反应的实质为：ClO33HSO3=Cl3SO243H由题意知，反应随溶液中c(H)的增大而加快，一开始c(H)很小，速率很小，但随反应进行，c(H)增大，反应速率增大，但到一定程度后，c(ClO3)、c(HSO3)减小，此时反应物的浓度起主要作用，反应速率减小。练综合拓展 8用如图所示装置进行如下实验：(1)在检查装置的气密性后，向试管a中加入10 mL 6 molL1的稀HNO3和1 g铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出在试管a中有可能发生的所有反应的化学方程式：_。(2)在实验过程中常常反应开始时速率缓慢，随后逐渐加
27、快，这是由于_，当反应进行一段时间后速率又逐渐减慢，原因是_。(3)欲较快地制得NO，可采取的措施是_(填写字母序号)。A加热 B使用铜粉C稀释HNO3 D增大硝酸的浓度答案(1)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O,2NOO2=2NO2(2)开始时速率缓慢，后随反应进行，反应放热，溶液温度升高是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率加快反应一段时间后HNO3的浓度降低是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率又逐渐减小(3)AB解析反应开始时溶液温度较低，故反应速率较慢，该反应为放热反应，随着反应的进行，溶液的温度逐渐升高，反应速率加快；反应一段时间后，HNO3因消耗而浓度减小，HNO3的浓度成为影响反应速率的主要因素，故反应速率又逐渐减慢。加热和增加固体的接触面积都能加快反应速率；稀释HNO3，速率减小；Cu与浓HNO3反应得到的气体是NO2。 文 章来源 莲
