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第一节化学反应速率
[学习目标] 1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。(重点) 2.把握化学反应速率的简洁计算，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 。(难点)
一、化学反应速率
1．化学反应速率
用单位时间内反应物浓度的减小
或生成物浓度的增加来表示
mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1
2．同一反应用不同物质表示的反应速率之间的关系
对于任一反应mA＋nBpY＋qZ，
则有v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)＝m∶n∶p∶q。
3．留意的问题
(1)一般来说，化学反应速率随反应的进行而渐渐减慢。因此，某一段时间内的反应速率，是指一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。
(2)固体或纯液体，其浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
1．同一化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值相同吗？
【提示】 不愿定，若化学计量数相同，则反应速率相同；否则，不相同。
2．对反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑能否用CaCO3的浓度变化来表示化学反应速率？
【提示】 不能用固体或纯液体表示化学反应速率。
二、化学反应速率的测定
1．测定原理
利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。
2．测定方法
(1)利用能够直接观看的某些性质测定
如通过测量释放出确定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定确定时间内气体压强的变化来测定反应速率。
(2)利用科学仪器测量物质的性质
如在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
3．测定锌与稀H2SO4反应的速率要留意哪些问题？
【提示】 ①锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同；
②40 mL的硫酸溶液要快速加入；
③装置气密性要好，且计时要快速精确 。
4．已知2 g锌粒(假设颗粒大小基本相同)分别与40 mL 1 mol/L和40 mL 4 mol/L H2SO4溶液反应，请问你有几种方法分别测定它们反应速率的大小？
【提示】 (1)测定收集确定体积的H2时所用的时间。
(2)测定一段时间内溶液中c(H＋)的变化。
(3)测定一段时间内Zn粒质量的变化。
1．易误诊断
(1)化学反应速率既有正值，又有负值( )
(2)化学反应速率为0.8 mol/(L·s)是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol/L( )
(3)依据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢 ( )
(4)对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 ( )
【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)×
2．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，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·s－1”和“mol·L－1·min－1”
【解析】 化学反应速率是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的，即用单位时间内浓度的转变量来表示。
【答案】 C
3．在N2＋3H22NH3的反应中，在5 s内N2的浓度由6 mol/L减至2 mol/L。则NH3的平均反应速率是 ( )
A．2.4 mol/(L·s) B．1.6 mol/(L·s)
C．0.8 mol/(L·s) D．0.08 mol/(L·s)
【解析】 v(N2)＝＝0.8 mol/(L·s)，v(NH3)＝2v(N2)＝1.6 mol/(L·s)。
【答案】 B
4．甲、乙两容器都在进行A→B的反应，甲容器内每分钟削减4 mol A，乙容器内每分钟削减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
C．相等 D．无法推断
【解析】 由v＝＝知，甲乙两容器的体积(V)不知，故甲、乙两容器中反应速率大小无法推断。
【答案】 D
同学分组探究一 正确理解化学反应速率
第1步探究——问题引入，自主探究
1．描述化学反应速率时为什么要指明具体物质？
【提示】 同一化学反应，用不同物质表示反应速率时数值可能不同，其数值之比等于各物质的化学计量数之比。
2．用不同物质表示的化学反应速率间有何关系？存在此关系的本质缘由是什么？
【提示】 用不同反应物表示化学反应速率时，速率之比等于化学计量数之比。存在此关系的缘由是在反应过程中各物质的变化量之比等于化学计量数之比。
第2步阐述——要点归纳，深化学问
1．对化学反应速率表达式的理解
2．化学反应速率是度量化学反应快慢的物理量，化学反应快慢也可从其他角度或现象进行描述和说明。
3．不论反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。
4．在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必需注明其单位，否则无意义。
第3步例证——典例印证，思维深化
反应4A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，2 min后，B的浓度削减0.6 mol·L－1。对此反应速率的表示，正确的是( )
①用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
②分别用B、C、D表示的反应速率其比值为3∶2∶1
③在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
④在这2 min内用B表示的反应速率的值是渐渐减小的，用C表示的反应速率的值是渐渐增大的
A．①② B．③ C．① D．②④
【解析】 本题考查对反应速率定义的理解。
①依据化学计量数知，A的浓度削减0.8 mol/L，故v(A)＝0.4 mol/(L·min)。
②B、C、D的化学计量数之比为3∶2∶1，故其反应速率之比为3∶2∶1。
③中是2 min内的平均反应速率，而不是瞬时速率。
④用B表示的反应速率的值渐渐减小，用C表示的反应速率的值也渐渐减小。
【答案】 A
第4步运用——精选习题，落实强化
1．在N2＋3H22NH3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·s－1，在此段时间是( )
A．1 s B．2 s C．44 s D．1.33 s
【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 mol·L－1·s－1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)＝v(H2)＝×0.45 mol·L－1·s－1＝0.3 mol·L－1·s－l，Δt＝＝2 s，故正确答案为B。
【答案】 B
2．用纯洁的CaCO3与1 mol·L－1 100 mL稀盐酸反应制取CO2。关于此反应，下列说法不正确的是 ( )
A．可以用单位时间内CaCO3质量的削减表示该反应的反应速率
B．可以用单位时间内生成H2的物质的量表示该反应的反应速率
C．可以用单位时间内溶液中Ca2＋浓度的增加表示该反应的反应速率
D．可以用单位时间内CaCO3浓度的变化表示该反应的反应速率
【解析】 CaCO3为固体，浓度不变化。
【答案】 D
3．已知：4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则下列关系正确的是( )
A．4v(NH3)＝5v(O2) B．5v(O2)＝6v(H2O)
C．3v(NH3)＝2v(H2O) D．5v(O2)＝4v(NO)
【解析】 利用各物质的化学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的关系，接受转化的方法将选项变形。A项，4v(NH3)＝5v(O2)可转化为v(NH3)∶v(O2)＝5∶4，错误；同理可得，B、D项错误，C项正确。
【答案】 C
同学分组探究二 化学反应速率的计算与比较
第1步探究——问题引入，自主探究
1．已知A＋2BC中，若知道A的反应速率，能否确定其他物质的反应速率？
【提示】 能。依据速率之比等于化学方程式中计量数之比来求算。
2．在2 L的密闭容器中，加入3 mol H2和1 mo1 N2，发生反应：N2＋3H22NH3，在2 s末，测得容器中含有0.4 mol NH3，请用N2、H2和NH3表示该反应的反应速率。
【提示】 N2 ＋ 3H22NH3
起始量(mol): 1 3 0
变化量(mol): 0.2 0.6 0.4
2 s末量(mol): 1－0.2 3－0.6 0.4
v(N2)＝＝0.05 mol·L－1·s－1
v(H2)＝＝0.15 mol·L－1·s－1
v(NH3)＝＝0.10 mol·L－1·s－1
第2步阐述——要点归纳，深化学问
1．计算方法
(1)利用基本公式v＝＝应用三段式法计算。
(2)利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量(Δc)之比＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。
2．计算步骤
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始浓度、转化浓度、某时刻浓度。
(3)依据已知条件列方程计算。
3．计算模式
4．计算公式
(1)对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)
(2)对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)
(3)转化率＝×100%。
5．化学反应速率大小比较
(1)转化为同一单位表示，其转化公式为1 mol/(L·s)＝60 mol/(L·min)。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如反应aA＋bB===cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与，若>，则A表示的反应速率比B表示的大。
第3步例证——典例印证，思维深化
将化合物A的蒸气2 mol充入0.5 L容器中加热，发生分解反应2A(g)===B(g)＋nC(g)，反应到3 min时，容器中A的浓度为1.6 mol/L，并测得这段时间内，用C的浓度变化表示的平均反应速率v(C)＝1.2 mol/(L·min)。
(1)求化学方程式中的计量数n的值；
(2)以B的浓度变化表示该反应的平均速率。
【解析】 (1) 2A(g)===B(g)＋nC(g)
0 0
1.6 mol/L
则v(A)＝＝0.8 mol/(L·min)。
依据“同一反应中各物质的反应速率之比等于反应方程式中各物质的化学计量数之比”有：
v(A)∶v(C)＝2∶n，
0．8 mol/(L·min)∶1.2 mol/(L·min)＝2∶n，n＝3。
(2)由v(A)∶v(B)＝2∶1
则v(B)＝×v(A)＝×0.8 mol/(L·min)＝0.4 mol/(L·min)。
【答案】 (1)3 (2)0.4 mol/(L·min)
第4步运用——精选习题，落实强化
1．某一反应物的浓度是2.0 mol·L－1，经过4 min后，它的浓度变成1.68 mol·L－1，则在这4 min内它的平均反应速率为( )
A．0.2 mol·L－1·min－1
B．0.1 mol·L－1·min－1
C．0.04 mol·L－1·min－1
D．0.08 mol·L－1·min－1
【解析】 依据v＝＝mol/(L·min)＝0.08 mol/(L·min)。
【答案】 D
2．在2A＋B3C＋4D反应中，表示该反应速率最快的数据是( )
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·s－1
B．v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1
C．v(C)＝0.8 mol·L－1·s－1
D．v(D)＝1.0 mol·L－1·s－1
【解析】 都换算成用B表示的反应速率：
A.＝0.25 mol·L－1·s－1
B．0.3 mol·L－1·s－1
C. mol·L－1·s－1
D.＝0.25 mol·L－1·s－1
B项值最大，反应速率最快。
【答案】 B
3．确定温度下，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。下列描述正确的是( )
A．反应开头到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·(L·s)－1
B．反应开头到10 s时，X的物质的量浓度削减了0.79 mol·L－1
C．反应开头到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)
【解析】 由图可知，由0～10 s，n(X)由1.20 mol削减到0.41 mol，n(Y)由1.00 mol削减到0.21 mol，n(Z)由0增加到1.58 mol，故v(Z)＝＝0.079 mol·L－1·s－1，A项错；反应开头到10 s时，X的物质的量浓度削减＝0.395(mol·L－1)，B项错；α(Y)＝×100%＝79.0%，C项正确；相同时间内X、Y、Z的物质的量的变化值之比为0.79 mol∶0.79 mol∶1.58 mol＝1∶1∶2，故反应的化学方程式为：X(g)＋Y(g)2Z(g)，D项错。
【答案】 C
4．依据反应4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2，试回答下列问题。
(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率________；
(2)当生成SO2的速率为0.64 mol·L－1·s－1时，则氧气削减的速率为________；
(3)如测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L－1，此时间内SO2的速率为0.4 mol·L－1·s－1，则开头时氧气的浓度为________。
【解析】 (1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。
(2)不同物质表示的反应速率和方程式中对应化学计量数成正比，所以氧气削减的速率为0.64 mol·L－1·s－1×＝0.88 mol·L－1·s－1。
(3)此时间内SO2的速率为0.4 mol·L－1·s－1，则氧气表示的速率为0.4 mol·L－1·s－1×＝0.55 mol·L－1·s－1，所以氧气变化浓度为0.55 mol·L－1·s－1×4 s＝2.2 mol·L－1，则开头时氧气的浓度为2.8 mol·L－1＋2.2 mol·L－1＝5.0 mol·L－1。
【答案】 (1)SO2、O2 (2)0.88 mol·L－1·s－1
(3)5.0 mol·L－1
(1)v＝＝，计算中易将Δn与Δc混淆，毁灭错误。
(2)审题不清，易将一段时间内的Δc与某时刻的物质的量浓度混淆。
(3)比较反应速率时应留意单位换算，物质转换。
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