第08讲-化学反应速率(讲义)(学生版)(新教材人教版).docx

第08讲 化学反应速率

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模块一 化学反应速率基础

知识精讲
一、化学反应速率
1．定义：衡量化学反应进行快慢的物理量。
2．表示方法：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。
3．表达式：______________________ 单位： ________________________
4．注意事项：
（1）化学反应速率表示的是一段时间内的平均速率，无论是用反应物还是生成物表示，其化学反应速率都为正值。
（2）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc = 0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。

及时小练
（1）某反应的反应物A浓度在5 min内由6 mol·L-1变成了2mol·L-1，则v(A)＝ 。
（2）一个2L的容器中，盛入4.0 moL某气体反应物，2min后，测得这种气体反应物还剩余2 moL，该物质的化学反应速率为_________________。

二、“三段式”计算
（1）写出有关反应的化学方程式；
（2）标出各物质的起始量、变化量、最终量（可用物质的量，也可用浓度）；
（3）根据已知条件列方程式计算。

思考与交流
已知反应：2SO2 + O2 2SO3，4 mol SO2和2 mol O2 在2 L的密闭容器中反应2 min 后，SO2的物质的量浓度为1.5 mol/L，求SO2、O2、SO3的反应速率。比较不同物质的反应速率，从中你能得出什么结论？

三、化学反应速率与化学计量数的关系
1．同一反应用不同物质表示化学反应速率时，其数值大小可能不同，但表示的意义相同。
2．对于反应mA(g) + nB(g) === pC(g) + qD(g)，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D) = ___________________。

明辨是非
（1）化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度（ ）
（2）化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示（ ）
（3）对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显（ ）
（4）在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于其化学方程式中的化学计量数之比（ ）
（5）合成氨的反应中，3v (H2) = 2v (NH3) （ ）
（6）对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显（ ）

经典例题

l 化学反应速率与化学计量数的关系
【例1】合成氨的反应为：3H2　+ N2 2NH3，其反应的速率可分别表示为v (H2)、v (N2)、
v (NH3)（单位为），则下列关系正确的是（　　）
A．v (H2) = v (N2) = v (NH3) B．v (H2) = 3v (N2)
C．v (N2) =2v (NH3) D．v (NH3) = ３２v (H2)

【变1】已知：4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)，若反应速率分别用v (NH3)、v (O2)、
v (NO)、v (H2O)表示，则正确的关系是（　　）
A．4/5 v (NH3) = v (O2) B．5/6 v (O2) = v (H2O)
C．2/3 v (NH3) = v (H2O) D．4/5 v (O2) = v (NO)

l 化学反应速率大小比较
【例2】在2A(g) + B(g) === 3C(g) + 4D(g) 中，下列表示该反应的速率最快的是（　　）
A．v (A) = 0.5 mol/（L·s） B．v (B) = 0.3 mol/（L·s）
C．v (C) = 0.8 mol/（L·s） D．v (D) = 1.0 mol/（L·s）

【变2-1】下列四个数据都表示合成氨的反应速率，其中速率代表同一反应的是（　　）
①v (N2) = 0.3 mol/（L·min） ②v (NH3) = 0.9 mol/（L·min）
③v (H2) = 0.6 mol/（L·min） ④v (H2) = 0.0225 mol/（L·s）
A．①② B．①③ C．③④ D．②④

【变2-2】反应 A(g) + 3B(g)2C(g) + 2D(g) 在四种不同条件下的反应速率为：
（1）v(A) = 0.03 mol/(L·s) （2）v(B) = 3.6 mol/(L·min) （3）v(C) = 0.04 mol/(L·s)
（4）v(D) = 2.7 mol/(L·min)，则该反应速率的快慢顺序为 （　　）
A．（2）＞（4）＞（3）＞（1） B．（1）＞（4）＞（2）=（3）
C．（4）＞（3）=（2）＞（1） D．（2）＞（3）=（4）＞（1）

l 化学反应速率的计算
【例3】将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：
2A(g) + B(g) 2C(g)，若90 s后测得A的浓度为1 mol/L，物质A表示的反应速率正确的是（　　）
A．2 mol/（L·min） B．0.67 mol/（L·min）
C．1 mol/（L·min） D．0.5 mol/（L·min）

【变3-1】在一定条件下，反应N2 + 3H2 2NH3，在2L密闭容器中进行，5 min内氨的质量增加了1.7g，则反应速率为（ ）
A．v（NH3）=0.1 mol/（L·min） B．v（N2）=0.02 mol/（L·min）
C．v（H2）=0.015 mol/（L·min） D．v（NH3）=0.17 mol/（L·min）
【变3-2】在N2 + 3H2 2NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol/L。在此时间内，用H2表示的平均反应速率为0.45 mol /（L·s），反应所经过的时间是（　　）
A．0.44 s B．1 s C．1.33 s D．2 s

【变3-3】在2 L的密闭容器中，发生以下反应：2A(g) + B(g)2C(g) + D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s 内A的平均反应速率为0.12 mol/（L·s），则10 s时，容器中B的物质的量是（　　）
A．1.6 mol B．2.8 mol C．2.4 mol D．1.2 mol

l “三段式”的应用
【例4】将6 mol A气体和5 mol B气体混合放入4 L密闭容器中，发生下列反应：3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g) ，经过5 min达到化学平衡，此时生成C为2 mol，测得D的反应速率为0.1 mol/（L·min），计算：① x的值；②平衡时B的转化率；③A的平衡浓度。

【变4-1】把0.4 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中，使它们发生如下反应：
4X(g) + 5Y(g) === nZ(g) + 6W(g)。2 min 末已生成0.3 mol W，若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·（L·min）-1，计算：
（1）前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率。
（2）2 min末时Y的浓度。
（3）化学反应方程式中n的值是多少。

【变4-2】已知一氧化碳与水蒸气的反应为：CO(g) + H2O (g) CO2(g) + H2(g) ，800℃时，在容积为2.0 L的密闭容器中充入2.0 mol CO(g)和3.0 mol H2O(g)，保持温度不变，4 min后反应达到平衡，测得CO的转化率为60%。求（1）4 min内H2的平均化学反应速率；（2）平衡时H2O (g)的物质的量。

l 反应速率与图像结合
【例5】在某一容积为4L的密闭容器中，A、B、C、D四种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示，完成下列问题：

（1）该反应的化学方程式为_______________________________________。
（2）前用A的浓度变化表示的化学反应速率为_________________。

模块二 化学反应速率的影响因素

知识精讲

一、温度对反应速率的影响
实验操作

试管内均盛有2mL 5% 的H2O2溶液，并滴有2滴1 mol/L FeCl3溶液
实验现象
两支试管中均有气泡产生，但热水中产生气泡更快
实验结论
其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减小

二、浓度对反应速率的影响
实验操作

实验现象
两支试管中均有气泡产生，但装1 mol/L盐酸的试管产生气泡更快
实验结论
其他条件相同时，增大浓度，反应速率加快；降低浓度，反应速率减小

三、催化剂对反应速率的影响
实验操作

① ② ③
实验现象
三支试管中均有气泡产生，产生气泡的速率：①＞②＞③
实验结论
催化剂可以改变反应速率，不同催化剂催化效果不同

四、压强对反应速率的影响
其他条件不变时，对于有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积）相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小压强（增大容器容积）相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。

归纳总结——影响化学反应速率的因素
内因
反应物的性质
反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快
外因
温度
温度越高，化学反应速率越快
浓度
增大反应物的浓度，可以加快化学反应速率
催化剂
催化剂可以改变化学反应速率
压强
有气体参加的反应，增大压强（减小容器容积），反应速率加快
其他
①增大固体反应物的表面积（即粉碎成小颗粒），反应速率加快
②形成原电池，通常能加快反应速率
③超声波、电磁波、光照等也能影响反应速率

思考与交流：判断下列措施对反应速率有何影响？
① Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用浓硫酸：_____________
② Mg与冷水反应，改用沸水：_____________
③ Na与水反应，增大压强：_____________
④ Na与水反应，增大水的用量：_____________
⑤ Al在氧气中燃烧生成A12O3，将Al片改成Al粉：_____________
⑥ 恒容条件下，化学反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，充入氮气：_____________
⑦ 恒压条件下，发生化学反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，充入氮气：_____________

思考与交流：一定量的铁粉与过量的盐酸反应，下列措施对生成H2的量及速率有何影响？
①加入水 ②加入少量NaOH固体 ③加入少量NaCl溶液 ④将铁粉换成等质量的铁片
⑤加入石墨颗粒 ⑥加入少量CuSO4溶液 ⑦加入几滴浓H2SO4  ⑧加入几滴NaNO3溶液

经典例题

l 化学反应速率的影响因素
【例6】一定条件下，分别对反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)进行如下操作（只改变该条件）：①升高反应体系的温度；②增加反应物C的用量；③缩小反应体系的体积；④减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是（ ）
A．①②③④ B．①③④
C．①② D．①③

【变6】用铁片和稀硫酸反应制氢气时，下列不能使氢气生成速率加大的是（ ）
A．加热 B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C．适当增大稀硫酸的浓度 D．不用铁片，改用铁粉

【例7】100 mL 6 mol·L-1 H2SO4与过量的铁粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成H2的总量，可向反应物中加入适量的（　　）
A．Na2SO4溶液 B．Na2CO3溶液 C．盐酸 D．K2SO4固体
【变7】等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是（     ）

A
B
C
D

【例8】硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：
Na2S2O3 + H2SO4 === Na2SO4 + SO2↑+ S↓+ H2O，下列实验最先出现浑浊的是（　　）
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.2
12
0.1
3
D
35
5
0.2
5
0.2
10

【例9】将镁带投入盛放在敞口容器的盐酸里，产生H2的速率与时间的关系可由右图表示。
（1）写出离子反应方程式 。
（2）在下列因素中：①H+的浓度，②镁带的表面积，③溶液的温度，④Cl-的浓度，能影响该反应速率的因素有__________（填序号）；
（3）解释图中AB段形成的原因 。
（4）解释图中ｔ1时刻后速率变小的原因 。

提分作业

【练1】在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s内硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是（ ）
A．0.02 mol·L-1·min-1 B．1.8 mol·L-1·min-1
C．1.2 mol·L-1·min-1 D．0.18 mol·L-1·min-1

【练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．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·L-1·s-1和mol·L-1·min-1

【练3】反应A(g) + 3B(g)2C(g) + 2D(g) 在四种不同情况下的反应速率分别为：
①v (A) = 0.15 mol·L-1·s-1 ②v (B) = 0.6 mol·L-1·s-1
③v (C) = 0.4 mol·L-1·s-1 ④v (D) = 0.45 mol·L-1·s-1
该反应进行的快慢顺序为（　　）
A．②＞④＞③＞① B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＝②＞① D．②＞③＝④＞①

【练4】实验室用锌粒与2 mol·L-1硫酸溶液制取氢气，下列措施不能增大化学反应速率的是(　　)
A．用锌粉代替锌粒
B．改用3 mol·L-1硫酸溶液
C．改用热的2 mol·L-1硫酸溶液
D．向该硫酸溶液中加入等体积的水

【练5】一定条件下在一容积恒为2 L的容器内发生反应：2A(g) + B(g)2C(g)，已知起始投入
4 mol A(g) 和2 mol B(g)，经2 s后测得C的浓度为0.6 mol/L。下列说法不正确的是（　　）
A．2 s内用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol/（L·s）
B．2 s时物质B的浓度为0.7 mol/L
C．2 s时物质A的物质的量为2.8 mol
D．2 s内用物质B表示的平均反应速率为0.6 mol/（L·s）

【练6】下列条件一定能使反应速率加快的是（ ）
①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积
④加入生成物 ⑤加入MnO2
A．全部 B．①②⑤ C．② D．②③

【练7】将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g) + B(g) xC(g) + 2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B) = 3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol/(L•min)。
（1）此时，A的浓度为______________________________；
（2）反应开始前放入容器中B的物质的量为____________；
（3）B的化学反应速率为____________________________；
（4）x值为__________。

【练8】为了探究外界条件对过氧化氢分解速率的影响，某化学兴趣小组的同学做了以下实验。
编号
实验操作
实验现象
①
分别在试管A、B中加入5 mL 5% H2O2溶液，各滴入3滴1 mol/L FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将试管A放入盛有5 ℃ 左右冷水的烧杯中浸泡；将试管B放入盛有40 ℃ 左右热水的烧杯中浸泡。
试管A中不再产生气泡；试管B中产生的气泡量增多。
②
另取两支试管分别加入5 mL 5% H2O2溶液和5 mL10% H2O2溶液。
两支试管中均未明显见到有气泡产生。
请回答下列问题：
（1）过氧化氢分解的化学方程式为_________________________________________________________。
（2）实验①的目的是_____________________________________________________________________。
（3）实验②未观察到预期的实验现象，为了帮助该组同学达到实验目的，你提出的对上述操作的改进意见是_______________________________________________________________（用实验中所提供的几种试剂）。
（4）某同学在50 mL一定浓度的H2O2溶液中加入适量的二氧化锰，放出气体的体积（标准状况下）与反应时间的关系如图所示，则A、B、C三点所表示的瞬时反应速率最慢的是_____（填字母代号）。

（5）对于H2O2分解反应，Cu2+也有一定的催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，该兴趣化学小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：

①定性分析：如图甲可通过观察________________________________________________，定性比较得出结论；该实验中将FeCl3溶液改为Fe2(SO4)3溶液的原因是______________________________________________。
②定量分析：用图乙所示装置做对照试验，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是__________________________________________________。
（6）通过对上述实验过程的分析，在实验设计时，要考虑_____________方法的应用。