1、第3节 化学反应的速率 第1课时 化学反应是怎样进行的化学反应速率 一、化学反应是有历程的 1.基元反应:大多数化学反应都是分几步完成的,其中的每_反应叫基元反 应。大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。2.反应历程(反应机理):(1)含义:基元反应构成的反应序列。(2)特点:反应不同,反应_不同。同一反应在不同_下的反应历程也可能不同。必备知识素养奠基 一步 历程 条件(3)决定因素:反应历程由_决定。(4)作用:反应历程的差别造成了_的不同。反应物的结构和反应条件 化学反应速率【巧判断】(1)一个化学反应的反应历程是固定的。()提示:。同一个化学反应在不同条件下反应的历程可能不同。(2)
2、所有的化学反应都是由很多基元反应组成的。()提示:。有些化学反应就是基元反应,即只有一步反应就能完成。二、化学反应速率 1.基本概念:2.特点(1)同一反应选用不同物质的浓度改变量表示速率,数值可能_,但表示的意 义_。(2)各物质表示的反应速率之比等于其化学方程式中相应物质的_ _。(3)对任意一个化学反应aA+bB=dD+eE,化学反应速率为 不同 相同 化学计量数之 比 1|cA|1|cB|1|cD|1|cE|vatbtdtet（）（）（）（）。【巧判断】(1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。()提示:。化学反应的速率不能用固体或纯液体来表示。(2)
3、化学反应速率为0.8 molL-1s-1是指1 s时某物质的浓度为 0.8 molL-1。()提示:。化学反应速率为0.8 molL-1s-1指的是1 s内某物质的变化浓度为0.8 molL-1。(3)对于化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显。()提示:。反应的现象与反应速率的大小没有必然联系。【做一做】反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行,1 min后,NH3减少了0.12 mol。求:(1)1 min内,以NH3表示的化学反应速率为_。(2)以O2表示的化学反应速率为_。(3)以NO表示的化学反应速率为_。(4)以H2O表示的化学反应速
4、率为_。(5)分别用NH3、O2、NO、H2O表示的化学反应速率之比为_。催化剂 0.06 molL-1min-1 0.075 molL-1min-1 0.06 molL-1min-1 0.09 molL-1min-1 4546 关键能力素养形成 知识点 化学反应速率的特点及相关计算【重点释疑】1.化学反应速率的特点:2.化学反应速率的计算方法:(1)定义式法 利用公式v(A)=计算化学反应速率。(2)关系式法 利用化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=化学计量数之比。(3)“三段式”法 求解化学反应速率计算题的一般步骤:a.写出有关反应的化学方程式。b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻
5、量。|cA|t（）c.根据已知条件列方程计算。计算中注意以下量的关系:a.对反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻)b.对生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻)c.转化率=100%c()c()转化起始【思考讨论】(1)中学教材中所说的反应速率是瞬时速率还是平均速率?提示:平均速率。(2)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:不一定,若化学计量数相同,则反应速率相同,否则,不相同。(3)在C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的反应中,可用哪些物质表示反应速率?在 2Na+2H2O=2NaOH+H2的反应中呢?提示:在C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(
6、g)反应中,可以用H2O(g)、CO(g)、H2(g)的 浓度变化来表示反应速率,而在2Na+2H2O=2NaOH+H2的反应中只能用 NaOH、H2的浓度变化来表示,即不能用固体或纯液体来表示反应速率,因为固体 或纯液体的浓度为常数。【案例示范】【典例】(2020济南高二检测)将等物质的量的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 molL-1,c(A)c(B)=35,C的平均反应速率是0.1 molL-1min-1,求:(1)此时A的浓度及反应开始前放入容器中的A、B的物质的量;(2)B的平均反应速率;
7、(3)x的值是多少?【思维建模】解答本类试题思维流程如下:【解析】设A、B起始时的物质的量均为a mol,则:5 min末,c(A)=0.75 molL-1,v(B)=0.05 molL-1min-1,x1=v(C)v(B)=0.1 molL-1min-10.05 molL-1min-1 解得x=2 答案:(1)0.75 molL-1 均为3 mol(2)0.05 molL-1min-1(3)2 3 mol 1.5 mol2 L0.5 mol2 L 5 min【迁移应用】1.(2020黄山高二检测)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(
8、g)+B(g)2C(g),若经2 s后测得C的浓 度为0.6 molL-1,则下列说法中错误的是()A.用物质A表示反应的平均速率为0.3 molL-1s-1 B.用物质B表示反应的平均速率为0.6 molL-1s-1 C.2 s时物质A的转化率为30%D.2 s时物质B的浓度为0.7 molL-1【解析】选B。解题时先利用所给条件列出“三段式”:2A(g)+B(g)2C(g)起始浓度/(molL-1)2 1 0 2 s内变化浓度/(molL-1)0.6 0.3 0.6 2 s时浓度/(molL-1)1.4 0.7 0.6 依据化学反应速率的定义可知 v(A)=0.3 molL-1s-1;同理
9、可知:v(B)=0.15 molL-1s-1;10.6 mol L2 s2 s时A的转化率=100%=30%;2 s时B的浓度为0.7 molL-1;即B项错误。110.6 mol L2 mol L2.反应N2+3H2 2NH3,在2 L密闭容器中进行,半分钟末有0.6 mol NH3生 成。下列表示的化学反应速率正确的是()v(NH3)=0.6 molL-1min-1 v(N2)=0.005 molL-1s-1 v(H2)=0.9 molL-1min-1 v(NH3)=0.02 molL-1s-1 v(H2)=0.01 molL-1s-1 v(N2)=0.03 molL-1s-1 A.B.C
10、.D.【解析】选C。已知半分钟末有0.6 mol NH3生成,可列式求算:N2+3H2 2NH3 30 s转化浓度/(molL-1)0.15 0.45 0.3 v(NH3)=0.6 molL-1min-1或0.01 molL-1s-1,v(N2)=0.3 molL-1min-1 或0.005 molL-1s-1,v(H2)=0.9 molL-1min-1或0.015 molL-1s-1。【补偿训练】1.(2020娄底高二检测)反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2 min后,B的 浓度减少了0.6 molL-1。对此反应速率的正确表示是()A.用A表示的反应速率是0.8 molL
11、-1s-1 B.分别用B、C、D表示该反应的速率,其比值是321 C.在2 min末时的反应速率,用反应物B来表示是0.3 molL-1min-1 D.在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的【解析】选B。经2 min后,B的浓度减少了0.6 molL-1,这2 min内的平均反应速率v(B)=0.3 molL-1min-1,而不是2 min末时的反应速率,C项错误;根据反应速率之比等于化学计量数之比可知B项正确,A、D两项错误。2.(2020邯郸高二检测)在2 L密闭容器内,某气体反应物在2 s内由8 mol变 为7.2 mol,则用该气体表示该反应的平均反应速率为()A.0.4
12、 molL-1s-1 B.0.3 molL-1s-1 C.0.2 molL-1s-1 D.0.1 molL-1s-1【解析】选C。用该气体表示反应的平均反应速率为v=0.2 molL-1s-1,C正确。|c|8 mol7.2 molt2 L 2 s3.(2020福州高二检测)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。(1)某同学计算此反应的平均速率v(H2O)=molL-1s-1=0.015 molL-1s-1,判断该同学的计算结果是否正确?_,若不正确请 改正:_。(2)计算用NH3表示的反应速率
13、v(NH3)=_。0.4530【解析】(1)c(H2O)=0.045 molL-1,v(H2O)=0.0015 molL-1s-1。(2)v(NH3)=v(H2O)=0.0015 molL-1s-1=0.001 molL-1s-1。答案:(1)不正确 v(H2O)=0.0015 molL-1s-1(2)0.001 molL-1s-1 0.45 mol10 L10.045 mol L30 s23230.45 mol10 L 30 s【课堂回眸】课堂检测素养达标 1.(2020聊城高二检测)对于锌粒与稀H2SO4的反应,下列说法中不正确的是()A.可选用颗粒大小基本相同的锌粒与等体积不同浓度的硫酸
14、反应,比较二者收集10 mL H2所用的时间,从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响 B.可选用等质量的锌片和锌粒与等量相同浓度的硫酸反应,记录锌完全消失的时间,从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响 C.可记录溶液中c(H+)随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率 D.可记录溶液的温度变化(用温度计测量温度)来测量反应速率【解析】选D。化学反应速率是指对于体系体积不变的反应,可用单位时间内物质浓度(质量、物质的量)的改变量来表示,故A、B、C项可计算反应速率并说明影响反应速率的条件,而D项不知温度变化与质量、物质的量的关系,故不正确。2.(2020宣城高二检测)已
15、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.v(NH3)=v(O2)B.v(O2)=v(H2O)C.v(NH3)=v(H2O)D.v(O2)=v(NO)【解析】选D。根据化学方程式可得 v(NH3)=v(O2)=v(NO)=v(H2O),可知只有D项正确。45562345141514163.(2020临汾高二检测)对于反应A(g)+3B(g)2C(g),下列各数据表示不 同条件下的反应速率,其中反应进行得最快的是()A.v(A)=0.01 molL-1s-1 B.v(B)=0.02
16、molL-1s-1 C.v(B)=0.60 molL-1min-1 D.v(C)=1.0 molL-1min-1【解析】选A。对于同一反应在不同条件下的反应速率进行比较时,必须选定 同一种速率单位和同一种物质,这样比较才有意义。如选择B物质和单位 molL-1min-1,并依据“各物质的速率之比等于化学方程式中计量数之比”进行相应的换算,然后进行对比。A项,v(B)=3v(A)=360 smin-1 0.01 molL-1s-1=1.8 molL-1min-1;B项,v(B)=60 smin-1 0.02 molL-1s-1=1.2 molL-1min-1;D项,v(B)=v(C)=1.5 m
17、olL-1min-1,经过比较可知A项反应进行得最快。324.(2020深圳高二检测)一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1 molL-1降到0.07 molL-1时,需要 15 s,那么c(HI)由0.07 molL-1降到0.05 molL-1时,所需反应的时间为()A.等于5 s B.等于10 s C.大于10 s D.小于10 s【解析】选C。c(HI)从0.1 molL-1降到0.07 molL-1过程中:v(HI)=0.002 molL-1s-1。假设v(HI)不变,则c(HI)从0.07 molL-1 降到0.05 m
18、olL-1时,t=10 s。但反应速率受浓 度变化的影响,浓度越小,反应速率越慢。随着反应的进行c(HI)越来越小,反 应速率越来越慢,故所需反应时间大于10 s。|c|t10.03 mol L15 s111|c|0.02 mol LvHI0.002 mol Ls（）5.(2020重庆高二检测)用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2,实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积),下列分析正确的是()A.OE段表示的平均反应速率最快 B.EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 molL-1min-1 C.OE、EF、FG三段中,该反应用二氧化碳表示的平均反应
19、速率之比为267 D.F点收集到的CO2最多【解析】选B。相同时间内,生成的CO2越多,反应速率越快,由图可知,相同时间 内,EF段生成的CO2最多,所以EF段反应速率最快,A项错误;由图可知EF段生成的 CO2的体积为672 mL-224 mL=448 mL,即0.02 mol,根据CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O,可知参加反应的HCl的物质的量为0.04 mol,则盐酸的浓度变化量 为 =0.4 molL-1,则EF段,用盐酸表示该反应的平均反应速率为 =0.4 molL-1min-1,B项正确;OE、EF、FG三段生成的CO2的体积 分别为224 mL、448 mL、11
20、2 mL,所以OE、EF、FG三段中,该反应用CO2表示的 0.04 mol0.1 L10.4 mol L1 min平均反应速率之比为224 mL448 mL112 mL=241,C项错误;由图可知,G点收集到784 mL气体,反应结束,则G点收集到的CO2最多,D项错误。6.(2020兰州高二检测)一定温度下,在0.5 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,10 s时达到化学平衡状态。则从反应开始到10 s末的反应速率用X表示是 世纪金榜导学号()A.0.08 molL-1s-1 B.0.30 molL-1s-1 C.0.16 molL-1s-1 D.0.32
21、 molL-1s-1【解析】选C。从反应开始到10 s末的反应速率用X表示是 =0.16 molL-1s-1。1.20.4 mol0.5 L10 s7.(新思维新考向)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),测定的部分实验数据如下:t/s 0 500 s 1 000 s c(H2)(molL-1)5.00 3.52 2.48 c(CO)(molL-1)2.50 催化剂(1)在500 s内用H2表示的化学反应速率是多少?(2)在1 000 s内用CO表示
22、的化学反应速率是多少?1 000 s时H2的转化率是多少?(3)在500 s时生成的甲醇的浓度是多少?【解析】(1)在500 s内,v(H2)=2.9610-3 molL-1s-1。(2)在1 000 s时反应了的H2的浓度是 c(H2)=5.00 molL-1-2.48 molL-1=2.52 molL-1,则反应了的CO的浓度是 c(CO)=c(H2)=1.26 molL-1,用 CO表示化学反应速率为v(CO)=1.2610-3 molL-1s-1,H2的转 化率为 100%=50.4%。(3)在500 s时反应了的H2的浓度为 c(H2)=1.48 molL-1,则生成的CH3OH的浓 度为c(CH3OH)=c(H2)=0.74 molL-1。115.00 mol L3.52 mol L500 s1211.26 mol L1 000 s112.52 mol L5 mol L12答案:(1)2.9610-3 molL-1s-1(2)1.2610-3 molL-1s-1 50.4%(3)0.74 molL-1