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必备知识自主学习一、化学反应速率 1化学反应速率 通常用单位时间内_来表示。2表达式(1)v ，其中v表示化学反应速率，c表示反应物或生成物_ 的变化(取绝对值)，t表示一定的时间间隔。利用此式求得的反应速率是在 时间间隔 t内化学反应的_。ct反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加 物质的量浓度 平均速率(2)对于反应aAbB=cCdD，其化学反应速率可分别用A、B、C、D四种物质来表示：v(A)_，v(B)_，v(C)_或v(D)_。3单位反应物(或生成物)的浓度变化的单位可以用_表示，反应时间的单位常用s、
2、min、h等来表示，故化学反应速率的单位为_、_、molL1h1等。c(A)tc(B)tc(C)tc(D)tmolL1molL1s1molL1min1(1)利用公式 vc t 求得的速率是瞬时速率还是平均速率？如何求反应的瞬时速率？提示：利用公式 vct 求得的速率是反应一段时间的平均速率。求反应的瞬时速率可以由物质的量浓度随时间的变化曲线通过数学方法获得。(2)在同一个化学反应里，不同物质所表示的化学反应速率数值是不是一定相同？它们的实际意义是否完全相同？提示：由于一个化学反应里各物质之间的化学计量数不一定相同，所以在同一个化学反应里，不同物质所表示的化学反应速率数值不一定相同。虽然用不同物
3、质表示的化学反应速率不一定相同，但是它们的实际意义却完全相同，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个化学反应的反应速率。(3)(教材二次开发)c 可以表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)。请问在盐酸和碳酸钙反应中能否用碳酸钙浓度的变化表示反应的速率？提示：不能。因为碳酸钙是固体，反应中没有浓度变化。二、化学反应速率的测定 1测定原理 可观察、测量体系中某一物质的相关_，再进行适当的转换和计算。2测定方法(1)根据颜色变化 在溶液中，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用_ _与_的正比关系确定反应物或生成物不同时刻的浓度。(2)根据一定时间内释放出气体的体积，直接求得其平
4、均速率。性质 溶液颜色 的深浅 有色物质浓度 (1)用碳酸钙与不同浓度的稀盐酸反应，除了测定收集相同体积 CO2 的时间长短表示化学反应速率，还可根据哪些量的变化测定其反应速率？提示：测定相同时间内收集 CO2 的多少。测定一段时间内溶液中 c(H)的变化。测定一段时间内碳酸钙质量的变化。(2)对于化学反应，是不是反应速率越大，反应现象越明显？提示：不一定。有些化学反应现象并不明显，如中和反应。(3)(做一做)通过实验测定反应速率的方法有多种：比较锌粒与不同浓度硫酸反应的反应速率，可通过测定收集等体积H2需要的_来实现。已知酸性条件下，KMnO4溶液与H2C2O4溶液发生的反应为5H2C2O4
5、6H=2Mn210CO28H2O。可通过_来测定该反应的速率。42MnO已知Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的反应方程式为Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O，该反应的速率可通过_来测定。提示：时间 溶液褪色所需的时间 溶液出现浑浊的时间(答案合理均可)关键能力合作学习知识点一 化学反应速率的理解和测定1化学反应速率的理解(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，由于 c 是取浓度变化的绝对值，因此，化学反应速率都取正值。(2)化学反应速率可用单位时间内反应体系中反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示，书写时应标明是什么物质的反应速率。(3)
6、在一定温度下，固体和纯液体物质，其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知，现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。(4)在同一反应中，用不同的物质表示同一时间内的反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。(5)一般来说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。2测定反应速率的方法(1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗
7、时间的多少。(2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。(3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中 c(H)或 c(OH)的变化。(4)溶液中当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用比色的方法测定溶液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。(1)(情境应用)在北京故宫的保和殿后，有一块巨大的“云龙陛石”，上面雕有精美的蟠龙图案，是珍贵的文化遗产。但近些年，浮雕已经受损，一些细小的花纹已经模糊不清。根据所学知识，我们可以根据什么来描述其被腐蚀的反应速率？(变化观念与平衡思想)提示：可以根据一定时间内某一区域岩石厚度降低的量来描述其腐蚀的速率。(2)
8、用如图装置来测量锌与 2 molL1 硫酸的反应速率。探讨有哪些方法可以测定锌与稀硫酸反应的化学反应速率？(科学探究与创新意识)提示：可以通过测量收集一定体积 H2 所用时间的长短来测定化学反应的反应速率；可以通过测量相同时间内收集 H2 的多少来测定化学反应的反应速率；可以通过测量一段时间内溶液 pH 的变化即 c(H)的变化来测定化学反应的反应速率。【典例】对于反应：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，下列说法正确的是()A用 HCl 和 CaCl2 的单位时间内浓度变化表示的反应速率数据不同，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 H
9、2O 和 CO2 表示的化学反应速率相同D用 CaCl2 浓度的减少表示其反应速率【解析】选 A。同一反应中用不同物质浓度变化来表示反应速率时，其数值不一定相同，故应标明是用哪种物质表示的反应速率，但这些数值表示的意义是相同的，均表示该化学反应的快慢，故 A 正确。因为 CaCO3 是固体，H2O 为纯液体，不能用来表示反应速率，故 B、C 错误。反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加，故 D 错误。【母题追问】(1)能否利用碳酸钙的变化来测定反应速率？如果能，应该测量哪些量？提示：能。可以通过测定单位时间内碳酸钙质量的变化来测定反应的速率。(2)如何利用二氧化碳的变化来测定
10、反应速率？提示：可以利用单位时间内二氧化碳体积的变化量或生成单位体积二氧化碳所用的时间来测定反应的速率。设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验：按如图装置安装仪器，并检查装置气密性，加入 5 g 碳酸钙然后快速加入 20 mL 1 molL1 的盐酸，测量收集 10 mL CO2 所用的时间。用相同的装置换用 20 mL 4 molL1 的盐酸，测量收集 10 mL CO2 所用的时间。回答下列问题：(1)实验中所用仪器有哪些？提示：锥形瓶、双孔塞、直角导气管、分液漏斗、50 mL 注射器、铁架台、秒表。(2)观察到的现象是什么？提示：碳酸钙与盐酸反应产生气泡；收集 10
11、mL CO2 实验所用时间比实验所用时间短。(3)你能得出的实验结论是什么？提示：4 molL1 的盐酸与碳酸钙反应比 1 molL1 的盐酸与碳酸钙反应速率快。(4)该实验中的注意事项有哪些？提示：碳酸钙颗粒(即表面积)大小基本相同。20 mL 的盐酸溶液要迅速加入。装置气密性要好，且计时要迅速、准确。【加固训练】1下列关于化学反应速率的说法中，正确的是()A.化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时反应速率B化学反应速率为 0.8 molL1s1 是指反应 1 s 时某物质的浓度为 0.8 molL1C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D化学反应速率可用反应体系中任何一种
12、物质浓度的变化来表示【解析】选 C。化学反应速率是指平均速率，A、B 错误；不能用固体或纯液体的浓度变化来表示化学反应速率，D 错误。2下列说法正确的是()A化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位决定D在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值【解析】选 B。化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化来表示，A 项错误；用不同物质的浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于
13、反应方程式中对应物质的化学计量数之比，B 项正确；化学反应速率的单位由时间单位和物质的量浓度单位决定，C 项错误；化学反应速率均为正值，D 项错误。知识点二 化学反应速率的计算和比较1计算反应速率的方法(1)利用反应速率的定义式 vc t 求算。(2)利用化学反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比的规律求算。(3)利用三段式进行计算对于反应：mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)。t0 时，A 的浓度为 a molL1，B 的浓度为 b molL1。反应进行至 t1 时，A 消耗了 x molL1，则反应速率可计算如下：mAnB=pCqD起始浓度(molL1)a b 0 0转化浓度(mo
14、lL1)x nxmpxmqxm最终浓度(molL1)ax bnxmpxmqxm则 v(A)xt1t0 molL1s1，v(B)nxm（t1t0）molL1s1。(4)进行化学反应速率的计算时，需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。转化率：c转化c起始 100%。2化学反应速率大小的比较方法(1)定性比较通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。(2)定量比较对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。归一法根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表
15、示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。比值法可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。(1)(情境应用)合成氨工业在 20 世纪初期形成，开始用氨作炸药工业的原料。在合成氨反应中，若已知 N2 的化学反应速率，能否确定相同条件下 H2 和 NH3 的化学反应速率？(宏观辨识与微观探析)提示：能够确定，它们之间的关系为 v(NH3)2v(N2)，v(H2)3v(N2)。(2)(思维升华)对于反应 3A(g)B(g)=2C(g)2D(g)，在不同条件下，用 A、B 表示的反应速率分别为条件：v(A)0.6 molL1mi
16、n1；条件：v(B)0.45 molL1min1；则该反应在哪个条件下的反应速率快？(变化观念与平衡思想)提示：将条件的反应速率换算成用 B 表示的反应速率为 v(B)0.2 molL1min1，即条件的反应速率比条件的反应速率快。【典例】(2021成都高二检测)反应 4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经 2 min，B 的浓度减少 0.6 molL1。对此化学反应速率的正确表示是()A用 A 表示的反应速率是 0.4 molL1min1B分别用 B、C、D 表示反应的速率，其比值是 321C在 2 min 末的反应速率，用 B 表示是 0.3 molL1min1D在 2 min 内，
17、B 和 C 两物质浓度都是逐渐减小的【解题指南】解答本题注意以下三点：(1)注意反应速率的计算方法；(2)固体和纯液体不能用浓度计算反应速率；(3)同一化学反应的反应物和生成物的速率之比等于系数之比。【解析】选 B。A 为固体，一般不用固体物质表示反应速率，A 项错误；同一反应用不同物质表示的化学反应速率，其比值与方程式中各物质的系数成正比，B项正确；v(B)0.3 molL1min1，为 2 min 内的平均反应速率而不是 2 min 末的速率，C 项错误；B 为反应物，C 为生成物，两者不可能同时减小，D 项错误。【母题追问】根据题干，用 D 表示的反应速率是多少？提示：v(D)v(B)/
18、30.3 molL1min1/30.1 molL1min1。某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛 6.5 g 锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入 40 mL 2.5 molL1 的硫酸溶液，将产生的 H2 收集在一个注射器中，用时 10 s 时恰好收集到气体的体积为 50 mL(若折合成 0、101 kPa 条件下的 H2 体积为 44.8 mL)。回答下列问题：(1)10 s 内该反应消耗的锌粒为_g。(2)忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用 H来表示 10 s 内该反应的速率为_。(3)忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用 Zn2 来表示 10 s 内该反应的速率为_。【解析】(1)1
19、0 s 时产生的 H2 为 0.002 mol。Zn H2SO4=ZnSO4 H21 1 1 10.002 mol 0.002 mol 0.002 mol 0.002 mol反应掉的 m(Zn)0.002 mol65 gmol10.130 g。(2)v(H)0.004 mol0.04 L10 s0.01 molL1s1。(3)v(Zn2)0.002 mol0.04 L10 s0.005 molL1s1。答案：(1)0.130(2)0.01 molL1s1(3)0.005 molL1s1【加固训练】NaHSO3 溶液在不同温度下均可被过量 KIO3 氧化，当 NaHSO3 完全消耗即有 I2 析
20、出，依据 I2 析出所需时间可以求得 NaHSO3 的反应速率。将浓度均为0.020 molL1 的 NaHSO3 溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液 40.0 mL混合，记录 1055 间溶液变蓝时间，55 时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。(1)40 之前与 40 之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势有什么特点？提示：根据图像可以看出 40 之前温度越高变蓝的时间越短，40 之后温度越高变蓝的时间越长，变化趋势相反。(2)图中 b、c 两点对应的 NaHSO3 反应速率是否相等？提示：不相等。化学反应一般温度越高化学反应速率越快，b 点温度为 25，c点温度为 47，
21、根据反应温度判断 c 点速率应该更快，但图像表明 b 点、c 点溶液变蓝的时间相同，结合 40 之后温度越高变蓝的时间越长，55 时未观察到溶液变蓝，说明高于 40 后淀粉已经不适合作该实验的指示剂了，所以尽管变蓝时间相同但 c 点速率更快。(3)计算图中 a 点对应的 NaHSO3 的反应速率是多少？提示：5.0105 molL1s1。利用化学反应速率的计算公式 vct 计算 NaHSO3反应速率时应注意由于将 0.020 molL1 的 NaHSO3 溶液 10.0 mL 与 40.0 mL 的KIO3 溶液混合后 NaHSO3 的浓度变化了 0.004 molL1，反应时间为 80 s，
22、所以速率为 5.0105 molL1s1。(4)为什么温度高于 40 时，会出现相反的结果？提示：温度高于 40 时，淀粉不宜用作该实验的指示剂。【三言两语话重点】1牢记速率的计算公式：vc t nV t。2注意比较速率大小的两个归一(1)划归同一单位；(2)划归同一物质。课堂检测素养达标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 molL1s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为 0.5 molL1s1D化学反应
23、速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量【解析】选 D。A 项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，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 molL1，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 molL1，错误。2某学生在一次探究“制取氢气最适宜的金属”的实验时测铝与稀硫酸反应，10 s 末硫酸的浓度减少了 0.6 molL1，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()A0.04 molL1s1B3.6 molL1mi
24、n1C1.2 molL1min1D0.02 molL1min1【解析】选 C。10 s 末硫酸的浓度减少了 0.6 molL1，则 v(H2SO4)0.6 molL110 s0.06 molL1s1，发生反应：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2，速率之比等于化学计量数之比，故 vAl2(SO4)313 v(H2SO4)13 0.06 molL1s10.02 molL1s11.2 molL1min1。3在 2A(g)B(g)3C(g)4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1Dv(D)1
25、molL1s1【解析】选 B。用化学反应速率判断反应快慢时，首先将各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数：A 选项v（A）20.25 molL1s1，B 选项v（B）10.3 molL1s1，C 选项v（C）30.83 molL1s1，D 选项v（D）40.25 molL1s1；然后比较大小，B 选项最大。4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 molL1min1，则这段时间为()A5 s B10 s C300 s D600 s【解析】选 C。该段时间内 SO3 的浓度增加了
26、0.4 molL1，根据化学方程式，在相同时间内 O2 的浓度减少了 0.2 molL1，所以由公式 vct 可知，tcv 0.2 molL10.04 molL1min1 5 min300 s。5已知反应 4NH35O2=4NO6H2O，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()A45 v(NH3)v(O2)B56 v(O2)v(H2O)C23 v(NH3)v(H2O)D45 v(O2)v(NO)【解析】选 D。根据化学反应速率之比等于化学方程式中对应的化学计量数之比可得 D 项正确。素养新思维6.黄铁矿(FeS2)因其浅黄铜色和明亮的金属
27、光泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”。黄铁矿成分中通常含钴、镍和硒，具有 NaCl 型晶体结构。黄铁矿是提取硫和制造硫酸的主要矿物原料。含 Au、Co、Ni 时可提取伴生元素。已知工业上通常用黄铁矿制取硫酸，其发生的反应为 4FeS211O2=高温2Fe2O38SO2，据此回答下列问题。(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率_(填化学式)。(2)当 生 成 SO2 的 速 率 为 0.64 molL 1 s 1 时，则 氧 气 减 少 的 速 率 为_。(3)若测得 4s 后 O2 的浓度为 2.8 molL1，此时间内 SO2 的反应速率为0.4molL1s1，则开始时氧气的浓
28、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，所以氧气减少的速率为 0.64 molL1s1118 0.88 molL1s1。(3)此时间内 SO2 的速率为 0.4 molL1s1，则氧气表示的速率为0.4molL1s1118 0.55 molL1s1，所以氧气的变化浓度为0.55 molL1s14 s2.2 molL1，则开始时氧气的浓度为 2.8 molL12.2 molL15.0 molL1。答案：(1)SO2、O2(2)0.88 molL1s1(3)5.0molL1
