1、第3节化学反应的速率第1课时化学反应速率学习目标定位1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算，会比较化学反应速率的快慢。1化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。通常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。其数学表达式为v或 v。c表示某物质浓度的变化_，常用单位molL1_。t表示时间变化_，常用单位s、min或h。2判断正误，正确的划“”，错误的划“”。(1)化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量()(2)升高温度，吸热反应和放热反应的反应速率都增大()(3)镁、铁分别与相同体积、相同浓度的盐酸反应，镁产生气泡比铁快(
2、)(4)相同形状和大小的铜片分别与浓硝酸、稀硝酸反应，浓硝酸产生气体较快()(5)过氧化氢溶液中，加入少量MnO2后，产生O2的速率加快()(6)铝片放入少量的盐酸溶液中，产生气泡的快慢程度始终相同()探究点一化学反应速率的表示方法1按下列要求完成实验，观察反应现象，比较反应速率的大小。将0.3 g镁加入50 mL 2 molL1盐酸中将0.3 g镁加入50 mL 1 molL1盐酸中(1)两实验产生气泡较快的是，镁粉完全溶解所需时间的大小关系是。(2)下列方法中能够表示上述实验化学反应速率的是(AB)A单位时间内盐酸溶液的物质的量浓度变化B单位时间内氯化镁溶液的物质的量浓度变化C单位时间内镁
3、的质量变化D单位时间内镁的物质的量变化(3)若用单位时间内盐酸浓度的减小(或氯化镁浓度的增大)来表示上述反应的速率，需要准确量取盐酸的体积，并利用关系式计算出反应中消耗的盐酸或生成的氯化镁的物质的量。2在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应：2SO2O22SO3，经5 s后，测得SO3的物质的量为0.8 mol，填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量变化(mol)0.80.40.8物质的量浓度变化(molL1)0.40.20.4化学反应速率(molL1s1)0.080.040.08速率之比v(SO2)v(O2)v(SO3)212归纳总结(1)一般来说，随着反应的逐渐进行，反应物浓度会逐
4、渐减小，化学反应速率也会逐渐减慢。因此，化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。(2)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在v的后面将该物质的化学式用括号括起来。(3)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。(4)用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。活学活用1在密闭容器中，发生合成氨的反应：N23H22NH3，开始时N2的浓度为8 molL1，H2的浓度为20
5、 molL1，5 min 后N2的浓度为6 molL1，在这个反应中N2浓度的变化值为c(N2)2 molL1，时间变化为t5 min。(1)用N2的浓度变化表示的反应速率为v(N2)0.4 molL1min1(写出计算过程)。(2)用NH3的浓度变化表示的反应速率为v(NH3)0.8_molL1min1。2已知4NH35O2=4NO6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(molL1min1)来表示，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)答案D解析同一反应用不同物质来表
6、示反应速率时，反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比。A中v(NH3)v(O2)，系数关系不对，因此不正确；同理B、C均不正确。探究点二化学反应速率的计算及应用1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，则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为()Av(NH3)0.010 molL1s1Bv(O2)0.001 0 molL1s1Cv(NO)0.001 0 molL1s1Dv(H2O)0.045 molL1s1答案C解析本题主要考查同一反应中用单位时间内各物质浓度的变化表示
7、反应速率的换算。首先根据题意求出v(H2O)的值，然后再利用规律求其他各物质的反应速率。2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v(A)0.15 molL1s1v(B)0.6 molL1s1v(C)0.4 molL1s1v(D)0.45 molL1s1则四种情况下，该反应进行的快慢顺序为。解析本题主要考查反应速率的大小比较。将不同物质表示的速率利用规律换算为用A物质表示的速率，则有：v(A)v(B)13，则表示的v(A)0.2 molL1s1；v(A)v(C)12，则表示的v(A)0.2 molL1s1；v(A)v(D)12，则表示的v(A)0.225 mo
8、lL1s1。3可逆反应N23H22NH3的正、逆反应速率可用单位时间内各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2) Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)答案C解析本题主要通过比较可逆反应的正、逆反应速率的大小，判断平衡状态。对于同一物质而言，v正v逆时，该反应达到化学平衡状态。两种物质表示的v正v逆方程式中对应物质的化学计量数之比，则任一物质的生成、消耗速率相等。由此可知本题应选C项。4某温度时，在2 L的容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析
9、，该反应的化学方程式为_。反应开始至2 min，Z的平均反应速率为_。答案X3Y2Z0.05 molL1min1解析由化学反应速率确定化学方程式分两步进行：第一步：确定反应物和生成物；第二步：根据反应速率确定各物质的化学计量数，写出化学方程式。由图知X和Y为反应物，Z为生成物。X、Y、Z的化学计量数之比n(X)n(Y)n(Z)132；v(Z)0.2 mol/(2 L2 min)0.05 molL1min1。归纳总结(1)化学反应速率计算的重要依据：反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。(2)在比较化学反应速率大小时，要注意换算成同一种物质来表示，同时注意单位的统一。活学活用3698 K
10、时，向某V L的密闭容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H26.5 kJmol1，测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。请回答下列问题：(1)V_。(2)该反应达到最大限度的时间是_，该时间内平均反应速率v(HI)_。(3)该反应达到平衡状态时，_(填“吸收”或“放出”)的热量为_。答案(1)2 L(2)5 s0.316 molL1s1(3)放出41.87 kJ解析(1)由图知初始反应时，c (H2)c (I2)1 molL1，而加入的H2和I2的物质的量均为2 mol，所以V2 L。(2)反应达到最大限度即达到化学平
11、衡，所需时间为5 s，v(HI)0.316 molL1s1。(3)可逆反应从正反应建立，所以需放出热量。由反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H26.5 kJmol1，达到平衡时共生成n(HI)1.58 molL12 L3.16 mol，所以放出的热量为3.16 mol41.87 kJ。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化学反应速率
12、是用来衡量化学反应进行快慢的尺度答案D解析A项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，A错；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，B错；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。2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()A0.4 molL1s1 B0.3 molL1s1C0.2 molL1s1 D0.1 molL1s1答案C解析用该气体表示反应的平均反应速率为v0.2 mo
13、lL1s1，C正确。3在N23H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 molL1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 molL1s1，则此段时间是()A1 s B2 s C44 s D1.33 s答案B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 molL1s1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)v(H2)0.45 molL1s10.3 molL1s1，t2 s，故正确答案为B。4在不同条件下，分别测得反应2SO2O22SO3的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是()Av(SO2)4 molL1min1Bv(O2)
14、3 molL1min1Cv(SO2)0.1 molL1s1Dv(O2)0.1 molL1s1答案D解析本题考查的是化学反应速率的比较。以SO2为标准，并将单位统一，A、B、C、D选项换算成以SO2为标准的反应速率后分别为A.v(SO2)4 molL1min1；B.v(SO2)2v(O2)6 molL1min1；C.v(SO2)0.160 molL1min16 molL1min1；D.v(SO2)2v(O2)20.160 molL1min112 molL1min1。5某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如下图所示。根据图中数据，试回答：(1)反应在2 min内的v
15、(X)_，v(Y)_，v(Z)_。(2)容器内的反应物是_。(3)写出该反应的化学方程式：_。答案(1)0.025 molL1min10.075 molL1min10.05 molL1min1(2)X、Y(3)X3Y2Z解析本题考查的是利用图像法解决化学反应速率问题。在相同体积、相同时间内，反应速率之比等于物质的量的变化量之比，即v(X)v(Y)v(Z)n(X)n(Y)n(Z)(1.00.9)(1.00.7)(0.20)132，故该反应的化学计量数之比为132，且该反应为可逆反应。基础过关一、化学反应速率的概念1下列关于化学反应速率的叙述正确的是()A在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，
16、逆反应的化学反应速率是负值B化学反应速率为0.8 molL1s1是指1秒钟时某物质的浓度为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化学反应的速率可以是g(Ls)1，也可以是kg(Ls)1，甚至可以用t(Ls)1表示答案C2用纯净的CaCO3与1 molL1 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质量的减少表示该反应的反应速率B可以用单位时间内生成CO2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答案D解析CaC
17、O3为固体，浓度不变化。二、化学反应速率的大小比较3对于化学反应3W(g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X)答案C解析对于任一化学反应，用不同的物质表示该反应的速率，其数值之比等于其化学计量数之比，v(W)v(X)v(Y)v(Z)3243。v(W)v(Z)，A错误；3v(X)2v(Z)，B错误；2v(X)v(Y)，C正确；2v(W)3v(X)，D错误。4在2AB=3C4D反应中，表示该反应速率最快的数据是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv
18、(C)0.8 molL1s1Dv(D)1.0 molL1s1答案B解析都换算成用B表示的反应速率：A.0.25 molL1s1B0.3 molL1s1C. molL1s1D.0.25 molL1s1B项值最大，反应速率最快。三、化学反应速率的简单计算5某一反应物的浓度是1.0 molL1，经过20 s后，它的浓度变成了0.2 molL1，在这20 s内用该物质浓度变化表示的化学反应速率为()A0.04B0.04 molL1s1C0.08 molL1s1D0.04 molL1答案B解析v0.04 molL1s1。A项无单位，D项单位不正确。6在密闭容器中，A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A
19、)、v(B)、v(C)表示，已知3v(B)2v(A)、2v(C)3v(B)，则此反应可表示为()A2A3B=2C BA3B=2CC3A2B=3C DAB=C答案C解析由3v(B)2v(A)、2v(C)3v(B)可推出：，即v(A)v(B)v(C)323，速率之比等于化学计量数之比。7反应4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)在2 L密闭容器中进行1分钟后，NH3减少了0.12 mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是()NO：0.001 molL1 H2O：0.002 molL1NH3：0.002 molL1O2：0.001 25 molL1A BC D答案A解析v(NH3)0.0
20、01 molL1s1又因：v(NH3)v(O2)v(NO)v(H2O)4546，不难得出：v(O2)v(NH3)0.001 25 molL1s1v(NO)v(NH3)0.001 molL1s1v(H2O)v(NH3)0.001 5 molL1s1。四、化学反应速率的综合计算8一定温度下，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。下列描述正确的是()A反应在010 s内，用Z表示的反应速率为0.158 molL1s1B反应在010 s内，X的物质的量浓度减少了0.79 molL1C反应进行到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)
21、Z(g)答案C解析本题主要考查化学反应速率的计算及含义。从图像上看，反应在010 s内，Z的反应速率为v(Z)0.079 molL1s1；X的物质的量浓度的减少为0.395 molL1；反应进行到10 s时，Y的转化率为100%79.0%；反应的化学方程式为X(g)Y(g)2Z(g)。9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)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 molL1，现有下列几种说法：用物质A表示的反应的平均速率为0.3 molL1s1用物质B表示的反应的平均速率为0.6 molL1s12 s时物质B的浓度为0.
22、7 molL12 s末，物质A的转化率为70%其中正确的是()A B C D答案B解析2 s末C的浓度为0.6 molL1，则2 s末n(C)0.6 molL12 L1.2 mol，由三段式表示2A(g)B(g)2C(g)开始的物质的量/mol 4 2 0转化的物质的量/mol 1.2 0.6 1.22 s末的物质的量/mol 2.8 1.4 1.2v(A)0.3 molL1s1v(B)0.15 molL1s1A的转化率为100%30%2 s末时B的浓度B0.7 molL1。102 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
23、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)0.25 molL1s1Bz3CB的转化率为25%DC的体积分数为20%答案A解析反应中A转化2 mol50%1 mol，B转化1 mol1.5 mol，v(C)v(A)0.25 molL1s1。由v(C)v(D)0.25 molL1s10.25 molL1s111，可知z2；B的转化率为100%75%；C的体积分数为100%28.6%。能力提升11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H
24、2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273 K、100 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是()A用锌粒来表示10 s内该反应的速率为0.013 gs1B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0.01 molL1s1C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0.01 molL1s1D用H2来表示10 s内该反应的速率为0.000 2 mols1答案C解析10 s时产生的H2为0.002 mol。ZnH2SO4=ZnSO4H21 1 1 10002 mol 0.002
25、mol 0.002 mol 0.002 mol反应掉的m(Zn)0.002 mol65 gmol10.13 gv(Zn)0.013 gs1v(H)0.01 molL1s1v(Zn2)0.005 molL1s1v(H2)0.000 2 mols1。12某温度时，在V L密闭容器中，A、B、C三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析：(1)反应的化学方程式为_。(2)从开始到t1 min末，用物质C表示的反应速率为_。答案(1)4A2B3C(2) molL1min1解析n(A)n(B)n(C)(124) mol(84) mol(60) mol423，所以该反应的化学方程式为4A2
26、B3C，v(C) molL1min1。13在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应：A(g)2B(g)3C(g)nD(g)，开始时A为4 mol，B为6 mol；5 min末时测得C的物质的量为3 mol，用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 molL1min1。计算：(1)5 min末A的物质的量浓度为_。(2)5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为_。(3)化学方程式中n值为_。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)5 molL1min1v(B)6 molL1min1v(C)4.5 molL1min1v(D)8 molL1min1其中反应速率最快的是_(填编号)。答案(
27、1)1.5 molL1(2)0.2 molL1min1(3)2(4)解析v(D)，所以5 min时生成D的物质的量n(D)0.2 molL1min12 L5 min2 mol。则：A(g)2B(g)3C(g)nD(g)n(初)/mol 4 6 0 0n/mol 1 2 3 2n(末)/mol 3 4 3 2(1)5 min末c (A)1.5 molL1。(2)5 min内v(B)0.2 molL1min1。(3)，故n2。(4)只要比较、的相对大小，即可作出判断，代入数据计算，中表示的反应速率最快。14在2 L恒容密闭容器中，800 时反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)
28、随时间的变化如下表：时间(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)图中表示NO2的变化的曲线是_(填字母序号，下同)。(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是_。av(NO2)2v(O2)b容器内压强保持不变cv(NO)逆2v(O2)正d容器内的密度保持不变(3)能够使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_。a及时分离出NO2气体b增大O2的浓度答案(1)b(2)bc(3)b解析(1)根据n(NO)随时间的变化可知3 s时反应达到平衡，NO的物质的量减少0.020 mol0.007 mol0.013 mol，浓度减小了0.
29、006 5 molL1，所以NO2的物质的量浓度由0增加到0.006 5 molL1，故b曲线正确。(2)a项未指明反应的方向，错误；因该反应前后有气体体积的变化，即未达到平衡时，压强一直在变化，故b项正确；c项用v(NO)、v(O2)表示时，方向相反，大小符合化学计量数之比，c正确；密度，因m(气)守恒，V(容)不变，故密度始终不变，d错误。(3)a项不能增大反应速率，错误；b项增大O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，正确。拓展探究15在10 L密闭容器中充入4 mol N2、12 mol H2，控制条件发生反应：N23H22NH3,4 min时测得NH30.2 molL1，问：
30、(1)4 min时N2、H2分别是多少？(2)4 min内该反应的反应速率有几种表示方式？它们之间的关系是怎样的？把结果填入下表中：物质N2H2NH3变化浓度(c)/molL1反应速率/molL1min1反应速率数值之间的关系(3)所计算出的反应速率是否是4 min时该反应的瞬时速率？为什么？答案(1)N20.3 molL1，H20.9 molL1(2)物质N2H2NH3变化浓度(c)/molL10.10.30.2反应速率/molL1min10.0250.0750.05反应速率数值之间的关系v(N2)v(H2)v(NH3) 132(3)不是，因为所求反应速率是用4 min内浓度的改变量来表示的
31、，所以其是4 min内的平均反应速率，不是4 min 末的瞬时速率。解析由N23H22NH3开始时浓度(molL1) 0.4 1.2 0转化浓度(molL1) 0.1 0.3 0.24 min时浓度(molL1) 0.3 0.9 0.24 min内该反应的反应速率的表示方法：v(N2)0.025 molL1min1；v(H2)0.075 molL1min1；v(NH3)0.05 molL1min1；v(N2)v(H2)v(NH3)0.0250.0750.05132。反应速率是4 min内的平均反应速率，不是4 min末的瞬时速率，是用4 min内浓度的改变量来表示的，不是用4 min末的浓度来表示的。