1、成才之路 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修化学反应速率和化学平衡 第二章 第一节 化学反应速率第二章 新知识导学探究2新思维名师讲堂3新考题随堂自测4新视点专家博客6新提升达标作业5新情境激趣入题1新情境激趣入题北京的故宫是世界著名的古建筑群，是世界珍贵的文化遗产。在保和殿后，有一块巨大的“云龙陛石”，上面雕刻有精美的蟠龙图案。但是，近些年浮雕已开始受损，一些细小的花纹已变得模糊不清。在太和殿周围的汉白玉护栏的蟠龙柱以及吐水龙头上的花纹也不同程度地受到腐蚀。据统计，世界上的古建筑在20世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重，有的已面目全非，这真是一场大的灾难。
2、那么，这场灾难的罪魁祸首是谁呢？我们知道CaCO3在风吹日晒、雨淋时会和H2O、CO2反应生成可溶性的Ca(HCO3)2而使石雕、建筑受损，但是历史上几千年这种腐蚀都是很慢的，为什么上世纪的腐蚀就这么快呢？现在就让我们带着这些问题一起走进本章知识的学习，揭开化学反应神秘的面纱吧！新知识导学探究新知导学1化学反应速率(1)定义：定量描述化学反应_的物理量。(2)表示方法：用_内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。表达式：_。(3)单位：常用_或_等。进行快慢单位时间 vctmolL1s1 molL1min1(4)同一反应中不同物质的化学反应速率的表示。对任意一个反应，用符号来代替具体的化学
3、物质，反应方程式表示为 mAnB=pYqZ。用不同物质表示的化学反应速率分别为：v(A)_，v(B)_，v(Y)_，v(Z)_。cAtcBtcYtcAt2化学反应速率的测量(1)化学反应速率测量的基本思路化学反应速率是通过_测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。实验(2)用于化学反应速率测量的物质的性质直接可_，如释放出气体的体积和体系的压强。依靠科学仪器才能测量的性质，如_、_、_、_等。在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用_和_来跟踪反应的过程和测量反
4、应速率。观察的性质颜色的深浅 光的吸收 光的发射 导电能力颜色深浅 显色物质浓度间的正比关系1用不同的反应物和生成物都能表示同一反应的反应速率吗？有什么关系？提示：都可以表示。化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。自主探究2对于在不同条件下进行的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应速率就一定快吗？提示：对于在不同条件下进行的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应速率不一定快，因为化学反应速率是用单位时间内浓度的变化量来表示的，物质的量的变化量大，浓度的变化量不一定大。3已知酸性高锰酸钾溶液与草酸反应的化学方程式为：2KMnO45H2C2O43H2S
5、O4=K2SO42MnSO410CO28H2O，你能想出测定该反应的化学反应速率的方法吗？提示：测定一定时间内收集到气体的体积；测定收集一定体积的气体所用的时间；测定溶液褪色所用的时间。新思维名师讲堂化学反应速率是用来衡量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化学反应速率。显然它与两个因素有关：一个是反应的时间；另一个是反应物或生成物的浓度变化。反应物浓度随着反应的进行而不断减小，生成物浓度随着反应的进行而不断增大。具体应用时注意以下几个方面：化学反应速率教材点拨1化学反应速率的符号是 v，在化学反应速率的通常表示方法中，物质的浓度类型为物质的量
6、浓度，其单位常用 molL1，物质 B 的物质的量浓度变化的符号为 c(B)。时间的符号是t，其单位根据化学反应进行的快慢来适当选用 s、min 或 h。化学反应速率通常表示方法的数学表达式：vcBt，v 的单位是 molL1s1 或 molL1min1 或molL1h1 等等。2一个确定的化学反应涉及反应物和生成物，在中学化学里，通常笼统地说化学反应速率快慢时，往往是对整个化学反 应 而 言，例 如 H2 F2=2HF 反 应 很 快，CH3COOH CH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2O反应很慢等；定量地表示化学反应速率时，是对某种具体物质而言，例如在N23H22NH3中v(N2)
7、0.5 molL1min1等。3无论是反应物还是生成物，其化学反应速率值都取正值，且是某一段时间的平均速率。4由于一个化学反应里各物质之间化学计量数不一定相同，所以，在同一个化学反应里，不同物质表示的化学反应速率不一定相同。例如，化学反应2SO2O22SO3在1 min的时间里SO2减少0.5 molL1，则O2减少0.25 molL1，SO3增加0.5 molL1。v(SO2)v(SO3)0.5 molL1min1，v(O2)0.25 molL1min1，但是，各物质的化学反应速率之比等于 它 们 的 化 学 计 量 数 之 比。如 在 前 述 化 学 反 应 中，v(SO2)v(O2)v(
8、SO3)0.50.250.5212。因此，在同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但是它们的实际意义完全相同，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。5物质的量浓度可从溶液中扩大到气体中来。在一定温度、一定压强下，气体 B 的物质的量浓度 c(B)nBV。6在一定温度下，固体和纯液体物质，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，现采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。7由于在一定时间内的化学反应，有关物质的物质的量浓度是连续地变化的，所以化学反应速率有平均速率和即时(瞬时)速率之分。在
9、中学化学里，通常说的化学反应速率一般是指平均速率。在速率时间图像中经常出现瞬时速率，例如锌粒在 0.1 molL1 的稀盐酸中反应，一定温度下的反应速率与反应时间的关系如图所示。图像的 A 点就是在反应时间 t1 时刻的瞬时反应速率。温馨提示：在比较化学反应速率时要注意：仅限于同一化学反应的各种速率(不同条件或不同时间段)之间进行比较。比较时要注意反应速率的单位要统一。比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，要换算成同一物质表示，再比较数值大小。某物质在某一化学反应中的反应速率为 0.50 mol/(Lmin)。该说法表示该物质在参与反应时，1 分钟内物质的量浓度减少(或增加)了 0.50 m
10、ol/L。典例透析(2015经典习题选萃)反应 4A(s)3B(g)2C(g)D(g)，经 2 min 后，B 的浓度减少了 0.6 molL1。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 molL1s1B分别用 B、C、D 表示反应的速率，其比值是 321C在 2 min 末时的反应速率，用反应物 B 来表示是 0.3 molL1min1D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】经2 min后，B的浓度减少了0.6 molL1，这2min内的平均反应速率v(B)0.3 molL1min1，而不是2min末时的反应速率，C错；根据反应速率之比
11、等于化学计量数之比可知B正确，A、D错误。【答案】B反应A3B=2C2D在四种不同情况下的反应速率分别为；v(A)0.15 molL1s1；v(B)0.6 molL1s1；v(C)0.4 molL1s1；v(D)0.45 molL1s1。该反应进行的快慢顺序为_。【解析】解法一：由反应速率之比与物质的化学计量数之比，比较后作出判断。由化学方程式A3B=2C2D得出：aA与B的化学计量数之比为 13，而v(A)v(B)0.150.614，故v(B)v(A)，从而得。bB与C的化学计量数之比为32，而v(B)v(C)0.60.432，故v(B)v(C)，从而得。cC与D的化学计量数之比为2211，
12、而v(C)v(D)0.40.45，故v(D)v(C)，从而得。故该反应进行的快慢顺序为：。解法二：将不同物质表示的速率换算为同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。若以物质A为标准，将其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率，则由方程式中的化学计量数知：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 molL1s1。故反应进行的快慢顺序为：。【答案】1下列关于化学反应速率的说法中，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
13、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molL 1s 1和molL 1min1变式训练解析：化学反应速率是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的，即用单位时间内浓度的改变量来表示。答案：C2(2015滁州六校联考)对于反应A23B2=2C来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是()Av(B2)0.8 mol/(Ls)Bv(A2)0.4 mol/(Ls)Cv(C)0.6 mol/(Ls)Dv(B2)4.2 mol/(Ls)解析：用反应速率判断反应快慢的方法，首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中
14、的化学计量数：A 项vB230.83mol/(Ls)，B 项vA210.4 mol/(Ls)，C 项vC2 0.3 mol/(Ls)，D 项vB231.4 mol/(Ls)，然后比较大小知 D 项最大。答案：D化学反应速率的计算教材点拨1利用化学反应速率的表达式：v(B)cBt2同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如：对于化学反应 aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)，有下列恒等式：v(A)v(B)v(C)v(D)abcdn(A)n(B)n(C)n(D)c(A)c(B)c(C)c(D
15、)3求解化学反应速率的计算题的一般步骤：(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)根据已知条件列方程计算。例如：反应 mAnBpC起始浓度(mol/L)a b c转化浓度(mol/L)x nxm pxm某时刻浓度(mol/L)ax bnxm cpxm计算中注意以下关系：(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c转化c起始100%根据起始浓度与一段时间后的浓度的差等于浓度的变化量及变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式运算。运用上述模式解题时要注意：(1)起始量、变化量、
16、一段时间后的量三个物理量及单位要统一，都是物质的量或物质的量浓度，否则无法计算。(2)起始量、变化量、一段时间后的量中，只有不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，不同物质的起始量或一段时间后的量之间没有必然的关系，不能列比例式计算。(2014高考北京卷)在一定温度下，10 mL 0.40mol/L H2O2溶液发生催化分解，不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。典例透析t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A06 min的平均反应速率：v(H2O2)3.3102 mol/(L
17、min)B610 min的平均反应速率：v(H2O2)3.310 2mol/(Lmin)C反应到6 min时，c(H2O2)0.30 mol/LD反应到6 min时，H2O2分解了50%【解析】本题考查反应速率、转化率等，意在考查考生提取信息的能力和灵活应用所学知识的能力。根据题目信息可知，06 min，生成22.4 mL(标准状况)氧气，消耗0.002 molH2O2，则v(H2O2)3.3102mol/(Lmin)，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6 min时，剩余0.002 mol H2O2，此时c(H2O2)0.20 mol/L，C项错误；反应至6 mi
18、n时，消耗0.002 mol H2O2，转化率为50%，D项正确。【答案】C变式训练32 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 s 后，A 的转化率为 50%，测得 v(D)0.25 mol/(Ls)，下列推测正确的是()Av(C)v(D)0.25 mol/(Ls)Bz3CB 的转化率为 25%DC 的体积分数为 26.8%解析：由 A 的转化率可知，2 s 时反应掉的 A 的物质的量为 1 mol，v(A)1 mol2 L2 s0.25 mol/(Ls)，由于 v(A)v(D)0.25 mol/(Ls)0
19、.25 mol/(Ls)2z，则 z2，B 不正确，A正确；此时消耗的 B 为 1.5 mol，生成的 C 为 1 mol，则 B 的转化 率 为 1.5 mol2 mol100%75%，C的 体 积 分 数 1 mol1 mol0.5 mol1 mol1 mol100%28.6%。答案：A教材P18实验21测量质量相同、颗粒大小相同的锌粒分别与1 molL1稀H2SO4,4 molL1稀H2SO4的反应速率1【实验用品】锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 molL1的硫酸、4 molL1的硫酸。化学反应方法测量锌与硫酸反应的速率教材点拨2【实验步骤
20、】(1)取一套装置，在装有2 g锌粒(颗粒大小基本相同)的锥形瓶内加入40 mL 1 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。(2)取另一套装置，在装有2 g锌粒(颗粒大小基本相同)的锥形瓶内加入40 mL 4 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。3.【实验现象】锌与硫酸反应产生气泡，收集 10 mL 气体，实验所用时间比实验所用时间短。【实验结果】加入试剂反应时间/min反应速率/(molL1min1)1 molL1 硫酸长小4 molL1 硫酸短大4.【实验结论】在容器的截面积相等时，可以用容器的长度代替容器的体积来测量化学反应的速率，也可以直接换算成气体的
21、物质的量随体积的变化关系。不同浓度的酸，反应的速率是不同的，浓度越大，反应速率越快。4 molL 1的硫酸与锌反应比1molL1的硫酸与锌反应快。5【注意事项】(1)锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同。(2)40 mL硫酸溶液要迅速加入。(3)装置气密性要好，且计时要迅速准确。温馨提示：反应速率的实验测定，实际上是测定不同时间反应物或产物的浓度，就分析浓度的方法而言，可分为化学法和物理法。通过下面的方法来判断锌和不同浓度的稀硫酸反应的速率快慢。(1)确定变量：稀硫酸的浓度不同。(2)找出易于测量的某种物理量或性质的变化：测量氢气的体积或时间。(3)控制不变的因素：两组实验中锌粒的表面积、温度或
22、时间或氢气的体积。还可以根据与反应速率相关量的其他变化来测定该反应的反应速率。测量单位时间内溶液中的H的浓度变化测量单位时间内溶液中的Zn2的浓度变化测量单位时间内氢气的体积或氢气的质量变化测量单位时间内体系的压强变化测量单位时间内锌粒的质量变化测量单位时间内溶液的导电能力的变化(2015重庆中学联考)某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的酸性强弱不同的一元酸与镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积，设计的简易实验装置如下图所示。典例透析该实验的主要操作步骤如下：配制浓度均为1 mol/L的盐酸和醋酸溶液；用酸式滴定管量取10.00 m
23、L 1 mol/L盐酸和醋酸溶液分别加入两个锥形瓶中；分别称取除去表面氧化膜的镁带a g，并系于铜丝末端，a的数值至少为_g；在广口瓶中装足量的水，按图连接好装置；检查装置的气密性；将铜丝向下移动，使足量镁带浸入酸中(铜丝不与酸接触)，至反应完全，记录_；反应结束后待温度恢复到室温，若丙中液面高于乙中液面，读取量筒中水的体积前，应_，读出量筒中水的体积为V mL。请将上述步骤补充完整并回答下列问题：(1)用文字表述检查该装置气密性的操作与观察方法：_。(2)本实验中应选用_(填序号)的量筒。A100 mL B200 mL C500 mL(3)若水蒸气的影响忽略不计，在实验室条件下，气体摩尔体积
24、的计算式为：Vm_。(4)上述速率不等的原因_，铜丝不与酸接触的原因是_。【解析】由 Mg 与酸的反应方程式可得如下关系：Mg 2H1 mol 2 mol要使 H完全反应，镁带的质量至少为0.01242 g0.12 g。反应过程中要记录反应完成所需的时间，从而比较反应速率。读取体积前应调节两边压强相等，可将乙缓缓上移至乙与丙中液面在同一个水平面上。检验装置气密性时微热甲，观察乙中右边导管内液体变化情况；本实验中产生的气体大约是 112 mL，所以选择 200 mL的量筒。实验室条件下的气体摩尔体积 VmV1000 L0.005 mol0.2VL/mol。【答案】0.12 反应起始和终了时的时间
25、 将乙缓缓向上平移至乙与丙中液面在同一水平面上(1)两手掌紧贴锥形瓶外壁一会儿，如观察到广口瓶中右导管内上升一段水柱，表明装置不漏气(2)B(3)0.2V L/mol(4)两种酸溶液的氢离子浓度不同 防止形成原电池，干扰实验现象的观察变式训练4在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO3 5SO23 2H=I25SO24 H2O生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：0.01 molL1KIO3 酸性溶液(含淀粉)的体积/mL0.01 molL1Na2SO3 溶液的体积/mLH2O的体积/mL实验温度/溶液出
26、现蓝色时所需时间/s实验 15V13525实验 2554025实验 355V20该实验的目的是_；表中 V2_。解析：由实验中改变的反应条件有温度、水的体积(引起反应物浓度的变化)知，本实验探究的是反应速率与温度、浓度之间的关系，由实验2、实验3的反应条件知，二者温度不同，故其他条件应该相同，实验3中H2O的体积应该是40 mL。答案：探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠浓度的关系(或其他合理答案)40新考题随堂自测1在不同条件下分别测得反应 2SO2(g)O2(g)催化剂2SO3(g)的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是()Av(SO2)4 mol/(Lmin)Bv(O2)3 mol/(
27、Lmin)Cv(SO2)0.1 mol/(Ls)Dv(O2)0.1 mol/(Ls)解析：按比例关系转化后要注意单位的统一。例如以每分钟SO2的平均速率为标准；B项v(SO2)6 mol/(Lmin)，C项v(SO2)6 mol/(Lmin)，D项v(SO2)12 mol/(Lmin)。答案：D2(2015四川眉山中学测试)用一定量的 SO2 和 O2 在容积固定的 2 L 密闭容器内发生反应：2SO2O22SO3，如果v(SO2)0.05 mol/(Lmin)，则 2 min 后 SO3 的物质的量为()A0.1 mol/L B0.2 mol/LC0.1 mol D0.2 mol解析：v(S
28、O3)v(SO2)0.05 mol/(Lmin)，2 min后SO3的物质的量为：n(SO3)0.05 mol/(Lmin)2 min2 L0.2mol，D项正确。答案：D3一定温度下，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 mol/L 降到 0.07 mol/L时，需要 15 s，那么 c(HI)由 0.07 mol/L 降到 0.05 mol/L 时，所需反应的时间为()A等于 5 s B等于 10 sC大于 10 s D小于 10 s解析：c(HI)从 0.1 mol/L 降到 0.07 mol/L 过程中：v(HI)ct0.03 mo
29、l/L15 s0.002 mol/(Ls)。假设 v(HI)不变，则 c(HI)从 0.07 mol/L 降到 0.05 mol/L 时，tcv 0.02 mol/L0.002 mol/Ls10 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。答案：C4有人研究了 340 K 时 N2O5 的分解反应：2N2O5=340 K4NO2O2，所得实验数据见下表。各物质在不同时刻的浓度编号12345t/min01234c(N2O5)/(molL1)0.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/
30、(molL1)00.0230.0400.0520.060(1)图像能够非常直观地描述物理量的变化趋势。请在图中作出N2O5与O2浓度随时间变化的关系图。(2)数据处理是化学实验过程中非常重要的一个环节。请按下式计算化学反应速率，将计算结果填入表中。v(X)cXttt1t0t2t1t3t2t4t3v(N2O5)/(molL1min1)v(O2)/(molL1min1)(3)根据计算结果寻找用各种物质表示的化学反应速率之间的关系。_。解析：本题考查学生对实验数据的处理以及分析的能力。横坐标为时间、纵坐标为物质的量浓度，找到各对应点，连线即得图像。根据表中数据和反应速率表达式可得各个数据及化学方程式
31、中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比。答案：(1)如下图所示：(2)tt1t0 t2t1 t3t2 t4t3v(N2O5)/(molL1min1)0.046 0.034 0.024 0.016v(O2)/(molL1min1)0.023 0.017 0.012 0.008(3)各种物质表示的化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比5一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如下图所示：(1)从 反 应 开 始 到 10 s，用 Z 表 示 的 反 应 速 率 为_，Y的转化率为_。(2)该反应的化学方程式为_。解析：(1)分析图像知：v(Z)1.58 mol
32、2 L10 s0.079 mol/(Ls)Y 的转化率1.00 mol0.21 mol1.00 mol100%79.0%。由各物质转化的量：X 为 0.79 mol，Y 为 0.79 mol，Z 为1.58 mol，可知方程式中各物质的化学计量数之比为 112，则该反应的化学方程式为 X(g)Y(g)2Z(g)。答案：(1)0.079 mol/(Ls)79.0%(2)X(g)Y(g)2Z(g)新提升达标作业（点此链接）新视点专家博客快速化学反应快速的化学反应一般指发生在少于千分之一秒内的化学反应。大部分的化学反应是通过一系列中间步骤，产生一系列高活性的反应中间物的过程。化学动力学就必须设法检测
33、到这些转瞬即逝的反应中间物的各种状态以及尽可能找出其浓度随时间的变化关系。有3位化学家因发明研究快速化学反应的技术而获1967年诺贝尔化学奖。他们是M艾根、RGW诺里什和G波特。德国物理化学家M艾根(Eigen/Manfred)于1954年提出所谓驰豫技术来研究极为快速的化学反应。他研究的第一反应是氢离子H和氢氧根离子OH形成水分子的反应。对反应速率的计算弄清楚了单纯的H和OH离子碰撞并不产生水。M艾根进一步指出反应离子是意外的大离子H9O和H7O，它们分别是有4个水分子的水合质子和有3个水分子的氢氧根离子。由于这项成就，M艾根和乔治波特和罗纳德诺里什共享了1967年诺贝尔化学奖。1920年出生的英国化学家波特(Porter/sir George)和英国化学家诺里什(Norrish/Ronald George Wreyford,18971978)于1949年至1955年期间，开始研究多种非常快速的化学反应，他们对于某个处于平衡状态的气体体系进行研究，用超短的闪光照射这个体系。这引起短暂的不平衡，然后测量重新建立平衡所需要的时间。用这种方法可以研究只有十亿分之一秒时间内发生的化学反应。结果，诺里什和波特共同分享了1967年诺贝尔化学奖金的一半，另一半归于M艾根，因为他独立地做了相同的工作。