231 化学反应的速率《K三关》学年高一化学人教必修2.docx
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231化学反应的速率《K三关》学年高一化学人教必修2
第二章化学反应与能量
第三节化学反应的速率和限度
第1课时 化学反应的速率
一、化学反应速率
1.表示
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的_______________或生成物浓度的____________来表示。
(1)计算公式:
__________________。
(2)常用单位:
__________________。
2.意义
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,同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时,其数值可以不同,但这些数值所表示的意义相同。
3.规律
对于同一反应,用不同的物质来表示反应速率,其比值一定等于化学方程式中相应的________________。
如对于反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=____________。
二、影响化学反应速率的因素
1.温度对化学反应速率影响的探究
实验
操作
试管中均为2~3mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液
实验
现象
①产生气泡速率______
____________
②产生气泡速率______
____________
③产生气泡速率______
____________
实验
结论
对于反应2H2O2
2H2O+O2↑来说,温度越高,H2O2的分解速率越_____
2.催化剂对化学反应速率影响的探究
实验
操作
实验
现象
①有_________气泡出现
②产生________气泡
③产生_________气泡
实验
结论
MnO2、FeCl3可以使H2O2的分解速率_________
3.影响化学反应速率的因素
除________________________外,还有____________________、反应物的__________、固体____________、压强、溶剂、光照等许多因素。
人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。
【答案】一、1.减少量 增加量
(1)vA=
(2)mol·L−1·s−1或mol·L−1·min−1
3.化学计量数之比 m∶n∶p∶q
二、1.(从左到右,从上到下)最慢 较快 最快 快
2.(从左到右,从上到下)少量 大量 大量 加快
3.温度和催化剂 反应物浓度 状态 表面积
一、化学反应速率概念的理解
1.一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质,因而定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。
2.无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,其化学反应速率都取正值,而且是某一段时间内的平均速率,不是某一时刻的瞬时速率。
3.在一定温度下,对于固体和纯液体物质来说,其单位体积里的物质的量不会改变,即它们的物质的量浓度为常数,故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。
二、化学反应速率的计算和比较
1.化学反应速率的计算方法
(1)根据v(A)=
计算。
(2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。
2.反应速率大小比较的两种方法
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化:
(1)换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如反应aA+bB
cC,要比较用不同物质[如v(A)与v(B)]表示时的化学反应速率,可比较
与
的相对大小,若
>
,则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。
三、化学反应速率影响因素分析
1.主要因素(内因)
不同的化学反应,具有不同的反应速率,因此,参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。
2.外界因素(外因)
(1)温度:
当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。
(2)催化剂:
当其他条件不变时,使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。
【特别提醒】催化剂能够极大程度地改变化学反应速率。
有的催化剂(正催化剂)能够加快化学反应速率,有的催化剂(负催化剂)能够减慢化学反应速率,无特殊说明,通常所说的催化剂都是正催化剂。
(3)浓度:
当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
【特别提醒】对于纯液体或固体物质,可认为其浓度为“常数”,它们的量的改变不会影响化学反应速率。
固体反应物颗粒的大小能影响化学反应速率,固体颗粒越小,其表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。
(4)压强:
对于有气体参加的反应,当其他条件不变时,增大气体的压强,可以增大化学反应速率;减小气体的压强,可以减小化学反应速率。
【特别提醒】由于压强的变化对固体、纯液体或溶液的浓度几乎没有影响,可以认为改变压强对无气体参加的反应的反应速率无影响。
(5)固体表面积:
固体颗粒越小,其单位质量的表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。
(6)反应物状态:
一般来说,配成溶液或反应物是气体,都能增大反应物之间的接触面积,有利于增大反应速率。
(7)形成原电池,可以增大氧化还原反应的反应速率。
典例1(河北省正定中学2016−2017学年高一下学期期末考试)对于可逆反应M+N
Q达到平衡时,下列说法正确的是
A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B.M、N全部变成了Q
C.反应物和生成物的浓度都保持不变
D.正反应和逆反应不再进行
【答案】C
【解析】A、反应平衡时各物质的浓度是否相等取决于起始时各物质的量的关系和转化的程度,所以不能作为判断是否达到平衡的依据,A错误;B、该反应是可逆反应,所以反应物不可能完全转化为生成物,存在反应限度,B错误;C、反应物和生成物的浓度都保持不变是化学平衡状态的判断依据,C正确;D、反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但反应不停止,D错误;答案选C。
典例2反应4A(s)+3B(g)
2C(g)+D(g)经2min,B的浓度减少0.6mol·L−1。
对此反应的化学反应速率的正确表示是
A.用A表示的反应速率是0.4mol·L−1·min−1
B.用B表示的反应速率是0.005mol·L−1·s−1
C.在2min末的反应速率,用B表示是0.3mol·L−1·min−1
D.在这2min内B和C两物质浓度都逐渐减小
【答案】B
【解析】A为固体,一般不用固体表示反应速率,因为固体的浓度一般视为常数,所以A项错误;根据化学反应速率计算公式,v(B)=0.6mol·L−1÷2min=0.3mol·L−1·min−1=0.005mol·L−1·s−1,故B项正确;v(B)=0.3mol·L−1·min−1为平均值并非2min末的反应速率,所以C项错误;B为反应物,C为生成物,两者不可能同时减小,故D项错误。
典例3(广东省阳东广雅学校2017−2018学年高二10月月考)下列各条件下发生反应X+Y
XY时,速率最快的是
选项
反应温度(℃)
反应物
X
Y
V(mL)
c(mol⋅L-1)
V(mL)
c(mol⋅L-1)
A
25
10
0.15
10
0.15
B
25
50
0.05
50
0.05
C
25
10
0.1
10
0.1
D
5
10
0.1
10
0.1
【答案】A
【解析】温度越高,反应速率越大,且是主要原因,故A、B、C的反应速率大于D;同温度时,浓度越大,速率越大,A条件下浓度最大,所以速率最快的是A,A正确。
K基础
1.(浙江省余姚中学2016−2017学年高一实验班下期期中考试)一小块白磷露置于空气中,一段时间后会突然燃烧,是什么外界因素导致反应加快而燃烧
A.浓度B.压强C.温度D.催化剂
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
3.反应:
3A(g)+B(g)
2C(g)+2D(g),在不同条件下,用不同物质表示其反应速率,分别为
①v(A)=0.6mol·L−1·min−1;
②v(B)=0.45mol·L−1·min−1;
③v(C)=0.015mol·L−1·min−1;
④v(D)=0.45mol·L−1·min−1。
则此反应在不同条件下进行最快的是
A.②③B.①③C.②④D.②
4.反应4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的速率可表示为
A.v(NH3)=0.01mol·L−1·s−1
B.v(O2)=0.001mol·L−1·s−1
C.v(NO)=0.001mol·L−1·s−1
D.v(H2O)=0.045mol·L−1·s−1
5.为了说明影响化学反应快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验,你认为结论不正确的是
A.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,会发现光照可以加快浓硝酸的分解
B.将相同大小、相同质量的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应,两者的反应速率一样大
C.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
D.相同条件下等质量的块状和粉末状大理石与相同浓度的盐酸反应时,粉末状的反应速率快
6.在某密闭容器中进行反应,A与B反应生成C,其反应速率分别为v1、v2、v3(单位:
mol·L−1·s−1),且v1、v2、v3之间有如下关系:
3v1=v2,2v1=v3,则此反应表示为
A.A+B
CB.2A+2B
3C
C.3A+B
2CD.A+3B
2C
7.(安徽省淮北市濉溪中学等三校2017−2018学年期中联考)将氯酸钾加热分解,在0.5min内放出氧气5mL,加入二氧化锰后,在同样温度下0.2min内放出氧气50mL,加入二氧化锰后反应速率是未加二氧化锰时反应速率的
A.10倍B.25倍C.50倍D.250倍
8.下列实验中,反应速率增大是由催化剂引起的是
A.在木炭粉中加入KClO3,点燃时燃烧更为剧烈
B.锌与稀硫酸反应中加入少量CuSO4溶液而使反应放出H2的速率加大
C.固态FeCl3和固态NaOH混合后,加入水能迅速产生沉淀
D.过氧化氢溶液中加入少量MnO2,即可迅速放出气体
9.某化学兴趣小组同学为了研究在溶液中进行的反应A+B
C+D的反应速率,他们将A、B在一定条件下反应并测定反应中生成物C的浓度随反应时间的变化情况,绘制出如图所示的曲线。
据此,请完成以下问题:
(1)在O~t1、t1~t2、t2~t3各相同的时间段里,反应速率最大的时间段是 ,生成C的量最多的时间段是 。
(2)从反应速率的变化可看出该反应可能是 (填“放热”或“吸热”)反应。
10.
(1)在反应A(g)+3B(g)
2C(g)中,若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2mol·L−1·min−1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为________mol·L−1·min−1。
(2)在2L的密闭容器中,充入2molN2和3molH2,在一定条件下发生反应,3s后测得N2为1.9mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为____________________________。
(3)将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中,某温度下发生反应:
3A(g)+B(g)
2C(g),在最初2s内,消耗A的平均速率为0.06mol·L−1·s−1,则在2s时,容器中有______molA,此时C的物质的量浓度为________。
K能力
11.反应3X(g)+Y(g)
2Z(g)+2W(g)在2L密闭容器中进行,5min时Y减少了0.5mol,则0~5min内此反应的平均速率为
A.v(X)=0.05mol·L−1·min−1B.v(Y)=0.10mol·L−1·min−1
C.v(Z)=0.10mol·L−1·min−1D.v(W)=0.05mol·L−1·s−1
12.某反应在催化剂的作用下,按以下两步进行:
第一步,X+Y
Z;第二步,Y+Z
M+N+X。
对此做出的判断中正确的有
A.X是催化剂B.该反应的化学方程式是2Y+Z
M+N
C.Z是催化剂D.该反应中的催化剂在其他化学反应中也一定能起催化作用
13.(黑龙江省牡丹江市第一高级中学2017−2018学年高二10月月考)在恒温、恒容的密闭容器中进行反应A(g)
B(g)+C(g)。
若反应物的浓度由3mol·L−1降到1.8mol·L−1需30s,那么反应物浓度由0.8mol·L−1降至0.2mol·L−1所需反应时间为
A.15sB.大于15sC.小于15sD.无法判断
14.已知某反应aA(g)+bB(g)
2C(g)的各物质浓度数据如下,据此可推算出上述方程式中A、B、C三种物质的化学计量数之比是
A
B
C
起始浓度(mol/L)
3.0
1.0
0
2s末浓度(mol/L)
1.8
0.6
0.8
A.9∶3∶4B.3∶1∶2C.2∶1∶3D.3∶2∶1
15.(黑龙江省饶河县高级中学2017−2018学年第一次月考)在2L的密闭容器中:
2A(g)+B(g)
2C(g)+D(g),若最初加入的A和B都是4mol,在前10sA的平均反应速率为0.12mol/(L·s),则10s时,容器中B的物质的量是
A.3.4molB.3.2molC.2.8molD.1.2mol
16.已知FeCl3和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂,为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是
17.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,下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验
Na2S2O3溶液
稀硫酸
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
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
18.下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:
实验
序号
金属质量/g
金属状态
c(H2SO4)
/mol·L−1
V(H2SO4)/mL
溶液温度/℃
金属消失的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
丝
0.5
50
20
34
500
2
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
3
0.10
丝
0.7
50
20
36
250
4
0.10
丝
0.8
50
20
35
200
5
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
6
0.10
丝
1.0
50
20
35
125
7
0.10
丝
1.0
50
35
50
50
8
0.10
丝
1.1
50
20
34
100
9
0.10
丝
1.1
50
30
44
40
分析上述数据,完成下列问题:
(1)实验4和5表明________________对反应速率有影响,____________,反应速率越快,能表明同一规律的实验还有________。
(填实验序号)
(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________。
(填实验序号)
(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有________,其实验序号是________。
(4)实验中的所有反应,反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近,推测其原因:
________________________________________________________________________。
K真题
19.(2017·江苏卷)H2O2分解速率受多种因素影响。
实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
20.(2016·北京卷)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是
A.抗氧化剂B.调味剂C.着色剂D.增稠剂
1.【答案】C
【解析】白磷的着火点低,一小块白磷露置于空气中容易自燃,这是由于温度导致反应加快而燃烧,答案选C。
2.【答案】C
【解析】A、化学反应有的快,有的慢,则使用化学反应速率来定量表示化学反应进行的快慢,故A正确;B、反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素,如火药爆炸、食物腐败,故B正确;C、化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量浓度的减小或生成物物质的量浓度的增加来表示,故C错误;D、化学反应速率公式中,浓度的单位是mol/L,时间单位常用s、min,所以化学反应速率常用单位有mol·L−1·s−1和mol·L−1·min−1,故D正确。
故答案选C。
3.【答案】D
【解析】化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=
3∶1∶2∶2,则用A表示的化学反应速率分别为:
①中v(A)=0.6mol·L−1·min−1;②中v(A)=3v(B)=0.45mol·L−1·min−1×3=1.35mol·L−1·min−1;③中v(A)=
v(C)=
×0.015mol·L−1·min−1=0.0225mol·L−1·min−1;④中v(A)=
v(D)=
×0.45mol·L−1·min−1=0.675mol·L−1·min−1,所以在不同条件下,反应进行最快的是②,D项正确。
4.【答案】C
【解析】根据化学反应速率的计算公式:
v(H2O)=0.45mol/(10L×30s)=0.0015mol·L−1·s−1,则v(NH3)=v(NO)=
v(H2O)=0.001mol·L−1·s−1,v(O2)=
v(H2O)=0.00125mol·L−1·s−1,故选C。
5.【答案】B
【解析】A项浓硝酸在光照条件下易分解,光照是影响化学反应速率的条件之一,故A项正确;由于镁比铝活泼,在相同条件下,与盐酸反应镁条比铝条要快,B项错误;在用氯酸钾加热制氧气的实验中,加入二氧化锰作为催化剂,反应速率加快,C项正确;D项考查了接触面积对反应速率的影响,粉末状的大理石比块状的大理石接触面积大,所以反应速率快。
6.【答案】D
【解析】根据反应速率之比等于化学计量数之比,可知选D。
7.【答案】B
【解析】不加MnO2时每分钟放出O2
=10mL,加入MnO2每分钟放出O2
=250mL,则加入MnO2后反应速率是未加MnO2时反应速率的
=25倍,答案选B。
8.【答案】D
【解析】A项,KClO3受热产生O2,助燃;B项,Zn置换出Cu后形成原电池;C项,属于离子反应,在水溶液中,离子间反应更快。
9.【答案】
(1)t1~t2 t1~t2
(2)放热
【解析】
(1)分析图像可知:
t1~t2时间段里,C的物质的量浓度的变化值最大,因此该时间段里,生成C的物质的量最大,其反应速率最大。
(2)分析图像可知:
O~t1时间段C的浓度增加较慢,t1~t2时间段,C的浓度增加很快,由此推知该反应为放热反应,温度升高,反应速率加大,t2后由于A、B浓度减小,反应速率逐渐变小。
10.【答案】
(1)0.6
(2)0.05mol·L−1·s−1
(3)8.8 0.08mol·L−1
【解析】
(1)根据化学方程式中的计量数关系,
=
,v(B)=3v(A)=3×0.2mol·L−1·min−1=
0.6mol·L−1·min−1。
(2)解法一:
3s内消耗的N2的物质的量为2mol−1.9mol=0.1mol,根据化学方程式N2+3H2
2NH3,可以计算出3s内消耗的H2的物质的量为0.3mol,根据化学反应速率的计算公式,v(H2)=
=0.05mol·L−1·s−1。
解法二:
先计算出以N2表示的化学反应速率v(N2)=
=
mol·L−1·s−1,再根据化学方程式的计量数关系,计算出以H2表示的化学反应速率v(H2)=3v(N2)=0.05mol·L−1·s−1。
c(C)=0.08mol·L−1。
11.【答案】C
【解析】Y的平均反应速率v(Y)=0.05mol·L−1·min−1,平均反应速率之比等于化学计量数之比,故v(X)=0.15mol·L−1·min−1,v(Z)=0.10mol·L−1·min−1,v(W)=0.0017mol·L−1·s−1,本题选C。
12.【答案】A
【解析】从两步反应可以看出:
Y是反应物,Z是中间产物,X参与了反应,后来又生成了X,所以X是催化剂,所以A项正确,C项错误。
把两步加和得总反应式:
2Y
M+N,B项错误。
某个反应中的催化剂,在另一反应中并不一定有催化作用,所以D项错误。
13.【答案】B
【解析】化学反应速率浓度越大反应速率越快,浓度越小反应速率越慢,故选B。
14.【答案】B
【解析】v(A)∶v(B)∶v(C)=
∶
∶
=3∶1∶2,即A、B、C三种物质的化学计量数之比为3∶1∶2。
15.【答案】C
【解析】在2L的密闭容器中:
2A(g)+B(g)
2C(g)+D(g),若最初加入的A和B都是4mol,在前10sA的平均反应速率为0.12mol/(L·s),则10s时,消耗A的物质的量为n(A)=0.12mol/(L·s)×
2L×10s=2.4mol,所以消耗B的物质的量n(B)=
n(A)=1.2mol,容器中B的物质的量是4mol−1.2mol=2.8mol。
所以本题选B。
16.【答案】D
【解析】当探究温度对化学反应速率的影响时,必须保证其他条件相同的情况下,再改变温度观察反应速率的变化。
17.【答案】D
【解析】影响化学反应速率的因素众多,本题从浓度和温度两个因素考查。
只要抓住浓度越大,温度越高,反应速率越大,便可以选出正确选项D。
18.【答案】
(1)固体反应物的表面积 表面积越大 1、2
(2)1、3、4、6、8或2、5
(3)反应温度 6、7或8
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