高中化学专题2化学反应与能量转化第一单元化学反应速率与反应限度学案苏教版必修2.docx

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高中化学专题2化学反应与能量转化第一单元化学反应速率与反应限度学案苏教版必修2

第一单元化学反应速率与反应限度

第一课时　化学反应速率

[考试要求]

1．化学反应速率及其简单计算（a/b）

2．影响化学反应速率的因素，控制反应条件在生产和科学研究中的作用（a/b）

1.化学反应速率的表示方法：

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。

2．计算公式：

v＝

。

3．化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。

4．加快化学反应速率的“五个因素”：

（1）增大反应物的浓度；

（2）升高温度；

（3）缩小体积增大压强（对于气体参加的反应）；

（4）加入催化剂；

（5）增大固体物质表面积。

化学反应速率

1．化学反应速率

2．实例

在一个体积为2L的密闭容器中发生反应2SO2＋O22SO3，经过5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol。

填写下表：

有关反应物质

SO2

O2

SO3

物质的量浓度变化（mol·L－1）

0.4

0.2

0.4

化学反应速率（mol·L－1·s－1）

0.08

0.04

0.08

化学反应速率之比

2∶1∶2

[特别提醒]　Δc表示浓度的改变量，由于固体和纯液体物质的浓度是一个常量，因此表示化学反应速率时，不适用于固体和纯液体物质。

固态、液态、气态物质通常用s、l、g

表示。

1．在容积为2L的密闭容器中发生反应：

N2＋3H22NH3，在5min内，测知NH3的质量增加1.7g，则这5min内，用NH3表示的反应速率是多少？

提示：

v（NH3）＝

＝

＝

0．01mol·L－1·min－1。

2．一定条件下进行的反应：

4NH3＋5O24NO＋6H2O（g），已知NH3的反应速率为0.2mol·L－1·min－1，你能计算出O2的反应速率吗？

提示：

依据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知：

v（O2）＝

v（NH3）＝

×0.2mol·L－1·min－1＝0.25mol·L－1·min－1。

3．对于反应：

CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，能否用CaCO3表示该反应的反应速率？

提示：

不能；因为CaCO3为固体，其物质的量浓度视为常数，故不能用其表示化学反应速率。

（1）Δt表示某一时间段，故由v＝

计算所得的化学反应速率是平均速率，而非瞬时速率。

（2）表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。

例如，化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时写成v（H2）。

（3）对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。

对于反应aA＋bB===cC＋dD（A、B、C、D均不是固体或纯液体），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）∶Δn（D）＝Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）∶Δc（D）＝a∶b∶c∶d。

（4）在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。

1.（2015·浙江10月考试）某温度时，2NO（g）＋O2（g）===2NO2（g）反应2s后，NO的浓度减少了0.06mol·L－1，则以O2表示该时段的化学反应速率是（　　）

A．0.03mol·L－1·s－1

B．0.015mol·L－1·s－1

C．0.12mol·L－1·s－1

D．0.06mol·L－1·s－1

解析：

选B　v（O2）＝

v（NO）＝

×

＝0.015mol·L－1·s－1，B正确。

2（2016·杭州余杭区期末）化合物A在一定条件下发生分解反应，反应物浓度随反应时间的变化如图所示。

则化合物A在4～8min间的平均反应速率为（　　）

A．0.20mol·L－1·min－1

B．0.25mol·L－1·min－1

C．0.30mol·L－1·min－1

D．0.50mol·L－1·min－1

解析：

选B　

＝0.25mol·L－1·min－1。

[方法技巧]

应用“三段式”进行化学反应速率的计算

（1）基本步骤：

①确定反应物或生成物的起始加入量；

②确定反应过程中各物质的变化量；

③确定反应进行至某时刻时各物质的量；

④依据题干中的条件建立等式关系进行解答；

⑤应用化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。

（2）计算模式：

设amol·L－1、bmol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mxmol·L－1为反应物A的转化浓度，nxmol·L－1为B的转化浓度，则：

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

起始浓度（mol·L－1）　a　　　b　　　　0　　　0

转化浓度（mol·L－1）mxnxpxqx

终态浓度（mol·L－1）a－mxb－nxpxqx

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

产生气泡速率最慢

产生气泡速率较快

产生气泡速率最快

实验结论

对于反应

来说，温度越高，H2O2的分解速率越快，反应越快

2．催化剂对化学反应速率影响的探究

实验操作

实验现象

有少量气泡出现

产生大量气泡

产生大量气泡

实验结论

MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快

3．影响化学反应速率的其他因素

除温度和催化剂外，还有反应物浓度、反应物的状态、固体表面积、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。

[特别提醒]

（1）固体或纯液体的浓度可视为常数，其反应速率只与接触表面积有关，而与用量的多少无关。

（2）体系压强的改变只有引起参加反应物质浓度的改变，才能改变化学反应速率。

（3）影响化学反应速率的最重要因素是反应物本身的性质，而不是外界因素。

1．把形状、大小相同的锌粒分别投入到10mL1mol·L－1的盐酸和10mL4mol·L－1的盐酸中，哪个化学反应速率较快？

提示：

盐酸浓度越大，化学反应速率越快。

2．实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，通常用锌粉代替锌粒，其原因是什么？

提示：

锌粉与稀硫酸的接触面积比锌粒与稀硫酸的接触面积大，故能加快化学反应速率。

3．双氧水中加入二氧化锰，为什么能迅速产生气体？

提示：

MnO2在H2O2的分解反应中起催化剂作用，故加入H2O2能加快H2O2的分解

速率。

1．内因——决定因素

决定化学反应速率的主要原因是反应物本身的性质。

例如：

Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时，Mg发生的反应更剧烈，反应更快。

2．外因（其他条件不变时）

1．在密闭容器中发生反应：

C（s）＋CO2（g）===2CO（g），下列说法不正确的是（　　）

A．将炭块磨成粉末可以加快反应速率

B．升高温度可以加快反应速率

C．容器体积不变时，向其中充入N2，反应速率不变

D．增加炭的质量可以加快反应速率

解析：

选D　A项，将炭块磨成粉末可以增大接触面积，从而可以加快反应速率，正确；B项，升高温度可以加快反应速率，正确；C项，容器体积不变时，向其中充入N2，CO2和CO的浓度不变，反应速率不变，正确；D项，炭是固体，增加炭的质量，CO2和CO的浓度不变，化学反应速率不变，错误。

2．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。

（1）集气瓶中H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：

__________。

（2）黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒：

___________________________________________。

（3）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2则很快产生气体：

__________。

（4）同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢：

________________。

（5）同样大小的石灰石分别与0.1mol·L－1盐酸和1mol·L－1盐酸反应，速率不同：

________________________________________________________________________。

（6）夏天食品容易变质，而冬天不易发生该现象：

______________________________。

解析：

影响化学反应速率的主要外界因素有浓度、温度、压强、催化剂等。

答案：

（1）光　

（2）反应物的接触面积　（3）催化剂

（4）反应物本身的性质　（5）反应物的浓度　（6）反应温度

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列措施对增大反应速率明显有效的是（　　）

A．Na与水反应时增大水的用量

B．CaCO3与盐酸反应制取CO2时，改用浓硫酸

C．C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g），将炭块改成炭粉进行实验

D．锌与盐酸反应制H2，将稀盐酸换成浓硝酸

解析：

选C　A项，增大水的用量并不能增加反应物的浓度，错误；B项，把稀盐酸换成浓硫酸，CaCO3与硫酸反应生成的硫酸钙微溶，附着在CaCO3表面，阻止反应的继续进行，错误；C项，将炭块改成炭粉，增大了反应物的接触面积，化学反应速率加快，正确；D项，如果把稀盐酸换成浓硝酸，反应将不能制得H2，错误。

2．（2016·桐乡高级中学期末）使反应4NH3（g）＋3O2（g）2N2（g）＋6H2O（l）在2L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6mol。

此反应的平均速率v（X）为（　　）

A．v（NH3）＝0.02mol·L－1·s－1

B．v（O2）＝0.01mol·L－1·s－1

C．v（N2）＝0.02mol·L－1·s－1

D．v（H2O）＝0.02mol·L－1·s－1

解析：

选A　在2L的密闭容器中进行，半分钟后N2的物质的量增加了0.6mol，则v（N2）＝0.01mol·L－1·s－1，由反应速率之比等于化学计量数之比可知，v（NH3）＝0.02mol·L－1·s－1，v（O2）＝0.015mol·L－1·s－1，水为纯液体，不能表示反应速率。

3．在恒容密闭容器中发生反应2SO2＋O22SO3，当其他条件不变时，只改变一个条件，不能加快化学反应速率的是（　　）

A．增加SO2的浓度　　　　　B．充入一定量稀有气体

C．升高温度D．使用合适的催化剂

解析：

选B　A项，增加SO2的浓度反应速率加快，正确；B项，充入一定量稀有气体，物质的浓度不变，则反应速率不变，错误；C项，升高温度一定加快反应速率，正确；D项，使用合适的催化剂一定加快反应速率，正确。

4．用6gCaCO3与100mL稀盐酸反应制取少量的CO2，反应过程中生成的CO2的体积（已折算为标准状况）随反应时间变化的情况如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．OE段表示的平均反应速率最快，可能的原因是该反应放热，反应的温度升高

B．EF段用HCl浓度的减小表示的该反应的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1

C．在F点收集到的CO2的体积最大

D．在G点以后收集的CO2的量不再增多，原因是稀盐酸已反应完全

解析：

选D　A项，由图可知1min时间内，EF段生成的二氧化碳的体积最多，故EF段反应速率最快，错误；B项，由图可知，EF段生成的二氧化碳体积为672mL－224mL＝448mL，二氧化碳的物质的量为

＝0.02mol，根据化学方程式CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，Δn（HCl）＝2n（CO2）＝2×0.02mol＝0.04mol，故用盐酸表示该反应的平均反应速率为

＝0.4mol·L－1·min－1，错误；C项，由图可知，G点收集的二氧化碳最多，错误；D项，根据化学方程式CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，6gCaCO3完全反应生成二氧化碳应该是1.344L，而G点是784mL，说明CaCO3未反应完，则盐酸完全反应，正确。

5．对于反应4FeS2＋11O2

2Fe2O3＋8SO2，试回答下列有关问题：

（1）常选用哪些物质浓度的变化来表示该反应的反应速率？

__________。

（2）4s内，生成SO2的速率为0.4mol·（L·s）－1时，O2减少的速率是________。

（3）测得4s后O2的浓度为2.8mol·L－1，则开始时O2的浓度为________。

解析：

（1）因为FeS2、Fe2O3为固体，O2、SO2为气体，故可用O2、SO2来表示该反应的反应速率。

（2）v（O2）＝

v（SO2）＝

×0.4mol·（L·s）－1＝0.55mol·（L·s）－1。

（3）4s内O2的浓度减少了0.55mol·L－1·s－1×4s＝2.2mol·L－1，故开始时O2的浓度为2.8mol·L－1＋2.2mol·L－1＝5.0mol·L－1。

答案：

（1）O2、SO2　

（2）0.55mol·（L·s）－1

（3）5.0mol·L－1

1．下列关于化学反应速率的说法正确的是（　　）

A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加

B．化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1

C．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．对于任何化学反应来说，化学反应速率越快，反应现象就越明显

解析：

选C　化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度（mol·L－1）的变化量来表示，A错误；反应速率为0.8mol·（L·s）－1表示1s内某物质的浓度变化了0.8mol·L－1，而不是1s时的实际浓度，B错误；化学反应进行快慢有时不一定能观察到，如酸碱中和反应瞬间即能完成，但几乎没有明显现象发生，D错误。

2．决定化学反应速率的主要因素是（　　）

A．反应物的浓度　　　　　　　B．反应温度

C．使用催化剂D．反应物的性质

解析：

选D　反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素；反应物的浓度、反应的温度、催化剂等是影响化学反应速率的外界因素。

3．下列做法利用了浓度对化学反应速率的影响的是（　　）

A．将食物保存在电冰箱里

B．做粉尘爆炸实验时选用很细的面粉

C．向过氧化氢溶液中加入MnO2

D．铁与稀盐酸反应太慢时加入较浓的盐酸

解析：

选D　A项，将食物保存在电冰箱里是温度对反应速率的影响，错误；B项，做粉尘爆炸实验时选用很细的面粉是接触面积对反应速率的影响，错误；C项，向过氧化氢溶液中加入MnO2是催化剂对反应速率的影响，错误；D项，铁与稀盐酸反应太慢时加入较浓的盐酸改变了盐酸的浓度，反应速率发生了改变，正确。

4．某反应物A的浓度是2.0mol·L－1,5min后，A的浓度变为0.5mol·L－1，在这5min内A的化学反应速率是（　　）

A．0.4mol·L－1·min－1　　B．0.3mol·L－1·min－1

C．0.1mol·L－1·min－1D．0.3mol·L－1

解析：

选B　Δc（A）＝2.0mol·L－1－0.5mol·L－1＝1.5mol·L－1，Δt＝5min，v（A）＝Δc（A）/Δt＝

＝0.3mol·L－1·min－1。

5．已知4NH3＋5O2===4NO＋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　化学反应速率之比等于化学计量数之比，

故有v（O2）＝

v（NH3），A错误；v（H2O）＝

v（O2），B错误；v（H2O）＝

v（NH3），C错误；v（NO）＝

v（O2），D正确。

6．下列实验中，反应速率加快是由催化剂引起的是（　　）

A．在炭粉中加入KClO3，点燃时燃烧更为剧烈

B．锌与稀硫酸反应中加入少量浓硫酸而使反应放出H2的速率加快

C．双氧水中加入少量MnO2，可迅速放出气体

D．固态FeCl3和固体NaOH混合后，加入水能迅速产生沉淀

解析：

选C　A中，速率加快的原因是KClO3分解产生的O2助燃；B中，增大了硫酸的浓度；C中，MnO2是双氧水分解的催化剂；D中，水的加入，使固体溶解，增大了物质的接触面积。

7．已知反应：

2H2O2===2H2O＋O2↑，下列条件下，反应速率最大的是（　　）

A．10℃，5mL3%H2O2溶液

B．10℃，5mL5%H2O2溶液

C．30℃，5mL5%H2O2溶液

D．30℃，5mL5%H2O2溶液且加入少量MnO2

解析：

选D　温度越高，反应速率越快，浓度越大反应速率越快，加入合适的催化剂，反应速率加快。

8．（2016·杭州七校联考）反应4A（g）＋3B（g）2C（g）＋D（g），经2min，B的浓度减少0.6mol·L－1。

对此反应速率的表示，正确的是（　　）

①用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1

②分别用B、C、D表示的反应速率其比值为3∶2∶1

③在2min末的反应速率，用B表示是

0．3mol·L－1·min－1

④在这2min内用B表示的反应速率的值是逐渐减小的，用C表示的反应速率的值是逐渐增大的

A．①②B．③

C．①D．②④

解析：

选A　由题意知：

v（B）＝

＝

0．3mol·L－1·min－1；而且各物质的速率比值在数值上等于方程式的系数比，所以①②描述均正确。

只能得到某一段时间的平均速率，不能得到某一时间的反应速率，故③错误。

在2min内不知反应是否达到平衡，故不能判断速率的变化，故④错误。

9．

（1）对于反应N2＋3H22NH3，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成NH3的化学反应速率的变化情况填入空格里（填“增大”“减小”或“不变”）：

编号

改变的条件

生成NH3的速率

①

升高温度

②

增大N2的浓度

③

使用催化剂

④

压缩体积

（2）对于反应A＋BC，下列条件的改变一定使化学反应加快的是________。

A．增加A的物质的量

B．升高体系的温度

C．减少C的物质的量

D．增加体系的压强

（3）在用纯净的块状碳酸钙与稀盐酸反应制取CO2的实验中，为了加快该反应的化学反应速率，可以采取的措施有______________________________（至少答2条措施）。

解析：

（1）升高温度、增大反应物（N2）的浓度、使用催化剂、压缩体积均能增大生成NH3的化学反应速率。

（2）若A、C是固体，则增加或减少它们的物质的量，对化学反应速率无影响；若A、B、C都不是气体，则增大压强对化学反应速率无影响。

（3）根据外界因素对化学反应速率的影响可知，升高温度、增大盐酸的浓度或将块状碳酸钙改为粉末状均会加快化学反应速率。

答案：

（1）①增大　②增大　③增大　④增大

（2）B　（3）升高温度；将块状碳酸钙改为粉末状；增大盐酸的浓度

10．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）＋B（g）xC（g）＋2D（g），经5min时，测得D的浓度为0.5mol·L－1，c（A）∶c（B）＝3∶5，C的平均反应速率是0.1mol·L－1·min－1。

回答下列问题：

（1）5min内A的平均反应速率为________________mol·L－1·min－1。

（2）x＝________。

（3）此时B的浓度为________mol·L－1。

解析：

5min时D的浓度为0.5mol·L－1，则D的平均反应速率v（D）＝

＝0.1mol·L－1·min－1，即v（C）＝v（D），由反应速率之比等于化学计量数之比可知x＝2。

同理可知，v（A）＝

v（D）＝0.15mol·L－1·min－1，v（B）＝

v（D）＝0.05mol·L－1·min－1。

由此可知，在5min内A的浓度减少量为0.75mol·L－1,B的浓度减少量为0.25mol·L－1，假设A、B的起始浓度为x，可得

＝

，解得x＝1.5mol·L－1，故5min后B的浓度为1.5mol·L－1－0.25mol·L－1＝1.25mol·L－1。

答案：

（1）0.15　

（2）2　（3）1.25

1．高温高压下，1L密闭容器中，发生如下反应：

2H2＋COCH3OH。

反应开始时H2的物质的量为5mol，5min时变为0.5mol，则5min内该反应的平均反应速率v（H2）（单位：

mol·L－1·min－1）为（　　）

A．9.0B．0.9

C．0.45D．4.5

解析：

选B　5min内氢气减少5mol－0.5mol＝4.5mol，则5min内该反应的平均反应速率v（H2）＝

＝0.9mol·L－1·min－1。

2．对于反应：

N2（g）＋O2（g）2NO（g），在密闭容器中进行，下列条件中能加快化学反应速率的是（假设温度不变）（　　）

①缩小体积使压强增大　②体积不变，充入N2使气体压强增大　③体积不变，充入Ne使气体压强增大　④减小压强使体积增大

A．①②B．②③

C．③④D．①④

解析：

选A　缩小体积，气体的浓度增大，化学反应速率加快，①正确；体积不变，充入N2，反应物N2的浓度增大，化学反应速率加快，②正确；体积不变，充入Ne，N2、O2和NO的浓度都没有改变，化学反应速率不变，③不正确；减小压强使体积增大，N2、O2和NO的浓度都减小，化学反应速率减小，④不正确。

3．NO和CO都是汽车尾气中的物质，它们能很缓慢地反应生成N2和CO2，对此反应有关的叙述中不正确的是（　　）

A．升高温度能加快化学反应速率

B．使用适当催化剂可以加快化学反应速率

C．降低压强能降低化学反应速率

D．增大压强对化学反应速率没有影响

解析：

选D　升高温度，加入催化剂，能加快化学反应速率，降低压强，对有气体参加的反应其反应速率降低，而增大压强，可增大有气体参加的反应的反应速率。

4．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（　　）

解析：

选D　探究温度对化学反应速率的影响，要求在催化剂相同，H2O2浓度相同，而温度不同的条件下做对比实验，通过产生气泡的快慢来体现温度对化学反应速率的影响。

5．在密闭系统中有反应C（s）＋CO2（g）

2CO（g），能使反应速率加快的措施是（　　）

①通过减小容器体积增大压强　②升高温度　③将炭粉碎　④通入CO2　⑤增加炭的量　⑥恒容条件下通入N2

A．①②③⑥　　　　　　　　B．①②④⑥

C．①②③④D．①②③④⑤

解析：

选C　①、④中，增大压强和通入CO2都是增大了反应物的浓度，使反应速率加快；②中升高温度，反应速率一定加快；③中将炭粉碎，增大了炭与CO2的接