人教版高中化学必修2第二章 化学反应与能量第三节 化学反应的速率和限度教案3.docx

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人教版高中化学必修2第二章化学反应与能量第三节化学反应的速率和限度教案3

第1课时　化学反应的速率

1．了解化学反应速率的含义及其表示方法。

2．了解影响化学反应速率的因素，初步了解控制化学反应速率的方法。

1．化学反应速率

（1）概念：

化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。

（2）表示方法：

通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。

（3）计算：

表达式为v＝

或v＝

。

式中：

Δc为浓度的变化量，一般以mol/L为单位；Δt为时间，单位常用s或min表示。

（4）常用单位mol/（L·s）或mol/（L·min）。

2．决定一个化学反应速率快慢的主要因素是反应物本身的性质。

影响化学反应速率的外界条件是温度、催化剂、浓度、固体表面积、压强等。

[新知探究]

1．观察下列图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？

哪些表示的化学反应较慢？

提示：

火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。

2．不同化学反应进行的快慢差别很大，在科学研究中，如何描述一个反应进行的快慢？

提示：

通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。

3．在一个体积为2L的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）。

5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol。

填写下列空白：

　　　　　　　　　　　2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）

起始浓度（mol/L）10.50

5s内浓度的变化量（mol/L）0.40.20.4

5s后浓度（mol/L）0.60.30.4

（1）分别用SO2、O2和SO3的浓度变化量表示该反应在5s内的反应速率。

提示：

v（SO2）＝0.08mol/（L·s）　v（SO3）＝0.08mol/（L·s）　v（O2）＝0.04mol/（L·s）

（2）以上三者的数值是否相等？

数值大小有何规律？

提示：

不相等，化学反应速率之比等于化学计量数之比。

（3）能否用固体或纯液体的变化来表示化学反应速率？

提示：

不能；原因是纯液体或固体的浓度一般视为常数，单纯改变它们的用量，浓度视为不变。

（4）化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率？

提示：

化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率而不是指某一时刻的反应速率。

（5）用反应物和生成物表示的反应速率有无正负？

提示：

没有，化学反应速率都取正值。

[名师点拨]

　对化学反应速率的理解

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．由于一个化学反应里各物质的化学计量数不一定相同，所以用不同的物质表示的化学反应速率不一定相同。

3．同一化学反应，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。

4．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。

5．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。

6．计算速率时要把物质的量转化为浓度，同时注意时间。

7．在比较速率大小时要转化成同一种物质的速率，同时要注意时间的单位。

[对点演练]

1．反应4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g），在5L密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率为（　　）

A．v（O2）＝0.01mol/（L·s）

B．v（NO）＝0.008mol/（L·s）

C．v（H2O）＝0.003mol/（L·s）

D．v（NH3）＝0.004mol/（L·s）

解析：

选C　先根据化学反应速率的定义可得：

v（NO）＝

＝

＝0.002mol/（L·s）。

再运用“化学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”求出其他物质的反应速率：

v（O2）＝

v（NO）＝

×0.002mol/（L·s）＝0.0025mol/（L·s）；

v（H2O）＝

v（NO）＝

×0.002mol/（L·s）＝0.003mol/（L·s）；v（NH3）＝v（NO）＝0.002mol/（L·s）。

2．反应：

3M（g）＋N（g）===2P（g）＋2Q（g），用不同物质表示其反应速率，此反应在不同条件下进行最快的是（　　）

A．v（M）＝0.6mol/（L·min）

B．v（N）＝0.45mol/（L·min）

C．v（P）＝0.015mol/（L·min）

D．v（Q）＝0.45mol/（L·min）

解析：

选B　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（M）∶v（N）∶v（P）∶v（Q）＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：

A项中v（M）＝0.6mol/（L·min）。

B项中v（M）＝3v（N）＝0.45mol/（L·min）×3＝1.35mol/（L·min）。

C项中v（M）＝

v（P）＝

×0.015mol/（L·min）＝0.0225mol/（L·min）。

D项中v（M）＝

v（Q）＝

×0.45mol/（L·min）＝0.675mol/（L·min），所以在不同条件下，进行最快的是B项。

[新知探究]

1．探究温度对化学反应速率的影响

实验操作

实验现象

溶液中产生气泡速率的相对大小为③>②>①

实验结论

其他条件不变时，温度越高，化学反应速率越快

2.探究催化剂对化学反应速率的影响

实验操作

实验现象

产生气泡速率的相对大小为：

②、③>①

实验结论

FeCl3、MnO2能加快H2O2分解的反应速率

3.其他因素

影响化学反应速率的因素除温度、催化剂外，还有溶液或气体的浓度、反应物的状态、固体的表面积、压强、溶剂、光照等许多因素。

[问题讨论]

（1）同样的食物，为什么冬天保存的时间长而夏天保存的时间短？

提示：

冬天气温低，夏天气温高，温度越高，食物腐败的速率越快，贮存的时间越短。

（2）块状大理石与粉末状大理石分别与同浓度的盐酸反应，哪个产生气泡的速率快？

为什么？

提示：

粉末状大理石与盐酸的反应速率快，因为增大了反应物的接触面积。

（3）同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，为什么产生气体有快有慢？

提示：

反应物本身的性质不同。

（4）同样大小的石灰石分别与0.1mol/L盐酸和1mol/L盐酸反应，反应速率为什么不同？

提示：

反应物的浓度不同。

[名师点拨]

1．影响化学反应速率的因素

内因

反应物

的性质

其他条件相同时，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快，反之，化学反应速率越慢

外因

催化剂

在其他条件相同时，使用催化剂，化学反应速率加快

温度

在其他条件相同时，升高温度，化学反应速率加快，降低温度，化学反应速率减慢

反应物

的浓度

在其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率加快，减小反应物的浓度，化学反应速率减慢

固体反

应物的

表面积

在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快，减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢

其他

光波、电磁波、超声波、溶剂等，也能影响化学反应的速率

[对点演练]

3．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（　　）

解析：

选D　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，便可以选出正确答案D。

4．把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。

下列因素中，影响该反应速率的是（　　）

①盐酸的浓度　②镁条的表面积　③溶液的温度　④Cl－的浓度

A．①④　　B．③④　　C．①③　　D．②③

解析：

选C　镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与H＋有关，与Cl－无关。

在镁与盐酸的反应中，刚开始时H＋的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H＋浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。

1．下列关于化学反应速率说法正确的是（　　）

A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增加

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

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，反应速率越大，反应现象就越明显

解析：

选C　化学反应速率是指单位时间内反应物或生成物浓度的变化量，故A、B错误；反应速率的意义在于衡量化学反应进行的快慢，故C正确；反应速率大，现象不一定明显，如盐酸和NaOH溶液的反应，故D错误。

2．盐酸倒在碳酸钙粉末上，能使反应的最初速率加快的是（　　）

A．增加碳酸钙的用量

B．盐酸浓度不变，使用量增加一倍

C．盐酸浓度增加一倍，使用量减半

D．盐酸浓度不变，使用量减半

解析：

选C　对于CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O来说，可以加快反应速率的方法是增加盐酸的浓度或升高反应温度。

3．（2016·北京西城高一检测）对于反应4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，下列为4种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是（　　）

A．v（NH3）＝0.2mol/（L·s）

B．v（O2）＝14mol/（L·min）

C．v（H2O）＝0.25mol/（L·s）

D．v（NO）＝9mol/（L·min）

解析：

选A　首先，统一单位，A项v（NH3）＝0.2mol/（L·s）＝12mol/（L·min），C项v（H2O）＝0.25mol/（L·s）＝15mol/（L·min）；其次，物质的化学反应速率与其化学计量数之比越大，则该物质表示的化学反应速率就越大，A、B、C、D四个选项中该比值分别是12÷4＝3,14÷5＝2.8，15÷6＝2.5,9÷4＝2.25。

4．（2016·海口高一检测）反应SO2＋O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/（L·s），则这段时间为（　　）

A．0.1s　　　B．2.5s　　　C．5s　　　D．10s

解析：

选C　v（O2）＝0.04mol/（L·s），则v（SO3）＝0.08mol/（L·s），由t＝Δc（SO3）/v（SO3）代入数据计算得t＝5s。

5．（2016·广州高一检测）某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化曲线如图所示，由图中的数据分析。

（1）该反应的化学方程式为_________________。

（2）反应开始至2min时Z的平均反应速率为________。

解析：

（1）由题图可知2min内X、Y分别减少了0.3mol和0.1mol，Z增加了0.2mol，故X、Y为反应物，Z为生成物，X、Y、Z的化学计量数之比为3∶1∶2，该反应的化学方程式为3X＋Y

2Z。

（2）v（Z）＝

＝0.05mol/（L·min）。

答案：

（1）3X＋Y

2Z　

（2）0.05mol/（L·min）

6．将4molA气体和2molB气体在2L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2s后测得C的浓度为0.6mol/L，则

（1）用物质A表示的反应速率为________。

（2）用物质B表示的反应速率为________。

（3）2s时物质B的转化率为________。

（4）2s时物质A的浓度为________。

解析：

据题意可知，初始时c（A）＝2mol/L，c（B）＝1mol/L，经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，则：

　　　　　　　　2A（g）＋B（g）

2C（g）

c（初）（mol/L）　　210

Δc（mol/L）0.60.30.6

c（末）（mol/L）1.40.70.6

故v（A）＝v（C）＝0.6mol/L÷2s＝0.3mol/（L·s），v（B）＝0.15mol/（L·s），2s时物质B的转化率为0.3mol/L÷1mol/L×100%＝30%,2s时物质A的浓度为2mol/L－0.6mol/L＝1.4mol/L。

答案：

（1）0.3mol/（L·s）　

（2）0.15mol/（L·s）　

（3）30%　（4）1.4mol/L

一、选择题

1．把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是（　　）

A．盐酸的浓度　　B．铝条的表面积

C．溶液的温度　　D．加少量Na2SO4固体

解析：

选D　除反应物的本身外，影响反应速率的外界条件有多种，如浓度、温度、压强、催化剂、反应物的表面积、光照等。

因此A、B、C项均能影响产生H2的速率。

而加入少量Na2SO4与反应无关。

2．（2016·山东东营高一检测）下列反应中生成H2的速率最快的是（　　）

选项

金属

酸溶液

温度

A

Mg

0.5mol/LH2SO4

20℃

B

Fe

1mol/LHCl

20℃

C

Zn

2mol/LHCl

20℃

D

Mg

1mol/LH2SO4

30℃

解析：

选D　金属的活泼性顺序是Mg>Zn>Fe，故B、C错误；A、D两项相比，D项中反应物的浓度大，且溶液的温度高，故生成H2的速率最快。

3．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·s）

B．v（O2）＝0.001mol/（L·s）

C．v（NO）＝0.001mol/（L·s）

D．v（H2O）＝0.045mol/（L·s）

解析：

选C　根据化学反应速率的计算公式：

v（H2O）＝

＝0.0015mol/（L·s），则v（NH3）＝v（NO）＝

v（H2O）＝0.001mol/（L·s），v（O2）＝

v（H2O）＝0.00125mol/（L·s），故选C。

4．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（　　）

A．加热

B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸

C．滴加少量CuSO4溶液

D．不用铁片，改用铁粉

解析：

选B　影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、固体表面积、原电池反应、催化剂等。

A项升高了温度；B项铁与浓硫酸反应，被钝化或受热生成SO2等气体而不是H2；C项由于发生反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋形成CuFe原电池，加快了氢气的生成速率；D项增大了固体的表面积。

5．在2L密闭容器中，在一定条件下发生A＋3B2C，在10s内反应物A的浓度由1mol/L降到0.6mol/L，则v（C）为（　　）

A．0.04mol/（L·s）　　B．0.08mol/（L·s）

C．0.4mol/（L·s）D．0.8mol/（L·s）

解析：

选B　v（A）＝

＝

＝0.04mol/（L·s），v（C）＝2v（A）＝0.08mol/（L·s），B正确。

6．（2016·山东淄博高一检测）在一定条件下，将A2和B2两种气体通入1L密闭容器中，反应按下式进行：

xA2（g）＋yB2（g）2C（g），2s后测得反应速率如下：

v（A2）＝0.4mol/（L·s），v（B2）＝1.2mol/（L·s），v（C）＝0.8mol/（L·s），则该x和y的值分别为（　　）

A．2和3　　　　　　　　B．3和2

C．3和1D．1和3

解析：

选D　x∶y∶2＝v（A2）∶v（B2）∶v（C）＝0.4∶1.2∶0.8＝1∶3∶2，故x＝1，y＝3。

7．将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后，测得反应速率分别为甲：

v（H2）＝3mol/（L·min）；乙：

v（N2）＝2mol/（L·min）；丙：

v（NH3）＝1mol/（L·min）。

则三个容器中合成氨的速率（　　）

A．v（甲）>v（乙）>v（丙）

B．v（乙）>v（丙）>v（甲）

C．v（丙）>v（甲）>v（乙）

D．v（乙）>v（甲）>v（丙）

解析：

选D　N2、H2合成氨的反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），三个容器中均转化为N2的反应速率为：

甲：

v（N2）＝

v（H2）＝1mol/（L·min）；

乙：

v（N2）＝2mol/（L·min）；

丙：

v（N2）＝

v（NH3）＝0.5mol/（L·min）；

即v（乙）>v（甲）>v（丙）。

8．（2016·山东潍坊高一检测）已知某反应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是（　　）

　　　　　　　　aA（g）＋bB（g）

cC（g）

起始浓度（mol/L）3.01.00

2s末浓度（mol/L）1.80.60.8

A．9∶3∶4　　　　　　　B．3∶1∶2

C．2∶1∶3D．3∶2∶1

解析：

选B　各物质的化学计量数之比为1.2∶0.4∶0.8＝3∶1∶2。

9．（2016·南京高一检测）在2L的密闭容器中进行如下反应：

mX（g）pZ（g）＋qQ（g）在2秒内用X表示的平均反应速率为

mol/（L·s），则2秒内Q的物质的量增加了（　　）

A.

mol　　　　　　B.

mol

C.

molD.

mol

解析：

选D　由题意可知v（X）∶v（Q）＝m∶q，v（Q）＝

v（X）＝

×

＝

mol/（L·s），则n（Q）＝v（Q）×V×t＝

mol/（L·s）·2L×2s＝

mol。

10．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作对比实验。

通过产生气泡的快慢来体现温度对化学反应速率的影响。

D选项符合上述要求。

11．（2016·东营高一检测）一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：

2HIH2＋I2。

若c（HI）由0.1mol/L降到0.07mol/L时，需要15s，那么c（HI）由0.07mol/L降到0.05mol/L时，所需反应的时间为（　　）

A．5s　　　　　　　B．10s

C．大于10sD．小于10s

解析：

选C　若反应过程中保持前15s的反应速率不变，则c（HI）由0.07mol/L降到0.05mol/L需要10s的时间，由于随着反应不断进行，c（HI）逐渐减小，v（正）逐渐减小。

所以，c（HI）由0.07mol/L降到0.05mol/L，所用时间应大于10s。

12．如图所示，相等质量的铁和锌与足量的稀H2SO4充分反应，产生氢气的质量（m）与反应时间（t）的正确关系是（　　）

解析：

选A　化学反应速率的快慢由物质本身的性质决定，并受外界条件的影响。

图像中拐点表示金属已经完全反应。

由于Zn比Fe活泼，所以反应速率较快，因此其反应完全所需时间少（横坐标要小）；相同质量的锌和铁，锌生成的H2的质量少，所以Zn对应的纵坐标要小。

二、非选择题

13．（2016·德州高一检测）

（1）已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：

时间（min）

1

2

3

4

5

氢气体积（mL）

30

120

280

350

370

①反应速率最大的（即0～1min、1～2min、2～3min、3～4min、4～5min）时间段为________，原因是_____________。

②反应速率最小的时间段为________，原因是________________。

（2）另一学生也做同样的实验，由于反应太快，测量氢气的体积时不好控制，他就事先在硫酸溶液中分别加入以下物质用以减缓反应速率

A．蒸馏水　　　　　　B．加更细小的锌粒

C．NaCl溶液

你认为他的做法可行的是________（填相应字母）；

做法不可行的理由是__________________

解析：

（1）①0～1min、1～2min、2～3min、3～4min、4～5min各时间段生成氢气的体积分别为30、90、160、70、20，可以看出反应速率最大的是2～3min，锌与稀硫酸反应为放热反应，随反应的进行，温度越来越高，反应速率加快。

②随着反应的进行，离子浓度越来越小，反应速率越来越慢。

（2）在硫酸溶液中加入等体积的蒸馏水，相当于加水将硫酸稀释，所以氢离子浓度减小，反应速率减慢，故A正确；将锌粒换成等质量的锌粉，增大固体接触面积，反应速率加快，故B错误；事先在硫酸溶液中加入等体积的NaCl溶液，相当于加水将硫酸稀释，所以氢离子浓度减小，反应速率减慢，故C正确。

答案：

（1）①2～3min　因该反应是放热反应，此时温度高　②4～5min　此时H＋浓度小　

（2）A、C　加入更加细小的锌粒，增大接触面积，使反应速率加快

14．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，c（A）∶c（B）＝3∶5，C的平均反应速率是0.1mol/（L·min）。

回答下列各问题：

（1）5min内A的平均反应速率为________mol/（L·min）。

（2）x＝________。

（3）此时B的浓度为________mol/L。

解析：

5min时D的浓度为0.5mol/L，则D的平均反应速率v（D）＝

＝0.1mol/（L·min），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）＝0.15mol/（L·min）；v（B）＝0.05mol/（L·min）。

由此可知在5min内A的浓度减少量为0.75mol/L；B的浓度减少0.25mol/L；假设A、B的起始浓度为x，可得

＝

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

答案：

（1）0.15　

（2）2　（3）1.25

15．将气体A、B置于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）＋B（g）2C（g）＋2D（g），反应进行到10s末，测得A的物质的量为1.8mol，B的物质的量为0.6mol，C的物质的量为0.8mol，则：

（1）用C表示10s内反应的平均反应速率为____________________；

（2）反应前A的物质的量浓度是_____________；

（3）10s末，生成物D的浓度为___________________；

（4）若改变下列条件，生成D的速率如何变化（用“增大”“减小”或“不变”填空）。

编号

改变的条件

生成D的速率