必修二化学 第二章 第三节第1课时 化学反应的速率.docx
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必修二化学第二章第三节第1课时化学反应的速率
必修二化学第二章第三节 化学反应的速率和限度
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。
(重点)
2.了解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。
(重点)
3.初步了解控制化学反应速率的方法。
化学反应速率
阅读教材P47至P48第1段内容,完成下列问题。
【思考】
能否用固体或纯液体表示化学反应速率?
提示:
不能。
发生化学反应时,固体和纯液体只有物质的量变化,而浓度不变。
外界条件对化学反应速率
的影响
阅读教材P48第2段至P49[科学视野]以上内容,完成下列问题。
1.内因
反应物本身的性质是影响反应速率的主要因素。
2.外因(其他条件不变时)
(1)温度
实验
操作
3mL5%的H2O(滴有两滴FeCl3溶液)
实验
现象
产生气泡由快到慢的顺序:
C>B>A
实验
结论
升高温度,反应速率增大
降低温度,反应速率减小
(2)催化剂
实验操作
实验现象
产生气泡速率为:
②、③的速率比①快
实验结论
催化剂加快H2O2分解的反应速率
(3)其他影响因素
影响化学反应速率的因素除温度、催化剂以外,还有溶液的浓度、反应物的状态、固体的表面积、溶剂、光照等因素。
【判断】
1.适当增大盐酸浓度可以加快锌与盐酸的反应速率。
(√)
2.加入MnO2能够加快KClO3的分解速率。
(√)
3.所有化学反应增大压强反应速率均加快,减小压强反应速率均减慢。
(×)
4.相同形状、相同大小的锌片与10mL2mol·L-1的盐酸反应的速率比与30mL1mol·L-1的盐酸反应慢。
(×)
正确理解化学反应速率
v(A)=
=
1.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,但意义相同。
2.Δt表示某一时间段,故化学反应速率是平均速率,而非瞬时速率。
3.Δc(A)表示A物质的浓度变化量,只取正值,故反应速率只取正值;又因为固体或纯液体的浓度为一常数,即Δc(A)=0(无意义),所以不用固体或纯液体表示反应速率。
4.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:
A+2B===C+3D中,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=1∶2∶1∶3。
【活学活用】
1.下列说法不正确的是( )
A.参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素
B.光是影响某些化学反应速率的外界条件之一
C.对于一个化学反应,既可以用反应物表示其化学反应速率,也可以用生成物表示其化学反应速率
D.不管什么反应,增大浓度,或加热或加压,或使用催化剂,都可以加快反应速率
【解析】 对于没有气体参加或生成的反应,加压对化学反应速率无影响。
【答案】 D
影响化学反应速率的因素
影响化学反应
速率的因素
影响结果
内因
反应物的性质
在其他条件相同时,反应物的化学性质越活泼、化学反应速率越大;反应物的化学性质越不活泼,化学反应速率越小
外因
催化剂
在其他条件相同时,使用催化剂能极大地改变反应速率
温度
在其他条件相同时,升高温度,化学反应速率加大,降低温度,化学反应速率减小
反应物的浓度
在其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率加大,减小反应物的浓度,化学反应速率减小
气体反应物的压强
在其他条件相同时,增大气体反应物的压强,化学反应速率加大;减小气体反应物的压强,化学反应速率减小
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,化学反应速率加大;减小固体反应物的表面积,化学反应速率减小
其他
光波、电磁波、超声波、溶剂等,也能影响化学反应速率
【活学活用】
2.(Ⅰ)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________。
(Ⅱ)反应E+F===G在温度T1下进行,反应M+N===K在温度T2下进行,已知:
T1>T2,且E和F的浓度均大于M和N的浓度,则两者的反应速率________(填序号)。
A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断
【解析】 (Ⅰ)影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外,光、电磁波、超声波、反应物的颗粒的大小、溶剂的性质等,也会对化学反应速率产生影响。
(Ⅱ)因为这两个反应是不同的反应,而决定反应速率的主要因素是内因,故尽管前者的反应温度高、浓度大,但反应速率不一定大于后者,如合成氨反应在高温、高压且有催化剂的条件下进行,其速率也不如低温下的酸碱中和反应快。
故两者的反应速率大小无法判断。
【答案】 (Ⅰ)
(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
预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中:
问题1
问题2
问题3
问题4
化学反应速率的计算及影响因素
[探究背景]
以下是工业合成氨的反应原理,已知反应的浓度数据如下:
N2+
3H2
2NH3
起始浓度/(mol·L-1)
1.0
3.0
0
2min末浓度/(mol·L-1)
0.6
1.8
0.8
[探究问题]
1.分别用N2、H2、NH3的浓度变化量表示该反应在2min内的反应速率。
【提示】 N2+3H2
2NH3
起始浓度(mol/L)130
2min后浓度(mol/L)0.6
0.41.20.8
v(N2)=
=0.2mol/(L·min)
v(H2)=
=0.6mol/(L·min)
v(NH3)=
=0.4mol/(L·min)
2.以上三者数值是否相同?
数值大小有何规律?
【提示】 不相同。
三者数值之比等于相应物质的化学计量数之比。
3.上述反应中用v(N2)、v(H2)、v(NH3)表示的化学反应速率快慢是否相同?
请思考怎样比较化学速率的快慢?
能否直接比较数值大小?
【提示】 上述反应用v(N2)、v(H2)、v(NH3)表示的速率快慢相同。
在比较化学反应速率快慢时应注意两点,
(1)单位一致;
(2)应将不同物质的速率换算成同一物质后再进行比较。
4.如果想要加快化学反应的速率可采用哪些措施?
【提示】 升高温度;增大反应物浓度;增大压强;使用更好的催化剂均可加快反应速率。
化学反应速率的计算
已知某反应的各物质浓度数据如下
aA(g)+bB(g) cC(g)
起始浓度(mol/L)3.01.00
2s末浓度(mol/L)1.8 0.6 0.8
(1)据此可推算出上述方程式中各物质的化学计量数之比是________。
A.9∶3∶4 B.3∶1∶2
C.2∶1∶3 D.3∶2∶1
(2)v(A)=________________________。
【思路点拨】
(1)浓度的改变量之比等于化学计量数之比。
(2)v=
。
【解析】
解析:
(1) aA(g)+bB(g)cC(g)
c(初)(mol/L)3.01.00
c(末)(mol/L)1.80.60.8
Δc(mol/L)1.20.40.8
所以各物质的化学计量数之比为1.2∶0.4∶0.8===3∶1∶2,B正确。
(2)v(A)=
=0.6mol/(L·s)
【答案】
(1)B
(2)0.6mol/(L·s)
应用“三段式”进行化学反应速率的计算
(1)计算步骤:
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、bmol/L分别为A、B两物质的起始浓度,mxmol/L为反应物A的转化浓度,nxmol/L为B的转化浓度,则:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始浓度(mol/L)ab00
变化浓度(mol/L)mxnxpxqx
终态浓度(mol/L)a-mxb-nxpxqx
1.反应4A(s)+3B(g)===2C(g)+D(g),经2min,B的浓度减少0.6mol/L。
对此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·min)
B.分别用B、C、D表示反应的速率,其比值是3∶2∶1
C.在2min末的反应速率,用B表示是0.3mol/(L·min)
D.在这2min内,B和C两物质浓度都逐渐减小
【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;同一反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比,故B项正确;v(B)=0.3mol/(L·min)为平均值,并非2min末的速率,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。
【答案】 B
2.用铁片与稀硫酸反应制取氢气,下列的措施中,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%浓硫酸
C.滴加少量硫酸铜溶液
D.不用铁片,改用铁粉
【解析】 浓硫酸常温下使铁片“钝化”,不能制备氢气。
【答案】 B
3.下列四个数据是在不同条件下测出的合成氨反应的速率,其中最快是( )
A.v(H2)=0.1mol/L(L·min)
B.v(N2)=0.1mol/L(L·min)
C.v(NH3)=0.15mol/L(L·min)
D.v(N2)=0.002mol/L(L·s)
【解析】 比较反应速率时应注意单位一致,且将不同物质均转化为同一种物质来表示,如果将速率均换算为v(N2)来表示,则A项为
mol/(L·min),C项为0.075mol/(L·min),D项为0.12mol/(L·min)。
【答案】 D
4.下列各组反应(表中物质均为反应物)中,反应刚开始时,放出氢气的速率最快的是
( )
编号
金属(块状)
酸的浓度及体积
反应温度(℃)
A
Mg0.1mol
6mol/L硝酸10mL
60
B
Mg0.2mol
3mol/L盐酸40mL
60
C
Fe0.2mol
3mol/L盐酸50mL
60
D
Mg0.1mol
3mol/L硫酸10mL
60
【解析】 首先根据金属活泼性排除C选项;镁与硝酸反应不生成氢气,排除A选项;镁与酸反应的实质为Mg+2H+===Mg2++H2↑,因为镁是固体,所以镁量的多少对化学反应速率无影响,而且温度相同,只有H+的浓度对化学反应速率有影响,B中H+的浓度为3mol/L,而D中H+的浓度为6mol/L,D反应速率快。
【答案】 D
5.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:
经过时间(min)
1
2
3
4
5
氢气体积(mL)
30
120
280
350
370
(1)①反应速率最大的时间段为________(填“0~1min”、“1~2min”、“2~3min”、“3~4min”或“4~5min”),原因是
_______________________________________________
______________________________________________。
②反应速率最小的时间段为________(填“0~1min”、“1~2min”、“2~3min”、“3~4min”或“4~5min”),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下列物质以减慢反应速率
A.蒸馏水 B.少量CuCl2晶体 C.NaCl溶液
你认为他的做法可行的是加入________(填相应字母);他的做法中也有不可行的,其不可行的理由是_________
________________________________________。
【解析】
(1)由表中信息可知,在2~3min内产生的氢气的体积最大,在4~5min内产生的氢气的体积最小,所以2~3min内反应速率最大,4~5min内反应的速率最小。
原因是开始时反应放热,温度升高反应速率加快,随着反应进行,硫酸浓度降低,反应速率又减慢。
(2)加入蒸馏水和NaCl溶液都能使硫酸浓度变小,化学反应速率减小,而加入CuCl2晶体,反应析出少量的铜覆盖在锌表面形成原电池,加快化学反应速率。
【答案】
(1)①2~3min 由于反应放热,溶液温度升高,反应速率加快 ②4~5min 硫酸浓度降低,导致反应速率减慢
(2)AC Zn与CuCl2反应,析出的铜覆在Zn的表面形成原电池,加快了化学反应速率
A组 基础过关
1.关于化学反应速率的说法中正确的是( )
A.化学反应速率可用某时刻生成物的物质的量来表示
B.化学反应速率是指一定时间内,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
C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
D.根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢
【解析】 化学反应速率是表示化学反应过程进行快慢的物理量,一般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来表示。
固体和纯液体,只能表示消耗或生成的物质的量,其浓度不变,不能用其表示化学反应速率。
【答案】 D
2.将铝条放入盛有过量稀硫酸的烧杯中,不影响氢气产生速率的因素是
( )
A.硫酸的浓度B.铝条的表面积
C.溶液的温度D.加少量Na2SO4固体
【解析】 影响反应速率的因素除反应物本身的性质外,外界因素还有多种,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三项均能影响产生H2的速率,而加入少量Na2SO4与反应速率无关。
【答案】 D
3.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol·L-1盐酸的烧杯中,均加入水稀释到100mL。
此时,X与盐酸缓缓地进行反应,其中反应速率最大的是( )
A.10℃20mL3mol·L-1的X溶液
B.20℃30mL2mol·L-1的X溶液
C.20℃10mL4mol·L-1的X溶液
D.10℃20mL2mol·L-1的X溶液
【解析】 温度越高,反应速率越大,浓度越大,反应速率越大。
由于溶液体积均为100mL,则X物质的量越大,浓度越大。
【答案】 B
4.在其他条件不变时,设某物质在10℃时反应速率为3mol/(L·s),每升高10℃,反应速率是原来的3倍,那么50℃时的反应速率是( )
A.9mol/(L·s) B.27mol/(L·s)
C.81mol/(L·s) D.243mol/(L·s)
【解析】 根据题意,50℃时的反应速率为v=3mol/(L·s)×3(50-10)/10=243mol/(L·s)。
【答案】 D
5.甲、乙两个容器内都在进行A===B+C的反应,甲中每分钟减少4molA,乙中每分钟减少2molA,则两容器中的反应( )
A.甲快B.乙快
C.相等D.无法确定
【解析】 【解析】反应的快慢是用单位时间的浓度变化量表示的。
【答案】 D
6.已知反应CaCO3(s)+2HCl(aq)===CaCl2(aq)+CO2(g)+H2O(l),下列措施可使产生CO2的速率加快的是( )
A.加大CaCO3的量
B.加大盐酸的浓度
C.加大盐酸的量
D.减少CaCl2的浓度
【解析】 加大反应物的量不影响化学反应速率,改变浓度才影响化学反应速率,由于给定的反应是不可逆反应,因此,此化学反应的速率和生成物的浓度无关。
【答案】 B
7.在2A+B===3C+4D的反应中,下面表示的反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5mol/(L·s)
B.v(B)=0.005mol/(L·s)
C.v(C)=0.8mol/(L·min)
D.v(D)=1.0mol/(L·min)
【解析】 先把各物质表示的反应速率的单位统一,则v(A)=30mol/(L·min);v(B)=0.3mol/(L·min)。
然后把不同物质表示的反应速率转化为同一物质表示的反应速率。
【答案】 A
8.向体积为2L的容器中加入1molN2和6molH2进行可逆反应N2+3H22NH3,2min后测得N2的物质的量为0.6mol,则:
(1)2min内,N2的物质的量减少了0.4mol,H2的物质的量减少了________mol,NH3的物质的量增加了________mol。
(2)若用N2的浓度变化来表示该反应的反应速率为________mol/(L·min)。
(3)若用H2的浓度变化来表示该反应的反应速率为________mol/(L·min)。
(4)若用NH3的浓度变化来表示该反应的反应速率为________mol/(L·min)。
(5)通过上述计算,你有什么发现?
【解析】
(1)根据方程式N2+3H22NH3可以计算出有0.4molN2参加反应时,有3×0.4mol===1.2molH2参加反应,同时生成0.8molNH3。
(2)v(N2)=
=
=0.1mol/(L·min),
同理v(H2)=
=0.3mol/(L·min),
v(NH3)=
=0.2mol/(L·min)。
(5)v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2。
【答案】
(1)1.2 0.8
(2)0.1 (3)0.3 (4)0.2 (5)在同一个化学反应里,各物质的化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比
B组 能力提升
9.下列反应中生成H2的速率最快的是( )
金属
酸溶液
温度
A
Mg
0.5mol·L-1H2SO4
20℃
B
Fe
1mol·L-1HCl
20℃
C
Zn
2mol·L-1HCl
20℃
D
Mg
1mol·L-1H2SO4
30℃
【解析】 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。
【答案】 D
10.(双选)下列措施对增大化学反应速率明显有效的是( )
A.Na与水反应时增大水的用量
B.Fe与硫酸反应制取H2时,选用浓硫酸
C.制取O2时,在两支试管中分别加入相同浓度的过氧化氢,其中一支试管中再加入二氧化锰
D.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将铝片改成铝粉
【解析】 固体或纯液体的量对化学反应速率无影响,A错误;Fe遇浓硫酸钝化不产生H2,B错误;二氧化锰作催化剂,能加快产生O2的速率,C正确;铝粉能增大与O2的接触面积,反应速率增大,D正确。
【答案】 CD
11.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.将铜片放入稀硫酸中,无现象。
若再向所得溶液中加入硝酸银溶液,一段时间后,由于形成原电池,可看到有氢气生成
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,前者的反应速率大于后者的
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,粉末状的反应速率大
【解析】 A项加入硝酸银溶液后,溶液中含有硝酸,此时不会有氢气生成,A项不正确;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项正确;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,所以反应快。
【答案】 A
12.将4molA气体和2molB气体在2L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g)2C(g)
经2s后,测得C的浓度为0.6mol·L-1。
已知:
反应物的转化率=
×100%
则下列几种说法中正确的是( )
①用物质A表示的平均反应速率为0.3mol/(L·s)
②用物质B表示的平均反应速率为0.6mol/(L·s)
③2s时A的转化率为70%
④2s时B的浓度为0.7mol·L-1
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
【解析】 由题意可得:
2A(g)+B(g)2C(g)
起始浓度/(mol·L-1)∶210
变化浓度/(mol·L-1)∶0.60.30.6
2s后浓度/(mol·L-1)∶2—0.61—0.30.6
依据化学反应速率定义:
v(A)=
=0.3mol/(L·s),v(B)=
=0.15mol/(L·s)。
依据转化率定义:
A的转化率为
×100%=30%。
而2s时B的浓度为0.7mol·L-1。
【答案】 B
13.O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。
已知:
O3的起始浓度为0.0216mol/L。
t/min pH
T/℃
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
(1)在30℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为________mol/(L·min)。
(2)据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填字母代号)。
a.40℃、pH=3.0
b.10℃、pH=4.0
c.30℃、pH=7.0
【解析】
(1)Δc(O3)=
=0.0108mol/L,
v(O3)=
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