2017-2018学年高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 第一课时 化学反应速率的表示方法学案 苏教版选修4.doc

第一课时 化学反应速率的表示方法课标要求1了解化学反应速率的概念及定量表示方法。2掌握化学反应速率的简单计算，会比较化学反应速率的快慢。3了解化学反应速率的科学测定方法。1化学反应的快慢可以用化学反应速率来衡量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率，v。2表示化学反应速率应注意以下三点：指明具体物质；不能用固体或纯液体表示；化学反应速率为平均反应速率，不是瞬间速率。3对于同一化学反应用不同物质表示的化学反应速率之比相应物质浓度变化量之比物质的量的变化量之比相应物质的化学计量数之比。化学反应速率1概念：通常用化学反应速率来衡量化学反应快慢。2表示方法：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。3表达式若用v表示化学反应速率，c表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，t表示一定的时间间隔，则v。如对于化学反应aAbB=cCdD，用A、B、C、D四种物质的浓度变化来表示，则v(A)，v(B)，v(C)，v(D)。4单位：常用molL1s1或molL1min1。5平均速率与瞬时速率(1)平均速率由v求得的。v是在反应时间间隔t内反应的平均速率。(2)瞬时速率：当t非常小时，由v可求化学反应在某一时刻的瞬时速率。通过ct图像，运用数学方法也可求得瞬时速率。1下列关于化学反应速率的说法中，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少或任何一种生成物浓度的增加B化学反应速率为0.8 molL1s1是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 molL1C根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行得快慢D对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显解析：选CA中若有固体，不可用其表示反应速率；B中0.8 molL1s1不是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 molL1，而是指1 s内该物质的浓度变化量为0.8 molL1；D中反应速率与反应现象无必然联系。2反应4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 molL1，对此反应速率的表示正确的是()A用A表示的反应速率是0.4 mol(Lmin)1B分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是321C在2 min时的反应速率，用B表示是0.3 mol(Lmin)1D在这2 min内用B和C表示的反应速率数值不同，意义相同解析：选BDA为固体，其浓度为常数，不能用其来表示化学反应速率，A项错误；用B、C、D表示的反应速率之比等于化学方程式中B、C、D的化学计量数之比，B项正确；在2 min内用B表示的反应速率为v(B)0.3 molL1min1，是指在2 min内的平均速率，不是瞬时速率，C项错误；在这2 min内用B、C表示的反应速率数值不同，但意义相同，D正确。 方法技巧表示化学反应速率的注意事项(1)化学反应速率，是某一时间段的平均速率而不是瞬时速率。(2)不论是反应物还是生成物，其化学反应速率值都取正值。(3)固体或纯液体(注意：不是溶液)的物质的量浓度可视为不变的常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。(4)同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的化学物质。化学反应速率的计算与比较1化学反应速率的计算方法(1)定义式法利用公式v(A)计算化学反应速率。(2)关系式法利用化学反应速率之比物质的量浓度之比化学计量数之比。如对于反应mAnB=pYqZ，v(A)v(B)v(Y)v(Z)mnpq或v(A)v(B)v(Y)v(Z)。(3)“三段式”法求解化学反应速率计算题的一般步骤：a写出有关反应的化学方程式。b找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。c根据已知条件列方程计算。例如mAnBpC起始浓度/molL1 abc转化浓度/molL1 x某时刻浓度/molL1 axb cv(B)计算中注意以下量的关系：a对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)b对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)c转化率100%2化学反应速率快慢的比较方法比值法(1)转化为同一单位表示，其转化公式为1 molL1s160 molL1min1。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值如反应aAbB=cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与，若，则A表示的反应速率比B表示的大。1在一定条件下发生反应2A(g)=2B(g)C(g)，将2 mol A通入2 L容积恒定的密闭容器中，若维持容器内温度不变，5 min末测得A的物质的量为0.8 mol。用B的浓度变化来表示该反应的速率为()A0.24 mol(Lmin)1B0.08 mol(Lmin)1C0.06 mol(Lmin)1 D0.12 mol(Lmin)1解析：选Dv(A)0.12 mol(Lmin)1，由化学方程式知，v(B)v(A)0.12 mol(Lmin)1。2对于反应A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是()Av(A)0.015 mol(Ls)1Bv(B)0.06 mol(Ls)1Cv(C)0.04 mol(Ls)1Dv(D)2.7 mol(Lmin)1解析：选D在比较反应速率大小时，首先换算成相同单位，v(D)2.7 mol(Lmin)10.045 mol(Ls)1。其次，用化学反应速率与其化学计量数作比值。A.v(A)0.015 mol(Ls)1，B.v(B)/30.02 mol(Ls)1，C.v(C)/20.02 mol(Ls)1，D.v(D)/20.022 5 mol(Ls)1，数值大者速率快，因此反应速率最快的是D项。3将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)=xC(g)2D(g)。经5 min后测得D的浓度为0.5 molL1，c(A)c(B)35，v(C)0.1 molL1min1。则：(1)x_。(2)前5 min内B的反应速率v(B)_。(3)5 min时A的转化率为_。解析：(1)v(D)0.1 molL1min1v(C)，即v(C)v(D)11，由此推知x2。(2)v(B)v(C)0.1 molL1min10.05 molL1min1。(3)设起始A、B的浓度均为a molL1 3A(g)B(g)2C(g)2D(g)起始浓度 (molL1)aa 0 0转化浓度(molL1)0.75 0.25 0.5 0.55 min浓度(molL1)a0.75 a0.25 0.5 0.5(a0.75)(a0.25)35解得：a1.5所以A的转化率为100%50%。答案：(1)2(2)0.05 molL1min1(3)50%化学反应速率的测定1测定原理测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算达到测定目的。2测定方法(1)量气法对于反应2H2O2=2H2OO2，CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O等有气体生成的反应，可测量反应在一定温度和压强下释放出来的气体的体积。(2)比色法有些反应物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液的颜色深浅，换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。3利用盐酸与碳酸钙反应测定化学反应速率(1)实验装置(2)测定方法用v(反应物)表示：测定单位时间内CaCO3质量或H浓度的变化；用v(生成物)表示：测定单位时间内收集到CO2气体的体积或收集一定体积的CO2所用的时间。4测定化学反应速率的一般方法(1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。(2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。(3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H)或c(OH)的变化。(4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。对于反应CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，用下列方法来测定反应速率是否正确(1)测定收集一定体积的CO2时所用的时间()(2)测定一段时间内溶液中c(H)的变化()(3)测定一定质量的CaCO3完全溶解所需时间()(4)测定一定时间内产生CO2气体的体积()答案：(1)(2)(3)(4)2用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如右图所示，下列有关说法正确的是()AOE段表示的反应速率最快BEF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多CFG段表示的收集的CO2最多DOG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大解析：选BCaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，图像的横坐标是时间，纵坐标是生成二氧化碳的体积，用单位时间内放出CO2的体积来表示其反应速率，表现在图像上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越大，放出的CO2越多。由图可以看出，EF段反应速率最快，收集的CO2最多；整个反应过程中，反应速率先小(OE段)后大(EF段)再小(FG段)，而不是逐渐增大，所以只有B项正确。三级训练节节过关1已知反应：A3B=2CD，在某一段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1 mol(Lmin)1，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为()A0.5 mol(Lmin)1B1 mol(Lmin)1C2 mol(Lmin)1 D3 mol(Lmin)1解析：选C根据速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得v(A)v(C)12，而v(A)1 mol(Lmin)1，则v(C)2 mol(Lmin)1。2甲、乙两容器都在进行AB的反应，甲容器内每分钟减少了4 mol A，乙容器内每分钟减少了2 mol A，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率()A快 B慢C相等 D无法判断解析：选D化学反应速率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。本题中未明确指出容器的容积，故无法判断。3某温度下，浓度都是1 molL1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成Z，经过t min后，测得物质的浓度分别为c(X2)0.4 molL1，c(Y2)0.6 molL1，c(Z)0.4 molL1，则该反应的化学方程式可表示为()A2X23Y22X2Y3 B3X22Y22X3Y2CX22Y22XY2 D2X2Y22X2Y解析：选B由题意知：c(X2)0.6 molL1，c(Y2)0.4 molL1，c(Z)0.4 molL1。又vc/t，v(X2)v(Y2)v(Z)322，即化学方程式中X2、Y2、Z的计量数依次为3、2、2。4在2AB3C5D反应中，表示该反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.6 molL1s1Dv(D)1 molL1s1解析：选B由反应的化学方程式可得A项，v(A)0.25 molL1s1，B项，v(B)0.3 molL1s1，C项，v(C)0.2 molL1s1，D项，v(D)0.2 molL1s1，数值大者反应速率快，所以速率最快的为B选项。5根据反应4FeS211O22Fe2O38SO2，试回答下列问题。(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率_。(2)当生成SO2的速率为0.64 molL1s1时，则氧气减少的速率为_。(3)如测得4 s后O2的浓度为2.8 molL1，此时间内SO2表示的速率为0.4 molL1s1，则开始时氧气的浓度为_。解析：(1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。(2)不同物质表示的反应速率和方程式中对应物质的化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为0.64 molL1s10.88 molL1s1。(3)此时间内SO2表示的速率为0.4 molL1s1，则氧气表示的速率为0.4 molL1s10.55 molL1s1，所以氧气变化浓度为0.55 molL1s14 s2.2 molL1，则开始时氧气的浓度为2.8 molL12.2 molL15 molL1。答案：(1)SO2或O2(2)0.88 molL1s1(3)5 molL1一、单项选择题1在N23H2 2NH3的反应中，在5 s内N2的浓度由6 molL1减至2 molL1。则NH3的平均反应速率是()A2.4 mol(Ls)1 B1.6 mol(Ls)1C0.8 mol(Ls)1 D0.08 mol(Ls)1解析：选Bv(N2)0.8 mol(Ls)1，由化学方程式知，v(NH3)2v(N2)1.6 mol(Ls)1。2反应2SO2O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 molL1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 molL1s1，则这段时间为()A0.1 s B2.5 sC5 s D10 s解析：选Cv(SO3)2v(O2)0.08 molL1s1，故t5 s。3一定温度下，向一个容积为2 L的真空密闭容器中(事先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，发生下列反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，3 min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.9倍，在此时间内v(H2)是()A0.2 mol(Lmin)1 B0.6 mol(Lmin)1C0.1 mol(Lmin)1 D0.3 mol(Lmin)1解析：选C在容积固定的容器中，压强之比等于物质的量之比，反应3 min后压强是起始的0.9倍，物质的量为原来的0.9倍，即3.6 mol，减少了0.4 mol，由化学方程式知，减少的物质的量等于生成NH3的物质的量，则生成NH3 0.4 mol，v(NH3)0.4 mol/2 L3 min0.2/3 molL1min1，v(H2)v(NH3)0.1 mol(Lmin)1。4在2 L容器中发生3AB=2C的反应，最初加入的A、B都是4 mol，A的反应速率为0.12 molL1s1,10 s后容器内B的物质的量为()A1.6 mol B2.8 molC3.2 mol D3.6 mol解析：选Cv(A)0.12 molL1s1，则v(B)v(A)0.04 molL1s1，所以c(B)0.04 molL1s110 s0.4 molL1，剩余B的物质的量为4 mol0.4 molL12 L3.2 mol。5关于A(g)2B(g)3C(g)的化学反应，下列表示的反应速率最大的是()Av(A)0.6 mol(Lmin)1Bv(B)0.3 mol(Ls)1Cv(C)0.9 mol(Lmin)1Dv(C)1.2 mol(Lmin)1解析：选BA项，v(A)0.6 mol(Lmin)1，B项，v(B)0.15 mol(Ls)19 mol(Lmin)1，C项，v(C)0.3 mol(Lmin)1，D项，v(C)0.4 mol(Lmin)1，数值大者反应速率大，B项中化学反应速率最大。二、不定项选择题6在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s末硫酸的浓度减少了0.6 molL1，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是()A0.02 mol(Ls)1 B1.8 mol(Ls)1C1.2 mol(Ls)1 D0.18 mol(Ls)1解析：选Av(H2SO4)0.06 mol(Ls)1，由反应2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2可知，vAl2(SO4)31/3v(H2SO4)0.02 mol(Ls)1。7下列都是测定气体产物(一定时间内)反应速率的装置图，不能达到目的的是()解析：选ADA装置不能用长颈漏斗，D装置产生的CO2能被Na2CO3溶液吸收。8在2CH42NH33O2=2HCN6H2O(g)反应中，同一时间内，测知用HCN表示的反应速率为n molL1min1，用O2表示的反应速率为m molL1min1，则m与n的关系为()Amn BmnCmn Dm2n解析：选C由化学方程式可知，v(HCN)v(O2)，即nm，mn，C正确。三、非选择题9根据下图填空： (1)反应物是_；生成物是_。(2)在2 min内A、B、C三者的反应速率值分别是_、_、_。(3)该反应的化学方程式是_。解析：根据图像可知，物质A、B的量减少，为反应物；物质C的量增加，为生成物。v(A)(82)molL12 min6 molL12 min3 molL1min1，v(B)(84)molL124 molL12 min2 molL1min1，v(C)(60)molL12 min6 molL12 min3 molL1min1，n(A)n(B)n(C)323，反应后A、B、C共存，为可逆反应，则反应的化学方程式为3A2B3C。答案：(1) A、BC(2)3 molL1min12 molL1min13 molL1min1(3)3A2B3C10有人研究了340 K时N2O5的分解反应：2N2O5=4NO2O2，所得实验数据见表格。各物质在不同时刻的浓度编号12345t/min01234c(N2O5)/(molL1)0.1600.1140.0800.0560.040c(O2)/(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。请你作出c(N2O5)t图及c(O2)t图，描述反应物、生成物的浓度与反应时间的关系。(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(B)tt1t0t2t1t3t2t4t3v(N2O5)/(molL1min1)v(O2)/(molL1min1)(3)根据计算结果寻找用各物质表示的化学反应速率之间的关系。解析：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，根据表中数据和速率表达式可得各个数据，数据之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。答案：(1)如图所示(2)tt1t0t2t1t3t2t4t3v(N2O5)/(molL1min1)0.0460.0340.0240.016v(O2)/(molL1min1)0.0230.0170.0120.008(3)用各物质表示的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。一、单项选择题1已知：4NH35O2=4NO6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则下列关系正确的是()A4v(NH3)5v(O2) B5v(O2)6v(H2O)C3v(NH3)2v(H2O) D5v(O2)4v(NO)解析：选C由化学方程式可得v(NH3)v(O2)v(NO)v(H2O)。A项，5v(NH3)4v(O2)，错误；B项，6v(O2)5v(H2O)，错误；C项，6v(NH3)4v(H2O)，即3v(NH3)2v(H2O)，正确；D项，4v(O2)5v(NO)，错误。2反应2SO2O22SO3经a min后，SO3浓度的变化情况如图所示，在时间0a min内用O2表示的平均反应速率为0.04 molL1min1，则a等于()A0.1 B2.5C5 D10解析：选C由图像可知，v(SO3)0.4/a molL1min1，由化学方程式可得v(O2)v(SO3)0.2/a molL1min10.04 molL1min1，a5。3将气体A2、B2各1 mol充入1 L的密闭容器中反应，生成气体C，一段时间后，测得c(A2)为0.58 molL1，c(B2)为0.16 molL1，c(C)为0.84 molL1，则C的化学式为()AAB BA2BCAB2 DA2B2解析：选C由题意可得A2、B2、C三种物质的物质的量浓度的变化值之比为(10.58)molL1(10.16)molL10.84 molL10.420.840.84122，则A2、B2、C三种物质的化学计量数之比为122，A22B2=2C，由质量守恒定律可知C的化学式为AB2。4将N2和H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器中进行合成氨反应，经过一段时间后反应速率为：v甲(H2)3 molL1min1，v乙(N2)2 molL1min1，v丙(NH3)1 molL1min1。这段时间内三个容器中合成氨的反应速率的大小关系为()Av甲v乙v丙 Bv乙v甲v丙Cv甲v丙v乙 Dv甲v乙v丙解析：选B根据反应N23H22NH3，v甲(H2)1 molL1min1；v乙(N2)2 molL1min1；v丙(NH3)0.5 molL1min1，数值大者速率大，即v乙v甲v丙。5把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L的密闭容器中，使它们发生如下反应3X(g)Y(g)nZ(g)2W(g)，5 min末已生成0.2 mol W，若测知以Z表示的平均反应速率为0.01 molL1min1，则n是()A1 B2C3 D4解析：选Av(W)0.02 molL1min1，由，则n1。二、不定项选择题6反应4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)在10 L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的平均速率v(X)可表示为()Av(NH3)0.010 molL1s1Bv(O2)0.001 0 molL1s1Cv(NO)0.001 0 molL1s1Dv(H2O)0.045 molL1s1解析：选Cv(H2O)0.001 5 molL1s1，由化学方程式可知：v(NH3)v(H2O)0.001 molL1s1，v(O2)v(H2O)0.001 25 molL1s1，v(NO)v(H2O)0.001 molL1s1。7已知某条件下，合成氨反应的数据如下：N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始浓度/(molL1) 1.03.0 0.22 s末浓度/(molL1)0.61.8 1.04 s末浓度/(molL1)0.41.2 1.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()A2 s末氨气的反应速率为0.4 mol(Ls)1B前2 s时间内氨气的平均反应速率为0.4 mol(Ls)1C前4 s时间内氨气的平均反应速率为0.3 mol(Ls)1D24 s时间内氨气的平均反应速率为0.4 mol(Ls)1解析：选AD前2 s时间内，v(NH3)0.4 mol(Ls)1，B项正确；前4 s时间内，v(NH3)0.3 mol(Ls)1，C项正确；24 s时间内，v(NH3)0.2 mol(Ls)1，D项错误；由v计算的化学反应速率为平均速率，不是瞬时速率，A项错误。三、非选择题8向2 L密闭容器中通入a mol气体A和b mol气体B，在一定条件下发生反应：xA(g)yB(g)pC(g)qD(g)已知：平均反应速率v(C)v(A)；反应2 min时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了 mol，有a mol D生成。回答下列问题：(1)反应2 min内，v(A)_，v(B)_。(2)化学方程式中，x_、y_、p_、q_。(3)反应平衡时，D为2a mol，则B的转化率为_。解析：(1)A的浓度减少了a/6 molL1，B减少了a/4 molL1，所以v(A) molL1min1，v(B) molL1min1。(2)v(C)v(A)则px12。xA(g)yB(g)pC(g)qD(g)初始浓度(molL1) 00浓度变化(molL1) 所以xypq2316，即x2，y3，p1，q6。(3)反应平衡时，D为2a mol，则B消耗掉a mol，所以转化率为100%。答案：(1) molL1min1 molL1min1(2)2316(3)100%9某化学兴趣小组设计实验探究反应速率的测定和比较。实验目的测定锌和稀硫酸反应的速率。实验用品锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 molL1硫酸、4 molL1硫酸。实验步骤(1)取一套装置(装置如图所示)，加入40 mL 1 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所需的时间。(2)取另一套装置，加入40 mL 4 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所需的时间。实验现象锌跟硫酸反应_，收集10 mL气体，(2)所用时间比(1)所用时间_。实验结果加入试剂反应时间反应速率40 mL 1 molL1硫酸40 mL 4 molL1硫酸实验结论4 molL1硫酸与锌反应比1 molL1硫酸与锌反应速率_。注意事项(1)锌粒的颗粒(即表面积)大小_；(2)40 mL的硫酸要迅速加入；(3)装置_，且计时要迅速准确；(4)气体收集可以用排水量气装置(如图)代替。实验讨论除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有(至少填两条)：_，_，_，_。解析：Zn与稀H2SO4发生反应生成H2，故看到有气泡产生，因反应物浓度越大，反应越快，故实验(2)比(1)所用时间少，此时要保证Zn粒的表面积相同，同时该实验装置气密性要良好。测定该实验的反应速率还可有如下方法：测定单位时间内产生H2的体积测一段时间内H的浓度变化测一段时间内Zn粒质量的变化答案：实验现象产生气泡短实验结果长小短大实验结论大注意事项(1)基本相同 (3)气密性良好实验讨论测定单位时间内产生H2的体积测定一段时间内H的浓度变化测定一段时间内Zn粒质量变化(答两条即可)