2018-2019版高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率 第1课时学案 苏教版选修4.doc

第1课时化学反应速率的表示方法学习目标定位1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算，了解化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。一、化学反应速率表示方法与计算1.化学反应速率的定义及表示方法(1)定义：定量描述化学反应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或生成物浓度的增加来表示。(3)数学表达式：v或v。(4)单位：molL1s1或molL1min1。2.H2O2分解时H2O2溶液的变化及速率的分析t/min020406080c(H2O2)/molL10.800.400.200.100.05c(H2O2)/molL10.40.20.10.05v(H2O2)/molL1min10.020.010.0050.002_5结论：随着反应的进行，相同时间间隔内，H2O2浓度变化量逐渐减小，化学反应速率逐渐减慢。3.对于反应2N2O5=4NO2O2，用不同物质表示化学反应速率的分析t/min012345N2O5c(N2O5)/molL11.000.710.500.350.250.17c(N2O5)/molL10.290.500.650.750.83/molL1min10.2900.2500.2170.187 50.166NO2c(NO2)/molL100.581.001.301.501.66c(NO2)/molL10.581.001.301.501.66/molL1min10.5800.5000.4330.3750.332O2c(O2)/molL100.150.250.330.380.42c(O2)/molL10.150.250.330.380.42/molL1min10.1500.1250.1100.0950.084结论：在同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，其数值大小不一定相同，但表示的速率相同，即一种物质的速率就代表了整个化学反应的速率。用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。(1)固体或纯液体的浓度记为常数，c0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。(2)化学反应速率是一段时间(t)内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。(3)无论是反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。(4)在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必须注明其单位，否则毫无意义。例1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 molL1min1B.分别用B、C、D表示的反应速率之比是321C.在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 molL1min1D.在2 min内的反应速率，用C表示是0.2 molL1min1答案B解析化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是瞬时反应速率，只能取正值；不能用固体或纯液体表示某一反应的反应速率。考点化学反应速率题点化学反应速率的概念例2一定条件下，向2 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2，发生反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，2 min时测得剩余N2 1 mol，下列化学反应速率不正确的是()A.v(N2)0.25 molL1min1B.v(H2)0.75 molL1min1C.v(NH3)1 molL1min1D.v(NH3)0.5 molL1min1答案C解析求化学反应速率，需先求参加反应的物质的物质的量浓度的变化量和反应所耗时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量： N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始量/mol 2 10 0变化量/mol 21 3 22 min末量/mol 1 103 2则v(N2)0.25 molL1min1，v(H2)0.75 molL1min1，v(NH3)0.5 molL1min1。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算方法点拨计算方法(三段式法)(1)计算模型对于反应：mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)。A的浓度为a molL1，B的浓度为b molL1，C的浓度为c molL1，D的浓度为d molL1。反应从t0 s开始进行至t1 s时，A消耗了x molL1，则反应速率可计算如下：例如：反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始浓度(molL1) a b c d转化浓度(molL1) x 某时刻浓度(molL1) ax b c dv(B)。(2)注意事项对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)例3(2017沭阳高二期中调研)在不同条件下，分别测得反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的化学反应速率，其中表示该反应进行最快的是()A.v(SO2)4 molL1min1B.v(O2)3 molL1min1C.v(SO2)0.1 molL1s1D.v(O2)0.1 molL1s1答案D解析都转化为用SO2表示的速率进行比较；A项，v(SO2)4 molL1min1，B项，v(O2)3 molL1min1，速率之比等于化学计量数之比，所以v(SO2)2v(O2)23 molL1min16 molL1min1；C项，v(SO2)0.1 molL1s16 molL1min1；D项，v(O2)0.1 molL1s16 molL1min1，所以v(SO2)2v(O2)12 molL1min1，故反应速率由快到慢的顺序为DBCA。考点化学反应速率题点化学反应速率大小的比较方法点拨比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法“一看”：看化学反应速率的单位是否统一；“二化”：将不同的化学反应速率转化为同一种物质的化学反应速率或分别除以相应物质的化学计量数；“三比较”：比较同一种物质的化学反应速率的数值或分别除以相应物质的化学计量数之后的数值，数值越大，反应速率越大。如反应aA(g)bB(g)=cC(g)，比较与，若，则v(A)表示的反应速率大于v(B)表示的反应速率。二、化学反应速率的测定1.已知CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，你有几种方法测得该反应的反应速率？答案(1)测量收集一定体积的CO2所用的时间或测量一段时间内收集到CO2的体积。(2)测量一段时间内溶液中H浓度的变化。(3)测量一段时间内碳酸钙质量的变化。2.设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验：按下图装置安装仪器，并检查装置气密性，加入5 g碳酸钙然后快速加入20 mL 1 molL1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的时间。用相同的装置换用20 mL 4 molL1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的时间。回答下列问题：(1)实验中所用仪器有哪些？答案锥形瓶、双孔塞、直角导气管、分液漏斗、50 mL注射器、铁架台、秒表。(2)观察到的现象是什么？答案碳酸钙与盐酸反应产生气泡；收集10 mL CO2实验所用时间比实验所用时间短。(3)某学生的实验记录如下，计算填写下表：反应时间(s)CO2生成速率(mLs1)1 molL1盐酸200.54 molL1盐酸81.25(4)你能得出的实验结论是什么？答案4 molL1的盐酸与碳酸钙反应比1 molL1的盐酸与碳酸钙反应速率快。(5)该实验中的注意事项有哪些？答案碳酸钙颗粒(即表面积)大小基本相同。20 mL 的盐酸溶液要迅速加入。装置气密性要好，且计时要迅速、准确。(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。例4(2018盐城建湖高二期末)用如图装置测锌和稀硫酸的反应速率。分别在t1、t2时刻测得下列物理量，其中不能用于表示(或计算)其反应速率的是()A.H2的浓度 B.溶液的质量C.H2的体积 D.H2SO4的浓度答案A解析测定Zn和稀H2SO4反应的速率，测定反应物的变化，可通过测量等质量的Zn完全溶解所需要的时间；单位时间内H2SO4浓度的变化或溶液质量的变化。测定生成物，可通过测量收集等体积H2需要的时间长短，由于容器的容积是变化的，所以不能通过测定氢气的浓度变化量来计算其反应速率。例5某温度下按下图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 molL1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(若折合成0 、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是()A.用锌粒来表示10 s内该反应的速率为0.013 gs1B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H来表示10 s内该反应的速率为0.01 molL1s1C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2来表示10 s内该反应的速率为0.01 molL1s1D.用H2来表示10 s内该反应的速率为0.000 2 mols1答案C解析10 s时产生的H2为0.002 mol。ZnH2SO4=ZnSO4H21 1 1 10.002 mol 0.002 mol 0.002 mol 0.002 mol反应掉的m(Zn)0.002 mol65 gmol10.13 gv(Zn)0.013 gs1v(H)0.01 molL1s1v(Zn2)0.005 molL1s1v(H2)0.000 2 mols1。1.下列对“化学反应速率”的理解正确的是()A.化学反应速率表示的是化学反应进行的程度B.化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示C.化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物的浓度变化来表示D.化学反应速率可以是正值，也可以是负值答案B解析化学反应速率表示化学反应进行的快慢程度，不表示反应进行的程度，A项错误；化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加来表示，B项正确；反应速率不能用纯液体或纯固体来表示，C项错误；化学反应速率都是正值、无负值，D项错误。考点化学反应速率题点化学反应速率的概念2.(2017江都仙城中学段考)在2 L的密闭容器中，发生以下反应：2A(g)B(g)2C(g)D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol，在前10秒钟A的平均反应速率为0.12 mol1L1s1，则10秒钟时，容器中B的物质的量是()A.1.2 mol B.1.6 molC.2.4 mol D.2.8 mol答案D解析前10秒钟A的平均反应速率为0.12 mol1L1s1，则根据反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知B的平均反应速率为0.06 mol1L1s1，即前10 s内消耗B的物质的量是10 s2 L0.06 mol1L1s11.2 mol，因此容器中B的物质的量是4 mol1.2 mol2.8 mol，D项正确。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算3.(2018海安高二期末)在密闭容器中进行可逆反应，A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)(molL1s1)表示，且v(A)、v(B)、v(C)之间有如下关系：v(A)3v(B)、2v(B)v(C)。则此反应可以表示为()A.A3B6C B.3AB2CC.3A2BC D.2A6B3C答案B解析化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(A)v(B)v(C)312，B项正确。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算4.将化合物A的蒸气1 mol充入0.5 L容器中加热分解：2A(g)B(g)nC(g)。反应到3 min时，容器内A的浓度为0.8 molL1，测得这段时间内，平均速率v(C)0.6 molL1min1，则化学反应方程式中n值为_，v(B)_。答案30.2 molL1min1解析因为化学反应方程式中各物质的化学计量数之比等于相应物质的反应速率之比，所以欲求n值，可先求v(A)的值。c(A)2 molL10.8 molL11.2 molL1，A的化学反应速率：v(A)0.4 molL1min1，则v(A)v(C)2n0.4 molL1min10.6 molL1min123，故n3。v(B)v(A)0.4 molL1min10.2 molL1min1。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算5.某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_。(2)反应开始至2 min、5 min时Z的平均反应速率为_、_。(3)5 min后Z的生成速率_(填“大于”“小于”或“等于”)5 min末Z的生成速率。答案(1)3XY2Z(2)0.05 molL1min10.04 molL1min1(3)等于解析(1)根据图示，X减少了0.6 mol，Y减少了0.2 mol，Z生成了0.4 mol，故X、Y、Z的物质的量变化之比为312，因5 min后三者共存，故反应的方程式为3XY2Z。(2)根据图中数据，依据反应速率计算公式可计算出反应速率，需注意Z的初始物质的量是0.1 mol。(3)5 min后Z的物质的量不再变化，反应速率相等。考点化学反应速率的图像计算题题点nt图像题对点训练题组一化学反应速率的概念1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物物质的量浓度的减少或任何一种生成物物质的量浓度的增加B.化学反应速率为0.1 molL1s1是指1秒钟时某物质的浓度为0.1 molL1C.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，反应速率越快，反应现象就越明显答案C解析反应速率不能用纯液体或纯固体来表示，A项错误；反应速率是平均反应速率而不是瞬时速率，B项错误；化学反应速率是用来表示化学反应进行快慢的物理量，C项正确；有些反应，反应速率很快，反应现象却不明显，如酸碱中和反应，D项错误。考点化学反应速率题点化学反应速率的概念2.(双选)(2017沭阳高二期中)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()答案AD解析A装置不能用长颈漏斗，D装置产生的CO2能被Na2CO3溶液吸收，A、D项错误。考点化学反应速率题点化学反应速率的概念题组二根据定义式进行化学反应速率的有关计算3.在2 L密闭容器内，某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol，则用该气体表示该反应的平均反应速率为()A.0.4 molL1s1 B.0.3 molL1s1C.0.2 molL1s1 D.0.1 molL1s1答案C解析用该气体表示反应的平均反应速率为v0.2 molL1s1，C正确。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算4.在2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)B(g)2C(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，测得10 s内A的平均速率v(A)0.12 molL1s1，则反应进行到10 s时容器中B的物质的量是()A.1.6 mol B.2.8 molC.3.2 mol D.3.6 mol答案C解析10 s内v(B)v(A)0.04 molL1s1，故10 s内，n(B)10 s0.04 molL1s12 L0.8 mol，因此10 s时，容器内n(B)4 mol0.8 mol3.2 mol。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算5.把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中，发生反应：3X(g)Y(g)nZ(g)2W(g)，5 min末生成0.2 mol W，若测知以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 molL1min1，上述反应中Z气体的化学计量数n的值是()A.1 B.2 C.3 D.4答案A解析利用条件可求：v(W)0.02 molL1min1，利用计量数关系计算得n1。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算6.一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是()A.该反应的化学方程式为3B4D6A2CB.反应进行到1 s时，v(A)v(D)C.反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 molL1s1D.反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等答案C解析各物质的物质的量的变化量之比等于化学方程式中化学计量数之比，n(A)n(B)n(C)n(D)(1.20)mol(1.00.4) mol(1.00.2)mol(0.40)mol6342，所以化学方程式为3B4C6A2D，A项错误；不论在什么时刻，用各物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，B、D项错误。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算题组三根据三段式进行化学反应速率的有关计算7.在可逆反应2A(g)3B(g)xC(g)D(g)中，已知：反应开始加入的物质只有A、B，起始浓度A为5 molL1，B为3 molL1，前2 min C的平均反应速率为0.5 molL1min1,2 min后，测得D的浓度为0.5 molL1，则关于此反应的下列说法中正确的是()A.2 min末时A和B的浓度之比为53B.x1C.2 min末时B的浓度为1.5 molL1D.2 min末时A消耗的浓度为0.5 molL1答案C解析依题意2 min末c(C)0.5 molL1min12 min1 molL1，而c(D)0.5 molL1，所以x2。 2A(g)3B(g)2C(g)D(g)c(起始)/molL1 5 3 0 0c(变化)/molL1 1 1.5 1 0.5c(2 min末)/molL1 4 1.5 1 0.5可知C正确。考点化学反应速率题点化学反应速率的综合8.在一定温度下，向一个2 L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，经过一段时间后，测得容器内压强是起始时的0.9倍。在此时间段内H2的平均反应速率为0.1 molL1min1，则经过时间为()A.2 min B.3 min C.4 min D.5 min答案B解析N23H22NH3起始(mol) 1 3 0转化(mol) x 3x 2x剩余(mol) 1x 33x 2x由题意得：0.9x0.2v(H2)0.1 molL1min1t3 min。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算9.将4 mol A 气体和2 mol B 气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生反应：2A(g)B(g) 2C(g)。若2 s末测得C的浓度为 0.6 molL1，现有下列几种说法：用物质A表示的反应的平均速率为0.3 molL1s1；用物质B表示的反应的平均速率为0.6 molL1s1；2 s末，物质A的转化率为70 %；2 s末，物质B的浓度为0.7 molL1。其中正确的是()A. B.C. D.答案B解析由三段式表示：2A(g)B(g)2C(g)开始物质的量浓度(molL1) 2 1 0转化物质的量浓度(molL1) 0.6 0.3 0.62 s末物质的量浓度(molL1) 1.4 0.7 0.6所以v(A)0.3 molL1s1，v(B)0.15 molL1s1，A的转化率为100 %30 %。考点化学反应速率题点化学反应速率的计算题组四化学反应速率的大小比较10.下列四个数据都表示反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的正反应速率，其中反应速率相同的是()v(SO2)0.3 molL1min1v(SO3)0.9 molL1min1v(O2)0.15 molL1min1v(O2)2.25 molL1min1A. B.C. D.答案B解析同一反应中，不同物质表示的反应速率的数值之比等于化学计量数之比。以SO2表示的速率是0.3 molL1min1，同一反应中用O2表示的速率是0.15 molL1min1，代表相同反应速率。11.(2017扬州中学高二期中)在2A(g)B(g)=3C(g)4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是()A.vA0.5 molL1s1B.vB0.3 molL1s1C.vC0.8 molL1s1D.vD1.0 molL1s1答案B解析如果都用C物质表示该反应的反应速率，则根据反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知选项A、B、C、D表示的反应速率(molL1s1)分别是0.75、0.9、0.8、0.75，所以反应速率最快的是选项B，答案选B。考点化学反应速率题点化学反应速率大小的比较12.在a、b、c、d四个不同的容器中，在不同条件下进行反应2A(g)B(g)3C(g)4D(g)。在0t时间内测得：a容器中v(A)1 molL1s1，b容器中v(B)0.6 molL1s1，c容器中v(C)1.5 molL1s1，d容器中v(D)12 molL1min1。则在0t时间内，反应速率最大的是()A.a容器中 B.b容器中C.c容器中 D.d容器中答案B解析根据反应速率之比等于化学计量数之比，将四个不同容器中的反应速率用同一种物质表示，比较反应速率的大小。如统一用v(B)表示，则a容器中v(B)0.5 molL1s1，b容器中v(B)0.6 molL1s1，c容器中v(B)0.5 molL1s1，要注意d容器中v(D)12 molL1min1，速率的单位与其他不一致，则转化后v(B)0.05 molL1s1，由此可知b容器中反应速率最大。考点化学反应速率题点化学反应速率大小的比较综合强化13.某温度时，在2 L容器中，某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得：(1)在4 min末时，A、B的物质的量浓度c(A)_c(B)，从04 min内A、B的物质的量浓度变化量c(A)_c(B)(以上填“”“(2)0.05 molL1min1(3)2AB解析(1)由图可以看出，在4 min末n(A)n(B)0.4 mol，又因体积相等，所以c(A)c(B)，从0到4 min内c(A)0.2 molL1，c(B)0.1 molL1。(3)参加反应的各物质的物质的量之比为n(A)n(B)0.4 mol0.2 mol21,4 min后的一段时间以后A、B的物质的量不再改变，证明该反应达到化学平衡，此反应为可逆反应。考点化学反应速率的图像计算题题点nt图像题14.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)：_；_；_。答案实验现象产生气泡短实验结果长慢短快实验结论快注意事项(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)15.已知反应aA(g)bB(g)cC(g)，某温度下，在2 L密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。(1)从反应开始到12 s时，用A表示的反应速率为_。(2)经测定，前4 s内v(C)0.05 molL1s1，则该反应的化学方程式为_。(3)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。(4)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经相同时间后，测量三个容器中的反应速率分别为甲：v(A)0.3 molL1s1，乙：v(B)0.12 molL1s1，丙：v(C)9.6 molL1min1，则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为_。答案(1)0.05 molL1s1(2)3A(g)B(g)2C(g)(3)(4)乙甲丙解析(1)012 s内，c(A)0.8 molL10.2 molL10.6 molL1，v(A)0.6 molL112 s0.05 molL1s1。(2)前4 s内，c(A)0.8 molL10.5 molL10.3 molL1，v(A)0.3 molL14 s0.075 molL1s1；v(A)v(C)ac0.075 molL1s10.05 molL1s132；由图像知，012 s内c(A)c(B)0.6 molL10.2 molL131ab，则abc312，所以该反应的化学方程式为3A(g)B(g)2C(g)。(3)生成物C的浓度从0开始增加，到12 s时达到最大，c(A)c(C)ac32，所以c(C)20.6 molL130.4 molL1，则该曲线如图所示。(4)丙容器中v(C)9.6 molL1min10.16 molL1s1，则丙容器中v(B)0.08 molL1s1，甲容器中v(B)0.1 molL1s1，乙容器中v(B)0.12 molL1s1，故甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙甲丙。考点化学反应速率题点化学反应速率的综合