化學(xué)反應(yīng)速率及計算

1、第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率一化學(xué)反應(yīng)速率1. 概念：化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量，通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。2. 表達(dá)式：v；v表示平均速率，常用的單位是mol/(L·min)或mol/(L·s)。3. 表示化學(xué)反應(yīng)速率的注意事項(1)在同一化學(xué)反應(yīng)中，選用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，其數(shù)值可能相同也可能不相同，但它們表示的意義卻是完全相同的。因此，表示化學(xué)反應(yīng)速率時，必須指明用哪種物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)。(2)由于在反應(yīng)中純液體和固體的濃度是恒定不變的，因此對于有純液體或固體參加的反應(yīng)一般不用純液體或固體來表示化學(xué)反應(yīng)速率。(3)在同一個化學(xué)

2、反應(yīng)中，無論選用反應(yīng)物還是生成物來表示化學(xué)反應(yīng)速率，其值均為正值。(4)化學(xué)反應(yīng)速率通常是指某一段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時反應(yīng)速率。例1: 判斷下列描述的正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)化學(xué)反應(yīng)速率是指一定時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加。()(2)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 mol/(L·s)是指1 s時某物質(zhì)的濃度為0.8 mol/L。()(3)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值越大，反應(yīng)進(jìn)行得越快。()(4)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的大小可以推知化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。()(5)對于化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯。()答案：(1)×(2)&#

3、215;(3)×(4)(5)×即時練習(xí)：1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法，不正確的是(C)A化學(xué)反應(yīng)速率是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量B單位時間內(nèi)某物質(zhì)的濃度變化越大，則該物質(zhì)反應(yīng)就越快C化學(xué)反應(yīng)速率可以用單位時間內(nèi)生成某物質(zhì)的質(zhì)量的多少來表示D化學(xué)反應(yīng)速率常用單位有“mol/(L·s)”和“mol/(L·min)”2. 用純凈的CaCO3與1 mol·L1 100 mL稀鹽酸反應(yīng)制取CO2。關(guān)于此反應(yīng)，下列說法不正確的是(D)A可以用單位時間內(nèi)CaCO3質(zhì)量的減少表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率B可以用單位時間內(nèi)生成H2的量表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率C可以用

4、單位時間內(nèi)溶液中Ca2濃度的增加表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率D可以用單位時間內(nèi)CaCO3濃度的變化表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率3. 下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法中正確的是(D)A.對任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯B.化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加來表示C.若某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率為 0.5 mol/(L·min)，就是指在該時間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化都為0.5 mol/(L·min)D.化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的尺度二化學(xué)反應(yīng)速率的計算方法(1)利用反應(yīng)速率的定義式v。例2: 在N23H22NH3的反應(yīng)中，在5

5、 s內(nèi)NH3的濃度由1 mol/L減至6 mol/L。則NH3的平均反應(yīng)速率是(B)A2.4 mol/(L·s)B1.0 mol/(L·s)C0.8 mol/(L·s) D0.08 mol/(L·s)即時練習(xí)：1. 在鋁與稀硫酸的反應(yīng)中，已知10 s末硫酸的濃度減少了0.6 mol·L1，若不考慮反應(yīng)過程中溶液體積的變化，則10 s內(nèi)消耗硫酸的平均反應(yīng)速率是(A)A0.06 mol·L1·min1B1.8 mol·L1·min1C1.2 mol·L1·min1D0.18 mol

6、3;L1·min12. A與B反應(yīng)生成C，假定反應(yīng)由A、B開始，它們的起始濃度均為1 mol/L。反應(yīng)進(jìn)行2 min后A的濃度為0.8 mol/L，B的濃度為0.6 mol/L，C的濃度為 0.6 mol/L。2 min內(nèi)反應(yīng)的平均速率為：v(A)_，v(B)_，v(C)_。v(A)0.1 mol/(L·min)，v(B)0.2 mol/(L·min)，v(C)0.3 mol/(L·min)，3. 反應(yīng)4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，經(jīng)2 min后，B的濃度減少了0.6 mol/L。下列反應(yīng)速率的表示正確的是(B)A用B表示的反應(yīng)速率是0.3

7、mol/(L·s)B用B表示的反應(yīng)速率是0.3 mol/(L·min)C2 min末時的反應(yīng)速率，用B表示為0.3 mol/(L·min)D在這2 min內(nèi)用B表示的反應(yīng)速率的值是減小的(2) 反應(yīng)速率的定義式v，由于cB，有v例3：氨分解反應(yīng)在容積為2 L的密閉容器內(nèi)進(jìn)行。已知起始時氨氣的物質(zhì)的量為4 mol,5 s末為2.4 mol，則用氨氣表示該反應(yīng)的速率為(A)A0.32 mol·(L·s)1 B0.16 mol·(L·s)1C1.6 mol·(L·s)1 D0.8 mol·(L

8、3;s)1即時練習(xí)：1. 在2L密閉容器中加入4molA和6molB，發(fā)生以下反應(yīng)：4A(g)+6B(g) 4C(g) +5D(g)。若經(jīng)5s后，剩下的A是2.5mol，則A的反應(yīng)速率是（ B ）A0.225 mol /(L·s) B0.15 mol /(L·s) C0.45 mol /(L·s) D0.9 mol /(L·s)2. 在2 L密閉容器內(nèi)，某氣體反應(yīng)物在2 s內(nèi)由8 mol變?yōu)?.2 mol，則用該氣體表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為 (A)A0.4 mol·L1·s1 B0.3 mol·L1·s1C0.2

9、 mol·L1·s1 D0.1 mol·L1·s13. 氨分解反應(yīng)在容積為2 L的密閉容器內(nèi)進(jìn)行。已知起始時氨氣的物質(zhì)的量為4 mol,5 s末為2.4 mol，則用氨氣表示該反應(yīng)的速率為(A)A.0.32 mol·L1·s1 B.0.16 mol·L1·s1C.1.6 mol·L1·s1 D.0.8 mol·L1·s14. 在2L密閉容器中加入4molA和6molB，發(fā)生以下反應(yīng)：4A(g)+6B(g) 4C(g) +5D(g)。若經(jīng)5s后，剩下的A是2.5mol，則A的反

10、應(yīng)速率是（ B ）A0.225 mol /(L·s) B0.15 mol /(L·s) C0.45 mol /(L·s) D0.9 mol /(L·s)5. 5.6 g鐵粉投入到盛有100 mL 2 mol/L稀硫酸的燒杯中，2 min時鐵粉剛好溶解(溶解前后溶液體積變化忽略不計)，下列表示這個反應(yīng)的速率正確的是(C)Av(Fe)0.5 mol/(L·min)Bv(H2SO4)1 mol/(L·min)Cv(H2SO4)0.5 mol/(L·min)Dv(Fe)1 mol/(L·min)6. 對于反應(yīng)：4NH35O

11、24NO6H2O，在1 L密閉容器中進(jìn)行，半分鐘后水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45 mol，則v(NH3)_，v(O2)_，v(H2O)_0.6 mol/(L·min)0.75 mol/(L·min)09 mol/(L·min)（3）用不同的物質(zhì)表示同一時間的反應(yīng)速率時，其數(shù)值可能不同，但表達(dá)的意義相同，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。對于反應(yīng)mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)來說，即vAvBvCvDmnpq。例4：已知反應(yīng)：A3B=2CD，在某一段時間內(nèi)以A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為1 mol/(L·min)，則此段時間內(nèi)以C的濃度變

12、化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為()A0.5 mol/(L·min)B1 mol/(L·min)C2 mol/(L·min) D3 mol/(L·min)解析：選C根據(jù)反應(yīng)速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，即v(A)v(C)12，而 v(A)1 mol/(L·min)，則v(C)2 mol/(L·min)。即時練習(xí)：1. 對于化學(xué)反應(yīng)3W(g)2X(g)= 4Y(g)3Z(g)，下列反應(yīng)速率關(guān)系中，正確的是()Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X)解析：選C速率之比等于方程式的計量系數(shù)之比。A

13、項，v(W)v(Z)；B項，3v(X)2v(Z)；C項，2v(X)v(Y)；D項，2v(W)3v(X)。2. 在N23H2 2NH3的反應(yīng)中，在5 s內(nèi)N2的濃度由6 mol/L減至2 mol/L。則NH3的化學(xué)反應(yīng)速率是()A2.4 mol/(L·s) B1.6 mol/(L·s)C0.8 mol/(L·s) D0.08 mol/(L·s)解析：選Bv(N2)0.8 mol/(L·s)，則 v(NH3)2v(N2)1.6 mol/(L·s)。3. 在鋁與稀硫酸的反應(yīng)中，已知10 s末硫酸的濃度減少了0.6 mol/L，若不考慮反應(yīng)過

14、程中溶液體積的變化，則 10 s 內(nèi)生成硫酸鋁的平均反應(yīng)速率是()A0.02 mol/(L·min)B1.8 mol/(L·min)C1.2 mol/(L·min)D0.18 mol/(L·min)解析：選Cv(H2SO4)0.06 mol/(L·s)，vAl2(SO4)3×0.06 mol/(L·s)0.02 mol/(L·s)×60 s/min1.2 mol/(L·min)。4. 5.6 g鐵粉投入到盛有100 mL 2 mol/L稀硫酸的燒杯中，2 min時鐵粉剛好溶解(溶解前后溶液體積變

15、化忽略不計)，下列表示這個反應(yīng)的速率正確的是()Av(Fe)0.5 mol/(L·min)Bv(H2SO4)1 mol/(L·min)Cv(H2SO4)0.5 mol/(L·min)Dv(FeSO4)1 mol/(L·min)解析：選C鐵粉為固體，其物質(zhì)的量濃度可視為常數(shù)，不能用來表示化學(xué)反應(yīng)速率，A錯；反應(yīng)的鐵粉是0.1 mol，參加反應(yīng)的H2SO4為0.1 mol，所以v(H2SO4)0.5 mol/(L·min)，v(FeSO4)0.5 mol/(L·min)，B、D錯。5. A、B、C均是氣態(tài)物質(zhì)，在mAnBpC反應(yīng)中，反應(yīng)開

16、始10s后，A減少1mol，B減少1.25mol，C增加0.5mol，則mnp為（ ）A、132B、312C、452D、無法確定6. 反應(yīng)4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)在10 L的密閉容器中進(jìn)行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45 mol，則此反應(yīng)的平均速率v(X)可表示為(C)Av(NH3)0.010 mol·L1·s1Bv(O2)0.001 0 mol·L1·s1Cv(NO)0.001 0 mol·L1·s1Dv(H2O)0.045 mol·L1·s1（4）利用反應(yīng)速率的定義式v進(jìn)

17、行式子的變換，求n和t例5：在N23H22NH3的反應(yīng)中，經(jīng)過一段時間后，NH3的濃度增加了0.6 mol·L1，在此段時間內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45 mol·L1·s1，則此段時間是(B)A1 s B2 s C44 s D1.33 s即時練習(xí)：1把0.6 mol X氣體和0.4 mol Y氣體混合于2 L的密閉容器中，使它們發(fā)生如下反應(yīng)3X(g)Y(g) nZ(g)2W(g)，5 min末已生成0.2 mol W，若測知以Z表示的平均反應(yīng)速率為0.01 mol/(L·min)，則n是()A1 B2 C3 D4解析：選Av(W)0.02 mol

18、/(L·min)，由 ，則n1。2. 在N23H22NH3的反應(yīng)中，經(jīng)過一段時間后，NH3的濃度增加了0.6 mol·L1，在此段時間內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45 mol·L1·s1，則此段時間是()A.1 s B.2 s C.44 s D.1.33 s3.在2 L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)3A(g)B(g)=2C(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，測得10 s內(nèi)A的平均速率v(A)0.12 mol·L1·s1，則反應(yīng)進(jìn)行到10 s時容器中B的物質(zhì)的量是()A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.

19、6 mol4在2 L密閉容器中，發(fā)生3A（g）B（g）=2C（g）的反應(yīng)，若最初加入A和B都是4 mol，A的平均反應(yīng)速率為0.12 mol·1· s1，則10 s后容器中B的物質(zhì)的量是（ ）A、1.6 mol B、2.8 mol C、3.2 mol D、3.6 mol5. 將10 mol A和5 mol B放入10 L真空容器內(nèi)，某溫度下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)B(g)= 2C(g)，在最初的0.2 s內(nèi)，消耗A的平均速率為0.06 mol/(L·s)，則在0.2 s 時，容器中C的物質(zhì)的量是 ()A0.12 mol B0.08 mol C0.04 mol D0.8

20、 mol解析：選Bv(A)v(C)32，則v(C)0.04 mol/(L·s)，n(C)0.2 s×0.04 mol/(L·s)×10 L0.08 mol(5)利用“三段式”計算格式進(jìn)行計算：寫出化學(xué)方程式。根據(jù)題意，依次列出各反應(yīng)物和生成物的起始濃度(或物質(zhì)的量，下同)、濃度的變化量及一段時間后的濃度，未知量可設(shè)未知數(shù)表示，即“三段式”。根據(jù)起始濃度與一段時間后的濃度的差等于濃度的變化量及變化量之比等于對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，列出關(guān)系式計算。計算中注意以下量的關(guān)系：對反應(yīng)物：c(起始)c(轉(zhuǎn)化)c(某時刻)；對生成物：c(起始)c(轉(zhuǎn)化)c(某時刻)

21、；轉(zhuǎn)化率×100%。物質(zhì)的百分含量=溶質(zhì)的質(zhì)量/溶液的質(zhì)量*100%例6：將4 mol A 氣體和2 mol B 氣體在2 L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)B(g)2C(g)。若2 s末測得C的濃度為 0.6 mol/L，現(xiàn)有下列幾種說法：用物質(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3 mol/(L·s)；用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6 mol/(L·s)；2 s末，物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%；2 s末，物質(zhì)B的濃度為0.7 mol/L。其中正確的是()ABC D解析由三段式表示：2A(g)B(g) 2C(g)開始物質(zhì)的量濃度(mol/L) 2 1 0

22、轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度(mol/L) 0.6 0.3 0.62 s末物質(zhì)的量濃度(mol/L) 1.4 0.7 0.6所以v(A)0.3 mol/(L·s)，v(B)0.15 mol/(L·s)，A的轉(zhuǎn)化率為 ×100%30%，2 s末時c(B)0.7 mol/L。答案B即時練習(xí)：1. 向體積為2 L的密閉容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，進(jìn)行可逆反應(yīng)：2SO2O22SO3，反應(yīng)2 min后，測得O2的物質(zhì)的量為0.8 mol。(1)2 min內(nèi)，SO2的物質(zhì)的量減少了_，SO3的物質(zhì)的量增加了_。(2)若用O2的濃度變化來表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率，則v(O2

23、)_。解析：2SO2O22SO3n(初)/mol 21 0n/mol 0.4 0.2 0.4m(2 min)/mol 1.6 0.8 0.4(1)n(SO3)n(SO2)2n(O2)(1 mol0.8 mol)×20.4 mol。(2)v(O2)0.05 mol/(L·min)。答案：(1)0.4 mol0.4 mol(2)0.05 mol/(L·min)2. 在一定溫度下，向一個2 L的真空密閉容器中(預(yù)先裝入催化劑)通入1 mol N2和3 mol H2，經(jīng)過一段時間后，測得容器內(nèi)壓強(qiáng)是起始時的0.9倍。在此時間段內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為0.1 mol·

24、;L1·min1，則經(jīng)過時間為(B)A.2 min B.3 min C.4 min D.5 min3. 將等物質(zhì)的量的A和B，混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)B(g)=xC(g)2D(g)，經(jīng)過5 min后測得D的濃度為0.5 mol·L1，c(A)c(B)35，C的反應(yīng)速率是0.1 mol·L1·min1，A在5 min末的濃度是_，B的平均反應(yīng)速率是_，x的值是_。答案：0.75 mol·L10.05 mol·L1·min12三. 化學(xué)反應(yīng)速率的比較對于同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示的數(shù)值可能不同，但比

25、較反應(yīng)速率的大小不能只看數(shù)值的大小，而要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化，具體比較方法如下：(1)歸一法：將不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率。(2)比值法：比較同一物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率或除以化學(xué)計量數(shù)之后的數(shù)值。數(shù)值越大，反應(yīng)進(jìn)行的越快。如反應(yīng)：aAbB=cC，比較 與 ，若 ，則A的反應(yīng)速率比B例3： 對于反應(yīng)A23B2=2C來說，以下化學(xué)反應(yīng)速率的表示中，反應(yīng)速率最快的是()Av(B2)0.8 mol/(L·s)Bv(A2)0.4 mol/(L·s)Cv(C)0.6 mol/(L·s)Dv(B2)0.42 mol/(L·s)即時練習(xí)：1. 在四個不同的容

26、器中，在不同條件下進(jìn)行反應(yīng)：N2+3H22NH3 根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果判斷，生成氨氣的速率最快的是（  B  ） A. V（H2）=0.2molL1s1       B. V（N2）=0.4molL1min1C. V（NH3）=0.3molL1s1      D. （H2）=0.6molL1min12反應(yīng)A3B=2C2D在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為v(A)0.15 mol·L1·

27、;s1 v(B)0.60 mol·L1·s1v(C)0.40 mol·L1·s1 v(D)0.45 mol·L1·s1該反應(yīng)進(jìn)行得快慢順序為_。>>3. 在2AB3C4D反應(yīng)中，表示該反應(yīng)速率最快的是 （ B ） A、v（A）0.5 mol·1·1 B、v（B）0.3 mol·1·1C、v（C）0.8 mol·1·1 D、v（D）1 mol·1·14. 在不同條件下，分別測得反應(yīng)2SO2O22SO3的化學(xué)反應(yīng)速率，其中表示該反應(yīng)進(jìn)行得最快的是(

28、D)Av(SO2)4 mol·L1·min1 Bv(O2)3 mol·L1·min1Cv(SO2)0.1 mol·L1·s1 Dv(O2)0.1 mol·L1·s15. 反應(yīng)A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為()v(A)0.45 mol/(L·min)v(B)0.6 mol/(L·s)v(C)0.4 mol/(L·s)v(D)0.45 mol/(L·s)下列有關(guān)反應(yīng)速率的比較中正確的是()A>>B<<C>&g

29、t;> D>>>解析若四種反應(yīng)速率都用A表示單位mol/(L·s)，數(shù)值分別為：v(A)0.007 5 mol/(L·s)；v(A)0.2 mol/(L·s)；v(A)0.2 mol/(L·s)；v(D)0.225 mol/(L·s)，所以>>，故A正確。例5：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)方程式的關(guān)系根據(jù)右圖填空：(1)反應(yīng)物是_；生成物是_。(2)在2 min內(nèi)用A、B、C表示的化學(xué)反應(yīng)速率分別為_、_、_。(3)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 答案(1)A、BC(2)3 mol·L1·min12 mo

30、l·L1·min1 3 mol·L1·min1(3)3A2B3C即時練習(xí)：1. 某溫度時，在2 L容器中X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如下圖所示，由圖中數(shù)據(jù)分析，可知：(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)該反應(yīng)開始至2 min，X的平均反應(yīng)速率為_。解析：從圖像可知，X、Y為反應(yīng)物，Z是生成物，且：n(X)n(Y)n(Z)(10.7)(10.9)(0.20)312，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為3XY=2Z。v(X)0.075 mol/(L·min)答案：(1)3XY2Z(2)0.075 mol/(L·min)2. 一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是()A反應(yīng)從開始到10s時，用Z表示的反應(yīng)速率為0.158 mol/(L·s)B反應(yīng)從開始到10s時，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79 mol/LC反應(yīng)從開始到10