6.1.1化學反應速率-高一化學講義（蘇教2019）原卷版

專題6化學反應與能量變化第一單元化學反應速率與反應限度第1課時化學反應速率[學習目標]1、了解化學反應速率的概念和表示方法，并能進行簡單計算。2、理解影響化學反應速率的因素及規(guī)律，并能合理解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)化學現(xiàn)象。3、學會運用變量控制研究影響化學反應速率的方法。課前預習課前預習知識點01化學反應速率1．概念：化學反應速率是用來衡量化學反應的快慢的物理量。2．表示方法：可用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。3．表達式：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。其中：Δc為濃度的變化量，一般以mol·L1為單位，Δn為物質(zhì)的量的變化量，單位是mol；Δt為時間，單位常用min、s、hr表示。4．常用單位：mol·L1·min1、mol·L1·s1。知識點02有關(guān)化學反應速率的簡單計算1．計算依據(jù)：v＝eq\f(Δc,Δt)或v＝eq\f(Δn,V·Δt)2．計算實例：（1）在一個體積為2L的密閉容器中發(fā)生反應2SO2＋O22SO3，開始時向容器中充入一定量的SO2和O2，經(jīng)過5s后，測得SO3的物質(zhì)的量為0.8mol。填寫下表：有關(guān)反應物質(zhì)SO2O2SO3物質(zhì)的量變化(Δn)/mol物質(zhì)的量濃度變化(Δc)/mol·L－1化學反應速率(v)/mol·L－1·s－1化學反應速率之比（2）由上面的計算可以得出：化學反應速率之比=_________________之比=_________________之比=_____________________之比。知識點總結(jié)知識點總結(jié)一、生活中化學反應的快慢1、煙花的爆炸——極快2、食物的腐敗、鐵的生銹——慢3、水滴石穿——非常緩慢二、實驗探究實驗步驟實驗現(xiàn)象劇烈反應，產(chǎn)生氣泡較快緩慢反應，產(chǎn)生氣泡較慢實驗結(jié)論鎂與鹽酸的反應比鐵更快三、化學反應速率的概念、公式、單位1、概念：化學反應速率是用來衡量化學反應進行的快慢的物理量，通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少量或者生成物的增加量（取正值）來表示。2、公式：v（B）=V表示B物質(zhì)的反應速率；?c（B）表示?3、單位：mol·L1·min1或mol·L1·S1注意：（1）v（B）在同一化學反應里，用不同的物質(zhì)表示的反應速率可能不同，但意義相同，故描述反應速率時必須指明具體的物質(zhì)。（2）?c（B）固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc=0因此不用固體或純液體表示化學反應速率（3）?t4、用不同物質(zhì)表示化學反應速率時的關(guān)系在同一化學反應中,若用不同物質(zhì)的濃度變化來表示化學反應速率,其數(shù)值之比等于該反應化學方程式中相應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比,如對于化學反應aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d。5、化學反應速率大小的比較方法(1)歸一法：若單位不統(tǒng)一，則要換算成相同的單位；若為不同物質(zhì)表示的反應速率，則要換算成同一物質(zhì)來表示反應速率；再比較數(shù)值的大小。(2)比值法：比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率。四、計算方法1、三段式法：（1）寫出有關(guān)反應的化學方程式。（2）找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。（3）根據(jù)已知條件計算。例：對于化學反應mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，設A、B兩物質(zhì)的起始濃度分別為，amol/L、bmol/L，mxmol/L為ts內(nèi)反應物A的轉(zhuǎn)化濃度，則：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始濃度：ab00轉(zhuǎn)化濃度：mxnxpxqxts時的濃度：amxbnxppxqqxv(A)=mxtmol/L1·sv(B)=nxtmol/L1·sv(C)=pxtmol/L1·sv(D)=qxtmol/L1·s2、相關(guān)計算(1)計算用某物質(zhì)的濃度變化表示的化學反應速率。(2)同一化學反應中,用不同物質(zhì)表示的化學反應速率間的相互轉(zhuǎn)化。(3)根據(jù)反應速率,計算反應進行的時間或確定某物質(zhì)的濃度變化量。(4)根據(jù)不同物質(zhì)的反應速率關(guān)系確定反應的化學方程式。(5)比較同一化學反應在不同條件下化學反應速率的相對大小。【大招總結(jié)】1．Δt表示某一時間段，故化學反應速率是平均速率，而非瞬時速率。2．表示化學反應速率時，必須指明具體的物質(zhì)，因為同一化學反應，用不同的物質(zhì)表示反應速率，其數(shù)值可能不同。例如，化學反應N2＋3H22NH3，用H2表示該反應的反應速率時寫成v(H2)。3．對于有固體或純液體參加的反應，由于固體或純液體的濃度為一常數(shù)，即Δc＝0(無意義)，所以不用固體或純液體表示反應速率。4．對于一個具體的化學反應，反應物和生成物的物質(zhì)的量的變化是按化學方程式中化學計量數(shù)之比進行的，所以化學反應中各物質(zhì)的反應速率之比等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。對于反應aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D均不是固體或純液體)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝a∶b∶c∶d。5．在同一時間內(nèi)的同一個化學反應里，雖然用不同物質(zhì)表示的化學反應速率不一定相同，但它們表示的意義相同，即一種物質(zhì)的化學反應速率就代表了整個化學反應的反應速率。6．定義式v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)。已知任意兩個量，可求第三個量。7．化學計量數(shù)轉(zhuǎn)換法對于同一個化學反應，用不同物質(zhì)的濃度變化表示的反應速率之比等于相應物質(zhì)在反應方程式中的化學計量數(shù)之比。例如：對于反應aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。8．三段式計算設amol·L－1、bmol·L－1分別為A、B兩物質(zhì)的起始濃度，mxmol·L－1為反應物A的轉(zhuǎn)化濃度，nxmol·L－1為B的轉(zhuǎn)化濃度，則：mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)起始濃度/mol·L－1ab00轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1mxnxpxqx某時刻濃度/mol·L－1a－mxb－nxpxqx（1）將不同物質(zhì)表示的速率換算成同一物質(zhì)表示的反應速率，再進行比較。（2）用不同物質(zhì)表示的反應速率進行比較：反應速率與對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比越大，它的反應速率越大。如反應aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通過比較不同情況下eq\f(v(A),a)、eq\f(v(B),b)、eq\f(v(C),c)、eq\f(v(D),d)的相對大小，該比值越大，化學反應速率越大。（3）單位要一致。（1）一般來說，化學反應不是等速進行的，因此某一時間內(nèi)的反應速率實際上是這一段時間內(nèi)的平均速率。（2）化學反應速率無論是用反應物還是生成物表示，其化學反應速率都為正值。（3）固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc=0，因此不用固體或純液體表示化學反應速率。9、化學反應速率的比較方法定性比較通過觀察實驗現(xiàn)象，如反應的劇烈程度、產(chǎn)生氣泡或沉淀的快慢、固體消失或氣體充滿所需時間的長短等來定性判斷化學反應的快慢。如K與水反應比Na與水反應劇烈，則反應速率：K＞Na。定量比較同一化學反應速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同，比較化學反應速率的快慢不能只看數(shù)值大小，還要進行一定的轉(zhuǎn)化。（1）“化物質(zhì)”：將不同物質(zhì)的化學反應速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的化學反應速率，或分別除以相應物質(zhì)的化學計量數(shù)，所得數(shù)值大的速率大。（2）“化單位”：若化學反應速率的單位不一致，需轉(zhuǎn)化為同一單位。典型例題典型例題【例1】下列關(guān)于化學反應速率的說法正確的是A．因是同一反應，所以用不同物質(zhì)表示化學反應速率時，所得數(shù)值是相同的B．根據(jù)化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢C．化學反應速率為“1mol/(L?min)”表示的意思是：時間為1min時，某物質(zhì)的濃度為1mol/LD．化學反應速率是指一定時間內(nèi)任何一種反應物濃度的減少或者任何一種生成物濃度的增加【答案】B【詳解】A．同一反應，用不同物質(zhì)表示化學反應速率時，數(shù)值比值等于方程式的系數(shù)之比，則不一定相等，故A錯誤；B．化學反應速率的大小可以體現(xiàn)化學反應進行的快慢，即根據(jù)化學反應速率的大小可以判斷化學反應進行的快慢，故B正確；C．化學反應速率為“1mol/(L?min)”表示的意思是：時間1min內(nèi)，某物質(zhì)的濃度變化量為1mol/L，故C錯誤；D．化學反應的反應速率不能用固體物質(zhì)單位時間內(nèi)濃度的變化量表示，故D錯誤；故答案為B。【例2】已知某反應的各物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)如下：據(jù)此可推算出上述反應化學方程式中，各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比是A．9∶3∶4 B．3∶1∶2 C．2∶1∶3 D．3∶2∶1【答案】B【詳解】根據(jù)起始濃度和2s末濃度可知A、B、C轉(zhuǎn)化的濃度分別為：A：3.01.8=1.2mol/L，B：1.00.6=0.4mol/L，C：0.80=0.8mol/L，轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度之比等于系數(shù)之比，所以a:b:c=3:1:2；B項正確；答案選B?！军c睛】在反應中，A、B、C是按方程式的系數(shù)比變化的，所以變化的物質(zhì)的量之比等于方程式的系數(shù)比。A、B、C在同一個反應中，體積相同，所以各物質(zhì)變化的物質(zhì)的量濃度之比等于變化的物質(zhì)的量之比，所以變化的物質(zhì)的量濃度之比等于方程式的系數(shù)比。【例3】對于反應A(g)+2B(g)=3C(s)+2D(g)來說，下列反應速率最快的是（）A．v(A)=0.32mol·L1·min1 B．v(B)=0.55mol·L1·min1C．v(C)=0.02mol·L1·s1 D．v(D)=0.01mol·L1·s1【答案】A【詳解】首先將用不同物質(zhì)表示的化學反應速率均轉(zhuǎn)化成物質(zhì)A表示的化學反應速率，且單位一致，A．v(A)=0.32mol·L1·min1；B．v(B)=0.55mol·L1·min1，轉(zhuǎn)化為用A表示的反應速率為v(A)=0.275mol·L1·min1；C．物質(zhì)C為固體，濃度視為常數(shù)，保持不變，則不能用來表示反應速率；D．v(D)=0.01mol·L1·s1，轉(zhuǎn)化為用A表示的反應速率為v(A)=；故A項表示的反應速率最大，故A符合；故選A。【例4】某反應2A(g)+B(g)?C(g)經(jīng)10s后A的物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L，B的物質(zhì)的量濃度降低了0.02mol/L，則A物質(zhì)的起始濃度為A．0.24mol/L B．0.6mol/L C．2.4mol/L D．4.2mol/L【答案】A【詳解】可逆反應2A(g)+B(g)?C(g)，經(jīng)過10s后，B的濃度降低了0.02mol?L1，則A的濃度降低了2×0.02mol?L1=0.04mol?L1，因此A的起始濃度為0.2mol?L1+0.04mol?L1=0.24mol?L1；答案選A?！纠?】一定溫度下，向2L恒容密閉容器中充入0.4molNH3和0.5molO2發(fā)生反應4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)。4min后，NO的濃度為0.06mol·L1。下列有關(guān)說法錯誤的是（）A．4min末，用NO表示的反應速率為0.03mol·L1·min1B．4min末，NH3的濃度為0.14mol·L1C．0～4min內(nèi)，生成的水的質(zhì)量為3.24gD．0～4min內(nèi)，O2的物質(zhì)的量減少了0.15mol【答案】A【詳解】A．4min末，用NO表示的反應速率為=0.015mol·L1·min1，A錯誤；B．4min末，NH3的濃度為=0.14mol·L1，B正確；C．0～4min內(nèi)，生成的水的物質(zhì)的量為0.18mol，質(zhì)量為0.18mol18g/mol=3.24g，C正確；D．0～4min內(nèi)，O2的物質(zhì)的量減少了0.15mol，D正確；故選A。強化訓練強化訓練1．某溫度下，化學反應A=B+C中反應物A的濃度在5s內(nèi)從2.0mol?L1減少到1.0mol?L—1。在這段時間內(nèi)，用A的濃度變化表示的平均反應速率為A．0.4mol?L1 B．0.2mol?L1C．0.4mol?L1?s1 D．0.2mol?L1?s12．在四種不同條件下，分別進行反應，實驗測得反應速率分別為①、②、③、④。下列關(guān)于四種條件下的反應速率大小關(guān)系的判斷正確的是A．②>①>③>④ B．④>②>③>①C．④>②=①>③ D．④>②>①=③3．下列關(guān)于化學反應速率的說法中，正確的是A．化學反應速率是指某一時刻，某種反應物的瞬時反應速率B．化學反應速率為0.8mol·L1·s1是指反應1s時某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L1C．根據(jù)化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢D．化學反應速率可用反應體系中任何一種物質(zhì)濃度的變化來表示4．反應在四種不同情況下的反應速率分別如下，其中反應速率最快的是A． B．C． D．5．在1L密閉容器中加入1molN2和3molH2，一定條件下發(fā)生反應：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，1min后測得生成0.06molNH3，該時間段內(nèi)以氨氣表示的平均反應速率為A．0.06mol/(L·min) B．0.04mol/(L·min)C．0.12mol/(L·min) D．0.24mol/(L·min)6．在2A(g)+B(g)?3C(s)+4D(g)反應中，下列表示該反應速率最快的是A．v(B)=0.3mol·L1·s1 B．v(A)=0.5mol·L1·min1C．v(C)=0.8mol·L1·s1 D．v(D)=1mol·L1·min17．將和充入一容積為的密閉容器中(溫度保持不變)，發(fā)生反應。測得的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示(圖中字母后的數(shù)字表示對應的坐標)。該反應在內(nèi)的平均反應速率是A． B．C． D．8．在2A(g)＋B(g)3C(g)＋4D(g)反應中，表示該反應速率最快的是A．v(A)＝0.5mol/(L·s) B．v(D)＝1mol/(L·s)C．v(C)＝0.8mol/(L·s) D．v(B)＝1mol/(L·s)9．已知可在一定條件下進行反應：M(g)＋3N(g)?2P(g)＋2Q(g)，改變條件測得化學反應速率如下，其中能正確表示反應最快速率的是A．v(M)=0.5mol·L1·min1 B．v(N)=1.2mol·L1·min1C．v(Q)=0.4mol·L1·min1 D．v(P)=0.01mol·L1·s110．在A+B=3C+4D的反應中,下列表示該反應的化學反應速度最快的是A．V(A)=0.5mol/(L·s) B．V(B)=0.3mol/(L·s)C．V(C)=0.8mol/(L·s) D．V(D)=1mol/(L·s)11．一定溫度下，在2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：，反應過程中的部分數(shù)據(jù)如下表所示。n/mint/min02.02.4050.9101.6151.6下列說法正確的是A．該反應在第5min達到平衡B．平衡時，C．0~5min內(nèi)，A的平均反應速率為D．物質(zhì)B的平衡轉(zhuǎn)化率約為33.3%12．在體積為2L的密閉容器中充入2mol的氮氣與8mol氫氣，一定條件下發(fā)生反應4min后，測得容器內(nèi)還剩余0.4mol的氮氣，則用氮氣表示該反應的反應速率為（

）A．0.4mol?L﹣1?min﹣1 B．0.6mol?L﹣1?min﹣1 C．0.2mol?L﹣1?min﹣1 D．無法計算13．反應在四種不同情況下的反應速率如下，則反應速率由快到慢的順序為①②③④A．②>④>③>① B．②=③>④>① C．①>②=③>④ D．④>①>②>③14．反應在四種不同情況下的反應速率分別如下：①

②③

④則該反應進行的快慢順序為A．④＞③＞②＞① B．①＞④＞②＞③C．④＞③＝②＞① D．①＞④＞③＞②15．在一定溫度下，將氣體X和氣體Y各0.16mol充入10L恒容密閉容器中，發(fā)生反應X(g)+Y(g)2Z(g)△H＜0，一段時間后達到平衡。反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表：

t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列說法正確的是A．該溫度下此反應的平衡常數(shù)K=1.44B．其他條件不變，降低溫度，反應達到新平衡前v(逆)＞v(正)C．反應前2min的平均速率v(Z)=2.0×10－3mol/（L·min）D．其他條件不變，再充入0.2molX，平衡時Y的體積分數(shù)增大16．在體積為2L密閉容器中加入反應物A、B，發(fā)生如下反應：A＋2B3C。經(jīng)2min后，A的濃度從開始時的1.0mol·L－1降到0.8mol·L－1。已知反應開始時B的濃度是1.2mol·L－1。則：2min末B的濃度，C的物質(zhì)的量。2min內(nèi)，用A物質(zhì)的濃度變化來表示該反應的反應速率，即V（A）＝。17．丁烯(C4H8)是重要的化工原料，可由丁烷(C4H10)催化脫氫制備，反應如下：CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CHCH2CH3(g)+H2(g)ΔH已知：i.該工藝過程的副產(chǎn)物有炭(C)，生成的積炭會附著在催化劑表面，影響催化效果。ii.溫度過高會引發(fā)正丁烷裂解生成低碳烴類的副反應。iii.H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH1CH3CH2CH2CH3(g)+O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l)ΔH2CH2=CHCH2CH3(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l)ΔH3(1)用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示丁烷催化脫氫反應的反應熱ΔH=。(2)尋找高效的催化劑是脫氫反應重要的研究課題之一。①催化劑使用一段時間后活性會下降，通入適量氫氣可使其改善，氫氣的作用是。②其他條件相同時，以SiO2為載體與不同質(zhì)量百分比的CrOx組合，催化效果相關(guān)數(shù)據(jù)如表。實驗組催化劑組成正丁烷轉(zhuǎn)化率/%正丁烯收率/%1無催化劑50.352SiO250.353SiO2+9%CrOx25.518.34SiO2+15%CrOx27.520.655SiO2+21%CrOx2417.87下列說法正確的是(填序號)。a.脫氫反應中SiO2不起催化作用b.CrOx的含量越高，反應的催化效果越好c.CrOx的含量對丁烷脫氫反應的焓變無影響(3)其他條件相同，30min時測得正丁烷轉(zhuǎn)化率、正丁烯收率隨溫度的變化如圖1。[收率=×100%]①實際生產(chǎn)溫度選擇590℃，由圖1說明其理由是。②590℃時，向體積為1L的密閉容器中充入3mol正丁烷氣體，據(jù)圖1計算0~30min內(nèi)生成正丁烯的平均反應速率為mol/(L·min)。(4)其他條件相同，30min時正丁烷轉(zhuǎn)化率、正丁烯收率隨進料氣中的變化如圖2。圖2中，＞2.5后，正丁烷轉(zhuǎn)化率和正丁烯收率呈減小趨勢，原因是。18．Ⅰ﹒在容積為2L的密閉容器中進行如下反應：A(g)＋2B(g)3C(g)＋nD(g)，開始時A為4mol，B為6mol，5min末時測得C的物質(zhì)的量為3mol，用D表示的化學反應速率v(D)為0.2mol·L1·min1。計算：(1)5min末A的物質(zhì)的量濃度為，A的轉(zhuǎn)化率為。(2)前5min內(nèi)用B表示的化學反應速率v(B)為。(3)化學方程式中n=。(4)此反應在四種不同情況下的反應速率分別為：①v(A)=5mol·L1·min1②v(B)=6mol·L1·min1③v(C)=0.2mol·L1·s1④v(D)=8mol·L1·min1其中反應速率最快的是(填序號)。Ⅱ．H2O2不穩(wěn)定、易分解，F(xiàn)e3＋、Cu2＋等對其分解起催化作用，為比較Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果，某化學研究小組同學