2018高中化學 第二章 化學反應速率和化學平衡 第一節(jié) 化學反應速率導學案 新人教版選修4

1、第一節(jié)化學反應速率學習目標定位1.了解化學反應速率的概念，會定量表示化學反應速率。2.掌握化學反應速率的簡單計算，學會化學反應速率的測定方法，會比較化學反應速率的快慢。一化學反應速率表示方法與計算1.化學反應速率是定量描述化學反應進行快慢程度的物理量。通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。其數(shù)學表達式為v或v。c表示某物質濃度的變化，常用單位molL1；t表示時間變化，常用單位s、min或h。2.在一個容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應：2SO2O22SO3，經(jīng)5 s后，測得SO3的物質的量為0.8 mol，填寫下表：有關反應物質SO2O2SO3物質的量變化(mol)0.80

2、.40.8物質的量濃度變化(molL1)0.40.20.4化學反應速率(molL1s1)0.080.040.08速率之比v(SO2)v(O2)v(SO3)2123.分析上表可知：(1)一般來說，隨著反應的逐漸進行，反應物濃度會逐漸減小，化學反應速率也會逐漸減慢。因此，化學反應速率通常是指某一段時間內(nèi)的平均反應速率，而不是瞬時反應速率。(2)在同一化學反應中，選用不同物質表示化學反應速率，其數(shù)值可能相同也可能不相同，但表示的意義相同。因此，表示化學反應速率時，必須指明用哪種物質作標準，在速率v的后面將該物質的化學式用括號括起來。(3)用不同反應物表示化學反應速率時，化學反應速率之比物質的量濃度變

3、化之比物質的量變化之比化學計量數(shù)之比。(4)在一定溫度下，固態(tài)、液態(tài)物質的濃度視為一個常數(shù)，故上述表示化學反應速率的方法不適用于固態(tài)物質或純液態(tài)物質。歸納總結1.化學反應速率的計算(1)公式法：利用v(A)計算注意：c(A)指物質A濃度的變化，而不是物質的量的變化。(2)化學計量數(shù)法：利用化學反應速率之比化學計量數(shù)之比(3)三段式法：利用起始量、變化量、一段時間后的量的關系計算例如：反應 mA nBpC起始濃度(molL1) a b c轉化濃度(molL1) x 某時刻濃度(molL1) ax b cv(B)。計算中注意以下量的關系：對反應物：c(起始)c(轉化)c(某時刻)對生成物：c(起始

4、)c(轉化)c(某時刻)2.比較同一化學反應不同條件下反應速率快慢的方法“一看”：看化學反應速率的單位是否統(tǒng)一；“二化”：將不同的化學反應速率轉化為同一種物質的化學反應速率或分別除以相應物質的化學計量數(shù)；“三比較”：比較同一種物質的化學反應速率的數(shù)值或分別除以相應物質的化學計量數(shù)。之后的數(shù)值，數(shù)值越大，反應速率越大。如反應aA(g)bB(g)=cC(g)，比較與，若，則v(A)表示的反應速率大于v(B)表示的反應速率。1.反應4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)在10 L密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質的量增加了0.45 mol，則此反應的平均速率v(X)(反應物的消耗速

5、率或產(chǎn)物的生成速率)可表示為()A.v(NH3)0.010 molL1s1B.v(O2)0.001 0 molL1s1C.v(NO)0.001 0 molL1s1D.v(H2O)0.045 molL1s1答案C解析c(H2O)0.045 molL1，v(H2O)0.001 5 molL1s1，v(NH3)v(H2O)0.001 5 molL1s10.001 0 molL1s1，v(O2)v(H2O)0.001 5 molL1s10.001 25 molL1s1，v(NO)v(NH3)0.001 0 molL1s1。2.反應A3B2C2D在四種不同情況下的反應速率分別為v(A)0.15 molL

6、1min1v(B)0.01 molL1s1v(C)0.40 molL1min1v(D)0.45 molL1min1則該反應在不同情況下進行的快慢順序為_。答案解析方法一：將以不同物質表示的反應速率換算為用同一物質表示的速率，再比較速率數(shù)值的大小。若以物質A為標準，根據(jù)用不同物質表示同一反應的速率時，速率之比等于各物質的化學計量數(shù)之比，將、的反應速率換算為用物質A表示的反應速率，則有：v(A)v(B)0.01 molL1s160 smin10.20 molL1min1v(A)v(C)0.40 molL1min10.20 molL1min1v(A)v(D)0.45 molL1min10.225 m

7、olL1min1故反應在不同情況下進行的快慢順序為。方法二：首先將反應速率單位統(tǒng)一為molL1min1，則v(B)0.60 molL1min1，然后根據(jù)反應速率與對應物質化學計量數(shù)之比的大小進行判斷。由化學方程式A3B2C2D得出：0.15 molL1min10.20 molL1min10.20 molL1min10.225 molL1min1故反應在不同情況下進行的快慢順序為。二化學反應速率的測定1.已知反應ZnH2SO4=ZnSO4H2，你有幾種方法測定該反應的反應速率？試判斷所設計實驗的可行性。答案(1)測量收集一定體積的H2時所用的時間或測量一段時間內(nèi)收集到H2的體積。(2)測量一段時

8、間內(nèi)溶液中H濃度的變化。(3)測量一段時間內(nèi)鋅粒質量的變化。以上三種方法中第(1)種方法最容易操作。2.設計實驗測定鋅與硫酸反應的速率，按下列實驗步驟完成實驗：按下圖所示安裝裝置，加入鋅粒，然后快速加入40 mL 1 molL1的硫酸，測量收集10 mL H2所用的時間。按圖示再安裝一套裝置，加入與前一套裝置相同的鋅粒，然后再快速加入40 mL 4 molL1的硫酸，測量收集10 mL H2所用的時間。回答下列問題：(1)實驗所用儀器有：錐形瓶、雙孔塞、分液漏斗、直角導氣管、50 mL注射器、鐵架臺、秒表。(2)觀察到的現(xiàn)象是：鋅跟硫酸反應產(chǎn)生氣泡；收集10 mL氣體所用時間比所用時間短。(3

9、)所能得出的實驗結論是：4_molL1的硫酸與鋅反應比1_molL1的硫酸與鋅反應快。歸納總結本實驗測量鋅和稀硫酸反應速率的注意事項鋅粒的顆粒(即表面積)大小基本相同；40 mL的硫酸溶液要迅速加入；裝置氣密性要好，且計時要迅速、準確。3.“碘鐘”實驗中，3IS2O=I2SO的反應速率可以用I遇加入的淀粉溶液顯藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大。某探究性學習小組在20 進行實驗，得到的數(shù)據(jù)如下表：實驗編號c(I)/molL10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O)/molL10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1

10、回答下列問題：(1)該實驗的目的是_。(2)顯色時間t1為_。(3)通過分析比較上述數(shù)據(jù)，得到的結論是_。答案(1)研究反應物I與S2O的濃度對反應速率的影響(2)(或29.3)(3)化學反應速率與反應物起始濃度乘積成正比(或顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比)解析由數(shù)據(jù)表容易發(fā)現(xiàn)：組所用時間相同，組所用時間為它們的一半，組所用時間為它們的2倍。進一步分析：兩組中c(I)與c(S2O)的乘積相等，組中乘積為組的2倍，組乘積為其一半。因此可得結論：當c(I)c(S2O)相等時，顯色時間相等，反應速率相等，顯色時間與反應速率成反比，即t與c(I)c(S2O)成反比。，得t129.3。理解感悟本題難

11、度較大，在審題時要抓住數(shù)據(jù)的特點：時間相同，濃度之間的關系；時間成倍數(shù)增加或縮短，濃度之間的關系。1.下列有關化學反應速率的說法中正確的是()A.對任何化學反應來說，反應速率越大，反應現(xiàn)象就越明顯B.化學反應速率通常用單位時間內(nèi)任何一種反應物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加來表示C.若某化學反應的反應速率為 0.5 molL1s1，就是指在該時間內(nèi)反應物和生成物的濃度變化都為0.5 molL1s1D.化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢的尺度答案D解析A項，中和反應速率很快，但有的沒有明顯現(xiàn)象，錯誤；B項，在化學反應中，由于固體和純液體的濃度視為常數(shù)，其濃度變化值為零，故不能用它們表示反

12、應速率，錯誤；C項，單位錯，濃度變化單位應為molL1，且由于化學計量數(shù)不一定相同，在該時間內(nèi)反應物和生成物的濃度變化不一定都為0.5 molL1。2.在N23H22NH3的反應中，經(jīng)過一段時間后，NH3的濃度增加了0.6 molL1，在此段時間內(nèi)用H2表示的平均反應速率為0.45 molL1s1，則此段時間是()A.1 s B.2 s C.44 s D.1.33 s答案B解析本題考查化學反應速率的有關計算。已知用H2表示的平均反應速率為0.45 molL1s1，則用NH3表示的平均反應速率為v(NH3)v(H2)0.45 molL1s10.3 molL1s1，t2 s。3.對于化學反應3W(

13、g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反應速率關系中，正確的是()A.v(W)3v(Z) B.2v(X)3v(Z)C.2v(X)v(Y) D.3v(W)2v(X)答案C解析對于任一化學反應，用不同的物質表示該反應的速率，其數(shù)值之比等于其化學計量數(shù)之比，v(W)v(X)v(Y)v(Z)3243，C正確。4.將化合物A的蒸氣1 mol充入0.5 L容器中加熱分解：2A(g)B(g)nC(g)。反應到3 min時，容器內(nèi)A的濃度為0.8 molL1，測得這段時間內(nèi)，平均速率v(C)0.6 molL1min1，則化學反應方程式中n值為_，v(B)_。答案30.2 molL1min1解析因為化學反應

14、方程式中各物質的化學計量數(shù)之比等于相應物質的反應速率之比，所以欲求n值，可先求v(A)的值。c(A)2 molL10.8 molL11.2 molL1，A的化學反應速率：v(A)0.4 molL1min1，則v(A)v(C)2n0.4 molL1min10.6 molL1min123，故n3。v(B)v(A)0.4 molL1min10.2 molL1min1。5.某溫度時，在2 L容器中X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化關系曲線如圖所示。(1)由圖中的數(shù)據(jù)分析，該反應的化學方程式為_。(2)反應開始至2 min、5 min時Z的平均反應速率為_、_。(3)5 min后Z的生成速率比5

15、min末Z的生成速率_(填“大”、“小”或“相等”)。答案(1)3XY2Z(2)0.05 molL1min10.04 molL1min1(3)相等解析(1)根據(jù)圖示，X減少了0.6 mol，Y減少了0.2 mol，Z生成了0.4 mol，故X、Y、Z的物質的量變化之比為312，因5 min后三者共存，故反應的方程式為3XY2Z。(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，依據(jù)反應速率計算公式可計算出反應速率，需注意Z的初始物質的量是0.1 mol。(3)5 min后Z的物質的量不再變化，反應速率相等。40分鐘課時作業(yè)經(jīng)典基礎題題組1化學反應速率的概念1.下列關于化學反應速率的說法，不正確的是()A.化學反應速率是衡量

16、化學反應進行快慢程度的物理量B.單位時間內(nèi)某物質的濃度變化越大，則該物質反應就越快C.化學反應速率可以用單位時間內(nèi)生成某物質的質量的多少來表示D.化學反應速率常用單位有“molL1s1”和“molL1min1”答案C解析化學反應速率是用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示的，即用單位時間內(nèi)濃度的改變量來表示。2.對于反應：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，下列說法正確的是()A.用HCl和CaCl2表示的反應速率數(shù)值不同，但所表示的意義相同B.不能用CaCO3的濃度變化來表示反應速率，但可用水來表示C.用H2O和CO2表示的化學反應速率相同D.用CaCl2濃度的減小表示

17、其反應速率答案A解析因為CaCO3是固體，H2O為純液體，不能用其濃度的變化來表示化學反應速率；D中CaCl2為生成物，故應用其濃度的增加表示反應速率，故B、C、D項錯誤；在同一反應中，選用不同的物質表示反應速率，反應速率數(shù)值之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比，數(shù)值可能相同，也可能不同，但意義相同，故A項正確。題組2化學反應速率的計算及應用3.氨分解反應在容積為2 L的密閉容器內(nèi)進行。已知起始時氨氣的物質的量為4 mol,5 s末為2.4 mol，則用氨氣表示該反應的速率為()A.0.32 molL1s1 B.0.16 molL1s1C.1.6 molL1s1 D.0.8 molL1s1答案B

18、解析v(NH3)0.16 molL1s1，B正確。4.在一定溫度下，向一個2 L的真空密閉容器中(預先裝入催化劑)通入1 mol N2和3 mol H2，經(jīng)過一段時間后，測得容器內(nèi)壓強是起始時的0.9倍。在此時間段內(nèi)H2的平均反應速率為0.1 molL1min1，則經(jīng)過時間為()A.2 min B.3 min C.4 min D.5 min答案B解析N23H2 2NH3起始(mol) 1 3 0轉化(mol) x 3x 2x剩余(mol) 1x 33x 2x由題意得：0.9x0.2 molv(H2)0.1 molL1min1t3 min。5.在2 L的密閉容器中，發(fā)生反應3A(g)B(g)2C

19、(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 molL1s1，則反應進行到10 s時容器中B的物質的量是()A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.6 mol答案C解析10 s內(nèi)v(B)v(A)0.04 molL1s1，故10 s內(nèi)，n(B)10 s0.04 molL1s12 L0.8 mol，因此10 s時，容器內(nèi)n(B)4 mol0.8 mol3.2 mol。6.甲、乙兩個容器內(nèi)都進行AB的反應，甲容器內(nèi)每分鐘減少4 mol A，乙容器內(nèi)每分鐘減少2 mol A，則甲容器內(nèi)的反應速率比乙容器內(nèi)的反應速率()A.快 B.慢

20、C.相等 D.無法判斷答案D解析由化學反應速率的表達式：v(A)，由于甲、乙兩容器的體積大小未知，僅知道單位時間內(nèi)A的物質的量的變化值，故不能比較兩容器內(nèi)反應速率的大小。7.已知某條件下，合成氨反應的數(shù)據(jù)如下：N2(g)3H2(g)2NH3(g)N2H2NH3起始濃度(molL1)1.03.00.22 s末濃度(molL1)0.61.81.04 s末濃度(molL1)0.41.21.4當用氨氣濃度的增加來表示該反應的化學反應速率時，下列說法錯誤的是()A.24 s內(nèi)的平均反應速率為0.2 molL1s1B.前4 s內(nèi)的平均反應速率為0.3 molL1s1C.前2 s內(nèi)的平均反應速率為0.4 m

21、olL1s1D.2 s末的反應速率為0.4 molL1s1答案D解析化學反應速率是表示一段時間內(nèi)的平均反應速率而不是某一時刻的瞬時速率。8.把0.6 mol X氣體和0.4 mol Y氣體混合于2 L容器中，發(fā)生反應：3X(g)Y(g)nZ(g)2W(g)，5 min末生成0.2 mol W，若測知以Z濃度變化來表示的平均速率為0.01 molL1min1，上述反應中Z氣體的化學計量數(shù)n的值是()A.1 B.2 C.3 D.4答案A解析利用條件可求：v(W)0.02 molL1min1，利用計量數(shù)關系計算得n1。9.在可逆反應2A(g)3B(g)xC(g)D(g)中，已知：反應開始加入的物質只

22、有A、B，起始濃度A為5 molL1，B為3 molL1，前2 min C的平均反應速率為0.5 molL1min1,2 min后，測得D的濃度為0.5 molL1，則關于此反應的下列說法中正確的是()A.2 min末時A和B的濃度之比為53B.x1C.2 min末時B的濃度為1.5 molL1D.2 min末時A消耗的濃度為0.5 molL1答案C解析依題意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) 53 0 0c(變化)(molL1) 1 1.5 1 0.5

23、c(2 min末)(molL1) 4 1.5 1 0.5可知C正確。10.一定溫度下，10 mL 0.40 molL1 H2O2溶液發(fā)生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折算為標準狀況)如下表：t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)()A.06 min的平均反應速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B.610 min的平均反應速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1C.反應至6 min時，c(H2O2)0.30 molL1D.反應至6 min時，H2O2分解了50%答案C解析

24、H2O2分解到6 min時的分解量：222.4103 L22.4 Lmol10.002 0 mol。06 min：v(H2O2)0.002 0 mol0.01 L6 min3.3102 molL1min1，A正確；其他條件相同，反應物的濃度減小，化學反應速率減小。610 min比06 min c(H2O2)小，則610 min v(H2O2)”、“(2)0.05 molL1min1(3)2AB解析(1)由圖可以看出，在4 min末n(A)n(B)0.4 mol，又因體積相等，所以c(A)c(B)，從0到4 min內(nèi)c(A)0.2 molL1，c(B)0.1 molL1。(2)v(A)0.05 molL1min1。(3)參加反應的各物質的物質的量之比為n(A)n(B)0.4 mol0.2 mol21,4 min后的一段時間以后A、B的物質的量不再改變，證明該反應達到化學平衡，此反應為可逆反應。12.為了提高煤的利用率，人們先把煤轉化為CO和H2，再將它們轉化為甲醇。某實驗人員在一定溫度下的密閉容器中，充入一定量的H2和CO，發(fā)生反應：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)