2018高中化學(xué) 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修4

1、第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念，會(huì)定量表示化學(xué)反應(yīng)速率。2.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計(jì)算，學(xué)會(huì)化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法，會(huì)比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。一化學(xué)反應(yīng)速率表示方法與計(jì)算1.化學(xué)反應(yīng)速率是定量描述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量。通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為v或v。c表示某物質(zhì)濃度的變化，常用單位molL1；t表示時(shí)間變化，常用單位s、min或h。2.在一個(gè)容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3，經(jīng)5 s后，測得SO3的物質(zhì)的量為0.8 mol，填寫下表：有關(guān)反應(yīng)物質(zhì)SO2O2SO3物質(zhì)的量變化(mol)0.80

2、.40.8物質(zhì)的量濃度變化(molL1)0.40.20.4化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的逐漸進(jìn)行，反應(yīng)物濃度會(huì)逐漸減小，化學(xué)反應(yīng)速率也會(huì)逐漸減慢。因此，化學(xué)反應(yīng)速率通常是指某一段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時(shí)反應(yīng)速率。(2)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，但表示的意義相同。因此，表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，必須指明用哪種物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)，在速率v的后面將該物質(zhì)的化學(xué)式用括號(hào)括起來。(3)用不同反應(yīng)物表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率之比物質(zhì)的量濃度變

3、化之比物質(zhì)的量變化之比化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(4)在一定溫度下，固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)的濃度視為一個(gè)常數(shù)，故上述表示化學(xué)反應(yīng)速率的方法不適用于固態(tài)物質(zhì)或純液態(tài)物質(zhì)。歸納總結(jié)1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算(1)公式法：利用v(A)計(jì)算注意：c(A)指物質(zhì)A濃度的變化，而不是物質(zhì)的量的變化。(2)化學(xué)計(jì)量數(shù)法：利用化學(xué)反應(yīng)速率之比化學(xué)計(jì)量數(shù)之比(3)三段式法：利用起始量、變化量、一段時(shí)間后的量的關(guān)系計(jì)算例如：反應(yīng) mA nBpC起始濃度(molL1) a b c轉(zhuǎn)化濃度(molL1) x 某時(shí)刻濃度(molL1) ax b cv(B)。計(jì)算中注意以下量的關(guān)系：對(duì)反應(yīng)物：c(起始)c(轉(zhuǎn)化)c(某時(shí)刻)對(duì)生成物：c(起始

4、)c(轉(zhuǎn)化)c(某時(shí)刻)2.比較同一化學(xué)反應(yīng)不同條件下反應(yīng)速率快慢的方法“一看”：看化學(xué)反應(yīng)速率的單位是否統(tǒng)一；“二化”：將不同的化學(xué)反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為同一種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率或分別除以相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)；“三比較”：比較同一種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值或分別除以相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。之后的數(shù)值，數(shù)值越大，反應(yīng)速率越大。如反應(yīng)aA(g)bB(g)=cC(g)，比較與，若，則v(A)表示的反應(yīng)速率大于v(B)表示的反應(yīng)速率。1.反應(yīng)4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)在10 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，則此反應(yīng)的平均速率v(X)(反應(yīng)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(yīng)A3B2C2D在四種不同情況下的反應(yīng)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(yīng)在不同情況下進(jìn)行的快慢順序?yàn)開。答案解析方法一：將以不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率換算為用同一物質(zhì)表示的速率，再比較速率數(shù)值的大小。若以物質(zhì)A為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)用不同物質(zhì)表示同一反應(yīng)的速率時(shí)，速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，將、的反應(yīng)速率換算為用物質(zhì)A表示的反應(yīng)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(yīng)在不同情況下進(jìn)行的快慢順序?yàn)椤７椒ǘ菏紫葘⒎磻?yīng)速率單位統(tǒng)一為molL1min1，則v(B)0.60 molL1min1，然后根據(jù)反應(yīng)速率與對(duì)應(yīng)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的大小進(jìn)行判斷。由化學(xué)方程式A3B2C2D得出：0.15 molL1min10.20 molL1min10.20 molL1min10.225 molL1min1故反應(yīng)在不同情況下進(jìn)行的快慢順序?yàn)?。二化學(xué)反應(yīng)速率的測定1.已知反應(yīng)ZnH2SO4=ZnSO4H2，你有幾種方法測定該反應(yīng)的反應(yīng)速率？試判斷所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的可行性。答案(1)測量收集一定體積的H2時(shí)所用的時(shí)間或測量一段時(shí)間內(nèi)收集到H2的體積。(2)測量一段時(shí)

8、間內(nèi)溶液中H濃度的變化。(3)測量一段時(shí)間內(nèi)鋅粒質(zhì)量的變化。以上三種方法中第(1)種方法最容易操作。2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定鋅與硫酸反應(yīng)的速率，按下列實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)：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(shí)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(shí)間?；卮鹣铝袉栴}：(1)實(shí)驗(yàn)所用儀器有：錐形瓶、雙孔塞、分液漏斗、直角導(dǎo)氣管、50 mL注射器、鐵架臺(tái)、秒表。(2)觀察到的現(xiàn)象是：鋅跟硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；收集10 mL氣體所用時(shí)間比所用時(shí)間短。(3

9、)所能得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：4_molL1的硫酸與鋅反應(yīng)比1_molL1的硫酸與鋅反應(yīng)快。歸納總結(jié)本實(shí)驗(yàn)測量鋅和稀硫酸反應(yīng)速率的注意事項(xiàng)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(jì)時(shí)要迅速、準(zhǔn)確。3.“碘鐘”實(shí)驗(yàn)中，3IS2O=I2SO的反應(yīng)速率可以用I遇加入的淀粉溶液顯藍(lán)色的時(shí)間t來度量，t越小，反應(yīng)速率越大。某探究性學(xué)習(xí)小組在20 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)編號(hào)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(shí)驗(yàn)的目的是_。(2)顯色時(shí)間t1為_。(3)通過分析比較上述數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是_。答案(1)研究反應(yīng)物I與S2O的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響(2)(或29.3)(3)化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物起始濃度乘積成正比(或顯色時(shí)間與反應(yīng)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(shí)間相同，組所用時(shí)間為它們的一半，組所用時(shí)間為它們的2倍。進(jìn)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(jié)論：當(dāng)c(I)c(S2O)相等時(shí)，顯色時(shí)間相等，反應(yīng)速率相等，顯色時(shí)間與反應(yīng)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(shí)要抓住數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：時(shí)間相同，濃度之間的關(guān)系；時(shí)間成倍數(shù)增加或縮短，濃度之間的關(guān)系。1.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法中正確的是()A.對(duì)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(shí)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 molL1s1，就是指在該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化都為0.5 molL1s1D.化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的尺度答案D解析A項(xiàng)，中和反應(yīng)速率很快，但有的沒有明顯現(xiàn)象，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，在化學(xué)反應(yīng)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(yīng)速率，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，單位錯(cuò)，濃度變化單位應(yīng)為molL1，且由于化學(xué)計(jì)量數(shù)不一定相同，在該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化不一定都為0.5 molL1。2.在N23H22NH3的反應(yīng)中，經(jīng)過一段時(shí)間后，NH3的濃度增加了0.6 molL1，在此段時(shí)間內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45 molL1s1，則此段時(shí)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(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)計(jì)算。已知用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45 molL1s1，則用NH3表示的平均反應(yīng)速率為v(NH3)v(H2)0.45 molL1s10.3 molL1s1，t2 s。3.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)3W(

13、g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反應(yīng)速率關(guān)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(duì)于任一化學(xué)反應(yīng)，用不同的物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率，其數(shù)值之比等于其化學(xué)計(jì)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(yīng)到3 min時(shí)，容器內(nèi)A的濃度為0.8 molL1，測得這段時(shí)間內(nèi)，平均速率v(C)0.6 molL1min1，則化學(xué)反應(yīng)方程式中n值為_，v(B)_。答案30.2 molL1min1解析因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)

14、方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于相應(yīng)物質(zhì)的反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(shí)，在2 L容器中X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線如圖所示。(1)由圖中的數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)反應(yīng)開始至2 min、5 min時(shí)Z的平均反應(yīng)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(zhì)的量變化之比為312，因5 min后三者共存，故反應(yīng)的方程式為3XY2Z。(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，依據(jù)反應(yīng)速率計(jì)算公式可計(jì)算出反應(yīng)速率，需注意Z的初始物質(zhì)的量是0.1 mol。(3)5 min后Z的物質(zhì)的量不再變化，反應(yīng)速率相等。40分鐘課時(shí)作業(yè)經(jīng)典基礎(chǔ)題題組1化學(xué)反應(yīng)速率的概念1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法，不正確的是()A.化學(xué)反應(yīng)速率是衡量

16、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量B.單位時(shí)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(shí)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“molL1s1”和“molL1min1”答案C解析化學(xué)反應(yīng)速率是用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示的，即用單位時(shí)間內(nèi)濃度的改變量來表示。2.對(duì)于反應(yīng)：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，下列說法正確的是()A.用HCl和CaCl2表示的反應(yīng)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(yīng)速率，但可用水來表示C.用H2O和CO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率相同D.用CaCl2濃度的減小表示

17、其反應(yīng)速率答案A解析因?yàn)镃aCO3是固體，H2O為純液體，不能用其濃度的變化來表示化學(xué)反應(yīng)速率；D中CaCl2為生成物，故應(yīng)用其濃度的增加表示反應(yīng)速率，故B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤；在同一反應(yīng)中，選用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率，反應(yīng)速率數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)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(xiàng)正確。題組2化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及應(yīng)用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(shí)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.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(gè)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(shí)間后，測得容器內(nèi)壓強(qiáng)是起始時(shí)的0.9倍。在此時(shí)間段內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為0.1 molL1min1，則經(jīng)過時(shí)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(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)進(jìn)行到10 s時(shí)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 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(shí)，容器內(nèi)n(B)4 mol0.8 mol3.2 mol。6.甲、乙兩個(gè)容器內(nèi)都進(jìn)行AB的反應(yīng)，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(yīng)速率比乙容器內(nèi)的反應(yīng)速率()A.快 B.慢

20、C.相等 D.無法判斷答案D解析由化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式：v(A)，由于甲、乙兩容器的體積大小未知，僅知道單位時(shí)間內(nèi)A的物質(zhì)的量的變化值，故不能比較兩容器內(nèi)反應(yīng)速率的大小。7.已知某條件下，合成氨反應(yīng)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(dāng)用氨氣濃度的增加來表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()A.24 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0.2 molL1s1B.前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0.3 molL1s1C.前2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0.4 m

21、olL1s1D.2 s末的反應(yīng)速率為0.4 molL1s1答案D解析化學(xué)反應(yīng)速率是表示一段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)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(yīng)：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(yīng)中Z氣體的化學(xué)計(jì)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(jì)量數(shù)關(guān)系計(jì)算得n1。9.在可逆反應(yīng)2A(g)3B(g)xC(g)D(g)中，已知：反應(yīng)開始加入的物質(zhì)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(yīng)速率為0.5 molL1min1,2 min后，測得D的濃度為0.5 molL1，則關(guān)于此反應(yīng)的下列說法中正確的是()A.2 min末時(shí)A和B的濃度之比為53B.x1C.2 min末時(shí)B的濃度為1.5 molL1D.2 min末時(shí)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(shí)刻測得生成O2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)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(jì))()A.06 min的平均反應(yīng)速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1B.610 min的平均反應(yīng)速率：v(H2O2)3.3102 molL1min1C.反應(yīng)至6 min時(shí)，c(H2O2)0.30 molL1D.反應(yīng)至6 min時(shí)，H2O2分解了50%答案C解析

24、H2O2分解到6 min時(shí)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(yīng)物的濃度減小，化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為n(A)n(B)0.4 mol0.2 mol21,4 min后的一段時(shí)間以后A、B的物質(zhì)的量不再改變，證明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。12.為了提高煤的利用率，人們先把煤轉(zhuǎn)化為CO和H2，再將它們轉(zhuǎn)化為甲醇。某實(shí)驗(yàn)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(yīng)：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)