第二節化學反應的速率與限度第1課時化學反應的速率[核心素養發展目標]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律，并能合理解釋生產、生活中的相關化學現象。3.學會運用變量控制研究影響化學反應速率的方法。一、化學反應速率及其表示方法化學反應速率概念及表示方法(1)反應速率越大，反應現象越明顯()(2)對有固體參加的化學反應，可用單位時間固體濃度的改變量表示化學反應速率()(3)化學反應速率的單位通常為mol·L－1或mol·min－1()(4)在特定情況下，也可用單位時間某物質的質量或物質的量的變化表示化學反應速率()答案(1)×(2)×(3)×(4)√1.在盛有18g碳、2L的密閉容器中，充入0.8molCO2，一定條件下發生C(s)＋CO2(g)=2CO(g)，反應5min時測得CO2的物質的量為0.4mol。(1)固體碳減少的質量________g，固體或純液體的濃度視為常數，是否可用碳固體的濃度變化量來表示該反應的化學反應速率________(填“是”或“否”)。(2)請完成下表中相關空格物質CO2CO起始濃度(mol·L－1)0.40變化濃度(mol·L－1)5min時濃度(mol·L－1)0.25min內的化學反應速率數值單位(3)用CO2和CO分別表示的化學反應速率eq\f(vCO2,vCO)＝________，它與化學方程式中CO2、CO的計量系數之比________(填“相同”或“不同”)。答案同2.反應：3A(g)＋B(g)=2C(g)＋2D(g)，在不同條件下，用不同物質表示其反應速率，分別為①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1則此反應在不同條件下進行最快的是()A.②③B.①③C.②④D.②答案Dmol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45mol·L－1·min－1×3＝1.35mol·L－1·min－1；③中v(A)＝eq\f(3,2)v(C)＝eq\f(3,2)×0.015mol·L－1·min－1＝0.0225mol·L－1·min－1；④中v(A)＝eq\f(3,2)v(D)＝eq\f(3,2)×0.45mol·L－1·min－1＝0.675mol·L－1·min－1；所以在不同條件下，進行最快的是②，D項正確。化學反應速率大小的比較方法(1)歸一法：若單位不統一，則要換算成相同的單位；若為不同物質表示的反應速率，則要換算成同一物質來表示反應速率；再比較數值的大小。(2)比值法：比較化學反應速率與化學計量數的比值，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。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化學反應進行快慢程度的物理量B.可用單位時間內氫離子濃度的變化表示氫氧化鈉與硫酸中和反應的速率C.在同一化學反應中，用反應物或生成物表示的化學反應速率的數值相等D.化學反應速率常用單位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1答案C解析關。2.已知合成氨反應N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)，其濃度數據如下：N2H2NH3起始濃度/mol·L－11.03.002s末濃度/mol·L－10.61.80.8當用氨氣濃度的增加來表示該化學反應的速率時，其速率為()A.0.2mol·L－1·s－1 B.0.4mol·L－1·s－1C.0.6mol·L－1·s－1 D.0.8mol·L－1·s－1答案B解析v(NH3)＝eq\f(0.8mol·L－1,2s)＝0.4mol·L－1·s－1，B項正確。3.反應2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(g)經過一段時間后，SO3濃度的變化量為0.4mol·L－1，在這段時間內用O2表示的反應速率為0.04mol·L－1·s－1，則這段時間為()A.0.1sB.2.5sC.5sD.10s答案C解析ol·L－1·s－1×2＝0.08mol·L－1·s－1，由v＝eq\f(Δc,t)，得t＝eq\f(Δc,v)＝eq\f(0.04mol·L－1,0.08mol·L－1·s－1)＝5s。二、影響化學反應速率的因素1.方法引導——變量控制方法探究化學反應速率的影響因素，關鍵是控制好變量，其大致步驟：2.實驗探究——外界條件對化學反應速率的影響(1)溫度對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現象①產生氣泡速率最慢②產生氣泡速率較快③產生氣泡速率最快實驗結論對于反應2H2O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))2H2O＋O2↑來說，溫度升高，H2O2的分解速率加快(2)催化劑對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現象①有少量氣泡出現②能產生大量氣泡③能產生大量氣泡實驗結論MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快(3)濃度對化學反應速率影響的探究實驗操作實驗現象裝有12%H2O2溶液的試管中先產生氣泡實驗結論增大反應物濃度能使H2O2分解速率加快(4)探究固體反應物表面積對化學反應速率的影響實驗操作實驗現象加碳酸鈣粉末的試管內產生氣泡較快，加塊狀碳酸鈣的試管內產生氣泡較慢實驗結論其他條件相同時，固體反應物表面積越大，反應速率越大影響化學反應速率的因素(1)內因化學反應速率的大小主要取決于反應物本身的性質。(2)外因在其他條件相同時。(1)Na、Mg、Al的金屬性決定了它們與水反應的速率大小()(2)增大反應物的用量一定能加快化學反應速率()(3)對于放熱反應，升高溫度化學反應速率減小()(4)改變壓強，化學反應速率必然改變()(5)用鐵和稀硫酸反應制取氫氣時，硫酸濃度大，產生氫氣的速率越快()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×1.在帶有活塞的密閉容器中發生如下反應：3Fe(s)＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改變下列條件化學反應速率如何改變(填“變大”“變小”或“不變”)，闡述理由。(1)增加鐵片的質量(不考慮表面積的變化)________，理由________________________________________________________________________。(2)保持容器的體積不變，增加水蒸氣的通入量______，理由________________________________________________________________________。(3)保持容器內壓強不變，充入一定量的氬氣________，理由________________________________________________________________________。(4)保持容器的容積不變，充入一定量的氬氣________，理由________________________________________________________________________。答案(1)不變純固體的濃度視為常數，改變用量不影響化學反應速率(2)變大增大反應物濃度加快化學反應速率小(4)不變容器的容積不變，充入氬氣，反應物和生成物的濃度均不改變，因而化學反應速率不變壓強對反應速率的影響有氣體參加的反應，改變壓強對反應速率的影響實質是改變體積，使反應物的濃度改變。(1)壓縮體積或充入氣態反應物，使壓強增大，都能加快化學反應速率。(2)充入非反應氣體對化學反應速率的影響①恒容時：充入非反應氣體→壓強增大，但各物質濃度不變→反應速率不變。②恒壓時：充入非反應氣體→壓強不變→體積增大→各物質濃度減小→反應速率減慢。2.用等質量的鋅與等體積過量鹽酸在不同條件下進行如下5組實驗，測定收集相同條件下等體積的氫氣所用時間。組別ABCDE鹽酸濃度/mol·L－12.02.02.52.52.5溫度/℃2530305050鋅粒狀態塊狀粉末粉末塊狀粉末回答下列問題：(1)探究濃度對化學反應速率的影響應選用哪兩組實驗數據________。(2)探究溫度對化學反應速率的影響應選用哪兩組實驗數據________。(3)探究接觸面積對化學反應速率的影響應選用哪兩組實驗數據________。(4)上述5組實驗中測定收集等體積的氫氣需要時間最短的是________。(5)實驗完成后，某同學又用A組實驗藥品滴加兩滴氯化銅，發現產生氫氣的速率明顯加快，解釋速率加快的原因是________________。答案(1)BC(2)CE(3)DE(4)E(5)Zn與Cu2＋反應生成Cu單質，在鋅塊表面形成Zn—Cu原電池，加快化學反應速率1.下列各組化學反應，反應速率最快的是()選項反應物反應物濃度反應溫度AH2和F2均為0.02mol·L－15℃BH2和Br2均為1mol·L－1200℃CH2和Cl2均為1mol·L－1100℃DH2和N2均為4mol·L－1300℃答案A解析對于不同的化學反應，反應物的化學性質是反應速率的決定性因素，題中F2的氧化性最強，與H2反應的速率最快。2.實驗室用鋅粒與2mol·L－1硫酸溶液制取氫氣，下列措施不能增大化學反應速率的是()A.用鋅粉代替鋅粒B.改用3mol·L－1硫酸溶液C.改用熱的2mol·L－1硫酸溶液D.向該硫酸溶液中加入等體積的水答案D解析A項，用鋅粉代替鋅粒，增大表面積，反應速率加快；B項，改用3mol·L－1硫酸溶液，濃度增大，反應速率加快；C項，改用熱的2mol·L－1硫酸溶液，溫度升高，反應速率加快；D項，向該硫酸溶液中加入等體積的水，濃度減小，反應速率減小。3.一定溫度下，反應N2(g)＋O2(g)=2NO(g)在密閉容器中進行，下列措施不能改變化學反應速率的是()A.縮小容積使壓強增大B.恒容，充入N2C.恒容，充入HeD.恒壓，充入He答案C解析反應速率eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(縮小容積，N2、O2、NO濃度增大，反應速率,增大；,恒容，充入N2，N2濃度增大，反應速率增大；,恒容，充入He，N2、O2、NO濃度不變，反應速,率不變；,恒壓，充入He，N2、O2、NO濃度變小，反應速,率減小。))4.把下列四種X溶液分別加入四個盛有10mL2mol·L－1鹽酸的燒杯中，均加水稀釋到50mL，此時，X和鹽酸緩慢地進行反應，其中反應最快的是()A.10℃20mL3mol·L－1的X溶液B.20℃30mL2mol·L－1的X溶液C.20℃10mL4mol·L－1的X溶液D.10℃10mL2mol·L－1的X溶液答案B解析在化學反應中，當其他條件不變時，濃度越大，反應速率越快；溫度越高，反應速率越快。本題中要綜合考慮濃度和溫度的影響。先比較濃度的大小，這里的濃度應該是混合以后的濃度，由于混合后各燒杯中鹽酸的濃度相等，因此只要比較X的濃度即可，X濃度越大，反應速率越快。因為反應后溶液的體積均為50mL，所以X的物質的量越大，濃度就越大。通過觀察可知，混合后A、B選項中X的濃度相等，且比C、D兩項的大，但B中溫度更高，因此B的反應速率最大。課時對點練A組基礎對點練題組一化學反應速率的概念及表示方法1.下列對化學反應速率的理解正確的是()A.化學反應速率表示的是化學反應進行的程度B.化學反應速率可以用單位時間內反應物濃度的變化來表示C.化學反應速率可以用任何一種反應物或生成物來表示D.化學反應速率可以是正值，也可以是負值答案B解析A項，化學反應速率表示化學反應進行的快慢，不表示反應進行的程度，錯誤；B項，化學反應速率可以用單位時間內反應物濃度的減少量來表示，也可以用單位時間內生成物濃度的增加量來表示，正確；C項，化學反應速率不能用純液體或純固體的物質的量濃度的變化來表示，錯誤；D項，化學反應速率都是正值，無負值，錯誤。2.(2019·大連學業考試)一定條件下反應N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)在10L的密閉容器中進行，測得2min內，N2的物質的量由20mol減小到8mol，則2min內N2的反應速率為()A.1.2mol·L－1·min－1 B.6mol·L－1·min－1C.0.6mol·L－1·min－1 D.0.4mol·L－1·min－1答案C解析2min內，N2的物質的量由20mol減小到8mol，則Δc＝eq\f(12mol,10L)＝1.2mol·L－1，則2min內N2的反應速率為v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(1.2mol·L－1,2min)＝0.6mol·L－1·min－1，故選C。3.(2018·上海格致中學期中考試)反應4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)經2min后，B的濃度減少了0.6mol·L－1。下列說法正確的是()A.用A表示的化學反應速率是0.4mol·L－1·min－1B.分別用B、C、D表示化學反應速率，其比是3∶2∶1C.在2min末的反應速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在這2min內B和C兩物質的濃度都減小答案B解析A為固體，濃度不變，不能用單位時間內的濃度變化量來表示反應速率，A項錯誤；同一反應中用各物質表示的反應速率，其數值之比等于化學方程式中對應物質的化學計量數之比，B項正確；2min內，B的濃度減少0.6mol·L－1，用B表示的2min內的平均反應速率是0.3mol·L－1·min－1，而不是2min末的瞬時速率，C項錯誤；隨著反應的進行，反應物B的濃度降低，生成物C的濃度增大，D項錯誤。4.已知4NH3(g)＋5O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO(g)＋6H2O(g)，若反應速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，則正確的關系式為()A.4v(NH3)＝5v(O2) B.5v(O2)＝6v(H2O)C.2v(NH3)＝3v(H2O) D.4v(O2)＝5v(NO)答案D解析在同一化學反應里，各物質的反應速率之比等于各物質的化學計量數之比。A選項應為5v(NH3)＝4v(O2)；B選項應為6v(O2)＝5v(H2O)；C選項應為3v(NH3)＝2v(H2O)。題組二化學反應速率的計算及運用數值比較反應快慢5.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－1·s－1B.v(B)＝0.3mol·L－1·s－1C.v(C)＝0.8mol·L－1·s－1D.v(D)＝1mol·L－1·s－1答案B解析用反應速率判斷反應快慢時，首先把各物質的反應速率除以其化學方程式中的化學計量C選項eq\f(vC,3)＝eq\f(0.8,3)mol·L－1·s－1，D選項eq\f(vD,4)＝0.25mol·L－1·s－1；然后比較大小，B選項最大。6.某溫度下，濃度都是1mol·L－1的兩種氣體X2和Y2，在密閉容器中反應生成氣體Z。反應2min－1，生成的c(Z)為0.4mol·L－1，則該反應的化學方程式是()A.X2＋2Y2=2XY2 B.2X2＋Y2=2X2YC.3X2＋Y2=2X3Y D.X2＋3Y2=2XY3答案C解析用X2表示的反應速率為v(X2)＝eq\f(0.6mol·L－1,2min)＝0.3mol·L－1·min－1。用Z表示的反應速率為v(Z)＝eq\f(0.4mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1。根據X2、Y2和Z反應速率之比即化學方程式中相應物質的化學計量數之比，則v(X2)∶v(Y2)∶v(Z)＝0.3mol·L－1·min－1∶0.1mol·L－1·min－1∶0.2mol·L－1·min－1＝3∶1∶2。根據原子守恒，可確定Z的化學式為X3Y。故可得出反應的化學方程式為3X2＋Y2=2X3Y。題組三影響化學反應速率的因素7.(2018·福州高一檢測)鹽酸與塊狀CaCO3反應時，不能使反應最初的速率明顯加快的是()A.將鹽酸的用量增加一倍B.鹽酸的濃度增加一倍，用量減半C.溫度升高30℃D.將塊狀CaCO3粉碎后再與鹽酸反應答案A解析影響化學反應速率的因素有濃度、溫度、催化劑、固體物質狀態等，將鹽酸的用量增加一倍，但濃度不變，故不能明顯加快反應速率，故A正確；B、C、D三項中條件都可加快反應速率。8.(2019·濟南高一檢測)相同溫度下，有關反應速率的下列說法中正確的是()A.0.1mol·L－1鹽酸和0.1mol·L－1硫酸與2mol·L－1NaOH溶液反應的速率相同B.大理石塊和大理石粉與0.1mol·L－1鹽酸反應的速率相同C.等量的鎂粉、鋁粉和0.1mol·L－1鹽酸反應的速率相同D.0.1mol·L－1鹽酸和0.1mol·L－1硝酸與相同形狀和大小的大理石反應的速率相同答案D解析A選項是酸堿中和，硫酸的H＋濃度是鹽酸H＋濃度的2倍，所以速率不同；B選項中大理石塊與鹽酸接觸面積小，反應慢；C選項中Mg比Al活潑，反應速率快。9.下列各組反應(表中物質均為反應物)，反應剛開始時，放出H2的速率最大的是()選項金屬(粉末狀)酸的濃度體積反應溫度A0.1molMg6mol·L－1硝酸10mL60℃B0.1molMg3mol·L－1鹽酸10mL60℃C0.1molFe3mol·L－1鹽酸10mL60℃D0.1molMg3mol·L－1硫酸10mL60℃答案D解析金屬與硝酸反應不產生H2，排除A項；Fe不如Mg活潑，排除C項；其他兩項中只比較c(H＋)即可，顯然3mol·L－1鹽酸中c(H＋)小于3mol·L－1硫酸中c(H＋)，因此D項放出H2的速率最大。10.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，發生反應：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)，測定的部分實驗數據如下：t/s05001000c(H2)/mol·L－15.003.522.48c(CO)/mol·L－12.50(1)在500s內用H2表示的化學反應速率是_________________________________________。(2)在1000s內用CO表示的化學反應速率是_______________________________________。(3)在500s時生成的甲醇的濃度是________________________________________________。答案(1)2.96×10－3mol·L－1·s－1(2)1.26×10－3mol·L－1·s－1(3)0.74mol·L－1B組綜合強化練1.在反應C(s)＋CO2(g)=2CO(g)中，可使反應速率增大的措施是()①增大壓強②升高溫度③通入CO2④增加碳的量⑤用等量炭粉代替焦炭A.①②③B.②③④⑤C.①②③⑤D.②③④答案C解析因為碳是固體，只增加它的量，不能加快反應速率，但是若用炭粉代替焦炭，能增大與CO2的接觸面積，所以反應速率加快。2.(2019·合肥高一檢測)為了說明影響化學反應快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位學生分別設計了如下A～D四個實驗，你認為結論不正確的是()大B.在相同條件下，等質量的大理石塊和大理石粉與相同的鹽酸反應，大理石粉反應快C.將濃硝酸分別放在冷暗處和強光照射下，會發現光照可以加快濃硝酸的分解D.兩支試管中分別加入相同質量的氯酸鉀，其中一支試管中再加入少量二氧化錳，同時加熱，產生氧氣的快慢不同答案A解析影響化學反應速率的因素很多，外界條件除濃度、壓強、溫度、催化劑等主要因素外，還有光照、固體顆粒大小、超聲波等。鎂和鋁由于活潑性不同，決定了鎂和鹽酸反應比鋁和鹽酸反應要快得多，反應物的性質是影響反應速率大小的決定因素，A項錯誤；等質量的固體，表面積越大，速率越大，B項正確；光照可以加快反應速率，C項正確；催化劑可以加快反應速率，D項正確。3.CaCO3與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的量與反應時間的關系如下圖所示。下列結論不正確的是()A.反應開始4min內溫度對反應速率的影響比濃度大B.一段時間后，反應速率減小的原因是c(H＋)減小C.反應在2～4min內平均反應速率最大D.反應在2～4min內生成CO2的平均反應速率為v(CO2)＝0.06mol·L－1·s－1答案D解析隨著反應的進行c(H＋)減小，而前4min內反應速率變大，根據反應是放熱反應，可推出前4min內溫度對反應速率的影響比濃度大，A、B項正確；在2～4min內n(CO2)的變化量最大(或曲線的斜率最大)，可判斷出平均反應速率最大，C項正確；由題意及圖可知，該題不知道容器體積，故不能計算出反應速率。4.等質量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應，測定反應過程中產生氫氣體積V的數據，根據數據繪制得下圖，則曲線a、b、c、d所對應的實驗組別，有關說法錯誤的是()實驗組別c(HCl)/mol·L－1溫度/℃形狀(Fe)Ⅰ2.030塊狀Ⅱ2.530塊狀Ⅲ2.550粉末狀Ⅳ2.550塊狀A.曲線a對應的實驗組別為ⅠB.對比實驗Ⅰ、Ⅱ說明濃度對化學反應速率的影響C.對比實驗Ⅱ、Ⅳ說明溫度對化學反應速率的影響D.曲線a、b、c、d對應的實驗組別分別為Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ答案A解析因為鐵是等物質的量，鹽酸的量過量，故生成H2的體積相同，但化學反應速率隨反應物濃度增大而增大，隨溫度升高而增大，隨反應物接觸面積增大而增大，由圖表和圖像可知，a曲線為實驗Ⅲ對應的曲線，故A項錯誤。5.在帶有活塞的密閉容器中發生如下反應：Fe2O3(s)＋3H2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe(s)＋3H2O(g)，采取下列措施不能改變反應速率的是()A.將Fe2O3由塊狀粉碎成粉末狀B.保持容器容積不變，增加H2通入量C.保持容器內壓強不變，充入N2D.保持容器容積不變，充入N2答案D解析將Fe2O3塊狀固體粉碎可增加反應的接觸面積，可加快反應速率，A項錯誤；保持容積不變，增加H2通入量，可以加快化學反應速率，B項錯誤；保持容器內壓強不變，充入N2，氣體體積增大，則各氣態反應物、產物濃度減小，因此化學反應速率減慢，C項錯誤；保持容器容積不變，充入N2，各氣態反應物、產物濃度不變，因此化學反應速率不發生改變，D項正確。6.(2018·廣東汕頭期中)NH3和純凈的O2在一定條件下發生反應：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)。現向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，測得生成的H2O(g)占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時間內該反應的化學反應速率不正確的是()A.v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B.v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C.v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D.v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1答案C解析設4min時，生成6xmolH2O(g)4NH3＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)n(總)起始量mol43007變化量mol4x3x2x6x4min時mol4－4x3－3x2x6x7＋x根據題意，則有eq\f(6x,7＋x)×100%＝40%，解得x＝0.5。則4min內H2O(g)的濃度變化量Δc(H2O)＝eq\f(3mol,2L)＝1.5mol·L－1，則v(H2O)＝eq\f(1.5mol·L－1,4min)＝0.375mol·L－1·min－1。由各物質表示的化學反應速率之比等于化學反應方程式中相應物質的系數之比，可得各物質表示的化學反應速率分別為v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。7.(2019·武漢高一檢測)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的物質的量為4mol，B的物質的量為6mol；5min末測得C的物質的量為3mol，用D表示的化學反