1/1化學反應速率教案

目標要求

1.了解化學反應速率的概念。2.了解化學反應速率的定量表示方法。3.掌握化學反應速率的簡單計算。4.了解化學反應速率的測定方法。

一、化學反應速率的表示方法

1.化學反應速率：衡量化學反應進行快慢的物理量。

2.表示方法：化學反應速率用單位時間內反應物濃度(常用物質的量濃度)的減少或者生成物濃度的增加來表示。

3.數學表達式：v(A)=ΔcAΔt。

其中Δc表示反應過程中反應物或生成物物質的量濃度的變化(取其絕對值)，Δt表示時間變化。

其單位主要有：mol?L-1?s-1或mol?L-1?min-1或mol?L-1?h-1。

4.對同一反應，用不同物質的濃度變化所表示的反應速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量數之比。

二、化學反應速率的測定及計算

1.化學反應速率測定的基本思路及方法

化學反應速率是通過實驗測定的。要測定不同反應時刻反應物或生成物的濃度，可通過觀察和測量體系中的某一物質(反應物或生成物)的相關性質，再進行適當的轉換和計算。例如，過氧化氫的分解反應中有氣體生成，可以測量在一定溫度和壓強下釋放出來的氣體的體積;有些反應物(或生成物)有顏色，隨著反應的進行，溶液的顏色不斷變化，可以用比色的方法測定溶液顏色的深淺，再根據溶液顏色與反應物濃度(或生成物濃度)的關系，換算成反應物(或生成物)在不同反應時刻的濃度。

2.化學反應速率的計算

由于Δc是濃度變化的絕對值，故化學反應速率都取正值，其一般計算依據是：

(1)根據某一物質起始濃度(c0)和一段時間后濃度(ct)的關系計算：Δc(反應物)=c0-ct，Δc(生成物)=ct-c0;

(2)根據反應物的轉化率(α)計算：Δc(反應物)=c0α;

(3)根據化學方程式的化學計量數進行換算

求出一種物質的反應速率后可根據化學計量數之間的比值去計算其他物質的反應速率。

知識點一化學反應速率的概念

1.下列關于化學反應速率的說法正確的是()

A.化學反應速率是指在一段時間內任何一種反應物物質的量的減少或任何一種生成物物質的量的增加

B.化學反應速率為mol?L-1?s-1，是指在1s時某物質的濃度是mol?L-1

C.化學反應速率可以衡量化學反應進行的快慢

D.對于任何化學反應來說，反應速率越快，反應現象越明顯

答案C

解析化學反應速率用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示;化學反應速率是表示某一時間段內的平均速率而不是瞬時速率。

2.已知某條件下，合成氨反應的數據如下：

N2(g)3H2(g)2NH3(g)

起始濃度/mol?L-1

2s末濃度/mol?L-1

4s末濃度/mol?L-1

當用氨氣濃度的增加來表示該反應的速率時，下列說法中錯誤的是()

s末氨氣的反應速率為mol?L-1?s-1

B.前2s時間內氨氣的平均反應速率為mol?L-1?s-1

C.前4s時間內氨氣的平均反應速率為mol?L-1?s-1

～4s時間內氨氣的平均反應速率為mol?L-1?s-1

答案A

解析反應速率不是瞬時速率，要計算反應速率，關鍵要抓住Δt時間段對應的Δc的量。

知識點二化學反應速率與化學計量數的關系

3.在四個不同的容器中，在不同的條件下進行合成氨反應，根據下列在相同時間內測得的結果判斷，生成氨的反應速率最快的是()

(NH3)=mol?L-1?min-1

(N2)=mol?L-1?min-1

(N2)=mol?L-1?min-1

(H2)=mol?L-1?min-1

答案C

解析合成氨反應：N23H22NH3，在同一反應用不同物質表示其反應速率時，反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數之比，要在四種不同情況下比較反應速率快慢需用同一物質的變化表示。又因為v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2，將B、C、D中的反應速率轉化成v(NH3)，即為：mol?L-1?min-1、mol?L-1?min-1、mol?L-1?min-1，故選C。

4.反應4A(s)3B(g)===2C(g)D(g)，經2min，B的濃度減少mol?L-1。對此反應速率的表示正確的是()

A.用A表示的反應速率是mol?L-1?min-1

B.分別用B、C、D表示的反應速率之比是3∶2∶1

C.在2min末的反應速率，用B表示是mol?L-1?min-1

D.在2min內的反應速率，用C表示是mol?L-1?min-1

答案B

解析固體A不具有濃度概念，該物質的反應不能用mol?L-1?min-1的單位來表示。

知識點三化學反應速率的測定

5.下表所列數據是某高溫下金屬鎂和鎳分別在氧氣中進行氧化反應時，在金屬表面生成氧化薄膜的實驗記錄，a和b均為與溫度有關的常數。

反應時間t/h1491625

MgO層厚y/nm

NiO層厚y′/nmb2b3b4b5b

(1)金屬在高溫下氧化腐蝕速率可以用金屬氧化膜的生成速率來表示，其理由是________________________________________________________________________。

(2)金屬氧化膜的膜厚y跟時間t所呈現的關系是：MgO氧化膜的膜厚y屬于______型，NiO氧化膜的膜厚y′則屬于_____型。(填“直線”、“拋物線”、“雙曲線”或“對數”)

(3)Mg與Ni相比較，金屬________具有更好的耐氧化腐蝕性，其理由是

________________________________________________________________________。

答案(1)因化學反應的快慢既可以用反應物的消耗速率表示，又可以用生成物的生成速率表示，所以金屬的腐蝕速率可以用其氧化物的生成速率來表示

(2)直線拋物線

(3)Ni據(2)可知，y′隨時間t增長比y隨時間t增長得慢，故Ni的耐氧化腐蝕性比Mg好

解析由表中數據可知MgO膜厚與時間t的關系式為y=;NiO膜厚y′與時間t的關系式為y′=bt，即可知MgO膜厚y屬直線型，而NiO膜厚y′屬拋物線型。此題創新之處在于利用了數學函數知識去分析化學問題，有一定的新穎性。

練基礎落實

1.在不同條件下分別測得反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的化學反應速率，其中表示該反應進行的最快的是()

(SO2)=4mol?L-1?min-1(O2)=3mol?L-1?min-1

(SO2)=mol?L-1?s-1(O2)=mol?L-1?s-1

答案D

解析比較：必須統一標準。換算成同一物質進行比較是關鍵，本題首先需要統一單位。

2.反應：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)經一段時間后，SO3的濃度增加了mol?L-1，在這段時間內用O2表示的反應速率為mol?L-1?s-1，則這段時間為()

ssss

答案D

解析根據題意知，SO3的濃度增加mol?L-1，則O2的濃度減小mol?L-1，v(O2)=ΔcO2Δt，則Δt=ΔcO2vO2=mol?mol?L-1?s-1=5s。

molA與2molB混合于2L的密閉容器中，發生如下反應：2A(g)3B(g)2C(g)zD(g)

若2s后，A的轉化率為50%，測得v(D)=mol?L-1?s-1，下列推斷正確的是()

(C)=v(D)=mol?L-1?s-1

=3

的轉化率為75%

D.反應前與2s后容器的壓強比為4∶3

答案C

解析A的起始量為2mol，轉化50%即轉化1mol，根據反應關系知B轉化mol，C生成1mol，又因為v(D)=mol?L-1?s-1，可計算出2s時D的生成量為mol?L-1?s-1×2L×2s=1mol，故知z=2，B錯;v(C)=v(D)=v(A)=mol?L-1?s-1，故A錯;B的轉化率為×100%=75%，C正確;反應達2s時，容器內總物質的量為nAnBnCnD=1molmol1mol1mol=mol。故反應前后的容器中氣體總物質的量之比為4∶，壓強比為4∶，D錯。

4.化合物Bilirubin在一定波長的光照射下發生分解反應，反應物濃度隨反應時間變化如下圖所示，計算反應4～8min間的平均反應速率和推測反應16min時反應物的濃度，結果應是()

μmol?L-1?min-1和μmol?L-1

μmol?L-1?min-1和μmol?L-1

μmol?L-1?min-1和μmol?L-1

μmol?L-1?min-1和μmol?L-1

答案B

解析據圖可知，4min時化合物Bilirubin的濃度為20μmol?L-1，8min時其濃度為10μmol?L-1，因此4～8min間的平均反應速率為20μmol?L-1-10μmol?L-14min=μmol?L-1?min-1。進一步分析圖像可知0～4min間平均分解速率為40μmol?L-1-20μmol?L-14min=μmol?L-1?min-1，由以上分析數據大致可確定平均分解速率基本呈等比遞減變化，因此可估算8～12min間平均分解速率為μmol?L-1?min-1,12～16min間平均分解速率為μmol?L-1?min-1，因此16min時反應物的濃度大致應為10μmol?μmol?L-1?min-1×4μmol?L-1?min-1×4min=μmol?L-1，故B項正確。

練方法技巧

5.一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列敘述正確的是()

A.反應開始到10s末時，用Z表示的反應速率為mol?L-1?s-1

B.反應開始到10s末時，X的物質的量濃度減少了mol?L-1

C.反應開始到10s時，Y的轉化率為%

D.反應的化學方程式為X(g)Y(g)Z(g)

答案C

解析分析圖象，關鍵是看變化量和走勢，從走勢分析X、Y是反應物，Z是生成物，初步分析它們的變化量分別為Δn(X)=mol=mol，Δn(Y)=mol=mol，Δn(Z)=mol，首先確定該反應的化學方程式為X(g)Y(g)===2Z(g)。據選項要求分別計算出v(Z)=mol2L×10s=mol?L-1?s-1;Δc(X)=mol2L=mol?L-1;α(Y)=mol×100%=79%，只有C選項正確。

6.在2L密閉容器中進行如下反應：mX(g)nY(g)===pZ(g)qQ(g)，2s時間內X表示的平均反應速率為/pmol?L-1?s-1，則2s時間內，Q物質增加的物質的量為()

/pmol/pmol/pmol/pmol

答案A

解析不同物質表示的反應速率之比等于它們的化學計量數之比，X表示的平均反應速率為/pmol?L-1?s-1，Q物質表示的反應速率為/pmol?L-1?s-1×qm=/pmol?L-1?s-1。則Δn(Q)=/pmol?L-1?s-1×2L×2s=/pmol。

練綜合拓展

7.請你協助化學興趣小組的同學完成如下實驗，并回答相關問題。

實驗目的：比較等體積mol?L-1硫酸、1mol?L-1鹽酸、1mol?L-1醋酸分別與金屬反應生成氫氣的速率和體積。

實驗原理：(用離子方程式表示)___________________________________。

實驗用品：儀器(略)、藥品(除給定的三種酸溶液外，在Na、Mg、Fe三種金屬中選擇最合適的一種，并說明理由)。選擇的金屬是________，不選其他兩種金屬的理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

實驗步驟：

(1)甲同學設計的實驗裝置：

(1)乙同學認為該裝置不能控制三個反應在同一時間發生，并作了相應的改進。你認為乙同學改進的措施是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)按改進后的裝置進行實驗，觀察現象并得出相關結論。

實驗現象及結論：________________________________________________________。

(4)實驗開始時的速率：v(H2SO4)______v(HCl)______v(CH3COOH)(用“=”、“”填空，下同)，反應進行一段時間后的速率：v(H2SO4)

(5)最終得到的氫氣體積：V(H2/H2SO4)______V(H2/HCl)______V(H2/CH3COOH)。

問題討論：

(6)量筒的規格由__________________決定。

(7)對結論(4)、(5)中鹽酸和醋酸的異同，你的解釋是

________________________________________________________________________。

(8)根據現有知識，上述實驗中硫酸和鹽酸分別與金屬反應的速率應始終相等，但反應一段時間后有v(H2SO4)

________________________________________________________________________。

大學無機化學對此問題將有科學的解釋。

答案2HMg===H2↑Mg2。

2CH3COOHMg===H2↑Mg22CH3COO-

MgNa太活潑，能和水反應產生氫氣，影響實驗結論;Fe與酸反應的速率較慢，實驗時間較長

(2)同時用分液漏斗分別向燒瓶中加入酸液

(3)實驗現象：反應開始時醋酸的反應速率小于鹽酸和硫酸的反應速率。當反應進行到一定程度后，醋酸的反應速率大于鹽酸和硫酸。

結論：最終得到的氫氣體積相等

(4)=>0，反應速率為v1;N2(g)3H2(g)2NH3(g)ΔH2<0，反應速率為v2。對于上述反應，當壓強減小時，v1和v2的變化情況為()

A.同時增大B.同時減小

增大，v2減小減小，v2增大

答案B

知識點4溫度對化學反應速率的影響

7.對于反應mAnB===pC，下列說法正確的是()

A.某溫度時，化學反應速度無論用A、B、C何種物質表示，其數值是相同的

B.其他條件不變，增大壓強，反應速率加快

C.若增加或減小B的物質的量，則反應速率一定會發生明顯的變化

D.其他條件不變，升高溫度，反應速率加快

答案D

8.經驗表明，如果溫度每升高10℃，反應速率就增大到原來的2倍;反應2A(g)B(g)C(g)D(g)，20℃時某一時刻A的速率為mol?L-1?s-1，若使反應溫度升高到60℃，則此時A的反應速率為________。

答案mol?L-1?s-1

解析根據速率與溫度之間的經驗規律公式v2=v1?at2℃-t1℃10℃，將各數據代入即可計算：

v2=mol?L-1?s-1?260℃-20℃10℃=mol?L-1?s-1。

知識點5催化劑對化學反應速率的影響

9.下列關于催化劑的說法，正確的是()

A.催化劑能使不起反應的物質發生反應

B.催化劑在化學反應前后，化學性質和質量都不變

C.催化劑不能改變化學反應速率

D.任何化學反應，都需要催化劑

答案B

解析催化劑能改變化學反應速率的原因是它能改變反應機理，在化學反應過程中，催化劑參與反應，經過一系列變化之后，催化劑又恢復到原來的狀態，盡管催化劑能改變化學反應速率，但對于不能起反應的物質，是不能使其反應的，另外，有些反應是不需要催化劑的，如燃燒、中和反應等。

10.亞氯酸鹽(如NaClO2)可用作漂白劑，在常溫下不見光時可保存一年，但在酸性溶液中因生成亞氯酸而發生分解：5HClO2===4ClO2↑HCl-2H2O。分解時，剛加入硫酸，反應緩慢，隨后突然反應釋放出大量ClO2，這是因為()

A.酸使亞氯酸的氧化性增強

B.溶液中的H起催化作用

C.溶液中的Cl-起催化作用

D.逸出的ClO2使反應生成物的濃度降低

答案C

解析由題目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亞氯酸，生成的亞氯酸在剛加入硫酸時反應緩慢，隨后突然反應加快，這說明分解生成的產物中的某種物質起了催化劑的作用，故正確答案為C。

練基礎落實

1.下列條件一定能使反應速率加快的是()

①增加反應物的物質的量②升高溫度③縮小反應容器的體積④加入生成物⑤加入MnO2

A.全部B.①②⑤C.②D.②③

答案C

2.下列說法正確的是()

①活化分子間的碰撞一定能發生化學反應②普通分子有時也能發生有效碰撞③升高溫度會加快反應速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次數④增大反應物濃度會加快反應速率的原因是單位體積內有效碰撞的次數增多⑤使用催化劑能提高反應效率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞頻率增大⑥化學反應實質是活化分子有合適取向時的有效碰撞

A.①②⑤B.③④⑥C.③④⑤⑥D.②③④

答案B

和CO都是汽車尾氣中的有害物質，它們能緩慢地起反應，生成N2和CO2。對此反應的下列敘述中正確的是()

A.使用催化劑能加快反應的速率

B.使一種反應物過量能提高反應的速率

C.改變壓強對反應速率沒有影響

D.降低溫度能加快反應速率

答案A

解析本題中B不正確，因為一種反應物過量并不一定是反應物濃度增加，一種反應物過量只能使另一種反應物轉化率提高，不涉及反應的速率問題;C也不正確，對氣體來說，改變壓強必然影響速率;D也不正確，降低溫度只能降低反應速率。

4.已知反應：N2O22NO在密閉容器中進行，下列條件能加快反應速率的是()

A.增大體積

B.體積不變，充入N2，使壓強增大

C.體積不變，充入He，使氣體壓強增大

D.保持總壓強不變，充入氣體Ne

答案B

解析增大體積，濃度減小，反應速率減慢，A不符合;體積不變，充入N2時，可使c(N2)增大，反應速率增大，B符合;充入He后，由于體積不變，各物質的濃度不變，故對反應速率沒有影響，C不符合題意;而在壓強不變時，充入Ne，若要使總壓強不變，則氣體體積將變大，各物質的濃度將變小，故反應速率減小。

練方法技巧

(g)O2(g)2SO3(g)是制備硫酸的重要反應。下列敘述正確的是()

A.催化劑V2O5不改變該反應的逆反應速率

B.增大反應體系的壓強，反應速率一定增大

C.該反應是放熱反應，降低溫度將縮短反應達到平衡的時間

D.在t1、t2時刻，SO3(g)的濃度分別是c1、c2，則時間間隔t1～t2內，SO3(g)生成的平均速率為v=c2-c1t2-t1

答案D

解析A項，催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，A項錯誤;B項，在恒容的條件下，通入惰性氣體，壓強增大，但各物質的濃度不變，反應速率不變，故B項錯誤;C項，降低溫度，反應速率也降低，反應達到平衡的時間會延長，故C項錯誤;根據反應速率的計算公式可知D項正確。

6.某探究小組利用丙酮的溴代反應(CH3COCH3Br2――→HClCH3COCH2BrHBr)來研究反應物濃度與反應速率的關系。反應速率v(Br2)通過測定溴的顏色消失所需的時間來確定。在一定溫度下，獲得如下實驗數據：

實驗

序號初始濃度c/mol?L-1溴顏色消失所需時間t/s

CH3COCH3HClBr2

①0290

②0145

③0145

④0580

分析實驗數據所得出的結論不正確的是()

A.增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大

B.實驗②和③的v(Br2)相等

C.增大c(HCl)，v(Br2)增大

D.增大c(Br2)，v(Br2)增大

答案D

解析A項，由實驗①和②對比可知增大c(CH3COCH3)，反應時間變短，v(Br2)增大;B項，實驗②和③反應時間相同，起始Br2濃度相同，則v(Br2)相等;C項，比較實驗①和③可知，增大c(HCl)時，反應時間縮短，v(Br2)增大;D項，比較實驗①和④可知，增大c(Br2)時，v(Br2)減小，故選D。

7.氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發生氧化還原反應生成Cl(-1價)和S(6價)的速率v(縱坐標)與反應時間t(橫坐標)的關系如圖所示，已知該反應速率隨著溶液中c(H)的增大而加快。

(1)反應開始時反應速率加快的原因是________________________________________;

(2)反應后期反應速率減慢的原因是__________________________________________。

答案(1)2KClO36NaHSO3===3Na2SO42KCl3H2SO4，溶液中c(H)增大

(2)ClO-3和HSO-3濃度減小

解析該反應的實質為：ClO-33HSO-3===Cl-3SO2-43H

由題意知，反應隨溶液中c(H)的增