PAGEPAGE13化學反應速率1．了解化學反應速率的概念，會定量表示化學反應速率。2．駕馭化學反應速率的簡潔計算。3．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。1．化學反應速率2．化學反應速率的測定(1)測定原理利用化學反應中與某一種化學物質的濃度(或質量)相關的性質進行測定。(2)測定方法①利用能夠干脆視察的某些性質測定：如通過測量釋放出肯定體積氣體的時間來測定反應速率，或通過測定肯定時間內氣體壓強的改變來測定反應速率。②利用科學儀器測量：如在溶液中，當反應物或產物本身有較明顯的顏色時，可利用顏色深淺和顯色物質濃度間的正比關系來跟蹤反應的過程和測量反應速率。(3)試驗探究①反應原理：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑。②試驗過程：a．按如圖所示安裝兩套裝置，在錐形瓶內各盛有2g鋅粒。b．取一套裝置，通過分液漏斗加入40mL1mol·L－1的硫酸，測出收集10mLH2所用的時間。c．取另一套裝置，通過分液漏斗加入40mL4mol·L－1的硫酸，測出收集10mLH2所用的時間。③試驗現象：鋅與硫酸反應產生氣泡，收集10mLH2所用的時間比較：運用4mol·L－1的硫酸比運用1mol·L－1的硫酸所用的時間短。④探究結論：4mol·L－1的硫酸與鋅反應比1mol·L－1的硫酸與鋅反應快。[新知探究]在密閉容器中，合成氨的反應：N2＋3H22NH3，起先時，N2的濃度為8mol·L－1，H2的濃度為20mol·L－1，5min后N2的濃度為6mol·L－1，在這個反應中N2濃度的改變Δc(N2)＝2_mol·L－1，v(N2)＝0.4_mol·L－1·min－1，v(H2)＝1.2_mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.8_mol·L－1·min－1，其速率之比v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2。[名師點撥]1．表示化學反應速率的留意事項(1)在同一化學反應中，選用不同物質表示化學反應速率，其數值可能相同也可能不相同，但它們表示的意義卻是完全相同的。因此，表示化學反應速率時，必需指明用哪種物質作標準。(2)由于在反應中純液體和固體的濃度是恒定不變的，因此對于有純液體或固體參與的反應一般不用純液體或固體來表示化學反應速率。(3)在同一個化學反應中，無論選用反應物還是生成物來表示化學反應速率，其值均為正值。(4)化學反應速率通常是指某一段時間內的平均反應速率，而不是瞬時反應速率。2．化學反應速率的計算方法(1)利用反應速率的定義式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)。(2)用不同的物質表示同一時間的反應速率時，其數值可能不同，但表達的意義相同，各物質的反應速率之比等于化學計量數之比。對于反應mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)來說，eq\f(v(A),m)＝eq\f(v(B),n)＝eq\f(v(C),p)＝eq\f(v(D),q)，即vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q。(3)利用“三段式”計算格式進行計算：①寫出化學方程式。②依據題意，依次列出各反應物和生成物的起始濃度(或物質的量，下同)、濃度的改變量及一段時間后的濃度，未知量可設未知數表示，即“三段式”。③依據起始濃度與一段時間后的濃度的差等于濃度的改變量及改變量之比等于對應物質的化學計量數之比，列出關系式計算。計算中留意以下量的關系：①對反應物：c(起始)－c(轉化)＝c(某時刻)；②對生成物：c(起始)＋c(轉化)＝c(某時刻)；③轉化率＝eq\f(c(轉化),c(起始))×100%。[對點演練]1．對于反應：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(△))4NO＋6H2O，在1L密閉容器中進行，半分鐘后水蒸氣的物質的量增加了0.45mol，則v(NH3)＝____________，v(O2)＝____________，v(H2O)＝____________，三種物質的化學反應速率之比為____________。[解析]v(H2O)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.45mol,1L×0.5min)＝0.9mol·L－1·min－1；依據化學方程式：反應消耗NH30.3mol，消耗O20.375mol，v(O2)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.375mol,1L×0.5min)＝0.75mol·L－1·min－1，v(NH3)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.3mol,1L×0.5min)＝0.6mol·L－1·min－1；v(NH3)∶v(O2)∶v(H2O)＝4∶5∶6。[答案]0.6mol·L－1·min－10.75mol·L－1·min－10.9mol·L－1·min－14∶5∶62．將4molA氣體和2molB氣體在2L的容器中混合并在肯定條件下發生如下反應：2A(g)＋B(g)2C(g)。若2s末測得C的濃度為0.6mol·L－1，現有下列幾種說法：①用物質A表示的反應的平均速率為0.3mol·L－1·s－1；②用物質B表示的反應的平均速率為0.6mol·L－1·s－1；③2s末，物質A的轉化率為70%；④2s末，物質B的濃度為0.7mol·L－1。其中正確的是()A．①③B．①④C．②③D．③④[解析]由三段式表示：2A(g)＋B(g)2C(g)起先物質的量濃度(mol·L－1)210轉化物質的量濃度(mol·L－1)0.60.30.62s末物質的量濃度(mol·L－1)1.40.70.6所以v(A)＝eq\f(0.6mol·L－1,2s)＝0.3mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(0.3mol·L－1,2s)＝0.15mol·L－1·s－1，A的轉化率為eq\f(0.6mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝30%，2s末時c(B)＝0.7mol·L－1。[答案]B[新知探究]對于同一化學反應速率用不同物質表示的數值可能不同，但比較反應速率的大小不能只看數值的大小，而要進行肯定的轉化，詳細比較方法如下：(1)歸一法：將不同物質的化學反應速率轉化成同一物質的化學反應速率。(2)比值法：比較同一物質化學反應速率或除以化學計量數之后的數值。數值越大，反應進行的越快。如反應：aA＋bB=cC，比較eq\f(v(A),a)與eq\f(v(B),b)，若eq\f(v(A),a)＞eq\f(v(B),b)，則A的反應速率比B大。[留意]看化學反應速率的單位是否統一，不要只比較數值大小。[對點演練]3．反應A(g)＋3B(g)=2C(g)＋2D(g)在四種不同狀況下的反應速率分別為①v(A)＝0.45mol·L－1·min－1②v(B)＝0.6mol·L－1·s－1③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1下列有關反應速率的比較中正確的是()A．④>③＝②>①B．④<③＝②<①C．①>②>③>④D．④>③>②>①[解析]若四種反應速率都用A表示[單位mol·L－1·s－1]，數值分別為①v(A)＝0.0075mol·L－1·s－1；②v(A)＝0.2mol·L－1·s－1；③v(A)＝0.2mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.225mol·L－1·s－1，所以④>③＝②>①，故A正確。[答案]A1．下列關于化學反應速率的說法正確的是()A．化學反應速率是指單位時間內任何一種反應物或生成物的濃度改變量B．化學反應速率是指某一時刻，某種反應物的瞬時速率C．在反應過程中，反應物的濃度漸漸減小，所以用反應物表示的化學反應速率為負值D．同一反應中，用不同物質表示的化學反應速率之比等于其化學計量數之比解析：選D化學反應速率通常用單位時間內反應物或生成物的濃度改變來表示。固體和純液體的濃度為常數，一般不用固體和純液體來表示化學反應速率，所以A錯誤。化學反應速率為正值，C錯誤。化學反應速率是某一時間段內的平均反應速率，所以B錯誤。2．已知反應：A＋3B=2C＋D，在某一段時間內以A的濃度改變表示的化學反應速率為1mol·L－1·min－1，則此段時間內以C的濃度改變表示的化學反應速率為()A．0.5mol·L－1·min－1B．1mol·L－1·min－1C．2mol·L－1·min－1D．3mol·L－1·min－1解析：選C依據反應速率之比等于各物質的化學計量數之比，即v(A)∶v(C)＝1∶2，而v(A)＝1mol·L－1·min－1，則v(C)＝2mol·L－1·min－1。3．在N2＋3H22NH3的反應中，在5s內N2的濃度由6mol·L－1減至2mol·L－1。則NH3的化學反應速率是()A．2.4mol·L－1·s－1B．1.6mol·L－1·s－1C．0.8mol·L－1·s－1D．0.08mol·L－1·s－1解析：選Bv(N2)＝eq\f(6mol·L－1－2mol·L－1,5s)＝0.8mol·L－1·s－1，則v(NH3)＝2v(N2)＝1.6mol·L－1·s－1。4．在四種不同條件下測得反應2SO2＋O22SO3的反應速率如表所示，則反應速率最大的是()選項ABCD反應速率(mol·L－1·min－1)v(SO2)v(O2)v(SO3)v(O2)0.40.250.50.3解析：選D依據反應速率之比等于化學計量數之比，則各物質的化學反應速率表示為選項ABCD反應速率(mol·L－1·min－1)v(SO2)v(O2)v(SO3)v(O2)0.40.250.50.3反應速率/化學計量數0.20.250.250.3反應速率與化學計量數的比值中，數值大的反應速率大。5．向體積為2L的密閉容器中加入2molSO2和1molO2，進行可逆反應：2SO2＋O22SO3，反應2min后，測得O2的物質的量為0.8mol。(1)2min內，SO2的物質的量削減了________，SO3的物質的量增加了________。(2)若用O2的濃度改變來表示該反應的反應速率，則v(O2)＝________。解析：2SO2＋O22SO3n(初)/mol210Δn/mol0.40.20.4n(2min)/mol1.60.80.4(1)Δn(SO3)＝Δn(SO2)＝2Δn(O2)＝(1mol－0.8mol)×2＝0.4mol。(2)v(O2)＝eq\f(0.2mol,2L×2min)＝0.05mol·L－1·min－1。答案：(1)0.4mol0.4mol(2)0.05mol·L－1·min－16．A與B反應生成C，假定反應由A、B起先，它們的起始濃度均為1mol·L－1。反應進行2min后A的濃度為0.8mol·L－1，B的濃度為0.6mol·L－1，C的濃度為0.6mol·L－1。(1)2min內反應的平均速率為v(A)＝________，v(B)＝________，v(C)＝________。(2)三者數值之間的關系：v(A)＝______v(B)＝______v(C)。(3)該反應的化學方程式為____________________________________________________。解析：v(A)＝eq\f((1－0.8)mol·L－1,2min)＝0.1mol·L－1·min－1，v(B)＝eq\f((1－0.6)mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1，v(C)＝eq\f((0.6－0)mol·L－1,2min)＝0.3mol·L－1·min－1，v(A)∶v(B)∶v(C)＝0.1∶0.2∶0.3＝1∶2∶3，即v(A)＝eq\f(1,2)v(B)＝eq\f(1,3)v(C)，故反應的化學方程式為A＋2B=3C。答案：(1)0.1mol·L－1·min－10．2mol·L－1·min－10.3mol·L－1·min－1(2)eq\f(1,2)eq\f(1,3)(3)A＋2B=3C一、選擇題1.對于反應：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列說法正確的是()A．用HCl和CaCl2表示的反應速率數值不同，但所表示的意義相同B．不能用CaCO3的濃度改變來表示反應速率，但可用H2O的來表示C．用H2O和CO2表示的化學反應速率相同D．用CaCl2濃度的減小表示其反應速率解析：選A因HCl和CaCl2在反應中的化學計量數不同，用HCl和CaCl2表示的反應速率數值不同，但所表示的意義相同，A正確；水是純液體，不能用水的濃度改變表示反應速率，B、C錯誤；CaCl2是生成物，應用其濃度的增大表示反應速率，D錯誤。2．對于可逆反應A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同條件下表示的反應速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.2mol·L－1·s－1C．v(D)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.1mol·L－1·s－1解析：選D本題可以采納歸一法進行求解，將不同物質表示的反應速率折算成A表示的反應速率進行比較。B項中的B物質是固體，不能表示反應速率；C項中對應的v(A)＝0.2mol·L－1·min－1；D項中對應的v(A)＝3mol·L－1·min－1。3．在2L密閉容器中進行反應：mX(g)＋nY(g)=pZ(g)＋qQ(g)，2s內用X表示的平均反應速率為eq\f(0.3m,p)mol·L－1·s－1，則2s內，物質Q增加的物質的量為()A.eq\f(1.2q,p)molB.eq\f(1.2m,p)molC.eq\f(1.6q,p)molD.eq\f(0.6q,p)mol解析：選A依據化學方程式可知，v(X)∶v(Q)＝m∶q，故v(Q)＝eq\f(0.3q,p)mol·L－1·s－1，故Δn(Q)＝eq\f(0.3q,p)mol·L－1·s－1×2s×2L＝eq\f(1.2q,p)mol。4．5.6g鐵粉投入到盛有100mL2mol·L－1稀硫酸的燒杯中，2min時鐵粉剛好溶解(溶解前后溶液體積改變忽視不計)，下列表示這個反應的速率正確的是()A．v(Fe)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(H2SO4)＝1mol·L－1·min－1C．v(H2SO4)＝0.5mol·L－1·min－1D．v(FeSO4)＝1mol·L－1·min－1解析：選C鐵粉為固體，其物質的量濃度可視為常數，不能用來表示化學反應速率，A錯；反應的鐵粉是0.1mol，參與反應的H2SO4為0.1mol，所以v(H2SO4)＝0.5mol·L－1·min－1，v(FeSO4)＝0.5mol·L－1·min－1，B、D錯。5．在密閉容器里，A與B反應生成C，其反應速率分別用vA、vB、vC表示，已知2vB＝3vA、3vC＝2vB，則此反應可表示為()A．A＋3B=2CB．2A＋3B=2CC．3A＋B=2CD．A＋B=C解析：選B已知2vB＝3vA、3vC＝2vB，反應速率之比等于相應的化學計量數之比，則vA∶vB∶vC＝2∶3∶2，因此該反應可表示為2A＋3B=2C。6．反應2SO2＋O22SO3經一段時間后，SO3的濃度增加了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解析：選C因為SO3的濃度增加了0.4mol·L－1，所以O2的濃度必定削減了0.2mol·L－1，Δt＝eq\f(Δc,v)＝eq\f(0.2mol·L－1,0.04mol·L－1·s－1)＝5s。7．將4molA氣體和2molB氣體在2L密閉的容器中混合，并在肯定條件下發生反應：2A(g)＋B(g)xC(g)，若經2s后測得A的物質的量為2.8mol，C的濃度為0.6mol·L－1，下列幾種說法中正確的是()①2s內，用物質A表示的平均反應速率為0.3mol·L－1·s－1②2s內，用物質B表示的平均反應速率為0.6mol·L－1·s－1③2s時，物質B的轉化率為70%④x＝2A．①③B．①④C．②③D．③④解析：選B由題干信息計算出v(A)＝eq\f(4mol－2.8mol,2L×2s)＝0．3mol·L－1·s－1，則v(B)＝0.15mol·L－1·s－1;2s時，A消耗1.2mol，則B消耗0.6mol，所以B的轉化率為30%；2s時，生成物C的濃度為0.6mol·L－1，所以v(C)＝eq\f(0.6mol·L－1,2s)＝0.3mol·L－1·s－1，v(A)∶v(C)＝2∶x＝1∶1，得x＝2，故①④正確。8．對于鋅粒與稀硫酸的反應，下列說法中不正確的是()A．可選用顆粒大小基本相同的鋅粒與不同濃度的硫酸反應，比較二者收集10mL氫氣所用的時間，從而計算反應速率并說明濃度對反應速率的影響B．可記錄溶液中氫離子的濃度隨時間的改變(用pH計測定溶液的pH)來測量反應速率C．可記錄溶液的溫度改變(用溫度計來測量溫度)來測量反應速率D．可選用等質量的Zn片和Zn粒與相同濃度的硫酸反應，記錄Zn完全消逝的時間，從而計算反應速率并說明固體表面積對反應速率的影響解析：選C溫度改變不能定量反映化學反應速率。9．將10molA和5molB放入10L真空容器內，某溫度下發生反應：3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初的0.2s內，消耗A的平均速率為0.06mol·L－1·s－1，則在0.2s時，容器中C的物質的量是()A．0.12molB．0.08molC．0.04molD．0.8mol解析：選Bv(A)∶v(C)＝3∶2，則v(C)＝0.04mol·L－1·s－1，n(C)＝0.2s×0.04mol·L－1·s－1×10L＝0.08mol。10．在4L密閉容器中充入6molA氣體和5molB氣體，在肯定條件下發生反應：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，5s達到平衡。達到平衡時，生成了2molC，經測定D的濃度為0.5mol·L－1，下列推斷正確的是()A．x＝1B．B的轉化率為20%C．平衡時A的濃度為1.50mol·L－1D．B的平均反應速率為0.2mol·L－1·s－1解析：選B平衡時，n(D)＝0.5mol·L－1×4L＝2mol。在相同時間內生成C和D的物質的量相等，因此x＝2，A錯誤；3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)起先/mol:6500轉化/mol:3122平衡/mol:3422α(B)＝eq\f(1,5)×100%＝20%，B正確；平衡時，c(A)＝eq\f(3mol,4L)＝0.75mol·L－1，C錯誤；v(B)＝eq\f(Δc(B),Δt)＝eq\f(\f(1mol,4L),5s)＝0.05mol·L－1·s－1，D錯誤。11．在密閉容器中，進行可逆反應，A與B反應生成C，反應速率分別用v(A)、v(B)、v(C)表示，且v(A)、v(B)、v(C)之間存在如下關系：v(B)＝3v(A)，3v(C)＝2v(B)，v(C)＝2v(A)。則此反應可表示為()A．A＋BCB．2A＋2B3CC．3A＋B2CD．A＋3B2C解析：選D由v(B)＝3v(A)，v(C)＝2v(A)，得v(A)∶v(B)∶v(C)＝v(A)∶3v(A)∶2v(A)＝1∶3∶2,即A、B、C的化學計量數之比為1∶3∶2，則化學方程式為A＋3B2C。12．肯定溫度下，向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發生化學反應，反應中各物質的物質的量改變如圖所示，對該反應的推斷合理的是()A．該反應的化學方程式為3B＋4D6A＋2CB．反應進行到1s時，v(A)＝v(D)C．反應進行到6s時，B的平均反應速率為0.05mol·L－1·s－1D．反應進行到6s時，各物質的反應速率相等解析：選CA中各物質的物質的量改變之比等于化學方程式中化學計量數之比，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝(1.2－0)mol∶(1.0－0.4)mol∶(1.0－0.2)mol∶(0.4－0)mol＝6∶3∶4∶2，所以化學方程式為3B＋4C6A＋2D，A錯誤；不論在什么時刻，用各物質表示的速率之比等于化學計量數之比，B、D錯誤。二、非選擇題13．將等物質的量的A、B混合放于2L的密閉容器中，發生反應3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。經5min后，測得D的濃度為0.5mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，v(C)＝0.1mol·L－1·min－1。則：(1)x＝________。(2)前5min內B的反應速率v(B)＝___________________________________________。(3)5min末A的轉化率為________。解析：(1)v(D)＝eq\f(0.5mol·L－1,5min)＝0.1mol·L－1·min－1＝v(C)，由此推知x＝2。(2)v(B)＝eq\f(v(C),2)＝eq\f(0.1mol·L－1·min－1,2)＝0.05mol·L－1·min－1。(3)設A的起始濃度為amol·L－1。3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)起始(mol·L－1)aa00轉化(mol·L－1)0.750.250.50.55min末(mol·L－1)a－0.75a－0.250.50.5(a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5，解得a＝1.5，A的轉化率＝eq\f(0.75mol·L－1,1.5mol·L－1)×100%＝50%。答案：(1)2(2)0.05mol·L－1·min－1(3)50%14.如圖所示為800℃時，A、B、C三種氣體物質的濃度隨時間改變的狀況。試回答下列問題：(1)該反應的反應物是___________________________________________。(2)該反應的化學方程式為____________________________________________________。(3)若t＝2，A物質的平均反應速率為____________________________________________。解析：(1)由題圖可知，隨著反應的進行，A的濃度減小，B、C的濃度增大，說明A是反應物，B、C是生成物。(2)0～tminA的濃度改變量Δc(A)＝1.2mol·L－1，B的濃度改變量Δc(B)＝0.4mol·L－1，C的濃度改變量Δc(C)＝1.2mol·L－1。A、B、C三種物質的濃度改變量之比為3∶1∶3，最終各物質的濃度不變且均不為零，故該反應為可逆反應，化學方程式為3AB＋3C。(3)v(A)＝eq\f(1.2mol·L－1,2min)＝0.6mol·L－1·min－1。答案：(1)A(2)3AB＋3C(3)0.6mol·L－1·min－115．在一個容積固定為2L的密閉容器中，發生反應aA(g)＋bB(g)pC(g)反應狀況記錄如表：時間c(A)(mol·L－1)c(B)(mol·L－1)c(C)(mol·L－1)0130第2min0.82.60.4第4min0.41.81.2第6min0.41.81.2請細致分析，依據表中數據，回答下列問題：(1)a＝________，b＝________，p＝________。(取最小正整數)(2)第2min到第4min內A的平均反應速率v(A)＝________mol·L－1·min－1。解析：(1)由表中數據可知在0～2min內A、B、C的濃度改變分別為0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0.4mol·L－1，A、B、C的濃度改變之比為1∶2∶2，所以a＝1，b＝2，p＝2。(2)2～4min內A的濃度改變為0.8mol·L－1－0.4mol·L－1＝0.4mol·L－1，所以A的反應速率為eq\f(0.4mol·L－1,2min)＝0.2mol·L－1·min－1。答案：(1)122(2)0.2[實力提升]16．向2L密閉容器中通入amol氣體A和bmol氣體B，在肯定條件下發生反應：xA(g)＋yB(g)pC(g)＋qD(g)已知：平均反應速率v(C)＝eq\f(1,2)v(A)；反應2min時，A的濃度削減了eq\f(1,3)，B的物質的量削減了eq\f(a,2)mol，有amolD生成。回答下列問題：(1)反應2min內，v(A)＝________________，v(B)＝________________。(2)化學方程式中，x＝________，y＝________，p＝________，q＝________。(3)反應平衡時，D為2amol，則B的轉化率為_____________________________________。解析：(1)依據化學反應速率定義：v(A)＝eq\f(Δc(A),Δt)＝eq\f(\f(1,3)amol,2L×2min)＝eq\f(1,12)amol·L－1·min－1，v(B)＝eq\f(Δc(B),Δt)＝eq\f(\f(1,2)amol,2L×2min)＝eq\f(1,8)a