内容正文:
第六章 化学反应
与能量
第二节 化学反应的速率与限度
第一课时 化学反应的
速率
1.通过化学反应速率的概念及其影响因素的学习,学会“变量控制”的科学方法,增强证据推理的意识。2.能从微观角度理解化学反应速率的影响因素,发展“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
2
学习理解
01
课时作业
04
目录
CONTENTS
探究应用
02
总结提升
03
学习理解
一、化学反应速率
快慢
单位时间
减小
增大
mol/(L·min)或mol/(L·s)
学习理解
5
二、化学反应速率的影响因素
1.内因
化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。
2.外因
(1)浓度:一般条件下,当其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率______,降低反应物浓度,化学反应速率______。
(2)温度:____温度,化学反应速率增大,______温度,化学反应速率减小。
(3)催化剂:催化剂可以改变化学反应速率。
(4)压强:对于有气体参与的反应,增大压强(减小容器容积)相当于__________
_________,化学反应速率____;减小压强(增大容器容积)相当于________________,化学反应速率______。
增大
减小
升高
降低
增大反应物的浓度
增大
减小反应物的浓度
减小
学习理解
6
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小。( )
(2)化学反应速率是某反应在某时刻的速率。( )
(3)化学反应速率越大,反应现象一定越明显。( )
(4)一般情况下,增大反应物的浓度能增大化学反应速率。( )
(5)对于放热反应,升高温度化学反应速率减小。( )
(6)用铁和稀硫酸反应制取氢气时,硫酸浓度越大,产生氢气的速率越大。( )
×
√
×
√
×
×
学习理解
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探究应用
启思研讨 教师独具内容
在日常生活、生产中有许多充分利用外界条件对化学反应速率产生影响的例子,如冰箱保存食物、煤炉扇风炉火变旺等。
[问题探究]
1.生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风,可以使炉火更旺,原理是什么?
2.铁粉与一定浓度的稀盐酸反应时,增加铁粉的用量能否增大化学反应速率?
3.夏天食品容易变质,而冬天不易出现该现象,原因是什么?
提示:反应物的接触面积增大,反应速率增大。
提示:不能。对于溶液中的反应,改变固体的用量不能改变化学反应速率。
提示:夏天温度较高,食品变质的速率比较大。
探究应用
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知识点一 化学反应速率的理解与简单计算
探究应用
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探究应用
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探究应用
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探究应用
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探究应用
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[练1] 将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生反应:2A(s)+B(g) 2C(g),反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.用物质A表示2 s内的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
B.用物质B表示2 s内的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1
C.2 s时v(C)=0.3 mol·L-1·s-1
D.2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1
解析:不能用固体物质的浓度变化量表示化学反应速率,A错误;据题目条件知v(C)=0.6 mol·L-1÷2 s=0.3 mol·L-1·s-1,则v(B)=0.3 mol·L-1·s-1÷2=0.15 mol·L-1·s-1,B错误;化学反应速率是平均值不是瞬时值,C错误;2 s 时物质B的浓度为2 mol÷2 L-0.6 mol·L-1÷2=0.7 mol·L-1,D正确。
探究应用
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[练2] 在2A(g)+3B(g)===2C(g)+D(g)反应中,表示反应速率最大的是( )
A.v(A)=0.5 mol·L-1·min-1
B.v(B)=0.6 mol·L-1·min-1
C.v(C)=0.35 mol·L-1·min-1
D.v(D)=0.4 mol·L-1·min-1
探究应用
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知识点二 外界条件对化学反应速率的影响
1.探究温度对化学反应速率的影响
实验操作
试管中均加入2 mL 5%H2O2溶液和2滴1 mol/L FeCl3溶液
实验现象 溶液中产生气泡速率的相对大小为①<②<③
实验结论 其他条件不变时,温度升高,化学反应速率增大
探究应用
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2.探究催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 ②、③产生气泡的速率均大于①
实验结论 其他条件不变时,FeCl3、MnO2能使H2O2分解速率增大
探究应用
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3.探究浓度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡
实验结论 其他条件不变时,增大反应物浓度能使H2O2分解速率增大
探究应用
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探究应用
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探究应用
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7.化学反应速率影响因素探究的指导思想——变量控制
探究应用
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探究应用
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[练4] 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示,根据图示分析实验条件,下列说法一定不正确的是( )
A.第4组实验的反应速率最小
B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5 mol·L-1
C.第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L-1
D.第3组实验的反应温度低于30 ℃
组别 对应曲线 c(HCl)/ (mol·L-1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
探究应用
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解析:由题图可知,1、2、3、4四组实验产生的氢气一样多,只是反应速率有大小之分。第4组实验,反应所用时间最长,故反应速率最小,A正确;第1组实验,反应所用时间最短,故反应速率最大,根据变量控制法原则知盐酸浓度应大于2.5 mol·L-1,B正确;第2组实验,铁是粉末状,与3、4组块状铁相区别,根据变量控制法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L-1,C正确;由3、4组实验并结合题图知第3组实验中反应温度应高于30 ℃,D错误。
探究应用
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[练5] (2024·辽宁省调兵山市第二高中高一下学期期末)下列措施能明显提高化学反应速率的是( )
A.Na与水反应时增大水的用量
B.Fe与稀H2SO4反应制取H2时,改用98%的浓H2SO4
C.AgNO3溶液与盐酸反应时,增大压强
D.恒温恒容条件下,进行工业合成氨反应时,增加氮气的量
探究应用
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1.无论是放热反应还是吸热反应,升温都能增大反应速率,不能认为升温只会增大吸热反应的速率。温度对反应速率的影响与反应物的状态无关。
2.浓度对化学反应速率的影响只适用于有气体或溶液参加的反应。对于纯液体或固体物质,可认为其浓度为“常数”,它们的量的改变不会影响化学反应速率。对于离子反应,改变未实际参加反应的离子浓度,化学反应速率不改变,如Fe与稀盐酸反应,只改变Cl-浓度,反应速率不变。
3.压强对反应速率的影响只适用于有气体参加的反应。
4.催化剂能同等程度改变正、逆反应速率。
探究应用
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总结提升
本课总结
自我反思:﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
总结提升
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随堂提升
总结提升
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2.下列四种盐酸跟锌片反应,起始时反应速率最大的是( )
A.10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的盐酸
B.10 ℃ 40 mL 2 mol·L-1的盐酸
C.20 ℃ 20 mL 2 mol·L-1的盐酸
D.20 ℃ 10 mL 4 mol·L-1的盐酸
总结提升
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3.(2024·河南信阳高一下学期联考)下列事实中,对调控化学反应速率的分析错误的是( )
A.KClO3加热制氧气,加入少量MnO2很快产生气体,MnO2作催化剂
B.黄铁矿煅烧时将矿粒粉碎可以增大反应物接触面积,有助于增大反应速率
C.夏天的食品易霉变,冬天不易发生该现象,温度影响了化学反应速率
D.集气瓶中装有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸,镁条作反应的催化剂
总结提升
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4.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中,影响该反应速率的是( )
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度
④Cl-的浓度
A.①④ B.③④
C.①③ D.②③
解析:镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H+===Mg2++H2↑,与H+有关,与Cl-无关。在镁与盐酸的反应中,刚开始时H+的浓度最大,反应速率应最大,由于此反应为放热反应,温度升高,化学反应速率还会增大,随着化学反应的进行,H+浓度逐渐减小,化学反应速率又逐渐减小。
总结提升
33
5.(1)在反应A(g)+3B(g)===2C(g)中,若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为_____mol·L-1·min-1。
(2)在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生反应,3 s时测得N2为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为______ mol·L-1·s-1。
(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则在2 s时,容器中有________mol A,此时C的物质的量浓度为______mol·L-1。
0.6
0.05
8.8
0.08
总结提升
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总结提升
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课时作业
题号 1 2 3 4 5 6 7
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
对点 化学反应速率的含义 化学反应速率的
计算 化学反应速率的
计算 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的影响因素
题号 8 9 10 11 12 13
难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★★
对点 化学反应速率的计算 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的
计算 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的计算 化学反应速率的影响因素
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课时作业
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[学习·理解]
1.下列关于化学反应速率的说法中正确的是( )
A.化学反应速率是指反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增大
B.“0.8 mol·L-1·s-1”所表示的含义是:时间为1 s时,某物质的浓度为0.8 mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
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课时作业
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课时作业
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据此可推算出上述方程式中A、B、C三种物质的化学计量数之比是( )
A.9∶3∶4 B.3∶1∶2
C.2∶1∶3 D.3∶2∶1
A B C
起始浓度(mol/L) 3.0 1.0 0
2 s时浓度(mol/L) 1.8 0.6 0.8
解析:各物质的化学反应速率之比等于该反应方程式中各物质的化学计量数之比,也等于各物质的浓度变化量之比,Δc(A)=1.2 mol/L,Δc(B)=0.4 mol/L,Δc(C)=0.8 mol/L,a∶b∶c=3∶1∶2,故B正确。
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课时作业
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4.(2024·广东韶关实验中学高一3月月考)下列措施中,不能增大化学反应速率的是( )
A.Al在O2中燃烧生成Al2O3,用铝粉代替铝片
B.CaCO3与稀盐酸反应生成CO2时,适当升高温度
C.KClO3分解制取O2时,添加少量MnO2
D.Zn与稀硫酸反应制取H2时,加入蒸馏水
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课时作业
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5.为了说明影响化学反应速率快慢的因素,甲、乙、丙、丁4位同学分别设计了如下4个实验,你认为结论不正确的是( )
A.形状、大小均相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时,两者速率一样
B.在相同条件下,等质量的大理石块和粉末与相同浓度的盐酸反应,大理石粉末反应快
C.常温下将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,发现光照可加快浓硝酸的分解
D.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
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课时作业
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解析:①加入少量KCl溶液,导致溶液体积变大,氢离子的浓度减小;②加入少量4 mol·L-1盐酸,氢离子的浓度不变;③加入少量CuCl2溶液,与锌发生置换反应生成铜,铜与锌和稀硫酸构成原电池加快化学反应的速率;④加入少量4 mol·L-1 CH3COONa溶液,氢离子与醋酸根离子反应生成醋酸,导致溶液中氢离子的浓度比①还小,根据影响反应速率的因素可知,氢离子的浓度越大反应速率越快,则反应生成氢气速率的大小顺序是③>②>①>④。
6.用锌粒与2 mol·L-1的稀硫酸混合制备氢气时,若向其中分别再加入少量等体积的下列物质:①KCl溶液、②4 mol·L-1盐酸、③CuCl2溶液、④4 mol·L-1 CH3COONa溶液,则加入后反应生成氢气速率的大小顺序是( )
A.②>③>④>① B.③>①>②>④
C.③>②>①>④ D.①>④>③>②
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课时作业
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7.在不同条件下,用O2氧化一定浓度FeCl2溶液的过程中所测得的实验数据如图所示。下列分析不合理的是( )
A.0~6 h内,Fe2+的氧化率随着时间的延长
而逐渐增大
B.由曲线②和③可知,其他条件不变时,pH
越大,Fe2+的氧化速率越快
C.由曲线①和③可知,其他条件不变时,温度越高,Fe2+的氧化速率越快
D.氧化过程的离子方程式为4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
解析:由曲线②和③可知,其他条件不变时,pH越小,Fe2+的氧化速率越快,B不合理。
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课时作业
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[应用·实践]
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课时作业
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9.对于反应:A+B===C,下列条件的改变一定能使化学反应速率加快的是( )
A.增加A的物质的量
B.升高体系的温度
C.增加体系的压强
D.减少C的物质的量
解析:增加固体反应物物质的量、减少固体生成物物质的量和增大非气态反应的压强,都不能改变化学反应速率,但升高体系的温度一定能加快化学反应速率。
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课时作业
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课时作业
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解析:粉末状碳酸钙固体与盐酸反应,生成二氧化碳的量不变,但接触面积增大、反应速率增大,时间减少,而曲线甲用时少,则曲线甲表示的是粉末状碳酸钙固体与盐酸反应,A错误;碳酸钙与盐酸反应放热,升高温度反应速率增大,则反应前期温度对反应速率的影响起主要作用,反应速率逐渐增大,随着反应的进行,浓度降低起主要作用,反应速率才不断减小,B错误;探究反应速率的影响因素时,只控制一个变量,则为研究不同状态(块状、粉末状)碳酸钙固体与盐酸反应的反应速率,两次实验所取碳酸钙固体质量一样,与足量的盐酸反应,生成二氧化碳的量相同,D错误。
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课时作业
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12.Ⅰ.在容积为2 L的密闭容器中进行反应:A(g)+2B(g) 3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol,5 min时测得C的物质的量为3 mol,前5 min内用D表示的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1。计算:
(1)5 min时A的物质的量浓度为____________。
(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为_________________。
(3)化学方程式中n=____。
Ⅱ.在25 ℃时,向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸中,放入5.6 g纯铁粉,反应进行到2 min时收集到氢气1.12 L(标准状况),在此后又经过4 min,铁粉完全溶解。若不考虑溶液体积的变化,则:
1.5 mol·L-1
0.2 mol·(L·min)-1
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课时作业
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(4)前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是__________________。
(5)后4 min内用HCl表示的平均反应速率是___________________。
(6)前2 min与后4 min相比,反应速率________较大,其原因是______________
______________________________________________。
0.25 mol·(L·min)-1
0.25 mol·(L·min)-1
前2 min
随着反应进行,反应物的浓度逐渐减小,因而反应速率随之减小
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课时作业
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13.某同学利用铁与硫酸的反应探究影响反应速率的因素(实验中所用铁的质量相等且块状铁的形状相同,硫酸均过量),实验设计如表所示:
[创新·提高]
实验编号 硫酸浓度/(mol·L-1) 硫酸体积/mL 铁的形态 温度/K
1 1 250 块状 293
2 2 250 块状 293
3 2 250 粉末 293
4 2 250 粉末 313
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课时作业
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回答下列问题。
(1)若四组实验均以收集到448 mL(标准状况下)氢气为标准,则上述实验中还需要测定的数据是____________________________________________。
(2)实验1和2是探究__________对该反应速率的影响;实验________和________是探究温度对该反应速率的影响。
收集到448 mL(标准状况下)氢气所需的时间
硫酸浓度
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课时作业
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(3)根据实验测得实验1~4产生氢气的体积随时间
的变化情况如图甲所示,则曲线c对应的实验编号是
________。根据实验数据,该同学发现对于每一组实
验,产生氢气的速率随时间的变化趋势如图乙所示,其中
t1~t2速率变化的主要原因是_____________________________________________。
(4)若实验3中反应进行2 min时收集到448 mL(标准状况下)氢气,该时间段内以硫酸的浓度变化表示的平均反应速率v(H2SO4)=____________________(假设反应前后溶液体积不变)。
2
铁与硫酸的反应放热,温度升高使反应速率增大
0.04 mol·L-1·min-1
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课时作业
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R
1.对化学反应速率的正确理解
(1)在同一化学反应里,用不同物质表示的反应速率可能不同,但意义相同,故描述反应速率时必须指明具体的物质。
(2)固体或纯液体的浓度视为常数,Δc=0,因此不用固体或纯液体的浓度变化量表示化学反应速率。
(3)由v=eq \f(Δc,Δt)计算得到的是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
2.化学反应速率的计算和比较
(1)化学反应速率的计算方法
①公式法:利用公式v=eq \f(Δc,Δt)或v=eq \f(Δn,V·Δt)计算化学反应速率。
②关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。
(2)反应速率大小的比较方法
①归一法:同一化学反应速率用不同物质表示时,数值可能不同,比较反应速率的大小不能只看数值大小,还要进行一定的转化,换算成同一种物质、同一单位表示,再比较数值大小。
②比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比较eq \f(v(A),a)与eq \f(v(B),b),若eq \f(v(A),a)>eq \f(v(B),b),则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
[注意] 计算时看单位是否统一,若不统一,先换算成相同单位再比较。
3.化学反应中各物质浓度、反应速率的计算模式——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列式计算。
例如:
反应 mA(g)+ nB(g) pC(g)
t0 s时浓度/(mol·L-1 a b c
转化浓度/(mol·L-1) x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
t1 s时浓度/(mol·L-1)a-x b-eq \f(nx,m) c+eq \f(px,m)
则v(A)=eq \f(x,t1-t0) mol·L-1·s-1;
v(B)=eq \f(nx,m(t1-t0)) mol·L-1·s-1;
v(C)=eq \f(px,m(t1-t0)) mol·L-1·s-1;
其中各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
解析:将用B、C、D物质表示的化学反应速率换算成用A物质表示,然后进行比较。B项,v(A)=eq \f(2,3)v(B)=eq \f(2,3)×0.6 mol·L-1·min-1=0.4 mol·L-1·min-1;C项,v(A)=v(C)=0.35 mol·L-1·min-1;D项,v(A)=2v(D)=2×0.4 mol·L-1·min-1=0.8 mol·L-1·min-1,通过比较数值大小知,D项反应速率最大。
4.压强
有气体参加的反应,改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的。
(1)恒温时:压强增大(体积缩小)eq \o(――→,\s\up17(导致))浓度增大eq \o(――→,\s\up17(导致))反应速率增大。
(2)恒温、恒容时
①充入气体反应物eq \o(――→,\s\up17(导致))浓度增大eq \o(――→,\s\up17(导致))反应速率增大;
②充入惰性气体eq \o(――→,\s\up17(导致))总压强增大,各物质的浓度不变,反应速率不变。
(注:此处惰性气体指不参加反应的气体)
(3)恒温、恒压时:充入惰性气体eq \o(――→,\s\up17(导致))体积增大eq \o(――→,\s\up17(导致))各反应物浓度减小eq \o(――→,\s\up17(导致))反应速率减小。
5.固体反应物表面积
在其他条件相同时,增大固体反应物的表面积,化学反应速率增大;减小固体反应物的表面积,化学反应速率减小。
6.其他
形成原电池,使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。
[练3] 2SO2(g)+O2(g)eq \o(,\s\up17(V2O5),\s\do15(△))2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是( )
A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C.增大SO2的物质的量,化学反应速率增大
D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,生成SO3(g)的平均速率为v=eq \f(c2-c1,t2-t1)
1.(2024·广东韶关实验中学高一月考)在2 L密闭容器中进行反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在10秒内反应物SO2的物质的量由1 mol降到0.6 mol,则反应速率v(SO2)为( )
A.0.02 mol/(L·s)
B.0.04 mol/(L·s)
C.0.3 mol/(L·s)
D.0.4 mol/(L·s)
解析:在2 L密闭容器中进行反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),在10秒内反应物SO2的物质的量由1 mol降到0.6 mol,则反应速率v(SO2)=eq \f(\f(1 mol-0.6 mol,2 L),10 s)=0.02 mol/(L·s)。
解析:(3) 3A(g) + B(g) 2C(g)
起始浓度(mol·L-1) 1.0 0.5 0
转化浓度(mol·L-1) 0.06×2=0.12 0.04 0.08
2 s时浓度(mol·L-1) 0.88 0.46 0.08
则2 s时,n(A)=0.88 mol·L-1×10 L=8.8 mol,c(C)=0.08 mol·L-1。
2.在2 L容积不变的容器中,发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应。现通入4 mol H2和4 mol N2,10 s内用H2表示的反应速率为0.12 mol·L-1·s-1,则10 s时容器中N2的物质的量是( )
A.1.6 mol
B.2.8 mol
C.3.2 mol
D.3.6 mol
解析:v(H2)=eq \f(Δn,Δt·V)⇒Δn(H2)=0.12 mol·L-1·s-1×10 s×2 L=2.4 mol,Δn(N2)=eq \f(1,3)Δn(H2)=0.8 mol,则10 s时N2的物质的量为(4-0.8) mol=3.2 mol。
3.已知反应aA(g)+bB(g)cC(g)的各物质浓度数据如下:
8.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g),现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min时,测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%。则下列表示此段时间内的该反应的化学反应速率不正确的是( )
A.v(N2)=0.125 mol·L-1·min-1
B.v(H2O)=0.375 mol·L-1·min-1
C.v(O2)=0.225 mol·L-1·min-1
D.v(NH3)=0.250 mol·L-1·min-1
解析:设4 min时,生成6x mol H2O(g),则
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
起始(mol) 4 3 0 0
变化(mol) 4x 3x 2x 6x
4 min时(mol) 4-4x 3-3x 2x 6x
反应后总物质的量为4-4x+3-3x+2x+6x=(7+x) mol,依据题意可得eq \f(6x,7+x)×100%=40%,解得x=0.5。则4 min内H2O(g)的浓度变化量Δc(H2O)=eq \f(6×0.5 mol,2 L)=1.5 mol·L-1,v(H2O)=eq \f(Δc(H2O),Δt)=eq \f(1.5 mol·L-1,4 min)=0.375 mol·L-1·min-1。依据速率之比等于化学计量数之比,可得各物质表示的反应速率分别为v(N2)=0.125 mol·L-1·min-1,v(NH3)=0.250 mol·L-1·min-1,v(O2)=0.1875 mol·L-1·min-1。
10.(2024·新疆克州二中高一期末)为研究不同状态(块状、粉末状)碳酸钙固体与盐酸反应的反应速率,某同学通过实验测定数据得出如图所示的曲线。下列有关说法中正确的是( )
A.曲线乙表示的是粉末状碳酸钙固体与盐酸反应
B.随着反应进行,盐酸浓度降低,反应速率不断减小
C.若用单位时间内CO2的体积变化来表示该反应的速
率,则甲线中t2~t3时间内平均反应速率为eq \f(V3-V2,t3-t2) mL·s-1
D.两次实验,粉末状固体最终生成的CO2的量更多
11.已知2SO2(g)+O2(g)eq \o(,\s\up17(V2O5),\s\do15(△))2SO3(g)是制备硫酸的重要反应,下列说法正确的是( )
A.催化剂V2O5只改变该反应的正反应速率
B.v(SO2)=1.2 mol·L-1·min-1表示的速率比v(O2)=0.01 mol·L-1·s-1表示的速率大
C.SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中,溶液出现浑浊,说明有BaSO3沉淀生成
D.保持容器体积不变,充入N2使容器压强增大,正、逆反应速率均不变
解析:催化剂V2O5能同等倍数的改变正、逆反应速率,A错误;v(SO2)=1.2 mol·L-1·min-1=0.02 mol·L-1·s-1,由于v(SO2)∶v(O2)=0.02 mol·L-1·s-1∶0.01 mol·L-1·s-1=2∶1,所以二者表示的速率相等,B错误;SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中,SO2溶于水反应产生H2SO3,溶液显酸性,在酸性条件下NOeq \o\al(-,3)具有氧化性,会氧化SO2、H2SO3生成SOeq \o\al(2-,4),SOeq \o\al(2-,4)与Ba2+形成BaSO4沉淀,C错误;保持容器体积不变,充入N2使容器压强增大,但反应物的浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,D正确。
解析:Ⅰ.在容积为2 L的密闭容器中进行反应:A(g)+2B(g)3C(g)+nD(g),开始时A为4 mol,B为6 mol,5 min时测得C的物质的量为3 mol,前5 min内用D表示的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1。则可建立三段式:
A(g)+2B(g)3C(g)+ nD(g)
起始量(mol) 4 6 0 0
0~5 min时的变化量(mol) 1 2 3 0.2×5×2
5 min时的量(mol) 3 4 3 0.2×5×2
(1)5 min时A的物质的量浓度为eq \f(3 mol,2 L)=1.5 mol·L-1。
(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)=eq \f(\f(2 mol,2 L),5 min)=0.2 mol·(L·min)-1。
(3)利用物质的量的变化量之比等于化学计量数之比,可求出该化学方程式中n=2。
Ⅱ.(4)100 mL盐酸,n(HCl)=eq \f(14.6 g,36.5 g·mol-1)=0.4 mol,n(Fe)=0.1 mol,2 min时,n(H2)=eq \f(1.12 L,22.4 L·mol-1)=0.05 mol;又经过4 min,铁粉完全溶解。则前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是eq \f(\f(0.05 mol,0.1 L),2 min)=0.25 mol·(L·min)-1。
(5)后4 min内,铁粉完全溶解,则此段时间内参加反应Fe的物质的量为0.1 mol-0.05 mol=0.05 mol,参加反应HCl的物质的量为0.1 mol,用HCl表示的平均反应速率是eq \f(\f(0.1 mol,0.1 L),4 min)=0.25 mol·(L·min)-1。
(6)前2 min,v(FeCl2)=0.25 mol·(L·min)-1,后4 min,v(FeCl2)=0.125 mol·(L·min)-1,则反应速率前2 min较大,其原因是随着反应进行,反应物的浓度逐渐减小,因而反应速率随之减小。
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