第2章 第3节 第1课时 化学反应的快慢(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

第3节　化学反应的快慢和限度 第1课时　化学反应的快慢 [素养目标]　1.知道化学反应平均速率的表示方法。2.通过实验探究影响化学反应速率的因素。3.认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 知识点一　化学反应速率 1．定义 描述化学反应快慢的物理量。 2．表示方法 通常用单位时间内某反应物浓度的减少量(绝对值)或生成物浓度的增加量来表示。 3．表达式 (1)以反应物A表示：v(A)＝。 (2)以生成物D表示：v(D)＝。 4．单位 mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)反应速率越大，反应现象越明显(　　) (2)可以用任何物质来表示反应速率(　　) (3)同一反应中，用不同物质表示反应速率时，其数值一定不同(　　) (4)化学反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的反应速率v(C)∶v(CO)＝1∶2(　　) 提示　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 2．某实验小组模拟工业上接触法制硫酸的过程，若向体积为2 L的密闭容器中通入10 mol SO2、10 mol O2，发生反应：2SO2＋O22SO3。反应5 min时测得SO2的物质的量为6 mol。 完成表格中所缺少的项目： 物质 SO2 O2 SO3 起始浓度( mol·L－1) ____ ____ ____ 变化浓度Δc( mol·L－1) ____ ____ ____ 5 min时浓度( mol·L－1) ____ ____ ____ 5 min内的化学反应速率( mol·L－1·min－1) ____ ____ ____ 化学反应速率之比 ______________ 提示　5　5　0　2　1　2　3　4　2　0.4　0.2　0.4　2∶1∶2 3．汽车尾气的催化剂转化器能够提高尾气中的一氧化碳和二氧化氮转化成无毒无害气体的反应速率。已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下： ①v＝1.5 mol·L－1·min－1 ②v＝0.7 mol·L－1·min－1 ③v＝0.4 mol·L－1·min－1 ④v＝1.1 mol·L－1·min－1 ⑤v＝0.01 mol·L－1·s－1 上述5种情况的反应速率由大到小的顺序是________(填序号)。 提示　③>①>②>⑤>④ 【归纳提升】 1．化学反应速率的正确理解 (1)同一化学反应用不同物质表示化学反应速率时数值可能不同，但意义相同。所以表示化学反应速率时必须指明是用哪一种物质来表示的。 (2)Δc表示的是物质的量浓度的变化，固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量，所以反应速率不能用固态物质或纯液态物质来表示。 (3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是瞬时速率。 (4)无论用反应物表示还是用生成物表示，化学反应速率都是正值。 2．化学反应速率的计算 (1)定义式法：v(B)＝。 v＝＝ (2)关系式法：对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，满足如下关系： v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。 上述关系可总结为 化学反应速率数值之比＝化学计量数之比。 (3)计算模式：设A、B两物质的起始浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，反应物A的转化浓度为mx mol·L－1，B的转化浓度为nx mol·L－1，则 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始浓度/(mol·L－1) a b 0 0 变化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx 终态浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx 3．化学反应速率大小的比较方法 (1)定性比较 通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。 (2)定量比较 对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。 ①归一法 根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。 ②比值法 可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。 题组一　化学反应速率的表示与计算 1．下列说法不正确的是(　　) A．化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量 B．化学反应速率通常用反应物或生成物物质的量浓度随时间的变化表示 C．对于同一时间、同一个反应，化学反应速率用不同物质表示时数值不同 D．用不同物质表示化学反应速率时，其数值之比等于方程式中计量数之比 解析　化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量，A正确；化学反应速率通常用反应物或生成物物质的量浓度随时间的变化表示，B正确；对于同一时间、同一个反应，化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，用不同物质表示化学反应速率时，其数值之比等于方程式中对应物质的化学计量数之比，若化学计量数相同，也可能出现用不同物质表示化学反应速率，而速率数值相同的情况，C错误；用不同物质表示化学反应速率时，其数值之比等于方程式中对应物质的化学计量数之比，D正确。 答案　C 2．(2023·长沙周南中学高一月考)在一定条件下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在10 L恒容密闭容器中进行，测得2 min内，H2的物质的量由20 mol减少到8 mol，则2 min内NH3的化学反应速率为(　　) A．1.2 mol·L－1·min－1 B．1.8 mol·L－1·min－1 C．0.4 mol·L－1·min－1 D．0.6 mol·L－1·min－1 解析　由题可知，H2的物质的量在2 min内减少了12 mol，容器的容积为10 L，所以v＝＝＝＝0.6 mol·L－1·min－1，又因为v(H2)∶v(NH3)＝3∶2，所以v＝0.4 mol·L－1·min－1，C项正确。 答案　C 题组二　化学反应速率的比较 3．对于反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)，下列表示中反应速率最大的是(　　) A．v(A)＝0.8 mol·L－1·s－1 B．v(B)＝0.4 mol·L－1·s－1 C．v(C)＝0.6 mol·L－1·s－1 D．v(D)＝1.8 mol·L－1·min－1 解析　先化成同一个单位，再将该物质的速率除以该物质的计量系数，比值谁大，则速率就大，即>>>，因此v(A)＝0.8 mol·L－1·s－1的反应速率最大，故A符合题意。 答案　A 4．将等量的N2和H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器中，进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，经过相同的时间后，测得反应速率分别为甲：v(H2)＝1 mol·L－1·min－1，乙：v(N2)＝2 mol·L－1·min－1，丙：v(NH3)＝3 mol·L－1·min－1。则三个容器中合成氨的反应速率大小关系为(　　) A．v(甲)＞v(乙)＞v(丙) B．v(乙)＞v(丙)＞v(甲) C．v(丙)＞v(甲)＞v(乙) D．v(乙)＞v(甲)＞v(丙) 解析　以氮气的化学反应速率为标准进行判断，甲：v(H2)＝1 mol·L－1·min－1；乙：v(N2)＝2 mol·L－1·min－1，根据化学反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比可知，容器甲中：v(N2)＝ v(H2)＝ ×1 mol·L－1·min－1＝ mol·L－1·min－1；容器乙中：v(N2)＝2 mol·L－1·min－1，容器丙中：v(N2)＝0.5v(NH3)＝0.5×3 mol·L－1·min－1＝1.5 mol·L－1·min－1。则反应速率：v(乙)＞v(丙)＞v(甲)，B正确。 答案　B 知识点二　影响化学反应速率的因素 1．内因 物质之间能否发生化学反应以及可能发生的化学反应的快慢是由反应物本身的性质决定的。 2．外因 (1)当其他条件不变时，只改变一个条件，对化学反应速率的影响，如下表所示： 条件 改变 对化学反应速率的影响 浓度 增大反应物的浓度 加快 减小反应物的浓度 减慢 温度 升高温度 加快 降低温度 减慢 催化剂 多数情况下，使用催化剂能够加快化学反应速率 压强(对有气体参加的化学反应) 增大压强(减小容器容积) 加快 减小压强(增大容器容积) 减慢 (2)影响化学反应速率的其他因素 ①反应物间的接触面积：其他条件不变时，反应物间的接触面积越大，化学反应速率越快。 ②光波、电磁波、超声波、溶剂等也会对化学反应速率产生影响。 3．调控化学反应速率的意义 1．物质本身的内在性质对化学反应速率的影响 实验原理 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑； Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 实验操作 实验现象 铁片上产生气泡的速率比镁条上的________ 实验结论 (1)物质之间发生的化学反应的快慢由____________决定； (2)其他条件相同时，金属越活泼，与稀酸反应的速率越快 提示　慢　物质本身的内在性质 2．反应物的浓度对化学反应速率的影响 实验原理 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 实验操作 实验现象 加0.5 mol·L－1盐酸的试管中铁片上产生气泡的速率比加3 mol·L－1盐酸的试管中铁片上产生气泡的速率________ 实验结论 其他条件相同时，反应物的浓度________，反应速率越快 提示　慢　越大 3．反应物的温度对化学反应速率的影响 实验原理 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 实验操作 实验现象 加热的试管中铁片上产生气泡的速率比不加热的试管中产生气泡的速率________ 实验结论 其他条件相同时，反应的温度________，反应速率越快 提示　快　越高 4．催化剂对化学反应速率的影响 实验原理 2H2O2===2H2O＋O2↑ 实验操作 实验现象 ________的试管中产生的气泡少，________的试管中产生大量气泡 实验结论 其他条件相同时，使用催化剂，反应速率________ 提示　未加催化剂　加入催化剂(MnO2)　增大 5.反应物之间的接触面积对化学反应速率的影响 实验原理 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 实验操作 实验现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡的速率比加块状碳酸钙的试管内产生气泡的速率________ 实验结论 其他条件相同时，反应物之间的接触面积________，反应速率越快 提示　快　越大 6．回答下列问题： (1)下列反应分析是哪些因素影响了化学反应速率？ ①Na、Mg分别与水反应时，钠与水反应更为剧烈； ②带火星的木条能在纯氧中复燃； ③新鲜水果和食物保存在冰箱里能存放得更久； ④实验室用H2O2制氧气时，使用二氧化锰作催化剂反应更快； ⑤木材劈得小一些烧得更快。 提示　①物质本身性质，②浓度，③温度，④催化剂，⑤接触面积。 (2)如何加快铁与盐酸反应的速率？ 提示　增大盐酸的浓度、加热、使用铁粉等。 【归纳提升】 1．影响化学反应速率的内因 (1)规律：反应物本身的性质是化学反应速率的决定因素。反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢。 (2)实例：表面积相同的镁片和铁片分别与同浓度的盐酸反应时，前者反应速率更快。 2．影响化学反应速率的外因 (1)浓度 ①反应物浓度越大，反应速率越快；反应物浓度越小，反应速率越慢。 ②固体物质的反应速率与其物质的量无关，而与其接触面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率越快。 (2)温度 ①温度对反应速率的影响规律，对于吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。 ②实验测得温度每升高10 ℃，化学反应速率将增大到原来的2～4倍。 (3)压强 由于压强改变反应速率是通过改变反应物或生成物的浓度来实现的，故若是参加反应的物质是固体、纯液体或溶液，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。 (4)催化剂 催化剂能同等程度地改变正、逆反应的化学反应速率。 (5)其他因素对化学反应速率的影响 除了浓度、压强、温度、催化剂能改变化学反应速率外，反应物颗粒的大小、溶剂的性质、光、超声波、磁场等也会对化学反应速率产生影响。 (6)反应物状态 一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 1．将四根大小相同、质量相等的镁条分别加入盛有下列溶液的烧杯中，反应速率最快的是(　　) A．20 mL 3 mol/L的H2SO4溶液 B．30 mL 2 mol/L的H2SO4溶液 C．10 mL 4 mol/L的H2SO4溶液 D．20 mL 2 mol/L的H2SO4溶液 解析　其他条件不变，增大反应物的浓度，反应速率加快，浓度越大反应速率越大，与溶液的体积无关。 答案　C 2．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。 下列各组实验中最先出现浑浊的是(　　) 实验 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 解析　升高温度，增大反应物的浓度就能提高化学反应速率，即最先出现浑浊。 答案　D 3．(2023·山东鱼台一中高一月考)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(　　) 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 A.第4组实验的反应速率最慢 B．第1组实验中盐酸的浓度可能大于2.5 mol·L－1 C．第2组实验中盐酸的浓度可能等于2.5 mol·L－1 D．第3组实验的反应温度低于30 ℃ 解析　由图可知，反应开始时，相同时间内，曲线d生成的氢气的体积最少，故第4组实验的反应速率最慢，A项正确；第1组反应速率比第4组快，1、4组相比，温度相同，1组固体表面积更大，则第1组盐酸的浓度可能等于、小于或大于2.5 mol·L－1，B项正确；第2组反应速率比第4组快，2、4组相比，温度相同，2组固体表面积更大，则第2组盐酸的浓度可能等于、小于或大于2.5 mol·L－1，C项正确；第3组反应速率比第4组快，3、4组相比，盐酸的浓度、固体表面积相同，温度越高反应速率越快，则第3组实验的反应温度高于30 ℃，D项错误。 答案　D 4．在反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是(　　) ①减小体积增大压强　②增加碳的量　③恒容条件下通入CO2　④恒压条件下充入N2　⑤恒容条件下充入N2　⑥升高温度 A．①③④　　　　　　　 B．②④⑥ C．①③⑥ D．③⑤⑥ 解析　①缩小容器的体积，可以使物质的浓度增大，化学反应速率加快，正确；②由于碳是固体，浓度不变，所以增加碳的量，化学反应速率不变，错误；③恒容条件下通入CO2，可以使物质的浓度增大，化学反应速率加快，正确；④恒压条件下充入N2容器的容积扩大，反应混合物的浓度降低，反应速率减小，错误；⑤恒容下充入N2，反应混合物中各物质的浓度不变，化学反应速率不变，错误；⑥升高温度，化学反应速率加快，正确。C项符合题意。 答案　C 压强对化学反应速率的影响实质是通过物质浓度的变化来影响 (1)恒温时：体积缩小(压强增大)―→反应物浓度增大―→反应速率加快。 (2)恒温恒容时： ①充入气体反应物(压强增大)―→反应物浓度增大―→反应速率加快； ②充入惰性气体―→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―→体积增大―→各物质浓度减小―→反应速率减慢。　 1．下列对化学反应速率的理解正确的是(　　) A．化学反应速率表示的是化学反应进行的程度 B．化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示 C．化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物来表示 D．化学反应速率可以是正值，也可以是负值 解析　化学反应速率表示化学反应进行的快慢，不表示反应进行的程度，A错误；化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量来表示，B正确；化学反应速率不能用纯液体或纯固体的物质的量浓度的变化来表示，C错误；化学反应速率都是正值，无负值，D错误。 答案　B 2．在温度不变的条件下，恒容容器中进行反应：N2O42NO2，若N2O4的浓度由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1要用10 s，则N2O4的浓度从0.07 mol·L－1降到0.04 mol·L－1时，所用时间(　　) A．等于10 s B.等于5 s C．大于10 s D．小于10 s 解析　反应物N2O4的浓度由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，此段时间内的平均反应速率v(N2O4)＝＝0.003 mol·L－1·s－1，随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，反应速率也逐渐减小，则N2O4的浓度由0.07 mol·L－1降到0.04 mol·L－1时，此段时间内用N2O4表示的平均反应速率小于0.003 mol·L－1·s－1，所用时间t>＝10 s。 答案　C 3．(2023·嘉兴高一月考)4 mol A和4 mol B两种气体在2 L的密闭容器中发生反应，生成C和D两种气体，化学方程式为2A＋B===2C＋D。前10 s内，A的平均反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10 s时，容器中B的物质的量浓度为(　　) A．3.2 mol·L－1 B.1.4 mol·L－1 C．1.8 mol·L－1 D．2.8 mol·L－1 解析　由化学反应速率与化学计量数关系＝，得10 s内v(B)＝＝0.06 mol·L－1·s－1，则10 s内Δc(B)＝0.06 mol·L－1·s－1×10 s＝0.6 mol·L－1,10 s时c(B)＝－0.6 mol·L－1＝1.4 mol·L－1，故选B。 答案　B 4．(2023·大连开学考试)反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)在四种不同条件下的反应速率：①v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1；③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，则该反应速率的快慢顺序为(　　) A．②>④>③>① B.②>③＝④>① C．①>④>②＝③ D．④>③>②>① 解析　如果都用物质B表示反应速率，则根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知①～④用物质B表示的反应速率(mol·L－1·s－1)分别是0.9、0.6、0.6、0.675，所以反应速率的快慢顺序为①>④>②＝③，C正确。 答案　C 5．某温度时，物质的量均为2 mol的两种气体X2、Y2，在2 L密闭容器中反应生成气体Z，某一时刻测得X2、Y2、Z的物质的量浓度分别为c(X2)＝0.4 mol·L－1、c(Y2)＝0.6 mol·L－1、c(Z)＝0.4 mol·L－1，则该反应的化学方程式是(　　) A．3X2＋2Y2===2X3Y2 B．2X2＋Y2===2X2Y C．3X2＋Y2===2X3Y D．2X2＋3Y2===2X2Y3 解析　该时刻，n(X2)＝c(X2)×2 L＝0.8 mol、n(Y2)＝c(Y2)×2 L＝1.2 mol、n(Z)＝c(Z)×2 L＝0.8 mol，则Δn(X2)＝2 mol－0.8 mol＝1.2 mol、Δn(Y2)＝2 mol－1.2 mol＝0.8 mol、Δn(Z)＝0.8 mol，化学方程式可写成3X2＋2Y2===2Z。根据质量守恒定律，Z的化学式为X3Y2或Y2X3，A项正确。 答案　A 6．某研究小组设计了如表所示实验，探究常温下催化剂对过氧化氢分解反应的影响。 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 实验操作示意图 实验现象 有极少量气泡产生 产生气泡速 率略有加快 产生气泡速 率明显加快 (1)实验Ⅰ的作用是______________________________________________________。 (2)实验Ⅲ中反应的化学方程式为__________________________________________。 (3)根据实验Ⅰ～Ⅲ中现象的不同，可以得出的结论是： ①使用合适的催化剂，可提高过氧化氢分解反应的速率； ②________________________________________________________________________。 (4)在一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1H2O2溶液发生催化分解，6 min后H2O2的浓度减小到0.10 mol·L－1，以H2O2的浓度变化表示的反应速率为v(H2O2)＝________ mol·L－1·min－1。 解析　(1)实验Ⅰ中加入1 mL水，确保H2O2的浓度与实验Ⅱ、Ⅲ相同，但没加催化剂，目的是进行对照实验，证明实验Ⅱ和Ⅲ中反应速率加快与溶液浓度变化无关。 (2)H2O2分解产生水和氧气，氯化铁作催化剂，反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑。 (3)根据实验现象可知，在使用不同催化剂时化学反应速率不同，说明催化剂具有选择性，即不同催化剂的催化效率不同。 v＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1。 答案　(1)对照实验，证明实验Ⅱ和Ⅲ中反应速率加快与溶液浓度变化无关　 2H2O22H2O＋O2↑　(3)不同催化剂的催化效率(效果)不同　(4)0.05 学科网（北京）股份有限公司 $$