2.3 化学反应的速率 第1课时（同步讲义）化学沪科版2020选择性必修1

第二章 化学反应的方向、限度和速率 第三节 化学反应的速率 第1课时 化学反应速率的概念和测定 教学目标 1. 了解化学反应的概念及其表示方法 2. 形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念 3. 根据化学反应速率的测定原理设计实验 4. 学会化学反应速率的测定方法 5. 通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养 重点和难点 1. 速率的计算 2. 速率的测定 ◆知识点一 化学反应速率的概念 1．定义：衡量化学反应进行快慢的物理量。 2．表示方法：单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 3．表达式：v = 单位：，或 4．化学反应速率的统一表示：对于aA+bBcC+dD，既可以使用每种物质来表示化学反应速率，也可以统一将化学反应速率表示为下式。 5．说明：化学平衡常数（K）大，化学反应速率不一定快。二者是从不同角度认识化学反应的，前者解决的是反应问题，后者解决的反应问题。 特别提醒 （1）一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。 （2）由v＝计算得到的是一段时间内的平均速率，用不同物质表示时，其数值可能不同，但意义相同。 （3）化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。这里所说的化学反应速率指的是平均反应速率，而不是瞬时反应速率。一定温度下，锌粒在1 mol/L的稀盐酸中反应的反应速率与反应时间的关系如图所示，图中A点的斜率就是在t1时刻的瞬时反应速率。 （3） 同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的。主要原因：反应物浓度的不断变化；而且反应所引起的热量变化对反应速率也有较大影响。 即学即练 1．在2L的密闭容器中发生下面反应：，经过3min后A的物质的量由10mol变为7mol，则下面表示的反应速率正确的是 A． B． C． D． 2．某新型催化剂能将汽车尾气中的NO、CO转化为两种无毒气体。T℃下，将0.4molNO和0.4molCO充入容积为2L的恒容密闭容器中(容器内装有该新型催化剂)，模拟汽车尾气转化，容器中NO的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．两种无毒气体是NO2和CO2 B．当反应进行到第10min时， C．当反应进行到第5min时， D．当容器内气体的平均摩尔质量不变时，可认为该反应达到化学平衡状态 3．常温下，在2L密闭容器中投入一定量，发生反应：  。12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为1.6mol，反应过程中的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．方程式中 B．前12s内，A的平均反应速率为 C．达到平衡时，B的转化率为 D．常温下，假设某时刻混合物中的浓度分别为、，此时反应正在向逆反应方向进行 ◆知识点二 化学反应速率的测定 1.定性描述:（根据实验现象） ①观察产生气泡的； ②观察试管中剩余锌粒的质量的； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的 2.定量描述：（根据实验测量，单位时间内） ①测定气体的; ②测定物质的的变化； ③测定物质或离子的变化； ④测定体系的或测定反应的变化。 3.测量化学反应速率的常见方法 （1）量气法 （2）比色法 （3）电导法 （4）激光技术法 4.化学反应速率的测量——实验 （1）反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ （2）实验装置 （3）测量数据 ①单位时间内收集氢气的； ②收集相同体积氢气所需要的 ③用pH计测相同时间内变化，即。 ④用传感器测变化。 ⑤测相同时间内。 ⑥相同时间内恒容变化； ⑦相同时间内绝热容器中变化。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 测定产生气体时应该在一个密闭的环境中进行，防止空气进入，产生的气体逸出使测定结果不准确。 即学即练 1．下列有关实验内容、实验装置和对应的实验目的均正确的是 A．测定中和热 B．测定氧气的生成速率 C．验证反应是吸热还是放热 D．制备氢氧化铁胶体 2．一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中加入2mol气体和1mol气体发生反应，有关数据如表。下列说法正确的是 时间段/min 反应物的平均消耗速率/() 0~2 0.40 0~4 0.30 0~6 0.20 A．1min时，的物质的量浓度为0.8 B．4min时，的体积分数约为33.3% C．5min时，的物质的量为1mol D．6min时，充入氖气，正反应速率增大 3．下列实验方案或装置能达到目的的是 A．图①：用于定量测量化学反应速率 B．图②：用于中和热的测定 C．图③：可以探究H2O2分解的热效应 D．图④：2NO2(g)N2O4(g)，若气体颜色加深，说明平衡逆向移动 一、化学反应速率的计算 1．化学反应速率计算的4个方法 1)定义式法： （1）常规公式：v＝＝ ①常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1 ②适用范围：表示气体物质或溶液中可溶性物质的速率，不表示固体或纯液体物质的速率 （2）非常规公式：v＝（X代表n、P、m、V等量） ①常用单位：mol·min－1、Pa·min－1、g·min－1、L·min－1 ②适用范围：任何物质的反应速率 2)比例关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 （3）三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。 （4）从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤 ①从图像中获取计算的数据 纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。 例如：某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算： A.求某物质的平均速率、转化率，如：v（X）＝ mol/（L·s），Y的转化率＝×100%。 B. 确定化学方程式中的化学计量数之比，如：X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（n1－n3）∶（n2－n3）∶n2。 ②依据图像求反应速率的步骤 第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量； 第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量； 第三步：根据公式v＝进行计算。 实践应用 1．在一定温度下，体积为的恒容密闭容器内发生某一反应，其中气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．时间内，气体Y的化学反应速率是 B．该反应的化学方程式为 C．反应到时， D．时体系的压强与时体系的压强之比为 2．某温度时，反应2s后，NO的浓度减少了，则以表示该时段的化学反应速率是 A． B． C． D． 3．一定条件下，在2L恒容密闭容器中进行反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)，10min内碳的质量减少了12g，则该反应的反应速率为（ ） A．v(C)=0.05mol·L-1·min-1 B．v(H2O)=0.1mol·L-1·min-1 C．v(CO)=0.1mol·L-1·min-1 D．v(H2)=0.05mol·L-1·min-1 2、 化学反应速率的大小比较 1. 统一标准法 当比较同一反应的化学反应速率的相对大小时，按相应的化学方程式中物质的系数之比换算成同一物质表示的化学反应速率，单位统一，再比较数值大小。 2．比值比较法 比较化学反应速率与其相应化学方程式中物质的系数的比值大小，在单位相同时，数值大者反应速率大，如对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)，有v(A)、v(B)、v(C)三者中，单位相同时数值大者表示的反应速率大。 实践应用 1．不同条件下发生的可逆反应，化学反应速率(不用固体和纯液体表示)表示正确且反应最快的是 A． B． C． D． 2．四个密闭容器中均发生反应，反应速率分别如下。其中反应最慢的是 A． B． C． D． 3．对反应来说，下列反应速率最慢的是 A． B． C． D．v(A)= 0.2mol/(L·s) 三、化学反应速率的测定 测定反应速率的实质就是要测定反应在不同时刻反应物或者生成物的浓度，物理方法是测定与浓度相关的物理量，如气体压强、气体体积、有色物质在特定波长下的吸光度，等。化学法就是通过化学分析方法测定，比如滴定法。 实践应用 1．实验小组设计的测定速率的实验如下表所示，则用H+表示的速率为(反应过程中溶液体积的变化忽略不计，气体的体积数据已转化为标准状况) 实验目的 测定速率 实验装置 药品用量 6.5g锌粒；40mL3mol·L-1的稀硫酸 实验数据 注射器初始刻度1mL，最终刻度45.8mL；反应时间10s A．0.005mol⋅L-1·s B．0.015mol⋅L-1·s-1 C．0.01mol⋅L-1·s-1 D．0.02mol⋅L-1·s-1 2．已知的速率方程为，为探究反应速率与反应物浓度的关系，进行如下实验：向锥形瓶中加入一定体积(V)的溶液、2.0溶液、醋酸和水，充分搅拌，保持体系温度为，测定反应初始速率，实验数据如下表(忽略水溶液体系中其他平衡对离子浓度的影响)。下列说法正确的是 实验 V/mL 反应初始速率 溶液 溶液 醋酸 水 1 4.0 V1 4.0 12.0 2 6.0 4.0 4.0 10.0 3 4.0 V2 4.0 0 4 12.0 4.0 4.0 A． B．速率方程中 C．醋酸不参与反应，其浓度不会影响反应速率 D．实验4中，约为 3．还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。 Ⅰ．氢气还原法。还原NO发生的反应为：。 （1）已知几种化学键的键能数据如下： 化学键 NO中的共价键 键能(kJ·mol-1) 436 630 946 463    kJ·mol-1。 Ⅱ．CO还原法。 利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO，发生反应：  ，在2L恒容密闭容器中充入1molCO和1molNO，测得NO的转化率与温度、时间的关系如图所示： （2）下列说法正确的是___________(填字母)。 A． B．上述反应一定能自发进行 C．增大NO的浓度，反应物的转化率增大 D．温度为、时的平衡常数分别为、，则 （3）温度下，0～10min内用CO表示的平均反应速率 mol·L-1·min-1. 温度下，上述反应的平衡常数 L·mol-1. （4）温度下，向平衡后的容器内再加入1molCO和1molNO，则再次达平衡时NO的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅲ．用酸性溶液和(草酸)溶液反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为。一实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(溶液已酸化)： 实验序号 A溶液 B溶液 ① 20mL0.1mol·L-1溶液 30mL0.1mol·L-1溶液 ② 20mL0.2mol·L-1溶液 30mL0.1mol·L-1溶液 （5）该实验探究的是 对化学反应速率的影响。如图一，相同时间内针筒中所得的体积大小关系是 (填实验序号)。             图一 （6）若实验①在2min末收集了2.24mL(标准状况下)，则在2min末， mol·L-1(假设混合液体积为50mL)。 （7）小组同学发现反应速率总是如图二，其中时间内速率变快的主要原因可能是①产物是该反应的催化剂；② 。                     图二 考点一 通过方程式算系数 【例1】将和在的密闭容器中混合，一定条件下发生反应：，后测得剩余，的平均反应速率为，则为 A．1 B．2 C．3 D．4 【变式1-1】一定温度下，某恒容密闭容器中发生反应：，各物质的浓度随时间变化情况如图所示[阶段变化未画出]。下列说法正确的是 A． B．a点时， C．，平均反应速率 D．时，反应容器中Y的浓度不为0 【变式1-2】恒温下，将3molA和2molB投入容积为2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：。5min末测得容器中B、D的物质的量均为0.8mol。下列说法正确的是 A． B．0~5min内，用A表示的平均反应速率为 C．其他条件不变，增加B的量可加快反应速率 D．5min末，容器内气体的压强是起始压强的1.4倍 考点二 浓度-时间图形分析 【例2】1．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是 A．该反应△H < 0 B．T2下，在0～t1时间内，υ(Y) =(a-b)/2t1　mol•L-1•min-1 C．M点的正反应速率υ(正)大于N点的逆反应速率υ(逆) D．M点时再加入一定量的X，平衡后X的转化率减小 解题要点 温度为T1先到达平衡，所以T1>T2，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；据此分析解答。 【变式2-1】在某催化剂作用下双氧水分解：。向某容器中投入足量双氧水，测得双氧水浓度与反应时间关系如图所示。已知：双氧水浓度减小一半所用时间叫半衰期。下列叙述错误的是 A．温度升高，双氧水分解速率加快 B．反应速率： C．ab段平均速率： D．此条件下，双氧水半衰期与初始浓度成正比 【变式2-2】反应，在100℃和T℃时(其它条件均相同)，A的物质的量浓度(单位：mol∙L-1)随时间变化的有关实验数据见下表： 时间 0 1 2 3 4 5 0.80 0.55 0.35 0.20 0.15 0.15 1.00 0.65 0.35 0.18 0.18 0.18 下列有关该反应的描述正确的是 A．在时，内用B表示的化学反应速率为 B．下，3min时反应刚好达到平衡状态 C．根据上表内A的浓度变化，可知浓度越大，反应速率越大 D．从表中可以得出 考点三 物质的量与时间图形 【例3】在一定温度下可发生反应：。时，向密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 400 800 1200 10.00 7.04 5.00 5.00 下列说法正确的是 A．内的生成速率为 B．下，该反应平衡时的转化率为 C．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，再次达平衡时 D．、温度下的平衡常数分别为，若，则 解题要点 1. 根据物质的量改变量可以确定反应方程式的系数关系 2. 根据相反方向且速率之比等于化学计量数之比可以确定反应是否达到平衡 【变式3-1】在T℃下，某容积为2L的密闭容器内，有A、B、C、D、E五种物质参与同一个化学反应，其中A、B、C、D(A、B、C为气体)四种物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，E为该反应的一种气体生成物，且生成物E在化学方程式中的化学计量数与B的相同。 下列说法错误的是 A．该反应的化学方程式为 B．在0～2min内，E的平均反应速率为 C．A的正反应速率与B的逆反应速率之比为时说明反应达到平衡状态 D．D没有参加反应，除去D不影响化学反应速率 【变式3-2】向双氧水中加少量含的溶液，的分解速率明显加快，其反应机理为：(ⅰ)慢，(ⅱ)快；经测定在相同体积、相同温度和不同pH条件下此溶液中双氧水分解情况如图所示。下列有关反应的说法正确的是 A．在0～50min时间段，pH=b和pH=6时的降解百分率相等 B．和是该反应的催化剂 C．pH=6时，从开始至A点，双氧水的分解速率为 D．双氧水完全分解后反应(ⅰ)比反应(ⅱ)生成的水量少 基础达标 1．在反应中，表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 2．反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为： ①v(A) = 0.45mol·L-1·min-1   ②v(B) = 0.6mol·L-1·s-1   ③v(A) = 0.4mol·L-1·s-1     ④v(A) = 0.45mol·L-1·s-1 该反应进行的快慢顺序为 A．④>③>②>① B．②=③>④>① C．②>①=④>③ D．①>④>②=③ 3．下列实验可以达到预期实验目的的是 A．验证Cu与浓硝酸反应的热量变化 B．验证的氧化性 C．测定的生成速率 D．验证酸性： 4．已知反应：。若反应速率分别用、、、表示，且同一时间段内，用不同物质表示的反应速率间有如下关系：、、。则反应的化学方程式为 A． B． C． D． 5．1868年狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂，在加热条件下用空气中的氧气和氯化氢反应制氯气的方法，其原理可表示为。在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 A． B． C． D． 6．在调节pH和Fe3+浓度的废水中加入H2O2可有效降解工业废水的有机污染物p-CP。现探究有关因素对该降解反应速率的影响，设计如表所示的实验方案。测得实验①~④p-CP的浓度随时间变化的关系如下图 实验编号 T/K pH c(Fe3+)/(10-3mol·L-1) H2O2 Fe3+ ① 298 3 6.0 0.30 ② 313 3 6.0 0.30 ③ 298 10 6.0 0.30 ④ 298 3 a 0.30 下列说法错误的是 A．a<6.0 B．实验①和②探究温度对该降解反应速率的影响 C．若想使反应立即停止，可向溶液中加入pH≥10的碱性溶液 D．实验①在50～150s内的反应速率为v(p-CP)=8×10-5mol·L-1·s-1 7．一定温度下，在2L的恒容密闭容器中X、Y、Z、W（均为气体）发生反应，反应过程中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列说法错误的是 A．反应的化学方程式为 B．反应至时，Y的转化率为 C．内， D．反应任意时刻体系的压强与初始压强之比均为 8．在2L的恒温密闭容器中，充入2molA和3molB发生反应，经2min后B的浓度减少。下列说法正确的是 A．用A表示2min内的反应速率是 B．比较B、D的反应速率：小于 C．2min时物质C的浓度为 D．2min末容器内气体的压强比起始时压强小 9．某温度下，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示： （1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为 。 （2）5 min内用Z表示的平均反应速率为 ，X的转化率为 。 10. 溶液可用于烟气脱硝。常温下，调节溶液至不同，将烟气以固定速率通过该吸收液，烟气中的可转化为。测得去除率与吸收液关系如下图所示。 已知烟气中初始浓度为吸收液每分钟可对烟气进行脱硝处理。用溶液中浓度表示时的脱硝速率为___________。(忽略吸收液体积变化) A． B． C． D． 已知氧化性。当吸收液时，去除率随升高迅速下降的原因是 。 综合应用 11．一定温度下，密闭容器中发生反应，A的初始浓度为，10s后，A的浓度降到。下列说法正确的是 A． B． C．由继续降到所需时间大于10s D．缩小容器的容积，反应速率减小 12．一定温度下，在2个容积均为的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：。相关反应数据如下表所示： 容器编号 温度 起始物质的量/ 时物质的量/ Ⅰ 0.2 0.2 0.05 Ⅱ 0.2 0.2 0.05 下列说法正确的是 A．末，容器Ⅰ中的化学反应速率 B．该反应在任何条件下均能自发进行 C．时，容器Ⅰ中的反应处于平衡状态 D．若起始时，向容器Ⅱ中充入和，反应将向正反应方向进行 13．在一定温度下可发生反应：。温度时，向密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法不正确的是 A．内的平均生成速率为 B．温度下发生该反应，的平衡转化率为50% C．温度下的平衡常数分别为，若，则 D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，则 14．乙酸甲酯制乙醇的反应为：三个10L恒容密闭容器中分别加入和，在不同温度下，反应分钟时乙酸甲酯物质的量如图所示。 下列说法正确的是 A．该反应的 B．容器甲中平均反应速率 C．容器乙中乙醇的体积分数为 D．容器丙中当前状态下反应速率(正)(逆) 15．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成和，其反应为。假设常温下在恒容的密闭容器中发生上述反应，试解答下列问题： （1）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______(填序号)。 A．、、、的物质的量之比为 B． C．消耗CO的物质的量与生成的物质的量之比为 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 （2）平衡后向容器中充入Ne，反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，某科学家在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)： 时间(s) 0 1 2 3 4 5 从表中数据分析可知： ① 。 ②前2s内的平均反应速率 （4）催化还原氮氧化物技术是目前广泛应用的烟气氮氧化物脱除技术。 ①一种新型的人工固氮原理如图所示，该过程中属于氧化还原反应的是 (填反应编号)。 ②在催化剂的作用下，向的烟气中喷入氨可使工厂废气中的氮氧化物转化为无污染的物质，消除反应的化学方程式为 。 拓展培优 16．丙烯酸乙酯()是合成功能高分子材料的重要原料，其制备原理为。向2L恒容密闭容器中加入适量和，加入催化剂，在120℃时发生上述反应，测得和的物质的量与时间的关系如图所示。已知：净反应速率。 下列叙述正确的是 A．正反应速率： B．净反应速率： C．5～10 min内， D．该条件下，的平衡转化率约为33.3％ 17．在图装置(注射器活塞位于底部)中盛装2g锌粒与40mL1mol/L行实验测定生成10mL时的平均反应速率。下列说法错误的是 A．除用到图中仪器外，还需要使用秒表 B．当注射器活塞在刻度10mL时，记录数据、计算 C．反应放出热量会影响实验结果测定的准确性 D．若改用4mol/L溶液，所用时间减少 18．T℃时在2L容积不变的密闭容器中使X（g）与Y（g）发生反应生成Z（g）。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为和时，的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论不正确的是 A．容器中发生的反应可表示为 B．反应进行前内，用表示的反应速率 C．保持其他条件不变，升高温度，化学平衡向正反应方向移动 D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂 19．某工厂利用CO2和H2合成CH3OH，CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH=-49.0 kJ·mol-1。 （1）上述反应达到平衡后，升高温度，平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。 （2）上述反应的化学平衡常数表达式为K= 。已知某温度下该反应的平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如表： CO2 H2 CH3OH H2O 0.75 mol·L-1 0.5 mol·L-1 0.3 mol·L-1 0.3 mol·L-1 则此时正反应速率和逆反应速率的关系是 。 A．v(正)>v(逆) 　　B．v(正)<v(逆)　　C．v(正)=v(逆)　　 D．无法确定 （3）为研究不同条件下反应中H2的物质的量随时间的变化关系，进行了两次不同的实验。两次实验起始时均分别向相同体积的恒容密闭容器中加入3 mol CO2和 7 mol H2，实验中测得H2的物质的量(mol)随时间变化的值见表： 1 min 3 min 5 min 7 min 9 min 11 min 实验1 5.7 3.5 2.5 2.1 2.0 2.0 实验2 5.2 2.6 2.0 2.0 2.0 2.0 ①若容器的体积为2 L，则实验1中，前5 min内CO2的反应速率为 。 ②与实验1相比，若仅改变某一实验条件，则实验2改变的条件是 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应的方向、限度和速率 第三节 化学反应的速率 第1课时 化学反应速率的概念和测定 教学目标 1. 了解化学反应的概念及其表示方法 2. 形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念 3. 根据化学反应速率的测定原理设计实验 4. 学会化学反应速率的测定方法 5. 通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养 重点和难点 1. 速率的计算 2. 速率的测定 ◆知识点一 化学反应速率的概念 1．定义：衡量化学反应进行快慢的物理量。 2．表示方法：单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 3．表达式：v = 单位：mol·L-1·s-1，或mol·L-1·min-1 4．化学反应速率的统一表示：对于aA+bBcC+dD，既可以使用每种物质来表示化学反应速率，也可以统一将化学反应速率表示为下式。 5．说明：化学平衡常数（K）大，化学反应速率不一定快。二者是从不同角度认识化学反应的，前者解决的是反应程度问题，后者解决的反应快慢问题。 特别提醒 （1）一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。 （2）由v＝计算得到的是一段时间内的平均速率，用不同物质表示时，其数值可能不同，但意义相同。 （3）化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。这里所说的化学反应速率指的是平均反应速率，而不是瞬时反应速率。一定温度下，锌粒在1 mol/L的稀盐酸中反应的反应速率与反应时间的关系如图所示，图中A点的斜率就是在t1时刻的瞬时反应速率。 （3） 同一反应在不同反应阶段的反应速率一般是不同的。主要原因：反应物浓度的不断变化；而且反应所引起的热量变化对反应速率也有较大影响。 即学即练 1．在2L的密闭容器中发生下面反应：，经过3min后A的物质的量由10mol变为7mol，则下面表示的反应速率正确的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】速率之比等于化学计量数之比；经过3min后A的物质的量由10mol变为7mol，则； 【解析】A．，A错误； B．，B正确； C．，C错误； D．，D错误； 故选B。 2．某新型催化剂能将汽车尾气中的NO、CO转化为两种无毒气体。T℃下，将0.4molNO和0.4molCO充入容积为2L的恒容密闭容器中(容器内装有该新型催化剂)，模拟汽车尾气转化，容器中NO的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．两种无毒气体是NO2和CO2 B．当反应进行到第10min时， C．当反应进行到第5min时， D．当容器内气体的平均摩尔质量不变时，可认为该反应达到化学平衡状态 【答案】D 【解析】A．将NO、CO转化为2种无毒气体是氮气和二氧化碳，反应的化学方程式是，A错误； B．由图可知，反应开始至10min时，NO减少0.4mol-0.2mol=0.2mol，则CO2生成0.2mol， ，B错误； C．第5min时，反应未达平衡（10min 时NO物质的量才稳定，即平衡时刻），故正反应速率＞逆反应速率，C错误； D．反应物与生成物都是气体，反应前后气体的质量不变，但反应是物质的量减小的反应，故反应中平均摩尔质量在改变，当容器内气体的平均摩尔质量不变，反应达到化学平衡状态， D正确； 故选D。 3．常温下，在2L密闭容器中投入一定量，发生反应：  。12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为1.6mol，反应过程中的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．方程式中 B．前12s内，A的平均反应速率为 C．达到平衡时，B的转化率为 D．常温下，假设某时刻混合物中的浓度分别为、，此时反应正在向逆反应方向进行 【答案】A 【解析】A．达到平衡时，C的浓度变化为0.8mol/L，由图可知A、B的浓度变化为0.6 mol/L和0.2 mol/L，则A、B、C的速率之比为3:1:4，根据速率之比=计量数之比，故有b=1，c=4，A正确； B．12s内，A的平均速率v(A)=，B错误； C．由图可知B的转化率为，C错误； D．达到平衡时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol/L 、0.3 mol/L 、0.8 mol/L，故平衡常数K=，某时刻有Qc=0.5=，Qc<K，平衡正向移动，D错误； 故答案选A。 ◆知识点二 化学反应速率的测定 1.定性描述:（根据实验现象） ①观察产生气泡的快、慢； ②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低 2.定量描述：（根据实验测量，单位时间内） ①测定气体的体积; ②测定物质的物质的量的变化； ③测定物质或离子的浓度变化； ④测定体系的温度或测定反应的热量变化。 3.测量化学反应速率的常见方法 （1）量气法 （2）比色法 （3）电导法 （4）激光技术法 4.化学反应速率的测量——实验 （1）反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ （2）实验装置 （3）测量数据 ①单位时间内收集氢气的体积； ②收集相同体积氢气所需要的时间 ③用pH计测相同时间内pH变化，即△c(H＋)。 ④用传感器测△c(Zn2＋)变化。 ⑤测相同时间内△m(Zn)。 ⑥相同时间内恒容压强变化； ⑦相同时间内绝热容器中温度变化。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 测定产生气体时应该在一个密闭的环境中进行，防止空气进入，产生的气体逸出使测定结果不准确。 即学即练 1．下列有关实验内容、实验装置和对应的实验目的均正确的是 A．测定中和热 B．测定氧气的生成速率 C．验证反应是吸热还是放热 D．制备氢氧化铁胶体 【答案】C 【解析】A．中和热的测定，缺少了环形玻璃搅拌器，故A错误； B．过氧化氢在二氧化锰的催化作用下制备氧气，不能用长颈漏斗，否则生成的氧气会从长颈漏斗逸出，应该改为分液漏斗，故B错误； C．若X中是吸热反应，集气瓶中空气压强减小，U形管内甲液面升高乙降低；若X中是放热反应，集气瓶中空气压强增大，U形管内甲液面降低乙升高，可以达到实验目的，故C正确； D．制备氢氧化铁胶体的方法：饱和氯化铁溶液滴加到沸水中，溶液变为红褐色后停止加热，不能用硫酸铁饱和溶液，故D错误； 故选C。 2．一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中加入2mol气体和1mol气体发生反应，有关数据如表。下列说法正确的是 时间段/min 反应物的平均消耗速率/() 0~2 0.40 0~4 0.30 0~6 0.20 A．1min时，的物质的量浓度为0.8 B．4min时，的体积分数约为33.3% C．5min时，的物质的量为1mol D．6min时，充入氖气，正反应速率增大 【答案】B 【解析】A． 假设0~1min内，的平均消耗速率为，则1min时氧气的物质的量浓度为0.80，反应物浓度越大，反应速率越快，实际上0~1min内的平均消耗速率大于，则1min时氧气的物质的量浓度小于0.80，A错误； B． 0~4min，的平均消耗速率为，消耗的物质的量为1.2mol，消耗氧气的物质的量为0.6mol，生成的物质的量为1.2mol，的体积分数为，B正确； C． 0~6min，消耗的物质的量为1.2mol，与0~4min消耗的物质的量相等，说明反应在4min时已经达到平衡，即5min时，的物质的量仍为1.2mol，C错误； D． 6min时反应已达到平衡，向恒温恒容的密闭容器中充入氖气，有关气体的浓度不会改变，反应速率不变，D错误； 本题选B。 3．下列实验方案或装置能达到目的的是 A．图①：用于定量测量化学反应速率 B．图②：用于中和热的测定 C．图③：可以探究H2O2分解的热效应 D．图④：2NO2(g)N2O4(g)，若气体颜色加深，说明平衡逆向移动 【答案】C 【解析】A．长颈漏斗下端没有液封，导致装置漏气，不能用于定量测量化学反应速率，A不符合题意； B．装置中缺少玻璃棒搅拌器，反应放出的热量分布不均匀，导致体系温度的测定误差较大，不能用于中和热的测定，B不符合题意； C．若H2O2分解反应放热，则集气瓶内气体受热而压强增大，导致红墨水左侧液面下降，右侧液面上升，可以探究H2O2分解的热效应，C符合题意； D．气体体积由2V被压缩至V，NO2(g)浓度增大，气体颜色加深，不能说明：2NO2(g)N2O4(g)，若气体颜色加深，说明平衡逆向移动，D不符合题意； 故选C。 一、化学反应速率的计算 1．化学反应速率计算的4个方法 1)定义式法： （1）常规公式：v＝＝ ①常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1 ②适用范围：表示气体物质或溶液中可溶性物质的速率，不表示固体或纯液体物质的速率 （2）非常规公式：v＝（X代表n、P、m、V等量） ①常用单位：mol·min－1、Pa·min－1、g·min－1、L·min－1 ②适用范围：任何物质的反应速率 2)比例关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 （3）三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。 （4）从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤 ①从图像中获取计算的数据 纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。 例如：某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算： A.求某物质的平均速率、转化率，如：v（X）＝ mol/（L·s），Y的转化率＝×100%。 B. 确定化学方程式中的化学计量数之比，如：X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（n1－n3）∶（n2－n3）∶n2。 ②依据图像求反应速率的步骤 第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量； 第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量； 第三步：根据公式v＝进行计算。 实践应用 1．在一定温度下，体积为的恒容密闭容器内发生某一反应，其中气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．时间内，气体Y的化学反应速率是 B．该反应的化学方程式为 C．反应到时， D．时体系的压强与时体系的压强之比为 【答案】D 【解析】A．时间内Y减少，浓度是，则，A不符合题意； B．达到平衡时Y减少，X增加，根据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，可以得到该反应的化学方程式为，B不符合题意；； C．图中显示时，X与Y的物质量相等，并非速率相等，C不符合题意；； D．时气体总物质量为，时气体总物质量为，故压强之比为,D符合题意； 故答案为D。 2．某温度时，反应2s后，NO的浓度减少了，则以表示该时段的化学反应速率是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】2s后，NO的浓度减少了，则，根据速率之比等于化学计量数之比，则，故答案为A。 3．一定条件下，在2L恒容密闭容器中进行反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)，10min内碳的质量减少了12g，则该反应的反应速率为（ ） A．v(C)=0.05mol·L-1·min-1 B．v(H2O)=0.1mol·L-1·min-1 C．v(CO)=0.1mol·L-1·min-1 D．v(H2)=0.05mol·L-1·min-1 【答案】D 【解析】选项A，碳为固体，浓度不能用mol/L来表示，A错误。选项B，v(H2O)== 0.05 mol·L-1·min-1，B错误。选项C，v(CO)==0.05mol·L-1·min-1，C错误。选项D，v(H2) == 0.05mol·L-1·min-1，D正确。故选D。 2、 化学反应速率的大小比较 1. 统一标准法 当比较同一反应的化学反应速率的相对大小时，按相应的化学方程式中物质的系数之比换算成同一物质表示的化学反应速率，单位统一，再比较数值大小。 2．比值比较法 比较化学反应速率与其相应化学方程式中物质的系数的比值大小，在单位相同时，数值大者反应速率大，如对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)，有v(A)、v(B)、v(C)三者中，单位相同时数值大者表示的反应速率大。 实践应用 1．不同条件下发生的可逆反应，化学反应速率(不用固体和纯液体表示)表示正确且反应最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．，统一换算成D表示的速率为； B．B为固体，其浓度变化不用于速率表示，B错误； C．； D．； 综上所述，时表示正确而且速率最快，故选A。 2．四个密闭容器中均发生反应，反应速率分别如下。其中反应最慢的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】同一反应用不同的物质来表示反应速率时，其数值可能不同，比较用不同物质表示的化学反应速率快慢，可先根据反应速率之比等于化学计量数之比转化为同一物质的反应速率，然后再作比较。 【解析】A．X是固体，不能用单位时间内浓度的变化衡量反应速率； B．，则； C．； D．，则； 综上，D项符合题意。 3．对反应来说，下列反应速率最慢的是 A． B． C． D．v(A)= 0.2mol/(L·s) 【答案】C 【解析】以A为基准，则根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知； A．； B．； C．； D．v(A)= 0.2mol/(L·s)=12mol/(L·min)； 所以反应速率最慢的选项是C；故选C。 三、化学反应速率的测定 测定反应速率的实质就是要测定反应在不同时刻反应物或者生成物的浓度，物理方法是测定与浓度相关的物理量，如气体压强、气体体积、有色物质在特定波长下的吸光度，等。化学法就是通过化学分析方法测定，比如滴定法。 实践应用 1．实验小组设计的测定速率的实验如下表所示，则用H+表示的速率为(反应过程中溶液体积的变化忽略不计，气体的体积数据已转化为标准状况) 实验目的 测定速率 实验装置 药品用量 6.5g锌粒；40mL3mol·L-1的稀硫酸 实验数据 注射器初始刻度1mL，最终刻度45.8mL；反应时间10s A．0.005mol⋅L-1·s B．0.015mol⋅L-1·s-1 C．0.01mol⋅L-1·s-1 D．0.02mol⋅L-1·s-1 【答案】C 【解析】10s内，注射器初始刻度1mL，最终刻度45.8mL，则该时间段内生成标准状况下氢气体积为（45.8-1）mL=44.8mL，根据方程式有，可求得消耗氢离子物质的量为，则用氢离子表示反应速率为。 综上所述，选C。 2．已知的速率方程为，为探究反应速率与反应物浓度的关系，进行如下实验：向锥形瓶中加入一定体积(V)的溶液、2.0溶液、醋酸和水，充分搅拌，保持体系温度为，测定反应初始速率，实验数据如下表(忽略水溶液体系中其他平衡对离子浓度的影响)。下列说法正确的是 实验 V/mL 反应初始速率 溶液 溶液 醋酸 水 1 4.0 V1 4.0 12.0 2 6.0 4.0 4.0 10.0 3 4.0 V2 4.0 0 4 12.0 4.0 4.0 A． B．速率方程中 C．醋酸不参与反应，其浓度不会影响反应速率 D．实验4中，约为 【答案】D 【解析】A．实验要控制溶液的总体积相等，则，故A错误； B．实验1和实验2变量为亚硝酸根浓度，其他离子浓度相等，则，，实验1和实验3变量为铵根浓度，其他离子浓度相等，则，故B错误； C．醋酸不参与反应，但是其会提供氢离子，根据速率方程，则其浓度会影响反应速率，故C错误； D．，因为为近似值，根据保留位数的区别会造成计算结果有一定误差，实验4中，约为，故D正确； 故选：D。 3．还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。 Ⅰ．氢气还原法。还原NO发生的反应为：。 （1）已知几种化学键的键能数据如下： 化学键 NO中的共价键 键能(kJ·mol-1) 436 630 946 463    kJ·mol-1。 Ⅱ．CO还原法。 利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO，发生反应：  ，在2L恒容密闭容器中充入1molCO和1molNO，测得NO的转化率与温度、时间的关系如图所示： （2）下列说法正确的是___________(填字母)。 A． B．上述反应一定能自发进行 C．增大NO的浓度，反应物的转化率增大 D．温度为、时的平衡常数分别为、，则 （3）温度下，0～10min内用CO表示的平均反应速率 mol·L-1·min-1. 温度下，上述反应的平衡常数 L·mol-1. （4）温度下，向平衡后的容器内再加入1molCO和1molNO，则再次达平衡时NO的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅲ．用酸性溶液和(草酸)溶液反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为。一实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(溶液已酸化)： 实验序号 A溶液 B溶液 ① 20mL0.1mol·L-1溶液 30mL0.1mol·L-1溶液 ② 20mL0.2mol·L-1溶液 30mL0.1mol·L-1溶液 （5）该实验探究的是 对化学反应速率的影响。如图一，相同时间内针筒中所得的体积大小关系是 (填实验序号)。             图一 （6）若实验①在2min末收集了2.24mL(标准状况下)，则在2min末， mol·L-1(假设混合液体积为50mL)。 （7）小组同学发现反应速率总是如图二，其中时间内速率变快的主要原因可能是①产物是该反应的催化剂；② 。                     图二 【答案】（1）-666 （2）AD （3）0.04 2 （4）增大 （5）浓度 ②>① （6）0.0596 （7）该反应放热 【解析】（1）ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=2×436 kJ·mol-1+2×630 kJ·mol-1-946 kJ·mol-1-4×463 kJ·mol-1=-666 kJ·mol-1； 故答案为：-666。 （2）A．由图可知，时先达到平衡，所以，温度升高NO的平衡转化率减小，说明反应为放热反应，，故A正确； B．反应的，，只有在低温条件下，才能自发进行，故B错误； C．增大NO的浓度，平衡右移，但NO的转化率减小，故C错误； D．温度为、时的平衡常数分别为、，因为，且反应为放热反应，则，故D正确； 故答案为：AD。 （3）温度下，0～10min内，NO的转化率为80%，则CO的转化率也为80%，mol，则mol·L-1·min-1；温度下，NO的转化率为50%，则平衡时mol/L，mol/L，mol/L，mol/L，上述反应的平衡常数L·mol-1； 故答案为：0.04；2。 （4）恒容条件下，温度下，向平衡后的容器内再加入1molCO和1molNO，相当于增大压强，平衡向气体体积减小的方向即正方向移动，则再次达平衡时NO的转化率增大； 故答案为：增大。 （5）①和②实验中，溶液的浓度和体积均相同，但溶液的浓度不同，所以该实验探究的是浓度对化学反应速率的影响；由于②中草酸的浓度大于①中草酸的浓度，所以相同时间内针筒中所得的体积：②>①； 故答案为：②>①。 （6）若实验①在2min末收集了标准状况下2.24mL(即mol)，根据化学方程式，消耗的为mol，原有的物质的量为0.003mol，则在2min末，剩余的的物质的量为mol，mol⋅L-1； 故答案为：0.0596。 （7）反应开始时反应速率增大，可能的原因除了产物是该反应的催化剂外，还可能是由于反应放热，温度升高，使反应速率增大； 故答案为：该反应放热。 考点一 通过方程式算系数 【例1】将和在的密闭容器中混合，一定条件下发生反应：，后测得剩余，的平均反应速率为，则为 A．1 B．2 C．3 D．4 【答案】B 【解析】根据系数比等于速率比可计算，，，所以n=2，故答案为：B 【变式1-1】一定温度下，某恒容密闭容器中发生反应：，各物质的浓度随时间变化情况如图所示[阶段变化未画出]。下列说法正确的是 A． B．a点时， C．，平均反应速率 D．时，反应容器中Y的浓度不为0 【答案】B 【解析】A．由图可知，，，，浓度变化量之比等于化学计量数之比，则，A错误； B．a点后，c(X)继续减小至不变，a点时反应正向进行，所以，B正确； C．，的平均反应速率为，C错误； D．，的浓度增加，则Y的浓度增加，由图可知，平衡时Y的浓度为，故时，其浓度为0，D错误； 故选B。 【变式1-2】恒温下，将3molA和2molB投入容积为2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：。5min末测得容器中B、D的物质的量均为0.8mol。下列说法正确的是 A． B．0~5min内，用A表示的平均反应速率为 C．其他条件不变，增加B的量可加快反应速率 D．5min末，容器内气体的压强是起始压强的1.4倍 【答案】D 【分析】由三段式分析：，则有=0.8mol，解得a=1.2mol，2-=0.8，解得x=3，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，x=3，A错误； B．由分析可知，0~5min内，A的物质的量减少了1.2mol，则用A表示的平均反应速率为=，B错误； C．由题干方程式信息可知，B为固体，故其他条件不变，增加B的量B的浓度不变，则反应速率不变，C错误； D．根据阿伏伽德罗定律及推论可知，同温同体积下气体的压强之比等于气体的物质的量之比，结合分析可知，5min末，容器内气体的压强是起始压强的=1.4倍，D正确； 故答案为：D。 考点二 浓度-时间图形分析 【例2】1．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是 A．该反应△H < 0 B．T2下，在0～t1时间内，υ(Y) =(a-b)/2t1　mol•L-1•min-1 C．M点的正反应速率υ(正)大于N点的逆反应速率υ(逆) D．M点时再加入一定量的X，平衡后X的转化率减小 【答案】D 【解析】A．由上述分析可知正反应为放热反应，△H < 0，故A正确； B．T2下，在0～t1时间内，X的浓度变化为：c(X)=(a-b)mol/L，则Y的浓度变化为c(Y)=c(X)=mol/L，所以v(Y)= mol•L-1•min-1，故B正确； C．温度越高反应速率越大，已知T1＞T2，则M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆，故C正确； D．M点时再加入一定量X，达到的新平衡与原平衡比较，压强增大，增大压强平衡正移，则X的转化率增大，所以M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大，故D错误； 故选：D。 解题要点 温度为T1先到达平衡，所以T1>T2，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；据此分析解答。 【变式2-1】在某催化剂作用下双氧水分解：。向某容器中投入足量双氧水，测得双氧水浓度与反应时间关系如图所示。已知：双氧水浓度减小一半所用时间叫半衰期。下列叙述错误的是 A．温度升高，双氧水分解速率加快 B．反应速率： C．ab段平均速率： D．此条件下，双氧水半衰期与初始浓度成正比 【答案】D 【解析】A．温度升高，化学反应速率加快，双氧水分解速率加快，故A正确； B．a点大，反应速率快，故B正确； C．ab段平均速率，故C正确； D．由题图可知，双氧水浓度减小一半所用时间均为20s，即双氧水半衰期为20s，与起始浓度无关，故D错误； 故选D。 【变式2-2】反应，在100℃和T℃时(其它条件均相同)，A的物质的量浓度(单位：mol∙L-1)随时间变化的有关实验数据见下表： 时间 0 1 2 3 4 5 0.80 0.55 0.35 0.20 0.15 0.15 1.00 0.65 0.35 0.18 0.18 0.18 下列有关该反应的描述正确的是 A．在时，内用B表示的化学反应速率为 B．下，3min时反应刚好达到平衡状态 C．根据上表内A的浓度变化，可知浓度越大，反应速率越大 D．从表中可以得出 【答案】C 【解析】A．在时，内A的物质的量浓度变化为(0.80-0.35)mol/L=0.45mol/L，则用B表示的化学反应速率为=，A不正确； B．下，3min时反应达到平衡状态，但不一定是3min时刚好达到平衡状态，也可能在3min前反应已经达到平衡状态，B不正确； C．根据上表内A的浓度变化数据可知，相同温度下，相同时间段内，A的浓度变化逐渐减小，由此可知，浓度越大，反应速率越大，C正确； D．表中数据显示，达平衡前，相同时间段，100℃时A的浓度变化小于T℃时A的浓度变化，则T℃时的反应速率大于100℃时的反应速率，虽然T℃时A的浓度大于100℃时A的浓度，仍然不能得出，D不正确； 故选C。 考点三 物质的量与时间图形 【例3】在一定温度下可发生反应：。时，向密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 400 800 1200 10.00 7.04 5.00 5.00 下列说法正确的是 A．内的生成速率为 B．下，该反应平衡时的转化率为 C．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，再次达平衡时 D．、温度下的平衡常数分别为，若，则 【答案】D 【解析】A．根据表格数据，内的物质的量减小，则的物质的量增大，的生成速率为，A错误； B．下，达到平衡时的浓度降低，该反应平衡时的转化率为，B错误； C．反应为气体分子数增大的反应，平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，平衡逆向移动，则，C错误； D．正反应吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，、下的平衡常数分别为、，若，则，D正确； 故选D。 解题要点 1. 根据物质的量改变量可以确定反应方程式的系数关系 2. 根据相反方向且速率之比等于化学计量数之比可以确定反应是否达到平衡 【变式3-1】在T℃下，某容积为2L的密闭容器内，有A、B、C、D、E五种物质参与同一个化学反应，其中A、B、C、D(A、B、C为气体)四种物质的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，E为该反应的一种气体生成物，且生成物E在化学方程式中的化学计量数与B的相同。 下列说法错误的是 A．该反应的化学方程式为 B．在0～2min内，E的平均反应速率为 C．A的正反应速率与B的逆反应速率之比为时说明反应达到平衡状态 D．D没有参加反应，除去D不影响化学反应速率 【答案】D 【解析】A．由图可知，从时刻开始各物质的物质的量不再发生改变，说明反应达到平衡状态。A、B的物质的量减少，为反应物，C的物质的量增加，为生成物，E为该反应的一种气体生成物，且生成物E在化学方程式中的化学计量数与B的相同，由化学方程式中的化学计量数与其反应速率成正比，可写出化学方程式为，故A正确； B．E在化学方程式中的化学计量数与B的相同，，故B正确； C．A的正反应速率与B的正反应速率之比为，当A的正反应速率与B的逆反应速率之比为时，B的正反应速率与B的逆反应速率之比为，即，反应达到平衡状态，故C正确； D．由图中曲线变化可知，D参与反应中，达到平衡状态时，物质的量不变，可判断出D为催化剂，催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，故D错误； 故选D。 【变式3-2】向双氧水中加少量含的溶液，的分解速率明显加快，其反应机理为：(ⅰ)慢，(ⅱ)快；经测定在相同体积、相同温度和不同pH条件下此溶液中双氧水分解情况如图所示。下列有关反应的说法正确的是 A．在0～50min时间段，pH=b和pH=6时的降解百分率相等 B．和是该反应的催化剂 C．pH=6时，从开始至A点，双氧水的分解速率为 D．双氧水完全分解后反应(ⅰ)比反应(ⅱ)生成的水量少 【答案】A 【解析】A．由图像可知在0～50min，pH=b和pH=6时的降解百分率均为100%，A正确； B．根据反应机理可知：碘离子开始时参与反应最后重新生成，是该反应的催化剂，而是中间产物，B错误； C．该题中未告知溶液的体积，无法计算化学反应速率，C错误； D．由反应方程式可知，双氧水完全分解后反应(ⅰ)与反应(ⅱ)生成的水量一样多，D错误； 故答案选A。 基础达标 1．在反应中，表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】在单位相同的条件下，不同物质的反应速率与其计量数的比值越大，该反应速率越快。 【解析】A．； B．B是固体，无法用浓度表达其反应速率； C．； D．； 故选C。 2．反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为： ①v(A) = 0.45mol·L-1·min-1   ②v(B) = 0.6mol·L-1·s-1   ③v(A) = 0.4mol·L-1·s-1     ④v(A) = 0.45mol·L-1·s-1 该反应进行的快慢顺序为 A．④>③>②>① B．②=③>④>① C．②>①=④>③ D．①>④>②=③ 【答案】A 【分析】把不同物质表示的反应速率换算成同一物质的反应速率，注意在单位统一的情况下比较应进行的快慢。 【解析】①v(A) = 0.45mol·L-1·min-1=0.0075 mol·L-1·s-1；②v(A)=v(B) = ×0.6mol·L-1·s-1=0.2 mol·L-1·s-1；③v(A)=0.4mol·L-1·s-1；④v(A) = 0.45mol·L-1·s-1；反应进行的快慢顺序为④>③>②>①，故选A。 3．下列实验可以达到预期实验目的的是 A．验证Cu与浓硝酸反应的热量变化 B．验证的氧化性 C．测定的生成速率 D．验证酸性： 【答案】A 【解析】A．Cu与浓硝酸的反应放热，具支试管内压强增大，U形管内红墨水左低右高，即可验证Cu与浓硝酸的反应为放热反应，A正确； B．发生反应为、现象为产生白烟，但是此实验中只体现了氨气的还原性和碱性，B错误； C．装置所用仪器为长颈漏斗，生成的二氧化碳从长颈漏斗逸出，应将长颈漏斗换成分液漏斗，且需要测定生成一定体积二氧化碳所需要的时间，C错误； D．硝酸具有挥发性，该装置制备的二氧化碳中混有硝酸，无法验证，D错误； 故选A。 4．已知反应：。若反应速率分别用、、、表示，且同一时间段内，用不同物质表示的反应速率间有如下关系：、、。则反应的化学方程式为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】化学反应中化学计量数之比等于化学反应速率之比，根据题意由同一时间段内，用不同物质表示的反应速率间有如下关系：、、，可得：，A符合题意。 故选A。 5．1868年狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂，在加热条件下用空气中的氧气和氯化氢反应制氯气的方法，其原理可表示为。在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】将选项中的反应速率都换成用表示的反应速率，并且用同一单位，在同一化学反应中，不同物质的反应速率之比等于其化学计量系数之比。 【解析】A．； B．； C．； D．； 经过比较，A项表示的反应速率最快，故选A。 6．在调节pH和Fe3+浓度的废水中加入H2O2可有效降解工业废水的有机污染物p-CP。现探究有关因素对该降解反应速率的影响，设计如表所示的实验方案。测得实验①~④p-CP的浓度随时间变化的关系如下图 实验编号 T/K pH c(Fe3+)/(10-3mol·L-1) H2O2 Fe3+ ① 298 3 6.0 0.30 ② 313 3 6.0 0.30 ③ 298 10 6.0 0.30 ④ 298 3 a 0.30 下列说法错误的是 A．a<6.0 B．实验①和②探究温度对该降解反应速率的影响 C．若想使反应立即停止，可向溶液中加入pH≥10的碱性溶液 D．实验①在50～150s内的反应速率为v(p-CP)=8×10-5mol·L-1·s-1 【答案】D 【解析】A．实验①和④可探究过氧化氢浓度对降解反应速率的影响，所以过氧化氢浓度不同，由图可知，①的速率快于④，所以a<6.0，A正确； B．实验①和②温度不同，其他条件下都相同，可探究温度对该降解反应速率的影响，B正确； C．由实验③的数据可知，当pH≥10时，p-CP的浓度几乎不变，反应停止，所以若想使反应立即停止，可向溶液中加入pH≥10的碱性溶液，C正确； D．根据图像可知，曲线①中在50s时的浓度为1.2×10-3mol·L-1，在150s时浓度为0.4×10-3mol·L-1，则50~150s内的平均反应速率为，D错误； 故选D。 7．一定温度下，在2L的恒容密闭容器中X、Y、Z、W（均为气体）发生反应，反应过程中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列说法错误的是 A．反应的化学方程式为 B．反应至时，Y的转化率为 C．内， D．反应任意时刻体系的压强与初始压强之比均为 【答案】B 【分析】由图可知，X、Y的物质的量减小，是反应的反应物，Z、W的物质的量增大，是反应的生成物，X、Y、Z、W的物质的量比为(1.0—0.4)mol：(1.0—0.2)mol：1.0mol：0.4mol=3：4：5：2，反应的化学方程式为。 【解析】A．由分析可知，反应的化学方程式为，故A正确； B．由图可知，反应至2 min时Y的物质的量为0.6mol，转化率为，故B错误； C．由图可知，反应至6 min时，X的物质的量为0.4mol，X的速率，故C正确； D．由分析可知，反应的化学方程式为，该反应是气体体积不变的反应，所以反应任意时刻体系的压强与初始压强之比均为，故D正确； 故选B。 8．在2L的恒温密闭容器中，充入2molA和3molB发生反应，经2min后B的浓度减少。下列说法正确的是 A．用A表示2min内的反应速率是 B．比较B、D的反应速率：小于 C．2min时物质C的浓度为 D．2min末容器内气体的压强比起始时压强小 【答案】C 【解析】A．A是固体，其浓度视为常数，不能用浓度变化表示反应速率，A错误； B．B的浓度减少0.6 mol/L，时间为2分钟，v(B)==0.3mol/(L·min)=0.005mol/(L·s)，D的速率与B的速率比为2:3，故，两者速率相等，B错误； C．根据反应比例，B减少0.6mol/L时，C的浓度增加量为×=0.2mol/L，C正确； D．反应前后气体的化学计量数相等，故总物质的量不，压强不变，D错误； 故选C。 9．某温度下，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示： （1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为 。 （2）5 min内用Z表示的平均反应速率为 ，X的转化率为 。 【答案】（1） （2） 60% 【解析】（1）由图可知，X、Y是反应物，Z是生成物，5min后三者物质的量不变，且X、Y、Z同时存在，则该反应为可逆反应，三者的物质的量变化量分别是0.6mol、0.2mol、0.6mol，各物质变化量之比等于计量数之比，则该反应方程式为：； （2）①5min内，Z的浓度变化为，平均反应速率为：； ②X起始物质的量是1.0mol，平衡时X的物质的量是0.4mol，则X的转化率为。 10. 溶液可用于烟气脱硝。常温下，调节溶液至不同，将烟气以固定速率通过该吸收液，烟气中的可转化为。测得去除率与吸收液关系如下图所示。 已知烟气中初始浓度为吸收液每分钟可对烟气进行脱硝处理。用溶液中浓度表示时的脱硝速率为___________。(忽略吸收液体积变化) A． B． C． D． 已知氧化性。当吸收液时，去除率随升高迅速下降的原因是 。 【答案】A 随着溶液升高，含量增大，含量减少，又因为的氧化性比强，导致溶液的氧化性减弱，的去除率下降 【解析】pH = 8时，NO去除率为75%，1L吸收液每分钟处理500mL烟气，NO初始浓度为2.0×10-3g/L，则转化的NO的物质的量为，根据氮元素守恒可知，生成硝酸根的物质的量为：，因为忽略吸收液体积变化，所以用溶液中浓度表示的脱硝速率为：，故选A； 当吸收液pH>8时，NaClO溶液中ClO-浓度增大，HClO浓度减小，而氧化性HClO > NaClO，HClO浓度减小导致氧化NO的能力下降，所以NO去除率随pH升高迅速下降，故答案为：随着溶液升高，含量增大，含量减少，又因为的氧化性比强，导致溶液的氧化性减弱，的去除率下降。 综合应用 11．一定温度下，密闭容器中发生反应，A的初始浓度为，10s后，A的浓度降到。下列说法正确的是 A． B． C．由继续降到所需时间大于10s D．缩小容器的容积，反应速率减小 【答案】C 【解析】A．根据A的浓度变化计算，v(A)=0.003 mol/(L·s)，v(B)=v(A)/3=0.001 mol/(L·s)，A错误； B．根据反应计量关系，，即3v(C)=2v(A)，，等式关系错误，B错误； C．随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率逐渐减小，因此从0.07 mol/L降到0.04 mol/L所需时间大于前10秒的等量变化时间，C正确； D．缩小容器容积会增大压强，但反应前后气体分子数相等，浓度增大导致正、逆反应速率均增大，D错误； 故选C。 12．一定温度下，在2个容积均为的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：。相关反应数据如下表所示： 容器编号 温度 起始物质的量/ 时物质的量/ Ⅰ 0.2 0.2 0.05 Ⅱ 0.2 0.2 0.05 下列说法正确的是 A．末，容器Ⅰ中的化学反应速率 B．该反应在任何条件下均能自发进行 C．时，容器Ⅰ中的反应处于平衡状态 D．若起始时，向容器Ⅱ中充入和，反应将向正反应方向进行 【答案】D 【解析】A．根据反应式，末时生成，的物质的量增加，浓度变化为，速率为，此速率为共的平均速率，不是末的瞬时速率，A错误； B．该反应ΔH<0且ΔS<0（气体分子数减少），高温时ΔG=ΔH−TΔS可能大于0，无法自发，B错误； C．容器Ⅱ温度更高，若达到平衡时的量应更少，但两容器量相同，说明容器Ⅱ已平衡，而Ⅰ未平衡，C错误； D．在时容器Ⅱ的平衡常数为：，继续充入和后，浓度熵，反应向正反应方向进行，D正确； 故答案为：D。 13．在一定温度下可发生反应：。温度时，向密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法不正确的是 A．内的平均生成速率为 B．温度下发生该反应，的平衡转化率为50% C．温度下的平衡常数分别为，若，则 D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，则 【答案】D 【解析】A．根据表格数据，内的浓度降低，则的浓度增大的平均生成速率为，A正确； B．温度下，达到平衡时的浓度降低的平衡转化率为，B正确； C．正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，温度下的平衡常数分别为，若，则，C正确； D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的，平衡逆向移动，则，D错误； 故选D。 14．乙酸甲酯制乙醇的反应为：三个10L恒容密闭容器中分别加入和，在不同温度下，反应分钟时乙酸甲酯物质的量如图所示。 下列说法正确的是 A．该反应的 B．容器甲中平均反应速率 C．容器乙中乙醇的体积分数为 D．容器丙中当前状态下反应速率(正)(逆) 【答案】C 【分析】温度越高反应速率越快，比较乙丙可知，丙反应升高温度，醋酸甲酯量增大，则反应逆向进行，正反应为放热反应，焓变小于0； 【解析】A．由分析，该反应的，A错误； B．容器甲中平均反应速率，B错误； C．容器乙中乙酸甲酯物质的量为0.1mol，则 容器乙中乙醇的体积分数为，C正确； D．温度越高反应速率越快，比较乙丙可知，丙反应速率快，而其醋酸甲酯量增大，说明其达到平衡状态，则(正)(逆)，D错误； 故选C。 15．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成和，其反应为。假设常温下在恒容的密闭容器中发生上述反应，试解答下列问题： （1）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______(填序号)。 A．、、、的物质的量之比为 B． C．消耗CO的物质的量与生成的物质的量之比为 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 （2）平衡后向容器中充入Ne，反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，某科学家在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)： 时间(s) 0 1 2 3 4 5 从表中数据分析可知： ① 。 ②前2s内的平均反应速率 （4）催化还原氮氧化物技术是目前广泛应用的烟气氮氧化物脱除技术。 ①一种新型的人工固氮原理如图所示，该过程中属于氧化还原反应的是 (填反应编号)。 ②在催化剂的作用下，向的烟气中喷入氨可使工厂废气中的氮氧化物转化为无污染的物质，消除反应的化学方程式为 。 【答案】（1）BD （2）不变 （3） （4）Ⅰ、Ⅲ 【解析】（1）A．、、、的物质的量不变，可确定达到化学平衡状态，A错误； B．，代表正逆反应速率，且与化学计算数成正比，可确定达到化学平衡状态，B正确； C．消耗CO与生成均代表正反应，不能确定达到化学平衡状态，C错误； D．正向为气体物质的量减少方向，平均相对分子质量增加，故混合气体的平均相对分子质量保持不变，能确定达到化学平衡状态，D正确； 故选BD； （2）平衡后向容器中充入Ne，因为是恒容密闭容器，反应物和生成物的浓度不变，故反应速率不变； （3）①参加反应的NO、CO的物质的量均为，参加反应的NO、CO的物质的量比为，根据表格数据，4s内消耗NO，消耗CO的浓度也为，所以4s时CO的浓度； ②前2s内，根据方程式，； （4）①反应Ⅰ中N元素和Li元素的化合价变化，是氧化还原反应，反应Ⅱ中各元素的化合价没有变化，不是氧化还原反应，反应Ⅲ中Li元素和O元素的化合价变化，是氧化还原反应，故答案为Ⅰ、Ⅲ； ②消除生成氮气和水，反应化学方程式为。 拓展培优 16．丙烯酸乙酯()是合成功能高分子材料的重要原料，其制备原理为。向2L恒容密闭容器中加入适量和，加入催化剂，在120℃时发生上述反应，测得和的物质的量与时间的关系如图所示。已知：净反应速率。 下列叙述正确的是 A．正反应速率： B．净反应速率： C．5～10 min内， D．该条件下，的平衡转化率约为33.3％ 【答案】D 【解析】A．a点反应物浓度大于c点，所以正反应速率，故A错误； B．a点反应物浓度大于b点，正反应速率；a点生成物浓度大于小于b点，逆反应速率；所以净反应速率，故B错误； C．5min时，乙醇的物质的量为0.015mol-0.002mol=0.013mol，10min时，乙醇的物质的量为0.0115mol，5～10 min内，，故C错误； D．该条件下，反应达到平衡时，乙醇的物质的量为0.015mol-0.005mol=0.01mol，的平衡转化率约为33.3％，故D正确； 选D。 17．在图装置(注射器活塞位于底部)中盛装2g锌粒与40mL1mol/L行实验测定生成10mL时的平均反应速率。下列说法错误的是 A．除用到图中仪器外，还需要使用秒表 B．当注射器活塞在刻度10mL时，记录数据、计算 C．反应放出热量会影响实验结果测定的准确性 D．若改用4mol/L溶液，所用时间减少 【答案】B 【解析】A．硫酸与锌反应生成H2，通过测量一定时间内产生H2气体的体积，可测定该反应的速率，故还需要使用到的用品是计时器(或秒表)，A正确； B．实验过程中放热，应待实验完毕待冷却后，记录数据、计算，B错误； C．反应放出热量，气体体积会增大，会影响实验结果测定的准确性，C正确； D．若改用4mol/L溶液，氢离子浓度增加，化学反应速率增加，所用时间减少，D正确； 故选D。 18．T℃时在2L容积不变的密闭容器中使X（g）与Y（g）发生反应生成Z（g）。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为和时，的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论不正确的是 A．容器中发生的反应可表示为 B．反应进行前内，用表示的反应速率 C．保持其他条件不变，升高温度，化学平衡向正反应方向移动 D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂 【答案】B 【解析】A．由图1可知，X、Y的物质的量减小，为反应物，△n(X)=2.0mol-1.4mol=0.6mol，△n(Y)=1.6mol-1.4mol=0.2mol，Z的物质的量增大，为生成物，△n(Z)=0.8mol-0.4mol=0.4mol，故X、Y、Z的化学计量数之比为0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，反应最后各物质的物质的量不变，为可逆反应，故该反应为，故A正确； B．由图1可知，3min时反应达平衡，X的物质的量变化量为2.0mol-1.4mol=0.6mol，故v(X)==0.1mol•（L•min）-1，故B错误; C．由图2可知，温度T2到达平衡需要的时间较短，故T2＞T1，温度越高Y的含量降低，升高温度平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应，故C正确； D．图3与图1相比，平衡时各组分的物质的量不变，到达平衡时间缩短，说明改变条件，增大反应速率，平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是增大压强，故改变条件是使用催化剂，故D正确； 故选：B。 19．某工厂利用CO2和H2合成CH3OH，CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH=-49.0 kJ·mol-1。 （1）上述反应达到平衡后，升高温度，平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。 （2）上述反应的化学平衡常数表达式为K= 。已知某温度下该反应的平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如表： CO2 H2 CH3OH H2O 0.75 mol·L-1 0.5 mol·L-1 0.3 mol·L-1 0.3 mol·L-1 则此时正反应速率和逆反应速率的关系是 。 A．v(正)>v(逆) 　　B．v(正)<v(逆)　　C．v(正)=v(逆)　　 D．无法确定 （3）为研究不同条件下反应中H2的物质的量随时间的变化关系，进行了两次不同的实验。两次实验起始时均分别向相同体积的恒容密闭容器中加入3 mol CO2和 7 mol H2，实验中测得H2的物质的量(mol)随时间变化的值见表： 1 min 3 min 5 min 7 min 9 min 11 min 实验1 5.7 3.5 2.5 2.1 2.0 2.0 实验2 5.2 2.6 2.0 2.0 2.0 2.0 ①若容器的体积为2 L，则实验1中，前5 min内CO2的反应速率为 。 ②与实验1相比，若仅改变某一实验条件，则实验2改变的条件是 。 【答案】（1）逆向 （2） A （3）0.15 mol·L-1·min-1 使用了催化剂 【解析】（1）反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动； （2）①根据平衡常数的定义，K=； ②根据数据求得，则反应正向进行，v(正)>v(逆)； （3）①根据所给数据进行三段式分析：      v(CO2)＝＝0.15 mol·L-1·min-1； ②从表格数据分析，实验2与实验1相比，平衡状态没有变化，变化的是到达平衡所需的时间，所以是使用催化剂。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$