第05讲 化学反应速率（暑假预习讲义）新高二化学人教版

第05讲 化学反应速率 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.理解化学反应速率的概念，学会用公式表示化学反应速率； 2.能比较反应速率的大小，学会测定化学反应速率； 3.掌握三段式计算化学平衡的相关计算。 预习重点 反应速率的理解、计算及测定。 预习难点 “三段式”法进行化学平衡的有关计算 情｜境｜启｜思 生活中随处可见化学反应，有的反应有明显的反应现象，有些反应缓慢进行肉眼不可察觉，只有等到反应进行到一定程度后才能被发现。如下列生产生活中的现象，苹果的腐烂，醋酸溶液与小苏打的反应，木头的燃烧，合成氨工业等，我们可以通过测定什么来确定它们的反应速率呢？它们反应的快慢可以通过什么方式来体现呢？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 化学反应速率概念及表示方法 1.化学反应速率 ①严格地说，这里的化学反应速率是指一段时间内化学反应的 。某时刻的瞬时速率可以通过求速率-时间图像对应点的切线 得到。 ② 和 的浓度可视为定值，一般不用其浓度变化来表示反应速率。 2.同一化学反应中不同物质反应速率的关系 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，有：vA＝－，vB＝－，vC＝，vD＝，且有：。 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同（即快慢程度相同），且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的 之比。如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝ ①同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，但其代表的实际意义 。 ②计算化学反应速率时，必须指明以哪种物质表示。 ③实际情况下，为了方便计算，不论是反应物还是生成物，Δc均取 值，计算对应速率时，均使用v＝。 3.化学反应速率的比较方法 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要根据化学计量数换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 (2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的 ，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，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。 由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越 ，对应的反应的温度、浓度或压强就越 ，则对应的反应速率越 。 【例1】某温度时，反应后，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． 【解题要点】熟记化学反应速率的计算公式，理解同一反应不同物质反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 【即练1】在2L恒容密闭容器中进行反应：X(s)+2Y(g)=3Z(g)+W(g)，5min时Y减少了0.3mol，则此反应0~5min内的平均速率v为 A．v(X)=0.015mol·L-1·min-l B．v(Y)=0.02 mol·L-1·min-l C．v(Z)=0.045 mol·L-1·min-l D．v(W)=0.015 mol·L-1·s-l 【即练2】（24-25高二上·安徽六安·期中）在反应中，表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 知识点02 “三段式”法进行化学平衡的有关计算 1.三段式法的运用 可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。 (1)模式 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物 n(平)＝ 对于生成物 n(平)＝ 平衡时A的物质的量浓度 c(A)＝ mol·L－1 平衡时A的转化率 α＝ A、B的转化率之比 α(A)∶α(B)＝ 平衡时A的体积分数 φ(A)＝ 平衡时和开始时的压强比 ＝ 混合气体的密度 ρ(混)＝ g·L－1 平衡时混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1 生成物产率 生成物产率＝ (2)基本步骤 ①确定反应物和生成物的初始加入量； ②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)； ③确定平衡量。 2.利用图像进行相关计算 ①从图像中获取计算的数据 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： 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。 求某物质的平均速率、转化率 v（X）＝ ，Y的转化率＝ 确定化学方程式中的化学计量数之比 X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为 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。 【例2】将等物质的量的混合于的密闭容器中，发生如下反应：，经后，测得D的物质的量浓度为的平均反应速率为。求： （1）此时A的物质的量浓度 ，反应开始前容器中的物质的量 。 （2）B的平均反应速率： 。 （3）x的值为 。 【解题要点】熟悉掌握利用三段式求解化学平衡的相关计算 【即练3】（24-25高二上·浙江宁波·期中） ，一定条件下，将1mol X和3mol Y通入2L的恒容密闭容器中，反应10min，测得Y的物质的量为2.4mol。下列说法正确的是 A．10min内，Y的平均反应速率为0.03 B．第10min时，X的反应速率为0.01 C．第10min时，Z的物质的量浓度为0.4 D．10min内，X和Y反应放出的热量为0.2akJ 【即练4】某温度时，在容器中三种气态物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式和反应开始至末Z的平均反应速率分别为 A．； B．； C．； D．； 知识点03 化学反应速率的测量 1.实验分析 化学反应速率是通过实验进行测量再计算的，可以通过化学实验来定性或定量地描述化学反应速率。 （1）定性描述：通过反应物的溶解、气泡产生的剧烈程度或出现浑浊的先后来定性说明化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，Na与乙醇反应比Na与水反应缓和得多，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快等等。 （2）定量测定：通过测定单位体积内气体体积、沉淀质量的变化、溶液的电导率变化等方法来测量化学反应速率。中学实验中较易进行的是测定单位时间内气体体积的变化，如通过下图所示的实验装置和方法可以计算锌与稀硫酸反应的速率或比较不同浓度的稀硫酸与锌反应的快慢。 由于测量化学反应速率的方法不止一种，故表示化学反应速率的单位不一定是mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1,也可以是其他形式，如Pa·min-1等。 2.实验探究 实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、 1mol/L的硫酸、4mol/L的硫酸。 实验装置 实验步骤 ①取一套装置，加入40mL 1mol/L的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。 ②取一套装置，加入40mL 4mol/L的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。 实验现象 锌跟硫酸反应产生气泡，收集10mL气体②所用时间比①所用时间 。 实验结果 加入试剂 反应时间/min 反应速率/(min·L-1·min-1) 1mol/L H2SO4 长 小 4mol/L H2SO4 短 大 实验结论：4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸与锌反应快。 ①需使锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同； ②40mL的硫酸溶液要迅速加入； ③装置气密性要好，且计时要迅速准确。 【例3】（多选）某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5g锌粒（颗粒大小基本相同），通过分液漏斗加入40mL2.5mol/L的稀硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，0～10s内收集到气体的体积为50mL（折合成0℃、101kPa条件下的H2体积为44.8mL）。下列说法不正确的是（    ） A．将题述中的稀硫酸改为浓硫酸，生成H2的速率变快 B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H+来表示10s内该反应的速率为0.01mol/(L•s) C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2+来表示10s内该反应的速率为0.01mol/(L•s) D．可通过测定溶液的pH来测定反应速率 【即练5】下列装置或操作能达到目的的是 A．装置①用于测定生成氢气的速率 B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 C．装置③依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 【即练6】某同学设计了如图所示装置测定铁与稀硫酸反应的速率。下列说法错误的是 A．可通过测定单位时间内生成的氢气体积计算反应速率 B．采用铁粉代替铁片可加快反应速率 C．适当升高反应物温度可加快反应速率 D．采用浓硫酸与铁反应可加快反应速率 一、单选题 1．（25-26高一下·北京丰台·期中）已知4NH3＋5O2=4NO＋6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)、v(NO)[mol·L-1·min-1]来表示，则正确的关系是 A．v(NH3)=v(O2) B．v(O2)=v(H2O) C．v(NH3)=v(H2O) D．v(O2)=v(NO) 2．（24-25高二上·福建泉州·期中）对于反应：，下列判断错误的是 A．用HCl和表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同 B．用单位时间内浓度的增加来表示其化学反应速率 C．可以用单位时间收集到的体积来表示该反应的化学反应速率 D．不能用的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用来表示 3．化学反应，经2 min，B的浓度减少，对此反应速率的表示正确的是 A．用A表示的反应速率是 B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3：2：1 C．2 min末的反应速率用B表示是 D．2 min内，和表示的反应速率的值都是逐渐减小的 4．已知：。若反应速率分别用表示，则下列关系式正确的是 A． B． C． D． 5．（25-26高二上·北京延庆·期中）一定条件下，在2 L密闭容器中发生反应：，测得5 min内，A的物质的量减小了10 mol，则5 min内该反应的化学反应速率不正确的是 A．v(A)=1 B．v(B)=6 C．v(C)=2 D．v(C): v(D)=1:2 6．（24-25高一下·山西·期中）某课外实验小组利用压强传感器等数字化设备探究密闭容器中镁条与不同浓度稀盐酸的反应速率，得到内压强随时间变化的曲线，两组实验所用试剂和实验结果如下表。下列说法不正确的是 实验编号 镁条的质量 盐酸 物质的量浓度／ 体积 1 0.01 2 2 0.01 0.5 2 A． B．内实验2的平均反应速率较小 C．反应结束后两装置内的压强相等 D．升高反应温度可以提高反应速率 7．（23-24高一下·云南昭通·期中）某温度时，在2 L的恒容密闭容器中，X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图6所示。下列说法正确的是 A．由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为 B．反应至2 min时，用Z的浓度变化表示的反应速率为 C．2 min后反应达到平衡，容器内混合气体的密度与起始时相同 D．恒容时充入X或及时分离出Z都能加快反应速率 8．（25-26高一下·江西南昌·期中）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g) H2(g) + I2(g)，0~15 s内，c(HI)由0.1 mol/L降到0.07 mol/L。下列说法正确的是 A．c(HI)由0.07 mol/L继续降到0.05 mol/L所需反应时间大于10 s B．0~15 s内，用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002 mol/(L·s) C．增大HI浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快 D．保持其他条件不变，充入He，使体系压强增大，化学反应速率加快 9．（25-26高一下·全国·课后作业）在恒容的密闭容器中，与反应生成，其化学反应速率分别用、、表示。已知：，，则此反应可表示为 A． B． C． D． 10．（24-25高二上·广东深圳·期中）将11.2g铁粉投入到盛有200mL3mol/L稀盐酸的烧杯中，5min时铁粉刚好完全溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示此反应的速率正确的是 A． B． C． D． 11．（25-26高一下·天津蓟州·期中）下列关于化学反应速率说法中不正确的是 A．反应速率用于衡量化学反应进行的快慢 B．决定反应速率的主要因素是反应物的性质 C．增大反应物的浓度、提高反应温度都能增大反应速率 D．温度升高时吸热反应速率加快，放热反应速率减慢 12．（25-26高一下·辽宁朝阳·期中）可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 二、多选题 13．某温度下按如图装置进行实验，锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为 50 mL(若折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是 A．用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s-1 B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1 C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1 D．用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·L-1·s-1 三、填空题 14．（25-26高一下·山东济南·期中）利用煤气化产物制备甲醇，甲醇是一种可再生液态燃料，具有广泛应用前景。 (1)煤气化反应为，在恒温恒容的密闭容器中反应达到平衡，向其中补充，其v(正)_______(填“变快”“不变”或“变慢”，下同)；保持体积不变，充入 ，其v(正)_______。 (2)工业上利用CO可生产燃料甲醇，发生如下反应：。在密闭容器内，按照物质的量之比1∶2通入CO和H2，时该反应体系中随时间的变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 0.020 0.011 0.008 0.007 0.007 0.007 ①表示变化的曲线是_______，用H2表示内平均反应速率v(H2)＝_______mol•L-1•min-1。 ②平衡时H2的浓度为_______mol•L-1。 ③反应A(g)+2B(g)⇌3C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是_______。 A．v(A)=0.7mol•L-1•min-1　　　　B．v(B)=0.9mol•L-1•min-1 C．v(C)=0.03mol•L-1•s-1　　　　　　D．v(D)=0.8mol•L-1•min-1 15．工业上合成氨是人类科学技术的重大突破。回答下列问题： I.合成氨反应的能量变化如图所示。 (1)写出合成氨反应的热化学方程式：_______。 (2)已知断裂1 mol N≡N、1 mol H—H需要吸收的能量分别为946 kJ、436 kJ，则形成1 mol N—H释放的能量为_______kJ。 II.在一定条件下，向2L恒温恒容密闭容器中充入1 mol N2 (g)和3 mol H2 (g)，发生合成氨的反应，测得容器内的压强(p)随时间(t)的变化情况如图所示。 (3)0～5 min内，NH3的平均反应速率为_______ mol∙L-1∙min-1。 (4)达到平衡时，H2的转化率为_______%。 (5)若要提高合成氨的反应速率，可采取的措施为_______(任写一条)。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05讲 化学反应速率 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.理解化学反应速率的概念，学会用公式表示化学反应速率； 2.能比较反应速率的大小，学会测定化学反应速率； 3.掌握三段式计算化学平衡的相关计算。 预习重点 反应速率的理解、计算及测定。 预习难点 “三段式”法进行化学平衡的有关计算 情｜境｜启｜思 生活中随处可见化学反应，有的反应有明显的反应现象，有些反应缓慢进行肉眼不可察觉，只有等到反应进行到一定程度后才能被发现。如下列生产生活中的现象，苹果的腐烂，醋酸溶液与小苏打的反应，木头的燃烧，合成氨工业等，我们可以通过测定什么来确定它们的反应速率呢？它们反应的快慢可以通过什么方式来体现呢？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 化学反应速率概念及表示方法 1.化学反应速率 ①严格地说，这里的化学反应速率是指一段时间内化学反应的平均速率。某时刻的瞬时速率可以通过求速率-时间图像对应点的切线斜率得到。 ②固体和纯液体的浓度可视为定值，一般不用其浓度变化来表示反应速率。 2.同一化学反应中不同物质反应速率的关系 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，有：vA＝－，vB＝－，vC＝，vD＝，且有：。 同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同（即快慢程度相同），且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d ①同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，但其代表的实际意义相同。 ②计算化学反应速率时，必须指明以哪种物质表示。 ③实际情况下，为了方便计算，不论是反应物还是生成物，Δc均取正值，计算对应速率时，均使用v＝。 3.化学反应速率的比较方法 (1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要根据化学计量数换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 (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)，比较与，若＞，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。 由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越短，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越大。 【例1】某温度时，反应后，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】B 【解析】2s后，NO的浓度减少了0.06mol⋅L−1，则v(NO)= =0.03mol/(L.s)，根据速率之比等于化学计量数之比，v(O2)=v(NO)=0.015mol/(L.s)，故选B。 【解题要点】熟记化学反应速率的计算公式，理解同一反应不同物质反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 【即练1】在2L恒容密闭容器中进行反应：X(s)+2Y(g)=3Z(g)+W(g)，5min时Y减少了0.3mol，则此反应0~5min内的平均速率v为 A．v(X)=0.015mol·L-1·min-l B．v(Y)=0.02 mol·L-1·min-l C．v(Z)=0.045 mol·L-1·min-l D．v(W)=0.015 mol·L-1·s-l 【答案】C 【解析】 A．X为固体，不能用其浓度变化来表示化学反应速率，故A错误； B．在2L 恒容密闭容器中进行反应，5 min时Y减少了0.3 mol，则v(Y)==0.03 mol·L-1·min-1，故B错误； C．用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，，故C正确； D．用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，，故D错误； 故选C。 【即练2】（24-25高二上·安徽六安·期中）在反应中，表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】不同物质表示的同一反应速率比较要先统一单位，然后除以该物质的化学计量数，结果越大反应速率越快。 A．A为固体，其浓度为常数，不用A的浓度变化表示反应速率； B．； C．C为固体，其浓度为常数，不用C的浓度变化表示反应速率； D．； 故选B。 知识点02 “三段式”法进行化学平衡的有关计算 1.三段式法的运用 可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。 (1)模式 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物 n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物 n(平)＝n(始)＋n(转) 平衡时A的物质的量浓度 c(A)＝ mol·L－1 平衡时A的转化率 α＝×100% A、B的转化率之比 α(A)∶α(B)＝∶ 平衡时A的体积分数 φ(A)＝×100% 平衡时和开始时的压强比 ＝ 混合气体的密度 ρ(混)＝ g·L－1 平衡时混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1 生成物产率 生成物产率＝×100% (2)基本步骤 ①确定反应物和生成物的初始加入量； ②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)； ③确定平衡量。 2.利用图像进行相关计算 ①从图像中获取计算的数据 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： 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。 求某物质的平均速率、转化率 v（X）＝ mol/（L·s），Y的转化率＝×100% 确定化学方程式中的化学计量数之比 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。 【例2】将等物质的量的混合于的密闭容器中，发生如下反应：，经后，测得D的物质的量浓度为的平均反应速率为。求： （1）此时A的物质的量浓度 ，反应开始前容器中的物质的量 。 （2）B的平均反应速率： 。 （3）x的值为 。 【答案】（1）0.75 3 （2）0.05 （3）2 【解析】（1）设起始时，的物质的量均为，则： 据，可得，解得，即，时； （2） （3）由化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，则，解得。 【解题要点】熟悉掌握利用三段式求解化学平衡的相关计算 【即练3】（24-25高二上·浙江宁波·期中） ，一定条件下，将1mol X和3mol Y通入2L的恒容密闭容器中，反应10min，测得Y的物质的量为2.4mol。下列说法正确的是 A．10min内，Y的平均反应速率为0.03 B．第10min时，X的反应速率为0.01 C．第10min时，Z的物质的量浓度为0.4 D．10min内，X和Y反应放出的热量为0.2akJ 【答案】D 【解析】。 A．10min内，Y的平均反应速率：，A错误； B．根据浓度变化量和反应时间，可以求平均反应速率，不能求瞬时反应速率，B错误； C．根据分析，第10min时，Z的物质的量浓度：，C错误； D．由反应可知，1molX与3molY完全反应放出热量为akJ，则10min内，X和Y反应放出的热量为0.2akJ，D正确； 答案选D。 【即练4】某温度时，在容器中三种气态物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式和反应开始至末Z的平均反应速率分别为 A．； B．； C．； D．； 【答案】D 【解析】由图可知，Y、X的物质的量减小，Z的物质的量增加，则Y、X为反应物，Z为生成物，且n之比为(1−0.9):(1−0.7):(0.2−0)=1:3:2，由物质的量的变化量之比等于化学计量数之比可知，反应为3X+Y2Z；反应开始至2min末Z的平均反应速率为； 故选D。 知识点03 化学反应速率的测量 1.实验分析 化学反应速率是通过实验进行测量再计算的，可以通过化学实验来定性或定量地描述化学反应速率。 （1）定性描述：通过反应物的溶解、气泡产生的剧烈程度或出现浑浊的先后来定性说明化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，Na与乙醇反应比Na与水反应缓和得多，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快等等。 （2）定量测定：通过测定单位体积内气体体积、沉淀质量的变化、溶液的电导率变化等方法来测量化学反应速率。中学实验中较易进行的是测定单位时间内气体体积的变化，如通过下图所示的实验装置和方法可以计算锌与稀硫酸反应的速率或比较不同浓度的稀硫酸与锌反应的快慢。 由于测量化学反应速率的方法不止一种，故表示化学反应速率的单位不一定是mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1,也可以是其他形式，如Pa·min-1等。 2.实验探究 实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、 1mol/L的硫酸、4mol/L的硫酸。 实验装置 实验步骤 ①取一套装置，加入40mL 1mol/L的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。 ②取一套装置，加入40mL 4mol/L的硫酸，测量收集10mLH2所用的时间。 实验现象 锌跟硫酸反应产生气泡，收集10mL气体②所用时间比①所用时间短。 实验结果 加入试剂 反应时间/min 反应速率/(min·L-1·min-1) 1mol/L H2SO4 长 小 4mol/L H2SO4 短 大 实验结论：4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸与锌反应快。 ①需使锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同； ②40mL的硫酸溶液要迅速加入； ③装置气密性要好，且计时要迅速准确。 【例3】（多选）某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5g锌粒（颗粒大小基本相同），通过分液漏斗加入40mL2.5mol/L的稀硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，0～10s内收集到气体的体积为50mL（折合成0℃、101kPa条件下的H2体积为44.8mL）。下列说法不正确的是（    ） A．将题述中的稀硫酸改为浓硫酸，生成H2的速率变快 B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H+来表示10s内该反应的速率为0.01mol/(L•s) C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2+来表示10s内该反应的速率为0.01mol/(L•s) D．可通过测定溶液的pH来测定反应速率 【答案】AC 【详解】A．浓硫酸具有强氧化性，与锌反应不生成，A错误； B．0℃、条件下的体积为，其物质的量为，则根据反应可知：， ，，，故用来表示内该反应的速率为，B正确； C．结合B选项分析可知，用来表示内该反应的速率为，C错误； D．在反应过程中，逐渐减小，故可以通过测定溶液来测定反应速率，D正确； 故答案为：AC。 【即练5】下列装置或操作能达到目的的是 A．装置①用于测定生成氢气的速率 B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响 C．装置③依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应 D．装置④依据出现浑浊的快慢比较温度对反应速率的影响 【答案】C 【详解】A．装置①生成的氢气可以由长颈漏斗逸出，应用分液漏斗，A错误； B．装置②依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响应该保证相同浓度的高锰酸钾溶液，不同浓度的草酸反应才可行，不能达到目的，B错误； C．金属钠和水反应放热，广口瓶内气体受热膨胀，U形管左侧液面下降，右侧液面上升，可以判断反应的热效应，C正确； D．装置④中硫代硫酸钠、硫酸两种反应物的浓度不同，两烧杯的温度不同，多变量条件下，无法比较温度对反应速率的影响，D错误； 故选C。 【即练6】某同学设计了如图所示装置测定铁与稀硫酸反应的速率。下列说法错误的是 A．可通过测定单位时间内生成的氢气体积计算反应速率 B．采用铁粉代替铁片可加快反应速率 C．适当升高反应物温度可加快反应速率 D．采用浓硫酸与铁反应可加快反应速率 【答案】D 【分析】该实验通过测量单位时间内产生氢气的体积来测定铁片与稀硫酸的反应速率。 【详解】A．反应速率可通过单位时间内生成物的量变化表示，氢气为该反应的生成物，测定单位时间内生成的氢气体积可计算反应速率，A正确； B．铁粉比铁片的表面积更大，铁粉代替铁片，反应物接触面积增大，反应速率加快，B正确； C．其他条件相同时，温度越高，反应速率越快，适当升高反应物温度可加快反应速率，C正确； D．常温下铁与浓硫酸会发生钝化，表面生成致密氧化膜阻止反应继续进行，无法加快反应速率，D错误； 故答案选D。 一、单选题 1．（25-26高一下·北京丰台·期中）已知4NH3＋5O2=4NO＋6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)、v(NO)[mol·L-1·min-1]来表示，则正确的关系是 A．v(NH3)=v(O2) B．v(O2)=v(H2O) C．v(NH3)=v(H2O) D．v(O2)=v(NO) 【答案】D 【详解】同一化学反应中，各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，对应该反应有，据此分析： A．由推导得 ，选项关系错误，A错误； B．由推导得 ，选项关系错误，B错误； C．由推导得 ，选项关系错误，C错误； D．由推导得 ，选项关系正确，D正确； 故答案选D。 2．（24-25高二上·福建泉州·期中）对于反应：，下列判断错误的是 A．用HCl和表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同 B．用单位时间内浓度的增加来表示其化学反应速率 C．可以用单位时间收集到的体积来表示该反应的化学反应速率 D．不能用的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用来表示 【答案】D 【详解】A．同一反应中，用不同的物质浓度变化来表示反应速率时，其数值不一定相同，故应标明是哪种物质表示的化学反应速率，但这些数值表示的意义是相同的，均表示该化学反应的快慢，A正确； B．化学反应速率可以用单位时间内生成物浓度的增加来表示，是生成物，所以可以用单位时间内浓度的增加来表示其化学反应速率，B正确； C．对于有气体生成的反应，可以用单位时间内收集到气体的体积来表示化学反应速率，是气体，所以可以用单位时间收集到的体积来表示该反应的化学反应速率，C正确； D．是固体，固体的浓度视为常数，不能用其浓度变化来表示化学反应速率；是纯液体，纯液体的浓度也视为常数，同样不能用其浓度变化来表示化学反应速率，D错误； 故选D。 3．化学反应，经2 min，B的浓度减少，对此反应速率的表示正确的是 A．用A表示的反应速率是 B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3：2：1 C．2 min末的反应速率用B表示是 D．2 min内，和表示的反应速率的值都是逐渐减小的 【答案】B 【详解】A．不能用固体表示化学反应速率，A项不正确； B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3：2：1，B项正确； C．由题意可知，2 min内用B表示的平均反应速率为，该速率是平均速率，而C选项中的2 min末的反应速率是瞬时速率，二者通常不相等，C项不正确； D．2 min内，逐渐减小而逐渐增大，D项不正确。 故答案为B。 4．已知：。若反应速率分别用表示，则下列关系式正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】同一个反应在同一段时间内，用不同物质表示的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，以此作答。 【详解】A．根据方程式，，即，比例错误，A错误； B．根据方程式，，即，比例错误，B错误； C．根据方程式，，即，比例错误，C错误； D．根据方程式，，即，D正确； 故答案选D。 5．（25-26高二上·北京延庆·期中）一定条件下，在2 L密闭容器中发生反应：，测得5 min内，A的物质的量减小了10 mol，则5 min内该反应的化学反应速率不正确的是 A．v(A)=1 B．v(B)=6 C．v(C)=2 D．v(C): v(D)=1:2 【答案】B 【详解】A．根据A的物质的量变化进行计算，v(A)=，A正确； B．根据物质化学计量数与物质的速率的关系：，可知v(B)=3v(A)=3，B错误； C．同理可知：，v(C)=2v(A)=2，C正确； D．由物质的反应速率之比等于化学计量数之比，可得v(C):v(D)=2:4=1:2，D正确； 故选B。 6．（24-25高一下·山西·期中）某课外实验小组利用压强传感器等数字化设备探究密闭容器中镁条与不同浓度稀盐酸的反应速率，得到内压强随时间变化的曲线，两组实验所用试剂和实验结果如下表。下列说法不正确的是 实验编号 镁条的质量 盐酸 物质的量浓度／ 体积 1 0.01 2 2 0.01 0.5 2 A． B．内实验2的平均反应速率较小 C．反应结束后两装置内的压强相等 D．升高反应温度可以提高反应速率 【答案】A 【详解】A．通过观察曲线，在内，实验2曲线斜率较小，即平均反应速率较小，故实验1中盐酸的物质的量浓度大于，A错误； B．通过观察曲线，在内，实验2曲线斜率较小，即平均反应速率较小，B正确； C．经计算可知，两实验中的镁条全部被消耗，产生的物质的量相等，其他条件不变，反应结束后容器内压强相等，C正确； D．升高温度可以提高化学反应速率，D正确。 7．（23-24高一下·云南昭通·期中）某温度时，在2 L的恒容密闭容器中，X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图6所示。下列说法正确的是 A．由图中所给数据进行分析，该反应的化学方程式为 B．反应至2 min时，用Z的浓度变化表示的反应速率为 C．2 min后反应达到平衡，容器内混合气体的密度与起始时相同 D．恒容时充入X或及时分离出Z都能加快反应速率 【答案】C 【分析】根据曲线变化可知X、Y为反应物，Z为生成物，且反应物的量有剩余且不变可知该反应为可逆反应，变化量之比即为系数比，故该方程式为； 【详解】A．根据曲线变化可知X、Y为反应物，Z为生成物，变化量之比即为系数比，故该方程式为，A错误； B．反应到2 min时，该反应已达平衡，Z的物质的量不再改变，净速率为0，是0 到2 min内的平均速率，B错误； C．X、Y、Z(均为气体)反应前后气体的质量守恒，恒容容器体积不变，密度不变，C正确； D．恒容时分离出Z使浓度减小，速率减慢，D错误； 故选C。 8．（25-26高一下·江西南昌·期中）一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g) H2(g) + I2(g)，0~15 s内，c(HI)由0.1 mol/L降到0.07 mol/L。下列说法正确的是 A．c(HI)由0.07 mol/L继续降到0.05 mol/L所需反应时间大于10 s B．0~15 s内，用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002 mol/(L·s) C．增大HI浓度，活化分子百分数增大，反应速率加快 D．保持其他条件不变，充入He，使体系压强增大，化学反应速率加快 【答案】A 【详解】A．随着反应进行浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢，0~15 s内浓度减少，平均反应速率，若速率保持不变，浓度再减少所需时间为，实际后续反应速率减慢，所需时间大于10 s，A正确； B．反应速率之比等于化学计量数之比，，B错误； C．增大浓度，单位体积内活化分子数目增多，活化分子百分数不变，反应速率加快，C错误； D．恒容条件下充入，体系总压强增大，但、、的浓度均不发生变化，化学反应速率不变，D错误； 故选A。 9．（25-26高一下·全国·课后作业）在恒容的密闭容器中，与反应生成，其化学反应速率分别用、、表示。已知：，，则此反应可表示为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】反应速率比等于系数比，根据速率关系，A、B、C的系数比为2:3:2，对应反应式，故选A。 10．（24-25高二上·广东深圳·期中）将11.2g铁粉投入到盛有200mL3mol/L稀盐酸的烧杯中，5min时铁粉刚好完全溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示此反应的速率正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】Fe的物质的量为=0.2mol，由可知，参加反应的HCl的物质的量为0.4mol，生成FeCl2、H2的物质的量都是0.2mol。 【详解】A．Fe为纯固体，不能用其浓度变化量表示化学反应速率，A错误； B． ，B错误； C．在同一反应中，不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，则，C正确。 D．由B中可知，==0.0067mol∙L-1∙s-1，D错误； 故选C。 11．（25-26高一下·天津蓟州·期中）下列关于化学反应速率说法中不正确的是 A．反应速率用于衡量化学反应进行的快慢 B．决定反应速率的主要因素是反应物的性质 C．增大反应物的浓度、提高反应温度都能增大反应速率 D．温度升高时吸热反应速率加快，放热反应速率减慢 【答案】D 【详解】A．化学反应速率的定义就是衡量化学反应进行快慢程度的物理量，A正确； B．决定反应速率的主要因素（内因）是反应物本身的性质，温度、浓度等属于外界影响因素，B正确； C．增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞频率升高，反应速率加快；升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率升高，反应速率加快，C正确； D．升高温度时，无论是吸热反应还是放热反应，活化分子百分数均增大，反应速率都加快，仅吸热反应速率增大的幅度更大，D错误； 故答案选D。 12．（25-26高一下·辽宁朝阳·期中）可逆反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】要比较反应速率的快慢，先把单位统一，然后换算成同一物质即可比较，据此分析： 【详解】A．； B．B为固体，不能用浓度变化表示化学反应速率； C．； D．，则； 综上，C选项表示的反应速率最快，故选C。 二、多选题 13．某温度下按如图装置进行实验，锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸溶液，将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为 50 mL(若折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL)，在该温度下，下列说法不正确的是 A．用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s-1 B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1 C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1 D．用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·L-1·s-1 【答案】CD 【详解】A．生成H2的物质的量为n(H2)=，由反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知，消耗Zn的物质的量为0.002 mol，质量为0.002 mol×65g/mol=0.13g，速率为0.013 g·s-1，A正确； B．消耗H+的物质的量为2n(H2)=0.004mol，溶液体积为0.04 L，速率为0.01 mol·L-1·s-1， B正确； C．生成Zn2+的物质的量为0.002 mol，速率为0.005 mol·L-1·s-1，选项中0.01错误，C不正确； D．H2为气体，其浓度变化需气体所在容器体积，题目未给出锥形瓶总体积，无法用mol·L⁻¹·s⁻¹表示速率，且数值0.0002无依据，D不正确； 故选CD。 三、填空题 14．（25-26高一下·山东济南·期中）利用煤气化产物制备甲醇，甲醇是一种可再生液态燃料，具有广泛应用前景。 (1)煤气化反应为，在恒温恒容的密闭容器中反应达到平衡，向其中补充，其v(正)_______(填“变快”“不变”或“变慢”，下同)；保持体积不变，充入 ，其v(正)_______。 (2)工业上利用CO可生产燃料甲醇，发生如下反应：。在密闭容器内，按照物质的量之比1∶2通入CO和H2，时该反应体系中随时间的变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 0.020 0.011 0.008 0.007 0.007 0.007 ①表示变化的曲线是_______，用H2表示内平均反应速率v(H2)＝_______mol•L-1•min-1。 ②平衡时H2的浓度为_______mol•L-1。 ③反应A(g)+2B(g)⇌3C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是_______。 A．v(A)=0.7mol•L-1•min-1　　　　B．v(B)=0.9mol•L-1•min-1 C．v(C)=0.03mol•L-1•s-1　　　　　　D．v(D)=0.8mol•L-1•min-1 【答案】(1) 不变 不变 (2) b 0.006 0.007 A 【详解】（1）①为固体，加入后不影响碳的浓度，故正反应速率不变； ②体积不变，充入氩气，体系中各气体的浓度不变，故正反应速率不变； （2）①向体系中按照物质的量之比1∶2通入CO和H2，根据表中数据，开始时通入CO的物质的量为0.020mol，则通入氢气的物质的量为0.040mol，3分钟后CO的物质的量不再改变，则反应达到平衡，消耗的CO的物质的量为0.013mol，则消耗的氢气的物质的量为0.026mol，生成的甲醇的物质的量为0.013mol，容器体积为2L，则达平衡时甲醇的浓度为0.0065mol/L，故表示变化的曲线是b； ②根据表格数据，内，CO的物质的量变化为0.012mol，则氢气的物质的量变化量为0.024mol，容器体积为2L，则用H2表示内平均反应速率v(H2)＝=0.006mol•L-1•min-1； ③向体系中按照物质的量之比1∶2通入CO和H2，根据表中数据，开始时通入CO的物质的量为0.020mol，则通入氢气的物质的量为0.040mol，3分钟后CO的物质的量不再改变，则反应达到平衡，消耗的CO的物质的量为0.013mol，消耗氢气的物质的量为0.026mol，平衡时体系中氢气的物质的量为0.040mol-0.026mol=0.014mol，体积为2L，则氢气的浓度为0.007mol/L； ④将所有物质的速率均换算为A的速率，B选项中v(B)=0.9mol•L-1•min-1，换算成A的速率为0.45mol•L-1•min-1；C选项中v(C)=0.03mol•L-1•s-1，换算成A的速率为0.6mol•L-1•min-1；D选项中v(D)=0.8mol•L-1•min-1，换算成A的速率为0.4 mol•L-1•min-1；故速率最快的是A； 15．工业上合成氨是人类科学技术的重大突破。回答下列问题： I.合成氨反应的能量变化如图所示。 (1)写出合成氨反应的热化学方程式：_______。 (2)已知断裂1 mol N≡N、1 mol H—H需要吸收的能量分别为946 kJ、436 kJ，则形成1 mol N—H释放的能量为_______kJ。 II.在一定条件下，向2L恒温恒容密闭容器中充入1 mol N2 (g)和3 mol H2 (g)，发生合成氨的反应，测得容器内的压强(p)随时间(t)的变化情况如图所示。 (3)0～5 min内，NH3的平均反应速率为_______ mol∙L-1∙min-1。 (4)达到平衡时，H2的转化率为_______%。 (5)若要提高合成氨的反应速率，可采取的措施为_______(任写一条)。 【答案】(1)N2(g)+3H2(g)⇌2NH3 (g)  ΔH=-92 kJ·mol-1 (2)391 (3)0.06 (4)30 (5)增大压强、升高温度、使用更高效催化剂等 【详解】（1）根据图示，1mol N2、3mol H2反应生成2 mol NH3放出92 kJ的能量，则合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3 (g)  kJ·mol-1。 （2）N2(g)+3H2(g)2NH3 (g)的=反应物总键能－生成物总键能=-92 kJ·mol-1，已知断裂1 mol 、1mol H—H需要吸收的能量分别为946 kJ、436 kJ，设形成1 mol N—H释放的能量为a kJ，则946+3×436－6a=－92，a=391，形成1 mol N—H释放的能量391 kJ。 （3）根据图示，5 min时压强为0.85p0，则5 min时气体总物质的量为mol=3.4 mol，列三段式： 1－x +3－3x +2x=3.4，x=0.3，0～5 min内，NH3的平均反应速率为0.06 mol·L-1·min-1。 （4）达到平衡时，H2的转化率为。 （5）据影响反应速率的因素，若要提高合成氨的反应速率，则可采取的措施为增大压强、升高温度、使用更高效催化剂等。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $