第06讲 化学反应速率（暑假预习讲义））新高二化学苏教版

第06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．认识化学反应速率，学会化学反应速率的表示方法。 2．能设计简单实验测定化学反应速率。 预习重点 化学反应速率的表示方法；化学反应速率的简单计算。 预习难点 化学反应速率的简单计算。 情｜境｜启｜思 热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。下列生活中常见现象，哪些吸收热量？哪些放出热量？哪些发生了化学反应？哪些没有发生化学反应？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 化学反应速率的表示方法 1.化学反应速率的表示方法 (1)化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。 (2)数学表达式：v＝。 Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，常用单位mol·L－1。 Δt表示一定的时间间隔，常用单位s、min或h。 (3)常用单位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。 (4)实例分析：对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g) v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)= 2.平均速率与瞬时速率 根据求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的的平均速率。 若Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。 3.化学反应速率与化学计量数的关系 (1)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。 (2)同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比=物质的量浓度变化（Δc）之比=物质的量变化（Δn）之比=化学计量数之比。 【特别提醒】 (1)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，故表示反应速率时必须指明具体的物质。 (2)固体或纯液体的浓度记为常数，△v＝0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。 (3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。 (4)用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于化学计量数之比。 【例1】 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。 【即练1】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； 故选D。 【即练2】反应在四种不同情况下的反应速率分别为①；②；③；④。该反应进行的快慢顺序为 A．②＞④＞③＞① B．④＞②＞③＞① C．③＞②＞①＞④ D．②＞③＞①＞④ 【答案】C 【分析】要比较反应速率快慢，需将各物质速率除以对应化学计量数，且统一单位后比较数值大小，数值越大反应越快：首先统一单位为，再计算各速率与计量数的比值。 【详解】①：计算其化学反应速率：。 ②：计算其化学反应速率： ③：计算其化学反应速率： ④：先统一单位，统一为，计算其化学反应速率： 故选C。 知识点02 化学反应速率的测定 1.测定原理 要测定不同反应物或生成物的浓度，可观察、测量体系中某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算。 2.常用方法 (1)测量在一定温度和压强下释放出来的体积的气体。 (2)用比色的方法测量溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色的深浅与有色物质浓度的正比关系，确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。 3.实验探究——化学反应速率的测定 (1)按如图所示安装装置，在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L－1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积。 (2)以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) 0.4 1.0 1.1 1.3 0.9 0.8 (3)以反应时间为横坐标，产生气体的体积为纵坐标，绘制V(CO2)－t曲线。 (4)不同组实验结果产生差异的可能原因： ①大理石的大小不同； ②注射器内外针筒间的摩擦力不同； ③计时器不同可能产生误差。 4.测定反应速率的方法 (1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。 (2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。 (3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。 (4)溶液中当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用比色的方法测定溶液颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 【特别提醒】 (1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。 (2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。 (3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。 (4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。 【例2】 利用如图装置（注射器活塞位于底部）测定锌粒与硫酸的平均反应速率。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．轻轻向外拉动注射器的活塞，松手后活塞位置固定证明装置的气密性良好 C．在锥形瓶中加入适量固体，则增大 D．为使硫酸顺利滴下及减小误差，可在锥形瓶和分液漏斗上口间连接一橡胶管 【答案】B 【详解】A．测定平均反应速率，需要用注射器读取生成气体的体积，用秒表记录时间，A正确； B．轻轻向外拉动注射器活塞，装置内压强减小。若气密性良好，外界空气无法进入，松手后活塞会被大气压推回原位置，不会固定在拉动后的位置，B错误； C．固体完全电离出，会增大溶液中浓度，从而加快反应速率，使增大，C正确； D．在锥形瓶和分液漏斗上口间连接橡胶管，可使漏斗与瓶内气压一致，既方便硫酸顺利滴下，也能减小因液体流下导致的体积误差，D正确； 故选B。 【即练1】 某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了以下实验： 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色时所需时间/min 溶液 溶液 稀硫酸 ① 2.0 2.0 1.0 1.0 4.1 ② 3.0 1.0 1.0 1.0 3.7 以下说法正确的是 A．实验①中 B．依据上述数据无法求得该反应的速率方程 C．保持草酸溶液体积不变，改变溶液浓度也能达到探究目的 D．其他条件不变，用溶液实验，也可以实现探究目的 【答案】B 【详解】A．根据转移电子守恒可知5H2C2O4~2KMnO4，实验①中，加入的草酸与高锰酸钾的物质的量之比为10:1，则草酸过量，褪色时没有反应完全，应根据高锰酸钾的物质的量计算速率，该时间段内∆c(KMnO4)=，所以v(KMnO4)==mol·L-1·min-1，根据反应方程式可知v(H2C2O4)=v(KMnO4)=mol·L-1·min-1，A错误； B．实验数据只有两组，且仅改变了草酸浓度，高锰酸钾浓度和氢离子浓度均保持不变，无法确定反应级数和完整的速率方程，B正确； C．高锰酸钾浓度不同，溶液颜色深浅自然不同，那么褪色时间也不同，无法通过改变溶液浓度探究浓度对反应速率的影响，C错误； D． ，而完全反应需 ，实际 ，草酸不足，KMnO4 不能完全消耗，溶液不褪色，无法测量速率，D错误； 故选B。 【即练2】600 K条件下，反应的速率方程为，k为速率常数，只与温度、催化剂有关；、为反应物的级数，它们之和为总反应的级数。实验测得初始浓度与速率的关系如下表： 实验 / / / ① 0.010 0.010 ② 0.010 0.020 ③ 0.030 0.020 下列叙述错误的是 A．其他条件不变，加催化剂，k减小 B． C．其他条件不变，升高温度，k增大 D．该反应总反应的级数为3 【答案】A 【分析】首先通过实验数据求反应级数α和β。对比实验①和②：c0(NO) 不变，c0(O2)变为2倍，速率变为2倍，所以β= 1；对比实验②和③：c0(O2)不变，c0(NO) 变为3倍，速率变为9倍(结合表中数据)，所以α =2，，v= kc2(NO)×c(O2)，据以上分析解答。 【详解】A．速率常数k与催化剂有关，加催化剂会使k增大(不是减小)，故A错误； B．结合分析，代入实验①数据，2.5×10-3= k×(0.010mol/L)2×0.010mol/L，计算得 k= 2.5×103mol-2•L2•s-1，故B正确； C．温度升高，反应速率增大，k (速率常数)会增大，故C正确； D．总反应级数为α+β=2+1=3，故D正确； 故选A。 知识点03 化学反应速率的计算和比较 1.化学反应速率的计算 (1)公式法 v＝＝ (2)利用化学计量数关系进行计算 在同一反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比，利用此规律进行计算。 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝，v(D)＝，且有：＝＝＝。 (3)“三段式”法 ①求解化学反应速率计算题的一般步骤： a．写出有关反应的化学方程式； b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比； c．根据已知条件列方程计算。 ②应用举例 mA(g) + nB(g) pC(g) 起始浓度（mol/L） a b c 转化浓度（mol/L） mx nx px 某时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx c+px 再利用化学反应速率的定义求算 v(A)＝ mol·L－1·s－1；v(B)＝ mol·L－1·s－1；v(C)＝ mol·L－1·s－1。 【特别提醒】根据图像确定化学方程式的步骤如下： (1)根据曲线的变化趋势判断反应物与生成物：曲线下降的物质为反应物，曲线上升的物质为生成物。 (2)物质前化学计量数的确定方法：根据各物质达到平衡时物质的量(物质的量浓度)的变化，即物质的量(物质的量浓度)的变化之比等于各物质的化学计量数之比。 (3)若反应一段时间后，反应物或生成物的浓度（或物质的量）不为零，且不再变化，则该反应为可逆反应。 2.化学反应速率的比较方法 (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、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。 (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 比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB=cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与的大小，若>，则A表示的反应速率比B大。 【特别提醒】比较化学反应速率大小要注意： (1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，转化为同一单位。 (2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数。 (3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 【例3】 以为催化剂，在恒温恒容密闭容器中充入分压分别为10 kPa、20 kPa的、，发生重整反应制备，其催化历程如下图所示。研究表明，的生成速率，下列说法错误的是 A．该重整反应的副产物可能有HCOOH和 B．反应进程中，生成TS1的步骤决定反应的整体速率 C．达平衡后，适当升高温度，有利于提高的转化率 D．测得某时刻，则该时刻 【答案】D 【详解】A．由催化历程图可知，反应过程中存在、、、等中间产物，这些中间产物可能结合生成副产物，如、、结合生成HCOOH，、、结合生成，故A正确； B．反应速率由活化能最高的基元反应决定，由图可知，生成TS1的活化能最高，故生成TS1的步骤决定反应的整体速率，故B正确； C．由图可知，反应物和的总能量低于产物的总能量，该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，有利于提高的转化率，故C正确； D．该反应的总反应方程式为，则。当时，的分压变化量为，则的分压变化量也为，此时。该时刻，则，故D错误； 故选D。 【即练1】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。 故选B。 【即练2】在不同条件下，分别测得反应的速率如下，其中化学反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】比较不同物质表示的反应速率时，需统一单位（转换为），并除以相应物质的化学计量数得到比值，越大表示反应速率越快。 【详解】A． ，； B．， ，； C．，； D．，； 选项C的r值最大，反应速率最快。 故选C。 一、单选题 1．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．将转换为秒：，再除以系数5得0.00133，数值较小，不符合题意； B．除以系数4得0.05，数值最大，符合题意； C．除以系数6≈0.0417，小于B，不符合题意； D．除以系数4得0.0375，小于B，不符合题意； 故选B。 2．（25-26高二上·江苏南京·阶段检测）下列关于化学反应的速率和限度的说法正确的是 A．化学反应速率只能用反应物浓度的减少量表示 B．只有温度和催化剂才能影响化学反应速率 C．化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度相等时的状态 D．催化剂既能改变正反应的反应速率，又能改变逆反应的反应速率 【答案】D 【详解】A．化学反应速率的计算公式为，既可以用单位时间内反应物浓度的减少量表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量表示，并非只能用反应物浓度减少量表示，A错误； B．影响化学反应速率的因素除温度和催化剂外，还有浓度、压强（有气体参与的反应）、反应物接触面积等，B错误； C．化学平衡状态是指正、逆反应速率相等，反应体系中各组分浓度保持恒定的状态，并非反应物和生成物浓度相等的状态，C错误； D．催化剂可同等程度降低正、逆反应的活化能，因此既能改变正反应的反应速率，又能改变逆反应的反应速率，D正确； 故选D。 3．（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）化学反应，在下列四个选项中是不同的情况下测得的不同物质的反应速率，其中表示该化学反应的反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】统一换算为υ(A)： A项； B为固体，不能用浓度变化表示化学反应速率，排除B。 C项速率对应υ(A)==0.225 mol/(L·min)； D项速率对应υ(A)==0.175 mol/(L·min)。 直接比较数值：A的速率0.25最大，故A最快。 故选A。 4．（24-25高二下·江苏无锡·阶段检测）对于反应，下列为4种不同情况下的反应速率，表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】比较反应速率的快慢需要根据反应速率之比等于化学计量数之比进行转化为同一物质相同的单位进行比较，A．，B．当=0.06时，，C．当时，D为固体通常不用固体的浓度变化来计算反应速率，故反应速率最快的是C。 故选C。 5．（11-12高二上·山东临沂·期中）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】同一个化学反应，用不同的物质表示其反应速率时，速率数值可能不同，但表示的意义是相同的，所以比较反应速率快慢时，应该根据速率之比等于相应的化学计量数之比，先换算成用同一种物质表示，然后才能直接比较速率数值。 【详解】A中，转换为氨气表示反应速率为0.192mol·L -1 ·s -1；B中；C中转换为氨气表示反应速率为0.167 mol·L -1 ·s -1；D中转换为氨气表示反应速率为0.15 mol·L -1 ·s -1 ，综上所述，反应进行最快的是B，故选B。 6．（24-25高二上·江苏扬州·阶段检测）室温下按如图所示的装置进行实验(实验过程中反应体系的温度保持不变)，5s内消耗0.01 mol锌。下列说法正确的是 A．5 s内：v(H2SO4)＝0.01 mol·L－1·s－1 B．5 s内：v(Zn)＝0.002 mol·L－1·s－1 C．若药品足量，再消耗0.65 g Zn的时间超过5s D．可用长颈漏斗替换分液漏斗 【答案】C 【详解】A．溶液体积未知，不能计算硫酸的反应速率，A错误； B．锌为纯固体，浓度为定值，不能用单位时间内浓度的变化量来表示其反应速率，B错误； C．随着反应进行，硫酸浓度减小，反应速率减慢，则再消耗0.65 gZn(即0.01 mol)所用时间将变长，即超过5s，C正确； D．若用长颈漏斗替换分液漏斗，不方便控制反应进程，不能准确测量生成H2的体积，且若长颈漏斗下端未能形成液封，生成的H2会从漏斗上端逸出，所以不能用长颈漏斗替换分液漏斗，D错误； 故选C。 7．（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）  。一定条件下，将2mol X和2mol Y通入体积为2L的恒容密闭容器中，反应10s，测得生成0.5mol Z。下列说法正确的是 A．10s内，X的平均反应速率为 B．10s内，X和Y反应放出的热为 C．第10s时，Y的反应速率为 D．第10s时，X为1.5mol，Y的浓度为 【答案】B 【详解】A．X呈固态，不能用X表示平均反应速率，A项错误； B．10s内生成0.5molZ，根据反应X(s)+3Y(g)=Z(g) ∆H=-akJ/mol可知，反应放出的热为0.5akJ，B项正确； C．由题给数据，不能求Y的瞬时反应速率，只能计算10s内Y的平均反应速率v(Y)=3v(Z)=3×=0.075mol/(L∙s)，C项错误； D．10s内生成0.5molZ，则10s内消耗0.5molX和1.5molY，10s时X物质的量为2mol-0.5mol=1.5mol，Y的浓度为=0.25mol/L，D项错误； 故选B。 8．（9-10高一下·河北石家庄·期中）反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的速率可表示为 A．υ(NH3)=0.01 mol∙L−1∙s−1 B．υ(O2)=0.001 mol∙L−1∙s−1 C．υ(NO)=0.001 mol∙L−1∙s−1 D．υ(H2O)=0.045 mol∙L−1∙s−1 【答案】C 【分析】反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，根据改变量之比等于计量系数之比得到氨气、氧气、水的改变量分别为0.3mol、0.375mol、0.3mol。 【详解】A．NH3的反应速率，故A不符合题意； B．O2的反应速率故B不符合题意； C．NO的反应速率故C符合题意； D．H2O的反应速率故D不符合题意。 故选C。 9．（24-25高二下·江苏无锡·阶段检测）在反应中，表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】反应速率之比等于化学计量数之比，等换算为B的速率： A．A为固体，不能用单位之间内浓度的变化值表示速率； B．v(B)= 0.3 mol·L-1·s-1； C．v(B)= v(C)= 0. 8mol·L-1·s-1； D．v(B)= v(D)= 30 mol·L-1·min-1= mol·L-1·s-1； 故选B。 10．（25-26高二上·江苏苏州·期中）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】化学反应速率之比等于化学计量数之比，为了方便比较，需要转化为同一单位，同种物质的反应速率比较快慢，以此来解答。 【详解】A．将各个选项中用不同物质表示的反应速率转化为用表示反应速率，根据化学计量数之比， ； B．； C．，； D．，，综上所述反应速率最快的为D； 故选D。 二、解答题 11．（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。 Ⅰ．臭氧脱硝技术 (1)臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：，T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入和，反应过程中测定的部分数据见下表： 0 3 6 12 24 0 0.36 0.60 0.80 0.80 反应在内的平均速率______。 Ⅱ．SCR脱硝技术 在催化剂作用下，还原氮氧化物的技术是目前应用最广泛的烟气(含等)脱硝技术，其主反应为 已知： (2)上述主反应的△H=_______。 Ⅲ．磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法去除水体中的氨氮(和NH3)。 实验室中模拟氨氮处理：1L的模拟氨氮废水(主要含)，置于搅拌器上，设定反应温度为25℃，先后加入MgCl2和溶液，用NaOH调节反应pH，投加絮凝剂；开始搅拌，反应后，取液面下处清液测定氨氮质量浓度。 (3)生成磷酸铵镁沉淀的离子反应方程式为______。 (4)测得反应pH对氨氮去除率的影响如上图所示，当pH从7.5增至9.0的过程中，水中氨氮的去除率明显增加，原因是_____。 【答案】(1)0.12 mol/(L·s) (2)—1630kJ/mol (3)Mg2++OH—+NH+HPO=MgNH4PO4↓+H2O (4)随着pH增大，HPO转化为PO，PO浓度增大，使得生成沉淀的反应速率加快，氨氮去除率增加 【详解】（1）由表格数据可知，3s时氧气的物质的量为0.36mol，由方程式可知，0—3s内二氧化氮的反应速率为=0.12 mol/(L·s)，故答案为：0.12 mol/(L·s)； （2）将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知，反应②—反应①×2=主反应，则反应△H= (—1269kJ/mol)—(+180.5kJ/mol)×2=—1630kJ/mol，故答案为：—1630kJ/mol； （3）由题意可知，生成磷酸铵镁沉淀的反应为溶液中的镁离子与氢氧根离子和铵根离子反应生成磷酸铵镁沉淀和水，反应的离子反应方程式为Mg2++OH—+NH+HPO=MgNH4PO4↓+H2O，故答案为：Mg2++OH—+NH+HPO=MgNH4PO4↓+H2O； （4）由方程式可知，pH从7.5增至9.0的过程中，水中氨氮的去除率明显增加是因为随着pH增大，溶液中HPO与氢氧根离子反应生成PO，PO浓度增大，使得生成沉淀的反应速率加快，氨氮去除率增加，故答案为：随着pH增大，HPO转化为PO，PO浓度增大，使得生成沉淀的反应速率加快，氨氮去除率增加。 12．（24-25高三上·江苏常州·期末）天然气的主要成分是重要的化工原料。 (1)在无氧环境下，经催化脱氢制备时主要发生如下反应： i．   ii．   ①反应i在_______(填“低温”，“高温”或“任何温度”)可自发进行。 ②随着反应的进行，转化率和产率均逐渐降低，原因是_______。 (2)在高温下可分解制得乙烷：。实验测得，反应初始阶段的化学反应速率，其中为速率常数。 ①对于处于初始阶段的该反应，下列说法正确的是_______(填序号)。 A．增加甲烷浓度，v增大     B．增加浓度，v增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大    D．降低反应温度，k减小 ②反应开始时的化学反应速率为。反应初始阶段，当甲烷转化率为α时的化学反应速率为，则_______(用含α、的代数式表示)。 (3)在甲烷单加氧酶(s-mmo)作用下，与反应可制得，反应过程如下图所示。 ①该过程中存在铁和氧元素之间电子转移的步骤有_______(填序号)。 ②该过程的总反应方程式为_______。 (4)将溴化后再偶联可制得，反应原理如下：；。溴化时，部分会进一步溴化为，从而影响的产率。研究表明，可提高溴化生成的选择性，可能机理如下：；；；；；。已知：溴化生成的选择性可表示为。实际生产时，加入少量的即可提高的选择性，其原因为_______。 【答案】(1) 高温 反应ii中有积炭生成，随着生成的积炭逐渐增多，催化剂表面活性位点减少，催化性能降低，反应速率减慢 (2) AD (3) I，II，III (4)消耗生成了，和最终也生成了，作为该反应的催化剂 【详解】（1）反应i、，根据，高温时，反应可自发进行；反应ii中有积炭生成，随着生成的积炭逐渐增多，催化剂表面活性位点减少，催化性能降低，反应速率减慢，使转化率和产率下降。 （2）反应速率，增加浓度，v增大，A正确；浓度不影响初始阶段速率，B错误；随反应进行浓度降低，乙烷生成速率减小，C错误；降低温度，速率常数k减小，D正确，选AD；设初始，，转化率为时，，则。 （3）反应I，II，III中铁的化合价发生了变化，故存在铁和氧元素间电子转移（氧化还原）的步骤是I，II，III；由图易得该反应的反应物有、、、，生成物有，故总反应为。 （4）⋅I消耗生成了，⋅Br和最终也生成了，作为该反应的催化剂。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06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．认识化学反应速率，学会化学反应速率的表示方法。 2．能设计简单实验测定化学反应速率。 预习重点 化学反应速率的表示方法；化学反应速率的简单计算。 预习难点 化学反应速率的简单计算。 情｜境｜启｜思 热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。下列生活中常见现象，哪些吸收热量？哪些放出热量？哪些发生了化学反应？哪些没有发生化学反应？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 化学反应速率的表示方法 1.化学反应速率的表示方法 (1)化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量，可以用单位时间内________________或________________来表示化学反应速率。 (2)数学表达式：v＝__________________________________________。 Δc表示____________________________________________，常用单位__________－1。 Δt表示______________，常用单位______________。 (3)常用单位：____________________________或_____________________。 (4)实例分析：对于化学反应：aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g) v(A)=，v(B)=，v(C)=，v(D)= 2.平均速率与瞬时速率 根据求得的反应速率是在______________t内化学反应的的平均速率。 若Δt非常小，则平均速率______某一时刻的瞬时速率，瞬时速率也可以在______________________曲线上通过数学方法求得。 3.化学反应速率与化学计量数的关系 (1)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其______可能相同也可能不相同，但表示的______相同。 (2)同一化学反应中，用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率（v）之比______物质的量浓度变化（Δc）之比______物质的量变化（Δn）之比______化学计量数之比。 【特别提醒】 (1)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，故表示反应速率时必须指明具体的物质。 (2)固体或纯液体的浓度记为常数，△v＝0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。 (3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。 (4)用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于化学计量数之比。 【例1】 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． 【即练1】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) 【即练2】反应在四种不同情况下的反应速率分别为①；②；③；④。该反应进行的快慢顺序为 A．②＞④＞③＞① B．④＞②＞③＞① C．③＞②＞①＞④ D．②＞③＞①＞④ 知识点02 化学反应速率的测定 1.测定原理 要测定不同反应物或生成物的浓度，可观察、测量体系中某一物质的________，再进行适当的转换和计算。 2.常用方法 (1)测量在______________下释放出来的体积的气体。 (2)用比色的方法测量溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色的深浅与____________的正比关系，确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。 3.实验探究——化学反应速率的测定 (1)按如图所示安装装置，在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L－1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积。 (2)以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率。 时间/s 10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 4 14 25 38 47 55 反应速率/(mL·s-1) ______ ______ ______ ______ ______ ______ (3)以反应时间为横坐标，产生气体的体积为纵坐标，绘制V(CO2)－t曲线。 (4)不同组实验结果产生差异的可能原因： ①大理石的大小不同； ②注射器内外针筒间的摩擦力不同； ③计时器不同可能产生误差。 4.测定反应速率的方法 (1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。 (2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。 (3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。 (4)溶液中当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用比色的方法测定溶液颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 【特别提醒】 (1)对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。 (2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。 (3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。 (4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。 【例2】 利用如图装置（注射器活塞位于底部）测定锌粒与硫酸的平均反应速率。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．轻轻向外拉动注射器的活塞，松手后活塞位置固定证明装置的气密性良好 C．在锥形瓶中加入适量固体，则增大 D．为使硫酸顺利滴下及减小误差，可在锥形瓶和分液漏斗上口间连接一橡胶管 【即练1】 某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了以下实验： 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色时所需时间/min 溶液 溶液 稀硫酸 ① 2.0 2.0 1.0 1.0 4.1 ② 3.0 1.0 1.0 1.0 3.7 以下说法正确的是 A．实验①中 B．依据上述数据无法求得该反应的速率方程 C．保持草酸溶液体积不变，改变溶液浓度也能达到探究目的 D．其他条件不变，用溶液实验，也可以实现探究目的 【即练2】600 K条件下，反应的速率方程为，k为速率常数，只与温度、催化剂有关；、为反应物的级数，它们之和为总反应的级数。实验测得初始浓度与速率的关系如下表： 实验 / / / ① 0.010 0.010 ② 0.010 0.020 ③ 0.030 0.020 下列叙述错误的是 A．其他条件不变，加催化剂，k减小 B． C．其他条件不变，升高温度，k增大 D．该反应总反应的级数为3 知识点03 化学反应速率的计算和比较 1.化学反应速率的计算 (1)公式法 v＝＝ (2)利用化学计量数关系进行计算 在同一反应中，化学反应速率之比______化学计量数之比，利用此规律进行计算。 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝，v(D)＝，且有：__________________。 (3)“三段式”法 ①求解化学反应速率计算题的一般步骤： a．写出有关反应的化学方程式； b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比； c．根据已知条件列方程计算。 ②应用举例 mA(g) + nB(g) pC(g) 起始浓度（mol/L） a b c 转化浓度（mol/L） mx nx px 某时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx c+px 再利用化学反应速率的定义求算 v(A)＝___________________________ mol·L－1·s－1； v(B)＝___________________________mol·L－1·s－1； v(C)＝___________________________mol·L－1·s－1。 【特别提醒】根据图像确定化学方程式的步骤如下： (1)根据曲线的变化趋势判断反应物与生成物：曲线下降的物质为反应物，曲线上升的物质为生成物。 (2)物质前化学计量数的确定方法：根据各物质达到平衡时物质的量(物质的量浓度)的变化，即物质的量(物质的量浓度)的变化之比等于各物质的化学计量数之比。 (3)若反应一段时间后，反应物或生成物的浓度（或物质的量）不为零，且不再变化，则该反应为可逆反应。 2.化学反应速率的比较方法 (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、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。 (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 比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB=cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与的大小，若>，则A表示的反应速率比B大。 【特别提醒】比较化学反应速率大小要注意： (1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，转化为同一单位。 (2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数。 (3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 【例3】 以为催化剂，在恒温恒容密闭容器中充入分压分别为10 kPa、20 kPa的、，发生重整反应制备，其催化历程如下图所示。研究表明，的生成速率，下列说法错误的是 A．该重整反应的副产物可能有HCOOH和 B．反应进程中，生成TS1的步骤决定反应的整体速率 C．达平衡后，适当升高温度，有利于提高的转化率 D．测得某时刻，则该时刻 【即练1】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 【即练2】在不同条件下，分别测得反应的速率如下，其中化学反应速率最快的是 A． B． C． D． 一、单选题 1．（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 2．（25-26高二上·江苏南京·阶段检测）下列关于化学反应的速率和限度的说法正确的是 A．化学反应速率只能用反应物浓度的减少量表示 B．只有温度和催化剂才能影响化学反应速率 C．化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度相等时的状态 D．催化剂既能改变正反应的反应速率，又能改变逆反应的反应速率 3．（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）化学反应，在下列四个选项中是不同的情况下测得的不同物质的反应速率，其中表示该化学反应的反应速率最快的是 A． B． C． D． 4．（24-25高二下·江苏无锡·阶段检测）对于反应，下列为4种不同情况下的反应速率，表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 5．（11-12高二上·山东临沂·期中）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 6．（24-25高二上·江苏扬州·阶段检测）室温下按如图所示的装置进行实验(实验过程中反应体系的温度保持不变)，5s内消耗0.01 mol锌。下列说法正确的是 A．5 s内：v(H2SO4)＝0.01 mol·L－1·s－1 B．5 s内：v(Zn)＝0.002 mol·L－1·s－1 C．若药品足量，再消耗0.65 g Zn的时间超过5s D．可用长颈漏斗替换分液漏斗 7．（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）  。一定条件下，将2mol X和2mol Y通入体积为2L的恒容密闭容器中，反应10s，测得生成0.5mol Z。下列说法正确的是 A．10s内，X的平均反应速率为 B．10s内，X和Y反应放出的热为 C．第10s时，Y的反应速率为 D．第10s时，X为1.5mol，Y的浓度为 8．（9-10高一下·河北石家庄·期中）反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的速率可表示为 A．υ(NH3)=0.01 mol∙L−1∙s−1 B．υ(O2)=0.001 mol∙L−1∙s−1 C．υ(NO)=0.001 mol∙L−1∙s−1 D．υ(H2O)=0.045 mol∙L−1∙s−1 9．（24-25高二下·江苏无锡·阶段检测）在反应中，表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 10．（25-26高二上·江苏苏州·期中）对于反应：，下列为四种不同情况下测得的反应速率，其中能表明该反应进行最快的是 A． B． C． D． 二、解答题 11．（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。 Ⅰ．臭氧脱硝技术 (1)臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：，T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入和，反应过程中测定的部分数据见下表： 0 3 6 12 24 0 0.36 0.60 0.80 0.80 反应在内的平均速率______。 Ⅱ．SCR脱硝技术 在催化剂作用下，还原氮氧化物的技术是目前应用最广泛的烟气(含等)脱硝技术，其主反应为 已知： (2)上述主反应的△H=_______。 Ⅲ．磷酸铵镁(MgNH4PO4)沉淀法去除水体中的氨氮(和NH3)。 实验室中模拟氨氮处理：1L的模拟氨氮废水(主要含)，置于搅拌器上，设定反应温度为25℃，先后加入MgCl2和溶液，用NaOH调节反应pH，投加絮凝剂；开始搅拌，反应后，取液面下处清液测定氨氮质量浓度。 (3)生成磷酸铵镁沉淀的离子反应方程式为______。 (4)测得反应pH对氨氮去除率的影响如上图所示，当pH从7.5增至9.0的过程中，水中氨氮的去除率明显增加，原因是_____。 12．（24-25高三上·江苏常州·期末）天然气的主要成分是重要的化工原料。 (1)在无氧环境下，经催化脱氢制备时主要发生如下反应： i．   ii．   ①反应i在_______(填“低温”，“高温”或“任何温度”)可自发进行。 ②随着反应的进行，转化率和产率均逐渐降低，原因是_______。 (2)在高温下可分解制得乙烷：。实验测得，反应初始阶段的化学反应速率，其中为速率常数。 ①对于处于初始阶段的该反应，下列说法正确的是_______(填序号)。 A．增加甲烷浓度，v增大     B．增加浓度，v增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大    D．降低反应温度，k减小 ②反应开始时的化学反应速率为。反应初始阶段，当甲烷转化率为α时的化学反应速率为，则_______(用含α、的代数式表示)。 (3)在甲烷单加氧酶(s-mmo)作用下，与反应可制得，反应过程如下图所示。 ①该过程中存在铁和氧元素之间电子转移的步骤有_______(填序号)。 ②该过程的总反应方程式为_______。 (4)将溴化后再偶联可制得，反应原理如下：；。溴化时，部分会进一步溴化为，从而影响的产率。研究表明，可提高溴化生成的选择性，可能机理如下：；；；；；。已知：溴化生成的选择性可表示为。实际生产时，加入少量的即可提高的选择性，其原因为_______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $