高中人教版 (2019)第二节 化学反应的速率与限度学案

这是一份高中人教版 (2019)第二节 化学反应的速率与限度学案，共9页。学案主要包含了模型认知等内容，欢迎下载使用。
第1课时化学反应的速率
1.了解化学反应速率的含义及其表示方法，学会用化学反应速率进行简单的计算；2.了解影响化学反应速率的因素；3.了解控制化学反应速率的一般方法。
一.化学反应速率
1.通常用化学反应速率来衡量化学反应进行的 快慢 ，化学反应速率可用单位时间内 反应物浓度的
减少量 或 生成物浓度的增加量 来表示。
表达式v＝eq \f(Δc,Δt)，式中各符号的表示意义：
v——反应速率。
Δc——某一时间段浓度的变化量，单位： ml/L 。
Δt——反应时间，单位： min（分） 、 s（秒） 、 h（小时） 。
速率单位（常用）： ml·L－1·min－1 、 ml·L－1·s－1 。
【注意】应用化学反应速率需注意以下问题：
(1)化学反应速率是标量，只有 数值 而没有 方向 ；(2)一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 平均 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的；(3)对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是 不 变的，因此一般 不能 用固体、纯液体表示化学反应速率；(4)对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能 不 同，但其意义相同，化学反应速率之比等于 化学计量系数 之比。
2．化学反应速率的计算
(1)定义式法
利用公式v＝eq \f(Δc,Δt)计算化学反应速率，也可利用该公式计算浓度变化量或时间。
(2)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。
3．反应速率大小比较的两种方法
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的换算。
(1)方法一：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
(2)方法二：比较化学反应速率与化学计量数的比值。
【模型认知】“三段式”计算化学反应速率和转化率
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始浓度/(ml·L－1)ab00
转化浓度/(ml·L－1)mxnxpxqx
终态浓度/(ml·L－1)a－mxb－nxpxqx
①v(A)＝eq \f(mx,Δt)，v(C)＝eq \f(px,Δt)。
②α(A)＝eq \f(mx,a)×100%。
【典例1】将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5min后，测得D的浓度为0.5ml·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率为0.1ml·L－1·
min－1。求：
(1)5min后A的浓度c(A)＝________ml·L－1，反应开始前容器中的A、B的物质的量：
n(A)＝n(B)＝________ml。
(2)B的平均反应速率：v(B)＝________ml·L－1·min－1。
(3)x的值为________。
【答案】 (1)0.75 3 (2)0.05 (3)2
【解析】(1)设原混合物中A、B的物质的量为aml，列出起始时和5min时有关物质的物质的量。
3A(g)＋B(g)xC(g) ＋ 2D(g)
起始时/ml a a 0 0
5min时/ml a－1.5a－0.5 0.1×2×50.5×2
根据c(A)∶c(B)＝3∶5，可得eq \f(a－1.5,a－0.5)＝eq \f(3,5)，解得a＝3，即n(A)＝n(B)＝3ml,5min后c(A)＝eq \f(3 ml－1.5 ml,2 L)＝0.75ml·L－1。
(2)v(B)＝eq \f(0.5 ml,2 L×5 min)＝0.05ml·L－1·min－1。
(3)由化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，则eq \f(x,2)＝eq \f(1,0.5×2)，解得x＝2。
【典例2】反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：
①v(A)＝0.6ml·L－1·min－1
②v(B)＝0.45ml·L－1·min－1
③v(C)＝0.015ml·L－1·min－1
④v(D)＝0.45ml·L－1·min－1
则此反应在不同条件下进行最快的是( )
A．②③ B．①③
C．②④D．②
【答案】D
【解析】化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，即v(A)：v(B)：v(C)：v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：
①v(A)＝0.6ml·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45ml·L－1·min－1×3＝1.35ml·L－1·min－1；③中v(A)＝eq \f(3,2)v(C)＝eq \f(3,2)×0.015ml·L－1·min－1＝0.0225ml·L－1·min－1；④中v(A)＝eq \f(3,2)v(D)＝eq \f(3,2)×0.45ml·L－1·min－1＝0.675ml·L－1·min－1，
所以在不同条件下，反应最快的是②，D项正确。
二..影响化学反应速率的因素
1.内因（主要因素）
化学反应速率的大小主要是由 物质本身的性质 决定的，即反应物的分子结构或原子结构决定的。
2.外界条件的影响（次要因素）
（1）温度影响
（2）催化剂影响
（3）催化剂催化剂能 极大的改变 反应速率。
（4）压强：对于有 气体 参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强（ 缩小容器体积 ），可以 加快 化学反应速率；减小气体压强（ 增大容器体积 ），可以 减慢 化学反应速率。
3.其他影响因素：
（1）如固体参加反应，增大 固体表面积 ，反应速率增大。
（2）反应物状态：一般来说，配制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。
（3）形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。
【典例3】向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由小到大的排列顺序正确的是（ ）
甲：500C，10mlSO2和5mlO2反应
乙：500C，V2O5作催化剂，10mlSO2和5mlO2反应
丙：450C，8mlSO2和5mlO2反应
丁：500C，8mlSO2和5mlO2反应
A.甲、乙、丙、丁B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙D.丁、丙、乙、甲
【答案】C
【解析】催化剂能极大的加快反应速率；其它条件一样，升高温度反应速率加快；其它条件一样，增大浓度反应速率加快。
1．下列关于化学反应速率的说法正确的是()
A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
C．化学反应速率为0.8ml·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8ml·L-1
D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
【答案】D
【解析】A．化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应时本就没有明显现象，A错误；B．固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率，B错误；C．0.8ml·L-1·s-1表示1s的时间内，某物质的浓度变化了0.8ml·L-1，C错误；D．化学反应速率就是表示化学反应进行快慢的物理量，D正确；综上所述答案为D。
2．下列关于化学反应速率的说法正确的是()
A．增加反应物的量、提高反应温度都能增大反应速率
B．化学反应速率为0.6是指1s时某物质浓度为0.6
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．决定反应速率的主要因素是反应物的浓度
【答案】C
【解析】A．若反应物为固体和纯液体，增加量并不可以增大浓度，速率基本不变，A错误；B．化学反应速率为0.6是指1s内浓度的变化量为0.6，B错误；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，C正确；D．决定反应速率的主要因素是反应物自身的性质，D错误；故选C。
3．在2L恒容密闭容器中投入2.0mlX(g)、4.0mlY发生如下反应：X(g)+Y(?)3Z(g)，测得X物质的量与时间的关系如表所示：
下列说法正确的是()
A．增加Y的质量，反应速率一定加快
B．0～4minZ的平均反应速率为ml•L-1•min-1
C．2～4minX的平均反应速率为ml•L-1•min-1
D．X、Y的反应速率一定相等
【答案】B
【解析】A．由题意可知Y的状态不确定，若Y为液体或固体，则增加Y的量不影响化学反应速率，故A错误；B．0~4minZ的平均反应速率，故B正确；C．2~4minX的平均反应速率，故C错误；D．Y的状态不能确定，故D错误；故选B。
4．反应在四种不同情况下的反应速率如下，则反应速率由快到慢的顺序为()
①②③④
A．②>④>③>①B．②=③>④>①C．①>②=③>④D．④>①>②>③
【答案】B
【解析】反应速率之比等于化学计量数之比，即，则用物质B表示的化学反应速率分别为①；②；③；④，所以反应速率由快到慢的顺序为②=③>④>①，综上所述，故选B。
5．在恒温、恒容的密闭容器中进行反应，若反应物的浓度由降到需要20s，那么反应物浓度再由降到所需要的时间为()
A．10sB．大于10sC．小于10sD．无法判断
【答案】B
【解析】由题意可知，反应物A的浓度由降到需要20s，平均反应速率，假设以的反应速率计算反应物A的浓度由降到所需反应时间，，但随着反应的进行，反应物的浓度减小，化学反应速率逐渐减小，则反应物A的浓度由降到的平均反应速率小于，所用时间应大于10s，故选B。
6．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生下列反应，经2min后测得D的浓度为0.5，，以C表示的平均速率，下列说法正确的是()
A．反应速率
B．该反应方程式中x=1
C．2min时，A的物质的量为1.5
D．2min时，B的物质的量为0.5
【答案】C
【解析】A．题意得，则根据化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知，，A错误；B．由题中信息可知，，，根据化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知，B错误；C．2min时，D的物质的量是，所以消耗A、B的物质的量分别是1.5，0.5，设A、B的起始物质的量均为y，则剩余A、B的物质的量分别是、，根据可得，解得；所以2min时，A的物质的量为，C正确；D．根据，A的物质的量为，B的物质的量为，D错误；故选C。
7．（2020·贵州毕节市·高一期末）已知2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g)，若反应速率分别用
v(H2S)、v(O2)、v(SO2)、v(H2O)表示，则正确的关系式为（ ）
A．2v(H2S)＝3v(O2)B．2v(O2)＝3v(SO2)
C．3v(O2)＝2v(SO2)D．3v(O2)＝2v(H2O)
【答案】B
【解析】化学反应速率之比等于化学计量数之比，由化学方程式可知，v(H2S)：v(O2)：v(SO2)：v(H2O)=2:3:2:2，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，得3v(H2S)=2v(O2)=3v(SO2)=3v(H2O)，所以B正确；故选B。
8．（2021·义县高级中学高一月考）某温度下，浓度都是1ml/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，反应2min后，测得参加反应的X2为0.6ml/L，用Y2表示的反应速率v(Y2)=0.1ml/(L·min)，生成的c(Z)为0.4ml/L，则该反应的化学方程式是()
A．X2+2Y2=2XY2B．2X2+Y2=2X2Y
C．3X2+Y2=2X3YD．X2+3Y2=2XY3
【答案】C
【解析】用X2表示的反应速率为v(X2)==0.3ml/(L·min)，用Z表示的反应速率为v(Z)==0.2ml/(L·min)，v(X2)∶v(Y2)∶v(Z)=3∶1∶2，根据X2、Y2和Z反应速率之比即化学方程式中相应物质的化学计量数之比，则3X2+Y2=2Z，根据原子守恒，可确定Z的化学式为X3Y，因此反应的化学方程式为3X2+Y2=2X3Y，故选C。
【点睛】
本题中Z的化学式也可以写成YX3。
9．（2020·云南昆明市·高一期中）一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入0.4mlNH3和0.5mlO2发生反应4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)。2min后，NO的浓度为0.06ml·L-1。下列有关说法不正确的是
A．2min末，用NO表示的反应速率为0.06ml·L-1·min-1
B．2min末，NH3的浓度为0.14ml·L-1
C．0～2min内，生成的水的质量为3.24g
D．0～2min内，O2的物质的量减少了0.15ml
【答案】A
【解析】A．化学反应速率指的是平均反应速率，不是瞬时速率，因此无法计算2min末的瞬时速率，A错误；B．2min末，NO的浓度为0.06ml·L-1，则参加反应的NH3的浓度为0.06ml·L-1，则2min末，NH3的浓度为0.2ml·L-1-0.06ml·L-1=0.14ml·L-1，B正确；C．0～2min内，生成的水的物质的量为，质量为0.18ml×18g/ml=3.24g，C正确；D．0～2min内，O2的物质的量减少了，D正确；故选A。
10．NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O(g)，现向一容积为2L的恒容密闭容器中充入4mlNH3和3mlO2，4min后，测得H2O(g)的体积分数为40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是（ ）
A．v(O2)=0.225ml/(L∙min)B．v(H2O)=0.375ml/(L∙min)
C．v(N2)=0.125ml/(L∙min)D．v(NH3)=0.250ml/(L∙min)
【答案】A
【分析】设转化的NH3的物质的量为xml，则
根据题意有×100%=40%，解得x=2，v(NH3)==0.250ml/(L∙min)。
【解析】根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，
A．v(O2)=0.250ml/(L∙min)×=0.1875ml/(L∙min)，A速率不正确；B．v(H2O)=0.250ml/(L∙min)×=0.375ml/(L∙min)，B速率正确；C．v(N2)=0.250ml/(L∙min)×=0.125ml/(L∙min)，C速率正确；D．v(NH3)==0.250ml/(L∙min)，D速率正确；答案为A。
11．（2020·长春市第二十九中学高一月考）在一定条件下N2+3H2⇌2NH3的反应中，起始N2浓度为2ml/L，H2浓度为5ml/L，反应到2分钟时，测得NH3的反应速率为v(NH3)=0.4ml/(L·min)，填空：
(1)NH3的转化浓度为c(NH3)=___________ml/(L·min)
(2)三段式填空：
(ml/L)N2+3H2⇌2NH3
起始浓度250
转化浓度___
2min后浓度___
(3)用v(N2)表示的反应速率为：v(N2)=__________ml/(L·min)
(4)用v(H2)表示的反应速率为：v(H2)=__________ml/(L·min)
【答案】0.
【解析】（1）2min内反应速率为0.4，则2min内浓度较少20.4=0.8ml/L；（2）由于2min内NH3转化了0.8ml/L，则
（3）根据化学反应速率比等于化学计量数比这一规律，可得v(N2)=v(NH3)=0.2ml/(L·min)；（4）根据化学反应速率比等于化学计量数比这一规律，可得v(H2)=v(NH3)=0.6ml/(L·min)。
12．为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，某同学设计了如下一系列的实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
(1)请完成此实验设计，其中______，______。
(2)该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因：________________________。
【答案】3010生成的Cu覆盖在Zn的表面，Zn与H2SO4的接触面积减小，反应速率减慢
【解析】(1)要研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，H2SO4溶液的用量需是定值，所以、、、、都是30；通过F组数据可以看出，溶液的总体积是50mL，要保证H+浓度相同，所有溶液的总体积都得是50mL，故，故答案为：30；10；(2)由于，当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成的Cu覆盖在Zn的表面，Zn与H2SO4的接触面积减小，反应速率减慢 。实验操作
实验现象
产生气泡由快到慢的顺序：C＞B＞A
实验结论
升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。
实验操作
实验现象
产生气泡速率的相对大小为：②、③＞①
实验结论
催化剂能加快H2O2分解的反应速率
时间/min
1
2
4
6
8
X物质的量/ml
1.5
1.2
1.0
0.9
0.8
A
B
C
D
E
F
4ml/LH2SO4溶液(mL)
30
饱和CuSO4溶液(mL)
0
0.5
2.5
5
20
H2O(mL)
10
0