高中化学苏教版必修二专题3 有机化合物的获得与应用第一单元 化石燃料与有机化合物第一课时练习

专题2　化学反应与能量转化

第一课时　化学反应速率

1．实验室常用双氧水与MnO2作用制取氧气，写出反应的化学方程式，反应中MnO2的作用是什么？

提示：2H2O22H2O＋O2↑；催化剂。

2．镁、铁哪种金属更活泼？它们与同浓度的盐酸反应，哪种金属反应进行的更快？

提示：镁活泼；镁与盐酸反应进行的更快。

3．根据物理学知识，如何定量地判断一个物体移动的快慢？

提示：用速率来描述：单位时间内物体移动位移的大小，即v＝。

[新知探究]

探究1　在容积为2 L的密闭容器中发生反应：N2＋3H22NH3，在5 min内，测知NH3的质量增加1.7 g，则这5 min内NH3的反应速率是多少？

提示：v(NH3)＝＝＝0.01 mol·L－1·min－1。

探究2　一定条件下进行的反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O(g)，已知NH3的反应速率为0.2 mol·L－1·min－1，你能计算出O2的反应速率吗？

提示：依据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知：v(O2)＝v(NH3)＝×0.2   mol·L－1·min－1＝0.25 mol·L－1·min－1。

探究3　对于反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑， 能否用CaCO3表示该反应的反应速率？

提示：不能；因为CaCO3为固体，其物质的量浓度视为常数，故不能用其表示化学反应速率。

[必记结论]

1．化学反应速率

2．对化学反应速率的正确理解——“公式中的三个量”

(1)v(A)：指用A物质表示的反应速率，即使用化学反应速率时，必须指明具体的物质。

原因：对于同一反应，用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但其意义相同。

(2)Δc(A)：为A浓度的改变量，一般取正值，因此A不能为固体或纯液体。

原因：固体或纯液体的物质的量浓度视为常数，Δc＝0。

(3)Δt：一段时间，因此化学反应速率为平均值而非瞬时值。

3．化学反应速率计算的“三个公式”

(1)定义式：v(A)＝。

(2)推导式：v(A)＝。

(3)关系式：化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。

[成功体验]

1．某一反应物的浓度是2.0 mol·L－1，经过4 min后，它的浓度变为1.68 mol·L－1，则在这4 min内它的平均反应速率为(　　)

A．0.2 mol·L－1·min－1

B．0.1 mol·L－1·min－1

C．0.04 mol·L－1·min－1

D．0.08 mol·L－1·min－1

解析：选D　v＝＝

＝0.08 mol·L－1·min－1。

2．在反应A(g)＋2B(g)===3C(g)中，2 min内A的物质的量浓度减小0.2 mol·L－1，则用A表示的化学反应速率为________，用C表示的化学反应速率为____________。

解析：v(A)＝＝＝

0．1 mol·(L·min)－1，

v(C)＝3v(A)＝0.3 mol·(L·min)－1。

答案：0.1 mol·(L·min)－1　0.3 mol·(L·min)－1

[新知探究]

 　　探究1　把形状、大小相同的锌粒分别投入到10 mL 1 mol·L－1的盐酸和10 mL 4 mol·L－1的盐酸中，哪个化学反应速率较快？

提示：盐酸浓度越大，化学反应速率越快。

探究2　实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，通常用锌粉代替锌粒，其原因是什么？

提示：锌粉与稀硫酸的接触面积比锌粒与稀硫酸的接触面积大，故能加快化学反应速率。

探究3　双氧水中加入二氧化锰，为什么能迅速产生气体？

提示：MnO2在H2O2的分解反应中起催化剂作用，故加入H2O2能加快H2O2的分解速率。

[必记结论]

1．内因——“决定因素”

决定化学反应速率的主要原因是反应物本身的性质。

例如：Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时，Mg发生的反应更剧烈，反应更快。

2.外因(其他条件不变时)

[成功体验]

3．实验室中利用Zn和稀H2SO4反应制取H2，下列各项措施能加快化学反应速率的选项后打“√”，否则打“×”。

(1)把稀H2SO4换成浓H2SO4                 (　　)

(2)适当增大H2SO4的浓度             (　　)

(3)升高反应体系的温度               (　　)

(4)加入MnO2作催化剂               (　　)

(5)把Zn片换成Zn粉                (　　)

解析：Zn与浓H2SO4反应会生成SO2而不产生H2，改变了化学反应，(1)错误；适当增大H2SO4的浓度，反应速率增大，(2)正确；升高体系温度，反应加快，(3)正确；MnO2可作KClO3、H2O2分解的催化剂，但不是该反应的催化剂，(4)错误；增大固体的表面积，反应速率加快，(5)正确。

答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√

4．如下反应条件的控制中不恰当的是(　　)

A．为了防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆

B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火

C．为加快KClO3的分解速率而加入MnO2

D．为加快H2O2的分解速率而把反应容器放到冷水中冷却

解析：选D　把反应容器放到冷水中冷却，降温会使H2O2的分解速率变慢。

[新知探究]

[成功体验]

5．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(　　)

解析：选D　影响化学反应速率的因素众多，本题从浓度和温度两个因素考查，只要抓住浓度越大，温度越高，反应速率越大，便可以选出正确答案D。

———————————————[关键语句小结]————————————————

1．化学反应速率的表示方法：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。

2．化学反应速率的“三个公式”：

(1)定义式：v＝。(2)推导式：v＝。(3)关系式：化学反应速率之比＝化学计量数之比。

3．加快化学反应速率的“五个因素”：

(1)增大反应物的浓度；

(2)升高温度；

(3)缩小体积增大压强(对于气体参加的反应)；

(4)加入催化剂；

(5)增大固体表面积。

[例1]　将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(g)＋B(g)2C(g)，若2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法，其中正确的是[已知反应物B的转化率＝×100%](　　)

①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1

②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1

③2 s时物质A的转化率为70%

④2 s末物质B的浓度为0.7 mol·L－1

A．①③　　　　　　B．①④

C．②③            D．③④

解析：选B　解题时先利用所给条件列出浓度：

　　　　　　　　    2A(g)＋B(g)2C(g)

起始浓度/mol·L－1　  　2　　　1　　　      0

变化浓度/mol·L－1      0.6     0.3          0.6

2 s后的浓度/mol·L－1   2－0.6  1－0.3       0.6

依据化学反应速率的计算公式，可得

v(A)＝＝0.3 mol·L－1·s－1，

v(B)＝＝0.15 mol·L－1·s－1。

A的转化率＝×100%＝×100%＝30%；2 s末B的浓度为0.7 mol·L－1。

应用“三段式”进行化学反应速率的计算

(1)基本步骤：

①确定反应物或生成物的起始加入量；

②确定反应过程中各物质的变化量；

③确定反应进行至某时刻时各物质的量；

④依据题干中的条件建立等式关系进行解答；

⑤应用化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。

(2)计算模式：

设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则：

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

起始浓度(mol·L－1)　 a　　　b　　　　     0　　　0

转化浓度(mol·L－1)   mx    nx             px     qx

终态浓度(mol·L－1)  a－mx  b－nx          px     qx

1．已知某反应的各物质浓度数据如下：

　　　　　　　  　 aA(g)＋bB(g)cC(g)

起始浓度(mol·L－1)   3.0　　 1.0　　    　　0

2 s末浓度(mol·L－1)  1.8　　 0.6　    　　　0.8

(1)据此可推算出上述方程式中各物质的化学计量数之比是________。

A．9∶3∶4　　　　　　　　B．3∶1∶2

C．2∶1∶3                D．3∶2∶1

(2)v(A)＝________________________。

解析：(1)　　　a(A)(g)＋b(B)(g)cC(g)

c初(mol·L－1)     3.0      1.0            0

Δc(mol·L－1)     1.2      0.4            0.8

c末(mol·L－1)     1.8     0.6             0.8

所以各物质的化学计量数之比为1.2∶0.4∶0.8＝3∶1∶2，B正确。

(2)v(A)＝＝＝0.6 mol·L－1·s－1。

 答案：(1)B　(2)0.6 mol·L－1·s－1

 [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)＝0.6 mol·L－1·min－1

②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1

③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1

④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1

则此反应在不同条件下进行得最快的是(　　)

A．③  B．①

C．④  D．②

解析：选D　化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D)＝3∶1∶2∶2，则转化为用A表示的化学反应速率分别为

①v (A)＝0.6 mol·L－1·min－1；

②v(A)＝1.35 mol·L－1·min－1；

③v (A)＝0.022 5 mol·L－1·min－1；

④v (A)＝0.675 mol·L－1·min－1，

所以在不同条件下，进行最快的反应是②，D项正确。

化学反应速率大小的比较方法：

用不同的物质表示化学反应速率并比较大小时，化学反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，则表明反应速率越大。对于反应aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)只要比较、、、的大小即可，注意化学反应速率的单位要统一。

2．反应3A(g)＋B(g)===2C(g)在三种不同的条件下进行反应，在同一时间内，测得的反应速率用不同的物质表示为：①v(A)＝1.0 mol·L－1·min－1　②v(C)＝0.5 mol·L－1·min－1　③v(B)＝0.5 mol·L－1·min－1，三种情况下的该化学反应速率大小的关系正确的是(　　)

A．①>②>③

B．③>②>①

C．③>①>②

D．②>①>③

解析：选C　比较、v(B)、的大小，即①＝ mol·L－1·min－1，②＝    mol·L－1·min－1，故速率大小顺序为③>①>②。

 [例3]在恒温下，使反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)

A．升高温度

B．将容器的体积缩小一半

C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大

D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大

解析：选C　升高温度，反应速率加快；B中体积减半，气体浓度增大，反应速率增大；C项中，虽然体系压强增大，但原体系中各气体的浓度未变，反应速率不变；D项中体积变化，体系中各气体的浓度减小，反应速率减小。

压强对化学反应速率影响的规律

压强对反应速率的影响实质上是浓度对反应速率的影响(注：此处惰性气体指不参加反应的气体)：

(1)恒温时：增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。

(2)恒容时：

①充入气体反应物浓度增大总压强增大反应速率加快；

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；

(3)恒压时：充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。

例3中增大C(s)的用量，化学反应速率如何变化？

提示：化学反应速率基本不变。

1．下列关于化学反应速率的说法正确的是(　　)

A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加

B．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s 时某物质的浓度为0.8 mol·L－1

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．对于任何化学反应来说，化学反应速率越快，反应现象就越明显

解析：选C　化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度(mol·L－1)的变化量来表示，A错误；反应速率为0.8 mol·(L·s)－1表示1 s内某物质的浓度变化了0.8 mol·L－1，而不是1 s时的实际浓度，B错误；化学反应速率有时不一定能观察到，如酸碱中和反应瞬间即能完成，但几乎没有明显现象发生，D错误。

2．已知反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1 mol·(L·min)－1，则此段时间内以C表示的化学反应速率为(　　)

A．0.5 mol·(L·min)－1　　 B．1 mol·(L·min)－1

C．2 mol·(L·min)－1      D．3 mol·(L·min)－1

解析：选C　v(C)＝2v(A)＝2 mol·(L·min)－1。

3．下列措施对增大反应速率明显有效的是(　　)

A．Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将铝粉改为铝片

B．Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用质量分数为98.3 %的浓硫酸

C．Zn与稀硫酸反应时，适当提高溶液的温度

D．Na与水反应时增大水的用量

解析：选C　A项减小了固体表面积，化学反应速率减小；B项改用98.3%浓硫酸会使铁钝化；C项升温，化学反应速率增大；D项增加水的用量不会提高化学反应速率。

4．(2016·山东淄博高一检测)在一定条件下，将A2和B2两种气体通入1 L密闭容器中，反应按下式进行：xA2(g)＋yB2(g)2C(g)，2 s后测得反应速率如下：v(A2)＝0.4 mol/(L·s)，v(B2)＝1.2 mol/(L·s)，v(C)＝0.8 mol/(L·s)，则该x和y的值分别为(　　)

A．2和3　　　　　　　　B．3和2

C．3和1                D．1和3

解析：选D　x∶y∶2＝v(A2)∶v(B2)∶v(C)＝0.4∶1.2∶0.8＝1∶3∶2，故x＝1，y＝3。

5．对于反应4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，试回答下列有关问题：

(1)常选用哪些物质的浓度的变化来表示该反应的反应速率？__________。

(2)4 s内，生成SO2的速率为0.4 mol·(L·s)－1时，O2减少的速率是________。

(3)测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L－1，则开始时O2的浓度为________。

解析：(1)因为FeS2、Fe2O3为固体，O2、SO2为气体，故可用O2、SO2来表示该反应的反应速率。

(2)v(O2)＝v(SO2)＝×0.4 mol·(L·s)－1＝0.55 mol·(L·s)－1。

(3)4 s内O2的浓度减少了0.55 mol·L－1·s－1×4 s＝2.2 mol·L－1，故开始时O2的浓度为2.8 mol·L－1＋2.2 mol·L－1＝5.0 mol·L－1。

答案：(1)O2、SO2　

(2)0.55 mol·(L·s)－1

(3)5.0 mol·L－1