2.1.1化学反应速率 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2.1.1化学反应速率 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 931.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-07 19:30:29 | ||
图片预览
文档简介
第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率
[核心素养发展目标]
1.了解化学反应速率的概念及其表示方法，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。
2.根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。
一、化学反应速率
化学反应速率的描述
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( )
(2)化学方程式中，任何一种物质均可用v＝求出用该物质表示的化学反应速率( )
(3)化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( )
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同( )
(5)对于不同条件下的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应就一定快( )
(6)在1 L的密闭容器中发生反应：A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在2 min内用B表示的反应速率逐渐减小，用D表示的反应速率逐渐增大( )
1．某温度下6.5 g锌粒与40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸反应，用时10 s时恰好收集H2体积44.8 mL
(0 ℃、101 kPa条件下)。
(1)用锌粒表示的10 s内该反应的速率为____________ g·s－1。
(2)忽略溶液体积的变化，用H＋表示的10 s内该反应的速率为________ mol·L－1·s－1。
(3)忽略溶液体积的变化，用Zn2＋表示的10 s内该反应的速率为________ mol·L－1·s－1。
(4)用H2表示的10 s内该反应的速率为______mol·s－1。
2．已知反应：4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)。
(1)完成下列表格，并计算该反应的化学反应速率。
B C D
起始浓度 1 mol·L－1 0 0
2 min内浓度变化量
2 min末浓度 0.4 mol·L－1
v(B)＝________________；
v(C)＝________________；
v(D)＝________________。
根据计算数据得出的结论：①_______________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(2)有同学根据(1)中结论求出了用物质A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1，你认为是否正确，原因是什么？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
2．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·
L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则此段时间是_______s。
二、化学反应速率的计算与比较
1．化学反应速率的计算——“三段式”法
利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系
如： mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始/(mol·L－1) a b c
转化/(mol·L－1) x
某时刻 t s / mol·L－1 a－x b－ c＋
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。
(1)三段式中只有转化量与化学计量数成正比关系，其余量均不一定。
(2)计算中注意以下量的关系：
对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；
对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；
物质的转化率＝×100%。
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
①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
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，所得数值大的速率大。
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。
1．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量变化如下表所示：
物质 时间 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min末/mol 0.8
已知2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，＝。
(1)起始时n(Y)＝________，n(Q)＝________。
(2)化学方程式中m＝__________，n＝__________，p＝________，q＝________。
(3)用Z表示2 min内的反应速率为_________________________________________。
(4)2 min末Q的转化率为________。
2．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，在四种不同情况下测得的反应速率由快到慢的顺序为_________________________(填序号)。
①v(NH3)＝0.2 mol·L－1·s－1
②v(O2)＝0.24 mol·L－1·s－1
③v(H2O)＝15 mol·L－1·min－1
④v(NO)＝9 mol·L－1·min－1
3．Ⅰ.将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·
L－1·min－1。
(1)经5 min后A的浓度为______________。
(2)反应开始前充入容器中B的物质的量为________________________。
(3)B的平均反应速率为________________。
(4)x的值为________________。
Ⅱ.对于反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)，下列分别表示不同条件下的反应速率，则反应速率大小关系是______________________。
①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1
②v(B)＝1.20 mol·L－1·min－1
③v(C)＝2.40 mol·L－1·min－1
④v(D)＝0.02 mol·L－1·s－1
三、化学反应速率的测定
1．测定原理
注意 在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2．常用的测定方法
(1)对于有气体生成的反应：可测定________________________或______________________；或恒容容器中测定一段时间内的气体压强变化。
(2)对于有固体参加的反应，可测定一段时间内____________________。
(3)对于有酸碱参与的反应，可测定一段时间内溶液中____________________的变化。
(4)对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需________，或仪器测定透光率、颜色深浅等。
(5)对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的________。
1．化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是( )
选项 化学反应 测量依据(单位时间内)
A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g) 压强变化
B Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) 氢气体积
C 2NO2(g)N2O4(g) 颜色深浅
D Ca(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋2NaOH(aq) 沉淀质量
2.设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验。
(1)按如图装置安装仪器，加入一定量碳酸钙然后快速加入1 mol·L－1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的____________。
(2)实验中所用仪器有：锥形瓶、双孔塞、直角导气管、______________、50 mL注射器、铁架台、________。
(3)按如图装置，测定1 mol·L－1的盐酸分别与块状碳酸钙、粉状碳酸钙反应的速率，实验时，已限定了两次实验时间均为1 min，还需要测定的另一个数据是____________________。实验结束后，得到的结论是__________________________________________________。
第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率
[核心素养发展目标] 1.了解化学反应速率的概念及其表示方法，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。2.根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。
一、化学反应速率
化学反应速率的描述
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( )
(2)化学方程式中，任何一种物质均可用v＝求出用该物质表示的化学反应速率( )
(3)化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( )
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同( )
(5)对于不同条件下的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应就一定快( )
(6)在1 L的密闭容器中发生反应：A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在2 min内用B表示的反应速率逐渐减小，用D表示的反应速率逐渐增大( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6) ×
1．某温度下6.5 g锌粒与40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸反应，用时10 s时恰好收集H2体积44.8 mL
(0 ℃、101 kPa条件下)。
(1)用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s－1。
(2)忽略溶液体积的变化，用H＋表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1。
(3)忽略溶液体积的变化，用Zn2＋表示的10 s内该反应的速率为0.005 mol·L－1·s－1。
(4)用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s－1。
解析 0 ℃、101 kPa条件下，H2的体积为44.8 mL，其物质的量为0.002 mol，则根据反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑可知：Zn～H2SO4～ZnSO4～H2，|Δn(Zn)|＝|Δn(H2SO4)|＝|Δn(ZnSO4)|＝|Δn(H2)|＝0.002 mol。|Δm(Zn)|＝0.002 mol×65 g·mol－1＝0.13 g，v(Zn)＝＝0.013 g·s－1；v(H＋)＝＝0.01 mol·L－1·s－1；v(Zn2＋)＝＝0.005 mol·L－1·
s－1；v(H2)＝＝0.000 2 mol·s－1。
2．已知反应：4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)。
(1)完成下列表格，并计算该反应的化学反应速率。
B C D
起始浓度 1 mol·L－1 0 0
2 min内浓度变化量 0.6 mol·L－1 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1
2 min末浓度 0.4 mol·L－1 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1
v(B)＝0.3 mol·L－1·min－1；
v(C)＝0.2 mol·L－1·min－1；
v(D)＝0.1 mol·L－1·min－1。
根据计算数据得出的结论：①在同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，其数值大小不一定相同，但表示的意义(快慢)相同，即一种物质的速率就代表了整个化学反应的速率。②用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝化学计量数之比。
(2)有同学根据(1)中结论求出了用物质A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1，你认为是否正确，原因是什么？
提示 不正确，固体或纯液体在反应中认为浓度不变，所以不能用固体、纯液体的浓度变化来表示化学反应速率。
1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
答案 C
2．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·
L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则此段时间是_______s。
答案 2
解析 已知用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)＝v(H2)＝×0.45 mol·L－1·s－1＝0.3 mol·L－1·s－1，所以Δt＝＝2 s。
二、化学反应速率的计算与比较
1．化学反应速率的计算——“三段式”法
利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系
如： mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始/(mol·L－1) a b c
转化/(mol·L－1) x
某时刻 t s / mol·L－1 a－x b－ c＋
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。
(1)三段式中只有转化量与化学计量数成正比关系，其余量均不一定。
(2)计算中注意以下量的关系：
对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；
对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；
物质的转化率＝×100%。
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
①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
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，所得数值大的速率大。
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。
1．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量变化如下表所示：
物质 时间 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min末/mol 0.8
已知2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，＝。
(1)起始时n(Y)＝________，n(Q)＝________。
(2)化学方程式中m＝__________，n＝__________，p＝________，q＝________。
(3)用Z表示2 min内的反应速率为__________________________________________。
(4)2 min末Q的转化率为________。
答案 (1)2.3 mol 3.0 mol (2)1 4 2 3 (3)0.05 mol·L－1·min－1 (4)10%
解析 解题时明确化学反应速率与化学计量数的关系以及化学计算的方法。对比X的起始量和2 min末的量，可知反应逆向进行。
|Δn(Q)|＝|v(Q)·V·Δt|＝0.075 mol·L－1·min－1×2 L×2 min＝0.3 mol，
对反应过程作“三段式”分析如下：
mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)
起始/mol 0.7 n(Y) 1 n(Q)
转化/mol Δn(X) Δn(Y) Δn(Z) Δn(Q)
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
故Δn(X)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol
Δn(Z)＝0.8 mol－1 mol＝－0.2 mol
n(Q)＝0.3 mol＋2.7 mol＝3.0 mol
(1)因＝＝＝
Δn(Y)＝0.4 mol
n(Y)＝2.7 mol－0.4 mol＝2.3 mol。
(2)m∶n∶p∶q＝Δn(X)∶Δn(Y)∶|Δn(Z)|∶|Δn(Q)|＝0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶4∶2∶3。
(3)＝，v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，故v(Z)＝0.05 mol·L－1·min－1。
(4)2 min 末Q的转化率α(Q)＝×100%＝×100%＝10%。
2．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，在四种不同情况下测得的反应速率由快到慢的顺序为________________(填序号)。
①v(NH3)＝0.2 mol·L－1·s－1
②v(O2)＝0.24 mol·L－1·s－1
③v(H2O)＝15 mol·L－1·min－1
④v(NO)＝9 mol·L－1·min－1
答案 ①>②>③>④
3．Ⅰ.将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(g)，经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·
L－1·min－1。
(1)经5 min后A的浓度为______________。
(2)反应开始前充入容器中B的物质的量为___________________________________。
(3)B的平均反应速率为________________。
(4)x的值为________________。
Ⅱ.对于反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)，下列分别表示不同条件下的反应速率，则反应速率大小关系是______________________。
①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1
②v(B)＝1.20 mol·L－1·min－1
③v(C)＝2.40 mol·L－1·min－1
④v(D)＝0.02 mol·L－1·s－1
答案 Ⅰ. (1)0.75 mol·L－1 (2)3 mol
(3)0.05 mol·L－1·min－1 (4)2 Ⅱ.③>①＝④>②
解析 Ⅰ. (1)5 min内C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1，则生成C的物质的量是1 mol，生成D的物质的量为1 mol，根据物质的量变化量之比等于相应的化学计量数之比可知，x＝2。则
3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)
起始/mol n n 0 0
转化/mol 1.5 0.5 1.0 1.0
5 min末/mol n－1.5 n－0.5 1.0 1.0
所以有(n－1.5)∶(n－0.5)＝3∶5
解得n＝3 mol，所以此时A物质的浓度为0.75 mol·L－1。(2)由以上分析可得反应开始前充入容器中B的物质的量为3 mol。(3)化学反应速率之比等于相应的化学计量数之比，C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1，所以B的平均反应速率为0.05 mol·L－1·min－1。
Ⅱ.比较不同条件下的反应速率时应转化成同一物质的速率进行比较，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比进行转换，以A的速率为标准，①对应的v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1；②对应的v(A)＝＝＝0.4 mol·L－1·min－1；③v(A)＝＝＝1.20 mol·L－1·min－1；④v(A)＝＝＝0.6 mol·
L－1·min－1。可知反应速率的大小关系为③>①＝④>②。
三、化学反应速率的测定
1．测定原理
注意 在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2．常用的测定方法
(1)对于有气体生成的反应：可测定相同时间内收集气体的体积或收集等量气体所用的时间；或恒容容器中测定一段时间内的气体压强变化。
(2)对于有固体参加的反应，可测定一段时间内消耗固体质量的多少。
(3)对于有酸碱参与的反应，可测定一段时间内溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。
(4)对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需时间，或仪器测定透光率、颜色深浅等。
(5)对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的时间。
1．化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是( )
选项 化学反应 测量依据(单位时间内)
A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g) 压强变化
B Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) 氢气体积
C 2NO2(g)??N2O4(g) 颜色深浅
D Ca(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋2NaOH(aq) 沉淀质量
答案 A
解析 A项，该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强不变；B项，单位时间内H2体积变化大，速率快；C项，2NO2(g)N2O4(g)，NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体，可以用单位时间内气体颜色的变化来衡量反应的快慢；D项，单位时间内产生沉淀的质量越多，速率越快。
2．设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验。
(1)按如图装置安装仪器，加入一定量碳酸钙然后快速加入1 mol·L－1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的____________。
(2)实验中所用仪器有：锥形瓶、双孔塞、直角导气管、______________、50 mL注射器、铁架台、________。
(3)按如图装置，测定1 mol·L－1的盐酸分别与块状碳酸钙、粉状碳酸钙反应的速率，实验时，已限定了两次实验时间均为1 min，还需要测定的另一个数据是____________________。实验结束后，得到的结论是__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)时间 (2)分液漏斗 秒表 (3)收集到气体的体积 其他条件相同时，粉状碳酸钙与盐酸的反应速率比块状碳酸钙与盐酸的反应速率快
第1课时 化学反应速率
[核心素养发展目标]
1.了解化学反应速率的概念及其表示方法，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。
2.根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。
一、化学反应速率
化学反应速率的描述
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( )
(2)化学方程式中，任何一种物质均可用v＝求出用该物质表示的化学反应速率( )
(3)化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( )
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同( )
(5)对于不同条件下的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应就一定快( )
(6)在1 L的密闭容器中发生反应：A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在2 min内用B表示的反应速率逐渐减小，用D表示的反应速率逐渐增大( )
1．某温度下6.5 g锌粒与40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸反应，用时10 s时恰好收集H2体积44.8 mL
(0 ℃、101 kPa条件下)。
(1)用锌粒表示的10 s内该反应的速率为____________ g·s－1。
(2)忽略溶液体积的变化，用H＋表示的10 s内该反应的速率为________ mol·L－1·s－1。
(3)忽略溶液体积的变化，用Zn2＋表示的10 s内该反应的速率为________ mol·L－1·s－1。
(4)用H2表示的10 s内该反应的速率为______mol·s－1。
2．已知反应：4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)。
(1)完成下列表格，并计算该反应的化学反应速率。
B C D
起始浓度 1 mol·L－1 0 0
2 min内浓度变化量
2 min末浓度 0.4 mol·L－1
v(B)＝________________；
v(C)＝________________；
v(D)＝________________。
根据计算数据得出的结论：①_______________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(2)有同学根据(1)中结论求出了用物质A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1，你认为是否正确，原因是什么？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
2．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·
L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则此段时间是_______s。
二、化学反应速率的计算与比较
1．化学反应速率的计算——“三段式”法
利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系
如： mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始/(mol·L－1) a b c
转化/(mol·L－1) x
某时刻 t s / mol·L－1 a－x b－ c＋
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。
(1)三段式中只有转化量与化学计量数成正比关系，其余量均不一定。
(2)计算中注意以下量的关系：
对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；
对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；
物质的转化率＝×100%。
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
①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
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，所得数值大的速率大。
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。
1．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量变化如下表所示：
物质 时间 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min末/mol 0.8
已知2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，＝。
(1)起始时n(Y)＝________，n(Q)＝________。
(2)化学方程式中m＝__________，n＝__________，p＝________，q＝________。
(3)用Z表示2 min内的反应速率为_________________________________________。
(4)2 min末Q的转化率为________。
2．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，在四种不同情况下测得的反应速率由快到慢的顺序为_________________________(填序号)。
①v(NH3)＝0.2 mol·L－1·s－1
②v(O2)＝0.24 mol·L－1·s－1
③v(H2O)＝15 mol·L－1·min－1
④v(NO)＝9 mol·L－1·min－1
3．Ⅰ.将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·
L－1·min－1。
(1)经5 min后A的浓度为______________。
(2)反应开始前充入容器中B的物质的量为________________________。
(3)B的平均反应速率为________________。
(4)x的值为________________。
Ⅱ.对于反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)，下列分别表示不同条件下的反应速率，则反应速率大小关系是______________________。
①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1
②v(B)＝1.20 mol·L－1·min－1
③v(C)＝2.40 mol·L－1·min－1
④v(D)＝0.02 mol·L－1·s－1
三、化学反应速率的测定
1．测定原理
注意 在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2．常用的测定方法
(1)对于有气体生成的反应：可测定________________________或______________________；或恒容容器中测定一段时间内的气体压强变化。
(2)对于有固体参加的反应，可测定一段时间内____________________。
(3)对于有酸碱参与的反应，可测定一段时间内溶液中____________________的变化。
(4)对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需________，或仪器测定透光率、颜色深浅等。
(5)对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的________。
1．化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是( )
选项 化学反应 测量依据(单位时间内)
A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g) 压强变化
B Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) 氢气体积
C 2NO2(g)N2O4(g) 颜色深浅
D Ca(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋2NaOH(aq) 沉淀质量
2.设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验。
(1)按如图装置安装仪器，加入一定量碳酸钙然后快速加入1 mol·L－1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的____________。
(2)实验中所用仪器有：锥形瓶、双孔塞、直角导气管、______________、50 mL注射器、铁架台、________。
(3)按如图装置，测定1 mol·L－1的盐酸分别与块状碳酸钙、粉状碳酸钙反应的速率，实验时，已限定了两次实验时间均为1 min，还需要测定的另一个数据是____________________。实验结束后，得到的结论是__________________________________________________。
第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率
[核心素养发展目标] 1.了解化学反应速率的概念及其表示方法，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。2.根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。
一、化学反应速率
化学反应速率的描述
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( )
(2)化学方程式中，任何一种物质均可用v＝求出用该物质表示的化学反应速率( )
(3)化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( )
(4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同( )
(5)对于不同条件下的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应就一定快( )
(6)在1 L的密闭容器中发生反应：A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在2 min内用B表示的反应速率逐渐减小，用D表示的反应速率逐渐增大( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6) ×
1．某温度下6.5 g锌粒与40 mL 2.5 mol·L－1的硫酸反应，用时10 s时恰好收集H2体积44.8 mL
(0 ℃、101 kPa条件下)。
(1)用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s－1。
(2)忽略溶液体积的变化，用H＋表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L－1·s－1。
(3)忽略溶液体积的变化，用Zn2＋表示的10 s内该反应的速率为0.005 mol·L－1·s－1。
(4)用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s－1。
解析 0 ℃、101 kPa条件下，H2的体积为44.8 mL，其物质的量为0.002 mol，则根据反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑可知：Zn～H2SO4～ZnSO4～H2，|Δn(Zn)|＝|Δn(H2SO4)|＝|Δn(ZnSO4)|＝|Δn(H2)|＝0.002 mol。|Δm(Zn)|＝0.002 mol×65 g·mol－1＝0.13 g，v(Zn)＝＝0.013 g·s－1；v(H＋)＝＝0.01 mol·L－1·s－1；v(Zn2＋)＝＝0.005 mol·L－1·
s－1；v(H2)＝＝0.000 2 mol·s－1。
2．已知反应：4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)。
(1)完成下列表格，并计算该反应的化学反应速率。
B C D
起始浓度 1 mol·L－1 0 0
2 min内浓度变化量 0.6 mol·L－1 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1
2 min末浓度 0.4 mol·L－1 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1
v(B)＝0.3 mol·L－1·min－1；
v(C)＝0.2 mol·L－1·min－1；
v(D)＝0.1 mol·L－1·min－1。
根据计算数据得出的结论：①在同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，其数值大小不一定相同，但表示的意义(快慢)相同，即一种物质的速率就代表了整个化学反应的速率。②用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝化学计量数之比。
(2)有同学根据(1)中结论求出了用物质A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1，你认为是否正确，原因是什么？
提示 不正确，固体或纯液体在反应中认为浓度不变，所以不能用固体、纯液体的浓度变化来表示化学反应速率。
1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
答案 C
2．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·
L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则此段时间是_______s。
答案 2
解析 已知用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)＝v(H2)＝×0.45 mol·L－1·s－1＝0.3 mol·L－1·s－1，所以Δt＝＝2 s。
二、化学反应速率的计算与比较
1．化学反应速率的计算——“三段式”法
利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系
如： mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始/(mol·L－1) a b c
转化/(mol·L－1) x
某时刻 t s / mol·L－1 a－x b－ c＋
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。
(1)三段式中只有转化量与化学计量数成正比关系，其余量均不一定。
(2)计算中注意以下量的关系：
对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；
对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)；
物质的转化率＝×100%。
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
①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
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，所得数值大的速率大。
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。
1．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量变化如下表所示：
物质 时间 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min末/mol 0.8
已知2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，＝。
(1)起始时n(Y)＝________，n(Q)＝________。
(2)化学方程式中m＝__________，n＝__________，p＝________，q＝________。
(3)用Z表示2 min内的反应速率为__________________________________________。
(4)2 min末Q的转化率为________。
答案 (1)2.3 mol 3.0 mol (2)1 4 2 3 (3)0.05 mol·L－1·min－1 (4)10%
解析 解题时明确化学反应速率与化学计量数的关系以及化学计算的方法。对比X的起始量和2 min末的量，可知反应逆向进行。
|Δn(Q)|＝|v(Q)·V·Δt|＝0.075 mol·L－1·min－1×2 L×2 min＝0.3 mol，
对反应过程作“三段式”分析如下：
mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)
起始/mol 0.7 n(Y) 1 n(Q)
转化/mol Δn(X) Δn(Y) Δn(Z) Δn(Q)
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
故Δn(X)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol
Δn(Z)＝0.8 mol－1 mol＝－0.2 mol
n(Q)＝0.3 mol＋2.7 mol＝3.0 mol
(1)因＝＝＝
Δn(Y)＝0.4 mol
n(Y)＝2.7 mol－0.4 mol＝2.3 mol。
(2)m∶n∶p∶q＝Δn(X)∶Δn(Y)∶|Δn(Z)|∶|Δn(Q)|＝0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶4∶2∶3。
(3)＝，v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，故v(Z)＝0.05 mol·L－1·min－1。
(4)2 min 末Q的转化率α(Q)＝×100%＝×100%＝10%。
2．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，在四种不同情况下测得的反应速率由快到慢的顺序为________________(填序号)。
①v(NH3)＝0.2 mol·L－1·s－1
②v(O2)＝0.24 mol·L－1·s－1
③v(H2O)＝15 mol·L－1·min－1
④v(NO)＝9 mol·L－1·min－1
答案 ①>②>③>④
3．Ⅰ.将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(g)，经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·
L－1·min－1。
(1)经5 min后A的浓度为______________。
(2)反应开始前充入容器中B的物质的量为___________________________________。
(3)B的平均反应速率为________________。
(4)x的值为________________。
Ⅱ.对于反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)，下列分别表示不同条件下的反应速率，则反应速率大小关系是______________________。
①v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1
②v(B)＝1.20 mol·L－1·min－1
③v(C)＝2.40 mol·L－1·min－1
④v(D)＝0.02 mol·L－1·s－1
答案 Ⅰ. (1)0.75 mol·L－1 (2)3 mol
(3)0.05 mol·L－1·min－1 (4)2 Ⅱ.③>①＝④>②
解析 Ⅰ. (1)5 min内C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1，则生成C的物质的量是1 mol，生成D的物质的量为1 mol，根据物质的量变化量之比等于相应的化学计量数之比可知，x＝2。则
3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)
起始/mol n n 0 0
转化/mol 1.5 0.5 1.0 1.0
5 min末/mol n－1.5 n－0.5 1.0 1.0
所以有(n－1.5)∶(n－0.5)＝3∶5
解得n＝3 mol，所以此时A物质的浓度为0.75 mol·L－1。(2)由以上分析可得反应开始前充入容器中B的物质的量为3 mol。(3)化学反应速率之比等于相应的化学计量数之比，C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1，所以B的平均反应速率为0.05 mol·L－1·min－1。
Ⅱ.比较不同条件下的反应速率时应转化成同一物质的速率进行比较，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比进行转换，以A的速率为标准，①对应的v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1；②对应的v(A)＝＝＝0.4 mol·L－1·min－1；③v(A)＝＝＝1.20 mol·L－1·min－1；④v(A)＝＝＝0.6 mol·
L－1·min－1。可知反应速率的大小关系为③>①＝④>②。
三、化学反应速率的测定
1．测定原理
注意 在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2．常用的测定方法
(1)对于有气体生成的反应：可测定相同时间内收集气体的体积或收集等量气体所用的时间；或恒容容器中测定一段时间内的气体压强变化。
(2)对于有固体参加的反应，可测定一段时间内消耗固体质量的多少。
(3)对于有酸碱参与的反应，可测定一段时间内溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。
(4)对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需时间，或仪器测定透光率、颜色深浅等。
(5)对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的时间。
1．化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是( )
选项 化学反应 测量依据(单位时间内)
A CO(g)＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g) 压强变化
B Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) 氢气体积
C 2NO2(g)??N2O4(g) 颜色深浅
D Ca(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋2NaOH(aq) 沉淀质量
答案 A
解析 A项，该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强不变；B项，单位时间内H2体积变化大，速率快；C项，2NO2(g)N2O4(g)，NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体，可以用单位时间内气体颜色的变化来衡量反应的快慢；D项，单位时间内产生沉淀的质量越多，速率越快。
2．设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验。
(1)按如图装置安装仪器，加入一定量碳酸钙然后快速加入1 mol·L－1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的____________。
(2)实验中所用仪器有：锥形瓶、双孔塞、直角导气管、______________、50 mL注射器、铁架台、________。
(3)按如图装置，测定1 mol·L－1的盐酸分别与块状碳酸钙、粉状碳酸钙反应的速率，实验时，已限定了两次实验时间均为1 min，还需要测定的另一个数据是____________________。实验结束后，得到的结论是__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)时间 (2)分液漏斗 秒表 (3)收集到气体的体积 其他条件相同时，粉状碳酸钙与盐酸的反应速率比块状碳酸钙与盐酸的反应速率快