人教版高中化学必修二教学资料,复习补习资料(巩固练习):15【基础】化学反应的速率

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名称 人教版高中化学必修二教学资料,复习补习资料(巩固练习):15【基础】化学反应的速率
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2019-12-10 14:51:15

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化学反应的速率

【学习目标】
1、了解化学反应速率的概念和表示方法;   2、掌握化学反应速率的影响因素;   3、了解改变化学反应速率的意义;  
4、学会化学反应速率的计算方法。
【要点梳理】
【 化学反应的旋律—化学反应速率 小结】
要点一、化学反应速率
1、定义
化学反应速率通常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(均取正值)来表示。
化学反应正方向(从左向右)进行的反应速率称为正反应速率;化学反应逆方向(从右向左)进行的反应速率称为逆反应速率。    2、表示方法
若浓度用物质的量浓度(c)来表示,单位为mol/L;时间用t来表示,单位为秒(s)或分(min)或小时(h),则化学反应速率的数学表达式为:   v = △c/ t 单位:mol/(L·s) 或 mol/(L·min) 或 mol/(L·h)   要点诠释:
(1)化学反应速率是指某时间段内的平均反应速率,而不是某时刻的瞬时速率。   (2)化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢,均为正值。   (3)因为纯固体、纯液体的浓度视为定值,所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应。   (4)同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率,数值可能不同,但表示的意义相同。因此,表示化学反应的速率时,必须说明是用反应物或生成物中的哪种物质做标准。   (5)对于同一反应,各物质化学反应速率之比=化学计量数之比=各物质转化浓度之比。     如:化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
【 化学反应的旋律—化学反应速率I 影响化学反应速率的因素】
要点二、影响化学反应速率的因素   1、内因(主要因素)
化学反应的速率是由反应物的性质决定的,即由反应物的分子结构或原子结构决定的。   2、外因(次要因素)   (1)浓度:其他条件不变时,增大反应物浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物浓度,可以减小化学反应速率。   要点诠释:此规律只适用于气体反应或溶液中的反应,对于固体或纯液体反应物,一般情况下其浓度是常数,因此改变它们的量不会改变化学反应速率。   (2)压强:对于有气体参加的化学反应,若其他条件不变,增大压强,反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。若参加反应的物质为固体或液体(溶液),由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。对于有气体参加的可逆反应,增大压强,正反应速率、逆反应速率都增大;减小压强,正反应速率、逆反应速率都减小。   要点诠释:对于气体反应体系,有以下几种情况:
①恒温时:增加压强体积减小浓度增大反应速率加快   ②恒容时:充入气体反应物总压增大浓度增大反应速率加快         充入稀有气体总压增大,但各分压不变,即各物质的浓度不变,反应速率不变   ③恒压时:充入稀有气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢
总之,压强改变,若引起浓度改变,则速率改变。   (3)温度:其他条件不变时,升高温度,可以增大反应速率,降低温度可以减慢反应速率。实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。温度对吸热反应、放热反应都适用。   (4)催化剂:催化剂能改变化学反应速率,但不能使本不发生的反应成为可能。可以提高反应速率的催化剂称为正催化剂,可以减缓反应速率的催化剂称为负催化剂。大多数的化工生产中,都有使用催化剂,而催化剂具有高度的选择性(专一性)。   要点诠释:
①没有特别说明,催化剂均指正催化剂。   ②注意催化剂中毒的问题。   ③催化剂要参与反应,但在整个反应结束后化学性质和质量没有发生变化。   (5)其他因素:光、超声波、反应物颗粒、扩散速度、溶剂等。
【典型例题】
类型一:化学反应速率
例1、反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(s),经2min,B的浓度减少0.6mol/L。对此化学反应速率的正确表示是(  )
A.用A表示的反应速率是0.4mol/(L·min)
B.分别用B、C表示反应的速率,其比值是3:2
C.在2min末的反应速率,用B表示是0.3mol/(L·min)
D.在这2min内B和C两物质浓度都逐渐减小
【答案】B
【解析】A为固体,一般不用固体表示反应速率,因为固体的浓度一般视为常数,所以A项错误;同一反应用不同物质表示的化学反应速率,其比值与化学方程式中化学计量数成正比,故B正确;v(B)=0.3mol/(L·min)为平均值,并非2min末的反应速率,所以C项错误;B为反应物,C为生成物,两者不可能同时减小,故D项错误。
【总结升华】用不同物质表示同一时间段内的同一化学反应的速率时,其速率之比等于化学方程式中化学计量数之比。
举一反三:
【变式1】(2019 山东临沂)下列关于化学反应速率的说法中正确的是
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0.2 mol?L-1?s-1是指1秒钟某物质的浓度为0.2 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,反应速率越大,反应现象就越明显
【答案】C
【解析】化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量,A项错误;化学反应速率为0.2 mol?L-1?s-1是指某物质每秒钟内浓度变化0.2 mol?L-1,B项错误;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项正确;很多反应没有明显现象,反应现象并不随反应的快慢发生变化,D项错误。
类型二:化学反应速率的计算
例2、在2L的密闭容器中,加入3molH2和1mol的N2,发生 N2?+ 3H22NH3?。在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求该反应的化学反应速率。   【答案】v(N2)== 0.05?mol/(L·s) v(H2)== 0.15 mol/(L·s) v(NH3)== 0.1mol/(L·s)
【解析】        N2?+ 3H2?2NH3   起始量(mol):   1   3     0   2s末量(mol): 1-0.2 3-0.6   0.4   变化量(mol):  0.2   0.6    0.4   则 v(N2)==0.2/(2×2)==0.05?mol/(L·s) v(H2)==0.6/(2×2)==0.15 mol/(L·s)
 v(NH3)==0.4/(2×2)==0.1mol/(L·s)   【总结升华】理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题:   (1)上述化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率。   (2)无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。   (3)对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。   (4)在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。即v(N2):v(H2)?:v(NH3)= 1 :3 :2?。   (5)对于在一个容器中的一般反应 aA + bB == cC + dD来说有:   vA?:vB?:vC?:vD?=== △cA?:△cB?:△cC?:△cD?=== △nA?:△nB?:△nC?:△nD?==== a :b :c :d   (6)用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时,应选择同一物质来比较。
举一反三:
【 化学反应的旋律—化学反应速率 例2】
【变式1】对于反应 N2 + 3H2 2NH3,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.v(N2)=0.2 mol/(L·s) B.v(H2)=1.4 mol/(L·min)
C.v(H2)=0.45mol/(L·s) D.v(NH3)=9 mol/(L·min)
【答案】A
【变式2】在2L密闭容器中加入4molA和6molB,发生下列反应:4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g),若经过5s后,剩下的A是2.5mol,则B的反应速率是(  )   A.0.45mol/(L·s)       B.0.15 mol/(L·s)   C.0.225 mol/(L·s)      D.0.9 mol/(L·s)
  【答案】C
【解析】本题主要考查化学反应速率的概念。化学反应速率是用单位时间内物质浓度的变化量来表示,本题中所给物质的量分别为A:4mol,B:6mol,在计算过程中应注意换算为浓度。      又根据化学反应速率的比等于化学方程式中各物质的计量数(系数)之比:vA∶vB=4∶6   
类型三:影响化学反应速率的因素
例3、一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率且不影响生成H2的总量,可向盐酸中加入定量的( )   A.Na2CO3粉末     B.K2SO4溶液   C.NH4Cl固体      D.水   【答案】BD
【解析】此反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑,因为铁是固体,要在一定温度下减缓反应速率,应该采用降低浓度的方法。降低H+浓度的方法有两种:一种是加入一种能与H+反应的物质,如加入碳酸钠(固体),由于碳酸钠与H+反应生成二氧化碳气体,使H+浓度降低,反应速率减慢,但由于消耗H+,从而使产生H2的总量减少,不符合题意;另一种方法是加水稀释,既可以降低H+浓度,使反应速率减慢,又不改变H+的总量,使产生氢气的总量保持不变;加入硫酸钾溶液与加入水的作用是相同的。
【总结升华】本题考查了影响化学反应速率的外界因素。影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质(内因),对确定的化学反应来说,浓度、温度、压强、催化剂、反应物接触面积的大小也会对反应速率产生影响。解答此类题目时,应结合外界条件对反应速率的影响、各因素的适用范围及注意事项等,对具体问题作出分析和解答。
举一反三:
【变式1】下列措施肯定能使化学反应速率增大的是( )   A.增大反应物的量     B.增加压强      C.升高温度     D.使用催化剂   【答案】C
【解析】反应物若是固体或纯液体,增加反应物的量或改变压强不影响反应速率;温度影响反应速率,与反应物的状态无关;催化剂有正负之分。  【变式2】(2019 广东肇庆)下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是 (  )
A.Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应
D.Cu与浓H2SO4能反应,而不与稀H2SO4反应
【答案】A
【解析】要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素,则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致,选项C为反应条件不同所致,唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
【巩固练习】
一、选择题(每题有1-2个选项符合题意)
1.室温下,下列反应的化学反应速率最慢的是( )
A.H2+F2→HF B.H2+N2→NH3
C.Ag++Cl-→AgCl D.H++OH-→H2O
2.下列说法中正确的是(  )
A.升高温度只能加快吸热反应速率
B.对于任何反应,增大压强都可加快反应速率
C.使用正催化剂只加快正反应速率
D.催化剂可以改变反应速率
3.把下列四种X溶液,分别加入四个盛有10mL2mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到50mL,此时X和盐酸能缓慢地进行反应。其中反应速率最大的是(  )
A.20mL3mol·L-1的X溶液
B.20mL2mol·L-1的X溶液
C.10mL4mol·L-1的X溶液
D.10mL2mol·L-1的X溶液
4.(2019 山西太原)在2L密闭容器中发生反应N2+3H22NH3,经一段时间后NH3的物质的量增加了2.4 mol,这段时间内用氢气表示的反应速率为0.6mol/(L·s),则这段时间为
A.6 s B.4 s C.3 s D.2 s
5.为了说明影响化学反应快慢的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下A-D四个实验,你认为结论不正确的是(  )
A.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下,会发现光照可以加快浓硝酸的分解。
B.将相同大小、相同质量的镁条和铝条与相同浓度盐酸反应,两种速率一样大。
C.两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热,产生氧气的快慢不同
D.相同条件下等质量的块状和粉状大理石与相同浓度盐酸反应时,粉状的反应速率快
6. 不是由于催化作用使反应速率加快的是?( )   A、利用KClO3固体加热分解制氧气时,加入少量MnO2固体   B、加热H2O2水溶液制氧气时,加入少量MnO2固体   C、实验室用浓盐酸制氯气,需加入MnO2固体加热   D、锌与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜
7. (2019 东北三校质检)对于反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),下列四个数据是在不同条件下测出的该反应的化学反应速率,其中最快的是(  )
A.v(D) =0. 4mol/(L·s) B.v(C) =30mol/(L·min)
C.v(B) =36mol/(L·min) D.v(A) =0.15mol/(L·s)
8.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示:下列描述正确的是( )
  A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s)?   B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol/L   C.反应开始到10s时,Y的转化率为79.0%   D.反应的化学方程式为:X(g)+Y(g)Z(g) 9.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),若反应速率分别用 v(NH3 )、v(O2 )、v(NO)、v(H2O)mol/(L·min)表示,则下列关系正确的是(  )
A.4v(NH3)=5v(O2) B.5v(O2)=6v(H2O)
C.2v(NH3)=3v(H2O) D.4v(O2)=5v(NO)
10.下列措施对增大反应速率明显有效的是( )
A.Na与水反应时增大水的用量
B.Fe与浓硫酸反应制取H2时,适当加热
C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强
D.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将铝片改为铝粉
二、非选择题
1. 某一化学反应,若温度每升高10℃,反应速率提高到原来的3倍,如果在20℃时,该反应的速率为0.2mol/ (L·s),将温度升到60℃进行该反应,其反应速率应为多少?
2.(2019 广东潮州)对于H2O2分解反应,Cu2+也有一定的催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:
(1)定性分析:如图甲可通过观察________________________,定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是______________。
(2)定量分析:用图乙所示装置做对照实验,实验时均以生成40 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是
_________________________________________________________________。
【答案与解析】
一、选择题
1.B
【解析】一般而言,在溶液中发生的离子反应进行得较快;A项反应在黑暗处就可发生爆炸;B项反应则需要高温、高压及催化剂。
2.D
【解析】掌握每一种外界因素对化学反应速率是如何影响的,就不难解出答案。本题考查对影响化学反应速率因素的理解。温度升高不论对放热反应还是吸热反应,反应速率都是增大的,只是增大的倍数不同,吸热反应增大的倍数多,放热反应增大的倍数少。压强对于有气体参加的反应速率的改变,实质上是指对容器体积的改变而引起参加反应的气体浓度变化所致。在可逆反应中,催化剂可同等程度地改变(加快或减慢)正、逆反应速率
本题考查了影响反应速率的因素,应注意各因素的适用范围及注意事项。正催化剂是指能加快反应速率的催化剂;负催化剂是指能减慢反应速率的催化剂。对可逆反应来说,催化剂对正、逆反应速率的影响是完全一致的。
3.A
【解析】由题意可知,四种情况盐酸的量相同,则起始时X的浓度最大者反应速率最大,由于四种情况溶液的体积均为50mL,所以加入的X的物质的量最大者,浓度即为最大,无需计算,观察即得:n(X)A>n(X)B=n(X)C>n(X)D。
4.C
【解析】本题考查反应速率的计算。常用到的公式是速率表达式和用不同物质表示速率和化学计量数关系进行计算。计算时要注意单位的一致性。因为NH3的物质的量增加了2.4mol,根据化学方程式,H2物质的量减少了3.6mol,则用氢气表示的反应速率为v(H2)=3.6mol÷2L÷t=0.6mol?L-1?s-1,则t=3s。
5.B
【解析】本题考查外界条件对化学反应速率的影响。B中镁、铝性质不同,反应速率在相同外界条件下不同。
6.CD
【解析】C选项中MnO2参与化学反应,是反应物而不是催化剂;D选项中构成了Cu-Zn原电池,使反应速率加快。
7.B
【解析】本题考查化学反应速率快慢比较。不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,将所有的速率都转化为同一物质表示的速率进行比较,注意保持单位一致。A.v(D)=0.4mol/(L·s),可换算为v(A)=0.2mol/(L·s);B.v(C)=30mol/(L·min)=0.5 mol/(L·s),可换算为v(A)=0.25mol/(L·s);C.v(B) =36mol/(L·min)=0.6 mol/(L·s);可换算为v(A) =0.2mol/(L·s);D.v(A) =0.15mol/(L·s);综上比较得最快的为B。故选B。
8.C 
【解析】由图可知,反应达到10s时达到平衡,Z的物质的量增加了1.58mol,X由1.20mol减少到0.42mol,Y由1.00mol减少到0.21mol,所以Y的转化率为,X的物质的量浓度减少了;用Z表示的反应速率为;X、Y、Z的物质的量变化量之比为0.78:0.79:1.58=1:1:2,所以化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。 9.D
【解析】速率之比等于方程式的计量系数之比,只有D正确。
10.D
【解析】Na与水反应时水过量,因此,增大水的用量不会增大反应速率,A选项错误;Fe与浓硫酸反应产生的气体不是H2,而是SO2,则B选项也错误;C选项中为两溶液间的反应,没有气体参加,增大压强对反应速率没有影响;D选项中将铝片改为铝粉,增大固体的表面积,可以增大反应速率,故选D。
二、非选择题
1.反应速率为16.2mol/(L·s)
【解析】由20℃升温到60℃,增加了4个10℃,因此60℃时的反应速率应为20℃时反应速率的34倍,则60℃时的反应速率为
0.2mol/(L·s)×34=16.2mol/(L·s)
2.(1)溶液中气泡产生的速率 排除氯离子的干扰
(2)收集40 mL气体所需的时间
【解析】(1)通过观察气泡产生的速率,可定性判断Cu2+、Fe3+对H2O2分解的催化效果。若把FeCl3改为Fe2(SO4)3可以排除Cl-的干扰。 (2)应利用秒表测量收集40 mL气体所需的时间。