(共47张PPT)
第一节 化学反应速率
在北京故宫的保和殿后，有一块巨大的“云龙陛石”，上面雕有精美的蟠龙图案，是珍贵的文化遗产。但是近些年浮雕已经受损，一些细小的花纹已经模糊不清。大理石雕刻制品从安放的时候起，由于风吹、日晒、雨淋等自然因素的影响，就开始受到腐蚀。可是为什么前几百年腐蚀很慢，而近几十年却变快了呢？这就涉及化学反应速率的问题。
那么，什么是化学反应速率呢？
1.了解化学反应速率的概念及定量表示方法。
2.掌握化学反应速率的简单计算。
3.了解化学反应速率的测量方法。
1．概念：化学反应速率是用来描述反应 的物理量。
2．表示方法
化学反应速率用 内反应物或生成物 的变化来表示。在容积不变的反应器中，通常是用 内反应物 或生成物 来表示。
快慢
单位时间
物质的量
单位时间
浓度的减少
浓度的增加
(1)化学反应速率的符号是v。Δc＝ 。表示反应过程中，其反应物消耗的浓度或生成物增加的浓度的 ，常用的单位是 ；
Δt表示时间变化，其单位根据化学反应进行的快慢适当选择，常用 、min、h等。
(2)v＝ ，其单位是 或 或 等。 也可写成 的形式。
|c始－c末|
绝对值
mol·L－1
s
mol·L－1·s－1
mol·L－1·min－1
mol·L－1·h－1
mol·L－1·s－1
mol/(L·s)
(2)一定温度下，固体或纯净液态物质，单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为 ，它们的化学反应速率可表示为：v＝ (单位时间内 的变化)。
常数
物质的量
(5)固体或纯液体(注意：不是溶液)的物质的量浓度可视为不变的常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。例如：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，则一般不用Na或水表示化学反应速率。
解析： 此题是考查同一反应中用不同物质表示的反应速率的简单计算。要解本题应先解出v(H2O)，再根据速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，求其他各物质的反应速率。
答案： C
1．测定的原理
利用化学反应中任何一种化学物质的 相关的性质进行测定。
2．测定方法
(1)根据颜色变化
在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用 间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
浓度(或质量)
颜色深浅和显色物质浓度
(2)根据释放出气体的体积
通过测量释放出相同体积气体所需时间来测量反应速率。如2 g锌粒分别为40 mL 1 mol/L H2SO4和40 mL 4 mol/L的H2SO4反应，后者所用时间较短，说明4 mol/L H2SO4与锌反应比1 mol/L H2SO4与锌反应的速率 。
快
表现化学反应速率快慢的性质
(1)直接可观察的性质：如释放气体的体积和体系的压强；
(2)依靠科学仪器才能测量的性质：如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等；
(3)在溶液中，当反应物和生成物本身有比较明显的颜色时，常利用颜色的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。
2．对于反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑判断正确的是( )
A．用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同
B．不用CaCO3的浓度的变化来表示反应速率，但可用水来表示
C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D．用CaCl2浓度的减少来表示其反应速率
解析： 因为CaCO3是固体，H2O是溶剂，不能用其表示化学反应速率。CaCl2的浓度在反应过程中会增加。
答案： A
(2011·南京高二质检)在25 ℃时，向100 mL含HCl 14.6 g的盐酸溶液里放入5.6 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2 min末，收集到1.12 L(标准状况)H2，又经过4 min，铁粉完全溶解。则：
(1)在前2 min内，用FeCl2表示的平均反应速率是________ ___________________________________________________。
(2)在后4 min内，用HCl表示的平均反应速率是________________________________________________________________________。
(3)前2 min与后4 min相比，反应速率________(填“前者”或“后者”)较快，其原因是____________________ ____ ________________________________________________。
答案： (1)0.25 mol·L－1·min－1 (2)0.25 mol·L－1·min－1 (3)前者 前2 min时HCl的浓度较大
化学反应速率计算的一般思路方法
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
A．①③ B．①④
C．②③ D．③④
解析： 先计算出2 s后C的物质的量为0.6 mol/L×2 L＝1.2 mol，则C增加了1.2 mol。然后根据各物质的物质的量改变量等于化学方程式中化学计量数比，列式表示：
答案： B
方法二：将不同物质表示的反应速率换算为用同一物质表示的反应速率，再比较速率数值的大小。
若以物质A为标准，将其他物质表示的反应速率换算为用A物质表示的速率，则有：
ν(A)∶ν(B)＝1∶3，则②表示的v(A)＝0.2 mol/(L·s)；
ν(A)∶ν(C)＝1∶2，则③表示的v(A)＝0.2 mol/(L·s)；
ν(A)∶ν(D)＝1∶2，则④表示的v(A)＝0.225 mol/(L·s)。
故该反应进行的快慢顺序为④>③＝②>①。
答案： ④>③＝②>①
化学反应速率的比较
对于同一化学反应速率用不同物质表示的数值可能不同，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
(1)换算成同一物质来表示，再比较数值大小，并注意单位的统一。
2．(2011·长春高二检测)在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的反应速率最快的是( )
A．v(NH3)＝0.1 mol·L－1·min－1
B．v(N2)＝0.1 mol·L－1·min－1
C．v(N2)＝0.2 mol·L－1·min－1
D．v(H2)＝0.3 mol·L－1·min－1
答案： C
1．(2011·山东济宁1月)反应4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，在5 L的密闭容器中进行半分钟后，NO的物质的量增加了0.3 mol，则此反应的平均速率v(X)(表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率)为(双选)( )
A．v(O2)＝0.01 mol·L－1·s－1
B．v(NO)＝0.008 mol·L－1·s－1
C．v(H2O)＝0.003 mol·L－1·s－1
D．v(NH3)＝0.002 mol·L－1·s－1
解析： v(NO)＝0.3 mol÷5 L÷ 30 s＝0.002 mol·L－1·s－1，再根据各物质在化学方程式中的化学计量数即可确定其他物质表示的反应速率。
答案： CD
解析： 根据反应速率之比等于化学计量数之比进行推断。
答案： D
解析： 反应物A是固体，浓度为常数，通常不用其表示反应的速率，A不正确；v(B)＝0.6 mol·L－1/2 min＝0.3 mol·L－1·min－1是2 min内的平均反应速率，而不是2 min末时的反应速率，C错；反应中B和C的系数不同，表示的反应速率的值不同，D不对。只有B选项正确。
答案： B
4．根据反应4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2，试回答下列问题。
(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率________；
(2)当生成SO2的速率为0.64 mol/(L·s)时，则氧气减少的速率为__________；
(3)如测得4 s后O2的浓度为2.8 mol/L，此时间内SO2的速率为0.4 mol/(L·s)，则开始时氧气的浓度为__________。
答案： (1)SO2或O2 (2)0.88 mol/(L·s) (3)5 mol/L
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一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．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浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
B．化学反应速率为0.8 mol/(L·s)是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol/L
C．根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢
D．对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显
解析： 若有固体或纯液体，不可用其表示反应速率，A项错误；0.8 mol/(L·s)是指1 s内该物质的浓度变化为0.8 mol/L，故B项错误；反应速率与反应现象无必然联系，故D项错误。
答案： C
2．将10 mol A和5 mol B放入10 L真空容器内，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)，在最初的0.2 s内，消耗A的平均速率为0.06 mol·L－1·s－1，则在0.2 s时，容器中C的物质的量是( )
A．0.12 mol B．0.08 mol
C．0.04 mol D．0.8 mol
解析： v(A)∶v(C)＝3∶2，则v(C)＝0.04 mol·L－1·s－1，n(C)＝0.2 s×0.04 mol·L－1·s－1×10 L＝0.08 mol。
答案： B
3．反应2SO2＋O2??2SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为
0．04 mol·L－1·s－1，则这段时间为( )
A．0.1 s B．2.5 s
C．5 s D．10 s
解析： 该时间内SO3的浓度增加了0.4 mol·L－1，根据方程式，在相同时间内O2的浓度减少了0.2 mol·L－1，所以由v＝知Δt＝＝＝5 s。
答案： C
4．把0.6 mol气体X和0.4 mol气体Y混合于2.0 L的密闭容器中，发生如下反应：3X(气)＋Y(气)??nZ(气)＋2W(气)，测得5 min末已生成0.2 mol W，又知以Z表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则n值是( )
A．1 B．2
C．3 D．4
解析： v(W)＝＝0.02 mol/(L·min)，因v(Z)＝0.01 mol/(L·min)，则v(W)∶v(Z)＝0.02 mol/(L·min)∶ 0.01 mol/(L·min)＝2∶n，解得n＝1。
答案： A
5．某温度下，浓度都是1 mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的浓度分别为c(X2)＝0.4 mol/L，c(Y2)＝0.8 mol/L，c(Z)＝0.4 mol/L，则该反应的反应式可表示为( )
A．X2＋2Y2===2XY2 B．2X2＋Y2===2X2Y
C．3X2＋Y2===2X3Y D．X2＋3Y2===2XY3
解析： 密闭容器中，消耗的X2、Y2与生成的Z的浓度之比等于方程式中各物质对应计量数之比。
c(X2)消耗∶c(Y2)消耗∶c(Z)生成＝(1－0.4)∶(1－0.8)∶0.4＝0.6∶0.2∶0.4＝3∶1∶2。
答案： C
6．在不同条件下分别测得反应2SO2＋O2??2SO3的化学反应速率，其中表示该反应进行的最快的是( )
A．v(SO2)＝4 mol/(L·min) B．v(O2)＝3 mol/(L·min)
C．v(SO2)＝0.1 mol/(L·s) D．v(O2)＝0.1 mol/(L·s)
解析： 以SO2为标准，并将单位统一，A、B、C、D选项换算为SO2后分别为：
A．v(SO2)＝4 mol/(L·min)，
B．v(SO2)＝2v(O2)＝6 mol/(L·min)，
C．v(SO2)＝0.1×60 mol/(L·min)＝6 mol/(L·min)，
D．v(SO2)＝2v(O2)＝2×0.1×60 mol/(L·min)＝12 mol/(L·min)。
答案： D
7．在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s末，硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是( )
A．0.02 mol/(L·s) B．1.8 mol/(L·s)
C．1.2 mol/(L·s) D．0.18 mol/(L·s)
解析： 10 s末，H2SO4的浓度减少了0.6 mol/L，反应速率为0.06 mol/(L·s)，根据方程式：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，则v[Al2(SO4)3]＝v(H2SO4)＝0.02 mol/(L·s)。
答案： A
8．在容积为2 L的密闭容器中充入2 mol SO2和一定量O2，发生反应2SO2＋O2??2SO3，当反应进行到4 min时，测得n(SO2)＝0.4 mol。若反应进行到2 min时，容器中SO2的物质的量是( )
A．等于1.6 mol B．等于1.2 mol
C．大于1.6 mol D．小于1.2 mol
解析： 由题意可求得4 min内SO2的平均反应速率v(SO2)＝＝0.2 mol·(L·min)－1。若按照这个反应速率计算，2 min时转化的SO2的物质的量为0.2 mol·(L·min)－1×2 min×2 L＝0.8 mol，但由于前2 min比后2 min的反应速率大，所以2 min时，n(SO2)<2 mol－0.8 mol＝1.2 mol。
答案： D
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)(2010·临沂高三质检)某温度时，在容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
______________；反应开始至2 min时，Z的平均反应速率为____________。
解析： 反应开始时，X、Y的物质的量均为1.0 mol，Z为0，反应进行到2 min时X为0.9 mol、Y为0.7 mol、Z为0.2 mol，且各物质的物质的量不再改变。相同时间内X、Y、Z物质的量的变化比为1∶3∶2，故化学方程式为X＋3Y??2Z。Z的平均反应速率为(Z)＝＝＝0.05 mol/(L·min)。
答案： X＋3Y??2Z 0.05 mol/(L·min)
10．(12分)亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应：5Na2SO3＋2KIO3＋H2SO4===5Na2SO4＋K2SO4＋I2＋H2O。
请回答下列问题：
(1)若反应中有5 mol电子转移，则生成的碘是________mol。
(2)该反应过程和机理较复杂，一般认为分以下①～④步反应。
①IO3－＋SO32－===IO2－＋SO42－(反应速率慢)
②IO2－＋2SO32－===I－＋2SO42－(反应速率快)
③5I－＋IO3－＋6H＋===3I2＋3H2O(反应速率快)
④I2＋SO32－＋H2O===2I－＋SO42－＋2H＋(反应速率快)
根据上述条件推测，此反应总的反应速率由第________步反应决定。
(3)若预先加入淀粉溶液，由题目看必须在________离子消耗完时，才会有使淀粉变蓝的现象产生。
解析： 此反应的4个步骤中，②③④为快反应，是瞬间完成的，而①为慢反应，直接决定了整个反应进行的快慢。向反应中加淀粉溶液，溶液中必须含有碘单质，淀粉才会变蓝，而SO32－具有还原性，I2具有氧化性，只有SO32－消耗完，I2有剩余，淀粉才会变蓝。
答案： (1)0.5 (2)① (3)SO32－
11．(12分)在某化学反应中，反应混合物A、B、C的物质的量浓度(mol·L－1)与时间t(s)的关系如下表所示。
t/s 200 400 800
c(A)/(mol·L－1) 1.45 1.28 1.00
c(B)/(mol·L－1) 0.38 0.72 1.28
c(C)/(mol·L－1) 0.095 0.18 0.32
(1)该反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)用A的浓度变化表示200～800 s内反应的平均反应速率为__________mol/(L·min)。
(3)用C的浓度变化表示400～800 s内反应的平均反应速率为__________mol/(L·s)。
解析： (1)反应中A的浓度减小，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为产物。在200～800 s，Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝2∶4∶1，因此反应为2A===4B＋C。
(2)200～800 s内，v(A)＝(0.45 mol·L－1/600 s)×60 s·min－1＝0.045 mol/(L·min)。
(3)400～800 s内，V(C)＝0.14 mol/L÷400 s＝3.5×10－4 mol/(L·s)。
答案： (1)2A===4B＋C (2)0.045 (3)3.5×10－4
12．(16分)(知能提升)(2011·苏州高二质检)有人研究了340 K时N2O5的分解反应：2N2O5===4NO2＋O2，所得实验数据见下表。
各物质在不同时刻的浓度
编号 1 2 3 4 5
t/min 0 1 2 3 4
c(N2O5)/mol·L－1 0.160 0.114 0.080 0.056 0.040
c(O2)/mol·L－1 0 0.023 0.040 0.052 0.060
(1)图象能够非常直观地描述物理量的变化趋势。请你在同一坐标系中(下图所示)作出c(N2O5)－t图及c(O2)－t图，描述反应物、生成物的浓度与反应时间的关系。
(2)数据处理是化学实验过程中非常重要的一个环节。请按下式计算化学反应速率，将计算结果填入表中。
v(B)＝
Δt t2－t1 t3－t2 t4－t3 t5－t4
v(N2O5)/mol·L－1·min－1
v(O2)/mol·L－1·min－1
(3)根据计算结果寻找用各物质表示的化学反应速率之间的关系。
答案： (1)
(2)
Δt t2－t1 t3－t2 t4－t3 t5－t4
v(N2O5)/mol·L－1·min－1 0.046 0.034 0.024 0.016
v(O2)/mol·L－1·min－1 0.023 0.017 0.012 0.008
(3)用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
