同步蘇教化學(xué)選修四新突破講義：專題2 第1單元 第1課時 化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法 Word版含答案

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1、 第一單元　化學(xué)反應(yīng)速率 第1課時　化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法 目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念，會定量表示化學(xué)反應(yīng)速率。(宏觀辨識與微觀探析)2.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算，提高速率概念的理解能力。(宏觀辨識與微觀探析)3.學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法，會比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識) 1．化學(xué)反應(yīng)速率的概念與表示方法 微點(diǎn)撥：(1)化學(xué)反應(yīng)速率是通過物質(zhì)的量濃度的變化來計算的，而不是通過物質(zhì)的量的變化計算，應(yīng)注意Δc＝。(2)因濃度的變化取其絕對值，故化學(xué)反應(yīng)速率是正值。 2．化學(xué)反應(yīng)速率的測定 (1)測定的原理 利用化學(xué)反應(yīng)中與任何一種化學(xué)

2、物質(zhì)的濃度(或量)相關(guān)的性質(zhì)進(jìn)行測定。 (2)測定方法 ①根據(jù)顏色變化 在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有較明顯的顏色時，可利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。 ②根據(jù)釋放出氣體的體積 安裝如圖所示裝置，在錐形瓶內(nèi)放入5 g大理石，分液漏斗內(nèi)加入20 mL 1 mol·L－1鹽酸，每隔10 s觀測注射器中氣體體積，以mL·s－1為反應(yīng)速率的單位，計算反應(yīng)速率。 微點(diǎn)撥：檢驗上面裝置氣密性的方法為：關(guān)閉分液漏斗活塞，用手(或熱毛巾)捂住錐形瓶，注射器活塞向外移動，松開手后，活塞回到原處則說明裝置氣密性良好。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤

3、的打“×”)。 (1)化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量變化來表示。 (　　) (2)對于化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象越明顯。(　　) (3)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8 mol·L－1·s－1是指1 s時某物質(zhì)的濃度為0.8 mol·L－1。 (　　) (4)在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)物的濃度逐漸變小，所以用反應(yīng)物表示的化學(xué)反應(yīng)速率為負(fù)值。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 2．反應(yīng)3X(g)＋Y(g)Z(g)＋2W(g)在2 L密閉容器中進(jìn)行，5 min后Y減少了0.1 mol，則此反應(yīng)的平均速率為 (　　) A．v(X)＝0.03 mol

4、·L－1·min－1 B．v(Y)＝0.02 mol·L－1·min－1 C．v(Z)＝0.10 mol·L－1·min－1 D．v(W)＝0.20 mol·L－1·min－1 A　[v(Y)＝＝0.01 mol·L－1·min－1，＝＝＝，v(X)＝0.03 mol·L－1·min－1，v(Z)＝ 0.01 mol·L－1·min－1，v(W)＝0.02 mol·L－1·min－1。] 3．用如圖裝置來測量鋅與2 mol·L－1硫酸的反應(yīng)速率，A中盛放________，B中盛放________，在做實(shí)驗時還需要的測量儀器為________，需要讀取的數(shù)據(jù)是________和___

5、_____。 答案：2 mol·L－1硫酸　鋅?！∶氡怼r間　注射器活塞移動的距離 正確理解化學(xué)反應(yīng)速率 1．無論是用某一反應(yīng)物表示還是用某一生成物表示，由于Δc是取濃度變化的絕對值，因此，化學(xué)反應(yīng)速率都取正值。 2．化學(xué)反應(yīng)速率可用反應(yīng)體系中反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示，一般是以最容易測定的一種物質(zhì)表示，書寫時應(yīng)標(biāo)明是什么物質(zhì)的反應(yīng)速率。 3．在一定溫度下，固體和純液體物質(zhì)，其單位體積里的物質(zhì)的量保持不變，即物質(zhì)的量濃度為常數(shù)，因此它們的化學(xué)反應(yīng)速率也被視為常數(shù)。由此可知，現(xiàn)在采用的表示化學(xué)反應(yīng)速率的方法還有一定的局限性。 4．在同一反應(yīng)中，用不同的物質(zhì)表示同一時間

6、內(nèi)的反應(yīng)速率時，其數(shù)值可能不同，但這些數(shù)值所表達(dá)的意義是相同的即都是表示同一反應(yīng)的速率。各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率的數(shù)值有相互關(guān)系，彼此可以根據(jù)化學(xué)方程式中的各化學(xué)計量數(shù)進(jìn)行換算。 5．一般來說在反應(yīng)過程中都不是等速進(jìn)行的，因此某一時間內(nèi)的反應(yīng)速率實(shí)際上是這一段時間內(nèi)的平均速率。 【例1】　將4 mol A和2 mol B在2 L的密閉容器中混合，并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：2A(s)＋B(g)2C(g)，反應(yīng)2 s后測得C的濃度為0.6 mol·L－1。下列說法正確的是(　　) A．用物質(zhì)A表示2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0.3 mol·L－1·s－1 B．用物質(zhì)B表示2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為

7、0.6 mol·L－1·s－1 C．2 s時v(C)＝0.3 mol·L－1·s－1 D．2 s時物質(zhì)B的濃度為0.7 mol·L－1 D　[不能用固體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，A錯誤；化學(xué)反應(yīng)速率是平均值不是瞬時值，C錯誤；據(jù)題目條件知v(C)＝0.6 mol·L－1÷2 s＝0.3 mol·L－1·s－1，則v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1÷2＝0.15 mol·L－1·s－1，則2 s時物質(zhì)B的濃度為2 mol÷2 L－0.6 mol·L－1÷2＝0.7 mol·L－1，B錯誤，D正確。] (1)若A是氣體，則用A表示的化學(xué)反應(yīng)速率是多少？ (2)若A是氣體，

8、2 s時物質(zhì)A的濃度為多少？ 提示：(1)v(A)＝v(C)＝0.6 mol·L－1÷2 s＝0.3 mol·L－1·s－1。 (2)2 s時物質(zhì)A的濃度為4 mol÷2 L－0.6 mol·L－1＝1.4 mol·L－1。 1．對于反應(yīng)：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列說法正確的是 (　　) A．用HCl和CaCl2表示的反應(yīng)速率數(shù)值不同，但所表示的意義相同 B．不能用CaCO3的濃度變化來表示反應(yīng)速率，但可用水來表示 C．用H2O和CO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率相同 D．用CaCl2濃度的減小表示其反應(yīng)速率 A　[因為CaCO3是固體，H2O為純

9、液體，不能用其濃度的變化來表示化學(xué)反應(yīng)速率；D中CaCl2為生成物，故應(yīng)用其濃度的增加表示反應(yīng)速率；故B、C、D項錯誤。] 化學(xué)反應(yīng)速率的計算和比較 1．化學(xué)反應(yīng)速率的計算 (1)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率計算的依據(jù) ①利用反應(yīng)速率的定義式v＝求算。 ②利用化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比的規(guī)律求算。 (2)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率計算的常用方法——三段式 ①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式； ②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量； ③根據(jù)已知條件列方程計算。 例如，對于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)。起始時A的濃度為 a mol·L－1，B的濃度為b

10、mol·L－1。反應(yīng)進(jìn)行至t1 s時，A消耗了x mol·L－1，則反應(yīng)速率可計算如下： mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g) a b 0 0 x a－x b－ 則v(A)＝ mol·(L·s)－1，v(B)＝ mol·(L·s)－1，v(C)＝ mol·(L·s)－1，v(D)＝ mol·(L·s)－1。 (3)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的計算時，需注意以下量的關(guān)系 ①對反應(yīng)物：c起始－c轉(zhuǎn)化＝c某時刻。 ②對生成物：c起始＋c轉(zhuǎn)化＝c某時刻。 ③轉(zhuǎn)化率：

11、α＝×100%。 2．化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較 (1)歸一法 依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，將同一反應(yīng)中的用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化成用同一種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，然后直接依據(jù)數(shù)值進(jìn)行比較。 例如： 對于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，如果 a．v(SO2)＝2 mol·L－1·min－1， b．v(O2)＝3 mol·L－1·min－1， c．v(SO3)＝4 mol·L－1·min－1， 比較反應(yīng)速率的大小，可以將三者表示的反應(yīng)速率都轉(zhuǎn)化為O2表示的反應(yīng)速率再作比較。 換算得出：a.v(O2)＝1 mol·L－1·min－1，c.v(O2)＝2

12、mol·L－1·min－1，則反應(yīng)速率的大小關(guān)系為：b>c>a。 (2)比值法 用各物質(zhì)的量表示的反應(yīng)速率除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，然后再對求出的數(shù)值進(jìn)行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。例如： 對于反應(yīng)mA＋nBpC＋qD，若v(A)/m>v(B)/n，則反應(yīng)速率A>B。 特別提醒：比較同一反應(yīng)中不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率時，要注意單位是否相同。如果單位不同，要化成相同的單位再進(jìn)行比較。 【例2】　已知：反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)，某溫度下，在2 L的密閉容器中投入一定量的A、B，兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。 (1)從反應(yīng)開始到12 s時，用A表示的反

13、應(yīng)速率為____________。 (2)經(jīng)測定前4 s內(nèi)v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________。 (3)請在圖中將生成物C的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化曲線繪制出來。 (4)若上述反應(yīng)分別在甲、乙、丙三個相同的密閉容器中進(jìn)行，經(jīng)同一段時間后，測得三個容器中的反應(yīng)速率分別為 甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1； 乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1； 丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1； 則甲、乙、丙三個容器中反應(yīng)速率

14、由快到慢的順序為__________。 解析：(1)從0到12 s，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.6 mol·L－1，v(A)＝＝0.05 mol·L－1·s－1。 (2)前4 s內(nèi)，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.5 mol·L－1＝0.3 mol·L－1，v(A)＝＝0.075 mol·L－1·s－1；v(A)∶v(C)＝a∶c＝0.075 mol·L－1·s－1∶0.05 mol·L－1·s－1＝3∶2，由圖象知，在12 s時Δc(A)∶Δc(B)＝0.6 mol·L－1∶0.2 mol·L－1＝3∶1＝a∶b，則a、b、c三者的比例關(guān)系為3

15、∶1∶2，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3A(g)＋B(g)2C(g)。 (3)生成物C的濃度從0開始增加，到12 s時達(dá)到最大，Δc(A)∶Δc(C)＝a∶c＝3∶2，所以Δc(C)＝2×＝ 0.4 mol·L－1。 (4)丙容器中v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1＝0.16 mol·L－1·s－1，則甲容器中＝＝0.1 mol·L－1·s－1，乙容器中＝＝ 0.12 mol·L－1·s－1，丙容器中＝＝0.08 mol·L－1·s－1，故甲、乙、丙三個容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序為乙>甲>丙。 答案：(1)0.05 mol·L－1·s－1　(2)3A(g)＋B(g)2C(g)

16、　(3) (4)乙>甲>丙 由圖象推導(dǎo)化學(xué)方程式的易誤點(diǎn) (1)由物質(zhì)的量(或濃度)的變化趨勢推導(dǎo)反應(yīng)物、生成物。一般認(rèn)為物質(zhì)的量(或濃度)減少的為反應(yīng)物，增加的為生成物。 (2)由物質(zhì)的量(或濃度)的變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比確定化學(xué)計量數(shù)。 (3)由反應(yīng)是否進(jìn)行到底確定連接符號為“===”或“”。 2．在25 ℃ 時，2 L的密閉容器中A、B、C三種氣體的初始濃度和2 min末的濃度如下表(該反應(yīng)為可逆反應(yīng))： 物質(zhì) A B C 初始濃度/mol·L－1 1.0 2.0 0 2 min末濃度/mol·L－1 0.4 0.2 1.2

17、 請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)該反應(yīng)方程式可表示為_______________________________； 反應(yīng)2 min時，A的轉(zhuǎn)化率為________。 (2)從反應(yīng)開始到2 min末，A的平均反應(yīng)速率為________。 解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，A、B為反應(yīng)物，C為生成物。同一反應(yīng)中，物質(zhì)的量濃度變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，則反應(yīng)方程式為A＋3B2C。反應(yīng)2 min時，A的轉(zhuǎn)化率為×100%＝60%。 (2)v(A)＝＝0.3 mol·(L·min)－1。 答案：(1)A＋3B2C　60% (2)0.3 mol·(L·min)－1 1．反應(yīng)P(g)＋3Q(g

18、)2R(g)＋2S(g)，在不同情況下測得反應(yīng)速率如下，其中反應(yīng)速率最快的是(　　) A．v(P)＝0.15 mol·(L·min)－1 B．v(Q)＝0.6 mol·(L·min)－1 C．v(R)＝0.1 mol·(L·s)－1 D．v(S)＝0.4 mol·(L·min)－1 C　[化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)之比越大，反應(yīng)速率越快。A.＝0.15，B.＝0.2，C.＝3，D.＝0.2，C中比值最大，反應(yīng)速率最快，故選C。] 2．在一密閉容器中充入一定量的N2和H2，經(jīng)測定反應(yīng)開始后的2 s內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率：v(H2)＝0.45 mol·(L·s)－1，則2 s末NH3的濃度

19、為 (　　) A．0.50 mol·L－1　　　 B．0.60 mol·L－1 C．0.45 mol·L－1 D．0.55 mol·L－1 B　[2 s內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率為0.45 mol·(L·s)－1，由N2＋3H22NH3，則NH3的平均生成速率為v(H2)＝0.30 mol·(L·s)－1，所以2 s末NH3的濃度為：Δc＝v(NH3)·Δt＝0.30 mol·(L·s)－1×2 s＝0.60 mol·L－1。] 3．對于反應(yīng)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O在測量化學(xué)反應(yīng)速率時，以下不可以利用的相關(guān)性質(zhì)為(　　) A．氣體的體積和體系的壓

20、強(qiáng) B．溶液顏色的深淺 C．固體物質(zhì)的體積 D．H＋濃度的變化 C　[由用于化學(xué)反應(yīng)速率測量的基本性質(zhì)及本反應(yīng)的特征可知選C。] 4．T ℃時，在0.5 L的密閉容器中，氣體A與氣體B反應(yīng)生成氣體C，反應(yīng)過程中A、B、C的濃度變化如圖所示。則下列結(jié)論正確的是(　　) A．10 s時反應(yīng)生成了0.2 mol C B．該反應(yīng)進(jìn)行到10 s時，消耗了0.15 mol A C．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3A＋B2C D．10 s內(nèi)用B表示的反應(yīng)速率為0.01 mol·L－1·s－1 A　[10 s時反應(yīng)生成氣體C的物質(zhì)的量為0.4 mol·L－1×0.5 L＝0.2 mol，消耗A的

21、物質(zhì)的量為(0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1)×0.5 L＝0.1 mol，故A項正確，B項不正確；Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝0.2 mol·L－1∶0.6 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶3∶2，故化學(xué)方程式為A＋3B2C，C項不正確；10 s內(nèi)用B表示的反應(yīng)速率為＝0.06 mol·L－1·s－1，D項不正確。] 5．兩套如圖所示裝置，各盛有3 g大理石(顆粒大小相同)，分別加入40 mL 1 mol·L－1和40 mL 4 mol·L－1的鹽酸，比較二者收集100 mL CO2時所用的時間。 (1)當(dāng)收集到100 mL CO2時，哪個實(shí)驗所耗時

22、間較長？為什么？ ______________________________________________________ (2)活塞外移的情況是________(選填字母序號)。 A．均勻外移 B．先快后慢 C．先慢后快 D．先慢后快然后又逐漸減慢 你選擇的理由是_________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)稀鹽酸的濃度越大，反應(yīng)速率越快，所以收集100 mL CO2時 1 mol·L－1的鹽酸所耗時間長。 (2)因為反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨溫度的升高，反應(yīng)速率逐漸加快。但隨反應(yīng)的進(jìn)行，氫離子的濃度會逐漸降低，因此反應(yīng)速率會再慢慢的降低。 答案：(1)1 mol·L－1的鹽酸所耗時間長，因為濃度小的反應(yīng)速率慢 (2)D　此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快；隨著反應(yīng)的進(jìn)行， H＋濃度不斷減小，反應(yīng)速率減慢