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第二節　化學反應的速率與限度
基礎課時11　化學反應的速率
學習目標　1.知道化學反應速率的概念和表示方法,并能進行簡單計算。2.通過實驗探究理解影響化學反應速率的因素,學會運用變量控制研究影響化學反應速率的方法。3.認識化學變化是有條件的,學習運用變量控制的思想和對比的方法研究化學反應,了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。
一、化學反應速率及其表示方法
(一)知識梳理
1.概念:化學反應速率是用來衡量化學反應過程進行　　　　　　的物理量。
2.表示方法:通常用單位時間內　　　　　　的減小或　　　　　　的增大來表示(取正值)。
3.表達式:v=(Δc表示濃度的變化量;Δt為時間),其單位為　　　　　　或　　　　　　。
(二)互動探究
已知合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其濃度數據如下:
N2 H2 NH3
起始濃度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2 s末濃度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
【問題討論】
問題1　2 s內,N2、H2、NH3的物質的量濃度變化各為多少 則2 s內用N2、H2、NH3表示的化學反應速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分別為多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　根據上述計算,同一反應在相同時間內,用不同物質表示的反應速率,其數值是否相同 表示的反應快慢是否相同
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　觀察不同物質濃度變化量和用不同物質表示的化學反應速率,分析用不同物質表示的同一反應的反應速率其數值有什么規律
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.化學反應速率的概念理解
(1)表示化學反應速率時,必須指明具體的物質,因為同一化學反應,用不同的物質表示的反應速率,其數值可能不同,但意義相同。
(2)固體或純液體的濃度視為常數,Δc=0,因此不用固體或純液體表示化學反應速率。
(3)化學反應速率是一段時間內的平均反應速率,而不是某一時刻的瞬時速率。
2.化學反應速率的計算方法
(1)定義式法:利用公式v=計算化學反應速率,也可以利用該公式計算濃度變化量或反應時間。
(2)關系式法:化學反應速率之比=物質的量濃度的變化量之比=物質的量的變化量之比=化學計量數之比。
(3)三段式法:找出起始、轉化、某時刻的數據進行計算,使用三段式法進行計算比較直觀明了。
①寫出有關反應的化學方程式。
②找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。其中轉化量物質的量之比等于化學計量數之比。
③根據已知條件列方程式計算。計算模型如下:
則:v(A)= mol·L-1·s-1、v(B)= mol·L-1·s-1v(C)= mol·L-1·s-1
3.化學反應速率大小的比較方法
歸一法 若單位不統一,則要換算成相同的單位;若為不同物質表示的反應速率,則要換算成同一物質來表示反應速率;再比較數值的大小
比值法 比較化學反應速率與化學計量數的比值,如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比較,若,則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列說法正確的是 (　　)
A.化學反應速率通常用單位時間內反應物或生成物的質量變化來表示
B.用不同物質的濃度變化表示同一時間內、同一反應的速率時,其數值之比等于化學反應方程式中對應物質的化學計量數之比
C.化學反應速率的單位由時間單位和物質的量的單位決定
D.反應過程中,反應物濃度逐漸變小,所以用反應物表示的化學反應速率為負值
2.在2A(g)+B(g)===3C(g)+4D(g)反應中,表示該反應速率最快的是 (　　)
A.v(A)=0.5 mol/(L·s)
B.v(B)=0.3 mol/(L·s)
C.v(C)=0.8 mol/(L·s)
D.v(D)=1.0 mol/(L·s)
3.一定溫度下,向容積為2 L 的密閉容器中通入兩種氣體發生化學反應,反應中各物質的物質的量變化如圖所示,下列對該反應的推斷合理的是 (　　)
A.該反應的化學方程式為3B+4C6A+2D
B.反應進行到1 s時,v(A)=v(D)
C.反應進行到6 s時,B的平均反應速率為0.1 mol·L-1·s-1
D.反應進行到6 s時,各物質的反應速率相等
二、影響化學反應速率的因素
(一)知識梳理
1.實驗探究
(1)反應溫度的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率較慢 產生氣泡速率較快
實驗結論 溫度越高,H2O2的分解速率越　　　　,反應越　　　　
(2)反應物濃度的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率較快 產生氣泡速率較慢
實驗結論 濃度越大,H2O2分解速率越　　
(3)催化劑的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率很慢 產生氣泡速率較快
實驗結論 使用催化劑,可　　　H2O2的分解速率
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因
反應物本身的性質是影響化學反應速率的主要因素。
(2)外因(變量控制法:其他條件不變,只改變一個條件)
注意:影響化學反應速率的主要因素是反應物本身的性質。如Cu能與濃硝酸反應,而不與濃鹽酸反應;鋁比鐵活潑,因此形狀大小相同的鐵塊和鋁塊分別與等濃度的鹽酸反應,鋁生成氫氣的速率快。
(二)互動探究
在 1 L密閉容器中充入一定量的N2和H2,在一定的溫度和壓強下反應生成氨氣。
【問題討論】
問題1　 對于恒溫密閉容器內的化學反應,若改變容器容積,化學反應速率如何變化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　對于恒溫恒容密閉容器內有氣體參加的化學反應,若充入氬氣使體系的壓強增大,化學反應速率如何變化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.對于有氣體物質參加的反應,改變反應體系的壓強,對化學反應速率的影響常有以下幾種情況:
①恒溫時,增大壓強容積減小濃度增大化學反應速率增大。
②恒溫恒容時,充入氣體反應物總壓強增大濃度增大化學反應速率增大。
③恒溫恒容時,充入“惰性氣體”總壓強增大,但各物質的濃度不發生變化,所以化學反應速率不變。
④恒溫恒壓時,充入“惰性氣體”容器容積增大濃度減小化學反應速率減小。
說明:“惰性氣體”是指不參與反應的氣體。
2.用“變量控制”思想分析化學反應速率的影響因素
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在恒容密閉容器中發生反應:3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),下列說法正確的是 (　　)
A.增加Fe2O3的量反應速率加快
B.升高溫度反應速率不一定變化
C.充入CO反應速率加快
D.充入N2使壓強增大,反應速率加快
2.為了探究溫度對化學反應速率的影響,下列實驗方案可行的是 (　　)
3.草酸與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發生如下反應:2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液與2 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液,研究反應的溫度、反應物的濃度與催化劑等因素對化學反應速率的影響。改變的條件如表所示:
組別 10%硫酸體積/mL 溫度/℃ 其他物質
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴飽和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸餾水
(1)實驗Ⅰ和Ⅱ可得出的結論:影響化學反應速率的因素是　　　　　　;如果研究溫度對化學反應速率的影響,使用實驗Ⅰ和　　　　　(用Ⅰ~Ⅳ表示)。
(2)實驗Ⅳ中加入1 mL蒸餾水的目的是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
:課后完成　第六章　基礎課時11第二節　化學反應的速率與限度
基礎課時11　化學反應的速率
學習目標　1.知道化學反應速率的概念和表示方法,并能進行簡單計算。2.通過實驗探究理解影響化學反應速率的因素,學會運用變量控制研究影響化學反應速率的方法。3.認識化學變化是有條件的,學習運用變量控制的思想和對比的方法研究化學反應,了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。
一、化學反應速率及其表示方法
(一)知識梳理
1.概念:化學反應速率是用來衡量化學反應過程進行快慢程度的物理量。
2.表示方法:通常用單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的增大來表示(取正值)。
3.表達式:v=(Δc表示濃度的變化量;Δt為時間),其單位為mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
(二)互動探究
已知合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其濃度數據如下:
N2 H2 NH3
起始濃度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2 s末濃度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
【問題討論】
問題1　2 s內,N2、H2、NH3的物質的量濃度變化各為多少 則2 s內用N2、H2、NH3表示的化學反應速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分別為多少
提示　2 s內,Δc(N2)=(1.0-0.6) mol·L-1=0.4 mol·L-1,Δc(H2)=(3.0-1.8) mol·L-1=1.2 mol·L-1,Δc(NH3)=(0.8-0) mol·L-1=0.8 mol·L-1。2 s內v(N2)==0.2 mol·L-1·s-1,v(H2)==0.6 mol·L-1·s-1,v(NH3)==0.4 mol·L-1·s-1。
問題2　根據上述計算,同一反應在相同時間內,用不同物質表示的反應速率,其數值是否相同 表示的反應快慢是否相同
提示　　同一反應在相同時間內,用不同物質表示的反應速率,其數值可能不同,但都表示該反應的反應速率,意義相同。
問題3　觀察不同物質濃度變化量和用不同物質表示的化學反應速率,分析用不同物質表示的同一反應的反應速率其數值有什么規律
提示　　用不同物質表示化學反應速率時,化學反應速率之比等于物質的量濃度變化值之比,等于化學反應化學計量數之比。
【探究歸納】
1.化學反應速率的概念理解
(1)表示化學反應速率時,必須指明具體的物質,因為同一化學反應,用不同的物質表示的反應速率,其數值可能不同,但意義相同。
(2)固體或純液體的濃度視為常數,Δc=0,因此不用固體或純液體表示化學反應速率。
(3)化學反應速率是一段時間內的平均反應速率,而不是某一時刻的瞬時速率。
2.化學反應速率的計算方法
(1)定義式法:利用公式v=計算化學反應速率,也可以利用該公式計算濃度變化量或反應時間。
(2)關系式法:化學反應速率之比=物質的量濃度的變化量之比=物質的量的變化量之比=化學計量數之比。
(3)三段式法:找出起始、轉化、某時刻的數據進行計算,使用三段式法進行計算比較直觀明了。
①寫出有關反應的化學方程式。
②找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。其中轉化量物質的量之比等于化學計量數之比。
③根據已知條件列方程式計算。計算模型如下:
則:v(A)= mol·L-1·s-1、v(B)= mol·L-1·s-1v(C)= mol·L-1·s-1
3.化學反應速率大小的比較方法
歸一法 若單位不統一,則要換算成相同的單位;若為不同物質表示的反應速率,則要換算成同一物質來表示反應速率;再比較數值的大小
比值法 比較化學反應速率與化學計量數的比值,如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比較,若,則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列說法正確的是 (　　)
A.化學反應速率通常用單位時間內反應物或生成物的質量變化來表示
B.用不同物質的濃度變化表示同一時間內、同一反應的速率時,其數值之比等于化學反應方程式中對應物質的化學計量數之比
C.化學反應速率的單位由時間單位和物質的量的單位決定
D.反應過程中,反應物濃度逐漸變小,所以用反應物表示的化學反應速率為負值
答案　B
解析　A項,化學反應速率通常用單位時間內反應物或生成物的物質的量濃度的變化來表示,故錯誤;C項,化學反應速率單位由時間單位和物質的量濃度的單位決定,故錯誤;D項,用反應物或生成物濃度的變化量表示的化學反應速率均為正值,故錯誤。
2.在2A(g)+B(g)===3C(g)+4D(g)反應中,表示該反應速率最快的是 (　　)
A.v(A)=0.5 mol/(L·s) B.v(B)=0.3 mol/(L·s)
C.v(C)=0.8 mol/(L·s) D.v(D)=1.0 mol/(L·s)
答案　B
解析　其單位一致時,利用比值法比較:A項,=0.25;B項,=0.3;C項,=0.27;D項,=0.25;數值大的反應快,因此反應最快的是B。
3.一定溫度下,向容積為2 L 的密閉容器中通入兩種氣體發生化學反應,反應中各物質的物質的量變化如圖所示,下列對該反應的推斷合理的是 (　　)
A.該反應的化學方程式為3B+4C6A+2D
B.反應進行到1 s時,v(A)=v(D)
C.反應進行到6 s時,B的平均反應速率為0.1 mol·L-1·s-1
D.反應進行到6 s時,各物質的反應速率相等
答案　A
解析　Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=(1.2-0) mol∶(1.0-0.4) mol∶(1.0-0.2) mol∶(0.4-0) mol=6∶3∶4∶2,所以化學方程式為3B+4C6A+2D,A正確;反應進行到6 s時,B的平均反應速率為0.05 mol·L-1·s-1,B錯誤;不論在什么時刻,用各物質表示的速率之比等于化學計量數之比,B、D錯誤。
二、影響化學反應速率的因素
(一)知識梳理
1.實驗探究
(1)反應溫度的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率較慢 產生氣泡速率較快
實驗結論 溫度越高,H2O2的分解速率越快,反應越快
(2)反應物濃度的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率較快 產生氣泡速率較慢
實驗結論 濃度越大,H2O2分解速率越快
(3)催化劑的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率很慢 產生氣泡速率較快
實驗結論 使用催化劑,可加快H2O2的分解速率
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因
反應物本身的性質是影響化學反應速率的主要因素。
(2)外因(變量控制法:其他條件不變,只改變一個條件)
注意:影響化學反應速率的主要因素是反應物本身的性質。如Cu能與濃硝酸反應,而不與濃鹽酸反應;鋁比鐵活潑,因此形狀大小相同的鐵塊和鋁塊分別與等濃度的鹽酸反應,鋁生成氫氣的速率快。
(二)互動探究
在 1 L密閉容器中充入一定量的N2和H2,在一定的溫度和壓強下反應生成氨氣。
【問題討論】
問題1　 對于恒溫密閉容器內的化學反應,若改變容器容積,化學反應速率如何變化
提示　若改變容器容積,容器內反應物的濃度發生改變(如有氣體參加的反應),則縮小容器體積(增大壓強),反應物濃度增大,化學反應速率增大;反之,增大容器體積(減小壓強),反應物濃度減小,化學反應速率減小。
問題2　對于恒溫恒容密閉容器內有氣體參加的化學反應,若充入氬氣使體系的壓強增大,化學反應速率如何變化
提示　若通入氬氣,容器內總壓強增大,但體積不變,反應物的濃度不變,化學反應速率不變。
【探究歸納】
1.對于有氣體物質參加的反應,改變反應體系的壓強,對化學反應速率的影響常有以下幾種情況:
①恒溫時,增大壓強容積減小濃度增大化學反應速率增大。
②恒溫恒容時,充入氣體反應物總壓強增大濃度增大化學反應速率增大。
③恒溫恒容時,充入“惰性氣體”總壓強增大,但各物質的濃度不發生變化,所以化學反應速率不變。
④恒溫恒壓時,充入“惰性氣體”容器容積增大濃度減小化學反應速率減小。
說明:“惰性氣體”是指不參與反應的氣體。
2.用“變量控制”思想分析化學反應速率的影響因素
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在恒容密閉容器中發生反應:3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),下列說法正確的是 (　　)
A.增加Fe2O3的量反應速率加快
B.升高溫度反應速率不一定變化
C.充入CO反應速率加快
D.充入N2使壓強增大,反應速率加快
答案　C
解析　Fe2O3為固體,增加固體的量,濃度未變,反應速率不變,A錯誤;溫度對任何反應都有影響,B錯誤;充入CO后,c(CO)增大,反應速率加快,C正確;充入N2雖然壓強增大,但并未引起濃度的變化,反應速率不變,D錯誤。
2.為了探究溫度對化學反應速率的影響,下列實驗方案可行的是 (　　)
答案　D
解析　沒有對比實驗,A錯誤;催化劑不同,溫度不同,無法比較,B錯誤;前者沒有催化劑,后者有催化劑,無法比較,C錯誤;只有溫度不同,其他條件都相同,該方案可行,D正確。
3.草酸與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發生如下反應:2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液與2 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液,研究反應的溫度、反應物的濃度與催化劑等因素對化學反應速率的影響。改變的條件如表所示:
組別 10%硫酸體積/mL 溫度/℃ 其他物質
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴飽和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸餾水
(1)實驗Ⅰ和Ⅱ可得出的結論:影響化學反應速率的因素是　　　　　　;如果研究溫度對化學反應速率的影響,使用實驗Ⅰ和　　　　(用Ⅰ~Ⅳ表示)。
(2)實驗Ⅳ中加入1 mL蒸餾水的目的是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)催化劑　Ⅲ　(2)確保所有實驗中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不變和總體積不變,實驗Ⅳ中c(H+)不同
解析　(1)實驗Ⅰ、Ⅱ中溫度、濃度相同,研究了催化劑對化學反應速率的影響;研究溫度對化學反應速率的影響,應保證濃度相同,且不使用催化劑,則選實驗Ⅰ和Ⅲ。(2)實驗Ⅰ和Ⅳ中,硫酸的濃度不同,可研究濃度對化學反應速率的影響,加1 mL蒸餾水可確保兩實驗中其余各物質濃度和總體積相等。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)化學反應速率及其表示方法
1.下列關于化學反應速率的說法正確的是 (　　)
A.根據化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢
B.1 mol·L-1·s-1的反應速率一定比0.5 mol·L-1·s-1的反應速率大
C.化學反應速率為0.8 mol·L-1·s-1是指1 s時某物質的濃度為0.8 mol·L-1
D.當速率的單位是mol·L-1·s-1時,任何反應物或生成物均可以表示化學反應速率
答案　A
解析　化學反應速率是用于衡量一段時間內化學反應進行快慢的物理量,A正確;化學反應速率一般以某物質單位時間內的濃度變化量來表示,而固體或純液體的濃度視為常數,不能表示化學反應速率,D錯誤。
2.已知反應A(g)+3B(g)===2C(g)+D(g)在某段時間內以A的濃度變化表示的化學反應速率為1 mol·L-1·min-1,則此段時間內以C的濃度變化表示的化學反應速率為 (　　)
A.0.5 mol·L-1·min-1 B.1 mol·L-1·min-1
C.2 mol·L-1·min-1 D.3 mol·L-1·min-1
答案　C
解析　因為對于同一化學反應,用不同物質表示的反應速率之比等于化學計量數之比,由v(A)=1 mol·L-1·min-1,可得出v(C)=2v(A)=2 mol·L-1·min-1。
3.不同溫度下,在兩個密閉容器中同時進行化學反應:2A(g)+3B(g)2C(g)+D(g),1 min內甲容器中消耗掉2 mol A物質,乙容器內消耗6 mol A物質,則兩容器內的反應速率大小關系為 (　　)
A.甲容器內反應速率快
B.乙容器內反應速率快
C.甲乙兩容器內反應速率相等
D.無法比較
答案　D
解析　化學反應速率是用單位時間內反應物或生成物的濃度變化來表示的,本題中未指明兩容器容積的大小,故無法知道濃度大小,不能確定反應速率的相對大小。
4.25 ℃時,相同的鎂條與下列酸溶液反應,反應開始時放出H2最快的是 (　　)
A.20 mL 1 mol·L-1硝酸 B.10 mL 1 mol·L-1醋酸
C.10 mL 1 mol·L-1硫酸 D.20 mL 1 mol·L-1鹽酸
答案　C
解析　A項,鎂條與稀硝酸產生NO不放出H2;鎂與酸反應的實質是鎂與酸電離出的H+反應,由于B、C、D三項溶液酸的濃度相等,但硫酸為二元強酸,故H+濃度最大,反應速率也就最快。
5.在密閉容器中W與X反應生成Y和Z,其反應速率分別為v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z),已知存在如下關系:v(W)=2v(X),v(Y)=2v(X),v(Z)=2v(W),則此反應可表示為 (　　)
A.W+2X===Y+4Z B.W+2X===Y+2Z
C.2W+X===2Y+4Z D.2W+X===2Y+2Z
答案　C
解析　在密閉容器中W與X反應生成Y和Z,則W、X為反應物,Y、Z是生成物,已知存在如下關系:=2,=2,=2,則得到v(Z)∶v(W)∶v(Y)∶v(X)=4∶2∶2∶1,則此反應可表示為2W+X===2Y+4Z,故C正確。
(二)影響化學反應速率的因素
6.變量控制是科學研究的重要方法。四支相同的試管中分別盛有2 mL 5% H2O2溶液,向其中加入水或1 mol·L-1 FeCl3溶液,在下列條件下發生反應,其中化學反應速率最大的是 (　　)
A B C D
加入試劑 2滴水 2滴水 2滴FeCl3溶液 2滴FeCl3溶液
水浴溫度/℃ 20 40 20 40
答案　D
解析　控制溶液總體積不變(溶液濃度不變),題中涉及的條件為溫度和催化劑,溫度越高且加入催化劑時化學反應速率最大,所以加入2滴FeCl3溶液和水浴溫度為40 ℃時,化學反應速率最大。
7.在反應C(s)+CO2(g)===2CO(g)中,可使反應速率增大的措施是 (　　)
①減小容積,增大壓強　②升高溫度　③通入CO2　④增加碳的量　⑤用等量炭粉代替焦炭
A.①②③ B.②③④⑤
C.①②③⑤ D.②③④
答案　C
解析　因為碳是固體,只增加它的量,不能加快反應速率,但是若用炭粉代替焦炭,能增大與CO2的接觸面積,所以反應速率加快。
8.金屬Zn與酸反應產生H2的反應速率最大的是 (　　)
選項 溫度 金屬 酸
A 25 ℃ Zn粒 0.1 mol·L-1鹽酸
B 25 ℃ Zn粒 0.1 mol·L-1硫酸
C 50 ℃ Zn粉 0.1 mol·L-1硫酸
D 50 ℃ Zn粉 0.1 mol·L-1鹽酸
答案　C
解析　金屬Zn與酸反應的離子方程式為Zn+2H+===Zn2++H2↑,鹽酸為一元強酸,硫酸為二元強酸,溫度越高,H+濃度越大反應速率越快。
9.將氣體A、B置于固定容積為2 L的密閉容器中,發生如下反應:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g),反應進行到10 s末,測得A的物質的量為1.8 mol,B的物質的量為0.6 mol,C的物質的量為0.8 mol,則:
(1)用C表示10 s內反應的平均反應速率為　　　　　　。
(2)反應前A的物質的量濃度是　　　　　　。
(3)10s末,生成物D的濃度為　　　　　　。
(4)若改變下列條件,生成D的速率如何變化(用“增大”“減小”或“不變”填空)。
編號 改變的條件 生成D的速率
① 降低溫度
② 增大A的濃度
③ 使用催化劑
④ 恒容下充入Ne(不參與體系反應)
答案　(1)0.04 mol·L-1·s-1　(2)1.5 mol·L-1　(3)0.4 mol·L-1　(4)①減小　②增大　③增大　④不變
解析　
(1)v(C)==0.04 mol·L-1·s-1。
(2)c(A)==1.5 mol·L-1。
(3)c(D)==0.4 mol·L-1。
(4)降低溫度,反應速率減小;增大反應物濃度、使用催化劑,反應速率增大;恒容條件下充入稀有氣體,反應物的濃度不變,反應速率不變。
B級　素養培優練
10.在溫度不變的條件下,恒定的容器中進行下列反應:N2O42NO2,若N2O4的濃度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1要用10 s,那么N2O4的濃度從0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1時,所用時間 (　　)
A.等于10 s B.等于5 s
C.大于10 s D.小于10 s
答案　C
解析　N2O4的濃度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,濃度變化為0.03 mol·L-1,需要用10 s;由于c(N2O4)減小,反應速率減慢,故N2O4的濃度從0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1所需時間大于10 s。
11.CaCO3與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的量與反應時間的關系如圖所示。下列結論不正確的是 (　　)
A.反應開始4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大
B.一段時間后,反應速率減小的原因是c(H+)減小
C.反應在2~4 min內平均反應速率最大
D.反應在2~4 min內生成CO2的平均反應速率為v(CO2)=0.06 mol·L-1·s-1
答案　D
解析　隨著反應的進行,c(H+)減小,而前4 min內反應速率變大,根據反應是放熱反應,可推出前4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大,A、B正確;在2~4 min內n(CO2)的變化量最大(或曲線的斜率最大),可判斷出平均反應速率最大,C正確;由題意及圖像可知,該題不知道容器體積,故不能計算出用濃度變化表示的反應速率,D錯誤。
12.將4 mol A和2 mol B在2 L的密閉容器內混合,并在一定條件下發生如下反應:2A(s)+B(g)2C(g),若經2 s后測得C的濃度為0.6 mol·L-1,現有下列幾種說法:①用物質A表示的反應的平均速率為0.3 mol·L-1·s-1;②用物質B表示的反應的平均速率為0.6 mol·L-1·s-1;③2 s時物質A的轉化率(是指已被轉化的反應物的物質的量與其初始的物質的量之比)為30%;④2 s時物質B的濃度為0.7 mol·L-1。其中正確的是 (　　)
A.①③ B.①④
C.②③ D.③④
答案　D
解析　B的濃度為=1 mol·L-1,利用三段式法計算:
A為固體,固體的濃度視為常數,不能用來表示反應速率,故①錯誤;2 s內,用物質B表示反應的平均速率為v(B)==0.15 mol·L-1·s-1,故②錯誤;2 s時物質A的轉化率為α=×100%=30%,故③正確;2 s時物質B的濃度為0.7 mol·L-1,故④正確。
13.一定條件下,將2 mol A氣體和2 mol B氣體通入體積為2 L的密閉容器中發生如下反應:2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),在2 min末測得剩余B的物質的量為1.2 mol,生成C的物質的量為2.4 mol。下列有關說法錯誤的是 (　　)
A.x的數值為3
B.2 min末,A的濃度為0.2 mol·L-1
C.2 min內,用D表示的反應的平均速率為0.8 mol·L-1·min-1
D.將容器的容積變為3 L,化學反應速率將減小
答案　C
解析　A項,在2 min末測得剩余B的物質的量為1.2 mol,則B消耗的物質的量為0.8 mol,生成C的物質的量為2.4 mol,根據該變量之比等于計量系數之比,則x的數值為3,故A正確;B項,在2 min末測得剩余B的物質的量為1.2 mol,則B消耗的物質的量為0.8 mol,根據該變量之比等于計量系數之比得到A消耗了1.6 mol,則剩余0.4 mol,2 min末,則A的濃度為0.2 mol·L-1,故B正確;C項,D為固體,濃度是固定值,不能描述其平均速率,故C錯誤;D項,將容器的容積變為3 L,濃度減小,因此化學反應速率將減小,故D正確。
14.某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中,發現加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:
(1)上述實驗中發生反應的化學方程式有　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(3)要加快上述實驗中氣體產生的速率,還可采取的措施有　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　(答兩種)。
(4)為了進一步探究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學設計了如下一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加入6個盛有過量Zn粒的反應瓶中,收集產生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時間。
混合溶液 A B C D E F
4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
飽和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①請完成此實驗設計,其中V1=　　　　　　,V6=　　　　　　,V9=　　　　　　。
②該同學最后得出的結論為當加入少量CuSO4溶液時,生成氫氣的速率會大大提高,但當加入的CuSO4溶液超過一定量時,生成氫氣的速率反而會下降。請分析生成氫氣速率下降的主要原因:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
(2)CuSO4與Zn反應產生的Cu和Zn以及稀硫酸形成原電池,加快了氫氣產生的速率
(3)升高反應溫度、適當增大稀硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等(答兩種即可)
(4)①30　10　17.5
②當加入過量的CuSO4溶液后,生成的單質Cu會沉積在Zn的表面,減小了Zn與稀H2SO4的接觸面積
解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸銅后發生了兩個反應:CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。(2)由于Zn與CuSO4反應生成的Cu和Zn以及稀硫酸構成了原電池,大大加快了生成H2的反應速率。(3)要加快生成H2的反應速率,還可以采取如下措施:升高反應溫度、適當增大稀硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等。(4)①因為要探究CuSO4的量對反應速率的影響,所以應保持硫酸的濃度在各組實驗中相同,則硫酸的體積均取30 mL,即V1=30,根據F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL,可以求得V6=10,V7=20,V8=19.5,V9=17.5,V10=15。(共57張PPT)
第二節　化學反應的速率與限度
基礎課時 化學反應的速率
11
第六章
化學反應與能量
1.知道化學反應速率的概念和表示方法,并能進行簡單計算。
2.通過實驗探究理解影響化學反應速率的因素,學會運用變量控制研究影響化學反應速率的方法。
3.認識化學變化是有條件的,學習運用變量控制的思想和對比的方法研究化學反應,了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。
學習目標
一、化學反應速率及其表示方法
二、影響化學反應速率的因素
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、化學反應速率及其表示方法
對點訓練
(一)知識梳理
1.概念:化學反應速率是用來衡量化學反應過程進行__________的物理量。
2.表示方法:通常用單位時間內____________的減小或____________的增大來表示(取正值)。
3.表達式:v=(Δc表示濃度的變化量;Δt為時間),其單位為____________或
______________。
快慢程度
反應物濃度
生成物濃度
mol·L-1·s-1
mol·L-1·min-1
(二)互動探究
已知合成氨反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),其濃度數據如下:
N2 H2 NH3
起始濃度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2 s末濃度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
【問題討論】
問題1　2 s內,N2、H2、NH3的物質的量濃度變化各為多少 則2 s內用N2、H2、NH3表示的化學反應速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分別為多少
提示　2 s內,Δc(N2)=(1.0-0.6) mol·L-1=0.4 mol·L-1,Δc(H2)=(3.0-1.8) mol·L-1=1.2 mol·L-1,Δc(NH3)=(0.8-0) mol·L-1=0.8 mol·L-1。2 s內v(N2)==
0.2 mol·L-1·s-1,v(H2)==0.6 mol·L-1·s-1,v(NH3)==0.4 mol·L-1·s-1。
問題2　根據上述計算,同一反應在相同時間內,用不同物質表示的反應速率,其數值是否相同 表示的反應快慢是否相同
提示　　同一反應在相同時間內,用不同物質表示的反應速率,其數值可能不同,但都表示該反應的反應速率,意義相同。
問題3　觀察不同物質濃度變化量和用不同物質表示的化學反應速率,分析用不同物質表示的同一反應的反應速率其數值有什么規律
提示　　用不同物質表示化學反應速率時,化學反應速率之比等于物質的量濃度變化值之比,等于化學反應化學計量數之比。
【探究歸納】
1.化學反應速率的概念理解
(1)表示化學反應速率時,必須指明具體的物質,因為同一化學反應,用不同的物質表示的反應速率,其數值可能不同,但意義相同。
(2)固體或純液體的濃度視為常數,Δc=0,因此不用固體或純液體表示化學反應速率。
(3)化學反應速率是一段時間內的平均反應速率,而不是某一時刻的瞬時速率。
2.化學反應速率的計算方法
(1)定義式法:利用公式v=計算化學反應速率,也可以利用該公式計算濃度變化量或反應時間。
(2)關系式法:化學反應速率之比=物質的量濃度的變化量之比=物質的量的變化量之比=化學計量數之比。
(3)三段式法:找出起始、轉化、某時刻的數據進行計算,使用三段式法進行計算比較直觀明了。
①寫出有關反應的化學方程式。
②找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量。其中轉化量物質的量之比等于化學計量數之比。
③根據已知條件列方程式計算。計算模型如下:
則:v(A)= mol·L-1·s-1、v(B)= mol·L-1·s-1v(C)= mol·L-1·s-1
3.化學反應速率大小的比較方法
歸一法 若單位不統一,則要換算成相同的單位;若為不同物質表示的反應速率,則要換算成同一物質來表示反應速率;再比較數值的大小
比值法 比較化學反應速率與化學計量數的比值,如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比較,若,則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率
1.下列說法正確的是 (　　)
A.化學反應速率通常用單位時間內反應物或生成物的質量變化來表示
B.用不同物質的濃度變化表示同一時間內、同一反應的速率時,其數值之比等于化學反應方程式中對應物質的化學計量數之比
C.化學反應速率的單位由時間單位和物質的量的單位決定
D.反應過程中,反應物濃度逐漸變小,所以用反應物表示的化學反應速率為負值
B
解析　A項,化學反應速率通常用單位時間內反應物或生成物的物質的量濃度的變化來表示,故錯誤;C項,化學反應速率單位由時間單位和物質的量濃度的單位決定,故錯誤;D項,用反應物或生成物濃度的變化量表示的化學反應速率均為正值,故錯誤。
2.在2A(g)+B(g)===3C(g)+4D(g)反應中,表示該反應速率最快的是 (　　)
A.v(A)=0.5 mol/(L·s) B.v(B)=0.3 mol/(L·s)
C.v(C)=0.8 mol/(L·s) D.v(D)=1.0 mol/(L·s)
解析　其單位一致時,利用比值法比較:A項,=0.25;B項,=0.3;C項,=0.27;D項,=0.25;數值大的反應快,因此反應最快的是B。
B
3.一定溫度下,向容積為2 L 的密閉容器中通入兩種氣體發生化學反應,反應中各物質的物質的量變化如圖所示,下列對該反應的推斷合理的是 (　　)
A.該反應的化學方程式為3B+4C 6A+2D
B.反應進行到1 s時,v(A)=v(D)
C.反應進行到6 s時,B的平均反應速率為0.1 mol·L-1·s-1
D.反應進行到6 s時,各物質的反應速率相等
A
解析　Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=(1.2-0) mol∶(1.0-0.4) mol∶(1.0-0.2) mol∶
(0.4-0) mol=6∶3∶4∶2,所以化學方程式為3B+4C 6A+2D,A正確;反應進行到6 s時,B的平均反應速率為0.05 mol·L-1·s-1,B錯誤;不論在什么時刻,用各物質表示的速率之比等于化學計量數之比,B、D錯誤。
二、影響化學反應速率的因素
對點訓練
(一)知識梳理
1.實驗探究
(1)反應溫度的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率較慢 產生氣泡速率較快
實驗結論 溫度越高,H2O2的分解速率越____,反應越____
快
快
(2)反應物濃度的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率較快 產生氣泡速率較慢
實驗結論 濃度越大,H2O2分解速率越____
快
(3)催化劑的影響
實驗操作
實驗現象 產生氣泡速率很慢 產生氣泡速率較快
實驗結論 使用催化劑,可______H2O2的分解速率
加快
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因
反應物本身的性質是影響化學反應速率的主要因素。
(2)外因(變量控制法:其他條件不變,只改變一個條件)
增大
減小
增大
減小
增大
減小
改變
表面積
注意:影響化學反應速率的主要因素是反應物本身的性質。如Cu能與濃硝酸反應,而不與濃鹽酸反應;鋁比鐵活潑,因此形狀大小相同的鐵塊和鋁塊分別與等濃度的鹽酸反應,鋁生成氫氣的速率快。
(二)互動探究
在 1 L密閉容器中充入一定量的N2和H2,在一定的溫度和壓強下反應生成氨氣。
【問題討論】
問題1　 對于恒溫密閉容器內的化學反應,若改變容器容積,化學反應速率如何變化
提示　若改變容器容積,容器內反應物的濃度發生改變(如有氣體參加的反應),則縮小容器體積(增大壓強),反應物濃度增大,化學反應速率增大;反之,增大容器體積(減小壓強),反應物濃度減小,化學反應速率減小。
問題2　對于恒溫恒容密閉容器內有氣體參加的化學反應,若充入氬氣使體系的壓強增大,化學反應速率如何變化
提示　若通入氬氣,容器內總壓強增大,但體積不變,反應物的濃度不變,化學反應速率不變。
【探究歸納】
1.對于有氣體物質參加的反應,改變反應體系的壓強,對化學反應速率的影響常有以下幾種情況:
①恒溫時,增大壓強 容積減小 濃度增大 化學反應速率增大。
②恒溫恒容時,充入氣體反應物 總壓強增大 濃度增大 化學反應速率增大。
③恒溫恒容時,充入“惰性氣體” 總壓強增大,但各物質的濃度不發生變化,所以化學反應速率不變。
④恒溫恒壓時,充入“惰性氣體” 容器容積增大 濃度減小 化學反應速率減小。
說明:“惰性氣體”是指不參與反應的氣體。
2.用“變量控制”思想分析化學反應速率的影響因素
1.在恒容密閉容器中發生反應:3CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+2Fe(s),下列說法正確的是(　　)
A.增加Fe2O3的量反應速率加快
B.升高溫度反應速率不一定變化
C.充入CO反應速率加快
D.充入N2使壓強增大,反應速率加快
解析　Fe2O3為固體,增加固體的量,濃度未變,反應速率不變,A錯誤;溫度對任何反應都有影響,B錯誤;充入CO后,c(CO)增大,反應速率加快,C正確;充入N2雖然壓強增大,但并未引起濃度的變化,反應速率不變,D錯誤。
C
2.為了探究溫度對化學反應速率的影響,下列實驗方案可行的是 (　　)
D
解析　沒有對比實驗,A錯誤;催化劑不同,溫度不同,無法比較,B錯誤;前者沒有催化劑,后者有催化劑,無法比較,C錯誤;只有溫度不同,其他條件都相同,該方案可行,D正確。
3.草酸與高錳酸鉀在酸性條件下能夠發生如下反應:2Mn+5H2C2O4+6H+=== 2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液與2 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液,研究反應的溫度、反應物的濃度與催化劑等因素對化學反應速率的影響。改變的條件如表所示:
組別 10%硫酸體積/mL 溫度/℃ 其他物質
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴飽和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸餾水
(1)實驗Ⅰ和Ⅱ可得出的結論:影響化學反應速率的因素是　　　　　　;如果研究溫度對化學反應速率的影響,使用實驗Ⅰ和　　　　(用Ⅰ~Ⅳ表示)。
(2)實驗Ⅳ中加入1 mL蒸餾水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
催化劑
Ⅲ
確保所有實驗中c(KMnO4)、c(H2C2O4)
不變和總體積不變,實驗Ⅳ中c(H+)不同
解析　(1)實驗Ⅰ、Ⅱ中溫度、濃度相同,研究了催化劑對化學反應速率的影響;研究溫度對化學反應速率的影響,應保證濃度相同,且不使用催化劑,則選實驗Ⅰ和Ⅲ。(2)實驗Ⅰ和Ⅳ中,硫酸的濃度不同,可研究濃度對化學反應速率的影響,加1 mL蒸餾水可確保兩實驗中其余各物質濃度和總體積相等。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)化學反應速率及其表示方法
1.下列關于化學反應速率的說法正確的是(　　)
A.根據化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢
B.1 mol·L-1·s-1的反應速率一定比0.5 mol·L-1·s-1的反應速率大
C.化學反應速率為0.8 mol·L-1·s-1是指1 s時某物質的濃度為0.8 mol·L-1
D.當速率的單位是mol·L-1·s-1時,任何反應物或生成物均可以表示化學反應速率
A
解析　化學反應速率是用于衡量一段時間內化學反應進行快慢的物理量,A正確;化學反應速率一般以某物質單位時間內的濃度變化量來表示,而固體或純液體的濃度視為常數,不能表示化學反應速率,D錯誤。
2.已知反應A(g)+3B(g)===2C(g)+D(g)在某段時間內以A的濃度變化表示的化學反應速率為1 mol·L-1·min-1,則此段時間內以C的濃度變化表示的化學反應速率為 (　　)
A.0.5 mol·L-1·min-1 B.1 mol·L-1·min-1
C.2 mol·L-1·min-1 D.3 mol·L-1·min-1
解析　因為對于同一化學反應,用不同物質表示的反應速率之比等于化學計量數之比,由v(A)=1 mol·L-1·min-1,可得出v(C)=2v(A)=2 mol·L-1·min-1。
C
3.不同溫度下,在兩個密閉容器中同時進行化學反應:2A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g),1 min內甲容器中消耗掉2 mol A物質,乙容器內消耗6 mol A物質,則兩容器內的反應速率大小關系為(　　)
A.甲容器內反應速率快 B.乙容器內反應速率快
C.甲乙兩容器內反應速率相等 D.無法比較
解析　化學反應速率是用單位時間內反應物或生成物的濃度變化來表示的,本題中未指明兩容器容積的大小,故無法知道濃度大小,不能確定反應速率的相對大小。
D
4.25 ℃時,相同的鎂條與下列酸溶液反應,反應開始時放出H2最快的是 (　　)
A.20 mL 1 mol·L-1硝酸 B.10 mL 1 mol·L-1醋酸
C.10 mL 1 mol·L-1硫酸 D.20 mL 1 mol·L-1鹽酸
解析　A項,鎂條與稀硝酸產生NO不放出H2;鎂與酸反應的實質是鎂與酸電離出的H+反應,由于B、C、D三項溶液酸的濃度相等,但硫酸為二元強酸,故H+濃度最大,反應速率也就最快。
C
5.在密閉容器中W與X反應生成Y和Z,其反應速率分別為v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z),已知存在如下關系:v(W)=2v(X),v(Y)=2v(X),v(Z)=2v(W),則此反應可表示為 (　　)
A.W+2X===Y+4Z B.W+2X===Y+2Z
C.2W+X===2Y+4Z D.2W+X===2Y+2Z
解析　在密閉容器中W與X反應生成Y和Z,則W、X為反應物,Y、Z是生成物,已知存在如下關系:=2,=2,=2,則得到v(Z)∶v(W)∶v(Y)∶v(X)= 4∶2∶2∶1, 則此反應可表示為2W+X===2Y+4Z,故C正確。
C
(二)影響化學反應速率的因素
6.變量控制是科學研究的重要方法。四支相同的試管中分別盛有2 mL 5% H2O2溶液,向其中加入水或1 mol·L-1 FeCl3溶液,在下列條件下發生反應,其中化學反應速率最大的是(　　)
D
A B C D
加入試劑 2滴水 2滴水 2滴FeCl3溶液 2滴FeCl3溶液
水浴溫度/℃ 20 40 20 40
解析　控制溶液總體積不變(溶液濃度不變),題中涉及的條件為溫度和催化劑,溫度越高且加入催化劑時化學反應速率最大,所以加入2滴FeCl3溶液和水浴溫度為40 ℃時,化學反應速率最大。
7.在反應C(s)+CO2(g)===2CO(g)中,可使反應速率增大的措施是 (　　)
①減小容積,增大壓強　②升高溫度　③通入CO2　④增加碳的量　
⑤用等量炭粉代替焦炭
A.①②③ B.②③④⑤
C.①②③⑤ D.②③④
解析　因為碳是固體,只增加它的量,不能加快反應速率,但是若用炭粉代替焦炭,能增大與CO2的接觸面積,所以反應速率加快。
C
8.金屬Zn與酸反應產生H2的反應速率最大的是 (　　)
C
選項 溫度 金屬 酸
A 25 ℃ Zn粒 0.1 mol·L-1鹽酸
B 25 ℃ Zn粒 0.1 mol·L-1硫酸
C 50 ℃ Zn粉 0.1 mol·L-1硫酸
D 50 ℃ Zn粉 0.1 mol·L-1鹽酸
解析　金屬Zn與酸反應的離子方程式為Zn+2H+===Zn2++H2↑,鹽酸為一元強酸,硫酸為二元強酸,溫度越高,H+濃度越大反應速率越快。
9.將氣體A、B置于固定容積為2 L的密閉容器中,發生如下反應:3A(g)+B(g)
2C(g)+2D(g),反應進行到10 s末,測得A的物質的量為1.8 mol,B的物質的量為 0.6 mol,C的物質的量為0.8 mol,則:
(1)用C表示10 s內反應的平均反應速率為　　　　　　　。
(2)反應前A的物質的量濃度是　　　　　　。
(3)10s末,生成物D的濃度為　　　　　　。
0.04 mol·L-1·s-1
1.5 mol·L-1
0.4 mol·L-1
(4)若改變下列條件,生成D的速率如何變化(用“增大”“減小”或“不變”填空)。
編號 改變的條件 生成D的速率
① 降低溫度
② 增大A的濃度
③ 使用催化劑
④ 恒容下充入Ne(不參與體系反應)
減小
增大
增大
不變
解析　
(1)v(C)==0.04 mol·L-1·s-1。
(2)c(A)==1.5 mol·L-1。
(3)c(D)==0.4 mol·L-1。
(4)降低溫度,反應速率減小;增大反應物濃度、使用催化劑,反應速率增大;恒容條件下充入稀有氣體,反應物的濃度不變,反應速率不變。
B級　素養培優練
10.在溫度不變的條件下,恒定的容器中進行下列反應:N2O4 2NO2,若N2O4的濃度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1要用10 s,那么N2O4的濃度從0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1時,所用時間(　　)
A.等于10 s B.等于5 s C.大于10 s D.小于10 s
解析　N2O4的濃度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,濃度變化為0.03 mol·L-1,需要用10 s;由于c(N2O4)減小,反應速率減慢,故N2O4的濃度從0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1所需時間大于10 s。
C
11.CaCO3與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的量與反應時間的關系如圖所示。下列結論不正確的是 (　　)
A.反應開始4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大
B.一段時間后,反應速率減小的原因是c(H+)減小
C.反應在2~4 min內平均反應速率最大
D.反應在2~4 min內生成CO2的平均反應速率為v(CO2)=0.06 mol·L-1·s-1
D
解析　隨著反應的進行,c(H+)減小,而前4 min內反應速率變大,根據反應是放熱反應,可推出前4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大,A、B正確;在2~4 min內n(CO2)的變化量最大(或曲線的斜率最大),可判斷出平均反應速率最大,C正確;由題意及圖像可知,該題不知道容器體積,故不能計算出用濃度變化表示的反應速率,D錯誤。
12.將4 mol A和2 mol B在2 L的密閉容器內混合,并在一定條件下發生如下反應:2A(s)+B(g) 2C(g),若經2 s后測得C的濃度為0.6 mol·L-1,現有下列幾種說法:①用物質A表示的反應的平均速率為0.3 mol·L-1·s-1;②用物質B表示的反應的平均速率為0.6 mol·L-1·s-1;③2 s時物質A的轉化率(是指已被轉化的反應物的物質的量與其初始的物質的量之比)為30%;④2 s時物質B的濃度為0.7 mol·L-1。其中正確的是(　　)
A.①③ B.①④
C.②③ D.③④
D
解析　B的濃度為=1 mol·L-1,利用三段式法計算:
A為固體,固體的濃度視為常數,不能用來表示反應速率,故①錯誤;2 s內,用物質B表示反應的平均速率為v(B)==0.15 mol·L-1·s-1,故②錯誤;2 s時物質A的轉化率為α=×100%=30%,故③正確;2 s時物質B的濃度為0.7 mol·L-1,故④正確。
13.一定條件下,將2 mol A氣體和2 mol B氣體通入體積為2 L的密閉容器中發生如下反應:2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s),在2 min末測得剩余B的物質的量為1.2 mol,生成C的物質的量為2.4 mol。下列有關說法錯誤的是(　　)
A.x的數值為3
B.2 min末,A的濃度為0.2 mol·L-1
C.2 min內,用D表示的反應的平均速率為0.8 mol·L-1·min-1
D.將容器的容積變為3 L,化學反應速率將減小
C
解析　A項,在2 min末測得剩余B的物質的量為1.2 mol,則B消耗的物質的量為0.8 mol,生成C的物質的量為2.4 mol,根據該變量之比等于計量系數之比,則x的數值為3,故A正確;B項,在2 min末測得剩余B的物質的量為1.2 mol,則B消耗的物質的量為0.8 mol,根據該變量之比等于計量系數之比得到A消耗了1.6 mol,則剩余0.4 mol, 2 min末,則A的濃度為0.2 mol·L-1,故B正確;C項,D為固體,濃度是固定值,不能描述其平均速率,故C錯誤;D項,將容器的容積變為3 L,濃度減小,因此化學反應速率將減小,故D正確。
14.某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中,發現加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題:
(1)上述實驗中發生反應的化學方程式有　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是　　　　　　　　　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)要加快上述實驗中氣體產生的速率,還可采取的措施有______________
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答兩種)。
CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
CuSO4與Zn反應產生的Cu
和Zn以及稀硫酸形成原電池,加快了氫氣產生的速率
升高反應溫度、
適當增大稀硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等(答兩種即可)
(4)為了進一步探究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響,該同學設計了如下一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加入6個盛有過量Zn粒的反應瓶中,收集產生的氣體,記錄獲得相同體積的氣體所需時間。
混合溶液 A B C D E F
4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
飽和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①請完成此實驗設計,其中V1=　　　　　　,V6=　　　　　　,V9=　　　　　　。
②該同學最后得出的結論為當加入少量CuSO4溶液時,生成氫氣的速率會大大提高,但當加入的CuSO4溶液超過一定量時,生成氫氣的速率反而會下降。請分析生成氫氣速率下降的主要原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
30
10
17.5
當加入過量的CuSO4溶液后,生成的單質Cu會沉積
在Zn的表面,減小了Zn與稀H2SO4的接觸面積
解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸銅后發生了兩個反應:CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。(2)由于Zn與CuSO4反應生成的Cu和Zn以及稀硫酸構成了原電池,大大加快了生成H2的反應速率。(3)要加快生成H2的反應速率,還可以采取如下措施:升高反應溫度、適當增大稀硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等。(4)①因為要探究CuSO4的量對反應速率的影響,所以應保持硫酸的濃度在各組實驗中相同,則硫酸的體積均取30 mL,即V1=30,根據F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL,可以求得V6=10,V7=20,V8=19.5,V9=17.5,V10=15。

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