化學反應速率的表示方法

1、專題二 化學反應速率和化學平衡專題概述本專題的課標要求主要包括：知道化學反應速率的定量表示方法，能通過實驗探究溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響，認識其一般規(guī)律； 知道活化能的涵義及其對化學反應速率的影響，能用焓變和熵變說明化學反應的方向；能描述化學平衡建立的過程，知道化學平衡常數(shù)的涵義，能利用化學平衡常數(shù)計算反應物的轉(zhuǎn)化率，能通過實驗探究溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響，并能用相關(guān)理論加以解釋；認識化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生產(chǎn)、生活及科學研究領(lǐng)域中的重要作用。本專題知識共分三個部分：第一部分即第一單元：化學反應速率，具體內(nèi)容包括化學反應速率的表示方法、影響化學反應速率的因素（

2、包括濃度、溫度、壓強和催化劑等）。第二部分即第二單元：化學反應的方向和限度，具體內(nèi)容包括化學反應的方向、判斷化學反應方向的依據(jù)和化學平衡狀態(tài)及化學平衡常數(shù)。第三部分即第三單元：化學平衡的移動，具體內(nèi)容包括濃度、溫度、壓強的變化對化學平衡的影響及勒夏特列原理。學生在學習本專題之前，已經(jīng)通過前面知識的學習定性地認識到化學反應有快有慢，知道反應條件對化學反應的快慢有影響以及許多化學反應中反應物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物等相關(guān)知識。本專題所介紹的化學反應速率和化學平衡知識是學生在已有知識的基礎(chǔ)上進行新知識的學習，是一個深化的過程，同時這一部分知識也是中學化學中的重要理論內(nèi)容，是高中化學中的重要內(nèi)容之一。學好

3、本專題，為進一步學習溶液中的化學平衡打下良好的基礎(chǔ)。學法指導1.充分利用已有知識的優(yōu)勢，做好復習回顧，在此基礎(chǔ)上更好地接受、掌握新知識。2.針對這部分抽象的理論內(nèi)容，借助教材中的各種形象圖示及客觀存在的形象事例加以理解。3.對于一些適合大多數(shù)情況的規(guī)律性知識，注意特殊的知識點，做到牢記。4.對于本專題的重要規(guī)律，做好歸納總結(jié)。第一單元 化學反應速率2-1 課時1 化學反應速率的表示方法知能定位1.了解化學反應速率的概念和含義。2.掌握化學反應速率的定量表示方法及其簡單計算。3.了解化學反應速率的測量方法。4.初步了解化學反應速率圖像的意義。情景切入為什么化學反應會有快有慢？怎樣定量地表示化學反

4、應速率？自主研習一、化學反應速率及其表示方法1.化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢的物理量。通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增加表示。2.數(shù)學表達式為： v=。3.單位： molL-1min-1或molL-1s-1。二、化學反應速率的測定1.測定原理測定不同反應時刻反應物或生成物的濃度，可通過觀察和測量體系中的某物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)，再進行適當?shù)霓D(zhuǎn)換和計算達到測定目的。2.測定方法（1）量氣法對于反應2H2O2=2H2O+O2,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O等有氣體生成的反應，可測量反應在一定溫度和壓強下釋放出來的氣體的體積。（2）比色法有些反應物（或生成物）有顏

5、色，隨著反應的進行，溶液的顏色不斷變化，可以用比色的方法測定溶液的顏色深淺，換算成反應物（或生成物）在不同反應時刻的濃度。課堂師生互動知識點化學反應速率化學反應速率的特點1.一個確定的化學反應，用不同物質(zhì)表示化學反應速率時數(shù)值不一定相同，描述反應速率時應指明物質(zhì)。2.化學反應速率是一段時間內(nèi)的平均速率，而不是瞬時速率。3.無論反應物還是生成物，其化學反應速率值都取正值。4.在同一個化學反應中各物質(zhì)的化學反應速率之比等于它們的化學計量數(shù)之比。如：一般反應： aA+bB=cC+dD,有： v (A)：v (B)： v (C)： v (D)= a：b：c：d。因此，在同一個化學反應里，雖然用不同物質(zhì)

6、表示的化學反應速率不一定相同，但是它們的實際意義完全相同，即一種物質(zhì)的化學反應速率也就代表了整個化學反應速率。5.固體或純液體（注意：不是溶液）的物質(zhì)的量濃度可視為常數(shù)，因此，一般不用固體或純液體表示化學反應速率?？祭诿荛]容器中，合成氨反應N2+3H22NH3，開始時c (N2)=8 mol L-1，c(H2)=20 molL-1， 5 min后c(N2) =6 molL-1。求v (N2)、v (NH3)、v (H2)。解析：5 min內(nèi)N2的濃度變化c（N2）=8 molL-1-6 molL-1=2 molL-1，故v (N2)= =0.4 molL-1min-1。由化學方程式知5 mi

7、n內(nèi)c（NH3）=2c (N2) =4 molL-1，c (H2)=3c (N2)=6 molL-1，故v (NH3)= =0.8 molL-1min-1，v (H2)= =1.2 molL-1min-1。答案： v (N2)=0.4 molL-1min-1v (NH3)=0.8 molL-1min-1 v (H2)=1.2 molL-1min-1。變式探究（2011佳木斯高二檢測）將4 mol A氣體和2 mol B氣體在2 L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應:2A（g）+B(g) 2C(g)。若經(jīng)2 s后測得C的濃度為0.6 molL-1，現(xiàn)有下列幾種說法：用物質(zhì)A表示的反應的平均速

8、率為0.3 molL-1s-1用物質(zhì)B表示的反應的平均速率為0.6 molL-1s-12 s時物質(zhì)B的濃度為0.7 molL-1在該條件下，再經(jīng)2 s后C的濃度為1.2 molL-1其中正確的是()A. B.C. D.答案：B解析：2 s后C的濃度為0.6 molL-1，則v (C)= =0.3 molL-1s-1,又因為反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，所以此時v (A)= v (C)=0.3 molL-1s-1, v (B)= v (C)=0.15 molL-1s-1對B：在2 s時，c (B)v (B)t=0.15 molL-1s-12 s=0.3 molL-1此時，B的濃度為-0.3 m

9、olL-1=0.7 molL-1。在該條件下，隨著反應的進行，反應速率逐漸減小，所以后2 s內(nèi)C的反應速率小于0.3 molL-1s-1，即再經(jīng)2 s后C的濃度小于1.2 molL-1。知識點化學反應速率的計算及比較1.化學反應速率的計算:（1）求解化學反應速率的計算題的一般步驟：寫出有關(guān)反應的化學方程式。找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。根據(jù)已知條件列方程計算。例如：反應mA+nBpC起始濃度(mol/L)abc轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）x某時刻濃度(mol/L)a-xb-c+ (2)計算中注意以下量的關(guān)系：對反應物： c (起始)c (轉(zhuǎn)化)c（某時刻）對生成物： c (起始)+ c (轉(zhuǎn)

10、化)= c (某時刻)2.化學反應速率的比較：對于同一化學反應的化學反應速率用不同物質(zhì)表示的數(shù)值可能不同，但比較反應速率的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要進行一定的轉(zhuǎn)化。（1）換算成同一物質(zhì)來表示，再比較數(shù)值大小，并注意單位的統(tǒng)一。（2）比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值大小，如反應： aA+bB=cC,即比較與，若，則A的反應速率比B大。特別提醒（1）起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量三者物理量及單位要統(tǒng)一，都是物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度，否則無法計算。（2）起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量中，只有不同物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，不同物質(zhì)的起始量或某時刻量之間沒有必然的關(guān)系，不能列比例式計算。考例對

11、于可逆反應A（g）+3B(g) 2C(g)，在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示反應速率最快的是()A v (A)=0.5 molL-1min-1B.v (B)=1.2 molL-1min-1C. v (C)=0.4 molL-1min-1D.v (C)=1.1 molL-1min-1解析：本題考查有關(guān)反應速率的知識。比較速率時，用反應中的任何物質(zhì)都可以，可把不同物質(zhì)表示的同一反應轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)表示。例如本題可以用A物質(zhì)表示。B項v(B)=1.2 molL-1min-1即v（A）=0.4 molL-1min-1； v（C）=0.4 molL-1min-1即v（A）=0.2 molL-1mi

12、n-1； v（C）=1.1 molL-1min-1即v（A）=0.55 molL-1min-1。所以D項正確。答案：D變式探究2 反應A+3B=2C+2D在四種不同情況下的反應速率分別為：v (A)=0.15 molL-1min-1， v (B)=0.01 molL-1s-1， v (C)=0.40 molL-1min-1，v（D）=0.45 molL-1min-1，該反應進行的快慢順序為 （填序號）。答案：=解析：在四種不同情況下的反應速率快慢需用同一物質(zhì)的變化表示。v (A):v (B): v (C): v (D)=1:3:2:2，轉(zhuǎn)化為用A的濃度變化表示的反應速率為： v（A）=0.15

13、 molL-1min-1， v（B）=0.01 molL-1s-1=0.6 molL-1min-1，則v (A)= v(B)=0.20 molL-1min-1，v（C）=0.40 molL-1min-1，則v（A）=v（C）=0.20 molL-1min-1， v（D）=0.45 molL-1min-1，則v（A）=v（D）=0.225 molL-1min-1，故反應進行的快慢順序為：=。課后強化作業(yè)基礎(chǔ)夯實1.反應4NH3（g）+5O2（g）4NO(g)+6H2O(g)在10 L密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣物質(zhì)的量增加了0.45 mol，則此反應的平均速率v（X）（反應物消耗的速率或產(chǎn)物

14、的生成速率）可表示為()A.v（NO）=0.0010 molL-1s-1B. v（O2）=0.0010 molL-1s-1C.v（NH3）=0.010 molL-1s-1D.v（H2O）=0.045 molL-1s-1答案：A解析：化學反應的速率一般用反應物或生成物物質(zhì)的量濃度的改變來表示。同一反應中，用不同物質(zhì)表示的反應速率之比等于配平該反應的各物質(zhì)的系數(shù)比。據(jù)此求算出： v (H2O)=0.45 mol/10 L30 s=0.0015 molL-1s-1； v (NH3)=0.0015 molL-1s-1=0.0010 molL-1s-1； v (O2)=0.0015 molL-1s-1=

15、0.00125 molL-1s-1； v (NO)=v (NH3)=0.0010 molL-1s-1。只有v（NO）是正確的。2.將1.0 mol PCl5充入容積為2 L的密閉容器中，一段時間后測得PCl5的濃度為0.3 molL-1，已知反應為PCl5PCl3+Cl2，在這段時間內(nèi)的平均反應速率v (PCl3)=0.4 molL-1min-1，則這段時間為()A.30 s B.50 sC.5 s D.1 s答案：A解析：t=0.5 min。3.在2 L密閉容器中，發(fā)生3A(g)+B（g）FYKN2C（g）的反應，若最初加入的A和B都是4 mol，A的平均速率為0.12 molL-1s-1，

16、則10 s后容器中的B是()A.2.8 mol B.1.6 molC.3.2 mol D.3.6 mol答案：C解析： v (B)=0.12 molL-1s-1=0.04 molL-1s-1， n (B)=4 mol-0.04 molL-1s-110 s2 L=3.2 mol。4.某一反應物的濃度是2.0 molL-1，經(jīng)過4 min后，它的濃度變成1.68 molL-1，則在這4 min內(nèi)它的平均反應速率為()A.0.2 molL-1min-1 B.0.1 molL-1min-1C.0.04 molL-1min-1 D.0.08 molL-1min-1答案：D解析：該物質(zhì)的濃度由2.0 mo

17、lL-1變?yōu)?.68 molL-1，改變了0.32 molL-1。所用時間為4 min，因此它的平均反應速率為：0.32 molL-1/4 min=0.08 molL-1min-1。5.某溫度下，濃度都為1 molL-1的兩種氣體X2和Y2在密閉容器中反應生成氣體Z，經(jīng)過一段時間后c（X2）為0.4 molL-1， c (Y2)為0.8 molL-1， c (Z)為0.4 molL-1，則反應為()A.X2+2Y22XY2B.2X2+Y22X2YC.3X2+Y22X3YD.X2+3Y22XY3答案：C解析：反應速率比等于物質(zhì)化學計量系數(shù)比。6.已知4NH3+5O24NO+6H2O，若反應速率分

18、別用v (NH3)、v (O2)、v (NO)、v (H2O)（molL-1min-1）表示，則正確的關(guān)系式是()A. v(NH3)= v (O2)B. v (O2)= v (H2O)C. v (NH3)= v (H2O)D. v（O2）=v（NO）答案：D解析： v (NH3）:v (O2): v (NO): v (H2O)=4:5:4:6，選擇時要善于變形，如A項變形即是v（NH3）:v（O2）=5:4?？芍狣正確。7.在四個不同的容器中，在不同的條件下進行合成氨的反應，根據(jù)下列在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果判斷，生成氨的速率最快的是()A. v（H2）=0.2 molL-1min-1B.v（N2

19、）=0.2 molL-1min-1C. v（N2）=0.02 molL-1s-1D. v（H2）=0.04 molL-1s-1答案：C解析：比較生成氨的速率的快慢時，應換算成用同一物質(zhì)表示，并注意速率單位的統(tǒng)一。由于v (N2): v (H2)=1:3，所以，A項v（N2）=v（H2）=0.2 molL-1min-1mins-1=0.001 1 molL-1s-1B項v（N2）=0.2 molL-1min-1mins-1=0.0033 molL-1s-1C項v (N2)=0.02 molL-1s-1D項v（N2）=v（H2）=0.04 molL-1s-1=0.013 molL-1s-18.一定

20、條件下，向2 L密閉容器中加入2 mol N2和10 mol H2，發(fā)生反應N2+3H22NH3，2 min時測得剩余N2為1 mol，此時表示化學反應速率不正確的是()A.v (N2)=0.25 molL-1min-1B.v (H2)=0.75 molL-1min-1C.v (NH3)=1 molL-1min-1D.v (NH3)=0.25 molL-1min-1答案：CD解析：解法一（模式法）：求化學反應速率，需先求物質(zhì)的量濃度的變化量和反應所耗時間，據(jù)物質(zhì)的量的變化量與體積的比可得出濃度的變化量N2 + 3H2 2NH3起始量/mol 2 10 02 min末量/mol 1 10-3）

21、2變化量/mol （2-1） 3 2則v (N2)=(2-1) mol/(2 L2 min)=0.25 molL-1min-1v（H2）=3 mol/(2 L2 min)=0.75 molL-1min-1v（NH3）=2 mol/(2 L2 min)=0.5 molL-1min-1解法二（規(guī)律法）：v (N2)= =0.25 molL-1min-1用N2來表示其反應速率時，因為v (N2): v (H2): v (NH3) =1:3:2，則v (H2)=0.75 molL-1min-1， v (NH3)=0.5 molL-1min-1。9.同在室溫下，同種規(guī)格的鋁片分別與下列物質(zhì)混合，化學反應

22、速率最大的是()A.0.1 molL-1的鹽酸15 mLB.0.2 molL-1的鹽酸12 mLC.0.15 molL-1的硫酸溶液8 mLD.18 molL-1的濃硫酸15 mL答案：C解析：A、B、C三項有關(guān)的化學反應均為2Al+6H+=2Al3+3H2，其中C項中c (H+)最大。D項的濃硫酸使鋁鈍化。10.已知條件下，合成氨反應的數(shù)據(jù)如下：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)起始濃度/(mol/L) 1.0 3.0 0.22 s末濃度/(mol/L) 0.6 1.8 1.04 s末濃度/(mol/L) 0.4 1.2 1.4當用氨氣濃度的增加來表示該反應的速率時，下列說法中錯誤的是

23、()A.2 s末氨氣的反應速率為0.4 mol/（Ls)B.前2 s時間內(nèi)氨氣的平均反應速率為0.4 mol/（Ls)C.前4 s時間內(nèi)氨氣的平均反應速率為0.3 mol/（Ls)D. 2 s4 s時間內(nèi)氨氣的平均反應速率為0.2 mol/（Ls)答案：A解析： 2 s末的速率是瞬時速率，在本題條件下是不能求解的。氨氣在0 s2 s時間內(nèi)，濃度的增加值為： 1.0 mol/L-0.2 mol/L0.8 mol/L,v (NH3)=0.8 mol/L2 s0.4 mol/（Ls)，故B項正確。前4 s內(nèi)氨氣的平均反應速率為：(1.4-0.2) mol/L4 s=0.3 mol/(Ls)，故C項正

24、確。2 s4 s時間內(nèi)氨氣的平均反應速率為(1.4-1.0) mol/L(4-2)s=0.2 mol/(Ls)，故D項正確。能力提升1.甲、乙兩容器都在進行AB的反應，甲容器內(nèi)每分鐘減少4 mol A，乙容器內(nèi)每分鐘減少2 mol A，則甲容器內(nèi)的反應速率比乙容器內(nèi)的反應速率()A.快 B.慢C.相等 D.無法判斷答案：D解析：比較速率的快慢要比較單位時間內(nèi)某種物質(zhì)濃度變化的大小,而不是物質(zhì)的量的變化大小；因甲、乙兩容器的容積未知,故無法比較。2.下列說法正確的是()A.化學反應速率通常用單位時間內(nèi)反應物或生成物的質(zhì)量變化來表示B.用不同物質(zhì)的濃度變化表示同一時間內(nèi)、同一反應的速率時，其數(shù)值之

25、比等于化學反應方程式中對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比C.對任何化學反應，反應速率越大，反應現(xiàn)象越明顯D.在反應過程中，反應物的濃度逐漸變小，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(nèi)反應物或生成物的濃度變化來表示，而非質(zhì)量變化；C項，有些反應如H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，反應進行很快，但現(xiàn)象不明顯；D項，化學反應速率只有正值，沒有負值。3.（2011鞍山高二檢測）將固體NH4Br置于密閉容器中，在某溫度下，發(fā)生反應：NH4Br(s) NH3(g)+HBr(g),2HBr(g) Br2(g)+H2(g),2 min后，測知H2的濃度為0.

26、5 molL-1,HBr的濃度為4 molL-1，若上述反應速率用v (NH3)表示，則下列速率正確的是()A.0.5 molL-1min-1B.2.5 molL-1min-1C.2 molL-1min-1D.1.25 molL-1min-1答案：B解析：此題為連鎖反應，即NH4Br(s)分解生成的HBr又有一部分分解，故剩余的HBr的量為NH4Br分解生成的HBr的量減去HBr分解的量，即c (HBr)= c (HBr)生成c (HBr)分解，又知c (H2)=0.5 molL-1，則c (HBr)分解1 molL-1所以c (HBr)生成=c (HBr)+ c (HBr)分解5 molL-

27、1c (NH3)= c (HBr)生成5 molL-1v (NH3)= =2.5 molL-1min-1。4.反應3X(g)+Y(g) Z(g)+2W(g)在2 L密閉容器中進行，5 min后Y減少了0.1 mol，則此反應的平均速率v為()A.v (X)=0.03 molL-1min-1B.v (Y)=0.02 molL-1min-1C.v (Z)=0.10 molL-1min-1D.v (W)=0.20 molL-1min-1答案：A解析： v (Y)= =0.01 molL-1min-1= v (X)=0.03 molL-1min-1，v (Z)=0.01 molL-1min-1， v

28、(W)=0.02 molL-1min-1所以A正確。5.把0.6 mol氣體X和0.4 mol氣體Y混合于2.0 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：3X(g)+Y(g) nZ(g)+2W(g)測得5 min末已生成0.2 mol W，又知以Z表示的平均反應速率為0.01 molL-1min-1，則n值是()A.1 B.2C.3 D.4答案：A解析： v (W)= =0.02 molL-1min-1，又因： v (Z)=0.01 molL-1min-1，即v (W): v (Z)= 0.02:0.01=2:1。6.將N2、H2混合氣體分別充入甲、乙、丙三個容器中進行合成氨反應，經(jīng)過一段時間后各物質(zhì)反

29、應速率為：甲v（H2）=3 molL-1min-1；乙v (N2)=2 molL-1min-1；丙v (NH3)=1 molL-1min-1。在這段時間內(nèi)三個容器中合成氨的反應速率()A.甲乙丙 B.甲=乙=丙C.乙甲丙 D.甲丙乙答案：C解析：反應速率的比較應注意，單位一致；另外將各速率換算為同一種物質(zhì)表示的速率，再進行比較。7.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示：下列描述正確的是()A.反應開始到10 s時，用Z表示的反應速率為0.158 mol/（Ls）B.反應開始到10 s時，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79 mol/LC.反應開始到1

30、0 s時，Y的轉(zhuǎn)化率為79.0 %D.反應的化學方程式為:X(g)+Y(g) Z(g)答案：C解析：A中v (Z)= =0.079 mol/(Ls),A錯誤。B中n (X)=1.20 mol-0.41 mol=0.79 mol,而c (X)=0.395 mol/L,B也錯誤。C中(Y)=100%=79.0%,C正確。D中各物質(zhì)的量變化之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比：n (X):n (Y):n (Z)=(1.20-0.41) mol: (1.00-0.21)mol:1.58 mol=1:1:2,所以化學方程式應為X(g)+Y(g) 2Z(g)，D項錯誤。8.某溫度時，在2 L容器中，X、Y、

31、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變 化的曲線如右圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析：該反應的化學方程式 為 。反應開始至2 min，用Z表示的平均反應速率為 。答案：3X+Y2Z0.05 molL-1min-1解析：由圖可知，X、Y的物質(zhì)的量隨反應的進行而減小，Z的物質(zhì)的量隨反應的進行而增大，則X和Y為反應物，Z為生成物。n (X)=1.0 mol-0.7 mol=0.3 mol；n (Y)=1.0 mol-0.9 mol=0.1 mol；n(Z)=0.2 mol-0 mol=0.2 mol；n (X):n (Y):n (Z)=0.3 mol:0.1 mol:0.2 mol=3:1:2。故反應式為：3X+Y=2Z。v (Z)= =0.05 molL-1min-19.將等物質(zhì)的量的A和B，混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：3A(g)+B(g) x