第04讲 化学反应速率1.变化观念：了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。2.证据推理：根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。一、化学反应速率1化学反应速率的概念及其表示方法2化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq或v(A)v(B)v(C)v(D)。3化学反应速率的测定(1)测定原理利用化学反应中任何一种与物质浓度有关的可观测量进行测定。(2)测定方法直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。【易错警示】化学反应速率的理解应注意的问题(1)误认为对于在不同条件下进行的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应速率就一定快。化学反应速率是用单位时间内浓度的变化量来表示的，物质的量的变化量大，单位时间内浓度的变化量不一定大。(2)误认为用不同的物质表示化学反应速率意义不同。在同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率数值不一定相同，但是它们的实际意义完全相同，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个化学反应的化学反应速率。(3)固体或纯液体的浓度记为常数，c0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。(4)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。二、化学反应速率的计算和比较1化学反应速率的计算(1)公式法：v【特别提醒】如果题目中给出的是物质的量的变化量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。浓度的变化量cc(某时刻)c(初始)所以一般c(反应物)为负值，c(生成物)为正值，而v是标量，只有正值，所以在计算反应速率时，v(反应物)v(生成物)。(2)运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。对于一个化学反应：mAnB=pCqD，v(A)，v(B)，v(C)，v(D)，且有：。(3)“三段式”法求解化学反应速率计算题的一般步骤：a写出有关反应的化学方程式；b找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；c根据已知条件列方程计算。反应： mA(g) nB(g) pC(g)起始/(molL1) a b c转化/(molL1) x 某时刻(t s)/(molL1) ax b c再利用化学反应速率的定义求算v(A) molL1s1；v(B) molL1s1；v(C) molL1s1。计算中注意以下量的关系：对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)；对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)；转化率100%。2化学反应速率的比较 (1)定性比较通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：KNa。(2)定量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，但比较反应速率的大小不能只看数值的大小，而要进行一定的转化，具体比较方法如下：归一法：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率。比值法：比较同一物质化学反应速率的数值或分别除以相应物质的化学计量数之后的数值。数值越大，反应进行得越快。如反应：aAbB= cC，比较 与，若，则A的反应速率比B大。【方法技巧】“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，转化为同一单位。“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数。“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。考点01 化学反应速率及其表示方法【例1】将5.6g铁粉投入的硫酸中，2min后铁恰好完全溶解。下列有关该反应速率的表示正确的是(忽略溶液体积的变化)A用铁表示的反应速率为B用硫酸表示的反应速率为C用硫酸亚铁表示的反应速率为D用氢气表示的反应速率为【答案】B【解析】铁为固体不能用浓度表示速率，发生的化学反应为，溶液中浓度发生变化的只有反应物硫酸和生成物硫酸亚铁。5.6g Fe的物质的量为0.1mol，故反应消耗的物质的量=生成的物质的量=0.1mol，。故答案为B。【变式1-1】下列关于化学反应速率的说法中，正确的是A化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时反应速率B化学反应速率为0.8molL-1s-1是指反应1s时某物质的浓度为0.8molL-1C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化学反应速率可用反应体系中任何一种物质浓度的变化来表示【答案】C【解析】A化学反应速率指的是一段时间内化学反应的平均速率，A错误；B化学反应速率为0.8molL-1s-1是指反应1s时某物质的浓度改变了0.8molL-1，B错误；C化学反应进行的快慢用化学反应速率表达，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正确；D固体或纯液体的浓度被视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率，D错误；故选C。【变式1-2】一定条件下，在容积为1 L的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，2 min后测得生成0.06 mol NH3，则该段时间内用NH3来表示的化学反应速率为A0.01 molL-1min-1B0.02 molL-1min-1C0.03 molL-1min-1D0.06 molL-1min-1【答案】C【解析】反应在2 min后测得生成0.06 mol NH3，则用NH3表示的反应速率v(NH3)=，故合理选项是C。考点02 化学反应速率与化学计量数关系的应用【例2】对于可逆反应A(g)+3B(s)2C(g)+2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是Av(A)=0.5mol/(Lmin)Bv(B)=1.2mol/(Ls)Cv(C)=0.1mol/(Ls)Dv(D)=0.4mol/(Lmin)【答案】C【分析】同一化学反应中，同一段时间内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比；先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率再进行比较，据此分析解题。【解析】Av(A)=0.5mol/(Lmin)；BB是固体，固体的浓度视为常数，故不能用固体的浓度变化来表示反应速率，B错误；Cv(C)= 0.1mol/(Ls)，所以v(A)=0.1 mol/(Ls)=0.05 mol/(Ls)=3 mol/(Lmin)；Dv(D)=0.4 mol/(Lmin)，所以v(A)= =0.4 mol/(Lmin)=0.2 mol/(Lmin)；综上所述，C项换算成A表示的反应速率最快，符合题意。故选C。【变式1-1】在容积不变的密闭容器中，A与B反应生成C，其化学反应速率分别用、表示。已知：、，则该反应可表示为ABCD【答案】C【分析】对于同一个化学反应，不同的物质表示的反应速率是不同的，但表示的意义是相同的，且反应速率之比等于相应的化学计量数之比。【解析】根据、可知，v(A)v(B)v(C)232，故该反应的化学计量之比为232，方程式即为：；故选C。【变式1-2】在反应中，表示的反应速率最快的是ABCD【答案】B【解析】已知同一反应同一时间段内用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量系数之比，比较反应速率的快慢需转换为同一物质相同的单位再进行比较，A当时，B，C当时，D当时，综上所述可知，反应最快的是B，故答案为：B。考点03 化学反应速率图像分析【例3】臭氧是理想的烟气脱硝试剂，可逆反应在体积固定的密闭容器中进行，反应过程中测得的浓度随时间1的变化曲线如图所示下列叙述错误的是Aa-c段反应速率加快的原因可能是反应放热B若向容器内充入一定体积的，化学反应速率加快C向反应体系中通入氢气，反应速率降低D28min的化学反应速率【答案】C【解析】A随着反应的进行，a-c段反应速率反而加快的原因可能是该反应放热，温度升高，反应速率加快，故A正确；B若向容器内充入一定体积的，增大了的浓度，化学反应速率加快，故B正确；C恒容条件下，向反应体系中通入不反应的氢气，反应速率不变，故C错误；D28min内，氧气的浓度变化量为1.2mol/L，则，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可得，故D正确；故答案选C。【变式1-1】在一定条件下，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如下图，则下列叙述正确的是A该反应的化学方程式为B时刻，反应物A的转化率为60%C0这段时间内，A的反应速率为D在内，【答案】A【解析】A由图可知，A、B的浓度减少，C的浓度增加，则A、B为反应物，C为生成物，t1时，反应达到平衡状态，此时A的浓度变化量为0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L，B的浓度变化量为0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L，C的浓度变化量为0.4mol/L，A、B、C的浓度变化量之比为0.6mol/L：0.2mol/L：0.4mol/L=3：1：2，则该反应的化学方程式为，A项正确；Bt1时，A的浓度为0.2mol/L，物A的转化率为=75%，B项错误；Ct1时，A的浓度为0.2mol/L，则0t1内A的反应速率为mol/(Ls)，C项错误；Dt1后，各组分浓度不变，反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，但反应速率不为0，D项错误；答案选A。【变式1-2】一定温度下，向容积为4L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对反应的推断合理的是A该反应的化学方程式为3B+4C6A+2DB反应进行到1s时，v(A)=v(C)C反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.1mol/(Ls)D反应进行到6s时，各物质的反应速率相等【答案】A【解析】A由图可知，反应达到平衡时，B物质减少了0.6mol、C物质减小了0.8mol、A物质增加了1.2mol、D物质增加了0.4mol，所以B、C为反应物，A、D为生成物，物质的量的变化量之比为0.6：0.8：1.2：0.4=3：4：6：2，故反应的化学方程式为：，故A错误；B化学反应速率之比等于化学计量数之比，故反应进行到1s时，v(A)=3v(D)，故B错误；C反应进行到6s时，B的转化率为，故C正确；D化学反应速率之比等于化学计量数之比，故反应进行到6s时，各物