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第一单元　化学反应速率与反应限度
第1课时　化学反应速率
[核心素养发展目标]　1.了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。2.会比较同一反应用不同物质表示时的化学反应速率的快慢。3.理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。4.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。
一、化学反应速率
1．感受化学反应的快慢
(1)爆炸、酸碱的中和反应等化学反应进行的______；食物腐败和钢铁生锈等化学反应进行的____________；钟乳石和石笋的形成等化学反应进行的____________。
(2)基础实验探究
实验步骤
实验现象 剧烈反应，产生气泡较______ 缓慢反应，产生气泡较______
实验结论 镁与盐酸的反应比铁更______
2.化学反应速率的概念和表示方法
(1)对有固体参加的化学反应，可用单位时间内固体浓度的改变量表示化学反应速率(　　)
(2)化学反应速率的单位通常为mol·L－1或mol·min－1(　　)
(3)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率(　　)
(4)化学反应速率越大，反应现象越明显(　　)
1．在盛有18 g碳的2 L的密闭容器中，充入0.8 mol CO2，一定条件下发生反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，反应5 min时测得CO2的物质的量为0.4 mol。
(1)固体碳减少的质量为________g，固体或纯液体的浓度视为常数，________(填“可”或“不可”)用碳固体的浓度变化量来表示该反应的化学反应速率。
(2)请完成下表中相关空格：
物质 CO2 CO
起始浓度/(mol·L－1) 0.4 0
变化浓度/(mol·L－1)
5 min时浓度/(mol·L－1) 0.2
5 min内的化学反应速率 数值
单位
(3)用CO2和CO分别表示的化学反应速率之比＝____________，它与化学方程式中CO2、CO的化学计量系数之比__________(填“相同”或“不相同”)。
2．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下：
①v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.01 mol·L－1·s－1
③v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1
请比较上述4种情况反应的快慢：________________(按由大到小的顺序排列)。
1．某温度下，浓度都是1 mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过2 min后，测得各物质的浓度分别为c(X2)＝0.4 mol·L－1，c(Y2)＝0.8 mol·L－1、c(Z)＝
0.4 mol·L－1，则该反应的化学方程式可表示为(　　)
A．X2＋2Y2===2XY2
B．2X2＋Y2===2X2Y
C．3X2＋Y2===2X3Y
D．X2＋3Y2===2XY3
2．在体积为100 mL的溶液中，发生下列反应：16H＋＋2MnO＋10Br－===2Mn2＋＋5Br2＋8H2O。已知，反应开始时，Br－的物质的量为0.01 mol；经过10 s后，Br－的物质的量变为0.002 mol。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10 s内，Mn2＋生成的平均速率是________________________________________________________________________。
1.对化学反应速率的理解
2．化学反应速率大小的比较
(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等)来定性判断化学反应的快慢。
(2)定量比较
对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。
①归一法
根据化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。
②比值法
可通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。
二、影响化学反应速率的因素
1．内因
决定化学反应速率的主要原因是反应物自身的性质。例如：形状和大小相同的Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时，________发生的反应更剧烈，反应更快。
2．外因
(1)实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
①催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 a.产生 气泡 b.产生 气泡
实验结论 MnO2可以使H2O2分解的速率_______
②温度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 a.产生气泡速率_______ b.产生气泡速率_______
实验结论 对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率_______
③浓度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中 产生气泡
实验结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率_______
④固体反应物表面积对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 加粉末状大理石的试管内产生气泡 ，加块状大理石的试管内产生气泡_______
实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，大理石与盐酸的反应速率_______
(2)结论(其他条件不变，只改变一个条件)
(1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　)
(2)对一定条件下C(s)＋O2(g)CO2(g)的反应，增加C的量，该反应的化学反应速率加快
(　　)
(3)实验室制O2和Cl2时，都用到MnO2固体，MnO2作用相同(　　)
(4)改变压强，化学反应速率必然改变(　　)
(5)用铁和稀硫酸反应制氢气时，换成浓硫酸产生H2的速率加快(　　)
1．在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，并阐述理由。
(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)_______________________________________，
理由：_____________________________________________________________________。
(2)保持容器的体积不变，增加水蒸气的通入量______，理由：____________________。
(3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气____________________________________，
理由：_____________________________________________________________________。
(4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气____________________________________，
理由：_____________________________________________________________________。
2．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。按照如下方案完成实验。
方案 反应物 催化剂 温度
① 10 mL 10%H2O2溶液 无 25 ℃
② 10 mL 20%H2O2溶液 无 25 ℃
③ 10 mL 20%H2O2溶液 无 40 ℃
④ 10 mL 20%H2O2溶液 1～2滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液 40 ℃
通过实验得到氧气的体积与时间的关系如图所示。
(1)曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表哪个实验？
(2)对比实验③和④的目的是什么？
(3)对比实验②和③的目的是什么？
(4)若实验④改为加1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液，其他3组实验如何改动，才能得出正确的结论？
1.压强对化学反应速率的影响
有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变。
(1)压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。
(2)充入非反应气体对化学反应速率的影响
①恒容时：充入非反应气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。
②恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。
2．控制变量法探究影响化学反应速率的因素
探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量。其大致步骤如下：
1．为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况，绘制出如图所示的曲线。已知随着反应的进行，反应体系的温度逐渐升高。请分析讨论以下问题。
(1)在O～t1、t1～t2、t2～t3三个相同的时间段里，反应速率最大的是________时间段，收集到气体最多的是__________________________________________时间段。
(2)试分析上述三个时间段里，反应速率不同的可能原因：____________________________
2．H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5% H2O2溶液在常温下分解速率很慢，为了加快H2O2分解，改变某一条件，下列装置与改变的条件相对应的是(　　)
A．甲－温度、乙－浓度、丙－催化剂
B．甲－浓度、乙－催化剂、丙－温度
C．甲－催化剂、乙－温度、丙－浓度
D．甲－温度、乙－催化剂、丙－浓度
1．一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，N2的物质的量由20 mol减小到8 mol，则2 min内N2的反应速率为(　　)
A．1.2 mol·L－1·min－1
B．6 mol·L－1·min－1
C．0.6 mol·L－1·min－1
D．0.4 mol·L－1·min－1
2．(2022·山东泰安调研)下列现象或做法与化学反应速率无关的是(　　)
A．“冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂
B．水果箱中放置乙烯利
C．馒头制作过程中用酵头发酵
D．新冠病毒可能通过气溶胶加速传播
3．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(　　)
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1
B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1
C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1
D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1
4．在体积为2 L的密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A(g)＋2B(g)===3C(g)。经2 min后，A的浓度从开始时的1.0 mol·L－1降到0.8 mol·L－1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L－1。则：
(1)2 min末B的浓度为____________，C的物质的量为______________。
(2)2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝________。
(3)2 min末，B的转化率是________。
5．硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液与稀硫酸发生如下反应：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O，析出硫的快慢可说明该反应反应速率的快慢。请判断下列几种情况下，最先看到硫析出的是(　　)
温度 Na2S2O3溶液的体积和物质的量浓度 H2SO4溶液的体积和物质的量浓度 水的体积
A 20 ℃ 5 mL 0.2 mol·L－1 5 mL 0.2 mol·L－1 20 mL
B 20 ℃ 10 mL 0.1 mol·L－1 10 mL 0.1 mol·L－1 10 mL
C 40 ℃ 5 mL 0.3 mol·L－1 5 mL 0.2 mol·L－1 20 mL
D 40 ℃ 20 mL 0.1 mol·L－1 10 mL 0.2 mol·L－1 0
专题6　化学反应与能量变化
第一单元　化学反应速率与反应限度
第1课时　化学反应速率
一、
1．(1)快　较为缓慢　极为缓慢　(2)快　慢　快
2．化学反应过程进行快慢程度　反应物浓度　生成物浓度
　　mol·L－1·s－1　mol·L－1·min－1
正误判断
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
深度思考
1．(1)4.8　不可　(2)0.2　0.4　0.4　0.04　0.08　mol·L－1·min－1　mol·L－1·min－1　(3)　相同
2．③①②④
解析　②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝2×0.01 mol·L－1·s－1×60 s＝1.2 mol·L－1·min－1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6 mol·L－1·min－1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1。
应用体验
1．C　[用X2表示的反应速率为v(X2)＝＝0.3 mol·L－1·min－1。用Y2表示的反应速率为v(Y2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。用Z表示的反应速率为v(Z)＝＝
0.2 mol·L－1·min－1。根据X2、Y2和Z反应速率之比即化学方程式中相应物质的化学计量数之比，则v(X2)∶v(Y2)∶v(Z)＝0.3 mol·L－1·min－1∶0.1 mol·L－1·min－1∶0.2 mol·L－1·min－1＝3∶1∶2。根据原子守恒，可确定Z的化学式为X3Y。故可得出反应的化学方程式为3X2＋Y2===2X3Y。]
2．0.001 6 mol·L－1·s－1
解析　经过10 s后，Δn(Br－)＝0.01 mol－0.002 mol＝0.008 mol，则反应生成n(Mn2＋)＝
0.008 mol×＝0.001 6 mol，在这10 s内，Mn2＋生成的平均速率是
＝0.001 6 mol·L－1·s－1。
二、
1．Mg　
2．(1)①少量　大量　加快　②较慢　较快　加快　③先　加快　④较快　较慢　越大
(2)增大　减小　增大　减小　减小　改变　表面积
正误判断
(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
深度思考
1．(1)不变　纯固体的浓度视为常数，改变用量不影响化学反应速率
(2)变大　增大反应物浓度，化学反应速率加快
(3)变小　保持压强不变，充入氩气，容器体积增大，水蒸气的浓度变小，因而化学反应速率变小
(4)不变　容器的容积不变，充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因而化学反应速率不变
2．(1)反应温度越高、使用催化剂、反应物浓度越大，反应速率越快，实验①中双氧水浓度最小，没有使用催化剂，温度为25 ℃，则在实验①～④中反应速率最小，图中斜率越大，反应速率越快，并且①中产生O2是②③④的一半，则代表实验①的为Ⅳ，代表实验②的为Ⅲ，代表实验③的为Ⅱ，代表实验④的为Ⅰ。
(2)实验③④中，反应物浓度、反应温度相同，而实验④使用了催化剂，所以对比实验③和④的目的是研究催化剂对反应速率的影响。
(3)根据实验②③可知，升高反应温度，反应速率加快，所以对比实验②和③的目的是研究温度对反应速率的影响。
(4)实验①②③中催化剂一栏改为加1 mL水。
应用体验
1．(1)t1～t2　t1～t2　(2)O～t1反应物浓度较大，速率较快；t1～t2反应物浓度减小，但速率较快，说明反应放热，温度升高，反应速率增大；t2～t3反应物浓度减小，反应速率减慢
2．A　[由图可知，甲与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，在60 ℃的热水中反应速率加快，则改变的条件是温度；乙与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，用10%H2O2溶液反应速率加快，则改变的条件是浓度；丙与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，加了催化剂氯化铁，则改变的条件是催化剂，所以装置与改变的条件相对应的是甲－温度、乙－浓度、丙－催化剂。]
随堂演练　知识落实
1．C　[2 min内，N2的物质的量由20 mol减小到8 mol，则Δc＝＝1.2 mol·L－1，则2 min内N2的反应速率为v＝＝＝0.6 mol·L－1·min－1，故选C。]
2．D　[材料老化过程是化学反应过程，材料生产过程中添加抗老化助剂是为了减缓材料老化速率，故A不符合题意；水果成熟过程是化学反应过程，水果箱中放置乙烯利是为了加速水果成熟，故B不符合题意；发酵是化学反应过程，馒头制作过程中用酵头发酵，是为了加速发酵速率，故C不符合题意；新冠病毒通过气溶胶传播不是化学反应过程，与化学反应速率无关，故D符合题意。]
3．D　[B物质是固体，不能用浓度变化表示反应速率；
C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；
D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。]
4．(1)0.8 mol·L－1　1.2 mol
(2)0.1 mol·L－1·min－1　(3)33.3%
5．D　[温度越高，Na2S2O3和H2SO4浓度越大，则生成硫的速率越快，现象则越明显，由选项分析，D项中温度高，反应物Na2S2O3和H2SO4浓度最大，故反应速率最快。]

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