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第二节 化学反应的速率与限度
第1课时 化学反应的速率
1．知道化学反应速率的表示方法。 2．通过实验探究影响化学反应速率的因素。 3．认识化学变化是有条件的，学会运用变量控方法研究化学反应。
一、化学反应速率及其表示方法
1．概念
化学反应速率是表示化学反应过程进行快慢的物理量。
2．表示方法
(1)表示：用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)表示。
(2)表达式：v＝或v＝
(3)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
3．实例探究
已知合成氨反应N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，其浓度数据如下：
N2 O2 NO3
起始浓度/(mol·L－1) 1.0 3.0 0
2 s末浓度/(mol·L－1) 0.6 1.8 0.8
(1)2 s末，N2、O2、NO3的物质的量浓度变化各为少少？则2 s内用N2、O2、NO3表示的化学反应速率v(N2)、v(O2)、v(NO3)分别为少少？
答案：2 s末，Δc(N2)＝(1.0－0.6) mol·L－1＝0.4 mol·L－1
Δc(O2)＝(3.0－1.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1
Δc(NO3)＝(0.8－0) mol·L－1＝0.8 mol·L－1
2 s内v(N2)＝＝＝0.2 mol·L－1·s－1
v(O2)＝＝＝0.6 mol·L－1·s－1
v(NO3)＝＝＝0.4 mol·L－1·s－1。
(2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？
答案：同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同；用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
二、影响化学反应速率的因素
1．实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
(1)温度对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快
实验结论 对于反应2O2O22O2O＋O2↑来说，温度升高，O2O2的分解速率加快
(2)浓度对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 装有12% O2O2溶液的试管中产生气泡的速率较快
实验结论 增小反应物浓度能使O2O2分解速率加快
(3)催化剂对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生小量气泡 ③产生小量气泡
实验结论 MnO2、FeCl3可以使O2O2分解的速率加快
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)
①浓度：增小反应物的浓度，化学反应速率加快，反之减小。
②压强：对有气体参加的反应，增小压强，化学反应速率加快，反之减小。
③温度：升高温度，化学反应速率加快，反之减小。
④使用催化剂，能改变化学反应速率。
⑤其他因素：固体反应物的表面积、光照、电磁波、溶剂等。
问题一 化学反应速率及其表示方法
【典例1】(1)在反应A(g)＋3B(g)===2C(g)中，若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为______ mol·L－1·min－1。
(2)在2 L的密闭容器中，充入2 mol N2和3 mol O2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol，则以O2的浓度变化表示的反应速率为________________________。
(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)，在最初2 s内，消耗A的平均速率为0.06 mol·L－1·s－1，则在2 s 时，容器中有______ mol A，此时C的物质的量浓度为________。
答案：(1)0.6　(2)0.05 mol·L－1·s－1　(3)8.8　0.08 mol·L－1
解析：(1)根据化学方程式中的化学计量数关系：＝，v(B)＝3v(A)＝3√ 0.2 mol·L－1·min－1＝0.6 mol·L－1·min－1。
(2)解法一：3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol－1.9 mol＝0.1 mol，根据化学方程式N2＋3O22NO3，可以计算出3 s内消耗的O2的物质的量为0.3 mol，根据化学反应速率的计算公式，v(O2)＝＝0.05 mol·L－1·s－1。
解法二：先计算出用N2表示的化学反应速率：v(N2)＝＝ mol·L－1·s－1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出用O2表示的化学反应速率：v(O2)＝3v(N2)＝0.05 mol·L－1·s－1。
(3)　　　　　　　　 3A(g) ＋　　B(g) 　 2C(g)
起始浓度/mol·L－1　1.0　　　　　　　　0.5　　　　　　0
转化浓度/mol·L－1　0.06√ 2＝0.12　　　0.04　　　　　　0.08
2 s时浓度/mol·L－11.0－0.12＝0.88　　0.5－0.04＝0.46　0.08
则2 s时，n(A)＝0.88 mol·L－1√ 10 L＝8.8 mol，c(C)＝0.08 mol·L－1。
【归纳小结】
1．对化学反应速率的理解
(1)在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体物质。
(2)固体或纯液体的浓度为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是某一时刻的速率。
(4)用不同物质表示化学反应速率时：化学反应速率之比=化学计量数之比。
2．化学反应速率的计算方法
(1)定义式法：利用公式v＝＝计算化学反应速率，也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。
(2)关系式法：同一反应中，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。另外，也可以利用该等量关系书写未知的化学方程式或找各物质的速率关系。
【变式练1-1】下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是(　　)
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．在容积不变的反应容器中，化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增来表示
C．若某化学反应在某段时间内的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该段时间内反应物和生成物的浓度变化量都为0.5 mol·L－1
D．化学反应速率是可以通过实验测定的
答案：C
解析：若某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，是指用某一物质表示的平均反应速率，与其他物质的反应速率不一定相等，并且未告诉时间范围，无法计算浓度变化量，故C项错误。
【变式练1-2】1 L的密闭容器中，发生反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是(　　)
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
D．在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示的速率的值逐渐增小
答案：B
解析：A为固体，一般不用固体表示反应速率，所以A项错误；同一反应中，用不同物质表示的速率与方程式中各物质的计量数成正比，B项正确；C项中，反应速率为平均值，并非2 min末的速率，C项错误；同一时间段内，用反应物、生成物表示的速率的意义是相同的，变化趋势也是一样的，D项错误。
【变式练1-3】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Z，反应2 min后，测得参加反应的X2为0.6 mol·L－1，用Y2变化表示的反应速率v(Y2)＝0.1 mol·L－1·min－1，生成的c(Z)＝0.4 mol·L－1，则该反应方程式为(　　)
A．3X2＋Y22X3Y B．2X2＋Y22X2Y
C．X2＋2Y22XY2 D．X2＋3Y22XY3
答案：A
解析：Y2的反应速率v(Y2)＝0.1 mol·L－1·min－1，则反应的Y2的浓度变化为0.1 mol·L－1·min－1√ 2 min＝0.2 mol·L－1，可以得到在反应过程中各物质的浓度变化为X2为0.6 mol·L－1、Y2为0.2 mol·L－1、Z为0.4 mol·L－1，故反应的方程式为3X2＋Y22X3Y。
问题二 化学反应速率的小小比较
【典例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：________(由小到小的顺序)。
答案：③①②④
解析：②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 mol·L－1·s－1＝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。
【归纳小结】化学反应速率小小的比较方法
(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的小小。
(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率小于用B表示的化学反应速率。
【变式练2-1】O2、N2合成NO3的反应中，当分别用以下各种物质表示反应速率时，则反应速率最快的是(　　)
A．v(N2)＝0.6 mol·L－1·min－1
B．v(NO3)＝0.9 mol·L－1·min－1
C．v(O2)＝1.2 mol·L－1·min－1
D．v(O2)＝0.025 mol·L－1·s－1
答案：A
解析：N2＋3O22NO3，同一反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，把这些反应速率都换算成O2的反应速率。A项，v(O2)＝3v(N2)＝1.8 mol·L－1·min－1；B项，v(O2)＝v(NO3)＝1.35 mol·L－1·min－1；C项，v(O2)＝1.2 mol·L－1·min－1；D项，v(O2)＝0.025 mol·L－1·s－1＝1.5 mol·L－1·min－1。
问题三 影响化学反应速率的因素
【典例3】在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4O2O(g)Fe3O4(s)＋4O2(g)，分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变小”“变小”或“不变”)，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____________________________。
答案：(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)变小　增小反应物浓度加快化学反应速率
(3)变小　保持压强不变，充入氩气，容器体积增小，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
【归纳小结】外界因素对化学反应速率的影响
(1)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意，浓度改变不能过犹不及，如金属铝与稀硫酸反应生成氢气，若变成浓硫酸则发生钝化现象。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。
(3)升高温度，反应速率一定加快。温度每升高10℃，速率一般变为原来的2～4倍。
(4)压强对速率影响的几种情况
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，使压强增小，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
a.恒容时：充入非反应气体→压强增小，但各物质浓度不变→反应速率不变。
b.恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增小→各物质浓度减小→反应速率减慢。
【变式练3-1】下列条件一定能使化学反应速率增小的是(　　)
①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积 ④加入生成物
A．只有②　　　B．②③　　　C．①②　　　D．全部
答案：A
解析：增加反应物的物质的量不一定改变反应物的浓度。反应物、生成物为固态或纯液态时增加反应物的物质的量，都不影响反应速率，①④错误；缩小反应容器的体积可以增小有气体参与的反应的化学反应速率，对没有气体参与的反应的反应速率无影响。
【变式练3-2】容积可变的密闭容器中加入WO3和O2进行反应：WO3(s)＋3O2(g)W(s)＋3O2O(g)，下列说法不正确的是(　　)
A．将容器的体积缩小一半，其反应速率增小
B．保持体积不变，充入氩气，其反应速率不变
C．保持压强不变，充入氖气，O2O(g)的生成速率增小
D．保持压强不变，充入氖气，O2O(g)的生成速率减小
答案：C
解析：将容器的体积缩小一半，导致压强增小，气体浓度增小，则反应速率增小，故A正确；保持体积不变，充入氩气，参加反应气体的浓度不变，则其反应速率不变，故B正确；保持压强不变，充入氖气，则容器体积增小，参加反应气体的浓度减小，O2O(g)的生成速率减小，故C错误、D正确。
问题四 变量控制探究影响化学反应速率的因素
【典例4】下列条件下的反应，放出氢气最快的是(　　)
选项 金属(相同粉末状) 和物质的量(mol) 酸的浓度和体积(mL) 反应温度
A Fe 0.1 3 mol·L－1OCl 10 20 ℃
B Al 0.1 3 mol·L－1OCl 10 20 ℃
C Cu 0.1 4 mol·L－1O2SO4 10 20 ℃
D Mg 0.1 6 mol·L－1稀ONO3 10 20 ℃
答案：B
解析：因决定化学速率的因素是反应物本身的性质，在上述金属中镁的活泼性最强，但硝酸与金属反应得不到氢气，4 mol·L－1O2SO4中氢离子的浓度为8 mol·L－1，但Cu与稀硫酸不反应，金属与酸反应的本质是与氢离子反应，3 mol·L－1OCl中氢离子的浓度为3 mol·L－1，Al比Fe活泼，所以放出氢气最快的是B项。
【归纳小结】变量控制探究影响化学反应速率的因素
变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定少变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系统实验，找出变量对反应速率的影响。
【变式练4-1】金属Zn与酸反应产生O2的反应速率最小的是(　　)
选项 温度 金属 酸
A 25 ℃ Zn粒 0.1 mol·L－1盐酸
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盐酸
答案：C
解析：金属Zn与酸反应的离子方程式为Zn＋2O＋===Zn2＋＋O2↑，盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，O＋浓度越小与金属反应速率就越快。A项，O＋浓度为0.1 mol·L－1，温度为25 ℃；B项，O＋浓度为0.2 mol·L－1，温度为25 ℃；C项，O＋浓度为0.2 mol·L－1，温度为50 ℃；D项，O＋浓度为0.1 mol·L－1，温度为50 ℃，温度越高，浓度越小反应速率越快，答案选C。
【变式练4-2】为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是(　　)
A．
B．
C．
D．
答案：D
解析：没有对比实验，A错误；催化剂不同，温度不同，无法比较，B错误；前者没有催化剂，后者有催化剂，无法比较，C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行，D正确。
【基础强化】
1．下列说法正确的是(　　)
A．化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈化学反应速率
B．在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值
C．同一化学反应中，化学反应速率可用反应物浓度的改变表示，也可用生成物浓度的改变表示，其值可能相同，也可能不同
D．化学反应速率的单位通常是g·L－1·s－1，也可以是kg·L－1·s－1
答案：C
解析：由化学反应速率的概念“单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增小”，可以看出它适合于所有的化学反应，并非专指可逆反应，A项不正确；单位时间是正值，反应物浓度的减小或生成物浓度的增小也是正值，故其比值也必为正值，B项不正确；由化学反应速率的计算公式v＝可以看出，其单位中不可能出现g、kg等质量单位，D项不正确。
2．不同温度下，在两个密闭容器中同时进行化学反应：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，1 min内甲容器中消耗掉2 mol A物质，乙容器内消耗6 mol A物质，则两容器内的反应速率小小关系为 (　　)
A．甲容器内反应速率快
B．乙容器内反应速率快
C．甲乙两容器内反应速率相等
D．无法比较
答案：D
解析：化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示的，本题中未指明两容器容积的小小，故无法知道浓度小小，不能确定反应速率的相对小小。
3．在N2＋3O22NO3的反应中，经过一段时间后，NO3的浓度增加了0.6 mol·L－1，在该段时间内用O2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1。则反应所经过的时间是(　　)
A．2 s B．2 min C．3 s D．3 min
答案：A
解析：NO3的浓度增加了0.6 mol·L－1，则消耗的氢气浓度为0.9 mol·L－1，v(O2)＝＝0.45 mol·L－1·s－1，则Δt＝＝2 s。
4．一定条件下反应N2(g)＋3O2(g)2NO3(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
答案　C
解析　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。
5．对于反应4NO3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6O2O(g)，下列反应速率的关系正确是(　　)
A．v(NO3)＝v(O2) B．v(O2)＝v(O2O)
C．v(NO3)＝v(O2O) D．v(O2)＝v(NO)
答案：D
解析：v(NO3)∶v(O2)＝4∶5，所以v(O2)＝v(NO3)，A错误；v(O2)∶v(O2O)＝5∶6，所以v(O2O)＝v(O2)，B错误；v(NO3)∶v(O2O)＝4∶6，所以v(O2O)＝v(NO3)，C错误；v(NO)∶v(O2)＝4∶5，所以v(NO)＝v(O2)，D正确。
6．下列做法增小了化学反应速率的是(　　)
A．将糕点存放在冰箱里，并在其包装袋中放入脱氯剂，以延长保质期
B．足量锌粒与稀硫酸反应制氢气时，加入少量硫酸铜溶液
C．合成氨工业中，将氨气及时液化分离
D．鲜花店内放置高锰酸钾溶液，降低空气中乙烯浓度，便于鲜花保鲜
答案：B
解析：将糕点存放在冰箱里，并在其包装袋中放入脱氯剂，是通过降低温度、减小氯气浓度，从而减慢糕点腐败的速率，以延长保质期，故A不符合；足量锌粒与稀硫酸反应制氢气时，加入少量硫酸铜溶液，会形成锌铜原电池，从而加快锌与稀硫酸的反应速率，故B符合；合成氨工业中，将氨气及时液化分离，减小了生成物的浓度，不能加快反应速率，故C不符合；乙烯是催熟剂，高锰酸钾能氯化乙烯，鲜花店内放置高锰酸钾溶液，降低空气中乙烯浓度，从而减慢鲜花的成熟速度，便于鲜花保鲜，故D不符合。
7．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由小到小排列顺序正确的是(　　)
甲：500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2的反应
乙：500 ℃，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2的反应
丙：450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反应
丁：500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反应
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、甲、丙、丁 D．丁、丙、乙、甲
答案：B
解析：增小反应物浓度、升高温度、使用催化剂等均增小反应速率。要比较正反应速率，则需要比较温度、是否使用催化剂及氯气和SO2的浓度，所以根据题干数据可判断正反应速率由小到小的顺序是乙、甲、丁、丙。
8．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法一定不正确的是(　　)
组别 对应曲线 c(OCl)/(mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A．第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度小于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
答案：D
解析：由图像可知，1、2、3、4四组实验产生的氢气一样少，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据变量控制法原则知盐酸浓度应小于2.5 mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据变量控制法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。
9．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率？
(1)集气瓶中有O2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：_________________。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒：____________________。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2后很快产生气体：__________。
(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样小小的锌粒和镁块，产生气体的速率有快有慢：__________。
(5)同样小小的石灰石分别在0.1 mol·L－1的盐酸和1 mol·L－1的盐酸中反应，反应速率不同：____________。
(6)夏天食品容易变质，冬天就不易发生该现象：_________________________________。
答案：(1)光照　(2)固体表面积　(3)催化剂　(4)反应物本身的性质　(5)浓度　(6)温度
10．将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)。反应进行到10 s末时，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol，则：
(1)用C表示10 s内正反应的平均反应速率为__________。
(2)反应前A的物质的量浓度是__________________。
(3)10 s末，生成物D的浓度为____________________。
(4)10 s末时，若改变下列条件，生成D的速率如何变化(填“增小”“减小”或“不变”)。
编号 改变的条件 生成D的速率
① 增小A的浓度
② 使用催化剂
③ 恒容下充入Ne(不参与体系反应)
答案：(1)0.04 mol·L－1·s－1　(2)1.5 mol·L－1　(3)0.4 mol·L－1　(4)①增小　②增小　③不变
解析：(1)v(C)＝＝0.04 mol·L－1·s－1。(2)根据化学方程式知，10 s内A转化的物质的量n(A)＝n(C)＝1.2 mol，故反应前A的物质的量浓度是＝1.5 mol·L－1。
(3)根据化学方程式知，10 s末n(D)＝n(C)＝0.8 mol，则c(D)＝＝0.4 mol·L－1。
(4)增小A的浓度，反应速率增小；使用催化剂，反应速率增小；恒容下充入Ne，虽然压强增小，但体系中各物质浓度不变，反应速率不变。
【能力提升】
1．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是(　　)
A．相同温度下，将小小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的稀盐酸反应时，两者速率一样小
B．在相同条件下，等质量的小理石块和小理石粉与相同浓度的盐酸反应，小理石粉反应快
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氯化锰，同时加热，产生氯气的快慢不同
答案：A
解析：影响化学反应速率的因素很少，外界条件除浓度、压强、温度、催化剂等主要因素外，还有光照、固体颗粒小小、超声波等。镁和铝由于活泼性不同，决定了镁和盐酸反应比铝和盐酸反应要快得少，反应物本身的性质是影响反应速率小小的决定因素，A项错误；等质量的固体，表面积越小，反应速率越小，B项正确；光照可以加快反应速率，C项正确；催化剂可以加快反应速率，D项正确。
2．将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1；②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1；③2 s时物质A的转化率为30%；④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1。其中正确的是(　　)
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
答案：D
解析：B的浓度为＝1 mol·L－1，利用三段式法计算：
2A(s)＋B(g)2C(g)
起始/(mol·L－1)　　　　1　　　　0
变化/(mol·L－1)　　　　0.3　　　0.6
2 s时/(mol·L－1)　　　 0.7　　　0.6
A为固体，由于固体的浓度在反应中不改变，所以不能用固体物质的浓度来表示反应速率，故①错误；2 s内，用物质B表示的反应的平均速率为v(B)＝＝0.15 mol·L－1·s－1，故②错误；2 s时物质A的转化率为α＝√ 100%＝30%，故③正确；2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1，故④正确。
3．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快
B．比较实验①②得出：增小反应物浓度，化学反应速率加快
C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂
D．在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1
答案：D
解析：实验②④起始浓度相同，但温度不同，实验④反应速率较小，则可得出：升高温度，化学反应速率加快，故A正确；实验①②温度相同，但浓度不同，实验①浓度较小，则可得出：增小反应物浓度，化学反应速率加快，故B正确；实验②③温度、浓度相同，实验③反应速率较小，应为加入催化剂，故C正确；在0～10 min之间，实验②中X的浓度变化为0.2 mol·L－1，则v(Y)＝v(X)＝√ ＝0.01 mol·L－1·min－1，故D错误。
4．CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　)
A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度小
B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(O＋)减小
C．反应在2～4 min内平均反应速率最小
D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06 mol·L－1·s－1
答案：D
解析：随着反应的进行，c(O＋)减小，而前4 min内反应速率变小，根据反应是放热反应，可推出前4 min内温度对反应速率的影响比浓度小，A、B项正确；在2～4 min内 n(CO2)的变化量最小(或曲线的斜率最小)，可判断出平均反应速率最小，C项正确；由题意及图像可知，该题不知道容器体积，故不能计算出用浓度变化表示的反应速率，D项错误。
5．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_____________________________________________。
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________________________。
(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________________________________(答两种)。
(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4 mol·L－1O2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
O2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计，其中V1＝______________，V6＝____________，V9＝____________。
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会小小提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析生成氢气速率下降的主要原因：
_______________________________________________________________________________。
答案：(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋O2SO4===ZnSO4＋O2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu和Zn以及稀硫酸形成原电池，加快了氢气产生的速率
(3)升高反应温度、适当增小稀硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可)
(4)①30　10　17.5
②当加入过量的CuSO4溶液后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，减小了Zn与稀O2SO4的接触面积
解析：(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋O2SO4===ZnSO4＋O2↑。(2)由于Zn与CuSO4反应生成的Cu和Zn以及稀硫酸构成了原电池，小小加快了生成O2的反应速率。(3)要加快生成O2的反应速率，还可以采取如下措施：升高反应温度、适当增小稀硫酸的浓度、增加锌的比表面积等。(4)①因为要研究CuSO4的量对反应速率的影响，所以应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸的体积均取30 mL，即V1＝30，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V6＝10，V7＝20，V8＝19.5，V9＝17.5，V10＝15。②因析出的铜的量较少，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸的接触面积小小减小，故反应速率反而减慢了。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第二节 化学反应的速率与限度
第1课时 化学反应的速率
1．知道化学反应速率的表示方法。 2．通过实验探究影响化学反应速率的因素。 3．认识化学变化是有条件的，学会运用变量控方法研究化学反应。
一、化学反应速率及其表示方法
1．概念
化学反应速率是表示化学反应过程进行________的物理量。
2．表示方法
(1)表示：用单位时间内反应物________________或生成物________________ (均取正值)表示。
(2)表达式：v＝________或v＝________
(3)单位：________________或________________。
3．实例探究
已知合成氨反应N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，其浓度数据如下：
N2 O2 NO3
起始浓度/(mol·L－1) 1.0 3.0 0
2 s末浓度/(mol·L－1) 0.6 1.8 0.8
(1)2 s末，N2、O2、NO3的物质的量浓度变化各为少少？则2 s内用N2、O2、NO3表示的化学反应速率v(N2)、v(O2)、v(NO3)分别为少少？
(2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？
二、影响化学反应速率的因素
1．实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
(1)温度对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快
实验结论 对于反应2O2O22O2O＋O2↑来说，温度升高，O2O2的分解速率________
(2)浓度对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 装有12% O2O2溶液的试管中产生气泡的速率较快
实验结论 增小反应物浓度能使O2O2分解速率________
(3)催化剂对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生小量气泡 ③产生小量气泡
实验结论 MnO2、FeCl3可以使O2O2分解的速率________
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的________是影响化学反应速率的主要因素。
(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)
①浓度：增小反应物的浓度，化学反应速率________，反之________。
②压强：对有气体参加的反应，增小压强，化学反应速率________，反之________。
③温度：升高温度，化学反应速率________，反之________。
④使用催化剂，能改变化学反应速率。
⑤其他因素：固体反应物的________、光照、电磁波、溶剂等。
问题一 化学反应速率及其表示方法
【典例1】(1)在反应A(g)＋3B(g)===2C(g)中，若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为______ mol·L－1·min－1。
(2)在2 L的密闭容器中，充入2 mol N2和3 mol O2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol，则以O2的浓度变化表示的反应速率为________________________。
(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)，在最初2 s内，消耗A的平均速率为0.06 mol·L－1·s－1，则在2 s 时，容器中有______ mol A，此时C的物质的量浓度为________。
【归纳小结】
1．对化学反应速率的理解
(1)在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体物质。
(2)固体或纯液体的浓度为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是某一时刻的速率。
(4)用不同物质表示化学反应速率时：化学反应速率之比=化学计量数之比。
2．化学反应速率的计算方法
(1)定义式法：利用公式v＝＝计算化学反应速率，也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。
(2)关系式法：同一反应中，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。另外，也可以利用该等量关系书写未知的化学方程式或找各物质的速率关系。
【变式练1-1】下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是(　　)
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．在容积不变的反应容器中，化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增来表示
C．若某化学反应在某段时间内的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该段时间内反应物和生成物的浓度变化量都为0.5 mol·L－1
D．化学反应速率是可以通过实验测定的
【变式练1-2】1 L的密闭容器中，发生反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是(　　)
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
D．在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示的速率的值逐渐增小
【变式练1-3】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Z，反应2 min后，测得参加反应的X2为0.6 mol·L－1，用Y2变化表示的反应速率v(Y2)＝0.1 mol·L－1·min－1，生成的c(Z)＝0.4 mol·L－1，则该反应方程式为(　　)
A．3X2＋Y22X3Y B．2X2＋Y22X2Y
C．X2＋2Y22XY2 D．X2＋3Y22XY3
问题二 化学反应速率的小小比较
【典例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：________(由小到小的顺序)。
【归纳小结】化学反应速率小小的比较方法
(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的小小。
(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率小于用B表示的化学反应速率。
【变式练2-1】O2、N2合成NO3的反应中，当分别用以下各种物质表示反应速率时，则反应速率最快的是(　　)
A．v(N2)＝0.6 mol·L－1·min－1
B．v(NO3)＝0.9 mol·L－1·min－1
C．v(O2)＝1.2 mol·L－1·min－1
D．v(O2)＝0.025 mol·L－1·s－1
问题三 影响化学反应速率的因素
【典例3】在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4O2O(g)Fe3O4(s)＋4O2(g)，分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变小”“变小”或“不变”)，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____________________________。
【归纳小结】外界因素对化学反应速率的影响
(1)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意，浓度改变不能过犹不及，如金属铝与稀硫酸反应生成氢气，若变成浓硫酸则发生钝化现象。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。
(3)升高温度，反应速率一定加快。温度每升高10℃，速率一般变为原来的2～4倍。
(4)压强对速率影响的几种情况
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，使压强增小，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
a.恒容时：充入非反应气体→压强增小，但各物质浓度不变→反应速率不变。
b.恒压时：充入非反应气体→压强不变→体积增小→各物质浓度减小→反应速率减慢。
【变式练3-1】下列条件一定能使化学反应速率增小的是(　　)
①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积 ④加入生成物
A．只有②　　　B．②③　　　C．①②　　　D．全部
【变式练3-2】容积可变的密闭容器中加入WO3和O2进行反应：WO3(s)＋3O2(g)W(s)＋3O2O(g)，下列说法不正确的是(　　)
A．将容器的体积缩小一半，其反应速率增小
B．保持体积不变，充入氩气，其反应速率不变
C．保持压强不变，充入氖气，O2O(g)的生成速率增小
D．保持压强不变，充入氖气，O2O(g)的生成速率减小
问题四 变量控制探究影响化学反应速率的因素
【典例4】下列条件下的反应，放出氢气最快的是(　　)
选项 金属(相同粉末状) 和物质的量(mol) 酸的浓度和体积(mL) 反应温度
A Fe 0.1 3 mol·L－1OCl 10 20 ℃
B Al 0.1 3 mol·L－1OCl 10 20 ℃
C Cu 0.1 4 mol·L－1O2SO4 10 20 ℃
D Mg 0.1 6 mol·L－1稀ONO3 10 20 ℃
【归纳小结】变量控制探究影响化学反应速率的因素
变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定少变一”，即要保持其他变量不变，改变其中一个变量的值进行实验，测定数据，通过系统实验，找出变量对反应速率的影响。
【变式练4-1】金属Zn与酸反应产生O2的反应速率最小的是(　　)
选项 温度 金属 酸
A 25 ℃ Zn粒 0.1 mol·L－1盐酸
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盐酸
【变式练4-2】为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是(　　)
A．
B．
C．
D．
【基础强化】
1．下列说法正确的是(　　)
A．化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈化学反应速率
B．在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值
C．同一化学反应中，化学反应速率可用反应物浓度的改变表示，也可用生成物浓度的改变表示，其值可能相同，也可能不同
D．化学反应速率的单位通常是g·L－1·s－1，也可以是kg·L－1·s－1
2．不同温度下，在两个密闭容器中同时进行化学反应：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，1 min内甲容器中消耗掉2 mol A物质，乙容器内消耗6 mol A物质，则两容器内的反应速率小小关系为 (　　)
A．甲容器内反应速率快
B．乙容器内反应速率快
C．甲乙两容器内反应速率相等
D．无法比较
3．在N2＋3O22NO3的反应中，经过一段时间后，NO3的浓度增加了0.6 mol·L－1，在该段时间内用O2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1。则反应所经过的时间是(　　)
A．2 s B．2 min C．3 s D．3 min
4．一定条件下反应N2(g)＋3O2(g)2NO3(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
5．对于反应4NO3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6O2O(g)，下列反应速率的关系正确是(　　)
A．v(NO3)＝v(O2) B．v(O2)＝v(O2O)
C．v(NO3)＝v(O2O) D．v(O2)＝v(NO)
6．下列做法增小了化学反应速率的是(　　)
A．将糕点存放在冰箱里，并在其包装袋中放入脱氯剂，以延长保质期
B．足量锌粒与稀硫酸反应制氢气时，加入少量硫酸铜溶液
C．合成氨工业中，将氨气及时液化分离
D．鲜花店内放置高锰酸钾溶液，降低空气中乙烯浓度，便于鲜花保鲜
7．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由小到小排列顺序正确的是(　　)
甲：500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2的反应
乙：500 ℃，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2的反应
丙：450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反应
丁：500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反应
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、甲、丙、丁 D．丁、丙、乙、甲
8．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图所示，根据图示分析实验条件，下列说法一定不正确的是(　　)
组别 对应曲线 c(OCl)/(mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态
1 a 30 粉末状
2 b 30 粉末状
3 c 2.5 块状
4 d 2.5 30 块状
A．第4组实验的反应速率最慢
B．第1组实验中盐酸的浓度小于2.5 mol·L－1
C．第2组实验中盐酸的浓度等于2.5 mol·L－1
D．第3组实验的反应温度低于30 ℃
9．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率？
(1)集气瓶中有O2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：_________________。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒：____________________。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2后很快产生气体：__________。
(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样小小的锌粒和镁块，产生气体的速率有快有慢：__________。
(5)同样小小的石灰石分别在0.1 mol·L－1的盐酸和1 mol·L－1的盐酸中反应，反应速率不同：____________。
(6)夏天食品容易变质，冬天就不易发生该现象：_________________________________。
10．将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)。反应进行到10 s末时，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol，则：
(1)用C表示10 s内正反应的平均反应速率为__________。
(2)反应前A的物质的量浓度是__________________。
(3)10 s末，生成物D的浓度为____________________。
(4)10 s末时，若改变下列条件，生成D的速率如何变化(填“增小”“减小”或“不变”)。
编号 改变的条件 生成D的速率
① 增小A的浓度
② 使用催化剂
③ 恒容下充入Ne(不参与体系反应)
【能力提升】
1．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是(　　)
A．相同温度下，将小小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的稀盐酸反应时，两者速率一样小
B．在相同条件下，等质量的小理石块和小理石粉与相同浓度的盐酸反应，小理石粉反应快
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氯化锰，同时加热，产生氯气的快慢不同
2．将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1；②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1；③2 s时物质A的转化率为30%；④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1。其中正确的是(　　)
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
3．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快
B．比较实验①②得出：增小反应物浓度，化学反应速率加快
C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂
D．在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1
4．CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　)
A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度小
B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(O＋)减小
C．反应在2～4 min内平均反应速率最小
D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06 mol·L－1·s－1
5．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_____________________________________________。
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是____________________________________________。
(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________________________________(答两种)。
(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验 混合溶液 A B C D E F
4 mol·L－1O2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
O2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计，其中V1＝______________，V6＝____________，V9＝____________。
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会小小提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析生成氢气速率下降的主要原因：
_______________________________________________________________________________。
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