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第二节　化学反应的速率与限度
基础课时11　化学反应的速率
学习目标　1.知道化学反应速率的概念和表示方法,并能进行简单计算。2.通过实验探究理解影响化学反应速率的因素,学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。3.认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制的思想和对比的方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
一、化学反应速率及其表示方法
(一)知识梳理
1.概念:化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行　　　　　　的物理量。
2.表示方法:通常用单位时间内　　　　　　的减小或　　　　　　的增大来表示(取正值)。
3.表达式:v=(Δc表示浓度的变化量;Δt为时间),其单位为　　　　　　或　　　　　　。
(二)互动探究
已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其浓度数据如下:
N2 H2 NH3
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
【问题讨论】
问题1　2 s内,N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少 则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　根据上述计算,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
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　观察不同物质浓度变化量和用不同物质表示的化学反应速率,分析用不同物质表示的同一反应的反应速率其数值有什么规律
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.化学反应速率的概念理解
(1)表示化学反应速率时,必须指明具体的物质,因为同一化学反应,用不同的物质表示的反应速率,其数值可能不同,但意义相同。
(2)固体或纯液体的浓度视为常数,Δc=0,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
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,也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。
(2)关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。
(3)三段式法:找出起始、转化、某时刻的数据进行计算,使用三段式法进行计算比较直观明了。
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。其中转化量物质的量之比等于化学计量数之比。
③根据已知条件列方程式计算。计算模型如下:
则:v(A)= mol·L-1·s-1、v(B)= mol·L-1·s-1v(C)= mol·L-1·s-1
3.化学反应速率大小的比较方法
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;再比较数值的大小
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,若,则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列说法正确的是 (　　)
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时,其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C.化学反应速率的单位由时间单位和物质的量的单位决定
D.反应过程中,反应物浓度逐渐变小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
2.在2A(g)+B(g)===3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的是 (　　)
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)
3.一定温度下,向容积为2 L 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,下列对该反应的推断合理的是 (　　)
A.该反应的化学方程式为3B+4C6A+2D
B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.1 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等
二、影响化学反应速率的因素
(一)知识梳理
1.实验探究
(1)反应温度的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率较慢 产生气泡速率较快
实验结论 温度越高,H2O2的分解速率越　　　　,反应越　　　　
(2)反应物浓度的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率较快 产生气泡速率较慢
实验结论 浓度越大,H2O2分解速率越　　
(3)催化剂的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率很慢 产生气泡速率较快
实验结论 使用催化剂,可　　　H2O2的分解速率
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(变量控制法:其他条件不变,只改变一个条件)
注意:影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。如Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应;铝比铁活泼,因此形状大小相同的铁块和铝块分别与等浓度的盐酸反应,铝生成氢气的速率快。
(二)互动探究
在 1 L密闭容器中充入一定量的N2和H2,在一定的温度和压强下反应生成氨气。
【问题讨论】
问题1　 对于恒温密闭容器内的化学反应,若改变容器容积,化学反应速率如何变化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　对于恒温恒容密闭容器内有气体参加的化学反应,若充入氩气使体系的压强增大,化学反应速率如何变化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.对于有气体物质参加的反应,改变反应体系的压强,对化学反应速率的影响常有以下几种情况:
①恒温时,增大压强容积减小浓度增大化学反应速率增大。
②恒温恒容时,充入气体反应物总压强增大浓度增大化学反应速率增大。
③恒温恒容时,充入“惰性气体”总压强增大,但各物质的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变。
④恒温恒压时,充入“惰性气体”容器容积增大浓度减小化学反应速率减小。
说明:“惰性气体”是指不参与反应的气体。
2.用“变量控制”思想分析化学反应速率的影响因素
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在恒容密闭容器中发生反应:3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),下列说法正确的是 (　　)
A.增加Fe2O3的量反应速率加快
B.升高温度反应速率不一定变化
C.充入CO反应速率加快
D.充入N2使压强增大,反应速率加快
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 (　　)
3.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液,研究反应的温度、反应物的浓度与催化剂等因素对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示:
组别 10%硫酸体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
(1)实验Ⅰ和Ⅱ可得出的结论:影响化学反应速率的因素是　　　　　　;如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验Ⅰ和　　　　　(用Ⅰ~Ⅳ表示)。
(2)实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
:课后完成　第六章　基础课时11第二节　化学反应的速率与限度
基础课时11　化学反应的速率
学习目标　1.知道化学反应速率的概念和表示方法,并能进行简单计算。2.通过实验探究理解影响化学反应速率的因素,学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。3.认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制的思想和对比的方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
一、化学反应速率及其表示方法
(一)知识梳理
1.概念:化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。
2.表示方法:通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示(取正值)。
3.表达式:v=(Δc表示浓度的变化量;Δt为时间),其单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
(二)互动探究
已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其浓度数据如下:
N2 H2 NH3
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
【问题讨论】
问题1　2 s内,N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少 则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少
提示　2 s内,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内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。
问题2　根据上述计算,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
提示　　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。
问题3　观察不同物质浓度变化量和用不同物质表示的化学反应速率,分析用不同物质表示的同一反应的反应速率其数值有什么规律
提示　　用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比等于物质的量浓度变化值之比,等于化学反应化学计量数之比。
【探究归纳】
1.化学反应速率的概念理解
(1)表示化学反应速率时,必须指明具体的物质,因为同一化学反应,用不同的物质表示的反应速率,其数值可能不同,但意义相同。
(2)固体或纯液体的浓度视为常数,Δc=0,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
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,也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。
(2)关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。
(3)三段式法:找出起始、转化、某时刻的数据进行计算,使用三段式法进行计算比较直观明了。
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。其中转化量物质的量之比等于化学计量数之比。
③根据已知条件列方程式计算。计算模型如下:
则:v(A)= mol·L-1·s-1、v(B)= mol·L-1·s-1v(C)= mol·L-1·s-1
3.化学反应速率大小的比较方法
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;再比较数值的大小
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,若,则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列说法正确的是 (　　)
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时,其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C.化学反应速率的单位由时间单位和物质的量的单位决定
D.反应过程中,反应物浓度逐渐变小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
答案　B
解析　A项,化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示,故错误;C项,化学反应速率单位由时间单位和物质的量浓度的单位决定,故错误;D项,用反应物或生成物浓度的变化量表示的化学反应速率均为正值,故错误。
2.在2A(g)+B(g)===3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的是 (　　)
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　其单位一致时,利用比值法比较:A项,=0.25;B项,=0.3;C项,=0.27;D项,=0.25;数值大的反应快,因此反应最快的是B。
3.一定温度下,向容积为2 L 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,下列对该反应的推断合理的是 (　　)
A.该反应的化学方程式为3B+4C6A+2D
B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.1 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等
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,所以化学方程式为3B+4C6A+2D,A正确;反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1,B错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,B、D错误。
二、影响化学反应速率的因素
(一)知识梳理
1.实验探究
(1)反应温度的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率较慢 产生气泡速率较快
实验结论 温度越高,H2O2的分解速率越快,反应越快
(2)反应物浓度的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率较快 产生气泡速率较慢
实验结论 浓度越大,H2O2分解速率越快
(3)催化剂的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率很慢 产生气泡速率较快
实验结论 使用催化剂,可加快H2O2的分解速率
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(变量控制法:其他条件不变,只改变一个条件)
注意:影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。如Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应;铝比铁活泼,因此形状大小相同的铁块和铝块分别与等浓度的盐酸反应,铝生成氢气的速率快。
(二)互动探究
在 1 L密闭容器中充入一定量的N2和H2,在一定的温度和压强下反应生成氨气。
【问题讨论】
问题1　 对于恒温密闭容器内的化学反应,若改变容器容积,化学反应速率如何变化
提示　若改变容器容积,容器内反应物的浓度发生改变(如有气体参加的反应),则缩小容器体积(增大压强),反应物浓度增大,化学反应速率增大;反之,增大容器体积(减小压强),反应物浓度减小,化学反应速率减小。
问题2　对于恒温恒容密闭容器内有气体参加的化学反应,若充入氩气使体系的压强增大,化学反应速率如何变化
提示　若通入氩气,容器内总压强增大,但体积不变,反应物的浓度不变,化学反应速率不变。
【探究归纳】
1.对于有气体物质参加的反应,改变反应体系的压强,对化学反应速率的影响常有以下几种情况:
①恒温时,增大压强容积减小浓度增大化学反应速率增大。
②恒温恒容时,充入气体反应物总压强增大浓度增大化学反应速率增大。
③恒温恒容时,充入“惰性气体”总压强增大,但各物质的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变。
④恒温恒压时,充入“惰性气体”容器容积增大浓度减小化学反应速率减小。
说明:“惰性气体”是指不参与反应的气体。
2.用“变量控制”思想分析化学反应速率的影响因素
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在恒容密闭容器中发生反应:3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+2Fe(s),下列说法正确的是 (　　)
A.增加Fe2O3的量反应速率加快
B.升高温度反应速率不一定变化
C.充入CO反应速率加快
D.充入N2使压强增大,反应速率加快
答案　C
解析　Fe2O3为固体,增加固体的量,浓度未变,反应速率不变,A错误;温度对任何反应都有影响,B错误;充入CO后,c(CO)增大,反应速率加快,C正确;充入N2虽然压强增大,但并未引起浓度的变化,反应速率不变,D错误。
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 (　　)
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。
3.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:2Mn+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液,研究反应的温度、反应物的浓度与催化剂等因素对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示:
组别 10%硫酸体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
(1)实验Ⅰ和Ⅱ可得出的结论:影响化学反应速率的因素是　　　　　　;如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验Ⅰ和　　　　(用Ⅰ~Ⅳ表示)。
(2)实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)催化剂　Ⅲ　(2)确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和总体积不变,实验Ⅳ中c(H+)不同
解析　(1)实验Ⅰ、Ⅱ中温度、浓度相同,研究了催化剂对化学反应速率的影响;研究温度对化学反应速率的影响,应保证浓度相同,且不使用催化剂,则选实验Ⅰ和Ⅲ。(2)实验Ⅰ和Ⅳ中,硫酸的浓度不同,可研究浓度对化学反应速率的影响,加1 mL蒸馏水可确保两实验中其余各物质浓度和总体积相等。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)化学反应速率及其表示方法
1.下列关于化学反应速率的说法正确的是 (　　)
A.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
B.1 mol·L-1·s-1的反应速率一定比0.5 mol·L-1·s-1的反应速率大
C.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1
D.当速率的单位是mol·L-1·s-1时,任何反应物或生成物均可以表示化学反应速率
答案　A
解析　化学反应速率是用于衡量一段时间内化学反应进行快慢的物理量,A正确;化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度变化量来表示,而固体或纯液体的浓度视为常数,不能表示化学反应速率,D错误。
2.已知反应A(g)+3B(g)===2C(g)+D(g)在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1 mol·L-1·min-1,则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为 (　　)
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　因为对于同一化学反应,用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,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大小关系为 (　　)
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大小,故无法知道浓度大小,不能确定反应速率的相对大小。
4.25 ℃时,相同的镁条与下列酸溶液反应,反应开始时放出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盐酸
答案　C
解析　A项,镁条与稀硝酸产生NO不放出H2;镁与酸反应的实质是镁与酸电离出的H+反应,由于B、C、D三项溶液酸的浓度相等,但硫酸为二元强酸,故H+浓度最大,反应速率也就最快。
5.在密闭容器中W与X反应生成Y和Z,其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z),已知存在如下关系:v(W)=2v(X),v(Y)=2v(X),v(Z)=2v(W),则此反应可表示为 (　　)
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　在密闭容器中W与X反应生成Y和Z,则W、X为反应物,Y、Z是生成物,已知存在如下关系:=2,=2,=2,则得到v(Z)∶v(W)∶v(Y)∶v(X)=4∶2∶2∶1,则此反应可表示为2W+X===2Y+4Z,故C正确。
(二)影响化学反应速率的因素
6.变量控制是科学研究的重要方法。四支相同的试管中分别盛有2 mL 5% H2O2溶液,向其中加入水或1 mol·L-1 FeCl3溶液,在下列条件下发生反应,其中化学反应速率最大的是 (　　)
A B C D
加入试剂 2滴水 2滴水 2滴FeCl3溶液 2滴FeCl3溶液
水浴温度/℃ 20 40 20 40
答案　D
解析　控制溶液总体积不变(溶液浓度不变),题中涉及的条件为温度和催化剂,温度越高且加入催化剂时化学反应速率最大,所以加入2滴FeCl3溶液和水浴温度为40 ℃时,化学反应速率最大。
7.在反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)中,可使反应速率增大的措施是 (　　)
①减小容积,增大压强　②升高温度　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　因为碳是固体,只增加它的量,不能加快反应速率,但是若用炭粉代替焦炭,能增大与CO2的接触面积,所以反应速率加快。
8.金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是 (　　)
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+2H+===Zn2++H2↑,盐酸为一元强酸,硫酸为二元强酸,温度越高,H+浓度越大反应速率越快。
9.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,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内反应的平均反应速率为　　　　　　。
(2)反应前A的物质的量浓度是　　　　　　。
(3)10s末,生成物D的浓度为　　　　　　。
(4)若改变下列条件,生成D的速率如何变化(用“增大”“减小”或“不变”填空)。
编号 改变的条件 生成D的速率
① 降低温度
② 增大A的浓度
③ 使用催化剂
④ 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减小　②增大　③增大　④不变
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)降低温度,反应速率减小;增大反应物浓度、使用催化剂,反应速率增大;恒容条件下充入稀有气体,反应物的浓度不变,反应速率不变。
B级　素养培优练
10.在温度不变的条件下,恒定的容器中进行下列反应:N2O42NO2,若N2O4的浓度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1要用10 s,那么N2O4的浓度从0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1时,所用时间 (　　)
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的浓度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,浓度变化为0.03 mol·L-1,需要用10 s;由于c(N2O4)减小,反应速率减慢,故N2O4的浓度从0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1所需时间大于10 s。
11.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大
B.一段时间后,反应速率减小的原因是c(H+)减小
C.反应在2~4 min内平均反应速率最大
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(H+)减小,而前4 min内反应速率变大,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大,A、B正确;在2~4 min内n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大),可判断出平均反应速率最大,C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错误。
12.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(是指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比)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:
A为固体,固体的浓度视为常数,不能用来表示反应速率,故①错误;2 s内,用物质B表示反应的平均速率为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。
13.一定条件下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)xC(g)+2D(s),在2 min末测得剩余B的物质的量为1.2 mol,生成C的物质的量为2.4 mol。下列有关说法错误的是 (　　)
A.x的数值为3
B.2 min末,A的浓度为0.2 mol·L-1
C.2 min内,用D表示的反应的平均速率为0.8 mol·L-1·min-1
D.将容器的容积变为3 L,化学反应速率将减小
答案　C
解析　A项,在2 min末测得剩余B的物质的量为1.2 mol,则B消耗的物质的量为0.8 mol,生成C的物质的量为2.4 mol,根据该变量之比等于计量系数之比,则x的数值为3,故A正确;B项,在2 min末测得剩余B的物质的量为1.2 mol,则B消耗的物质的量为0.8 mol,根据该变量之比等于计量系数之比得到A消耗了1.6 mol,则剩余0.4 mol,2 min末,则A的浓度为0.2 mol·L-1,故B正确;C项,D为固体,浓度是固定值,不能描述其平均速率,故C错误;D项,将容器的容积变为3 L,浓度减小,因此化学反应速率将减小,故D正确。
14.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)为了进一步探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。
混合溶液 A B C D E F
4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/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,生成氢气的速率会大大提高,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+H2SO4===ZnSO4+H2↑
(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、适当增大稀硫酸的浓度、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H2SO4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+H2SO4===ZnSO4+H2↑。(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,大大加快了生成H2的反应速率。(3)要加快生成H2的反应速率,还可以采取如下措施:升高反应温度、适当增大稀硫酸的浓度、增加锌的比表面积等。(4)①因为要探究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。(共57张PPT)
第二节　化学反应的速率与限度
基础课时 化学反应的速率
11
第六章
化学反应与能量
1.知道化学反应速率的概念和表示方法,并能进行简单计算。
2.通过实验探究理解影响化学反应速率的因素,学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。
3.认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制的思想和对比的方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
学习目标
一、化学反应速率及其表示方法
二、影响化学反应速率的因素
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、化学反应速率及其表示方法
对点训练
(一)知识梳理
1.概念:化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行__________的物理量。
2.表示方法:通常用单位时间内____________的减小或____________的增大来表示(取正值)。
3.表达式:v=(Δc表示浓度的变化量;Δt为时间),其单位为____________或
______________。
快慢程度
反应物浓度
生成物浓度
mol·L-1·s-1
mol·L-1·min-1
(二)互动探究
已知合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),其浓度数据如下:
N2 H2 NH3
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
【问题讨论】
问题1　2 s内,N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少 则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少
提示　2 s内,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内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。
问题2　根据上述计算,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
提示　　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。
问题3　观察不同物质浓度变化量和用不同物质表示的化学反应速率,分析用不同物质表示的同一反应的反应速率其数值有什么规律
提示　　用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比等于物质的量浓度变化值之比,等于化学反应化学计量数之比。
【探究归纳】
1.化学反应速率的概念理解
(1)表示化学反应速率时,必须指明具体的物质,因为同一化学反应,用不同的物质表示的反应速率,其数值可能不同,但意义相同。
(2)固体或纯液体的浓度视为常数,Δc=0,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
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,也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。
(2)关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。
(3)三段式法:找出起始、转化、某时刻的数据进行计算,使用三段式法进行计算比较直观明了。
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。其中转化量物质的量之比等于化学计量数之比。
③根据已知条件列方程式计算。计算模型如下:
则:v(A)= mol·L-1·s-1、v(B)= mol·L-1·s-1v(C)= mol·L-1·s-1
3.化学反应速率大小的比较方法
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;再比较数值的大小
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,若,则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率
1.下列说法正确的是 (　　)
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时,其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C.化学反应速率的单位由时间单位和物质的量的单位决定
D.反应过程中,反应物浓度逐渐变小,所以用反应物表示的化学反应速率为负值
B
解析　A项,化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示,故错误;C项,化学反应速率单位由时间单位和物质的量浓度的单位决定,故错误;D项,用反应物或生成物浓度的变化量表示的化学反应速率均为正值,故错误。
2.在2A(g)+B(g)===3C(g)+4D(g)反应中,表示该反应速率最快的是 (　　)
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　其单位一致时,利用比值法比较:A项,=0.25;B项,=0.3;C项,=0.27;D项,=0.25;数值大的反应快,因此反应最快的是B。
B
3.一定温度下,向容积为2 L 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,下列对该反应的推断合理的是 (　　)
A.该反应的化学方程式为3B+4C 6A+2D
B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.1 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等
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,所以化学方程式为3B+4C 6A+2D,A正确;反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1,B错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,B、D错误。
二、影响化学反应速率的因素
对点训练
(一)知识梳理
1.实验探究
(1)反应温度的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率较慢 产生气泡速率较快
实验结论 温度越高,H2O2的分解速率越____,反应越____
快
快
(2)反应物浓度的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率较快 产生气泡速率较慢
实验结论 浓度越大,H2O2分解速率越____
快
(3)催化剂的影响
实验操作
实验现象 产生气泡速率很慢 产生气泡速率较快
实验结论 使用催化剂,可______H2O2的分解速率
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(变量控制法:其他条件不变,只改变一个条件)
增大
减小
增大
减小
增大
减小
改变
表面积
注意:影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。如Cu能与浓硝酸反应,而不与浓盐酸反应;铝比铁活泼,因此形状大小相同的铁块和铝块分别与等浓度的盐酸反应,铝生成氢气的速率快。
(二)互动探究
在 1 L密闭容器中充入一定量的N2和H2,在一定的温度和压强下反应生成氨气。
【问题讨论】
问题1　 对于恒温密闭容器内的化学反应,若改变容器容积,化学反应速率如何变化
提示　若改变容器容积,容器内反应物的浓度发生改变(如有气体参加的反应),则缩小容器体积(增大压强),反应物浓度增大,化学反应速率增大;反之,增大容器体积(减小压强),反应物浓度减小,化学反应速率减小。
问题2　对于恒温恒容密闭容器内有气体参加的化学反应,若充入氩气使体系的压强增大,化学反应速率如何变化
提示　若通入氩气,容器内总压强增大,但体积不变,反应物的浓度不变,化学反应速率不变。
【探究归纳】
1.对于有气体物质参加的反应,改变反应体系的压强,对化学反应速率的影响常有以下几种情况:
①恒温时,增大压强 容积减小 浓度增大 化学反应速率增大。
②恒温恒容时,充入气体反应物 总压强增大 浓度增大 化学反应速率增大。
③恒温恒容时,充入“惰性气体” 总压强增大,但各物质的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变。
④恒温恒压时,充入“惰性气体” 容器容积增大 浓度减小 化学反应速率减小。
说明:“惰性气体”是指不参与反应的气体。
2.用“变量控制”思想分析化学反应速率的影响因素
1.在恒容密闭容器中发生反应:3CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+2Fe(s),下列说法正确的是(　　)
A.增加Fe2O3的量反应速率加快
B.升高温度反应速率不一定变化
C.充入CO反应速率加快
D.充入N2使压强增大,反应速率加快
解析　Fe2O3为固体,增加固体的量,浓度未变,反应速率不变,A错误;温度对任何反应都有影响,B错误;充入CO后,c(CO)增大,反应速率加快,C正确;充入N2虽然压强增大,但并未引起浓度的变化,反应速率不变,D错误。
C
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 (　　)
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。
3.草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应:2Mn+5H2C2O4+6H+=== 2Mn2++10CO2↑+8H2O。用4 mL 0.001 mol·L-1 KMnO4溶液与2 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液,研究反应的温度、反应物的浓度与催化剂等因素对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示:
组别 10%硫酸体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20
Ⅱ 2 20 10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
(1)实验Ⅰ和Ⅱ可得出的结论:影响化学反应速率的因素是　　　　　　;如果研究温度对化学反应速率的影响,使用实验Ⅰ和　　　　(用Ⅰ~Ⅳ表示)。
(2)实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
催化剂
Ⅲ
确保所有实验中c(KMnO4)、c(H2C2O4)
不变和总体积不变,实验Ⅳ中c(H+)不同
解析　(1)实验Ⅰ、Ⅱ中温度、浓度相同,研究了催化剂对化学反应速率的影响;研究温度对化学反应速率的影响,应保证浓度相同,且不使用催化剂,则选实验Ⅰ和Ⅲ。(2)实验Ⅰ和Ⅳ中,硫酸的浓度不同,可研究浓度对化学反应速率的影响,加1 mL蒸馏水可确保两实验中其余各物质浓度和总体积相等。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)化学反应速率及其表示方法
1.下列关于化学反应速率的说法正确的是(　　)
A.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
B.1 mol·L-1·s-1的反应速率一定比0.5 mol·L-1·s-1的反应速率大
C.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1
D.当速率的单位是mol·L-1·s-1时,任何反应物或生成物均可以表示化学反应速率
A
解析　化学反应速率是用于衡量一段时间内化学反应进行快慢的物理量,A正确;化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度变化量来表示,而固体或纯液体的浓度视为常数,不能表示化学反应速率,D错误。
2.已知反应A(g)+3B(g)===2C(g)+D(g)在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1 mol·L-1·min-1,则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为 (　　)
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　因为对于同一化学反应,用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,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大小关系为(　　)
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
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大小,故无法知道浓度大小,不能确定反应速率的相对大小。
D
4.25 ℃时,相同的镁条与下列酸溶液反应,反应开始时放出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盐酸
解析　A项,镁条与稀硝酸产生NO不放出H2;镁与酸反应的实质是镁与酸电离出的H+反应,由于B、C、D三项溶液酸的浓度相等,但硫酸为二元强酸,故H+浓度最大,反应速率也就最快。
C
5.在密闭容器中W与X反应生成Y和Z,其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z),已知存在如下关系:v(W)=2v(X),v(Y)=2v(X),v(Z)=2v(W),则此反应可表示为 (　　)
A.W+2X===Y+4Z B.W+2X===Y+2Z
C.2W+X===2Y+4Z D.2W+X===2Y+2Z
解析　在密闭容器中W与X反应生成Y和Z,则W、X为反应物,Y、Z是生成物,已知存在如下关系:=2,=2,=2,则得到v(Z)∶v(W)∶v(Y)∶v(X)= 4∶2∶2∶1, 则此反应可表示为2W+X===2Y+4Z,故C正确。
C
(二)影响化学反应速率的因素
6.变量控制是科学研究的重要方法。四支相同的试管中分别盛有2 mL 5% H2O2溶液,向其中加入水或1 mol·L-1 FeCl3溶液,在下列条件下发生反应,其中化学反应速率最大的是(　　)
D
A B C D
加入试剂 2滴水 2滴水 2滴FeCl3溶液 2滴FeCl3溶液
水浴温度/℃ 20 40 20 40
解析　控制溶液总体积不变(溶液浓度不变),题中涉及的条件为温度和催化剂,温度越高且加入催化剂时化学反应速率最大,所以加入2滴FeCl3溶液和水浴温度为40 ℃时,化学反应速率最大。
7.在反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)中,可使反应速率增大的措施是 (　　)
①减小容积,增大压强　②升高温度　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　因为碳是固体,只增加它的量,不能加快反应速率,但是若用炭粉代替焦炭,能增大与CO2的接触面积,所以反应速率加快。
C
8.金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是 (　　)
C
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
解析　金属Zn与酸反应的离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑,盐酸为一元强酸,硫酸为二元强酸,温度越高,H+浓度越大反应速率越快。
9.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,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内反应的平均反应速率为　　　　　　　。
(2)反应前A的物质的量浓度是　　　　　　。
(3)10s末,生成物D的浓度为　　　　　　。
0.04 mol·L-1·s-1
1.5 mol·L-1
0.4 mol·L-1
(4)若改变下列条件,生成D的速率如何变化(用“增大”“减小”或“不变”填空)。
编号 改变的条件 生成D的速率
① 降低温度
② 增大A的浓度
③ 使用催化剂
④ 恒容下充入Ne(不参与体系反应)
减小
增大
增大
不变
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)降低温度,反应速率减小;增大反应物浓度、使用催化剂,反应速率增大;恒容条件下充入稀有气体,反应物的浓度不变,反应速率不变。
B级　素养培优练
10.在温度不变的条件下,恒定的容器中进行下列反应:N2O4 2NO2,若N2O4的浓度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1要用10 s,那么N2O4的浓度从0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1时,所用时间(　　)
A.等于10 s B.等于5 s C.大于10 s D.小于10 s
解析　N2O4的浓度由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,浓度变化为0.03 mol·L-1,需要用10 s;由于c(N2O4)减小,反应速率减慢,故N2O4的浓度从0.07 mol·L-1降到0.04 mol·L-1所需时间大于10 s。
C
11.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大
B.一段时间后,反应速率减小的原因是c(H+)减小
C.反应在2~4 min内平均反应速率最大
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
D
解析　随着反应的进行,c(H+)减小,而前4 min内反应速率变大,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大,A、B正确;在2~4 min内n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大),可判断出平均反应速率最大,C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错误。
12.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(是指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比)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
D
解析　B的浓度为=1 mol·L-1,利用三段式法计算:
A为固体,固体的浓度视为常数,不能用来表示反应速率,故①错误;2 s内,用物质B表示反应的平均速率为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。
13.一定条件下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g) xC(g)+2D(s),在2 min末测得剩余B的物质的量为1.2 mol,生成C的物质的量为2.4 mol。下列有关说法错误的是(　　)
A.x的数值为3
B.2 min末,A的浓度为0.2 mol·L-1
C.2 min内,用D表示的反应的平均速率为0.8 mol·L-1·min-1
D.将容器的容积变为3 L,化学反应速率将减小
C
解析　A项,在2 min末测得剩余B的物质的量为1.2 mol,则B消耗的物质的量为0.8 mol,生成C的物质的量为2.4 mol,根据该变量之比等于计量系数之比,则x的数值为3,故A正确;B项,在2 min末测得剩余B的物质的量为1.2 mol,则B消耗的物质的量为0.8 mol,根据该变量之比等于计量系数之比得到A消耗了1.6 mol,则剩余0.4 mol, 2 min末,则A的浓度为0.2 mol·L-1,故B正确;C项,D为固体,浓度是固定值,不能描述其平均速率,故C错误;D项,将容器的容积变为3 L,浓度减小,因此化学反应速率将减小,故D正确。
14.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)。
CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
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
升高反应温度、
适当增大稀硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可)
(4)为了进一步探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。
混合溶液 A B C D E F
4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/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,生成氢气的速率会大大提高,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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
30
10
17.5
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H2SO4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+H2SO4===ZnSO4+H2↑。(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,大大加快了生成H2的反应速率。(3)要加快生成H2的反应速率,还可以采取如下措施:升高反应温度、适当增大稀硫酸的浓度、增加锌的比表面积等。(4)①因为要探究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。

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