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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
第一课时　化学反应速率
1．了解化学反应速率的概念和表示方法，能运用公式进行简单计算。2．学会运用控制变量的方法研究影响化学反应速率的因素。3．能从微观角度理解化学反应速率的影响因素，发展“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
学习理解
01
课时分层练
04
目录
CONTENTS
探究应用
02
总结提升
03
学习理解
单位时间
减少
增加
快慢
平均
mol·L－1·min－1
mol·L－1·s－1
二、影响化学反应速率的因素
1．内因——反应物___________。
2．外因——外界条件对化学反应速率的影响。一般来说，其他条件相同时，加入催化剂能显著地______反应速率；反应的温度越高，反应速率______；反应物的浓度越大，反应速率_______。此外，反应体系的______(有气体参加的反应)、反应物的__________、_______等条件对化学反应速率也有一定影响。
自身性质
增大
越大
越大
压强
接触面积
光照
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示。(　　)
(2)反应速率的大小表示一段时间内反应的快慢。(　　)
(3)反应速率大则反应现象明显。(　　)
(4)对于反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，可以用CaCO3表示该反应的反应速率。(　　)
×
√
解析：(3)反应速率的大小与反应现象无关，如盐酸与NaOH溶液反应速率很快，但无明显现象。
(4)CaCO3为固体，其物质的量浓度视为常数，故不能用其表示化学反应速率。
×
×
(5)实验室中利用Zn和稀硫酸反应制取H2，把稀硫酸换成浓硫酸，则反应速率更快。(　　)
×
×
探究应用
在日常生产、生活中有许多充分利用外界条件对化学反应速率产生影响的例子，如冰箱保存食物、煤炉扇风炉火变旺等。
[问题探究]
1．生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风，可以使炉火更旺，原理是什么？
提示：反应物的接触面积增大，反应速率加快。
2．铁粉与一定浓度的稀盐酸反应时，增加铁粉的用量能否加快化学反应速率？
3．夏天食品容易变质，而冬天不易出现该现象，原因是什么？
提示：不能。对于溶液中的反应，改变固体的用量不能改变化学反应速率。
提示：夏天温度较高，食品变质的速率比较快。
知识点一　化学反应速率的计算和比较
1．理解化学反应速率的几点说明
(1)无论是用反应物表示还是用生成物表示，化学反应速率都是正值。
(2)对于有固体或纯液体(不是溶液)参与的化学反应，一般不用固体或纯液体来表示化学反应速率。
(3)对于同一个化学反应，选用不同物质的浓度变化来表示其化学反应速率时，数值可能不同，但表示的意义相同。因此，定量表示一个化学反应的反应速率时，应指明是用哪一种物质来表示的。
(4)化学反应速率指的是单位时间内的平均速率，不是瞬时速率。
3．化学反应速率大小的比较方法
(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、颜色变化的快慢等)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。
解析：A为固体，其浓度视为定值，一般不用固体表示反应速率，A错误；反应速率为一段时间内的平均反应速率，并非某时刻的瞬时速率，C错误；同一时间段内，用反应物、生成物表示的反应速率的意义是相同的，变化趋势也是一样的，D错误。
2．反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，则此反应在不同条件下进行最快的是(　　)
A．v(A)＝0．6 mol·L－1·min－1
B．v(B)＝0．45 mol·L－1·min－1
C．v(C)＝0．015 mol·L－1·min－1
D．v(D)＝0．45 mol·L－1·min－1
知识点二　影响化学反应速率的因素
1．外界条件对化学反应速率影响的实验探究
(1)催化剂对化学反应速率的影响
实验步骤 实验装置 实验现象 实验结论
取两支试管，各加入5 mL 4%的过氧化氢溶液，用药匙向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，观察并比较两支试管中气泡生成的快慢 产生气泡很快 催化剂(MnO2)能增大化学反应(H2O2分解)速率
产生气泡较慢 (2)温度对化学反应速率的影响
实验步骤 实验装置 实验现象 实验结论
取两支试管，各加入5 mL 12%的过氧化氢溶液，将其中一支试管用水浴加热，观察并比较两支试管中气泡生成的快慢 产生气泡很快 温度越高，化学反应速率越大
产生气泡较慢 (3)浓度对化学反应速率的影响
实验步骤 实验装置 实验现象 实验结论
取两支试管，分别加入5 mL 4%、5 mL 12%的过氧化氢溶液，再各加入2滴0．2 mol·L－1氯化铁溶液，观察并比较两支试管中气泡生成的快慢 产生气 泡较慢 过氧化氢溶液浓度越大，化学反应速率越大
产生气 泡较快 2．有关化学反应速率影响因素的注意事项
(1)纯液体和固体的浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小不同导致接触面积的大小不同，故影响反应速率。
(2)固体、液体物质，由于压强改变时对它们的体积影响很小，因而它们的浓度可认为不变，压强对无气体参加的化学反应的速率几乎无影响。
(3)升高温度，无论吸热反应还是放热反应，一般情况下，正、逆反应速率都增大，但某些反应除外，如有催化剂(酶)参与的反应，温度过高时酶失去活性，反应速率减小。
解析：Fe与稀硫酸反应制取H2时，若改用浓硫酸，常温下浓硫酸会使铁发生钝化，所以改用浓硫酸不能增大生成H2的速率；水是纯液体，Na与水反应时增大水的用量，反应速率不变；K2SO4溶液与BaCl2溶液反应，由于没有气体参与反应，故增大压强反应速率不变。
4．某化学兴趣小组的同学用相同质量的锌和相同浓度的足量稀盐酸反应得到的实验数据如表所示：
(1)该实验的目的是探究_________________________对锌和稀盐酸反应速率的影响。
(2)实验①和②表明____________，化学反应速率越大。
实验编号 锌的状态 温度/℃ 收集100 mL氢气所需时间/s
① 薄片 15 180
② 薄片 25 70
③ 粉末 25 15
反应物接触面积、温度
温度越高
(3)能表明反应物接触面积对反应速率有影响的实验是______和______(填实验编号)。
(4)设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的反应速率的影响：________ _______________________________________________________________________________________________________。
实验编号 锌的状态 温度/℃ 收集100 mL氢气所需时间/s
① 薄片 15 180
② 薄片 25 70
③ 粉末 25 15
②
③
相同条件下，取相同质量的薄锌片与不同浓度的盐酸反应，测量收集100 mL氢气所需的时间(其他合理答案均可)
微专题　控制变量法探究影响化学反应速率的因素
利用控制变量法解题的步骤
(1)确定变量：利用控制变量法解题时，首先要认真审题，找出影响实验探究结果的因素。
(2)定多变一：在探究时，应先控制其他的因素不变，只改变一种因素，探究这种因素与题给问题的关系，然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系。
(3)数据有效：解答时注意选择的数据(或设计实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。
1．控制变量是科学研究的重要方法。向2 mL H2O2溶液中滴入2滴1 mol·L－1 CuSO4溶液，下列条件下分解速率最快的是(　　)
解析：根据影响反应速率的因素，温度越高反应速率越快；硫酸铜的浓度相同，H2O2的浓度越大反应速率越快。D项，H2O2的浓度最大、温度最高，反应速率最快。
选项 A B C D
H2O2溶液的物质的量浓度/mol·L－1 1 1 4 4
反应的温度/℃ 5 40 5 40
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(　　)
实验 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 ℃
3．控制变量法是科学探究中非常重要的思想方法。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。按照如表方案完成实验。
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？
_____________________________________________
__________________________________________________。
曲线Ⅰ代表实验④，曲线Ⅱ代表实验③，曲线Ⅲ代表实验②，曲线Ⅳ代表实验①
实验 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 ℃
(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？
__________________________________。
研究催化剂对反应速率的影响
研究温度对反应速率的影响
实验 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 ℃
(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？
_____________________________________________。
实验①②③中催化剂一栏均改为加1 mL蒸馏水
解析：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中产生的O2是②③④的一半，则代表实验①的为曲线Ⅳ，代表实验②的为曲线Ⅲ，代表实验③的为曲线Ⅱ，代表实验④的为曲线Ⅰ。
实验 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 ℃
总结提升
本课总结
自我反思：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
随堂提升
1．将气体A、B置于容积为2 L的密闭容器中，发生反应：4A(g)＋B(g)===2C(g)，反应进行到4 s时，测得A为0．5 mol，B为0．4 mol，C为0．2 mol，则0～4 s内用反应物B表示该反应的速率为(　　)
A．0．025 mol·L－1·s－1 B．0．0125 mol·L－1·s－1
C．0．05 mol·L－1·s－1 D．0．1 mol·L－1·s－1
2．将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生反应：2A(s)＋B(g)??2C(g)，反应2 s后测得C的浓度为0．6 mol·L－1。下列说法正确的是(　　)
A．用物质A表示2 s内的平均反应速率为0．3 mol·L－1·s－1
B．用物质B表示2 s内的平均反应速率为0．6 mol·L－1·s－1
C．2 s时v(C)＝0．3 mol·L－1·s－1
D．2 s时物质B的浓度为0．7 mol·L－1
解析：不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A错误；据题目条件知v(C)＝0．6 mol·L－1÷2 s＝0．3 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0．3 mol·L－1·s－1÷2＝0．15 mol·L－1·s－1，B错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C错误；2 s时物质B的浓度为2 mol÷2 L－0．6 mol·L－1÷2＝0．7 mol·L－1，D正确。
3．某小组探究2X(g)??Y(g)＋Z(g)反应速率的
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：增大反应物浓度，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．0～10 min，实验②的平均反应速率v(Y)＝0．04 mol·L－1·min－1
4．已知氯化铁溶液与碘化钾溶液混合时发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)??2Fe2＋(aq)＋I2(s)。现将1 L 0．25 mol·L－1氯化铁溶液与4 L 0．10 mol·L－1碘化钾溶液混合后，在第2 min时，测得混合溶液中c(I－)＝0．04 mol·L－1，溶液混合时的体积变化忽略不计，则下列说法正确的是(　　)
A．第2 min时，c(Fe2＋)＝0．01 mol·L－1
B．混合溶液中，c(K＋)＝0．01 mol·L－1
C．0～2 min内，v(I－)＝0．01 mol·L－1·min－1
D．第2 min时，c(Fe3＋)＝0．01 mol·L－1
5．一定温度下，10 L 0．40 mol·L－1的H2O2溶液发生催化分解，测得不同时刻生成O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示：
下列说法错误的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)
A．0～4 min内的平均反应速率v(H2O2)≈0．0384 mol·L－1·min－1
B．6～10 min内的平均反应速率v(H2O2)＜0．0384 mol·L－1·min－1
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0．30 mol·L－1
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/L 0．0 9．9 17．2 22．4 26．5 29．9
课时分层练
题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ 对点 化学反应速率的应用 化学反应速率的概念及影响因素 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的比较 化学反应速率的计算 化学反应速率与化学计量数之间的关系 化学反应速率的相关计算及影响因素 题号 8 9 10 11 12 13
难度 ★ ★★ ★★★ ★★★ ★★ ★★★
对点 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的影响因素 化学反应速率的计算与比较及相关图像的分析 外界条件对化学反应速率的影响的探究、化学反应速率的比较 化学反应速率的相关计算 不同情境下的反应速率的计算
1．下列过程中，需要加快化学反应速率的是(　　)
A．钢铁腐蚀 B．食物变质
C．金属冶炼 D．塑料老化
[学习·理解]
2．下列关于化学反应速率的说法正确的是(　　)
A．0．1 mol·L－1盐酸和硫酸分别与2 mol·L－1氨水反应速率相同
B．0．1 mol·L－1盐酸和硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同
C．0．8 mol·L－1·s－1的含义是时间为1 s时，某物质的浓度是0．8 mol·L－1
D．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
3．下列实验中，反应速率加快是由催化剂引起的是(　　)
A．在炭粉中加入KClO3，点燃时燃烧更为剧烈
B．锌与稀硫酸反应中加入少量浓硫酸而使反应放出H2的速率加快
C．双氧水中加入少量MnO2，可迅速放出气体
D．将木柴劈碎再进行燃烧
解析：A项，反应速率加快的原因是KClO3分解产生的O2助燃；B项，反应速率加快是因为硫酸的浓度增大；D项，反应速率加快是因为增大了反应物的接触面积。
4．对于反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同情况下测得的反应速率如下，其中反应速率最大的是(　　)
A．v(D)＝0．4 mol·(L·s)－1 B．v(C)＝0．5 mol·(L·s)－1
C．v(B)＝0．6 mol·(L·s)－1 D．v(A)＝0．15 mol·(L·s)－1
5．反应4A(g)＋5B(g)??4C(g)＋6D(g)在0．5 L密闭容器中进行，0．5 min后，A减少了0．90 mol，则反应的速率可表示为(　　)
A．v(A)＝3．6 mol·L－1·s－1 B．v(B)＝0．03 mol·L－1·s－1
C．v(C)＝0．03 mol·L－1·s－1 D．v(D)＝0．09 mol·L－1·s－1
6．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(单位皆为mol·L－1·min－1)表示，则下列式子中正确的是(　　)
A．4v(O2)＝5v(NO) B．5v(O2)＝6v(H2O)
C．2v(NH3)＝3v(H2O) D．4v(NH3)＝5v(O2)
解析：v(O2)∶v(H2O)＝5∶6，则6v(O2)＝5v(H2O)，B错误；v(H2O)∶v(NH3)＝6∶4＝3∶2，则2v(H2O)＝3v(NH3)，C错误；v(NH3)∶v(O2)＝4∶5，则5v(NH3)＝4v(O2)，D错误。
7．恒温、恒容的密闭容器中进行反应：A(g)＋B(g)===C(g)，若反应物的浓度从2 mol·L－1降到0．8 mol·L－1需20 s，那么反应物浓度由0．8 mol·L－1降到0．2 mol·L－1所需的反应时间为(　　)
A．10 s B．大于10 s
C．小于10 s D．无法判断
解析：如果按反应物浓度从2 mol·L－1降到0．8 mol·L－1需20 s计算，那么反应物浓度由0．8 mol·L－1降到0．2 mol·L－1所需的反应时间为10 s。但随着反应的进行，反应物的浓度逐渐降低，化学反应速率逐渐减慢，因此所需的反应时间应大于10 s。
8．实验室用锌粒与2 mol·L－1硫酸溶液制取氢气，下列措施不能增大化学反应速率的是(　　)
A．向该硫酸溶液中加入等体积的水 B．改用3 mol·L－1硫酸溶液
C．改用热的2 mol·L－1硫酸溶液 D．用锌粉代替锌粒
解析：A项，向该硫酸溶液中加入等体积的水，浓度减小，反应速率减小。
[应用·实践]
9．反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对反应速率几乎没有影响的是(　　)
A．保持体积不变，充入氮气 B．升温
C．将容器的体积缩小为一半 D．保持体积不变，增加H2O(g)的量
解析：保持体积不变，充入氮气，体系中各物质的浓度不变，反应速率不变。
10．将形状相同、表面洁净的铝箔与铁片分别置于同温
下2 mol·L－1的盐酸中，c(HCl)随时间的变化如图所示。下列
说法正确的是(　　)
A．a为铝箔，前10 min铝箔反应生成H2的物质的量为
0．75 mol
B．b为铁片，前40 min铁片反应生成H2的物质的量为0．5 mol
C．前10 min铝箔与盐酸反应速率为v(HCl)＝1．5 mol·L－1·min－1
D．前40 min铁片与盐酸反应速率为v(HCl)＝0．025 mol·L－1·min－1
11．某实验小组利用0．1 mol·L－1 Na2S2O3溶液与0．2 mol·L－1 H2SO4溶液的反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如表：
下列说法错误的是(　　)
(提示：Na2S2O3＋H2SO4===
Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O)
A．研究温度的影响时，应将
溶液混合后置于不同温度的水浴中
B．此实验小组探究了浓度和温度对化学反应速率的影响
C．实验②中a＝5．0
D．t2>t1>t3
实验编号 ① ② ③
温度/℃ 10 10 50
V(Na2S2O3)/mL 5．0 5．0 5．0
V(H2SO4)/mL 10．0 5．0 10．0
V(H2O)/mL 0 a 0
出现浑浊需要的时间/s t1 t2 t3
解析：由控制变量法可知，研究
温度的影响时，应将溶液置于不同温
度的水浴中控制反应液的温度，再混
合溶液，A错误；实验①②中硫酸浓
度不同，实验①③中温度不同，可以
探究温度和浓度对化学反应速率的影响，B正确；由控制变量法可知，溶液总体积相同，则实验②中加入H2O的体积为5．0 mL，才能保持c(Na2S2O3)与实验①一致，C正确；温度越高、浓度越大，反应速率越快，实验①中硫酸的浓度比实验②大，实验③中的温度又比①高，则反应速率：③>①>②，出现浑浊需要的时间t2>t1>t3，D正确。
实验编号 ① ② ③
温度/℃ 10 10 50
V(Na2S2O3)/mL 5．0 5．0 5．0
V(H2SO4)/mL 10．0 5．0 10．0
V(H2O)/mL 0 a 0
出现浑浊需要的时间/s t1 t2 t3
12．(1)在反应A(g)＋3B(g)===2C(g)中，若以物质A表示的化学反应速率为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 H2，在一定条件下发生反应，3 s时测得N2为1．9 mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为______ mol·L－1·s－1。
(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_______mol·L－1。
0.6
0.05
8.8
0.08
13．根据下列条件或信息计算化学反应速率：
(1)将化合物A的蒸气1 mol充入0．5 L容器中加热分解：2A(g)===B(g)＋nC(g)。反应到3 min时，容器内A的浓度为0．8 mol·L－1，测得这段时间内，平均速率v(C)＝0．6 mol·L－1·min－1。则化学反应方程式中n的值为______，化学反应速率v(B)＝_________________。
(2)合金贮氢材料具有优异的吸氢性能，在氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，则吸氢速率v＝______mL·g－1·min－1。
[创新·提高]
3
0.2 mol·L－1·min－1
30
t/min 0 2．0 4．0 6．0 8．0
n(Cl2)/ (10－3 mol) 0 1．8 3．7 5．4 7．2
计算2.0～6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率是____________ mol·min－1。
1.8×10－3
(4)在容积为1．00 L的密闭容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)??2NO2(g)，如图所示。
在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为__________mol·L－1·s－1
0.001
t/min 0 2．0 4．0 6．0 8．0
n(Cl2)/ (10－3 mol) 0 1．8 3．7 5．4 7．2

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