化学反应速率

一. 教学内容：化学反应速率

1. 化学反应速率

2. 影响反应速率的因素

二. 重点、难点：

1. 了解化学反应速率的概念和表示方法。

2. 认识浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。

三. 教学过程：

H2 Cl2 = 2HCl （瞬间完成）

OH^- H = H2O （中和反应，快速完成）

CaCO3 2HCl = CaCl2 H2O CO2↑ （较快的完成）

铁的缓慢的氧化 （几年几百年才能完成）

自然界中的不同化学反应速率不同，有些反应我们需要其快速完成，例如工业合成氨、盐酸的制取，有些反应要越慢越好，例如钢铁的生锈，食物的腐败。因此很多的化学反应我们必需控制这样或那样的条件，来研究和改变化学反应，使其更好的为工农业生产服务，这就需要涉及以下两个问题：一个是反应进行的快慢，即化学反应速率；一个是反应进行的程度，即化学平衡。

（一）化学反应速率：

1. 定义：用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。

2. 数学表达式：V = △C/ t

3. 单位：mol/（L?s） 或 mol/（L?min） 或 mol/（L?h）

4. 理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题：

（1）一般来说 ，化学反应速率随着反应的进行而逐渐减慢，因此某一段时间内的反应速率实际上是一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。

（2）无论浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。

（3）对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值不同，但表达的意义是相同的。每种物质都可以用来表示该反应的快慢，在表示反应速率时必须表明是何物质。

（4）在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。对于反应 。

（5）在比较反应速率时，应以同一物质为标准，不然没有可比性，在解题中应该把速率转化成同一种物质的反应速率。

分析：

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5、测定反应速率的方式和途径：化学反应的速率是通过实验测定的。测定方法有：直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强）；科学仪器测定（如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等）；溶液中，常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。

（1）装置：

（2）测定数据：

产生气体体积 时间

5mL

25mL 2mL 5mL

10mL

（3）数据处理：

（4）结论：在相同条件下，4mol/L的硫酸与锌粒反应比1mol/L的硫酸与锌粒反应速率快。（一般地，反应物浓度越大，反应速率越快。）

（二）影响反应速率的因素：

不同的化学反应，具有不同的反应速率，反应物的性质是决定反应速率快慢的主要因素，如：常温下，H2和F2的反应很快，N2和H2的反应很慢。对于同一化学反应，影响化学反应速率的外界条件主要有浓度、压强、温度、催化剂等。

1、浓度对化学反应速率的影响

增大反应物浓度，可以加快化学反应速率的原因是：增大反应物的浓度，可以提高单位体积内活化分子的数量，从而提高了化学反应速率。

实验1：

（1）实验目的：探究温度变化对化学反应速率的影响。

（2）实验原理：Na2S2O3 H2SO4 = Na2SO4 SO2↑ S↓ H2O

（3）实验步骤：在两支试管中各加入5mL 0.1mol/L的Na2S2O3溶液，在另两支试管中各加入5mL 0.1mol/L的H2SO4。将四支试管分成两组（一支盛Na2S2O3溶液，一支盛硫酸溶液），一组放入冷水中，一组放入热水中。一段时间后，分别混合两组试管，记录出现浑浊所用时间。

（4）实验结果：

温度对反应速率影响规律的原因：一方面,升高温度使分子获得更高的能量,活化分子百分数提高；另一方面,升高温度,使分子间碰撞频率提高，有效碰撞几率提高,反应速率增大。许多实验表明，温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2倍到4倍。

实验2：

（1）实验目的：探究温度变化对化学反应速率的影响。

（2）实验原理：4H 4I ^- O2 = 2I2 2H2O

（3）实验步骤：在两支试管中各加入5mL 1mol/L的KI溶液；并加入几滴淀粉溶液。在另两支试管中各加入5mL 0.2mol/L的H2SO4。将四支试管分成两组（一支盛KI溶液，一支盛硫酸溶液），分别放入热水和冷水中。一段时间后，分别混合两组溶液，记录出现蓝色所用时间。

（4）实验结果：

4、催化剂对化学反应速率的影响

2H2O O2↑

（2）实验步骤：在两支试管中分别加入5mL 5%的H2O2溶液，再向其中一支试管中加入少量MnO2粉末。观察实验现象。

（3）实验结论：MnO2对H2O2的分解起催化作用，加速反应速率。

原因：能降低反应所需要的能量，增大了活化分子的百分数。

【典型例题

例1. 在一定条件下，向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2发生反应

C、 D、分析：要正确解答本题必须要弄清两个概念：①用某一物质来表示反应速率时，通常是用单位时间内其物质的量浓度变化来表示，而不是用单位时间内其物质的量的变化来表示。②用不同物质来表示同一时间反应速率时，各物质速率与其化学计量数之比值是相等的。因此，用N2来表示其反应速率时 ，这样就不难计算出： 故不正确的为C、D。

4NO＋6H2O在5 L 密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0.3 mol，则此反应的平均速率A. （NO）＝0.008 mol?L^－1?s^－1

（H2O）＝0.003 mol?L^－1?s^－1 D. 分析：反应的平均速率是指单位时间内某物质浓度的变化量。已知容器体积为5 L，时间半分钟即30 s，NO的物质的量（变化量）为0.3 mol，则c（NO）＝0.3 mol/5 L＝0.06 mol?L^－1。所以 2E 2F，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率甲：v（X）=0.3mol/（L?min），乙：v（Y）=1.2mol/（L?min），丙：v（E）=0.8mol/（L?min），丁：v（F） =0.9mol/（L?min），则反应最快的是（ ）

A. 甲　　　　　 B. 乙 C. 丙　　　　 D. 丁

综合以上分析可知：v（F）＞v（E）=v（Y）＞v（X），所以反应速率最快的是丁。

答案为D。

例4. 某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化，曲线如下图

所示，由图中数据分析，该可逆反应的化学方程式为_________________________；该反应开始至2min，Z的平均反应速率为：___________________________________。

VY

（X

（Z 。

则V（X）∶V（Y）∶V（Z）=0.075∶0.025∶0.05=3：1：2，

化学反应方程式为：3X Y 2Z。

2Z 0.05mol?L^－1?min^－1

例5. 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）

C. 滴加少量CuSO4溶液 D. 不用铁片，改用铁粉

分析：本题属信息迁移题。意在考查学生接受新信息、处理所给数据的能力。按题给数据代入v=k［c（H2）］^m［c（Cl2）］ⁿ即可。第一组数据无法计算，代入第二组数据：2.0k＝k（2.0）^m（1.0）ⁿ，则m＝1；代入第三组数据：4.0k＝k（2.0）^m（4.0）ⁿ，结合m=1，则n= 。故选D。

例7. 把镁带投入盛有盐酸的敞口容器里，在下列因素中：①盐酸的浓度，②镁带的表面积，③溶液的温度，④氯离子的浓度。对反应速率有影响的是
A. ①②　　B. ③④　　C. ①②③④　　　D. ①②③

分析：在化学反应中，当其它条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50mL，所以X的物质的量最大，浓度就最大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。

【模拟试题】

1. 在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是（ ）

A. υ（H2）=0.1 mol?L^-1?min^-1 B. υ（N2）=0.2 mol?L^-1?min^-1

C. υ（NH3）=0.15 mol?L^-1?min^-1 D. υ（H2）=0.3 mol?L^-1?min^-1

2. 反应4NH3 5O2 = 4NO 6H2O，在5L的密闭容器中进行半分钟后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率υ（x）（表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率）为（ ）。

A. υ（O2）=0.01 mol?L^-1?s^-1 B. υ（NO）=0.008 mol?L^-1?s^-1

C. υ（H2O）=0.003 mol?L^-1?s^-1 D. υ（NH3）=0.002 mol?L^-1?s^-1

3. 反应4A（气） 5B（气）=4C（气） 6D（气）在5L的密闭容器中进行，半分钟后，C的物质的量增加了0.3mol。下列论述正确的是（ ）。

A. A的平均反应速率是0.010 mol?L^-1?s^-1

B. 容器中含D的物质的量至少为0.45mol

C. 容器中A、B、C、D的物质的量比一定是4:5:4:6

D. 容器中A的物质的量一定增加了0.3mol

4. 在密闭容器中进行可逆反应，A与B反应生成C，其反应速率分别用υ（A）、υ（B）、υ（C）（mol?L^-1?s^-1）表示，且υ（A）、υ（B）、υ（C）之间有如下所示的关系： υ（B）=3υ（A）；3υ（C）=2υ（B）。则此反应可表示为（ ）

A. 2A 3B＝2C B. A＋3B＝2C

C. 3A B＝2C D. A＋B＝Ｃ

5. 在一个容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：

3X（气） Y（气） 2Z（气）

若最初加入的X、Y和Z都是1mol，反应中X的平均反应速率为0.12 mol?L^-1?s^-1。若要产物Z为1.8mol，反应所需的时间为（ ）

A. 5s B. 10s C. 15s D. 20s

6. 一般都能使反应速率加快的方法是（ ）。

升温；②改变生成物浓度；③增加反应物浓度；④加压

A. ①②③ B. ①③ C. ②③ D. ①②③④

7. NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体：2NO 2CO=N2 2CO2对此反应，下列叙述正确的是（ ）

A. 使用催化剂能加快反应速率

B. 改变压强对反应速率没有影响

C. 冬天气温低，反应速率降低，对人体危害更大

D. 无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响

8. 设 C CO2 2CO-Q1，反应速率为υ1；N2 3H2 2NH3 Q2，反应速率为υ2。对于上述反应，当温度升高时，υ1和υ2的变化情况为（ ）

A. 同时增大 B. 同时减小

C. υ1增大，υ2减小 D. υ1减小，υ2­增大

9. 把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率可由如图表示，在下列因素中，①盐酸的浓度，②镁条的表面积，③溶液的温度，④氯离子的浓度，影响反应速率的因素是（ ）

A. ①④ B. ③④ C. ①②③ D. ②③

10. 下表中是各组反应的反应物和反应温度，反应刚开始时，放出H2速率最快的是（ ）

2C（气）。以B的物质的量浓度改变表示反应速度υ正，υ正、υ逆与时间的关系如图所示。已知反应速率υ的单位为mol?L^-1?s^-1，则图中阴影部分的面积可表示（ ）

A. A的物质的量浓度的减少

B. B的物质的量浓度的减少

C. C的物质的量增加

D. B的物质的量减少

12. 煅烧硫铁矿产生二氧化硫，为了提高生成二氧化硫的速率，下列措施可行的是（ ）

A. 把块状矿石碾成粉末 B. 向炉内喷吹氧气

C. 使用Fe2O3作催化剂 D. 降低体系的温度

13. 在密闭容器中发生2SO2 O2 2SO3反应，现控制下列三种不同的条件：

①在400℃时，10molSO2与5molO2反应；

②在400℃时，20molSO2与5molO2反应；

③在300℃时，10molSO2与5molO2反应；

问：开始时，正反应速率最快的是_____；正反应速率最慢的是_________。

14. Fe³ 和I^-在水溶液中的反应如下：2I^- 2Fe³ = 2Fe² I2（水溶液）。正向反应速率和I^-、Fe³ 的浓度关系为υ=k[I^-]^m[Fe³ ]ⁿ（k为常数）

[Fe3 ]（ mol?L-1）		（1）	0.20	0.80	0.032k
（2）	0.60	0.40	0.144k
（3）	0.80	0.20	0.128k

通过所给数据计算得知：在υ=k[I^-]^m[Fe³ ]ⁿ中，m、n的值为______。

A. m=1，n=1 B. m=1，n=2 C. m=2，n=1 D. m=2，n=2

碘离子浓度对反应速率的影响______铁离子浓度对反应速率的影响。（选填：小于、大于、等于）

15. 在锌与某浓度的盐酸反应的实验中，一个学生得到下面的结果：

	锌的质量（g）	锌的形状	温度（℃）	溶解于酸花的时间（s）
A	2	薄片	5	400
B	2	薄片	15	200
C	2	薄片	25	100
D	2	薄片	35	50
E	2	薄片	45	25
2	粉末	15	5

利用从A到F的结果：

（1）画一幅以时间对温度的曲线图（纵轴表示时间，横轴表示温度）。

（2）利用你所画成的曲线图，你能得出关于温度影响反应速率的什么结论？

（3）20℃时，2g锌箔溶解于酸中需花多长时间？

（4）对比结果B与F，解释结果F为什么那么快？

16. 在一个容积为3L的密闭容器内进行如下反应：N2（气） 3H2（气） NH3（气）。反应开始时，n（N2）=1.5mol，n（H2）= 4.4mol，2min后，n（H2）=0.8mol。试用H2、N2和NH3的浓度变化来表示该反应的反应速率，并求出2min末的N2的浓度。

【试题答案】

1. B 2. CD 3. B 4. B 5. B 6. B

7. AC 8. A 9. C 10. D 11. B 12. AB

13. ②；③

14. C；大于

15. （1）可作如下图：

（4）对比B和F，反应温度相同，酸的浓度也相同，锌的质量也相同。但B中2g锌全部溶解用了200s的时间，而F中只需要5s的时间，F中反应速率比B中反应速率快了40倍。这是因为B中锌是块状，F中锌是粉末状，粉末状时锌与酸溶液的接触面要比块状时的接触面大得多。

16. υ（H2）=0.6 mol?L^-1?min^-1，υ（N2）=0.2 mol?L^-1?min^-1，υ（NH3）=0.4 mol?L^-1?min^-1。c（N2）=0.1 mol^。L^-1