PAGEPAGE12化學反應速率1．試驗室常用雙氧水與MnO2作用制取氧氣，寫出反應的化學方程式，反應中MnO2的作用是什么？提示：2H2O22H2O＋O2↑；催化劑。2．鎂、鐵哪種金屬更活潑？它們與同濃度的鹽酸反應，哪種金屬反應進行的更快？提示：鎂活潑；鎂與鹽酸反應進行的更快。3．依據物理學學問，如何定量地推斷一個物體移動的快慢？提示：用速率來描述：單位時間內物體移動位移的大小，即v＝eq\f(Δs,Δt)。[新知探究]探究1在容積為2L的密閉容器中發生反應：N2＋3H22NH3，在5min內，測知NH3的質量增加1.7g，則這5min內NH3的反應速率是多少？提示：v(NH3)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(\f(1.7g/17g·mol－1,2L),5min)＝0.01mol·L－1·min－1。探究2肯定條件下進行的反應：4NH3＋5O24NO＋6H2O(g)，已知NH3的反應速率為0.2mol·L－1·min－1，你能計算出O2的反應速率嗎？提示：依據化學反應速率之比等于化學計量數之比可知：v(O2)＝eq\f(5,4)v(NH3)＝eq\f(5,4)×0.2mol·L－1·min－1＝0.25mol·L－1·min－1。探究3對于反應：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，能否用CaCO3表示該反應的反應速率？提示：不能；因為CaCO3為固體，其物質的量濃度視為常數，故不能用其表示化學反應速率。[必記結論]1．化學反應速率2．對化學反應速率的正確理解——“公式中的三個量”(1)v(A)：指用A物質表示的反應速率，即運用化學反應速率時，必需指明詳細的物質。緣由：對于同一反應，用不同的物質表示反應速率時，數值可能不同，但其意義相同。(2)Δc(A)：為A濃度的變更量，一般取正值，因此A不能為固體或純液體。緣由：固體或純液體的物質的量濃度視為常數，Δc＝0。(3)Δt：一段時間，因此化學反應速率為平均值而非瞬時值。3．化學反應速率計算的“三個公式”(1)定義式：v(A)＝eq\f(ΔcA,Δt)。(2)推導式：v(A)＝eq\f(ΔnA,V·Δt)。(3)關系式：化學反應速率之比＝物質的量濃度變更量之比＝物質的量變更量之比＝化學計量數之比。[勝利體驗]1．某一反應物的濃度是2.0mol·L－1，經過4min后，它的濃度變為1.68mol·L－1，則在這4min內它的平均反應速率為()A．0.2mol·L－1·min－1B．0.1mol·L－1·min－1C．0.04mol·L－1·min－1D．0.08mol·L－1·min－1解析：選Dv＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(2.0－1.68mol·L－1,4min)＝0.08mol·L－1·min－1。2．在反應A(g)＋2B(g)=3C(g)中，2min內A的物質的量濃度減小0.2mol·L－1，則用A表示的化學反應速率為________，用C表示的化學反應速率為____________。解析：v(A)＝eq\f(ΔcA,Δt)＝eq\f(0.2mol·L－1,2min)＝0．1mol·(L·min)－1，v(C)＝3v(A)＝0.3mol·(L·min)－1。答案：0.1mol·(L·min)－10.3mol·(L·min)－1[新知探究] 探究1把形態、大小相同的鋅粒分別投入到10mL1mol·L－1的鹽酸和10mL4mol·L－1的鹽酸中，哪個化學反應速率較快？提示：鹽酸濃度越大，化學反應速率越快。探究2試驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣時，通常用鋅粉代替鋅粒，其緣由是什么？提示：鋅粉與稀硫酸的接觸面積比鋅粒與稀硫酸的接觸面積大，故能加快化學反應速率。探究3雙氧水中加入二氧化錳，為什么能快速產生氣體？提示：MnO2在H2O2的分解反應中起催化劑作用，故加入H2O2能加快H2O2的分解速率。[必記結論]1．內因——“確定因素”確定化學反應速率的主要緣由是反應物本身的性質。例如：Mg、Zn分別與等濃度的鹽酸反應時，Mg發生的反應更猛烈，反應更快。2.外因(其他條件不變時)[勝利體驗]3．試驗室中利用Zn和稀H2SO4反應制取H2，下列各項措施能加快化學反應速率的選項后打“√”，否則打“×”。(1)把稀H2SO4換成濃H2SO4()(2)適當增大H2SO4的濃度()(3)上升反應體系的溫度()(4)加入MnO2作催化劑()(5)把Zn片換成Zn粉()解析：Zn與濃H2SO4反應會生成SO2而不產生H2，變更了化學反應，(1)錯誤；適當增大H2SO4的濃度，反應速率增大，(2)正確；上升體系溫度，反應加快，(3)正確；MnO2可作KClO3、H2O2分解的催化劑，但不是該反應的催化劑，(4)錯誤；增大固體的表面積，反應速率加快，(5)正確。答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√4．如下反應條件的限制中不恰當的是()A．為了防止鐵生銹，在其表面涂一層防銹油漆B．為防止火災，在面粉廠、加油站等場所要嚴禁煙火C．為加快KClO3的分解速率而加入MnO2D．為加快H2O2的分解速率而把反應容器放到冷水中冷卻解析：選D把反應容器放到冷水中冷卻，降溫會使H2O2的分解速率變慢。[新知探究] [勝利體驗]5．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各組試驗中最先出現渾濁的是()解析：選D影響化學反應速率的因素眾多，本題從濃度和溫度兩個因素考查，只要抓住濃度越大，溫度越高，反應速率越大，便可以選出正確答案D。———————————————[關鍵語句小結]————————————————1．化學反應速率的表示方法：用單位時間內反應物濃度的削減或生成物濃度的增加來表示。2．化學反應速率的“三個公式”：(1)定義式：v＝eq\f(Δc,Δt)。(2)推導式：v＝eq\f(Δn,V·Δt)。(3)關系式：化學反應速率之比＝化學計量數之比。3．加快化學反應速率的“五個因素”：(1)增大反應物的濃度；(2)上升溫度；(3)縮小體積增大壓強(對于氣體參與的反應)；(4)加入催化劑；(5)增大固體表面積。[例1]將4molA氣體和2molB氣體在2L容器中混合并在肯定條件下發生如下反應2A(g)＋B(g)2C(g)，若2s后測得C的濃度為0.6mol·L－1，現有下列幾種說法，其中正確的是[已知反應物B的轉化率＝eq\f(ΔcB,cB始)×100%]()①用物質A表示的反應的平均速率為0.3mol·L－1·s－1②用物質B表示的反應的平均速率為0.6mol·L－1·s－1③2s時物質A的轉化率為70%④2s末物質B的濃度為0.7mol·L－1A．①③B．①④C．②③D．③④解析：選B解題時先利用所給條件列出濃度：2A(g)＋B(g)2C(g)起始濃度/mol·L－1210變更濃度/mol·L－10.60.30.62s后的濃度/mol·L－12－0.61－0.30.6依據化學反應速率的計算公式，可得v(A)＝eq\f(0.6mol·L－1,2s)＝0.3mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(0.3mol·L－1,2s)＝0.15mol·L－1·s－1。A的轉化率＝eq\f(ΔcA,cA始)×100%＝eq\f(0.6mol·L－1,2mol·L－1)×100%＝30%；2s末B的濃度為0.7mol·L－1。應用“三段式”進行化學反應速率的計算(1)基本步驟：①確定反應物或生成物的起始加入量；②確定反應過程中各物質的變更量；③確定反應進行至某時刻時各物質的量；④依據題干中的條件建立等式關系進行解答；⑤應用化學反應速率之比＝濃度變更之比＝物質的量變更之比＝化學計量數之比。(2)計算模式：設amol·L－1、bmol·L－1分別為A、B兩物質的起始濃度，mxmol·L－1為反應物A的轉化濃度，nxmol·L－1為B的轉化濃度，則：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始濃度(mol·L－1)ab00轉化濃度(mol·L－1)mxnxpxqx終態濃度(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx1．已知某反應的各物質濃度數據如下：aA(g)＋bB(g)cC(g)起始濃度(mol·L－1)3.01.002s末濃度(mol·L－1)1.80.60.8(1)據此可推算出上述方程式中各物質的化學計量數之比是________。A．9∶3∶4B．3∶1∶2C．2∶1∶3D．3∶2∶1(2)v(A)＝________________________。解析：(1)a(A)(g)＋b(B)(g)cC(g)c初(mol·L－1)3.01.00Δc(mol·L－1)1.20.40.8c末(mol·L－1)1.80.60.8所以各物質的化學計量數之比為1.2∶0.4∶0.8＝3∶1∶2，B正確。(2)v(A)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(1.2mol·L－1,2s)＝0.6mol·L－1·s－1。答案：(1)B(2)0.6mol·L－1·s－1[例2]反應3A(g)＋B(g)=2C(g)＋2D(g)，在不同條件下，用不同物質表示其反應速率，分別為：①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1則此反應在不同條件下進行得最快的是()A．③B．①C．④D．②解析：選D化學反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數之比，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，則轉化為用A表示的化學反應速率分別為①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1；②v(A)＝1.35mol·L－1·min－1；③v(A)＝0.0225mol·L－1·min－1；④v(A)＝0.675mol·L－1·min－1，所以在不同條件下，進行最快的反應是②，D項正確。化學反應速率大小的比較方法：用不同的物質表示化學反應速率并比較大小時，化學反應速率與對應物質的化學計量數之比越大，則表明反應速率越大。對于反應aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)只要比較eq\f(vA,a)、eq\f(vB,b)、eq\f(vC,c)、eq\f(vD,d)的大小即可，留意化學反應速率的單位要統一。2．反應3A(g)＋B(g)=2C(g)在三種不同的條件下進行反應，在同一時間內，測得的反應速率用不同的物質表示為：①v(A)＝1.0mol·L－1·min－1②v(C)＝0.5mol·L－1·min－1③v(B)＝0.5mol·L－1·min－1，三種狀況下的該化學反應速率大小的關系正確的是()A．①>②>③B．③>②>①C．③>①>②D．②>①>③解析：選C比較eq\f(vA,3)、v(B)、eq\f(vC,2)的大小，即①eq\f(vA,3)＝eq\f(1,3)mol·L－1·min－1，②eq\f(vC,2)＝eq\f(1,4)mol·L－1·min－1，故速率大小依次為③>①>②。[例3]在恒溫下，使反應C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一容積可變的密閉容器中進行，下列條件的變更對其反應速率幾乎無影響的是()A．上升溫度B．將容器的體積縮小一半C．保持體積不變，充入N2使體系壓強增大D．保持壓強不變，充入N2使容器體積變大解析：選C上升溫度，反應速率加快；B中體積減半，氣體濃度增大，反應速率增大；C項中，雖然體系壓強增大，但原體系中各氣體的濃度未變，反應速率不變；D項中體積變更，體系中各氣體的濃度減小，反應速率減小。壓強對化學反應速率影響的規律壓強對反應速率的影響實質上是濃度對反應速率的影響(注：此處惰性氣體指不參與反應的氣體)：(1)恒溫時：增大壓強eq\o(→,\s\up7(引起))體積縮小eq\o(→,\s\up7(引起))濃度增大eq\o(→,\s\up7(引起))反應速率加快。(2)恒容時：①充入氣體反應物eq\o(→,\s\up7(引起))濃度增大eq\o(→,\s\up7(引起))總壓強增大eq\o(→,\s\up7(引起))反應速率加快；②充入惰性氣體eq\o(→,\s\up7(引起))總壓強增大，各物質的濃度不變，反應速率不變；(3)恒壓時：充入惰性氣體eq\o(→,\s\up7(引起))體積增大eq\o(→,\s\up7(引起))各反應物濃度減小eq\o(→,\s\up7(引起))反應速率減慢。例3中增大C(s)的用量，化學反應速率如何變更？提示：化學反應速率基本不變。1．下列關于化學反應速率的說法正確的是()A．化學反應速率是指肯定時間內任何一種反應物物質的量的削減或任何一種生成物物質的量的增加B．化學反應速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時某物質的濃度為0.8mol·L－1C．依據化學反應速率的大小可以知道化學反應進行的快慢D．對于任何化學反應來說，化學反應速率越快，反應現象就越明顯解析：選C化學反應速率一般以某物質單位時間內的濃度(mol·L－1)的變更量來表示，A錯誤；反應速率為0.8mol·(L·s)－1表示1s內某物質的濃度變更了0.8mol·L－1，而不是1s時的實際濃度，B錯誤；化學反應速率有時不肯定能視察到，如酸堿中和反應瞬間即能完成，但幾乎沒有明顯現象發生，D錯誤。2．已知反應A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)在某段時間內以A的濃度變更表示的化學反應速率為1mol·(L·min)－1，則此段時間內以C表示的化學反應速率為()A．0.5mol·(L·min)－1B．1mol·(L·min)－1C．2mol·(L·min)－1D．3mol·(L·min)－1解析：選Cv(C)＝2v(A)＝2mol·(L·min)－1。3．下列措施對增大反應速率明顯有效的是()A．Al在氧氣中燃燒生成Al2O3，將鋁粉改為鋁片B．Fe與稀硫酸反應制取H2時，改用質量分數為98.3%的濃硫酸C．Zn與稀硫酸反應時，適當提高溶液的溫度D．Na與水反應時增大水的用量解析：選CA項減小了固體表面積，化學反應速率減小；B項改用98.3%濃硫酸會使鐵鈍化；C項升溫，化學反應速率增大；D項增加水的用量不會提高化學反應速率。4．