高中化学《化学反应速率》导学案+课后练习

第一节化学反应速率
[明确学习目标] 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。

2.了解化学反应速率的测量方法。

3.掌握化学反应速率的简单计算。

一、化学反应速率
1．化学反应速率是表示□01化学反应进行快慢的物理量。

2．化学反应速率用单位时间内□02反应物或生成物的浓度变化来表示，通常是用□03单位时间内□04反应物浓度的减少或□05生成物浓度的增加来表示。

3．表达式：v(A)＝Δc(A)Δt。

4．单位：常用□06mol/(L·min)或□07mol/(L·s)等。

5．在密闭容器中，合成氨的反应：N2＋3H22NH3，开始时，N2的浓度为8 mol/L，H2的浓度为20 mol/L，5 min后N2的浓度为6 mol/L，在这个反应中N2浓度的变化Δc(N2)＝□082_mol/L。

v(N2)＝Δc
Δt＝
□090.4_mol/(L·min)。

v(H2)＝□101.2_mol/(L·min)。

v(NH3)＝□110.8_mol/(L·min)。

其速率之比v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝□121∶3∶2。

二、化学反应速率的测定
1．根据颜色变化
在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，人们常利用□01颜色深浅和□02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。

2．根据释放出气体的体积
按如图所示安装两套装置A、B(锌粒大小相同)通过分液漏斗分别加入40 mL
1 mol·L－1和40 mL 4 mol·L－1的硫酸溶液后都立即产生气泡，我们可以根据□03产生相同体积的氢气所需要的时间长短来判断A、B两套装置的反应速率大小。

1．化学反应速率数值越大，是否该反应进行得越快？
提示：不一定。

对同一反应，在相同时间范围内不同物质的浓度变化表示的
反应速率数值不一定相同，但表示该反应的快慢是相同的。

不同条件下，某一反
应用不同物质的浓度变化表示的反应速率数值，只有转化为用同一物质浓度变化
表示的反应速率数值，才能真实反映出反应的快慢。

因为在化学反应中浓度变化
值与化学反应方程式中化学计量数成正比，而化学计量数不同，计算出的反应速
率数值也不同。

2．探讨有哪些方法可以测定锌与稀硫酸的化学反应速率？
提示：(1)可以通过测量收集一定体积H2所用时间的长短来测定化学反应的
反应速率；(2)可以通过测量相同时间内收集H2的多少来测定化学反应的反应速
率；(3)可以通过测量一段时间内溶液pH的变化[即c(H＋)的变化]来测定化学反应
的反应速率。

一、化学反应速率
1．化学反应速率，是某一时间段的平均速率而不是瞬时速率。

2．不论是反应物还是生成物，其化学反应速率值都取正值。

3．固体或纯液体(不是溶液)的物质的量浓度可视为一个常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。

4．对任意一个化学反应，用符号来代替具体的化学物质，反应方程式表示为m A＋n B===p Y＋q Z
(1)用不同物质表示的反应速率分别为
v(A)＝Δc(A)
Δt，v(B)＝
Δc(B)
Δt，v(Y)＝
Δc(Y)
Δt，v(Z)＝
Δc(Z)
Δt。

(2)化学反应中各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)＝m∶n∶p∶q。

[即时练]
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．化学反应速率表示化学反应在某时刻的瞬时速率
D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值
答案 B
解析反应速率通常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示，A 错误；化学反应速率为平均速率，C错误；化学反应速率均为正值，不出现负值，因为Δc(变化量)不能为负，D错误。

2．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－1·s－1 B．v(C)＝0.5 mol·L－1·s－1
C．v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1D．v(A)＝0.15 mol·L－1·s－1
答案 B
解析反应速率的单位相同，用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，数值大的反应速率快：
A.1
2
v(D)＝0.2 mol·L－1·s－1
B.1
2
v(C)＝0.25 mol·L－1·s－1
C.1
3
v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1
D．v(A)＝0.15 mol·L－1·s－1
规律方法
化学反应速率快慢的比较方法——比值法
(1)转化为同一单位表示，其转化公式为1 mol/(L·s)＝60 mol/(L·min)。

(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。

如反应a A＋b B===c C，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较v(A)
a 与v(B)
b
，
若v(A)
a ＞v(B)
b
，则A表示的反应速率比B表示的大。

二、化学反应速率的测定
1．测量锌与稀硫酸反应速率的实验设计
2．化学反应速率的测定方法
(1)利用能够直接观察的性质测定
如通过测量释放出一定体积气体的时间，或测定一定时间内气体体积的变化来测定反应速率。

(2)利用科学仪器测量物质的性质
[即时练]
3．在四种不同条件下测得反应2SO2＋O2===2SO3的反应速率如下表所示，其中反应速率最快的是()
答案 D
解析
由反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比可得：
1
2
v(SO2)＝v(O2)
＝1
2
v(SO3)，将所得数据作如下换算：(1)
1
2
v(SO2)＝0.2 mol/(L·min)；
(2)v(O2)＝0.25 mol/(L·min)；
(3)
1
2
v(SO3)＝0.25 mol/(L·min)；
(4)v(O2)＝0.3 mol/(L·min)，单位相同，数值大者反应速率快。

4．用如图装置来测量锌与2 mol·L－1硫酸溶液的反应速率，A为___________，B为____________，在做实验时还需要的测量仪器为___________，需要读取的数据是______________和______________。

答案 2 mol·L－1硫酸溶液Zn粒秒表时间注射器活塞移动的体积刻度差
解析测量反应速率应通过测定单位时间内(需要秒表)产生氢气的体积(注射器活塞移动的体积刻度差)。

本课归纳总结
化学反应速率
⎩⎪
⎨
⎪⎧概念：描述化学反应进行快慢的物理量
表达式：v＝
Δc
Δt
计算(计算大小，比较快慢)
测定方法(气体体积变化，浓度变化，显色时间等) 1．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是()
A．化学反应速率是指某一时刻、某种反应物的瞬时反应速率
B．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L －1
C．根据化学反应速率的大小可以推知化学反应的快慢
D．对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显
答案 C
解析A项中，化学反应速率是指一段时间内某种反应物或生成物的平均反应速率；B项中0.8 mol·L－1·s－1不是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1，而是指1 s内该物质的浓度变化量为0.8 mol·L－1；D项中反应速率与反应现象无必然联系。

2．反应4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g)开始进行时，CO的浓度为4 mol/L，N2的浓度为0,2 min后测得N2的浓度为0.6 mol/L，则此段时间内，下列反应速率表示正确的是()
A．v(CO)＝1.2 mol/(L·s) B．v(NO2)＝0.3 mol/(L·min)
C．v(N2)＝0.6 mol/(L·min) D．v(CO2)＝1.2 mol/(L·min)
答案 D
解析由题意知N2的反应速率为0.6 mol/L
2 min
＝0.3 mol/(L·min)，根据化学反应
速率之比等于化学计量数之比，可得D项正确。

要注意的是A项中的单位是mol/(L·s)，故不正确。

3．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L密闭的容器中混合，并在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)===x C(g)，若经2 s后测得A物质的量为2.8 mol，C的浓度为0.6 mol·L－1，下列几种说法，正确的是()
①2 s内用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1②2 s内用物质B 表示的平均反应速率为0.6 mol·L－1·s－1③2 s时物质B的转化率为70%
④x＝2
A．①③B．①④
C．②③D．③④
答案 B
解析由题干信息计算出v(A)＝4 mol－2.8 mol
2 L×2 s
＝0.3 mol·L－1·s－1，则v(B)
＝0.15 mol·L－1·s－1；2 s时A消耗1.2 mol，则B消耗0.6 mol，所以B的转化率
为30%；2 s时生成物C的浓度为0.6 mol·L－1，所以v(C)＝0.6 mol·L－1
2 s
＝0.3 mol·L
－1·s－1，v(A)∶v(C)＝2∶x＝1∶1，得x＝2，故①④正确。

4．在某恒容密闭容器中投入X、Y、W、Q四种物质，经一段时间后测得各物质的物质的量如下表所示：
A．X＋2Y===2W＋2Q B．3X＋Y＋2W===2Q
C．X＋3Y＋2Q===2W D．X＋2Y＋3Q===2W
答案 C
解析从表格数据可看出X、Y、Q的物质的量减少，而W的物质的量增加，说明X、Y、Q是反应物，W是产物。

在同一容器中，相同时间内，各物质的速率之比等于物质的量变化量之比，等于化学计量数之比。

n(X)∶n(Y)∶n(Q)∶n(W)＝(1.0 mol－0.5 mol)∶(3.0 mol－1.5 mol)∶(2.0 mol－1.0 mol)∶(2.0 mol－1.0 mol)＝1∶3∶2∶2，所以X、Y、Q、W的计量数之比为1∶3∶2∶2，选C。

5．已知某条件下，合成氨反应的数据如下：
N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)
起始浓度/mol·L－1 1.0 3.0 0.2
2 s末浓度/mol·L－10.6 1.8 1.0
4 s末浓度/mol·L－10.4 1.2 1.4
当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()
A．2 s末氨气的反应速率＝0.4 mol·(L·s)－1
B．前2 s时间内氨气的平均反应速率＝0.4 mol·(L·s)－1
C．前4 s时间内氨气的平均反应速率＝0.3 mol·(L·s)－1
D．2～4 s时间内氨气的平均反应速率＝0.2 mol·(L·s)－1
答案 A
[A篇对点强化训练]
知识点一化学反应速率
1．甲、乙两个容器内都在进行A→B的反应，甲中每分钟减少4 mol A，乙中每分钟减少2 mol A，则两容器中的反应速率()
A．甲快B．乙快
C．相等D．无法确定
答案 D
解析因为不知道甲、乙两个容器的容积，无法确定浓度，所以无法比较反应速率。

2．已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系是()
A.4
5
v(NH3)＝v(O2) B.
5
6
v(O2)＝v(H2O)
C.2
3
v(NH3)＝v(H2O) D.
4
5
v(O2)＝v(NO)
答案 D
解析根据化学方程式可得1
4
v(NH3)＝
1
5
v(O2)＝
1
4
v(NO)＝
1
6
v(H2O)，可知只有
D项正确。

3．对于反应A(g)＋3B(g)===4C(g)＋2D(g)，在相同时间内，用不同物质表示的平均反应速率如下，则反应速率最快的是()
A．v(A)＝0.4 mol/(L·s)
B．v(B)＝0.8 mol/(L·s)
C．v(C)＝1.2 mol/(L·s)
D．v(D)＝0.7 mol/(L·s)
答案 A
解析根据同一化学反应在相同的反应时间内，由不同物质表示的反应速率，其数值之比等于其化学计量数之比，则以A项为基础，通过转化均用v(A)来表示，可得B项、C项、D项的反应速率分别为4
15mol/(L·s)、0.3 mol/(L·s)、0.35 mol/(L·s)。

综上可知，本题应选A项。

4．把0.6 mol气体X和0.4 mol气体Y混合于2.0 L的密闭容器中，发生反
应：3X(g)＋Y(g)n Z(g)＋2W(g)，测得5 min末已生成0.2 mol W，又知以Z 表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则n值是()
A．1 B．2
C．3 D．4
答案 A
解析 5 min末生成0.2 mol W，则
v(W)＝
0.2 mol
2.0 L×5 min
＝0.02 mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量
数之比，可得v(Z)∶v(W)＝n
2＝
0.01 mol·L－1·min－1
0.02 mol·L－1·min－1
，n＝1。

5．反应4A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)＝0.45 mol/(L·s)
②v(B)＝0.6 mol/(L·s)
③v(C)＝0.4 mol/(L·s)
④v(D)＝0.45 mol/(L·s)
下列有关反应速率的比较中正确的是()
A．④>③＝②>①B．④<③＝②<①
C．①>②>③>④D．④>③>②>①
答案 A
解析将不同物质表示的速率换算成用同一物质表示的速率，再比较速率之间数值的大小，
①v(A)＝0.45 mol/(L·s)，
②v(B)＝0.6 mol/(L·s)换算成v(A)＝0.8 mol/(L·s)，
③v(C)＝0.4 mol/(L·s)换算成v(A)＝0.8 mol/(L·s)，
④v(D)＝0.45 mol/(L·s)换算成v(A)＝0.9 mol/(L·s)，化学反应速率由快到慢的排序为④>③＝②>①，选A。

6．在反应N2＋3H22NH3中，经一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·L －1，此段时间内用H2表示的平均速率为0.45 mol·L－1·s－1。

则反应所经过的这段时间是()
A．0.44 s B．1 s
C．1.33 s D．2 s
答案 D
解析用NH3表示的反应速率为v(NH3)＝2
3
v(H2)＝
2
3×0.45 mol·L
－1·s－1＝0.3
mol·L－1·s－1，设该段时间为t，则0.3 mol·L－1·s－1×t＝0.6 mol·L－1，t＝2 s。

知识点二化学反应速率的测定
7．在一定条件下发生反应2A(g)===2B(g)＋C(g)，将2 mol A通入2 L容积恒定的密闭容器甲中，若维持容器内温度不变，5 min末测得A的物质的量为0.8 mol。

用B的浓度变化来表示该反应的速率为()
A．0.24 mol/(L·min) B．0.08 mol/(L·min)
C．0.06 mol/(L·min) D．0.12 mol/(L·min)
答案 D
解析v(A)＝Δc
Δt
＝
(2 mol－0.8 mol)
2 L×5 min
＝0.12 mol/(L·min)，v(B)＝v(A)＝0.12
mol/(L·min)。

8．一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：
下列描述正确的是()
A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol·(L·s)－1
B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L－1
C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0%
D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)
答案 C
解析A项根据图像可知，反应进行到10 s时，Z的物质的量增加了1.58 mol，用Z表示的反应速率＝1.58 mol÷2 L÷10 s＝0.079 mol·(L·s)－1，A不正确；B项反应开始到10 s时，X的物质的量减少了1.20 mol－0.41 mol＝0.79 mol，其浓度是
0.79 mol÷2 L＝0.395 mol·L－1，B不正确；C项反应进行到10 s时，Y的物质的量减少了1.00 mol－0.21 mol＝0.79 mol，则Y的转化率＝0.79 mol
1.00 mol×100%＝79.0%，C正确；D项由于物质的量变化量之比等于相应的化学计量数之比，则化学计量数之比＝0.79∶0.79∶1.58＝1∶1∶2，所以该反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，D不正确，答案选C。

[B篇综合提升训练]
9．在密闭容器中A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。

已知v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系2v(B)＝3v(A)，3v(C)＝2v(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
答案 A
解析根据速率关系：3v(A)＝2v(B)，3v(C)＝2v(B)，得v(A)∶v(B)∶v(C)＝2∶3∶2，用不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比，所以化学方程式为2A＋3B===2C。

10．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋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B的浓度为0.7 mol·L－1
④2 s末，物质A的转化率为70%
其中正确的是()
A．①④B．①③
C．②④D．③④
答案 B
解析 2 s末C的浓度为0.6 mol·L－1，则2 s末n(C)＝0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol，由三段式表示
2A(g)＋B(g)2C(g)
开始的物质的量/mol 4 2 0
转化的物质的量/mol 1.2 0.6 1.2 2 s末物质的量/mol 2.8 1.4 1.2
v(A)＝1.2 mol
2 L×2 s
＝0.3 mol·L－1·s－1，
v(B)＝0.6 mol
2 L×2 s
＝0.15 mol·L－1·s－1，
2 s末时B的浓度c(B)＝1.4 mol
2 L
＝0.7 mol·L－1，
A的转化率为1.2 mol
4 mol×100%＝30%。

11．一定温度下，向一个容积为2 L的真空密闭容器中(事先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，3 min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.9倍，在此时间内v(H2)是()
A．0.2 mol/(L·min) B．0.6 mol/(L·min)
C．0.1 mol/(L·min) D．0.3 mol/(L·min)
答案 C
解析设3 min末N2的减小量为x mol，
由：N2＋3H2高温、高压
催化剂
2NH3
起始/mol 1 3 0
变化/mol x3x2x
3 min末/mol 1－x3－3x2x
又由同温同体积下压强之比等于物质的量之比，所以
4－2x
4
＝0.9，解得x＝0.2，
所以v(H2)＝3×0.2 mol
2 L×
3 min
＝0.1 mol/(L·min)。

12．化学反应速率可通过实验测定。

要测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算。

如比较锌粒与不同浓度硫酸溶液反应时的速率，可通过测定收集等体积H2
需要的________来实现；在KMnO 4与H 2C 2O 4反应中，可通过观察单位时间内________变化来测定该反应的速率；在Na 2S 2O 3＋H 2SO 4===Na 2SO 4＋S ↓＋SO 2↑＋H 2O 反应中，该反应的速率可通过__________________来测定。

答案 时间 溶液颜色 出现浑浊所需要的时间
解析 有气体生成的反应可以通过收集一定体积的气体需要的时间来测反应速率。

有颜色褪去或沉淀出现的反应可以利用它们出现此现象的时间来确定反应速率。

13．根据反应4FeS 2＋11O 2=====高温
2Fe 2O 3＋8SO 2，试回答下列问题。

(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率？________。

(2)当生成SO 2的速率为0.64 mol·L －1·s －1时，则氧气减少的速率为________________。

(3)如测得4 s 后O 2的浓度为2.8 mol·L －1，此时间内SO 2表示的速率为0.4 mol·L －1·s －1，则开始时氧气的浓度为______________。

答案 (1)SO 2或O 2 (2)0.88 mol·L －1·s －1 (3)5 mol·L －1
解析 (1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O 2和SO 2来表示该反应的反应速率。

(2)不同物质表示的反应速率和方程式中对应物质的化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为
0.64 mol·L －1·s －1×
118
＝0.88 mol·L －1·s
－1。

(3)此时间内SO 2表示的速率为0.4 mol·L －1·s －1，则氧气表示的速率为0.4 mol·L －1·s －1×118＝0.55 mol·L －1·s －1，所以氧气变化的浓度为0.55 mol·L －1·s －1×4 s ＝2.2 mol·L －1，则开始时氧气的浓度为2.8 mol·L －1＋2.2 mol·L －1＝5 mol·L －1。

14．向2 L 密闭容器中通入a mol 气体A 和b mol 气体B ，在一定条件下发生反应：
x A(g)＋y B(g)
p C(g)＋q D(g)
已知：平均反应速率v (C)＝12v (A)；反应2 min 时，A 的物质的量减少了1
3a mol ，B 的物质的量减少了1
2a mol ，有a mol D 生成。

回答下列问题：
(1)反应2 min内，v(A)＝________，v(B)＝________。

(2)化学方程式中，x＝________，y＝________，p＝________，q＝________。

答案(1)1
12a mol/(L·min)
1
8a mol/(L·min)
(2)231 6
解析(1)根据化学反应速率的定义：
v(A)＝Δc(A)
Δt
＝
1
3a mol
2 L×2 min
＝1
12a mol/(L·min)，
v(B)＝Δc(B)
Δt
＝
1
2a mol
2 L×2 min
＝1
8a mol/(L·min)。

(2)v(C)＝1
2
v(A)＝
1
24a mol/(L·min)，
v(D)＝
a mol
2 L×2 min
＝1
4a mol/(L·min)，
根据速率之比等于化学方程式中计量数之比，
x∶y∶p∶q＝1
12∶
1
8∶
1
24∶
1
4
，
则x＝2，y＝3，p＝1，q＝6。

15．将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)x C(g)＋2D(g)。

经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，v(C)＝0.1 mol·L－1·min－1。

则：(1)x＝________。

(2)前5 min内B的反应速率v(B)＝________。

(3)5 min时A的转化率为________。

答案(1)2(2)0.05 mol·L－1·min－1(3)50%
解析(1)v(D)＝0.5 mol·L－1
5 min
＝0.1 mol·L－1·min－1＝v(C)，由此推知x＝2。

(2)v(B)＝v(C)
2
＝
0.1 mol·L－1·min－1
2
＝0.05 mol·L－1·min－1。

(3)设起始A、B的浓度均为a mol·L－1
3A(g) ＋B(g)2C(g)＋2D(g)
起始浓度
/mol·L－1
a a 0 0 转化浓度
/mol·L－1
0.75 0.25 0.5 0.5 5 min浓度
/mol·L－1
a－0.75 a－0.25 0.5 0.5 (a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5解得：a＝1.5
所以A的转化率为αA＝0.75 mol·L－1
1.5 mol·L－1
×100%＝50%。