1、第三节 化学反应的速率和限度第 1 课时 化学反应的速率目标导航 1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。2.了解影响化学反应速率的因素。3.初步了解控制化学反应速率的常用方法。一、化学反应速率1表示化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。(1)计算公式：v A 。 cAt(2)常用单位：mol/(Ls) 或 mol/(Lmin)。2意义化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。3规律对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学
2、计量数之比。如对于反应：mA(g) nB(g) pC(g)qD(g)，v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq。点拨 (1)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。(2)无论是用某一反 应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。(3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。警示 计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物
3、质的量浓度的变化值。【议一议】1(1)某一化学反应在第 5 s 时的反应速率是 0.2 molL1 s1 的说法正确吗？(2)一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？答案 (1)不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。(2)由于 c 表示的是物质的物质的量浓度的变化，而固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量，所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。二、影响化学反应速率的因素1温度对化学反应速率影响的探究实验操作 试管中均为 23 mL 相同浓度的滴有 FeCl3 溶液的 H2O2 溶液实验现象 产生气泡速率
4、最慢 产生气泡速率较快 产生气泡速率最快实验结论 对于反应 2H2O2 2H2OO 2来说，温度= = = = =催 化 剂 越高，H 2O2 的分解速率越快2.催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象 有少量气泡出现 产生大量气 泡 产生大量气 泡实验结论 MnO2、FeCl 3 可以使 H2O2 分解的速率加快3.影响化学反应速率的因素：除温度和催化剂外，还有反应物浓度、反应物的状态、固体表面积、压强、溶剂、光照等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。点拨 1.升高温度，无论对于吸热反应还是放热反应，都能加快化学反应速率。2催化剂分为正催化剂和负催化剂，正催化 剂可以加快
5、化学反应速率， 负催化剂可以减慢化学反应速率。【议一议】2在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？(1)集气瓶中有 H2 和 Cl2 的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸： _。(2)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：_ _。(3)KI 晶体和 HgCl2 晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色 HgI2： _。(4)熔化的 KClO3 放出气泡很慢，撒入少量 MnO2 很快产生气体：_ _。(5)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：_。(6)同样大小的石灰石分别在 0.1 molL1 的盐酸和 1 molL1 的盐酸中反应速率不同：_。(7)夏天的
6、食品易变霉，冬天就不易发生该现象：_ _。(8)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温(37 )时，就可以被氧化，这是因为：_ _。答案 (1)光 (2)反应物的接触面积 (3)在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积 (4)催化剂 (5) 反应物本身的性质 (6)反应物的浓度 (7) 反应温度(8)人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应解析 影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶 剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。一、化学反应速率的计算和比较【例 1】
7、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如下反应：2A(s)B(g) 2C(g)，反应 2 s 后测得 C 的浓度为 0.6 molL1 。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03 molL 1 s1B用物质 B 表示 2 s 内的平均反应速率为06 molL 1 s1C2 s 时 v(C)0.3 molL 1 s1D2 s 时物质 B 的浓度为 0.7 molL1答案 D解析 不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A 错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C 错误；据 题目条件知 v(C)0.6 molL 1 2
8、 s0.3 molL 1 s1 ，则 v(B) 0.3 molL 1s1 20.15 molL1 s1 ，则 2 s 时物质 B 的浓度为 2 mol2 L0.6 molL 1 20.7 molL 1 ，B 错误 ，D 正确。归纳总结1化学反应速率的计算方法(1)根据 v(A) 计算。c（A）t(2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。2反应速率大小比较的两种方法同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：(1)换算成同一物 质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比较化学反 应速率与化学计量数的
9、比值。如反应 aAbB cC，要比较v(A)与 v(B)的相对大小，即比较 与 的相对大小，若 ，则v（A）a v（B）b v（A）a v（B）b用 v(A)表示的反 应速率比用 v(B)表示的反应速率大。变式训练 1 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，分别为：v(A)0.6 molL1 min1 ；v(B) 0.45 molL 1 min1 ；v(C) 0.015 molL 1 min1 ；v(D)0.45 molL1 min1则此反应在不同条件下进行最快的是( )A B C D答案 D解析 化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学
10、计量数之比，即 v(A)v(B) v(C) v(D)3122， 则用 A 表示的化学反应速率分别为：v(A)0.6 molL1 min1 ；中 v(A)3v(B)0.45 molL1 min1 31.35 molL1 min1 ；中 v(A) v(C) 0.015 molL1 min1 0.022 5 mol32 32L1 min1 ；中 v(A) v(D) 0.45 molL1 min1 0.675 molL 1 32 32min1 ，所以在不同条件下，进行最快的是，D 项正确。二、影响化学反应速率的因素【例 2】 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的 SO2 和 O2，开始反应时，按
11、反应速率由大到小的排列顺序正确的是( )甲：500 ，10 mol SO 2 和 5 mol O2 反应乙：500 ，V 2O5 作催化剂，10 mol SO 2 和 5 mol O2 反应丙：450 ，8 mol SO 2 和 5 mol O2 反应丁：500 ，8 mol SO 2 和 5 mol O2 反应A甲、乙、丙、丁 B乙、甲、丙、丁C乙、甲、丁、丙 D丁、丙、乙、甲答案 C解析 温度高，浓度大，且使用催化剂，反应速率最快，乙组最快。其次是甲，最慢的是丙。归纳总结化学反应速率影响因素注意点(1)主要因素(内因)不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反 应的物质的性质是决定化
12、学反应速率的主要因素。(2)外界因素(外因)温度：当其他条件不变时 ，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化 剂通常能极大地加快化学反应速率。浓度：当其他条件不 变时 ，增大反 应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不 变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。固体表面积 ：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。反应物状态 ：一般来说 ，配成溶液或反 应物是气体，都能增大
13、反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。变式训练 2 为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是( )A将铜片放入稀硫酸中，无现象。若再向所得溶液中加入硝酸银溶液，一段时间后，由于形成原电池，可看到有氢气生成B将除去氧化膜的大小相同、质量相同的镁条和铝条与相同浓度盐酸反应，前者速率大于后者C两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同D相同条件下等质量的块状和粉末状大理石与相同浓度盐酸反应时，粉末状的反应速率快答案 A解析 加入硝酸银溶液后
14、，铜在酸性条件下与硝酸根离子(相当于稀硝酸)反应产生 NO，不可能生成 H2，错误。1下列关于化学反应速率的说法正确的是 ( )A化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加B化学反应速率为 0.8 molL1 s1 所表示的意思是：时间为 1 s 时，某物质的浓度为 0.8 molL1C根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显答案 C解析 化学反应速率是指单位时间内反应物物质的量浓度的减少或生成物物质的量浓度的增加，是平均速率，可以表示化学反应的快慢；因为固体和纯液体的浓度是一个常数，所以不能用固体
15、和纯液体表示反应速率，所以 A、B 两项错误，C 项正确。对无明显现象的化学反应来说，无法通过现象来体现反应速率的大小。2在某一化学反应中，反应物 A 的浓度在 10 s 内从 0.8 molL1 变为 0.2 molL1 ，则在这 10 s 内 A 的化学反应速率为( )A0.02 molL 1 B0.02 molL 1 s1C0.06 molL1 s1 D 0.06 molL1 min1答案 C解析 10 s 内 A 的化学反应速率为(0.8 molL1 0.2 molL1 )10 s0.06 molL1 s1 。3在反应 C(s)CO 2(g) 2CO(g)中，不可能使反应速率明显增大的
16、措施是 ( )A增大压强 B升高温度C增大 CO2 的浓度 D增加碳的量答案 D解析 增大压强、升高温度、增大 CO2 的浓度均能增大反应速率，增加固体的用量，因其浓度是常数，故反应速率不会增加， 选 D。4把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的是 ( )盐酸的浓度 镁条的表面积溶液的温度 Cl 的浓度A B C D答案 C解析 镁与盐酸反应的离子方程式为 Mg2H =Mg2 H 2，与 H 有关，与 Cl 无关。在 镁与盐酸的反应中，刚开始时 H 的 浓度最大，反 应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应 速率还会增大，随
17、着化学反应的进行，H 浓度逐渐 减小，化学反应速率又逐渐减慢。5.某温度下，在 2 L 密闭容器中，X、Y、Z 三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示：(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_。(2)5 min 内用 Z 表示的平均反应速率为_。(3)化学反应速率受到很多因素的影响，例如：实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应，这是利用_原理加快了氢气生成的速率。答案 (1)3X Y 3Z (2)0.06 molL1 min1 (3)原电池解析 据图可知，X、 Y 是反 应物，Z 是生成物，三者的物质的量变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6
18、 mol，且该反应是可逆反应，故该反应的化学方程式是3XY 3Z。5 min 内 Z 的反应速率是 0.6 mol2 L5 min0.06 molL1 min1 。粗锌中含碳，与 锌、稀硫酸构成原电池，加快电子的转移，从而加快了化学反应速率。经典基础题题组 1 化学反应速率及计算1下列关于化学反应速率的说法，不正确的是 ( )A化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质C化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D化学反应速率常用单位有 molL1 s1 和 molL1 min1答案 C解析 化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓
19、度变化来表示，而不采用物质的质量或物质的量。2反应 4NH3(g)5O 2(g)=4NO(g)6H 2O(g)在 10 L 密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了 0.45 mol，则此反应的速率可表示为 ( )Av(NH 3) 0.01 molL 1s1Bv(O 2)0.001 molL 1 s1Cv(NO)0.001 molL 1s1Dv(H 2O) 0.045 molL 1s1答案 C解析 根据化学反应速率的计算公式：v(H2O)0.45 mol/(10 L30 s)0.001 5 molL 1 s1 ，则 v(NH3)v (NO) v(H2O)0.001 molL 1 s1
20、，46v(O2) v(H2O)0.001 25 molL 1 s1 ，故选 C。563已知某反应的各物质浓度数据如下：aA(g)bB(g) 2C(g)起始浓度(molL 1 ) 3.0 1.0 02 s 末浓度(molL 1 ) 1.8 0.6 0.8据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是 ( ) A934 B312 C213 D321答案 B解析 各物质的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。v(A) 0.6 mol/(Ls)，v(B)3.0 molL 1 1.8 molL 12 s0.2 mol/(Ls)，v(C) 0.4 1.0 molL 1 0.6 m
21、olL 12 s 0.8 molL 1 02 smol/(Ls)。化学计量数之比为 0.60.20.4，即 3 12。题组 2 化学反应速率快慢比较4在 2AB 3C4D 反应中，表示该反应速率最快的是 ( )Av(A)0.5 molL1 s1Bv(B)0.3 molL 1 s1Cv(C)0.8 molL 1 s1Dv(D)1 molL1 s1答案 B解析 正确的思路应是根据反应速率与化学方程式中化学计量数之间的关系将各物质的反应速率转化为用同一种物质表示的速率。A 项中据 v(A)推知v(B) 0.25 molL1 s1 ，C 项中据 v(C)推出 v(B)0.27 molL1 s1 ，D
22、项中据 v(D)推出 v(B)0.25 molL 1 s1 ，故反 应速率最快的是 B 选项。5反应 A3B= =2C2D 在四种不同情况下的反应速率可分别为v(A)0.15 mol/(Ls) v(B)0.6 mol/(Ls)v(C) 0.4 mol/(Ls) v(D)0.45 mol/(Ls)该反应进行的快慢顺序为_。答案 解析 根据反应速率之比等于各反应物、生成物的化学计量数之比，把各种不同物质表示的反应速率转化为同一物质(本题中以物质 A 为标准)表示的反应速率，则有v(A)v(B)13，则表示的反应速率为 v(A)0.2 mol/(Ls)；v(A)v(C)12，则表示的反应速率为 v(
23、A)0.2 mol/(Ls)；v(A)v(D)12，则表示的反应速率为 v(A)0.225 mol/(Ls) 。故反应进行的快慢顺序为 。题组 3 影响化学反应速率的因素6通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和生活质量的提高。下列各图所示的措施中，是为了增大化学反应速率的是 ( )答案 C解析 A 项为防止铁门生锈，B 项为防止橡胶老化，D 项为防止木头腐烂，三者均为了减慢化学反应速率。C 项是为了使炉火更旺，加快化学反 应速率。7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 A 项没有对比实验，错误；B 项中催化剂不
24、同，温度不同，无法比 较，错误；C 项 ，前者没有催化 剂 ，后者有催化 剂，且温度不同，无法比较，错误；D 项中只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行。8硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：Na2S2O3H 2SO4=Na2SO4SO 2SH 2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是 ( )Na2S2O3 溶液 稀 H2SO4 H2O实验反应温度/ V/mL c/(molL1 ) V/mL c/(molL1 ) V/mLA 25 5 0.1 10 0.1 5B 25 5 0.2 5 0.2 10C 35 5 0.1 10 0.1 5D 35 5 0.2 5 0.2 10答案 D解析 影响
25、化学反应速率的因素众多，本题从浓度和温度两个因素考查，非常忠实于必修 2，只要抓住浓度越大，温度越高，反 应速率越大，便可以选出正确答案 D。9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快的是( )A加热B不用稀硫酸，改用 98%浓硫酸C滴加少量 CuSO4 溶液D不用铁片，改用铁粉答案 B解析 加热、发生原电池反应、增大固体反 应物的表面积，都能加快反 应速率；浓硫酸使铁发生钝化，阻止了进一步的反应。故正确答案为 B。能力提升题10.一般情况下，金属越活泼，与酸反应的速率越快。为了探究金属 Mg、Zn、Fe 与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验：取 A、B、C 三
26、支试管，分别加入 2 mL 浓度相同的盐酸溶液。分别加入足量的、质量相等的 Mg 粉、Zn 粉、Fe 粉，立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。(1)写出铁与盐酸反应的化学方程式： _。(2)气球膨胀速度最快的是_(填试管编号) 。(3)该实验表明，实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是_。(4)步骤是实验获得成功的关键，你认为在操作过程中各小组成员之间应该如何操作？答案 (1)Fe 2HCl=FeCl2H 2 (2)A(3)镁与盐酸反应产生氢气过快不易控制，而铁与盐酸反应产生氢气较慢影响实验时间(4)应把金属粉末先分别放入气球中再将气球套在试管上，同时将气球提起，让金属同时落入
27、盐酸中以保证反应同时开始又不损失氢气。11(1)在反应 A(g)3B(g)= =2C(g)中，若以物质 A 表示的该反应的化学反应速率为 0.2 molL1 min1 ，则以物质 B 表示此反应的化学反应速率为_ molL1 min1 。(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 后测得 N2 为 1.9 mol，则以 H2 的浓度变化表示的反应速率为_ _。(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
28、为 0.06 molL1 s1 ，则在 2 s 时，容器中有_ mol A，此时 C 的物质的量浓度为_。答案 (1)0.6 (2)0.05 molL1 s1(3)8.8 0.08 molL1解析 (1)根据化学方程式中的计量数关系， ，v(B)3v(A)30.2 v（B）v（A） 31molL1 min1 0.6 molL 1 min1 。(2)解法一：3 s 内消耗的 N2 的物质的量为 2 mol1.9 mol0.1 mol，根据化学方程式 N23H 2 2NH3，可以 计算出 3 s 内消耗的 H2 的物质的量为 高 温 、高 压 催 化 剂0.3 mol，根据化学反应速率的计算公式，
29、v(H 2) 0.05 0.3 mol2 L3 smolL1 s1 。解法二：先计算出以 N2 表示的化学反应速率 v(N2) mol2 mol 1.9 mol2 L3 s 160L1 s 1，再根据化学方程式的计量数关系， 计算出以 H2 表示的化学反应速率 v(H2)3v (N2)0.05 molL 1 s1 。(3) 3A(g) B(g) 2C(g)1.0 0.5 0起 始 浓 度（molL 1）0.04 0.08转 化 浓 度（molL 1） 0.062 0.120.082 s时 浓 度（molL 1） 1.0 0.12 0.88 0.5 0.04 0.46则 2 s 时，n(A)0.
30、88 molL 1 10 L8.8 molc(C)0.08 molL 1 。12下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：溶液温度/实验序号金属质量/g 金属状态 c(H2SO4)/ (molL1 )V(H2SO4)/mL反应前 反应后金属消失的时间 /s1 0.10 丝 0.5 50 20 34 5002 0.10 粉末 0.5 50 20 35 503 0.10 丝 0.7 50 20 36 2504 0.10 丝 0.8 50 20 35 2005 0.10 粉末 0.8 50 20 36 256 0.10 丝 1.0 50 20 35 1257 0.10 丝 1.0 50 35 50 508
31、 0.10 丝 1.1 50 20 34 1009 0.10 丝 1.1 50 30 44 40分析上述数据，完成下列问题：(1)实验 4 和 5 表明_对反应速率有影响，_反应速率越快，能表明同一规律的实验还有_。(填实验序号)(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有_。(填实验序号)(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_，其实验序号是_。(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约 15 )相近，推测其原因：_。答案 (1)固体反应物的表面积 表面积越大 1、2(2)1、3、4、 6、8 或 2、5 (3) 反应温度 6、7 或 8、9(4)因为所有反应中，金属的质量和硫酸溶液体积均相等，并且硫酸过量，产生的热量相等，所以溶液的温度变化值相近解析 本题考查影响化学反应速率的因素，同时考查分析图表、解决问题的能力。既要注意表格中金属的状态不同，又要通 过对比各种数据， 综合分析得出答案。
