高中化學(xué)人教版選修4學(xué)案2-1化學(xué)反應(yīng)速率

第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率學(xué)習(xí)目標核心素養(yǎng)1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念，會定量表示化學(xué)反應(yīng)速率。2．掌握化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算。3．學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法，會比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。1.變化觀念與平衡思想：了解化學(xué)反應(yīng)速率的一般表示方法，了解化學(xué)反應(yīng)速率的其他表示方法，形成不同的反應(yīng)可用不同的方法來表示反應(yīng)速率的變化觀念。2．證據(jù)推理與模型認知：建立有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率計算的模型，掌握有關(guān)速率計算的方法。3．科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：了解化學(xué)反應(yīng)速率的測定原理和方法，學(xué)會確定變量和測定變量，通過對比的方法，研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，發(fā)展基于變量關(guān)系的證據(jù)推理素養(yǎng)。一、化學(xué)反應(yīng)速率1．定義：定量描述化學(xué)反應(yīng)進行快慢程度的物理量。2．表示方法：用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。表達式：v＝eq\f(Δc,Δt)。3．單位：常用mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1等。4．同一反應(yīng)中不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率的表示對任意一個化學(xué)反應(yīng)mA＋nB=pY＋qZ，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度分別表示為c(A)、c(B)、c(Y)和c(Z)，則反應(yīng)速率分別表示為：v(A)＝eq\f(ΔcA,Δt)，v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)，v(Y)＝eq\f(ΔcY,Δt)，v(Z)＝eq\f(ΔcZ,Δt)。二、化學(xué)反應(yīng)速率的測定1．化學(xué)反應(yīng)速率測定的基本思路化學(xué)反應(yīng)速率是通過實驗測定的。因為化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是體系中的化學(xué)物質(zhì)(包括反應(yīng)物和生成物)，所以與其中任何一種化學(xué)物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)在測量反應(yīng)速率時都可以加以利用。2．用于化學(xué)反應(yīng)速率測定的物質(zhì)的性質(zhì)(1)直接可觀察的性質(zhì)，如釋放出氣體的體積和體系的壓強。(2)依靠科學(xué)儀器才能測量的性質(zhì)，如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導(dǎo)電能力等。(3)在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或產(chǎn)物本身有比較明顯的顏色時，常常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。探究點一正確理解化學(xué)反應(yīng)速率1．化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。(1)符號：v。(2)數(shù)學(xué)表達式：v(X)＝eq\f(ΔcX,Δt)＝eq\f(ΔnX,V·Δt)。例如，對于反應(yīng)mA＋nB=pY＋qZ，用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率分別為：vA＝eq\f(ΔcA,Δt)，vB＝eq\f(ΔcB,Δt)，vY＝eq\f(ΔcY,Δt)，vZ＝eq\f(ΔcZ,Δt)(3)單位：v(X)——物質(zhì)X表示的化學(xué)反應(yīng)速率，單位：mol/(L·s)或mol·L－1·s－1等；Δc(X)——物質(zhì)X的物質(zhì)的量濃度的變化量(取正值)，單位：mol/L；Δn(X)——物質(zhì)X的物質(zhì)的量的變化量(取正值)，單位：mol；V——反應(yīng)體系的總體積，單位：L；Δt——變化的時間，單位：s、min、h等。2．理解化學(xué)反應(yīng)速率要注意的幾個問題(1)化學(xué)反應(yīng)速率的計算公式：v＝eq\f(Δc,Δt)。單位是mol·(L·s)－1或mol·(L·min)－1或mol·(L·h)－1。(2)無論是反應(yīng)物還是生成物，其化學(xué)反應(yīng)速率的值都取正值。(3)對于給定的一個化學(xué)反應(yīng)，有關(guān)的物質(zhì)的量是不斷變化的，因此化學(xué)反應(yīng)速率有平均速率和即時(瞬時)速率之分。在中學(xué)化學(xué)里，我們能夠計算的是單位時間內(nèi)的反應(yīng)速率即平均速率，而在速率圖像上的每一點則表示的是即時速率。右圖是某一反應(yīng)過程的實際反應(yīng)速率圖像。(4)由于一個化學(xué)反應(yīng)里各物質(zhì)之間的化學(xué)計量數(shù)不一定相同，所以在同一個化學(xué)反應(yīng)里，不同物質(zhì)所表示的化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)值不一定相同。雖然用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率不一定相同，但是它們的實際意義卻完全相同，即一種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率也就代表了整個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。表示化學(xué)反應(yīng)速率時，應(yīng)注明是用哪種物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率。(5)對于給定的化學(xué)反應(yīng)，aA＋bB=cC＋dD，各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比＝發(fā)生變化的物質(zhì)的量之比＝化學(xué)反應(yīng)速率之比，即abcd＝n(A)n(B)n(C)n(D)＝vAvBvCvD。(6)在一定溫度下，純固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì)，單位體積里的物質(zhì)的量保持不變，因此液態(tài)或固態(tài)純物質(zhì)物質(zhì)的量濃度可以看成常數(shù)，所以不能用純固態(tài)和純液態(tài)的物質(zhì)來表示化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。1．為什么用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比？提示：根據(jù)化學(xué)方程式，各物質(zhì)變化的濃度(即各物質(zhì)的濃度變化量)之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比，各物質(zhì)的濃度變化量再除以相同的時間即得到用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，則用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。2．在合成氨反應(yīng)中，若已知N2的化學(xué)反應(yīng)速率，能否確定相同條件下H2和NH3的化學(xué)反應(yīng)速率？提示：能夠確定，它們之間的關(guān)系為v(NH3)＝2v(N2)，v(H2)＝3v(N2)?！纠?】已知一定條件下，合成氨反應(yīng)的一些數(shù)據(jù)如下：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up17(高溫、高壓),\s\do15(催化劑))2NH3(g)起始濃度/(mol·L－1)1.03.00.22s末濃度/(mol·L－1)0.61.81.04s末濃度/(mol·L－1)0.41.21.4當(dāng)用氨的濃度增加量來表示該反應(yīng)的速率時，下列說法中錯誤的是()A．2s末氨的反應(yīng)速率為0.4mol·L－1·s－1B．前2s內(nèi)氨的平均反應(yīng)速率為0.4mol·L－1·s－1C．前4s內(nèi)氨的平均反應(yīng)速率為0.3mol·L－1·s－1D．2～4s內(nèi)氨的平均反應(yīng)速率為0.2mol·L－1·s－1【思路分析】依據(jù)定義計算化學(xué)反應(yīng)速率，找出物質(zhì)的量濃度改變量和時間?！窘馕觥緼項，不符合反應(yīng)速率的定義，2s末的速率是瞬時速率，在本題條件下是不能求解的，錯誤；氨在2s末，濃度增加了1.0mol·L－1－0.2mol·L－1＝0.8mol·L－1，故前2s內(nèi)氨的平均反應(yīng)速率為eq\f(0.8mol·L－1,2s)＝0.4mol·L－1·s－1，B正確；前4s內(nèi)氨的平均反應(yīng)速率為eq\f(1.4－0.2mol·L－1,4s)＝0.3mol·L－1·s－1，C正確；2～4s內(nèi)氨的平均反應(yīng)速率為eq\f(1.4－1.0mol·L－1,4－2s)＝0.2mol·L－1·s－1，D正確。【答案】A反應(yīng)N2＋3H22NH3，在2L密閉容器中進行，半分鐘末有0.6molNH3生成。下列表示的化學(xué)反應(yīng)速率正確的是(C)①v(NH3)＝0.6mol·(L·min)－1②v(N2)＝0.005mol·(L·s)－1③v(H2)＝0.9mol·(L·min)－1④v(NH3)＝0.02mol·(L·s)－1⑤v(H2)＝0.01mol·(L·s)－1⑥v(N2)＝0.03mol·(L·s)－1A．①③⑥ B．②④⑤C．①②③ D．④⑤⑥解析：已知半分鐘末有0.6molNH3生成，可列式求算：N2＋3H22NH3eq\f(30s轉(zhuǎn)化濃度,mol·L－1)0.150.450.3v(NH3)＝0.6mol·(L·min)－1或0.01mol·(L·s)－1，v(N2)＝0.3mol·(L·min)－1或0.005mol·(L·s)－1，v(H2)＝0.9mol·(L·min)－1或0.015mol·(L·s)－1。探究點二化學(xué)反應(yīng)速率的計算和大小比較1．化學(xué)反應(yīng)速率的計算(1)利用反應(yīng)速率的定義式v＝eq\f(Δc,Δt)求算。(2)利用化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比的規(guī)律求算。(3)利用三段式進行計算①求解化學(xué)反應(yīng)速率計算題的一般步驟：a．寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式；b．找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量；c．根據(jù)已知條件列方程計算。例如，對于反應(yīng)：mA＋nB=pC＋qD。A的濃度為amol·L－1，B的濃度為bmol·L－1，反應(yīng)進行至t1s時，A消耗了xmol·L－1，則反應(yīng)速率可計算如下：mA＋nB=pC＋qD起始濃度/mol·L－1ab0轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)最終濃度/mol·L－1a－xb－eq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)則v(A)＝eq\f(x,t1－t0)mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(nx,mt1－t0)mol·L－1·s－1，v(C)＝eq\f(px,mt1－t0)mol·L－1·s－1，v(D)＝eq\f(qx,mt1－t0)mol·L－1·s－1。②計算時注意以下量的關(guān)系a．對反應(yīng)物：c起始－c轉(zhuǎn)化＝c某時刻b．對生成物：c起始＋c轉(zhuǎn)化＝c某時刻c．轉(zhuǎn)化率：eq\f(c轉(zhuǎn)化,c起始)×100%2．化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較(1)歸一法：先統(tǒng)一單位，再依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，將同一反應(yīng)中的用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化成用同一種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，然后直接依據(jù)數(shù)值進行比較。例如：對于反應(yīng)2SO2＋O22SO3，如果a．v(SO2)＝2mol·L－1·min－1，b．v(O2)＝3mol·L－1·min－1，c．v(SO3)＝4mol·L－1·min－1，比較反應(yīng)速率的大小，可以將三者表示的反應(yīng)速率都轉(zhuǎn)化為O2表示的反應(yīng)速率再作比較。換算得出：a.v(O2)＝1mol·L－1·min－1，c.v(O2)＝2mol·L－1·min－1，則反應(yīng)速率的大小關(guān)系為b>c>a。(2)比值法：用各物質(zhì)的量表示的反應(yīng)速率除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，然后再對求出的數(shù)值進行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。例如：對于反應(yīng)mA＋nBpC＋qD，若v(A)/m>v(B)/n，則反應(yīng)速率A>B。1．對于反應(yīng)3A(g)＋B(g)=2C(g)＋2D(g)，在不同條件下，用A、B表示的反應(yīng)速率分別為條件①：v(A)＝0.6mol·L－1·min－1；條件②：v(B)＝0.45mol·L－1·min－1；則該反應(yīng)在哪個條件下的反應(yīng)速率快？提示：同一個化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示其反應(yīng)速率時，數(shù)值可能不同，所以比較同一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率的相對大小時，不能直接比較數(shù)值大小，應(yīng)先轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)、同一單位，然后再比較其數(shù)值大小，數(shù)值越大表明反應(yīng)越快。將條件①的反應(yīng)速率換算成用B表示的反應(yīng)速率為v(B)＝0.2mol·L－1·min－1，即條件②的反應(yīng)速率比條件①的反應(yīng)速率快。2．在反應(yīng)mA＋nB=pC＋qD中，若v(A)＝4mol·L－1·min－1，而v(B)＝1mol·L－1·min－1，A表示的反應(yīng)速率比B表示的反應(yīng)速率快，則m、n符合什么關(guān)系？提示：不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比＝化學(xué)計量數(shù)之比，即mn＝v(A)v(B)，已知v(A)v(B)＝41，由于A表示的反應(yīng)速率比B表示的反應(yīng)速率快，則mn<41。【例2】將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，經(jīng)4min后，測得D的濃度為0.5mol/L，c(A)c(B)＝35，C的平均反應(yīng)速率為0.125mol/(L·min)。此時A的濃度c(A)＝________，B的反應(yīng)速率為__________，x的值為________。【思路分析】在進行反應(yīng)速率計算時，一定要注意題給的量是物質(zhì)的量還是物質(zhì)的量濃度，二者之間通過容器的容積進行換算。【解析】由4min內(nèi)D的濃度變化量為0.5mol·L－1，可以求出A、B、C的濃度變化量分別為eq\f(3,2)×0.5mol·L－1、eq\f(1,2)×0.5mol·L－1、eq\f(x,2)×0.5mol·L－1。設(shè)A、B的起始濃度均為cmol·L－1，則可以得到下列關(guān)系：3A(g)＋B(g)=xC(g)＋2D(g)起始濃度(mol·L－1)cc00轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)0.750.250.25x0.54min后濃度(mol·L－1)(c－0.75)(c－0.25)0.25x0.5由題意c(A)c(B)＝(c－0.75)(c－0.25)＝35，解得c＝1.5，則4min后c(A)＝cmol·L－1－0.75mol·L－1＝0.75mol·L－1。根據(jù)v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)或先求v(D)再根據(jù)v(B)v(D)＝12，求得v(B)＝0.0625mol·L－1·min－1。根據(jù)v(B)v(C)＝12＝1x，求得x＝2。【答案】0.75mol·L－10.0625mol·L－1·min－12將4molA氣體和2molB氣體在2L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)＋B(g)2C(g)，若經(jīng)2s后測得C的濃度為0.6mol/L，現(xiàn)有下列幾種說法：①用物質(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3mol/(L·s)；②用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6mol/(L·s)；③2s時物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%；④2s時物質(zhì)B的濃度為0.7mol/L。其中正確的是(B)A．①③ B．①④C．②③ D．③④解析：解題時先利用所給條件列出反應(yīng)式：2A(g)＋B(g)2C(g)起始濃度mol/Leq\f(4,2)＝2eq\f(2,2)＝102s時濃度mol/L2－0.6＝1.41－eq\f(0.6,2)＝0.70.6利用算出的數(shù)據(jù)，就可以對各說法進行分析。①依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義可知：v(A)＝eq\f(2mol/L－1.4mol/L,2s)＝0.3mol/(L·s)。②同理可得：v(B)＝eq\f(1mol/L－0.7mol/L,2s)＝0.15mol/(L·s)。③依據(jù)轉(zhuǎn)化率的定義可知：A的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(2mol/L－1.4mol/L,2mol/L)×100%＝30%。④2s時B的濃度為0.7mol/L。檢查4個選項，只有①④正確，故正確答案為B。探究點三化學(xué)反應(yīng)速率的圖像的分析化學(xué)反應(yīng)速率圖像是化學(xué)反應(yīng)速率變化狀況在直角坐標系中以圖的形式表達的結(jié)果，是化學(xué)反應(yīng)速率變化規(guī)律的反映。認識和應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率圖像時，要立足于化學(xué)反應(yīng)方程式，應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率變化的規(guī)律，分析直角坐標系及其圖像的含義。1．化學(xué)反應(yīng)速率圖像一般有兩種(1)速率—時間圖像：此類圖像定性地提示了各物質(zhì)的速率隨時間而變化的規(guī)律。(2)濃度(或物質(zhì)的量)—時間圖像：此類圖像能說明各反應(yīng)體系組分(或某一成分)在反應(yīng)過程中的變化情況。2．解答此類題目時，應(yīng)注意的問題(1)要看清楚“橫軸和縱軸”的意義。橫軸一般表示時間，要看清縱軸表示的物理量，是速率還是濃度(或者物質(zhì)的量)。(2)弄清圖像上“點”的意義，特別是一些特殊點(如與坐標軸的交點、轉(zhuǎn)折點、幾條曲線的交叉點)的意義，找出曲線上的特殊點，并理解其含義。(3)弄清圖像上“線”所示的增減性，弄清圖像斜率的大小及意義。根據(jù)縱軸隨橫軸的變化情況，正確判定曲線走勢，理解曲線斜率出現(xiàn)變化的原因。3．由圖像推導(dǎo)化學(xué)方程式的方法(1)反應(yīng)物及生成物的確定。反應(yīng)開始時，反應(yīng)物的物質(zhì)的量、質(zhì)量或濃度隨反應(yīng)的進行減??；生成物的物質(zhì)的量、質(zhì)量或濃度隨反應(yīng)的進行增加。(2)化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)的確定?；瘜W(xué)計量數(shù)之比＝物質(zhì)的量變化量之比＝濃度的變化量之比＝化學(xué)反應(yīng)速率之比。(3)反應(yīng)是否可逆的確定。觀察最終濃度或物質(zhì)的量隨時間的變化，即是否具有與橫軸平行的直線存在，若存在，則反應(yīng)為可逆反應(yīng)。例如：某溫度時，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖像可進行如下計算：(1)某物質(zhì)的平均速率、轉(zhuǎn)化率，如v(X)＝eq\f(n1－n3,V·t3)mol/(L·s)，Y的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(n2－n3,n2)×100%。(2)確定化學(xué)方程式的系數(shù)之比如X、Y、Z三種物質(zhì)的系數(shù)比為(n1－n3)(n2－n3)n2?！纠?】一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是()A．反應(yīng)開始到10s，用Z表示的反應(yīng)速率為0.158mol·L－1·s－1B．反應(yīng)開始到10s，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79mol·L－1C．反應(yīng)開始到10s時，Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%D．反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)Z(g)【思路分析】分析化學(xué)反應(yīng)速率的圖像，應(yīng)注意以下幾個方面：(1)看起點，分清反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，生成物多數(shù)以原點為起點。(2)靈活應(yīng)用“反應(yīng)速率之比＝化學(xué)計量數(shù)之比＝濃度變化量之比＝物質(zhì)的量變化量之比”這一公式求算化學(xué)反應(yīng)速率、確定物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)、書寫化學(xué)方程式。【解析】由圖像數(shù)據(jù)計算不同物質(zhì)的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比，也就是化學(xué)計量數(shù)之比，然后即可推出化學(xué)方程式。由圖像可知：X、Y的物質(zhì)的量逐漸減少，為反應(yīng)物，Z的物質(zhì)的量逐漸增多，為生成物。它們的物質(zhì)的量變化分別為X：(1.20－0.41)mol＝0.79mol；Y：(1.00－0.21)mol＝0.79mol；Z：(1.58－0)mol＝1.58mol。A項：v(Z)＝eq\f(ΔcZ,Δt)＝eq\f(1.58mol,2L×10s)＝0.079mol·L－1·s－1；B項：Δc(X)＝eq\f(ΔnX,V)＝eq\f(0.79mol,2L)＝0.395mol·L－1；C項：Y的轉(zhuǎn)化率為eq\f(n轉(zhuǎn),n總)＝eq\f(0.79mol,1.00mol)×100%＝79.0%；D項：化學(xué)方程式各物質(zhì)的系數(shù)之比等于轉(zhuǎn)化的各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，也等于各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比，所以化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)。由于10s后X、Y、Z的物質(zhì)的量均保持不變，故為可逆反應(yīng)。【答案】C用大理石(雜質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng))與稀鹽酸反應(yīng)制CO2，實驗過程記錄如右圖所示，下列有關(guān)說法正確的是(B)A．OE段表示的反應(yīng)速率最快B．EF段表示的反應(yīng)速率最快，收集的CO2最多C．FG段表示的收集CO2最多D．OG段表示隨著時間的推移，反應(yīng)速率逐漸增大解析：CaCO3與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O，圖像的橫坐標是時間，縱坐標是生成二氧化碳的體積，很明顯是用單位時間內(nèi)放出CO2的體積來表示其反應(yīng)速率的，表現(xiàn)在圖像上就是曲線的斜率，斜率越大，反應(yīng)速率越大，放出的CO2越多。由圖可以看出，EF段反應(yīng)速率最快，收集的CO2最多；整個反應(yīng)過程中，反應(yīng)速率加快的幅度先小(OE段)后大(EF段)再小(FG段)，而不是逐漸增大，所以只有B項正確。探究點四化學(xué)反應(yīng)速率的測定1．測定思路基本思路化學(xué)反應(yīng)速率是通過實驗測定的。因為化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是體系中的化學(xué)物質(zhì)，所以與其中任何一種化學(xué)物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)在測量化學(xué)反應(yīng)速率時都可以利用用于化學(xué)反應(yīng)速率測量的基本性質(zhì)①可直接觀察的性質(zhì)：如釋放氣體的體積和體系的壓強；②依靠科學(xué)儀器才能測量的性質(zhì)：如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導(dǎo)電能力等；③在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或產(chǎn)物本身有比較明顯的顏色時，常利用顏色的深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率2.測量化學(xué)反應(yīng)速率時，常采用的物理方法(1)量氣法：對于反應(yīng)2H2O2eq\o(=,\s\up17(MnO2))2H2O＋O2↑，可測量反應(yīng)中唯一的氣體產(chǎn)物氧氣在溫度、壓強一定時的體積變化；(2)比色法：由于物質(zhì)對待定波長的光的吸收性能不同，因此可以通過吸光度來測定反應(yīng)物濃度。例如，在丙酮的溴化反應(yīng)過程中：CH3COCH3＋Br2→CH3COCH2Br＋HBr，有色反應(yīng)物Br2吸收波長為450nm的光波，因此可用分光光度計測量溶液對該波長的吸光度，據(jù)此計算化學(xué)反應(yīng)速率；(3)電導(dǎo)法：根據(jù)離子導(dǎo)電能力的差異，通過電導(dǎo)率的變化測定反應(yīng)物中離子濃度的變化，從而計算化學(xué)反應(yīng)速率。例如，在乙酸乙酯皂化反應(yīng)中：CH3COOC2H5＋OH－→CH3COO－＋C2H5OH，由于OH－的電導(dǎo)率遠大于CH3COO－的電導(dǎo)率，可以利用電導(dǎo)儀測量出溶液電導(dǎo)率的變化，據(jù)此求得OH－濃度的變化，從而求得化學(xué)反應(yīng)速率；(4)此外，激光技術(shù)也已廣泛應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)速率的測定。3．實驗探究實驗?zāi)康臏y量鋅與硫酸的反應(yīng)速率實驗用品錐形瓶、雙孔塞、分液漏斗、直角導(dǎo)管、50mL注射器、鐵架臺、秒表、鋅粒、1mol/L硫酸、4mol/L硫酸實驗步驟①按如右圖所示連接裝置，加入40mL1mol/L硫酸，測量收集10mLH2所用的時間；②按如右圖所示連接另一套裝置，加入40mL4mol/L硫酸，測量收集10mLH2所用的時間實驗現(xiàn)象鋅與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；收集10mL氣體，②所用時間比①所用時間短實驗結(jié)論4mol/L硫酸與鋅反應(yīng)比1mol/L硫酸與鋅反應(yīng)的反應(yīng)速率大注意事項：上述實驗是一個對比實驗，除濃度外，需要控制其他條件都相同，這樣才能得出不同濃度時反應(yīng)速率的數(shù)據(jù)。需要控制的條件：控制的條件鋅粒鋅粒的形狀、大小、質(zhì)量等必須相同硫酸兩種不同濃度的硫酸的溫度、加入的快慢等必須相同裝置裝置采用的分液漏斗、錐形瓶規(guī)格必須相同；兩套裝置的氣密性均必須良好環(huán)境兩套裝置所處環(huán)境溫度必須相同對于上述實驗，還能根據(jù)反應(yīng)速率相關(guān)量的哪些變化來測定鋅與硫酸的反應(yīng)速率？提示：(1)相同時間段內(nèi)產(chǎn)生H2體積的多少。(2)相同時間段內(nèi)溶液中H＋濃度的變化。(3)相同時間段內(nèi)鋅粒質(zhì)量、Zn2＋濃度的變化。(4)用傳感器測定體系中氣體壓強的變化、溶液中溫度的變化、導(dǎo)電能力的變化等?！纠?】某化學(xué)興趣小組設(shè)計實驗探究反應(yīng)速率的測定和比較。[實驗步驟](1)取一套裝置(裝置如圖所示)，加入40mL1mol·L－1的稀硫酸，測量收集10mLH2所需的時間。(2)取另一套裝置，加入40mL4mol·L－1的硫酸，測量收集10mLH2所需的時間。[實驗現(xiàn)象]鋅跟硫酸反應(yīng)__________________，收集10mL氣體，(2)所用時間比(1)所用時間________。[實驗結(jié)論]4mol·L－1硫酸與鋅反應(yīng)比1mol·L－1硫酸與鋅反應(yīng)速率________。[注意事項](1)鋅粒的顆粒(即表面積)大小________；(2)40mL的硫酸要迅速加入；(3)裝置________，且計時要迅速準確；(4)氣體收集可以用排水量氣裝置代替。[實驗討論]除本實驗測定反應(yīng)速率的方法外，可行的方案還有：(1)___________________________________________________；(2)___________________________________________________；(3)___________________________________________________。【解析】Zn與H2SO4發(fā)生反應(yīng)生成H2，故看到有氣泡產(chǎn)生，因反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)越快，故實驗(2)比(1)所用時間短，此時要保證鋅粒的表面積相同，同時該實驗裝置氣密性要良好。測定該實驗的反應(yīng)速率還有如下方法：(1)測定單位時間內(nèi)產(chǎn)生H2的體積；(2)測一段時間內(nèi)H＋的濃度變化；(3)測一段時間內(nèi)鋅粒質(zhì)量的變化?！敬鸢浮縖實驗現(xiàn)象]產(chǎn)生氣泡短[實驗結(jié)論]大[注意事項](1)基本相同(3)氣密性良好[實驗討論](1)測定單位時間內(nèi)產(chǎn)生H2的體積(2)測定一段時間內(nèi)H＋的濃度變化(3)測定一定時間內(nèi)鋅粒質(zhì)量變化(任意兩條即可)某溫度下按如圖安裝好實驗裝置，在錐形瓶內(nèi)盛6.5g鋅粒(顆粒大小基本相同)，通過分液漏斗加入40mL2.5mol/L的硫酸溶液，將產(chǎn)生的H2收集在一個注射器中，用時10s時恰好收集到氣體的體積為50mL(若折合成0℃、101kPa條件下的H2A．用鋅粒來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為0.013g/sB．忽略錐形瓶內(nèi)溶液體積的變化，用H＋來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為0.01mol/(L·s)C．忽略錐形瓶內(nèi)溶液體積的變化，用Zn2＋來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為0.01mol/(L·s)D．用H2來表示10s內(nèi)該反應(yīng)的速率為0.0002mol/s解析：10s時產(chǎn)生的H2為0.002mol。Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑11110．002mol0.002mol0.002mol0.002mol反應(yīng)掉的m(Zn)＝0.002mol×65g/mol＝0.130gv(Zn)＝eq\f(0.13g,10s)＝0.013g/s，v(H＋)＝eq\f(\f(0.004mol,0.04L),10s)＝0.01mol/(L·s)，v(Zn2＋)＝eq\f(\f(0.002mol,0.04L),10s)＝0.005mol/(L·s)，v(H2)＝eq\f(0.002mol,10s)＝0.0002mol/s。1．下列說法正確的是(C)A．化學(xué)反應(yīng)速率是對可逆反應(yīng)而言的，非可逆反應(yīng)不談化學(xué)反應(yīng)速率B．在可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率是正值，逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率是負值C．在同一化學(xué)反應(yīng)里，其化學(xué)反應(yīng)速率可以用反應(yīng)物濃度的改變來表示，也可以用生成物濃度的改變來表示，其數(shù)值可能相同，也可能不相同D．化學(xué)反應(yīng)速率的單位可以是g·L－1·s－1，也可以是kg·L－1·s－1，甚至可以用t·L－1·s－1等來表示解析：本題考查對化學(xué)反應(yīng)速率概念的認識。由其概念：“單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加”可以看出：它適合所有的反應(yīng)，并非專指可逆反應(yīng)，所以A不正確；單位時間是正值，反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增大也是正值，那么其比也必為正值，所以B不正確。由化學(xué)反應(yīng)速率的概念公式可以看出D不正確。2．下列說法中，正確的是(C)A．化學(xué)反應(yīng)速率是指一定時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物物質(zhì)的量的減少或任何一種生成物物質(zhì)的量的增加B．化學(xué)反應(yīng)速率為0.8mol·L－1·s－1是指1秒鐘時某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L－1C．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的大小可以知道化學(xué)反應(yīng)進行的快慢D．對于任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯解析：反應(yīng)速率不能用純液體或純固體的物質(zhì)的量的變化來表示，故A錯誤；反應(yīng)速率是平均反應(yīng)速率而不是瞬時反應(yīng)速率，故B不正確；有些反應(yīng)，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)現(xiàn)象不一定越明顯，如酸堿的中和反應(yīng)等，故D不正確。3．下列四個數(shù)據(jù)都表示合成氨的反應(yīng)速率，其中能代表是同一反應(yīng)的是(D)①v(N2)＝0.3mol·L－1·min－1②v(NH3)＝0.9mol·L－1·min－1③v(H2)＝0.6mol·L－1·min－1④v(H2)＝0.0225mol·L－1·s－1A．①② B．①③C．③④ D．②④解析：將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，若數(shù)值相等，則代表同一反應(yīng)。①v(N2)＝0.3mol·L－1·min－1；②v(N2)v(NH3)＝12，則v(N2)＝0.45mol·L－1·min－1，③v(N2)v(H2)＝13，則v(N2)＝0.2mol·L－1·min－1；④v(N2)v(H2)＝13，則v(N2)＝eq\f(1,3)×0.0225×60mol·L－1·min－1＝0.45mol·L－1·min－1，故②④代表同一反應(yīng)，D項正確。4．反應(yīng)4A(g)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，經(jīng)2min，B的濃度減少了0.6mol/L。下列反應(yīng)速率的表示正確的是(A)A．用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol/(L·min)B．用C表示的反應(yīng)速率是0.2mol/(L·s)C．2min末的反應(yīng)速率，用B表示是0.3mol/(L·min)D．2min內(nèi)，用B和C表示的反應(yīng)速率之比為23解析：由反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達式可求出B的反應(yīng)速率是0.3mol/(L·min)。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，可求出A、C的反應(yīng)速率分別是0.4mol/(L·min)和0.2mol/(L·min)，A項正確，B項錯誤；反應(yīng)速率表示的是平均反應(yīng)速率而不是瞬時反應(yīng)速率，C項錯誤；用B和C表示的反應(yīng)速率之比為32，D項錯誤。5．在某恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2＋3H2eq\o(,\s\up17(高溫、高壓),\s\do15(催化劑))2NH3，經(jīng)過一段時間后，NH3的濃度增加了0.6mol·L－1。在該段時間內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為0.45mol·L－1·s－1，則反應(yīng)所經(jīng)過的時間是(D)A．0.44s B．1sC．1.33s D．2s解析：NH3的濃度增加了0.6mol·L－1，則H2的濃度減少了0.9mol·L－1，根據(jù)v＝eq\f(Δc,Δt)可知，v(H2)＝eq\f(ΔcH2,Δt)，Δt＝eq\f(ΔcH2,vH2)＝eq\f(0.9mol·L－1,0.45mol·L－1·s－1)＝2s。6．A、B、C、D四種物質(zhì)都是氣體，對反應(yīng)：4A＋5B4C＋6D在5L的密閉容器中進行，30s后C的物質(zhì)的量增加了0.30mol。則下列敘述正確的是(B)A．A的平均反應(yīng)