資源簡介

化學　必修 第二冊（魯科）
第3節　化學反應的快慢和限度
第1課時　化學反應的快慢
核心素養 學業要求
發展對化學變化的微觀認識，認識化學反應是有一定速率的，初步形成實驗探究化學反應規律的思路方法。 1.了解化學反應速率的概念及平均速率的表示方法，并能計算化學反應速率。 2.運用控制變量法設計實驗探究溫度、濃度、催化劑、接觸面積對化學反應速率的影響。
1.化學反應速率
(1)定義：描述化學反應快慢的物理量。
(2)表示方法：用單位時間內某反應物濃度的減少量(絕對值)或某生成物濃度的增加量來表示。
(3)對于在體積固定的容器中進行的化學反應aA＋bB===cC＋dD，以反應物B來表示，反應的化學反應速率為：v(B)＝。
(4)單位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因：化學反應速率的大小主要取決于物質本身的內在性質。
(2)外因：在其他條件相同時：
3.調控化學反應速率的意義
1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)可以用任何物質表示化學反應速率。(　　)
(2)反應速率的單位通常為mol·s－1或mol·min－1。(　　)
(3)反應速率越大，則反應現象越明顯。(　　)
(4)對同一個化學反應，用不同物質表示的化學反應速率，其數值越大，則表示化學反應速率越快。(　　)
(5)無論是放熱反應還是吸熱反應，溫度升高，反應速率一定加快。(　　)
(6)壓強變化，則化學反應速率一定會變化。(　　)
(7)鐵和硫酸反應時，硫酸濃度越大，產生的H2的速率越快。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ (6)×　(7)×
2.下列對化學反應速率的理解正確的是(　　)
A.化學反應速率表示的是化學反應進行的快慢
B.同一化學反應用不同物質表示數值一定不同
C.化學反應速率可以用任何一種反應物或生成物來表示
D.化學反應速率可以是正值，也可以是負值
答案　A
3.下列關于化學反應速率的說法正確的是(　　)
A.化學反應速率是指某一時刻，某種反應物的瞬時反應速率
B.化學反應速率為“0.8 mol·L-1·s-1”表示反應在1 s時某物質的濃度為0.8 mol·L-1
C.根據化學反應速率的大小可以知道化學反應進行得快慢
D.對于任何化學反應來說，都是反應物的質量越大，反應越快
答案　C
4.在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反應中，經過一段時間后，NH3的濃度增加了0.8 mol·L-1，在此時間內用NH3表示的反應速度為0.2 mol·L-1·s-1。則這一段的時間是(　　)
A.1 s B.2 s
C.4 s D.2.33 s
答案　C
解析　據v(NH3)＝，則Δt＝＝4 s。
5.鎂條和鹽酸反應迅速產生大量的氫氣，欲使反應速率減慢，可采取的措施有(　　)
①降溫　②把鎂條粉碎　③加入蒸餾水使鹽酸變稀　④升溫
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
答案　C
探究一　化學反應速率
1.化學反應速率的表達式：v(A)＝＝，其中Δc(A)表示反應物(生成物)A濃度的變化量，Δn(A)表示反應物(生成物)A物質的量的變化量，若A為氣體，V表示反應容器的體積，若A為溶質，V表示溶液體積，Δt表示時間的變化量。
2.對于一個具體的化學反應，反應物和生成物的物質的量的變化是按化學方程式中化學計量數之比進行的，所以化學反應中各物質的反應速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量數之比。
對于反應aA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固體或純液體)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
3.化學反應速率的理解
(1)對于有固體或純液體參加的反應，由于固體或純液體的濃度為一常數，所以不用固體或純液體表示反應速率。
(2)Δt表示某一時間段，故化學反應速率是平均速率，而非瞬時速率。
(3)無論是用反應物還是用生成物表示化學反應速率，化學反應速率都取正值。
(4)表示化學反應速率時，必須指明具體的物質，因為同一化學反應用不同的物質表示反應速率，其數值可能不同。在同一時間內的同一個化學反應里，雖然用不同物質表示的化學反應速率不一定相同，但它們表示的意義相同，即一種物質的化學反應速率就代表了整個化學反應的反應速率。
“三段式”模板突破化學反應速率的計算 (1)寫出有關反應的化學方程式； (2)找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量； (3)根據已知條件列方程式計算。 例如：化學方程式　　　　mA(g)＋nB(g) pC(g) 起始濃度/(mol·L－1) a b c 轉化濃度/(mol·L－1) x 某時刻濃度/(mol·L－1) a－x b－ c＋
1.某溫度下，濃度都是1 mol·L－1的兩種氣體X2和Y2，在密閉容器中反應生成氣體Z，經過t min后，測得物質的濃度分別為c(X2)＝0.4 mol·L－1、c(Y2)＝0.8 mol·L－1、c(Z)＝0.4 mol·L－1，則該反應的化學方程式可表示為(　　)
A.X2＋2Y22XY2 B.2X2＋Y22X2Y
C.3X2＋Y22X3Y D.X2＋3Y22XY3
答案　C
解析　此時間段內X2和Y2的濃度分別減少了0.6 mol·L－1和0.2 mol·L－1，而Z的濃度增加了0.4 mol·L－1，因此根據濃度變化量之比等于相應的化學計量數之比可知，反應的化學方程式可表示為3X2＋Y22Z，根據原子守恒可知Z的化學式為X3Y，故C正確。
2.對于反應A2(g)＋3B2(g)===2C(g)＋D(g)，不同條件下，其化學反應速率最快的是(　　)
A.v(B2)＝0.8 mol/(L·s) B.v(D)＝0.6 mol/(L·s)
C.v(C)＝0.6 mol/(L·s) D.v(A2)＝0.8 mol/(L·min)
答案　B
化學反應快慢的比較 (1)同一反應不同條件或者不同時段內的反應速率比較時，先換算成同一物質、相同單位的反應速率，數值大的反應速率快。 (2)對于反應aA＋bB===cC，將v(A)∶v(B)的值與a∶b的值進行比較，若v(A)∶v(B)＝a∶b，二者速率相等；若v(A)∶v(B)>a∶b，v(A)>v(B)；v(A)∶v(B)探究二　影響化學反應速率的因素
1.根據變量控制方法探究影響化學反應速率的因素
編號 實驗內容 實驗現象 實驗結論
Ⅰ 表面積大致相同的鎂條產生氣泡較快，鐵片生成氣泡較慢 物質性質決定化學反應速率
Ⅱ 質量相等的粉末狀碳酸鈣產生氣泡較快，塊狀碳酸鈣產生氣泡較慢 接觸面積越大，則反應速率越快
Ⅲ 加入3 mol·L－1鹽酸的試管中放出大量氣泡，加入0.5 mol·L－1鹽酸的試管中緩慢放出氣泡 反應物濃度越大，化學反應速率越快
Ⅳ 加入MnO2后的H2O2溶液產生大量氣泡，未加MnO2的H2O2溶液生成氣泡很緩慢 加入催化劑，反應速率加快
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因
不同的化學反應，具有不同的化學反應速率，因此，反應物本身的性質是決定化學反應速率的主要因素。
(2)外因
①濃度
a.在一定條件下，增大反應物濃度能加快化學反應速率，減小反應物濃度能降低化學反應速率。
b.在一定溫度下，固體或純液體物質的濃度是一個常數，改變其用量，對化學反應速率無影響。
②溫度
a.對任何化學反應都適用，且不受反應物狀態的影響。
b.不論是吸熱反應還是放熱反應，升高溫度都能增大化學反應速率，降低溫度都能減小化學反應速率。
③壓強
由于固體或液體的體積受壓強的影響很小，所以壓強只影響有氣體參加的化學反應的反應速率。壓強對化學反應速率的影響實質是通過改變濃度對化學反應速率的影響實現的。
a.恒溫恒容時：
ⅰ.充入氣體反應物(壓強增大)―→濃度增大―→反應速率加快；
ⅱ.充入惰性氣體―→總壓強增大，各物質的濃度不變，反應速率不變(注：此處惰性氣體指不參加反應的氣體)。
b.恒溫恒壓時：充入惰性氣體―→體積增大―→各反應物濃度減小―→反應速率減慢。
④催化劑
其他條件相同時，加入合適的催化劑，能夠增大化學反應速率。
⑤反應物間的接觸面積
其他條件相同時，反應物間的接觸面積越大，化學反應速率越快。
⑥其他因素
溶劑、光波、電磁波、超聲波等。
3.向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按正反應速率由大到小排列順序正確的是(　　)
甲500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2的反應
乙500 ℃，用V2O5做催化劑，10 mol SO2和5 mol O2的反應
丙450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反應
丁500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反應
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙
C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
答案　B
解析　由溫度可知，丙中反應速率最慢；溫度相同時，乙中使用催化劑，則反應速率最快，甲與丁比較，甲中濃度大，反應速率快，則按正反應速率由大到小排列順序應為乙、甲、丁、丙。
4.對于反應C(s)＋CO2(g)??2CO(g)，下列措施可使反應速率加快的是(　　)
①升高溫度　②增加碳的量　③恒溫恒容下通入CO2　④恒溫恒壓下充入N2　⑤恒溫恒容下充入N2
A.①③④ B.②④
C.①③ D.③⑤
答案　C
解析　①對：升高溫度，反應速率加快。②錯：碳是固體，增加固體的量，反應速率不變。③對：恒溫恒容下通入CO2，由于容器容積不變，所以二氧化碳的濃度增大，反應速率加快。④錯：恒溫恒壓下充入不參加反應的N2，容器體積增大，參與反應的物質的濃度降低，反應速率減慢。⑤錯：恒溫恒容下充入N2，容器體積不變，參與反應的物質的濃度不變，反應速率不變。
對于溶液中進行的離子反應 (1)化學反應速率與壓強無關。 (2)根據離子反應方程式分析所加物質對化學反應速率是否有影響。如鋅與稀硫酸反應，SO沒有參與離子反應，增大c(SO)對反應速率沒有影響，但要注意所加試劑對參加反應的離子濃度是否有影響。
本課小結
課時作業
一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)
1.在2 L的密閉容器中發生反應：A(g)＋2B(g)===3C(g)，經過3 min后A的物質的量由10 mol變為7 mol，則下面表示的反應速率正確的是(　　)
A.vA＝1 mol·L－1·min－1 B.vA＝3 mol·L－1·min－1
C.vA＝2 mol·L－1·min－1 D.vA＝0.5 mol·L－1·min－1
答案　D
解析　經過3 min后A的物質的量由10 mol變為7 mol，則A的物質的量減少了3 mol，濃度的減少量是＝1.5 mol·L－1，所以用物質A表示的反應速率vA＝＝0.5 mol·L－1·min－1，D正確。
2.對于化學反應3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反應速率關系中正確的是(　　)
A.v(W)＝3v(Z) B.2v(X)＝3v(Z)
C.2v(X)＝v(Y) D.3v(W)＝2v(X)
答案　C
解析　同一個化學反應中各物質表示的反應速率之比等于其相應的化學計量數之比，則根據反應的化學方程式可知應該有v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝3∶2∶4∶3，故C正確。
3.下列表示的是化學反應A(g)＋2B(g)===C(g)＋D(g)在不同條件下的反應速率，其中最快的是(　　)
A.v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1 B.v(B)＝0.5 mol·L－1·s－1
C.v(C)＝0.25 mol·L－1·s－1 D.v(D) ＝0.2 mol·L－1·s－1
答案　A
4.下列措施對加快反應速率明顯有效的是(　　)
A.Na與水反應時增加水的用量
B.Fe與稀硫酸反應制取氫氣時，改用濃硫酸
C.在K2SO4溶液與BaCl2溶液反應時，增大壓強
D.將鋁片改為鋁粉，做鋁與氧氣反應的實驗
答案　D
5.一定能使化學反應速率加快的措施是(　　)
①擴大容器容積　②使用正催化劑　③增大反應物的物質的量　④升高溫度　⑤縮小容器容積　⑥增大壓強
A.②③ B.②③④⑥
C.②③④⑤ D.②④
答案　D
解析　①對于有氣體參加的反應，擴大容器容積，會使物質的濃度降低，反應速率減慢，但對無氣體參加的反應沒有影響；③若反應物是固體或純液體物質，則增大反應物的物質的量，化學反應速率不變；⑤對于有氣體參加的反應，縮小容器容積，會導致氣體的濃度增大，化學反應速率加快，但對無氣體參加的反應沒有影響；⑥若反應無氣體參加，則增大壓強，化學反應速率不變。
6.CaCO3與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的物質的量與反應時間的關系如圖所示，下列結論不正確的是(　　)
A.反應開始2 min內平均反應速率最大
B.反應速率先增大后減小
C.反應在第2 min到第4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大
D.反應在第2 min到第4 min內生成CO2的平均反應速率為前2 min的2倍
答案　A
解析　由題圖可知，2～4 min時間內，生成的二氧化碳的物質的量比反應開始2 min內大，故2～4 min內平均反應速率比反應開始2 min內快，A錯誤。
7.下列有關化學反應速率的說法中正確的是(　　)
A.二氧化錳能加快所有化學反應的速率
B.用鐵片和稀硫酸反應制取氫氣時，適當增大硫酸濃度可以加快產生氫氣的速率
C.100 mL 2 mol·L－1的鹽酸與鋅反應時，加入濃氯化鈉溶液，生成氫氣的反應速率變快
D.對于任何反應，增大壓強都可加快反應速率
答案　B
解析　MnO2作催化劑只能加快某些化學反應的速率，如加速H2O2的分解，并不能使所有化學反應速率都加快，故A錯誤；鋅與鹽酸反應：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，增加c(Cl－)對反應無影響，加入濃氯化鈉溶液，c(H＋)減小，生成氫氣的反應速率變慢，故C錯誤；增大壓強只對有氣體參與的反應的反應速率有影響，對只有固體或液體參與的反應無影響，如HCl和NaOH反應，增大壓強對反應速率無影響，故D錯誤。
8.已知：Na2S2O3＋H2SO4===S↓＋SO2↑＋H2O＋Na2SO4，通過析出硫的快慢可以判斷反應速率的大小，請判斷下列幾種情況下，最先看到硫析出的是(　　)
選項 溫度/℃ Na2S2O3溶液的體積和物質的量濃度 H2SO4溶液的體積和物質的量濃度
A 20 15 mL 0.1 mol·L－1 15 mL 0.1 mol·L－1
B 20 10 mL 0.2 mol·L－1 10 mL 0.2 mol·L－1
C 50 50 mL 0.1 mol·L－1 50 mL 0.1 mol·L－1
D 50 5 mL 0.5 mol·L－1 5 mL 0.5 mol·L－1
答案　D
解析　溫度越高，反應速率越快，則C、D項中的反應速率大于A、B項，又因D項中混合后反應物的濃度大于C項中混合后反應物的濃度，則D項中反應速率最快，最先看到硫析出。
9.常溫下用過量鐵塊與稀硫酸反應制取氫氣，采取下列措施：①將鐵塊換為等質量的鐵粉；②加入少量NaNO3固體；③加入少量CuSO4固體；④加入少量CH3COONa固體；⑤加熱；⑥將稀硫酸換成98%硫酸。其中可增大單位時間內氫氣收集量的措施有(　　)
A.①③④ B.①③⑤
C.②④⑤ D.②⑤⑥
答案　B
解析　將鐵塊換為等質量的鐵粉，加大反應物的接觸面積，反應速率加快；加入少量NaNO3固體，因硝酸根離子在酸性條件下具有強氧化性，與鐵反應不生成氫氣；加入少量CuSO4固體，Fe和CuSO4反應生成Cu，Fe、Cu和H2SO4形成原電池，加快反應速率；加入少量CH3COONa固體，生成弱酸CH3COOH，氫離子濃度降低，反應速率減慢；升高溫度，反應速率加快；將稀硫酸換成98%硫酸，常溫下，鐵塊在濃硫酸中發生鈍化。
10.在一定溫度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液發生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折為標準狀況)如下表：
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)(　　)
A.0～6 min的平均反應速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)
B.6～10 min的平均反應速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)
C.反應到6 min時，c(H2O2)＝0.30 mol/L
D.反應到6 min時，H2O2分解了50%
答案　C
解析　0～6 min生成的氧氣體積在標準狀況下為22.4 mL，物質的量為0.001 mol，根據反應2H2O22H2O＋O2↑，計算可得此時分解的H2O2物質的量為0.002 mol，所以0～6 min改變的物質的量的濃度為＝0.20 mol/L，則0～6 min內反應平均速率v(H2O2)＝≈3.3×10－2mol/(L·min)，故A正確；隨著反應的進行反應物濃度逐漸減小，反應速率會變慢，故6～10 min的平均反應速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)，故B正確；6 min時，c(H2O2)＝0.40 mol/L－0.20 mol/L＝0.20 mol/L，故C不正確；6 min時，H2O2分解率＝×100%＝50%，故D正確。
11.在一密閉容器中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，壓強為p(Pa)，并在一定溫度下使其發生反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)。下列說法正確的是(　　)
A.保持容器容積不變，向其中加入1 mol I2(g)，化學反應速率不變
B.保持容器容積不變，向其中加入1 mol He，化學反應速率增大
C.保持容器內氣體壓強不變，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，化學反應速率不變
D.保持容器內氣體壓強不變，向其中加入1 mol He，化學反應速率不變
答案　C
解析　保持容器容積不變，向其中加入1 mol I2(g)，反應物濃度增大，反應速率加快，A錯誤；保持容器容積不變，向其中加入1 mol He，參加反應的物質的濃度不變，則反應速率不變，B錯誤；保持容器內氣體壓強不變，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，因物質的量增大1倍，體積也增大1倍，則濃度不變，反應速率不變，C正確；保持容器內氣體壓強不變，向其中加入1 mol He，體積增大，參加反應的物質的濃度減小，則反應速率減慢，D錯誤。
12.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示，下列描述正確的是(　　)
A.反應開始到10 s時，用Z表示的反應速率為0.158 mol·L－1·s－1
B.反應開始到10 s時，X的物質的量濃度減少了0.79 mol·L－1
C.反應開始到10 s時，Y反應掉21.0%
D.反應的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)
答案　D
解析　反應開始到10 s時，用Z表示的反應速率為＝0.079 mol·L－1·s－1，故A錯誤；反應開始到10 s時，X的物質的量濃度減少了＝0.395 mol·L－1，故B錯誤；反應開始到10 s時，Y反應掉×100%＝79.0%，故C錯誤；由題圖可以看出，反應中X、Y的物質的量減少，應為反應物，Z的物質的量增多，應為生成物，當反應進行到10 s時，Δn(X)＝0.79 mol，Δn(Y)＝0.79 mol，Δn(Z)＝1.58 mol，則Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝1∶1∶2，參加反應的物質的物質的量之比等于化學計量數之比，則反應的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，故D正確。
二、非選擇題
13.在2 L密閉容器中進行反應：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q為物質化學計量數。在0～3 min內，各物質物質的量的變化如下表所示：
物質 時間 X Y Z Q
起始(mol) 0.7 1
2 min時(mol) 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min時(mol) 0.8
已知：2 min內v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，且v(Z)∶v(Y)＝1∶2。請回答下列問題：
(1)2 min內Z的反應速率v(Z)＝________。
(2)起始時n(Y)＝______，n(Q)＝______。
(3)化學方程式中m＝________，n＝________，p＝________，q＝________。
(4)對于該反應，能增大反應速率的措施是________。
A.增大容器容積 B.移走部分Q
C.通入大量X D.升高溫度
答案　(1)0.05 mol·L－1·min－1
(2)2.3 mol　3.0 mol
(3)1　4　2　3　(4)CD
解析　(2)因為v(Z)∶v(Y)＝1∶2，說明Z、Y的物質的量的變化量之比為1∶2，因為Z減少了0.2 mol，所以Y增加了0.4 mol，則Y的起始物質的量是2.7 mol－0.4 mol＝2.3 mol。根據v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1可知，Q物質的量的變化量是0.075 mol·L－1·min－1×2 L×2 min＝0.3 mol，所以Q的起始量是0.3 mol＋2.7 mol＝3.0 mol。
(3)各物質的物質的量的變化量之比等于其化學計量數之比，所以m∶n∶p∶q＝0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶4∶2∶3，則m＝1，n＝4，p＝2，q＝3。
(4)增大容器的容積，各物質的物質的量濃度減小，反應速率減慢；移走部分Q，Q的物質的量濃度減小，反應速率減慢；通入大量X，X的物質的量濃度增大，反應速率加快；升高溫度，反應速率加快。
14.某化學小組研究外界條件對反應速率的影響，進行如下實驗：
【實驗原理】
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
【實驗內容】
實驗 編號 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
2.0 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 2.0 3.0 3.0 2.0 5.2
3 1.0 4.0 3.0 2.0 6.4
請回答：
(1)根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是__________________________________。
(2)利用實驗1中數據計算，用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為v(KMnO4)＝__________。
(3)該小組同學根據經驗繪制了n(Mn2＋)隨時間變化趨勢的示意圖，如圖甲所示。但乙同學查閱已有的資料發現，該實驗過程中n(Mn2＋)隨時間變化的趨勢應如圖乙所示。
該小組同學根據如圖所示信息提出了新的假設，并繼續進行實驗探究：
①該小組同學提出的假設是__________________________________________。
②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。
實驗編號 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 再向試管中加入少量固體 室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
2.0 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
4 3.0 2.0 3.0 2.0 ____ t
③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是______________________________。
答案　(1)其他條件相同時，增大H2C2O4濃度(或反應物濃度)，反應速率增大
(2)1.5×10－2 mol·L－1·min－1
(3)①生成物中的MnSO4為該反應的催化劑(或Mn2＋對該反應有催化作用)　②MnSO4
③與實驗1比較，溶液褪色所需時間變短
解析　(2)由表中數據可知實驗1中草酸過量，高錳酸鉀完全反應，其濃度變化量為＝0.06 mol·L－1，則反應速率v(KMnO4)＝＝1.5×10－2 mol·L－1·min－1。
(3)①由圖乙可知反應開始一段時間后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4或Mn2＋可能為該反應的催化劑。②與實驗1作對比，其他條件不變，加入硫酸錳，記錄溶液褪為無色所需時間。③如果假設成立，即MnSO4或Mn2＋對該反應有催化作用，實驗4與實驗1比較，反應速率變快，溶液褪色所需時間變短。
13化學　必修 第二冊（魯科）
第3節　化學反應的快慢和限度
第1課時　化學反應的快慢
核心素養 學業要求
發展對化學變化的微觀認識，認識化學反應是有一定速率的，初步形成實驗探究化學反應規律的思路方法。 1.了解化學反應速率的概念及平均速率的表示方法，并能計算化學反應速率。 2.運用控制變量法設計實驗探究溫度、濃度、催化劑、接觸面積對化學反應速率的影響。
1.化學反應速率
(1)定義：描述化學反應 的物理量。
(2)表示方法：用單位時間內 或 來表示。
(3)對于在體積固定的容器中進行的化學反應aA＋bB===cC＋dD，以反應物B來表示，反應的化學反應速率為：v(B)＝ 。
(4)單位： 或mol·L-1·min-1。
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因：化學反應速率的大小主要取決于 。
(2)外因：在其他條件相同時：
3.調控化學反應速率的意義
1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)可以用任何物質表示化學反應速率。(　　)
(2)反應速率的單位通常為mol·s－1或mol·min－1。(　　)
(3)反應速率越大，則反應現象越明顯。(　　)
(4)對同一個化學反應，用不同物質表示的化學反應速率，其數值越大，則表示化學反應速率越快。(　　)
(5)無論是放熱反應還是吸熱反應，溫度升高，反應速率一定加快。(　　)
(6)壓強變化，則化學反應速率一定會變化。(　　)
(7)鐵和硫酸反應時，硫酸濃度越大，產生的H2的速率越快。(　　)
2.下列對化學反應速率的理解正確的是(　　)
A.化學反應速率表示的是化學反應進行的快慢
B.同一化學反應用不同物質表示數值一定不同
C.化學反應速率可以用任何一種反應物或生成物來表示
D.化學反應速率可以是正值，也可以是負值
3.下列關于化學反應速率的說法正確的是(　　)
A.化學反應速率是指某一時刻，某種反應物的瞬時反應速率
B.化學反應速率為“0.8 mol·L-1·s-1”表示反應在1 s時某物質的濃度為0.8 mol·L-1
C.根據化學反應速率的大小可以知道化學反應進行得快慢
D.對于任何化學反應來說，都是反應物的質量越大，反應越快
4.在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反應中，經過一段時間后，NH3的濃度增加了0.8 mol·L-1，在此時間內用NH3表示的反應速度為0.2 mol·L-1·s-1。則這一段的時間是(　　)
A.1 s B.2 s
C.4 s D.2.33 s
5.鎂條和鹽酸反應迅速產生大量的氫氣，欲使反應速率減慢，可采取的措施有(　　)
①降溫　②把鎂條粉碎　③加入蒸餾水使鹽酸變稀　④升溫
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
探究一　化學反應速率
1.化學反應速率的表達式：v(A)＝＝，其中Δc(A)表示反應物(生成物)A濃度的變化量，Δn(A)表示反應物(生成物)A物質的量的變化量，若A為氣體，V表示反應容器的體積，若A為溶質，V表示溶液體積，Δt表示時間的變化量。
2.對于一個具體的化學反應，反應物和生成物的物質的量的變化是按化學方程式中化學計量數之比進行的，所以化學反應中各物質的反應速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量數之比。
對于反應aA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固體或純液體)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
3.化學反應速率的理解
(1)對于有固體或純液體參加的反應，由于固體或純液體的濃度為一常數，所以不用固體或純液體表示反應速率。
(2)Δt表示某一時間段，故化學反應速率是平均速率，而非瞬時速率。
(3)無論是用反應物還是用生成物表示化學反應速率，化學反應速率都取正值。
(4)表示化學反應速率時，必須指明具體的物質，因為同一化學反應用不同的物質表示反應速率，其數值可能不同。在同一時間內的同一個化學反應里，雖然用不同物質表示的化學反應速率不一定相同，但它們表示的意義相同，即一種物質的化學反應速率就代表了整個化學反應的反應速率。
“三段式”模板突破化學反應速率的計算 (1)寫出有關反應的化學方程式； (2)找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量； (3)根據已知條件列方程式計算。 例如：化學方程式　　　　mA(g)＋nB(g) pC(g) 起始濃度/(mol·L－1) a b c 轉化濃度/(mol·L－1) x 某時刻濃度/(mol·L－1) a－x b－ c＋
1.某溫度下，濃度都是1 mol·L－1的兩種氣體X2和Y2，在密閉容器中反應生成氣體Z，經過t min后，測得物質的濃度分別為c(X2)＝0.4 mol·L－1、c(Y2)＝0.8 mol·L－1、c(Z)＝0.4 mol·L－1，則該反應的化學方程式可表示為(　　)
A.X2＋2Y22XY2 B.2X2＋Y22X2Y
C.3X2＋Y22X3Y D.X2＋3Y22XY3
2.對于反應A2(g)＋3B2(g)===2C(g)＋D(g)，不同條件下，其化學反應速率最快的是(　　)
A.v(B2)＝0.8 mol/(L·s) B.v(D)＝0.6 mol/(L·s)
C.v(C)＝0.6 mol/(L·s) D.v(A2)＝0.8 mol/(L·min)
化學反應快慢的比較 (1)同一反應不同條件或者不同時段內的反應速率比較時，先換算成同一物質、相同單位的反應速率，數值大的反應速率快。 (2)對于反應aA＋bB===cC，將v(A)∶v(B)的值與a∶b的值進行比較，若v(A)∶v(B)＝a∶b，二者速率相等；若v(A)∶v(B)>a∶b，v(A)>v(B)；v(A)∶v(B)探究二　影響化學反應速率的因素
1.根據變量控制方法探究影響化學反應速率的因素
編號 實驗內容 實驗現象 實驗結論
Ⅰ 表面積大致相同的鎂條產生氣泡較快，鐵片生成氣泡較慢 物質性質決定化學反應速率
Ⅱ 質量相等的粉末狀碳酸鈣產生氣泡較快，塊狀碳酸鈣產生氣泡較慢 接觸面積越大，則反應速率越快
Ⅲ 加入3 mol·L－1鹽酸的試管中放出大量氣泡，加入0.5 mol·L－1鹽酸的試管中緩慢放出氣泡 反應物濃度越大，化學反應速率越快
Ⅳ 加入MnO2后的H2O2溶液產生大量氣泡，未加MnO2的H2O2溶液生成氣泡很緩慢 加入催化劑，反應速率加快
2.影響化學反應速率的因素
(1)內因
不同的化學反應，具有不同的化學反應速率，因此，反應物本身的性質是決定化學反應速率的主要因素。
(2)外因
①濃度
a.在一定條件下，增大反應物濃度能加快化學反應速率，減小反應物濃度能降低化學反應速率。
b.在一定溫度下，固體或純液體物質的濃度是一個常數，改變其用量，對化學反應速率無影響。
②溫度
a.對任何化學反應都適用，且不受反應物狀態的影響。
b.不論是吸熱反應還是放熱反應，升高溫度都能增大化學反應速率，降低溫度都能減小化學反應速率。
③壓強
由于固體或液體的體積受壓強的影響很小，所以壓強只影響有氣體參加的化學反應的反應速率。壓強對化學反應速率的影響實質是通過改變濃度對化學反應速率的影響實現的。
a.恒溫恒容時：
ⅰ.充入氣體反應物(壓強增大)―→濃度增大―→反應速率加快；
ⅱ.充入惰性氣體―→總壓強增大，各物質的濃度不變，反應速率不變(注：此處惰性氣體指不參加反應的氣體)。
b.恒溫恒壓時：充入惰性氣體―→體積增大―→各反應物濃度減小―→反應速率減慢。
④催化劑
其他條件相同時，加入合適的催化劑，能夠增大化學反應速率。
⑤反應物間的接觸面積
其他條件相同時，反應物間的接觸面積越大，化學反應速率越快。
⑥其他因素
溶劑、光波、電磁波、超聲波等。
3.向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按正反應速率由大到小排列順序正確的是(　　)
甲500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2的反應
乙500 ℃，用V2O5做催化劑，10 mol SO2和5 mol O2的反應
丙450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反應
丁500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2的反應
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙
C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
4.對于反應C(s)＋CO2(g)??2CO(g)，下列措施可使反應速率加快的是(　　)
①升高溫度　②增加碳的量　③恒溫恒容下通入CO2　④恒溫恒壓下充入N2　⑤恒溫恒容下充入N2
A.①③④ B.②④
C.①③ D.③⑤
對于溶液中進行的離子反應 (1)化學反應速率與壓強無關。 (2)根據離子反應方程式分析所加物質對化學反應速率是否有影響。如鋅與稀硫酸反應，SO沒有參與離子反應，增大c(SO)對反應速率沒有影響，但要注意所加試劑對參加反應的離子濃度是否有影響。
本課小結
課時作業
一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)
1.在2 L的密閉容器中發生反應：A(g)＋2B(g)===3C(g)，經過3 min后A的物質的量由10 mol變為7 mol，則下面表示的反應速率正確的是(　　)
A.vA＝1 mol·L－1·min－1 B.vA＝3 mol·L－1·min－1
C.vA＝2 mol·L－1·min－1 D.vA＝0.5 mol·L－1·min－1
2.對于化學反應3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反應速率關系中正確的是(　　)
A.v(W)＝3v(Z) B.2v(X)＝3v(Z)
C.2v(X)＝v(Y) D.3v(W)＝2v(X)
3.下列表示的是化學反應A(g)＋2B(g)===C(g)＋D(g)在不同條件下的反應速率，其中最快的是(　　)
A.v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1 B.v(B)＝0.5 mol·L－1·s－1
C.v(C)＝0.25 mol·L－1·s－1 D.v(D) ＝0.2 mol·L－1·s－1
4.下列措施對加快反應速率明顯有效的是(　　)
A.Na與水反應時增加水的用量
B.Fe與稀硫酸反應制取氫氣時，改用濃硫酸
C.在K2SO4溶液與BaCl2溶液反應時，增大壓強
D.將鋁片改為鋁粉，做鋁與氧氣反應的實驗
5.一定能使化學反應速率加快的措施是(　　)
①擴大容器容積　②使用正催化劑　③增大反應物的物質的量　④升高溫度　⑤縮小容器容積　⑥增大壓強
A.②③ B.②③④⑥
C.②③④⑤ D.②④
6.CaCO3與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的物質的量與反應時間的關系如圖所示，下列結論不正確的是(　　)
A.反應開始2 min內平均反應速率最大
B.反應速率先增大后減小
C.反應在第2 min到第4 min內溫度對反應速率的影響比濃度大
D.反應在第2 min到第4 min內生成CO2的平均反應速率為前2 min的2倍
7.下列有關化學反應速率的說法中正確的是(　　)
A.二氧化錳能加快所有化學反應的速率
B.用鐵片和稀硫酸反應制取氫氣時，適當增大硫酸濃度可以加快產生氫氣的速率
C.100 mL 2 mol·L－1的鹽酸與鋅反應時，加入濃氯化鈉溶液，生成氫氣的反應速率變快
D.對于任何反應，增大壓強都可加快反應速率
8.已知：Na2S2O3＋H2SO4===S↓＋SO2↑＋H2O＋Na2SO4，通過析出硫的快慢可以判斷反應速率的大小，請判斷下列幾種情況下，最先看到硫析出的是(　　)
選項 溫度/℃ Na2S2O3溶液的體積和物質的量濃度 H2SO4溶液的體積和物質的量濃度
A 20 15 mL 0.1 mol·L－1 15 mL 0.1 mol·L－1
B 20 10 mL 0.2 mol·L－1 10 mL 0.2 mol·L－1
C 50 50 mL 0.1 mol·L－1 50 mL 0.1 mol·L－1
D 50 5 mL 0.5 mol·L－1 5 mL 0.5 mol·L－1
9.常溫下用過量鐵塊與稀硫酸反應制取氫氣，采取下列措施：①將鐵塊換為等質量的鐵粉；②加入少量NaNO3固體；③加入少量CuSO4固體；④加入少量CH3COONa固體；⑤加熱；⑥將稀硫酸換成98%硫酸。其中可增大單位時間內氫氣收集量的措施有(　　)
A.①③④ B.①③⑤
C.②④⑤ D.②⑤⑥
10.在一定溫度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液發生催化分解。不同時刻測得生成O2的體積(已折為標準狀況)如下表：
t/min 0 2 4 6 8 10
V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
下列敘述不正確的是(溶液體積變化忽略不計)(　　)
A.0～6 min的平均反應速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)
B.6～10 min的平均反應速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)
C.反應到6 min時，c(H2O2)＝0.30 mol/L
D.反應到6 min時，H2O2分解了50%
11.在一密閉容器中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，壓強為p(Pa)，并在一定溫度下使其發生反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)。下列說法正確的是(　　)
A.保持容器容積不變，向其中加入1 mol I2(g)，化學反應速率不變
B.保持容器容積不變，向其中加入1 mol He，化學反應速率增大
C.保持容器內氣體壓強不變，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，化學反應速率不變
D.保持容器內氣體壓強不變，向其中加入1 mol He，化學反應速率不變
12.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示，下列描述正確的是(　　)
A.反應開始到10 s時，用Z表示的反應速率為0.158 mol·L－1·s－1
B.反應開始到10 s時，X的物質的量濃度減少了0.79 mol·L－1
C.反應開始到10 s時，Y反應掉21.0%
D.反應的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)
二、非選擇題
13.在2 L密閉容器中進行反應：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q為物質化學計量數。在0～3 min內，各物質物質的量的變化如下表所示：
物質 時間 X Y Z Q
起始(mol) 0.7 1
2 min時(mol) 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min時(mol) 0.8
已知：2 min內v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，且v(Z)∶v(Y)＝1∶2。請回答下列問題：
(1)2 min內Z的反應速率v(Z)＝________。
(2)起始時n(Y)＝______，n(Q)＝______。
(3)化學方程式中m＝________，n＝________，p＝________，q＝________。
(4)對于該反應，能增大反應速率的措施是________。
A.增大容器容積 B.移走部分Q
C.通入大量X D.升高溫度
14.某化學小組研究外界條件對反應速率的影響，進行如下實驗：
【實驗原理】
2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
【實驗內容】
實驗 編號 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
2.0 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 2.0 3.0 3.0 2.0 5.2
3 1.0 4.0 3.0 2.0 6.4
請回答：
(1)根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是__________________________________。
(2)利用實驗1中數據計算，用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為v(KMnO4)＝__________。
(3)該小組同學根據經驗繪制了n(Mn2＋)隨時間變化趨勢的示意圖，如圖甲所示。但乙同學查閱已有的資料發現，該實驗過程中n(Mn2＋)隨時間變化的趨勢應如圖乙所示。
該小組同學根據如圖所示信息提出了新的假設，并繼續進行實驗探究：
①該小組同學提出的假設是__________________________________________。
②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。
實驗編號 室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL 再向試管中加入少量固體 室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
2.0 mol·L－1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1稀硫酸
4 3.0 2.0 3.0 2.0 ____ t
③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是______________________________。
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