化学反应速率及计算

第一节化学反应速率一．化学反应速率1.概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量，通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。2.表达式：v＝ΔcΔt；v表示平均速率，常用的单位是mol/(L·min)或mol/(L·s)。3.表示化学反应速率的注意事项(1)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但它们表示的意义却是完全相同的。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准。(2)由于在反应中纯液体和固体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。(3)在同一个化学反应中，无论选用反应物还是生成物来表示化学反应速率，其值均为正值。(4)化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。例1:判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)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生成物浓度的增加。()(2)化学反应速率为0.8mol/(L·s)是指1s时某物质的浓度为0.8mol/L。()(3)化学反应速率的数值越大，反应进行得越快。()(4)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢。()(5)对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×即时练习：1.下列关于化学反应速率的说法，不正确的是(C)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．单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应就越快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“mol/(L·s)”和“mol/(L·min)”2.用纯净的CaCO3与1mol·L－1100mL稀盐酸反应制取CO2。关于此反应，下列说法不正确的是(D)A．可以用单位时间内CaCO3质量的减少表示该反应的反应速率B．可以用单位时间内生成H2的量表示该反应的反应速率C．可以用单位时间内溶液中Ca2＋浓度的增加表示该反应的反应速率D．可以用单位时间内CaCO3浓度的变化表示该反应的反应速率3.下列有关化学反应速率的说法中正确的是(D)A.对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B.化学反应速率通常用单位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来表示C.若某化学反应的反应速率为0.5mol/(L·min)，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol/(L·min)D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度二．化学反应速率的计算方法(1)利用反应速率的定义式v＝ΔcΔt。例2:在N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3的反应中，在5s内NH3的浓度由1mol/L减至6mol/L。则NH3的平均反应速率是(B)A．2.4mol/(L·s)B．1.0mol/(L·s)C．0.8mol/(L·s)D．0.08mol/(L·s)即时练习：1.在铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6mol·L－1，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内消耗硫酸的平均反应速率是(A)A．0.06mol·L－1·min－1B．1.8mol·L－1·min－1C．1.2mol·L－1·min－1D．0.18mol·L－1·min－12.A与B反应生成C，假定反应由A、B开始，它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/L，B的浓度为0.6mol/L，C的浓度为0.6mol/L。2min内反应的平均速率为：v(A)＝________，v(B)＝________，v(C)＝________。v(A)＝1－0.8mol/L2min＝0.1mol/(L·min)，v(B)＝1－0.6mol/L2min＝0.2mol/(L·min)，v(C)＝0.6－0mol/L2min＝0.3mol/(L·min)，3.反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2min后，B的浓度减少了0.6mol/L。下列反应速率的表示正确的是(B)A．用B表示的反应速率是0.3mol/(L·s)B．用B表示的反应速率是0.3mol/(L·min)C．2min末时的反应速率，用B表示为0.3mol/(L·min)D．在这2min内用B表示的反应速率的值是减小的(2)反应速率的定义式v＝ΔcΔt，由于cB＝nBV，有v＝ΔcΔt＝ΔnVΔt例3：氨分解反应在容积为2L的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4mol,5s末为2.4mol，则用氨气表示该反应的速率为(A)A．0.32mol·(L·s)－1B．0.16mol·(L·s)－1C．1.6mol·(L·s)－1D．0.8mol·(L·s)－1即时练习：1.在2L密闭容器中加入4molA和6molB，发生以下反应：4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g)。若经5s后，剩下的A是2.5mol，则A的反应速率是（B）A．0.225mol/(L·s)B．0.15mol/(L·s)C．0.45mol/(L·s)D．0.9mol/(L·s)2.在2L密闭容器内，某气体反应物在2s内由8mol变为7.2mol，则用该气体表示该反应的平均反应速率为(A)A．0.4mol·L－1·s－1B．0.3mol·L－1·s－1C．0.2mol·L－1·s－1D．0.1mol·L－1·s－13.氨分解反应在容积为2L的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4mol,5s末为2.4mol，则用氨气表示该反应的速率为(A)A.0.32mol·L－1·s－1B.0.16mol·L－1·s－1C.1.6mol·L－1·s－1D.0.8mol·L－1·s－14.在2L密闭容器中加入4molA和6molB，发生以下反应：4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g)。若经5s后，剩下的A是2.5mol，则A的反应速率是（B）A．0.225mol/(L·s)B．0.15mol/(L·s)C．0.45mol/(L·s)D．0.9mol/(L·s)5.5.6g铁粉投入到盛有100mL2mol/L稀硫酸的烧杯中，2min时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是(C)A．v(Fe)＝0.5mol/(L·min)B．v(H2SO4)＝1mol/(L·min)C．v(H2SO4)＝0.5mol/(L·min)D．v(Fe)＝1mol/(L·min)6.对于反应：4NH3＋5O2=====△4NO＋6H2O，在1L密闭容器中进行，半分钟后水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则v(NH3)＝________，v(O2)＝________，v(H2O)＝________0.6mol/(L·min)0.75mol/(L·min)0．9mol/(L·min)（3）用不同的物质表示同一时间的反应速率时，其数值可能不同，但表达的意义相同，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，vAm＝vBn＝vCp＝vDq，即vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q。例4：已知反应：A＋3B===2C＋D，在某一段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol/(L·min)，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为()A．0.5mol/(L·min)B．1mol/(L·min)C．2mol/(L·min)D．3mol/(L·min)解析：选C根据反应速率之比等于各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(C)＝1∶2，而v(A)＝1mol/(L·min)，则v(C)＝2mol/(L·min)。即时练习：1.对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()A．v(W)＝3v(Z)B．2v(X)＝3v(Z)C．2v(X)＝v(Y)D．3v(W)＝2v(X)解析：选C速率之比等于方程式的计量系数之比。A项，v(W)＝v(Z)；B项，3v(X)＝2v(Z)；C项，2v(X)＝v(Y)；D项，2v(W)＝3v(X)。2.在N2＋3H22NH3的反应中，在5s内N2的浓度由6mol/L减至2mol/L。则NH3的化学反应速率是()A．2.4mol/(L·s)B．1.6mol/(L·s)C．0.8mol/(L·s)D．0.08mol/(L·s)解析：选Bv(N2)＝6mol/L－2mol/L5s＝0.8mol/(L·s)，则v(NH3)＝2v(N2)＝1.6mol/(L·s)。3.在铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是()A．0.02mol/(L·min)B．1.8mol/(L·min)C．1.2mol/(L·min)D．0.18mol/(L·min)解析：选Cv(H2SO4)＝0.6mol/L10s＝0.06mol/(L·s)，v[Al2(SO4)3]＝13×0.06mol/(L·s)＝0.02mol/(L·s)×60s/min＝1.2mol/(L·min)。4.5.6g铁粉投入到盛有100mL2mol/L稀硫酸的烧杯中，2min时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是()A．v(Fe)＝0.5mol/(L·min)B．v(H2SO4)＝1mol/(L·min)C．v(H2SO4)＝0.5mol/(L·min)D．v(FeSO4)＝1mol/(L·min)解析：选C铁粉为固体，其物质的量浓度可视为常数，不能用来表示化学反应速率，A错；反应的铁粉是0.1mol，参加反应的H2SO4为0.1mol，所以v(H2SO4)＝0.5mol/(L·min)，v(FeSO4)＝0.5mol/(L·min)，B、D错。5.A、B、C均是气态物质，在mA＋nBpC反应中，反应开始10s后，A减少1mol，B减少1.25mol，C增加0.5mol，则m∶n∶p为（）A、1∶3∶2B、3∶1∶2C、4∶5∶2D、无法确定6.反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率v(X)可表示为(C)A．v(NH3)＝0.010mol·L－1·s－1B．v(O2)＝0.0010mol·L－1·s－1C．v(NO)＝0.0010mol·L－1·s－1D．v(H2O)＝0.045mol·L－1·s－1（4）利用反应速率的定义式v＝ΔcΔt＝ΔnVΔt进行式子的变换，求n和t例5：在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6mol·L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45mol·L－1·s－1，则此段时间是(B)A．1sB．2sC．44sD．1.33s即时练习：1．把0.6molX气体和0.4molY气体混合于2L的密闭容器中，使它们发生如下反应3X(g)＋Y(g)nZ(g)＋2W(g)，5min末已生成0.2molW，若测知以Z表示的平均反应速率为0.01mol/(L·min)，则n是()A．1B．2C．3D．4解析：选Av(W)＝Δct＝0.2mol2L5min＝0.02mol/(L·min)，由vv＝n2，则n＝2vv＝＝1。2.在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6mol·L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45mol·L－1·s－1，则此段时间是()A.1sB.2sC.44sD.1.33s3.在2L的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)==2C(g)，若最初加入的A和B都是4mol，测得10s内A的平均速率v(A)＝0.12mol·L－1·s－1，则反应进行到10s时容器中B的物质的量是()A.1.6molB.2.8mol