第十一單元 化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)速度 [學(xué)考標(biāo)準(zhǔn)] 1．化學(xué)反應(yīng)速率及其簡單計算(a)。2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用(a)。3.化學(xué)反應(yīng)限度(a)。4.化學(xué)平衡的概念(a)。5.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征(a)。 一、化學(xué)反應(yīng)速率及其計算 1．概念：化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量。 2．表示式：v＝或v＝。 式中：Δc為濃度的變化量，單位常用molL－1；Δt為時間，單位常用s或min表示。 3．簡單計算 求解化學(xué)反應(yīng)速率的計算題一般步驟 ①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式； ②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量； ③根據(jù)已知條件列方程式計算。 例如：反應(yīng)　　　　　　mA＋　nBpC 起始濃度(mol/L)　　 　a　　　b　　　 c 轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)　　　 x　　 　　　 某時刻濃度(mol/L)　　a－x　b－　c＋ 二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 三、化學(xué)反應(yīng)的限度 1．可逆反應(yīng) (1)定義：在同一條件下，既可向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又可向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。 (2)表示方法：用“”表示可逆反應(yīng)。 (3)特征：對可逆反應(yīng)來說，在一定條件下，反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，反應(yīng)只能進(jìn)行到一定程度，反應(yīng)有一定限度，即達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。 2．化學(xué)平衡的概念 可逆反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行到一定程度時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。 3．化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 (1) 逆：只有可逆反應(yīng)才能在一定條件下建立化學(xué)平衡狀態(tài)。 (2) 動：化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡。在化學(xué)平衡狀態(tài)下化學(xué)反應(yīng)仍在進(jìn)行，但反應(yīng)混合物的組成保持不變。 (3) 等：反應(yīng)達(dá)到平衡時，v(正)＝v(逆)。 (4) 定：條件一定時，反應(yīng)混合物的濃度保持不變。 (5) 變：當(dāng)外界條件改變時，平衡一般要發(fā)生改變。 1．下列說法正確的是(　　) A．2H2＋O22H2O與2H2O2H2↑＋O2↑互為可逆反應(yīng) B．在可逆反應(yīng)中正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等 C．可逆反應(yīng)通過改變反應(yīng)條件也可以進(jìn)行徹底 D．化學(xué)反應(yīng)的限度可以通過改變反應(yīng)條件而改變 解析　A項中反應(yīng)條件不同；B項中只有在可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率才相等；可逆反應(yīng)的特點就是存在著一種平衡關(guān)系，永遠(yuǎn)不能進(jìn)行到底；故A、B、C三項錯誤；依據(jù)化學(xué)平衡移動原理可知D項正確。 答案　D 2．可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的本質(zhì)特征是(　　) A．反應(yīng)停止了 B．正、逆反應(yīng)的速率相等 C．正、逆反應(yīng)都還在繼續(xù)進(jìn)行 D．正、逆反應(yīng)的速率為零 解析　可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要特征主要有兩個，一是正、逆反應(yīng)的速率都相等；二是一定條件下，反應(yīng)混合物的含量保持不變。結(jié)合選項知，B項正確。 答案　B 3．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法中，正確的是(　　) A．化學(xué)反應(yīng)速率是指一定時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減小或任何一種生成物濃度的增加 B．化學(xué)反應(yīng)速率為“0.8 molL－1s－1”，所表示的意思是時間為1 s時，某物質(zhì)的濃度為0.8 molL－1 C．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(jìn)行的快慢 D．對于任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象越明顯 解析　化學(xué)反應(yīng)速率是指單位時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減小或任何一種生成物濃度的增加，A項錯誤；化學(xué)反應(yīng)速率為“0.8 molL－1s－1”，所表示的意思是時間為1 s時，某物質(zhì)的濃度變化量為0.8 molL－1，B項錯誤；有的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時無現(xiàn)象，即使反應(yīng)速率很快，反應(yīng)現(xiàn)象也不明顯，如NaOH溶液與鹽酸的反應(yīng)，D項錯誤。 答案　C 4．反應(yīng)A(g)＋3B(g) 2C(g)在2 L密閉容器中反應(yīng)，0.5 min內(nèi)C的物質(zhì)的量增加了0.6 mol，有關(guān)反應(yīng)速率的說法中正確的是(　　) A．v(A)＝0.005 molL－1s－1 B．v(C)＝0.002 molL－1s－1 C．v(B)＝ D．v(A)＝0.001 molL－1s－1 解析　v(C)＝＝0.01 molL－1s－1，則v(A)＝v(C)＝0.01 molL－1s－1＝0.005 molL－1s－1，v(B)＝3v(A)，故正確答案為A。 答案　A 5．下列關(guān)系中能說明反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) 解析　A項，方向相同，故A項不可以；B、D項，雖方向不同，但量不相當(dāng)，故B、D項不可以；C項，方向不同且量相當(dāng)，C項可以。 答案　C 6．在2A(g)＋B(g) 3C(g)＋4D(g)中，表示該反應(yīng)速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.5 molL－1s－1 B．v(B)＝0.3 molL－1s－1 C．v(C)＝0.8 molL－1s－1 D．v(D)＝1 molL－1s－1 解析　依據(jù)同一化學(xué)反應(yīng)的不同物質(zhì)所表示反應(yīng)速率之比與化學(xué)方程式中各對應(yīng)物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)成正比，將它們轉(zhuǎn)化為物質(zhì)B的速率進(jìn)行比較得，B項中的速率最大。 答案　B 7．反應(yīng)2SO2＋O22SO3，經(jīng)過一段時間后，SO3的濃度增加了4 molL－1，在這段時間內(nèi)用O2表示的反應(yīng)速率為0.4 molL－1s－1，則這段時間內(nèi)為(　　) A．0.1 s B．2.5 s C．5 s D．10 s 解析　由化學(xué)方程式及SO3的濃度增加了4 molL－1可知，O2的濃度減少了2 molL－1，則這段時間為Δt＝＝5 s。 答案　C 8．下列說法錯誤的是(　　) A．決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì) B．升高溫度可使吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，使放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率減小 C．等量的甲烷在純氧氣中燃燒的火焰的溫度比在空氣中燃燒時高 D．用物質(zhì)的量濃度相同的鹽酸分別與相同質(zhì)量的石灰石塊和石灰石粉末反應(yīng)，石灰石塊的反應(yīng)速率慢 解析　無論反應(yīng)的熱效應(yīng)如何，升高溫度正、逆反應(yīng)速率均增大，故B錯誤；甲烷在純氧中燃燒的迅速且充分，在較短的時間內(nèi)放出全部的熱量，C項正確；石灰石塊的表面積小，與鹽酸反應(yīng)速率慢，D項正確。 答案　B 9．演示鐵在純氧中燃燒的實驗時，將鐵絲繞成螺旋狀，其主要目的是(　　) A．提高鐵絲利用率 B．提高反應(yīng)溫度 C．增大反應(yīng)物的接觸面積 D．使瓶底氧氣充分利用 解析　做鐵在純氧中燃燒實驗時，將鐵絲繞成螺旋狀，主要目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率。 答案　C 10．(寧波模擬)對化學(xué)反應(yīng)限度的敘述，錯誤的是(　　) A．任何可逆反應(yīng)都有一定的限度 B．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時，正逆反應(yīng)速率相等 C．化學(xué)反應(yīng)限度與時間的長短無關(guān) D．化學(xué)反應(yīng)限度是不可改變的 解析　化學(xué)反應(yīng)限度受外界條件(溫度、濃度和氣體壓強)的影響，當(dāng)影響化學(xué)反應(yīng)限度的條件改變時，化學(xué)反應(yīng)限度隨之而改變。 答案　D 11．在一定溫度下的恒容密閉容器中，能說明反應(yīng)X2(g)＋Y2(g) 2XY(g)已達(dá)到平衡的是(　　) A．容器內(nèi)的總壓強不隨時間變化 B．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化 C．XY氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變 D．X2和Y2的消耗速率相等 解析　該反應(yīng)的特點：一是可逆反應(yīng)；二是反應(yīng)前后氣體體積相等。根據(jù)氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比推斷，該反應(yīng)在整個反應(yīng)過程中總壓強是不變的，A不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；同理推斷，容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不隨時間變化而變化，B不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；X2和Y2的化學(xué)計量數(shù)相等，其消耗速率始終相等。 答案　C 12．把下列四種X溶液分別加入四個盛有10 mL 2 molL－1鹽酸的燒杯中，均加水稀釋到50 mL，此時，X和鹽酸緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，其中反應(yīng)最快的是(　　) A．10 ℃ 20 mL 3 molL－1的X溶液 B．20 ℃ 30 mL 2 molL－1的X溶液 C．20 ℃ 10 mL 4 molL－1的X溶液 D．10 ℃ 10 mL 2 molL－1的X溶液 解析　在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)其他條件不變時，濃度越大，反應(yīng)速率越快；溫度越高，反應(yīng)速率越快。本題中要綜合考慮濃度和溫度的影響。先比較濃度的大小，這里的濃度應(yīng)該是混合以后的濃度，由于混合后各燒杯中鹽酸的濃度相等，因此只要比較X的濃度即可，X濃度越大，反應(yīng)速率越快。因為反應(yīng)后溶液的體積均為50 mL，所以X的物質(zhì)的量越大，濃度就越大。通過觀察可知，混合后A、B選項中X的濃度相等，且比C、D兩項的大，但B中溫度更高，因此B的反應(yīng)速率最快。 答案　B 13．能夠說明H2(g)＋I(xiàn)2(g) 2HI(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是(　　) A．一個H—H鍵斷裂的同時有一個 H—I鍵形成 B．v正(H2)＝v逆(HI)時的狀態(tài) C．恒溫恒容時，反應(yīng)混合物總質(zhì)量保持不變的狀態(tài) D．恒溫恒容時，體系的顏色不再發(fā)生變化的狀態(tài) 解析　A項表示的同一方向且反應(yīng)速率也不等；B項中的速率應(yīng)是v正(H2)＝2v逆(HI)時為平衡狀態(tài)；依據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)混合物總質(zhì)量不論是否達(dá)到平衡狀態(tài)，均保持不變，故C項不能說明是平衡狀態(tài)；D項中體系的顏色不再發(fā)生變化，說明I2的量不變，此時為平衡狀態(tài)。 答案　D 14．向平衡體系CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)中加入18O和2H組成的H2O(g)，當(dāng)再次達(dá)到平衡時，下列判斷正確的是(　　) A．含18O的物質(zhì)只有一種 B．含2H的物質(zhì)只有一種 C．含18O和2H的物質(zhì)各有兩種 D．既含18O又含2H的物質(zhì)只有一種 解析　依據(jù)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時是一種動態(tài)平衡，反應(yīng)仍然繼續(xù)進(jìn)行可得到，含2H的物質(zhì)有H2O(g)和H2(g)，含18O的物質(zhì)有CO(g)、H2O(g) 和CO2(g)，既含18O又含2H的物質(zhì)只有H2O(g)。 答案　D 15．等質(zhì)量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進(jìn)行反應(yīng)，測定在不同時間t產(chǎn)生氣體體積V的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制得到下圖，則曲線a、b、c、d所對應(yīng)的實驗組別可能是(　　) 組別 c(HCl)(mol/L) 溫度(℃) 狀態(tài) 1 2.0 25 塊狀 2 2.0 30 塊狀 3 2.5 50 粉末狀 4 2.5 30 粉末狀 A.4－3－2－1 B．1－2－3－4 C．3－4－2－1 D．1－2－4－3 解析　化學(xué)反應(yīng)速率與溫度、濃度和固體物質(zhì)的表面積的大小有關(guān)，實驗1的鹽酸的濃度最小，反應(yīng)的溫度最低，所以化學(xué)反應(yīng)速率最慢；由于實驗3的反應(yīng)溫度比實驗2的反應(yīng)溫度高，所以反應(yīng)速率實驗3大于實驗2；實驗4和實驗3反應(yīng)物濃度和物質(zhì)的狀態(tài)均相同，但反應(yīng)的溫度不同，實驗4的速率大于實驗3的速率。故C項正確。 答案　C 16．在一定條件下，將A、B、C三種物質(zhì)各1 mol通入一個密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2A＋B2C，達(dá)到平衡時，物質(zhì)B的物質(zhì)的量可能是(　　) A．0 B．0.5 mol C．0.8 mol D．1.5 mol 解析　由化學(xué)方程式2A＋B2C可知，若反應(yīng)正向進(jìn)行，1 mol A完全轉(zhuǎn)化時，B轉(zhuǎn)化0.5 mol，B剩余0.5 mol；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，1 mol C完全轉(zhuǎn)化時，生成B轉(zhuǎn)化0.5 mol，B為1.5 mol；又由于可逆反應(yīng)永遠(yuǎn)不能進(jìn)行到底，因此，物質(zhì)B的物質(zhì)的量為：0.5 mol＜n(B)＜1.5 mol，故C項符合題意。 答案　C 17．某溫度下，在4 L的密閉容器中，A、B、C三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析可得： (1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：__________________________ _________________________________________________。 (2)反應(yīng)開始到平衡狀態(tài)用去2 min 時間，若用A表示該反應(yīng)的速率，則應(yīng)是_________________________________________________________________。 (3)t1時刻后圖中曲線所表示的含義是_______________________________。 解析　依據(jù)圖像可知，A的濃度減小，說明它是反應(yīng)物；B、C濃度增加，說明它是生成物，且同一化學(xué)反應(yīng)方程式中不同物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)與對應(yīng)的各物質(zhì)所表示反應(yīng)速率成正比，與對應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度變化量成正比，又由物質(zhì)A的濃度變化量為2.0 molL－1－1.6 molL－1＝0.4 molL－1、物質(zhì)B的濃度變化量為1.2 molL－1－0.8 molL－1＝0.4 molL－1，物質(zhì)C的濃度變化量為0.6 molL－1－0.4 molL－1＝0.2 molL－1，故方程式為2A2B＋C；又依據(jù)圖像可知，A的物質(zhì)的量的濃度的變化為0.4 molL－1，故v(A)＝＝0.2 molL－1min－1；(3)t1時刻后，反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。 答案　(1)2A2B＋C　(2)0.2 molL－1min－1　(3)反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài) 18．(1)在反應(yīng)A(g)＋3B(g)===2C(g)中，若以物質(zhì)A表示的該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2 molL－1min－1，則以物質(zhì)B表示此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為________ molL－1min－1。 (2)在2 L的密閉容器中，充入2 mol N2和3 mol H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，3 s后測得N2為1.9 mol，則以H2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為________。 (3)將10 mol A和5 mol B放入容積為10 L的密閉容器中，某溫度下發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)===2C(g)，在最初2 s內(nèi)，消耗A的平均速率為0.06 molL－1s－1，則在2 s時，容器中有________ mol A，此時C的物質(zhì)的量濃度為________。 解析　(1)根據(jù)化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系，＝，v(B)＝3v(A)＝30.2 molL－1min－1＝0.6 molL－1min－1。 (2)解法一：3 s內(nèi)消耗的N2的物質(zhì)的量為2 mol－1.9 mol＝0.1 mol，根據(jù)化學(xué)方程式N2＋3H22NH3，可以計算出3 s內(nèi)消耗的H2的物質(zhì)的量為0.3 mol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的計算公式，v(H2)＝＝0.05 molL－1s－1。 解法二：先計算出以N2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(N2)＝＝ molL－1s－1，再根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系，計算出以H2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(H2)＝3v(N2)＝0.05 molL－1s－1。 答案　(1)0.6　(2)0.05 molL－1s－1 (3)8.8　0.08 molL－1 19．在200 ℃時，將a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到體積為V L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)： I2(g)＋H2(g) 2HI(g)。 (1)反應(yīng)剛開始時，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化學(xué)反應(yīng)速率________最大，而________最小(為零)。 (2)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)混合物中各組分濃度的變化趨勢為c(H2)________，c(I2)________，c(HI)________，從而化學(xué)反應(yīng)速率v(正)________，v(逆)________。 (3)當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到v(正)與v(逆)________時，此可逆反應(yīng)就達(dá)到了最大限度，若保持外界條件不變時，混合物中各組分的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和生成物的產(chǎn)率及體系的總壓強都將________。 解析　反應(yīng)開始時，c(H2)和c(I2 )最大，正反應(yīng)速率最大，由于此時沒有HI，逆反應(yīng)速率最小為0，隨著反應(yīng)進(jìn)行c(H2)和c(I2)越來越小，正反應(yīng)速率越來越小，逆反應(yīng)速率逐漸變大，直到平衡時，v(正)＝v(逆)。 答案　(1) molL－1　 molL－1　 0 　v(正)　 v(逆) (2)減小 　減小　 增大 　減小　 增大 (3)相等 　保持不變 20．(麗水月考)一定溫度下，在容積為V L的密閉容器中進(jìn)行aN(g) bM(g)的放熱反應(yīng)，M、N物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示： (1)此反應(yīng)的化學(xué)方程式中＝________。 (2)t2時兩線交叉點________平衡狀態(tài)(填“是”或“不是”)，v正________v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。 (3)下列描述能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 ①反應(yīng)中M與N的物質(zhì)的量之比為2∶5 ②混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時間的變化而變化 ③M的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大 ④如容器為絕熱容器，體系內(nèi)溫度不再變化 解析　(1) 由圖像可知，達(dá)到平衡時N的物質(zhì)的量減少了6 mol，而M的物質(zhì)的量增加了3 mol，所以a︰b＝2︰1；(2)t1到t2時刻，M的物質(zhì)的量增加了4 mol－3 mol＝1 mol，N的物質(zhì)的量減少了6 mol－4 mol＝2 mol，在t1到t2時刻，M和N的物質(zhì)的量變化量不同，則t2時兩線交叉點不是平衡狀態(tài)；此時段內(nèi)，N物質(zhì)的物質(zhì)的量減小，M物質(zhì)的物質(zhì)的量增大，即反應(yīng)正向進(jìn)行，即v(正)＞v(逆)；(3)化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)是正逆反應(yīng)速率相等，但不等于0，而特征是各種組分的含量及濃度不再隨時間變化而變化。M與N的物質(zhì)的量之比為2︰5，并不能說明變化量是多少，也就是不能證明正逆反應(yīng)速率相等，①不可以；所以混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時間的變化而變化時，②可以說明已平衡；M的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大值，說明反應(yīng)不再隨時間的變化而變化，③可以說明已平衡；如容器為絕熱容器，體系內(nèi)溫度不再變化，也能說明反應(yīng)不再隨時間的變化而變化，④可以說明已平衡。 答案　(1)2(或2︰1)　(2)不是?。尽?3)②③④