2021届高考化学大一轮核心突破：化学反应速率的计算与比较【核心透析、核心训练】

1 ——化学反应速率的计算与比较 【核心透析】 1．基础知识 2．化学反应速率的计算 在解题过程中先写出有关反应的化学方程式；找出各物质的起始 量、转化量、某时刻量；根据已知条件列方程式计算。例如，对于反 应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，A 的浓度为 amol·L－1，B 的浓 度为 b mol·L－1，反应进行至 t1 s 时，A 消耗了 x mol·L－1，则反应 速率可计算如下： 　　　　　　　 　mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g) 起始浓度/mol·L－1　　a　　　b　　　　0　　 　0 转化浓度/mol·L－1　　x　　　nx m 　　　px m 　　　qx m 某时刻浓度/mol·L－1 a－x 　b－nx m 　　px m 　　　qx m2 则各物质的化学反应速率为 v(A)＝ x t1mol·L－1·s－1，v(B)＝ nx mt1 mol·L－1·s－1，v(C)＝ px mt1mol·L－1·s－1，v(D)＝ qx mt1mol·L－1·s－ 1。 3．规律 (1)同一化学反应的反应速率可以用不同物质的浓度变化来表示， 其数值可能不同，因此表示化学反应速率时要指明具体物质。 (2)用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时，反 应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。例如， 对于反应 mA(g)＋ nB(g) pC(g)＋ qD(g)，即 v(A)∶ v(B)∶ v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 4．化学反应速率大小的比较方法 由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同， 所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。 (1)先看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。 (2)再用转化同一物质法(或比值法)进行比较。 ①转化同一物质法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成 同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。 ②比值法：用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量 数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反 应 mA＋nB===pC＋qD，若v(A) m >v(B) n ，则反应速率 v(A)>v(B)。3 1．由 v＝Δc/Δt 计算的反应速率是某段时间内的平均反应速率， 而不是某时刻的瞬时反应速率。 2．无论用反应物还是用生成物表示反应速率时，均取正值。 3．对于固体或纯液体反应物，其浓度视为常数，故不能用固体 或纯液体物质表示化学反应速率。4 【核心训练】 1．将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L 容器中混合，一定条件 下发生反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)，若经 2s 后测得 C 的浓度为 0.6 mol·L－1，现有下列说法： ①用物质 A 表示的反应速率为 0.3 mol·L－1·s－1 ②用物质 B 表示的反应速率为 0.6 mol·L－1·s－1 ③2 s 时物质 A 的转化率为 70% ④2 s 时物质 B 的浓度为 0.7 mol·L－1 其中正确的是(　B　) A．①③ B．①④ C．②③ D．③④ 解析：　　　2A(g)＋B(g) 2C(g) 2 1 2 起始量 4 mol 2 mol 0 变化量 1.2 mol 0.6 mol 1.2 mol 2 s 后 2.8 mol 1.4 mol 1.2 mol 求得 v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1，v(B)＝0.15 mol·L－1·s－1， A 的转化率为 30%,2 s 时 c(B)＝0.7 mol·L－1。 2．一定温度下，向容积为 2 L 的密闭容器中通入两种气体发生 化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断 合理的是(　C　)5 A．该反应的化学方程式为 3B＋4D 6A＋2C B．反应进行到 1 s 时，v(A)＝v(D) C．反应进行到 6 s 时，B 的平均反应速率为 0.05 mol/(L·s) D．反应进行到 6 s 时，各物质的反应速率相等 解析：由图可知，反应达到平衡时 A 物质增加了 1.2 mol、D 物 质增加了 0.4 mol、B 物质减少了 0.6 mol、C 物质减少了 0.8 mol， 所以 A、D 为生成物，B、C 为反应物，B、C、A、D 物质的量之比为 3∶4∶6∶2，反应方程式为 3B＋4C 6A＋2D，A 项错误；反应 到 1 s 时，v(A)＝Δc Δt＝ 0.6 mol 2 L 1 s ＝0.3 mol/(L·s)，v(D)＝Δc Δt＝ 0.2 mol 2 L 1 s ＝0.1mol/(L·s)，所以 v(A)≠v(D)，B 项错误；反应进行 到 6 s 时，Δn(B)＝1.0 mol－0.4 mol＝0.6 mol， v(B)＝ Δc Δt＝ 0.6 mol 2 L 6 s ＝0.05 mol/(L·s)，C 项正确；根据图象可知，到 6 s 时各 物质的物质的量不再改变了，达到平衡状态，所以各物质的浓度不再 变化，但是由于各物质的化学计量数不相同，则各物质的反应速率不6 相等，D 项错误。 3．在一密闭容器中充入一定量的 N2 和 O2，在电火花作用下发生 反应 N2＋O2===2NO，经测定前 3 s 用 N2 表示的反应速率为 0.1 mol·L －1·s－1，则 6 s 末 NO 的浓度为(　C　) A．1.2 mol·L－1 B．大于 1.2 mol·L－1 C．小于 1.2 mol·L－1 D．不能确定 解析：本题考查化学反应速率的计算，意在考查学生对化学反应 速率公式的灵活运用能力。前 3 s 用 N2 表示的反应速率为 0.1 mol·L －1·s－1，即用 NO 表示的反应速率为 0.2 mol·L－1·s－1，如果 3～6 s 的反应速率仍为 0.2 mol·L－1·s－1，则 NO 的浓度为 1.2 mol·L－ 1，由于随着反应进行，反应物的浓度减小，反应速率减慢，故应小 于 1.2 mol·L－1。 4．一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2 溶液发生催化分解。 不同时刻测得生成 O2 的体积(已折算为标准状况)如表所示。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　C　) A．0～6min 的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol·L－1·min －1 B．6～10min 的平均反应速率：v(H2O2)③＝②>①　　　　 B．①>④>②＝③ C．①>②>③>④ D．④>③>②>① 解析：可用比值法进行反应速率大小比较，v(A) 1 ＝0.45 mol·L－ 1·s－1；v(B) 3 ＝0.6 3 ＝0.2 mol·L－1·s－1；v(C) 2 ＝0.4 2 ＝0.2 mol·L－ 1·s－1；v(D) 2 ＝0.45 2 ＝0.225 mol·L－1·s－1，故①>④>②＝③，B 项 正确。 6．反应 aA(g)＋bB(g) 催化剂 cC(g)(ΔHvⅡ(A)>vⅢ(A)。 答案：(1)1∶3∶29 (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)