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化学反应速率全攻略:概念·方法·习题一站打包

化学反应速率,是高中化学第一次真正用“数学语言”描述反应快慢。
同样是 0.5 mol·L⁻¹·s⁻¹,有人算得快、有人算得对,还有人直接拿数值大小比快慢——结果全错。
化学反应速率是高中化学“反应原理”模块的第一道门槛。概念不难,但单位换算、计量数关系、快慢比较这三关,是月考失分的重灾区。
这篇推文把讲义里的概念、公式、方法和习题整理成一套可以直接收藏的攻略:公式结构原样保留,看完即可刷题。
01 先搞懂:化学反应速率是什么
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少量或者生成物浓度的增加量(取正值)来表示。
由于反应物浓度的减少量和生成物浓度的增加量均为正值,所以化学反应速率也均为正值。
关键提醒:在同一化学反应里,用不同物质表示的反应速率可能不同,但意义相同,因此描述反应速率时必须指明具体的物质。
02 公式与单位:一个公式,两组单位
核心公式:v(B) = Δc(B)/Δt
1v(B) 表示 B 物质的反应速率;
1Δc(B) 表示 Δt 内 B 物质的浓度变化量(反应物取减少量,生成物取增加量)。
常用单位:mol·L⁻¹·min⁻¹ 或 mol·L⁻¹·s⁻¹
单位换算:1 mol·L⁻¹·s⁻¹ = 60 mol·L⁻¹·min⁻¹
03 三个理解要点:也是三个高频考点
1必须指明物质:同一反应中,用不同物质表示的反应速率数值可能不同,但意义相同。
1固体或纯液体不用:固体或纯液体的浓度视为常数,Δc = 0,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
1是平均速率:化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。
04 两种计算方法
(1)定义式法:利用公式 v = Δc/Δt 计算化学反应速率,也可以利用该公式计算物质的量、物质的量浓度变化或时间等。
(2)关系式法:同一反应中,化学反应速率之比 = 物质的量浓度变化量之比 = 物质的量变化量之比 = 化学计量数之比。
另外,也可以利用这一等量关系书写未知的化学方程式,或找出各物质的速率关系。
05 快慢比较:先统一单位,再比较
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较反应快慢不能只看数值大小,应先统一单位,再比较:
(1)归一法:换算成同一物质、同一个单位,再比较数值大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应 aA + bB ⇌ cC,要比较 v(A) 与 v(B) 的相对大小,即比较 v(A)/a 与 v(B)/b 的相对大小;若 v(A)/a > v(B)/b,则用 v(A) 表示的反应速率比用 v(B) 表示的反应速率大。
06 方法总结:一张卡片记住全部考点
1一个公式:v(B) = Δc(B)/Δt
1两个禁区:不用固体/纯液体表示速率;速率是平均速率,不是瞬时速率
1两种算法:定义式法(直接求单一物质速率);关系式法(速率比 = 浓度变化量比 = 物质的量变化量比 = 计量数比)
1两种比较:归一法(统一到同一物质、同一单位);比值法(速率 ÷ 计量数,再比较)
1两个先决动作:描述指明物质;比较先统一单位
07 课后习题全套(含答案与解析)
基础巩固 · 选择题
1. 下列关于化学反应速率的说法中,正确的是( )
A. 化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少量
B. 化学反应速率可以用固体或纯液体的浓度变化来表示
C. 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率
D. 同一化学反应中,用不同物质表示的反应速率数值一定相同
2. 某反应在 2 s 内,反应物 A 的浓度由 1.5 mol·L⁻¹ 减小到 0.9 mol·L⁻¹,则用 A 表示的平均反应速率为( )
A. 0.3 mol·L⁻¹·s⁻¹ B. 0.6 mol·L⁻¹·s⁻¹ C. 1.2 mol·L⁻¹·s⁻¹ D. 0.15 mol·L⁻¹·s⁻¹
3. 反应 2A + B ⇌ 3C,若用 A 表示的速率为 0.4 mol·L⁻¹·min⁻¹,则用 C 表示的速率是( )(单位均为 mol·L⁻¹·min⁻¹)
A. 0.2 B. 0.4 C. 0.6 D. 0.8
4. 下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是( )
A. 化学反应速率均为正值 B. 描述反应速率时必须指明具体的物质 C. 同一反应中,化学反应速率之比等于化学计量数之比 D. 化学反应速率可以用固体物质的浓度变化来表示
5. 1 mol·L⁻¹·s⁻¹ 换算为 mol·L⁻¹·min⁻¹ 为( )
A. 1 B. 60 C. 1/60 D. 6
计算提升
6. 在 2 L 密闭容器中发生反应 N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃。2 min 内,N₂ 的物质的量由 4 mol 减少到 2 mol。求:
(1)用 N₂ 表示的反应速率;
(2)用 H₂、NH₃ 表示的反应速率;
(3)该反应中各物质的反应速率之比。
7. 反应 aA + bB ⇌ cC 中,测得 v(A) = 0.6 mol·L⁻¹·s⁻¹,v(B) = 0.4 mol·L⁻¹·s⁻¹,v(C) = 0.8 mol·L⁻¹·s⁻¹,求 a : b : c。
8. 同一反应 2A + B ⇌ 3C 中,下列用不同物质表示的速率中,反应最快的是( )
A. v(A) = 0.6 mol·L⁻¹·min⁻¹
B. v(B) = 0.4 mol·L⁻¹·min⁻¹
C. v(C) = 0.9 mol·L⁻¹·min⁻¹
D. v(A) = 0.5 mol·L⁻¹·min⁻¹
9. 某温度下,在 2 L 密闭容器中发生反应 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃。5 s 内 SO₂ 的浓度由 0.8 mol·L⁻¹ 变为 0.2 mol·L⁻¹。求:
(1)v(SO₂);(2)v(O₂);(3)5 s 内 SO₃ 的物质的量变化。
综合应用
10. 反应 4NH₃ + 5O₂ ⇌ 4NO + 6H₂O 中,若 v(NH₃) = 0.4 mol·L⁻¹·s⁻¹,则 v(O₂)、v(NO)、v(H₂O) 分别为多少?
参考答案与解析
1. C 解析:A 项表述不完整,还应包括生成物浓度的增加量;固体或纯液体浓度视为常数(Δc = 0),不能用其表示反应速率,B 错;同一反应用不同物质表示速率,数值可能不同但意义相同,D 错。
2. A 解析:Δc(A) = 1.5 − 0.9 = 0.6 mol·L⁻¹,v(A) = 0.6 ÷ 2 = 0.3 mol·L⁻¹·s⁻¹。
3. C 解析:v(A) : v(C) = 2 : 3,v(C) = 0.4 × 3 ÷ 2 = 0.6 mol·L⁻¹·min⁻¹。
4. D 解析:固体或纯液体浓度视为常数,Δc = 0,不能用其表示反应速率。
5. B 解析:1 mol·L⁻¹·s⁻¹ = 60 mol·L⁻¹·min⁻¹。
6. (1)Δn(N₂) = 4 − 2 = 2 mol,v(N₂) = 2 ÷ (2 × 2) = 0.5 mol·L⁻¹·min⁻¹; (2)v(H₂) = 0.5 × 3 = 1.5 mol·L⁻¹·min⁻¹,v(NH₃) = 0.5 × 2 = 1.0 mol·L⁻¹·min⁻¹; (3)v(N₂) : v(H₂) : v(NH₃) = 0.5 : 1.5 : 1.0 = 1 : 3 : 2(等于化学计量数之比)。
7. a : b : c = v(A) : v(B) : v(C) = 0.6 : 0.4 : 0.8 = 3 : 2 : 4。
8. B 解析(比值法):v(A)/2 = 0.3,v(B)/1 = 0.4,v(C)/3 = 0.3,v(A)/2 = 0.25,故 B 比值最大,反应最快。
9. (1)v(SO₂) = (0.8 − 0.2) ÷ 5 = 0.12 mol·L⁻¹·s⁻¹; (2)v(O₂) = 0.12 ÷ 2 = 0.06 mol·L⁻¹·s⁻¹; (3)v(SO₃) = v(SO₂) = 0.12 mol·L⁻¹·s⁻¹,Δn(SO₃) = 0.12 × 5 × 2 = 1.2 mol。
10. 速率之比 = 化学计量数之比 = 4 : 5 : 4 : 6,故 v(O₂) = 0.5 mol·L⁻¹·s⁻¹,v(NO) = 0.4 mol·L⁻¹·s⁻¹,v(H₂O) = 0.6 mol·L⁻¹·s⁻¹。
写在最后:收藏这一篇,做题前先过一遍公式与方法;想检验掌握程度,直接刷最后的 10 道题。有疑问欢迎在评论区留言,也可以把这套攻略转给需要的同学。
|(注:部分内容可能由 AI 生成)