课时1 化学反应的速率

化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示（取正值）， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；用不同物质的浓度变化表示同一段时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；化学反应速率指的是某时间段内的平均速率， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；化学反应速率的单位由时间单位和物质的量浓度单位决定， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由图可知，两曲线相交后， $ {\rm \mathrm{A}} $ 的浓度还在降低， $ {\rm \mathrm{A}} $ 的消耗速率大于 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的生成速率， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；浓度变化量之比等于化学计量数之比， $ 12\mathrm{s} $ 内 $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{B}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 的浓度变化分别为 $ {\rm 0.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 、 $ {\rm 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 、 $ {\rm \dfrac{1.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{3\mathrm{L}}=0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，化学计量数之比 $ b:c=1:2 $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ 12\mathrm{s} $ 内， $ {\rm \mathrm{B}} $ 的浓度由 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 变为 $ {\rm 0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ， $ 12\mathrm{s} $ 时 $ {\rm \mathrm{B}} $ 的转化率为 $ {\rm \dfrac{(0.5-0.3)\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}×100\%=40\%} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{D}} $ 是固体，不能用 $ {\rm \mathrm{D}} $ 的浓度变化表示反应速率， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

根据题意可计算出 $ 5 \min $ 内 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的平均反应速率 $ {\rm v(\mathrm{A})=\dfrac{(2-0.8)\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{2\mathrm{L}×5 \min }=0.12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，已知 $ 5 \min $ 内 $ {\rm \mathrm{B}} $ 的平均反应速率 $ {\rm v(\mathrm{B})=0.24\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，又因为同一反应、同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比，即 $ {\rm \dfrac{v(\mathrm{A})}{v(\mathrm{B})}=\dfrac{1}{n}} $ ，所以 $ n=2 $ ，选 $ {\rm \mathrm{B}} $ 。

化学反应速率是一段时间内的平均速率，不是瞬时速率，半分钟时的 $ {\rm v(\mathrm{B})} $ 是指瞬时速率，根据题给信息无法计算， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ {\rm \mathrm{A}} $ 物质是固体，浓度视为常数，不能用其浓度变化表示反应速率， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；半分钟后， $ {\rm \mathrm{D}} $ 的物质的量增加了 $ 0.45\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，则半分钟内 $ {\rm v(\mathrm{D})=\dfrac{\mathrm{\Delta }n(\mathrm{D})}{V\mathrm{\Delta }t}=\dfrac{0.45\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{10\mathrm{L}×30\mathrm{s}}=0.0015\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm v(\mathrm{C})=\dfrac{4}{6}v(\mathrm{D})=0.0010\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确、 $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

统一单位并换算成用物质 $ {\rm \mathrm{B}} $ 表示的反应速率，再比较数值大小。 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项， $ {\rm v(\mathrm{B})=\dfrac{v(\mathrm{A})}{2}=\dfrac{0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}}{2}=0.25\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ； $ {\rm \mathrm{B}} $ 项， $ {\rm v(\mathrm{B})=0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ； $ {\rm \mathrm{C}} $ 项， $ {\rm v(\mathrm{B})=\dfrac{v(\mathrm{C})}{3}=\dfrac{0.01\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}}{3}=\dfrac{0.01\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}}{3}×60\mathrm{s}\cdot { \min }^{-1}=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ； $ {\rm \mathrm{D}} $ 项， $ {\rm v(\mathrm{B})=\dfrac{v(\mathrm{C})}{3}=\dfrac{1.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}}{3}\approx 0.367\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ，选 $ {\rm \mathrm{B}} $ 。

化学反应中，某物质表示的化学反应速率与该物质的化学计量数的比值越大，化学反应速率越大，由题中数据可知， $ {\rm \dfrac{v(\mathrm{C})}{1}(0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}) > \dfrac{v(\mathrm{D})}{2}(0.225\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}) > \dfrac{v(\mathrm{A})}{1}(0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}) > \dfrac{v(\mathrm{B})}{3}(0.15\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1})} $ ，故化学反应速率： $ ② < ① < ④ < ③ $ ，选 $ {\rm \mathrm{D}} $ 。

$ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 与稀盐酸反应的实质是碳酸钙与氢离子反应，加入 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 溶液后，氢离子浓度减小，反应速率减慢， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；保持温度和容器容积不变，增加氮气的量，则氮气的浓度增加，因此能增大反应速率， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；存在可使反应速率减缓的催化剂， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ 98\% $ 的浓硫酸具有强氧化性，与 $ {\rm \mathrm{Z}\mathrm{n}} $ 反应生成的是 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ 而不是 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

降低温度，反应速率减小， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；将容器的容积缩小一半，反应物浓度变大，反应速率增大， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；保持容积不变，充入 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 使体系压强增大，反应物的浓度不变，对反应速率几乎没有影响， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；保持压强不变，充入 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 使容器容积变大，反应物浓度变小，反应速率减小， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

随着反应的进行，气体的总物质的量浓度逐渐减小，在容器容积和温度不变的条件下，气体物质的量减小，体系的压强逐渐减小， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；各物质浓度变化量之比等于化学计量数之比，则 $ a:b:c=0.15:0.05:0.1=3:1:2 $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；由题干信息可知，单位时间内反应物浓度的减少量与生成物浓度的增加量不相等， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；第2个 $ 10\mathrm{s} $ 内的反应速率比前 $ 10\mathrm{s} $ 内小，故第2个 $ 10\mathrm{s} $ 内减少的 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的物质的量小于 $ x\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，前 $ 20\mathrm{s} $ 内减少的 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的物质的量小于 $ 2x\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

$ 0\sim {t}_{1}\mathrm{s} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 的浓度减小了 $ {\rm 0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}-0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}=0.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 的浓度减小了 $ {\rm 0.5\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}-0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 的浓度增大了 $ {\rm 0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ，根据各物质浓度变化量之比等于化学计量数之比，可得该反应的化学方程式为 $ {\rm 3\mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g})⇌2\mathrm{C}(\mathrm{g})} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误； $ {t}_{1}\mathrm{s} $ 时，反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等且不为0，反应并没有停止，是动态平衡， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；恒温恒容条件下充入氩气，使容器压强增大，但是反应物和产物浓度不变，则反应速率不变， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；设反应容器容积为 $ {\rm V\mathrm{L}} $ ，由图可知， $ {t}_{1}\mathrm{s} $ 时，反应物 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的转化率 $ {\rm =\dfrac{(0.8-0.2)V\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{0.8V\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}×100\%=75\%} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

实验①②中过氧化氢的浓度不同，其他因素相同，则其研究的是浓度对反应速率的影响， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；实验②③中过氧化氢浓度相同，②中加入的催化剂是氯化铁，③中加入的催化剂是硫酸铜，研究的是不同催化剂对反应速率的影响， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；实验②③中，两种催化剂的阳离子和阴离子均不同，若 $ {t}_{3} > {t}_{2} $ ，不能说明 $ {\rm {\mathrm{F}\mathrm{e}}^{3+}} $ 比 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{u}}^{2+}} $ 对 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 分解催化效果好， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；过度加热会导致较多的水蒸气混入气体中，影响气体体积的测定， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

实验①和②的 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 溶液体积不同，探究 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 溶液浓度对该反应速率的影响，则其他条件应保持相同，溶液总体积为 $ {\rm 40.00\mathrm{m}\mathrm{L}} $ ，实验②中蒸馏水为 $ {\rm 10.00\mathrm{m}\mathrm{L}} $ ，则 $ {\rm {V}_{1}=10.00} $ ；实验②和③温度不同，则保持其他条件相同，即实验③中 $ {\rm {V}_{2}=5.00} $ 、 $ {\rm {V}_{3}=10.00} $ ， $ {\rm {V}_{4}=10.00} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。实验①和②温度相同，但实验②混合溶液中 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 浓度较低，反应速率更慢，故 $ {t}_{1} < {t}_{2} $ ；实验②和③中仅温度不同，其他条件相同，实验③温度更高，反应速率更快，故 $ {t}_{3} < {t}_{2} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确。 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 物质的量为 $ 0.25×10×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=2.5×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，实验②和③中硫酸物质的量为 $ 1.5×5×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=7.5×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，硫代硫酸钠物质的量为 $ 0.125×15×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=1.875×{10}^{-3}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，根据化学方程式 $ {\rm 5{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}+8{\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}+7{\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}\xlongequal{}8{\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}+5{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}+4{\mathrm{K}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}+7{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ， $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 完全反应， $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{S}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}} $ 过量，酸性条件下， $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}^{2-}} $ 发生歧化反应生成 $ {\rm \mathrm{S}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{S}\mathrm{O}}_{2}} $ ，因此实验中除能观察到溶液紫色褪去外还能观察到溶液变浑浊， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确。实验①中 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 的初始浓度为 $ {\rm \dfrac{0.25×10}{40}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}=0.0625\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ （稀释后），初始至完全反应时平均速率 $ {\rm v({\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4})=\dfrac{0.0625}{5}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}=0.0125\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。