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化学反应的速率
第1课时
第二节　化学反应的速率与限度
学习目标
1.通过对化学反应速率的学习,能描述化学反应速率的概念和表示方法,能进行化学反应速率的简单计算。
2.通过实验探究,能列举影响化学反应速率的因素,能运用变量控制设计实验探究影响化学反应速率的因素。
3.能从化学反应快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。
任务分项突破
『自主梳理』
学习任务1　认识化学反应速率
1.化学反应速率及其表示方法
通常用化学反应速率来衡量化学反应过程进行的 ,可用单位时间内 或 来表示(取正值)。
表达式为 ,式中各符号表示的意义:
Δc——某一时间段浓度的变化量,常用单位: ;
Δt——反应时间,常用单位: ;
v——化学反应速率,常用单位: 、 。
快慢
反应物浓度的减小
生成物浓度的增大
mol/L
min(分)或s(秒)
mol/(L·min)
mol/(L·s)
2.计算示例
『互动探究』
探究　化学反应速率的计算与比较
工业上接触法制备硫酸一步重要反应是SO2的催化氧化反应,其化学方程式为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。实验测得某2 L密闭容器甲中,经5 min后,SO2由2.0 mol减少至0.8 mol。另一容器乙中0～5 min内用O2表示的反应速率为 0.002 mol/(L·s)。
问题1:容器甲中5 min内用SO2表示的该反应的反应速率是多少
提示:能。v(O2)=0.06 mol/(L·min),v(SO3)=0.12 mol/(L·min)。
问题2:能否用O2、SO3表示容器甲中5 min内该反应的反应速率 如果可以,各是多少
问题3:根据以上计算,同一化学反应中,用不同物质表示反应速率时,各数据之间有什么关系
提示:反应速率之比等于化学计量数之比。
问题4:以上实验中,相同时间内容器甲和容器乙中哪个反应速率更大 你是如何比较的
提示:乙中更大。可比较两容器中同种物质表示的反应速率,如甲中v(O2)=0.06 mol/(L·min),乙中v(O2)=0.002 mol/(L·s)=
0.12 mol/(L·min),故乙中更大。
问题5:反应中可用不同物质表示该反应速率,那么Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑的反应中可用哪些物质表示该反应的速率 其数值是否符合以上规律
提示:H2SO4、ZnSO4、H2。Zn是固体,浓度几乎不变,不能用其表示化学反应速率。用不同物质表示的该反应的速率之比等于其化学计量数之比。
归
纳
拓
展
1.对化学反应速率的理解
2.化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若为不同物质表示的反应速率,则要换算成同一物质来表示反应速率。
『题组例练』
题点一　化学反应速率的含义
1.下列说法不正确的是(　 )
A.化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量
B.化学反应速率通常用反应物或生成物物质的量浓度随时间的变化表示
C.对于同一时间、同一个反应,化学反应速率用不同物质表示时数值不同
D.用不同物质表示化学反应速率时,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
C
解析:化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量,通常用单位时间内反应物或生成物物质的量浓度的变化来表示,A、B均正确;对于同一时间、同一个反应,用不同物质表示的化学反应速率,数值可能相同或不同,但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,C错误,D正确。
C
2.对于反应CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑,下列说法正确的是(　 　)
A.可用 CaCl2浓度的减小表示其化学反应速率
B.用不同物质表示化学反应速率,数值都是相同的
C.用不同物质表示的化学反应速率,其表示的意义是一样的
D.不能用单位时间内CaCO3的质量变化值来表示反应快慢
解析:反应过程中CaCl2浓度增大,可用CaCl2浓度的增大表示其化学反应速率,A错误;用不同物质表示化学反应速率,速率之比等于对应物质化学计量数之比,B错误;用不同物质表示的化学反应速率,其速率之比等于化学计量数之比,表示的化学反应快慢是一样的,C正确;CaCO3是固体,可以用单位时间内CaCO3的质量变化值来表示反应快慢,D错误。
3.已知反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在四种不同情况下的反应速率分别如下:
①v(N2)=6.0 mol·L-1·min-1
②v(H2)=0.45 mol·L-1·s-1
③v(H2)=0.3 mol·L-1·s-1
④v(NH3)=0.15 mol·L-1·s-1
则该反应的反应速率大小顺序正确的是(　 　)
A.①>②>③>④ B.②>①=③>④
C.③>①>②>④ D.④>③>①>②
B
题点二　化学反应速率的计算和比较
C
4.将等物质的量的X、Y混合于2 L的密闭容器中,发生下列反应:
3X(g)+Y(g) xZ(g)+2W(g),经2 min后测得W的浓度为0.5 mol/L,
c(X)∶c(Y)=3∶5,以Z表示的平均速率v(Z)=0.25 mol·L-1·min-1。下列说法正确的是(　 　)
A.反应速率v(Y)=0.25 mol·L-1·min-1
B.该反应方程式中,x=1
C.2 min时,X的物质的量为1.5 mol
D.2 min时,X的转化率为60%
思维建模
“三段式”法计算化学反应速率
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
『自主梳理』
学习任务2　影响化学反应速率的因素
1.方法引导——变量控制法
探究化学反应速率的影响因素,关键是控制好变量。其大致步骤如下:
2.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
(1)温度对化学反应速率影响的探究。
实验 操作 实验 现象 ①产生气泡 速率最慢 ②产生气泡 速率较快 ③产生气泡
速率最快
实验 结论 温度升高,H2O2的分解速率增大
(2)浓度对化学反应速率影响的探究。
实验 操作
实验 现象 装有12% H2O2溶液的试管中产生气泡速率更快
实验 结论
增大反应物浓度能使H2O2分解速率增大
(3)固体反应物表面积对化学反应速率影响的探究。
实验 操作
实验 现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡速率较快,加块状碳酸钙的试管内产生气泡速率较慢
实验 结论 其他条件相同时,
固体反应物表面积越大,反应速率越大
『互动探究』
探究　影响化学反应速率的因素
问题1:生活中,同样的食物,为什么冬天保存的时间长而夏天保存的时间短
提示:冬天气温低,夏天气温高,温度越高,食物腐败的速率越大,保存时间越短。
提示:不能。对于溶液中进行的离子反应,只有改变实际参加反应的离子浓度才能改变反应速率,与反应无关的离子浓度增大不影响化学反应速率。改成氯化钾溶液能减小反应速率,因为溶液体积增大,反应物浓度减小,所以速率减小。
问题2:实验室用硫氰化钾与一定浓度的氯化铁反应时,加入固体氯化钾能否增大反应速率 改成氯化钾溶液呢
问题3:工业上合成氨时,若N2+3H2 2NH3在恒容密闭容器中进行,向容器中通入氦气,体系压强和化学反应速率如何变化
提示:压强增大,化学反应速率不变。容器容积不变,通入氦气,总压强增大但反应物的浓度不变,化学反应速率不变。
问题4:实验室制备CO2气体时,为了适当增大反应速率,可以采取哪些措施
提示:将碳酸钙粉碎、适当增大盐酸的浓度、适当升高温度、搅拌等均能增大反应速率。
归
纳
拓
展
影响化学反应速率的因素
(1)内因。
反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)。
『题组例练』
题点一　化学反应速率影响因素的实验探究
1.下列条件下的反应,放出氢气最快的是(　 　)
B
选 项 金属(相同粉末状) 和物质的量/mol 酸的浓度 和体积/mL 反应
温度
A Fe 0.1 3 mol·L-1盐酸 10 20 ℃
B Al 0.1 3 mol·L-1盐酸 10 20 ℃
C Cu 0.1 4 mol·L-1硫酸 10 20 ℃
D Mg 0.1 6 mol·L-1硝酸(稀) 10 20 ℃
解析:因决定化学反应速率的因素是反应物本身的性质,在题述金属中镁的活泼性最强,但硝酸与金属反应得不到氢气;4 mol·L-1 硫酸中氢离子的浓度为8 mol·L-1,但Cu不与稀硫酸反应;金属与酸反应的本质是与氢离子反应,3 mol·L-1 盐酸中氢离子的浓度为3 mol·L-1,Al比Fe活泼,所以放出氢气最快的是B项。
A
2.为探究过氧化氢分解反应快慢的影响因素,某学习小组设计了下列实验:
下列说法不正确的是(　 　)
A.综合实验①②③,可得出5%的过氧化氢溶液最适合用于分解制氧气
B.对比实验①和③,可研究升温对过氧化氢分解反应快慢的影响
C.综合实验②和③,可得出过氧化氢分解制氧气的最佳反应条件
D.对比实验①和②,可研究催化剂对化学反应快慢的影响
解析:实验①②③中H2O2的浓度相同,没有对比实验,不能得出5%的H2O2溶液最适合用于分解制O2,A错误;实验①和③的变量是温度,可研究升温对H2O2分解反应快慢的影响,B正确;实验②和③分别与实验①比较,实验②加入MnO2作催化剂,实验③升高温度,综合实验②和③,可得出H2O2分解制O2的最佳反应条件,C正确;实验①和②的变量是催化剂,对比实验①和②,可研究催化剂对化学反应快慢的影响,D正确。
题点二　辨析化学反应速率的影响因素
3.少量锌粉与100 mL 1.0 mol·L-1的稀盐酸反应,为了增大此反应的反应速率且不改变生成H2的总量,以下方法可行的是(　 　)
①适当升高温度　②再加入100 mL 1.0 mol·L-1的稀盐酸　③加少量KNO3固体　④加入少量醋酸钠固体　⑤加几滴浓硫酸　⑥滴入几滴硫酸铜溶液
A.①⑤ B.②③
C.①⑥ D.②④
A
解析:适当升高温度,反应速率增大,生成H2总量不变,①可行;再加入100 mL 1.0 mol·L-1的稀盐酸,浓度不变,速率不变,②不可行;加少量KNO3固体,则产生NO,导致生成H2总量减少,③不可行;加入少量醋酸钠固体,CH3COO-和H+反应生成CH3COOH,H+浓度减小,反应速率减小,④不可行;加几滴浓硫酸,H+浓度增大,反应速率增大,H2总量不变,⑤可行;滴入几滴硫酸铜溶液,Zn可置换出Cu,形成Zn-Cu-稀盐酸原电池,增大反应速率,由于消耗Zn,导致生成H2总量减少,⑥不可行。故①⑤方法可行,A正确。
4.容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)+3H2(g) W(s)+3H2O(g)。下列说法不正确的是(　 　)
A.将容器的容积缩小一半,其反应速率增大
B.保持容积不变,充入氩气,其反应速率不变
C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率增大
D.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减小
C
解析:将容器的容积缩小一半,容器内压强增大,气体浓度增大,则反应速率增大,A正确;保持容积不变,充入氩气,参加反应的气体的浓度不变,则反应速率不变,B正确;保持压强不变,充入氖气,则容器容积增大,参加反应的气体的浓度减小,H2O(g)的生成速率减小,C不正确,D正确。
题后悟道
压强对反应速率的影响
有气体参加的反应,改变压强对反应速率的影响实质是使反应物的浓度改变。
(1)压缩体积或充入气态反应物,使压强增大,都能增大化学反应速率。
(2)充入非反应气体对化学反应速率的影响。
①恒容时:充入非反应气体→压强增大,但各物质浓度不变→反应速率不变。
②恒压时:充入非反应气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减小。
知识整合
学科素养测评
一般情况下,金属越活泼,与酸反应的速率越大。为了探究金属Mg、Zn、Fe与酸反应的快慢,某研究性学习小组设计了如下的实验:
①取A、B、C三支试管,分别加入2 mL浓度相同的盐酸。
②分别加入足量的、质量相等的Mg粉、Zn粉、Fe粉,立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。
(1)写出铁与盐酸反应的化学方程式:　 。
(2)气球膨胀速度最快的是　　　　(填试管编号)。
(3)该实验表明,实验室一般选用锌而不选用镁、铁制取氢气的主要原因是
　　　　　　　　　　　　　 　。
(4)步骤②是实验获得成功的关键,你认为在操作过程中各小组成员之间应该如何操作
　
。
Fe+2HCl FeCl2+H2↑
A
镁与盐酸反应产生氢气速率过快,不易控制;而铁与盐酸
反应产生氢气速率较慢,影响实验时间　
应把金属粉末先分别放入气球中,再将气
球套在试管上,同时将气球提起,让金属同时落入盐酸中以保证反应同时开始又不损失氢气
解析:选取浓度相同、体积相同的盐酸进行反应,体现了“控制单一变量法”的运用。选择活动性不同的金属进行反应,可根据反应的剧烈程度来判断金属活动性的强弱,根据气球的膨胀速度判断反应速率的大小。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以金属与酸反应制备氢气为背景,考查反应速率比较的实验探究,有利于促进思考、推理和判断。
素养立意:通过根据冒气泡的速率来定性判断反应快慢的方法,培养宏观辨识与微观探析素养;其他条件不变的情况下,金属越活泼,反应速率越大,促进“结构决定性质”这一内在规律的学习,培养证据推理与模型认知素养。
思路点拨:(1)明确表征反应快慢的宏观现象,即根据冒气泡的速率来判断反应快慢程度。
(2)从速率适中、便于观察的角度理解实验室制备气体原理的选择。
谢 谢 观 看

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