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专题六 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应速率反应限度
6.1.1化学反应速率
核心素养目标
证据推理与模型认知：
通过实验现象和数据计算，建立化学反应速率的定量表示方法。
科学探究与创新意识
鼓励学生在实验中尝试创新，如改进实验装置、采用新的实验方法或探索新的影响因素等，培养创新意识和实践能力。
科学态度与社会责任
在实验探究中培养严谨认真、实事求是的科学态度；认识到化学反应速率的控制在工业生产、环境保护等方面的重要意义，如提高化工生产效率、减少污染物排放等，增强社会责任感和环保意识。
教学重难点
重点
化学反应速率的概念及计算方法。
化学反应速率与化学计量系数成正比
难点
理解化学反应速率的概念，特别是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示反应速率。
理解化学反应速率与化学计量数之间的关系
课前导入
在化学实验和日常生活中,我们经常观察到这样的现象:有的反应进行得快,有的进行得慢。你了解下图涉及的化学反应的快慢吗 反应的快慢程度与我们有什么关系
爆炸
瞬间完成
铁锈
缓慢形成
溶洞
极为缓慢
变质
较快完成
不同的化学反应的快慢千差万别,快和慢是相对而言的,这些判断方法都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中,往往需要定量地描述一个反应的快慢。那么化学上又是如何定量地判断一个化学反应的快慢的呢 怎样比较一个化学反应反应速率的快慢呢
什么是定性？什么是定量？
回忆我们之前所学过的物理知识不难发现，定性和定量早早埋下了伏笔。
（1）光的速度是很快的。
（2）光的速度是3x108m/s
这是定性描述
这是定量定性描述
类比来看，化学中的定性描述：
爆炸反应几乎能在瞬间完成，说明其化学反应速率极快，在极短的时间内反应物就完全转化为生成物。
金属与酸的反应，如镁与盐酸的反应比较快。可以观察到反应过程中迅速产生大量气泡，在较短时间内就能看到明显的反应现象。
食物腐败和钢铁生锈较为缓慢，一般需要数日或数月。这些反应在日常生活中需要较长时间才能观察到明显的变化，说明化学反应速率较慢。
如何定量描述化学反应的快慢
————化学反应速率
化学反应速率
PART 01
探究化学反应的快慢
组别 操作 现象 离子方程式
1 取一支试管,加入5mL 0.5mol·L-1盐酸,再剪取一定大小的镁条,用砂纸打磨后,放入试管中
2 取一支试管,加入5mL 0.5mol·L-1盐酸,再剪取与实验1镁条相同大小的铁片,用砂纸打磨后,放入试管中
镁条与盐酸剧烈反应,表面有大量气泡产生,试管发烫　
Mg+2H+Mg2++H2↑
铁片与盐酸缓慢反应,表面有气泡产生,试管微热
Fe+2H+Fe2++H2↑
探究化学反应的快慢
化学反应速率
1.概念:表示化学反应的快慢的物理量。
2.表示方法:通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
3.表达式:v=。
4.常用单位:mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
典例解析
　某容器中发生铝与2L稀硫酸的反应,已知5s末消耗了0.6 mol硫酸,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则5s内生成硫酸铝的平均反应速率是(　　)。
A.0.06 mol·L-1·s-1 B.0.04 mol·L-1·s-1
C.0.02 mol·L-1·min-1 D.1.2 mol·L-1·min-1
D
【解析】根据2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑,消耗0.6 mol H2SO4将生成0.2 mol Al2(SO4)3,则v[Al2(SO4)3]==0.02 mol·L-1·s-1=1.2 mol·L-1·min-1。
归纳总结
化学反应速率的表示方法
1. 表示化学反应速率时,必须指明具体的物质,因为同一化学反应,用不同的物质表示的反应速率,其数值可能不同。
2. 固体或纯液体的浓度视为常数,Δc=0,因此通常不用固体或纯液体表示化学反应速率。
3. 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。
对化学反应速率的理解
(1) 无论是用反应物浓度的减少还是用生成物浓度的增加来表示化学反应速率，都取正值。
(2) 化学反应速率指的是某一段时间内的平均反应速率，不是指某一时刻的瞬时速率。
(3) 由于化学反应涉及的反应物、生成物有多种，所以表示一个反应的化学反应速率时，必须指明具体的物质。
(4) 一定温度下，由于固体和纯液体单位体积的物质的量不会改变(可视为常数)，即它们的物质的量浓度为常数，因此一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率。
实验探究
在体积为100 mL的溶液中，发生下列反应：
16H+ + 2MnO4- + 10Br- =2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O
已知，反应开始时，Br-的物质的量为0.01 mol；经过10 s后，Br-的物质的量变为0.002 mol。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10 s内，Br-消耗的平均速率是多少？反应过程中，Br2增加的平均速率是多少？
反应物/ 生成物 反应前 反应中 反应后 反应时间
Br- 0.01 mol 0.008 mol 0.002 mol 10s
Br2 0 0.004mol 0.004 mol v（Br-）= ==0.008mol/0.1L·10s=0.008mol/（L·s）
v（Br2）= ==0.004mol/0.1L·10s=0.004mol/（L·s）
通过上述计算，我们不难发现，用 不同的物质表示一段时间内同一状态下同一个化学反应的速率是不同的，也就是说我们在表示化学反应速率时，我们需要表明是哪种物质的反应速率 。且在数值上，化学反应速率之比恰好等于化学计量系数之比
典例解析
反应3A(g)+B(g)=2C(g)+2D(g)在不同条件下,反应速率分别为
①v(A)=0.6 mol·L-1·min-1; ②v(B)=0.45 mol·L-1·min-1;
③v(C)=0.015 mol·L-1·s-1; ④v(D)=0.45 mol·L-1·min-1。
则此反应在不同条件下进行的快慢顺序为　　　　　　　　(填序号)。
【解析】题目所给的四个速率是用不同物质来表示的,且③所采用的单位也与另外三个不同。必须把它们转化为用同一种物质来表示且单位相同的速率,再作比较。若都转化为用v(A)表示,单位用mol·L-1·min-1,则
②v(A)=3v(B)=3×0.45 mol·L-1·min-1=1.35 mol·L-1·min1;
③v(A)=v(C)=×0.015×60 mol·L-1·min-1=1.35 mol·L-1·min-1;
④v(A)=v(D)=×0.45 mol·L-1·min-1=0.675 mol·L-1·min-1。
反应速率快慢顺序为②=③>④>①。
②=③>④>①
归纳总结
1.化学反应速率的计算方法
(1)定义式法:利用公式v=计算化学反应速率,也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。
(2)关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。
(3)三段式法:对于较为复杂的题目,采用以下模式计算。
例如:反应　　 mA(g) + nB(g) = pC(g)
起始浓度/(mol·L-1) a b c
转化浓度/(mol·L-1) x
某时刻浓度/(mol·L-1) a-x b- c+
2.化学反应速率大小比较方法
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化。
(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;再比较数值的大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,
如aA(g) + bB(g) = cC(g)+dD(g)，
比较与，若
则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
典例解析
(1) 在反应A＋3B=2C(A、B、C均为气体)中，以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为 mol·L－1·min－1。
0.6
【解析】　(1) 在同一个反应中，用不同物质来表示化学反应速率时，其比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
在反应A＋3B=2C中，＝，
v(B)＝3v(A)＝3×0.2mol·L－1·min－1＝0.6mol·L－1·min－1。
(2) 在2L密闭容器中，充入2mol N2和3mol H2，在一定条件下发生反应N2＋3H2 2NH3。 3s后测得N2为1.9mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为 mol·L－1·s－1。
0.05
解法一：3s内消耗N2的物质的量为2mol－1.9mol＝0.1mol，根据化学方程式N2＋3H2 2NH3，可知3s内消耗的H2的物质的量为0.3mol。
Δc(H2)＝0.15mol·L－1, v(H2)＝0.05mol·L－1·s－1。
解法二：先算出以N2表示的化学反应速率v(N2)＝mol·L－1·s－1，再根据在同一个反应中，用不同物质来表示反应速率时，其比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，算出以H2表示的化学反应速率
v(H2)＝3v(N2)＝mol·L－1·s－1×3＝0.05mol·L－1·s－1。
(3) 将10mol A和5mol B放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A＋B=2C(A、B、C均为气体)。在最初2s内，A的平均反应速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s末时，容器中有 mol A，此时C的物质的量浓度为 mol·L－1。
8.8
0.08
　　　　　　　 　 3A　　 　＋　 B　　 　=　 　 2C
起始浓度/(mol·L－1) 　1.0 　 0.5 　　 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.06×2＝0.12 　 0.04 　　 0.08
2s时浓度/(mol·L－1) 1.0－0.12＝0.88 0.5－0.04＝0.46 0.08
则2s时，n(A)＝0.88mol·L－1×10L＝8.8mol, c(C)＝0.08mol·L－1。
课堂小结
PART 02
计算
比较
概念和表示方法
2
3
1
化学反应速率
2.表示方法:通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
1.概念:表示化学反应的快慢的物理量。
定义式法
三段式法
关系式法
归一法
比值法
课堂练习
PART 03
1.对于反应:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,
下列说法正确的是(　　)。
A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同,但所表示的意义相同
B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率,但可用H2O来表示
C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D.用CaCl2浓度的减小量表示其反应速率
A
2.反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1
②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1
④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1
该反应进行的快慢顺序为(　　)。
A.④<③=②<① B.④>③=②>①
C.①>②>③>④ D.④>③>②>①
B
3.在一定温度下,将2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)置于容积为2L的恒容密闭容器中,发生反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。反应进行到5 s时,测得CO2的物质的量为1.4 mol,则:
(1)5 s时,生成物CH3OH的浓度为　　　　。
(2)0~5 s内,用反应物H2的浓度变化表示该反应的平均速率v(H2)=　　　　　　　　　　。
(3)5 s时,容器内气体的总物质的量与反应前容器内气体的总物质的量之比为　　　　。
(4)若反应进行到15 s时容器内气体的总物质的量为5.6 mol,此时,CO2的物质的量为　　　　。
0.3 mol·L-1
0.8 mol
17∶20
0.18 mol·L-1·s-1
Thanks
好好学习天天向上

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