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第一单元　化学反应速率与反应限度
第1课时　化学反应速率
专题6　化学反应与能量变化
课程标准 核心素养目标
1.知道化学反应速率的表示方法，通过实验探究影响化学反应速率的因素。
2．认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应。
3．能运用变量控制的方法探究研究影响化学反应速率的因素。 1.(宏观辨识与微观探析)知道化学反应速率的表示方法，理解同一化学反应可以用反应物、生成物来表示反应的速率。
2．(证据推理与模型认知)能根据化学反应速率的计算模式——“三段式”求解化学反应速率的大小。
一、化学反应速率
1．感受化学反应的快慢
(1)爆炸和酸碱的中和反应等化学反应进行得 ；食物腐败和钢铁生锈等化学反应进行得 ；溶洞中钟乳石和石笋的形成等化学反应进行得 。
[微点拨]化学反应快慢与反应现象没有必然的联系，反应快的现象不一定明显。
快
较为缓慢
极为缓慢
(2)实验探究
实验步骤
实验现象 镁条剧烈反应，产生气泡较 铁片缓慢反应，产生气泡较
实验结论 镁与盐酸的反应比铁更
快
慢
快
2.化学反应速率的概念和表示方法
[微点拨](1)化学反应速率是反应物或生成物在一段时间内浓度变化的平均值，是平均速率，不是瞬时速率。
(2)化学反应速率的测定，必须是测量时间和对应时间内物理量的变化值。也可以根据浓度时间曲线分析速率变化。
二、影响化学反应速率的因素
1．内因
决定化学反应速率的主要原因是反应物自身的性质。例如：形状和大小相同的Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时， 发生的反应更剧烈，反应速率更大。
Mg
2．外因
(1)实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
①催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 a.产生 气泡 b.产生 气泡
实验结论 MnO2可以 H2O2分解的速率
少量
大量
增大
[微点拨]催化剂对反应有选择性，MnO2或FeCl3溶液对H2O2溶液分解有催化作用，对其他反应不一定有作用。
②温度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 a.气泡生成得 b.气泡生成得
实验结论 对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率
较慢
较快
增大
[微点拨]无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，化学反应速率增大。
③浓度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中 产生气泡
实验结论 增大反应物浓度能 H2O2分解速率
先
增大
[微点拨]实际参加反应的物质的浓度变化才能改变化学反应速率，如盐酸与铁粉的反应，氯离子浓度对化学反应没有影响；气体参与的反应，压强变化要改变反应物的浓度才能改变化学反应速率，如恒温恒容下反应充入惰性气体，不改变化学反应速率。
④固体反应物表面积对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 加粉末状大理石的试管内气泡生成得 ，加块状大理石的试管内气泡生成得
实验结论 其他条件相同时，反应物的接触面积越大，反应速率
较快
较慢
越大
[微点拨]固体质量或纯液体质量的多少不改变化学反应速率。
(2)结论(其他条件不变，只改变一个条件)
微诊断（判断正误）
(1)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率 (　　　　)
(2)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　　　)
(3)改变压强，化学反应速率必然改变(　　　　)
(4)用铁和稀硫酸反应制氢气时，换成浓硫酸产生氢气的速率增大(　　　　)
×
√
×
×
探究一 化学反应速率及计算
[问题探究]
(1)你认为图片中的哪些化学反应过程较快？哪些较慢？
提示：火箭发射、汽油燃烧反应过程较快；溶洞形成、铁制品生锈较慢。
(2)对比宏观物体的速度概念，你认为化学反应速率如何表达？
提示：从用单位时间内的位移变化表达宏观物体的速度角度，化学反应速率也要用单位时间内某物理量的变化表示。化学反应中方便表示化学反应速率的物理量通常是物质的浓度。
(3)化学反应中不同物质的化学计量数可能不同，相同时间内不同物质浓度变化的数值不同，表示的化学反应速率大小相同吗？
提示：化学反应中有多种物质，有的浓度增加，有的浓度减小，化学计量数不同，变化的数值可能不同，不同物质浓度按照其化学计量数之比变化，时间是相同的，因此表示的化学反应速率大小是相同的。
(4)某反应的反应物A的浓度在5 min内由6 mol·L-1变成了2 mol·L-1，则v(A)＝__________________________。一个2 L的容器中，充入4 mol某气体反应物，2 min后，测得这种气体反应物还剩余2 mol，该物质的化学反应速率为______________________________________________。
提示：0.8 mol·L-1·min-1　0.5 mol·L-1·min-1。
1．化学反应速率的正确理解
3．应用“三段式”进行化学反应速率的计算
(1)基本步骤：
①确定反应物或生成物的起始加入量；
②确定反应过程中各物质的变化量；
③确定反应进行至某时刻时各物质的量；
④依据题干中的条件建立等式关系进行解答；
⑤应用化学反应速率之比＝浓度变化之比＝化学计量数之比进行计算。
(2)计算模式：
设A、B两物质的起始浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1，反应物A的转化浓度为mx mol·L-1，B的转化浓度为nx mol·L-1，则：
A
[例1] 在四个不同的容器中，不同的条件下进行合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的化学反应速率最大的是 (　　)
A.v(NH3)＝0.012 mol·L-1·s-1
B.v(NH3)＝0.3 mol·L-1·min-1
C.v(N2)＝0.15 mol·L-1·min-1
D.v(H2)＝0.6 mol·L-1·min-1
解析：
化学反应速率之比是相应的化学计量数之比，根据合成氨的化学方程式可知，如果A、B、C、D四个选项都用氨来表示化学反应速率，分别为 0.72 mol·L-1·min-1 、 0.3 mol·L-1·min-1 、 0.3 mol·L-1·min-1 、 0.4 mol·L-1·min-1 ，A符合题意。
D
解析：
探究二　影响化学反应速率的因素
古代皇室专用版冰箱——冰鉴
在周朝的时候，古人就发明了一种东西——冰鉴，专门用来保存冰。最开始的时候，冰鉴只是用来保存冰以供解暑，而到了后面，有个御膳房的厨师发现在北方，冬天下雪的时候，寒气可以让食物更长久地保存，而冰也散发寒气，所以就用冰鉴保存食物。
[问题探究]
(1)古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么？
提示：通过降低温度，减小化学反应的速率，从而延长食品保存时间。
(2)生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风，可以使炉火更旺，原理是什么？
提示：增大煤与空气的接触面积，增大反应速率。
(3)在下列事实中，什么因素影响了化学反应速率？
①同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块，产生气体有快有慢；
②硫铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒；
③集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸；
④熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2，很快产生气体；
⑤同样大小的石灰石在0.1 mol·L-1的盐酸和1 mol·L-1的盐酸中反应速率不同；
⑥夏天的食品易变质，冬天就不易发生该现象。
提示：①反应物自身的性质　②反应物的接触面积　③光照　④催化剂　⑤反应物的浓度　⑥反应温度。
1．影响化学反应速率的内因和外因
(1)内因：反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越大；反之，化学反应速率越小。
(2)常见四大外因
影响因素 影响结果
浓度 在其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小
影响因素 影响结果
温度 在其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小
压强 在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，化学反应速率增大；减小气态反应物的压强，化学反应速率减小
催化剂 在其他条件相同时，使用合适的催化剂能改变反应速率
2.浓度对化学反应速率影响的理解
固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。
3．压强对化学反应速率影响的理解
压强对化学反应速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。
(1)对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。如
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
(2)对有气体参加的化学反应，压强对化学反应速率的影响可简单理解为
①恒温：增大压强，体积缩小，反应物浓度增大，反应速率增大。
②反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响：
恒容：充入惰性气体→总压强增大→反应物浓度不变→反应速率不变。
恒压：充入惰性气体→体积增大→反应物浓度减小→反应速率减小。
控制变量法探究影响化学反应速率的因素
(1)准确变量
在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为弄清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验，从而厘清影响实验探究结果的因素。
(2)定多变一
在探究时，应先确定其他因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种因素的影响结果以后，再确定其他因素的影响结果，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
C
①通过减小容器容积增大压强　②升高温度
③将炭粉碎　④通入CO2　⑤增加少量的炭
⑥恒容条件下通入N2
A.①②③⑥ B．①②④⑥
C.①②③④ D．⑤⑥
解析：
影响化学反应速率的因素很多，如温度、浓度、催化剂、压强、固体的表面积等，各项的详细分析如下：
序号 分析反应速率
①④ 增大压强和通入CO2都是增大了反应物的浓度，使反应速率增大
② 升高温度，反应速率一定增大
③ 将炭粉碎，增大了炭与CO2的接触面积，反应速率增大
解析：
序号 分析反应速率
⑤ 增加炭的量，由于炭是固体，浓度不会改变，故不能使反应速率增大
⑥ 恒容条件下通入N2，反应物的浓度不变，反应速率不变
2．某小组利用H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。
编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃
① 0.10 2.0 0.010 4.0 25
编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃
② 0.20 2.0 0.010 4.0 25
③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50
(1)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是________。
答案：(1)②和③　①和②
(2)
解析：
C
1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是 (　　)
A.对于一个化学反应，在进行反应的一段时间内，由于固体和纯液体的浓度不变，所以一般不用它们表示化学反应速率
B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D.化学反应速率常用单位有mol·L-1·s-1和mol·L-1·min-1
解析：
化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示，而不采用物质的质量或物质的量。
2．取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2===2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)，如下表所示：
t/min 0 20 40 60 80
c/(mol·L-1) 0.80 a 0.20 0.10 0.05
C
下列说法不正确的是 (　　)
A.反应20 min时，测得O2体积为224 mL(标准状况)，则a＝0.40
B.40～60 min，消耗H2O2的平均速率为0.005 0 mol·L-1·min-1
C.第30 min时的瞬时速率小于第70 min时的瞬时速率
D.过氧化氢酶对H2O2分解也有催化作用
解析：
3．臭氧可用于净化空气、漂白饮用水、杀菌、处理工业废物和作为漂白剂。O3在水中易分解，在一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间(t/min)如表所示。已知：O3的起始浓度为0.021 6 mol·L-1。
T/℃ pH
3.0 4.0 5.0 6.0
20 301 231 169 58
30 158 108 48 15
50 31 35 15 7
(1)在30 ℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为________mol·L-1·min-1。
(2)pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是________。
(3)根据表中数据，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填标号)。
a.40 ℃、pH＝3.0
b.10 ℃、pH＝4.0
c.30 ℃、pH＝7.0
答案：(1)1.00×10-4　(2)OH－　(3)bac
解析：

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