高中化学王之松_231化学反应速率与限度导学案_新人教版必修2

1第二章第三节化学反应速率与限度（1）王之松2014、2、20【学习目标】1.通过实验认识化学反应的速率。2.理解基本的化学反应速率的概念和影响化学反应速率的外界条件。【学习重点】了解化学反应速率的概念，影响化学反应速率的因素。【预备知识】[思考]爆炸金属锈蚀食物腐败离子反应塑料老化溶洞形成上述反应中进行的快的是，进行的慢的是。如何比较这些反应的快慢的？1、化学反应快慢的定性比较法-----①冒气泡快慢；②固体量的改变；③浑浊程度；④颜色变化；⑤温度变化等。）-----如：Na,Mg,Al的金属性判断。2、化学反应快慢的定量表示法----化学反应速率【基本知识】一．化学反应速率1．定义：表示化学反应的物理量。2．表示：通常用单位时间内物浓度的或物浓度的来表示。3．数学表达式：V=。4．常用单位：或。注意：（1）在同一化学反应里，用不同物质表示的化学反应速率不一定，但表示的意义，故在反应时应指明----物质---来表示。（2）无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取值，化学反应速率可表示某一时间段内的速率，而非速率（填平均或瞬时）。（3）在同一化学反应中，不同的物质表示同一化学反应的速率，各物质的速率之比等于化学方程式中的之比。例如：2A(g)+3B(g)C(g)+4D(g)ν(A):ν(B):ν(C):ν(D)=2：3：1：42(4)固体或气体反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是变的，因此一般用固体、纯液体表示化学反应速率；【课堂练习1】将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生反应：2A（g）+B（s）==2C(g)，若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，现有下列几种说法：用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol/(L·s)用物质B表示的反应的平均速率为0.15mol/(L·s)2s时物质A的转化率为70％2s时物质B的浓度为0.7mol/L其中正确的是（）A.B.C.D.①②④转化率=反应中消耗的量/反应开始时投入的该物质的总量二、化学反应速率大小的比较1．对于反应：mA+nB=pC+qD，υ(A):υ(B):υ(C):υ(D)＝。【课堂练习2】某温度时，2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为；反应开始至2min，Z的平均反应速率为：2．比较相同条件或不同条件下同一化学反应的反应速率的大小，应把用不同物质或不同单位表示的反应速率转化为用来表示的反应速率后，才能比较。【课堂练习3】在四个不同的容器中，采用不同条件进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是（）A．υ（H2）=0.1mol/(L·s)B．υ（NH3）=0.3mol/(L·min)C．υ（N2）=0.2mol/(L·min)D．υ（H2）=0.3mol/(L·min)三、影响化学反应速率的因素内因：由参加反应的物质的性质决定。影响反应速率的因素有外因：浓度、温度、压强、催化剂、其它因素。⑴浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，可以反应速率。3注意：“浓度”是指“溶液中溶质的浓度”或“气体的浓度”；固体和纯液体的浓度可看成是一常数。对固体，反应速率与其表面积大小有关，固体的颗粒度越小（表面积越大，则反应速率越。【课堂练习5】在温度不变时，恒容的容器中进行反应H22H；△H＞0，若反应浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L需要20s，那么由0.06mol/L降到0.036mol/L，所需时间为-----（）A.10sB.12sC.大于12sD.小于12s⑵温度:当其它条件不变时,升高温度,可以反应速率；降底温度,可反应速率。【实验2—5】在两支大小相同的试管中各装入2～3mL约5%的H2O2溶液，分别加入1～2滴1mol·L－1的FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现，将一支放入盛有5℃左右冷水的烧杯中，另将一支放入盛有40℃左右热水的烧杯中，观察现象并对比。待放热水烧杯中的试管里出现大量气泡时用带火星的火柴梗检验放出的气体。【课堂练习4】把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2的生成速率v随时间t的变化关系如图，其中0～t1速率变化的原因是；t1～t2速率变化的原因是。⑶压强：对于有气体参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以反应速率；减小压强，可以化学反应速率。解释：在温度、气体的物质的量不变时，增大压强，必缩小容器——引起气体的浓度增大，所以，反应速率加快。（4）催化剂：选择适当的催化剂可以成千上万倍的加快反应速率。现象结论热水中常温冷水中4“催化剂”：能反应速率，而在反应前后本身的和不发生变化。【实验2—6】在3支大小相同的试管中各装入2～3mL约5%的H2O2溶液，再向其中两支试管中分别加入少量MnO2粉末、1～2滴1mol·L－1FeCl3溶液。对比观察。现象结论加入MnO2加入FeCl3溶液不加其它试剂（5）其他：如：固体的表面积（颗粒度）、激光、射线、超声波、紫外线、溶剂等。一般说固体反应物的表面积，反应速率；固体反应物的表面积，反应速率。（6）惰性气体对反应速率的影响：①恒温恒容，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器压强，但各物质浓度，反应速率。②恒温恒压，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器的容积，各物质浓度，反应速率。【课堂练习6】铁片和稀硫酸制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（）A．加热B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉现象结论现象结论热水中产生大量气泡升高温度反应速率加快常温产生气泡冷水中产生少量气泡降低温度反应速率减慢5加入MnO2产生大量气泡MnO2加快H2O2分解速率加入FeCl3溶液产生大量气泡FeCl3加快H2O2分解速率不加其它试剂产生少量气泡无催化剂时缓慢分解B3X+Y2Z0.05mol/(L•min)A反应放热，温度升高时速率加快盐酸浓度变稀反应速率减小。B【拓展提升】1．100mL6mol·L－1的H2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，要想减缓反应进行的速率，但又不影响生成的氢气的总量，可向反应物中加入适量的()A．硫酸钠固体B．稀盐酸C．硫酸钾溶液D．硝酸钾溶液2．为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是()A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小B．若图甲所示实验中反应速率为①②，则一定说明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解催化效果好C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位练方法技巧——化学反应速率的计算技巧3．化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是()A．2.5μmol·L－1·min－1和2.0μmol·L－1B．2.5μmol·L－1·min－1和2.5μmol·L－16C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1D．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－14。.Na2S2O3溶液跟稀H2SO4反应的化学方方程式为：NaSOHSONaSOSOSHO223242422。下列各组实验中，溶液中最先变浑浊的是--------------------------------------------------（D）反应反应物H2O温度Na2S2O3H2SO4V℃V(ml)C(molL－1)V(ml)C(molL－1)（ml）A1050.1100.15B1050.150.110C3050.150.110D3050.250.2105．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：(1)上述实验中发生反应的化学方程式有_____________________________________________________________________；(2)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；(3)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________(答两种)；(4)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100①请完成此实验设计，其中：V1＝__________，V6＝__________，V9＝________。②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因_______________________。7【参考答案】1．C[锌与6mol·L－1的H2SO4反应，其实质为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，若减小生成H2的速率而不改变其产量，即需只降低溶液中H＋的浓度，而不改变H＋的物质的量。A项中Na2SO4溶于水电离出的Na＋和SO2－4对H＋浓度无影响，不影响反应速率，A项不正确；B项引入H＋会影响H2的生成量；C项相当于加入水，可使H＋浓度减小，化学反应速率减小，但H＋的物质的量未改变，生成H2的量不变，C正确；D项KNO3溶液中的NO－3在酸性条件下可与Zn反应生成NO，消耗H＋，减少了H2的生成量。]2．B[图甲所示实验中没有说明两反应液的温度是否相同，而且没有实验Cl－和SO2－4对应的影响，故该实验不能确定Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果。]3．B[据图可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol·L－1,8min时其浓度为10μmol·L－1，因此4～8min间的平均反应速率为20μmol·L－1－10μmol·L－14min＝2.5μmol·L－1·min－1。进一步分析图像可知0～4min间的平均分解速率为40μmol·L－1－20μmol·L－14min＝5.0μmol·L－1·min－1，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为1.25μmol·L－1·min－1,12～16min间平均分解速率为0.625μmol·L－1·min－1，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol·L－1－1.25μmol·L－1·min－1×4min－0.625μmol·L－1·min－1×4min＝2.5μmol·L－1，故B项正确。]4，D5．(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(2)Ag2SO4(3)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可)(4)①301017.5②当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积(4)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20mL，可以求得V6＝10mL，V8＝19.5mL，V9＝17.5mL，V10＝15mL。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。