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-1-第三节化学反应的速率和限度第1课时化学反应的速率[学习目标定位]1.通过实验认识化学反应速率及其影响因素。2.能进行化学反应速率的计算、转化与比较，学会控制化学反应速率的常用方法。一化学反应速率1.观察下列图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？哪些表示的化学反应较慢？答案火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。2.如何定性判断下列化学反应进行的快慢？(1)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(2)Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3答案常通过化学反应现象变化的快慢来定性判断化学反应速率的快慢：(1)观察气泡逸出的快慢；(2)观察沉淀产生的快慢；(3)观察溶液颜色变化的快慢。3.化学反应速率(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。(2)表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。(3)计算：表达式为v＝ΔcΔt或v＝ΔnV·Δt。式中：Δc为浓度的变化量，一般以mol·L－1为单位；Δt为时间，一般以s或min为单位。(4)常用单位mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。4.在一个体积为2L的密闭容器中发生反应2SO2＋O22SO3，经过5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol。填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量浓度变化0.4_mol·L－10.2_mol·L－10.4_mol·L－1化学反0.08_mol·L－1·s－10.04_mol·L－1·s－10.08_mol·L－1·s－1-2-应速率化学反应速率之比2∶1∶2[归纳总结]1.Δt表示某一时间段，故化学反应速率是平均速率，而非瞬时速率。2.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，用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v(H2)。3.对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率。4.对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。对于反应aA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝a∶b∶c∶d。5.在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。[活学活用]1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B.化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加C.化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1D.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢答案D解析A项，化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应；B项，固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率；C项，0.8mol·L－1·s－1表示1s的时间内，某物质的浓度变化了0.8mol·L－1；D项，化学反应速率就是表示化学反应进行快慢的物理量。2.反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1则此反应在不同条件下进行最快的是()A.②③B.①③C.②④D.②答案D-3-解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①中v(A)＝0.6mol·L－1·min－1。②中v(A)＝3v(B)＝0.45mol·L－1·min－1×3＝1.35mol·L－1·min－1。③中v(A)＝32v(C)＝32×0.015mol·L－1·min－1＝0.0225mol·L－1·min－1。④中v(A)＝32v(D)＝32×0.45mol·L－1·min－1＝0.675mol·L－1·min－1，所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。理解感悟化学反应速率的转化、计算与比较(1)计算速率时要把物质的量转化为浓度，同时注意时间。(2)在比较速率大小时要转化成同一种物质的速率，同时要注意时间的单位。(3)用公式v＝ΔcΔt求算出的是一段时间内的平均速率。二影响化学反应速率的因素1.温度对化学反应速率影响的探究实验操作试管中均为2～3mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液实验现象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对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越快，反应越快2.催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①有少量气泡出现②产生大量气泡③产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快3.影响化学反应速率的因素除温度和催化剂外，还有反应物浓度、反应物的状态、固体表面积、压强、溶剂、光照等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。[归纳总结]1.影响化学反应速率的主要因素(内因)不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。-4-2.影响化学反应速率的外界因素(外因)(1)温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。(2)催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。(3)溶液的浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。(4)压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。(5)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。(6)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。(7)形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。[活学活用]3.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol·L－1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A.10℃20mL3mol·L－1的X溶液B.20℃30mL2mol·L－1的X溶液C.20℃10mL4mol·L－1的X溶液D.10℃10mL2mol·L－1的X溶液答案B解析在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度即可，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且比C、D两项的大，但B中温度更高，因此B的反应速率最大。4.在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？(1)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：________________________________________________________________________。(2)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：_____________________________________。(3)KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI2：________________________________________________________________________。(4)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：-5-_______________________________________________________________________。(5)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：________________________________________________________________________。(6)同样大小的石灰石分别在0.1mol·L－1的盐酸和1mol·L－1的盐酸中反应速率不同：________________________________________________________________________。(7)夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：_______________________________________________________________________________________________________。(8)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温(37℃)时，就可以被氧化，这是因为：__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)光(2)反应物的接触面积(3)在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积(4)催化剂(5)反应物本身的性质(6)反应物的浓度(7)反应温度(8)人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应解析影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。当堂检测1.下列关于化学反应速率的说法中正确的是()A.化学反应速率可用某时刻生成物的物质的量来表示B.在同一反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的值是相等的C.化学反应速率是指反应进行的时间内，反应物浓度的减少或生成物浓度的增加D.可用单位时间内氢离子物质的量浓度的变化来表示氢氧化钠和硫酸的反应速率答案D解析化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化值来表示的平均速率，故A、C两项错误；因化学反应速率与各反应物、生成物的化学计量系数成正比，如果方程式中反应物与生成物的计量系数不同，则反应速率的值不相同，B选项错误。2.已知某条件下，合成氨反应的一些数据如下：N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)-6-起始浓度/(mol·L－1)1.03.00.22s末浓度/(mol·L－1)0.61.81.04s末浓度/(mol·L－1)0.41.21.4当用氨气浓度的增加量来表示该反应的速率时，下列说法中，错误的是()A.2s末氨气的反应速率为0.4mol·L－1·s－1B.前2s时间内氨气的平均反应速率为0.4mol·L－1·s－1C.前4s时间内氨气的平均反应速率为0.3mol·L－1·s－1D.2s～4s时间内氨气的平均反应速率为0.2mol·L－1·s－1答案A解析A项不符合平均反应速率的定义，2s末的速率是瞬时速率，在本题条件下是不能求解的；氨气在0～2s时间内，浓度的增加值为1.0mol·L－1－0.2mol·L－1＝0.8mol·L－1，故前2s时间内氨气的平均反应速率＝0.8mol·L－1÷2