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第三章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思维脉络1.了解化学反应速率的含义及其表示方法2.了解影响化学反应速率的因素3.初步了解控制化学反应速率的方法自主阅读自主检测一、化学反应速率自主阅读自主检测二、外界条件对化学反应速率的影响1.实验探究温度、催化剂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溶液实验现象溶液中产生气泡速率的相对大小为热水常温冷水实验结论其他条件不变时,温度越高,反应速率越大自主阅读自主检测(2)催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象产生气泡的速率的相对大小为②①,③①实验结论催化剂能加大H2O2分解的反应速率自主阅读自主检测2.外界条件对化学反应速率的影响温度—其他条件不变时,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小催化剂—其他条件不变时,使用催化剂能加快化学反应速率其他—固体的表面积、反应物的状态、溶液的浓度等都可以影响化学反应的速率自主阅读自主检测1.判断下列说法是否正确。正确的画“√”,错误的画“×”。(1)化学反应速率是表示化学反应进行快慢程度的物理量。()(2)在同一个反应中,可以用反应物或生成物来表示反应速率。()(3)化学反应速率的常用单位有mol·L-1·s-1和mol·L-1·min-1等。()(4)化学反应速率可以用固体物质来表示。()解析:(1)化学反应速率表示化学反应进行的快慢。(2)同一反应中,既可以用反应物也可以用生成物表示反应速率。(3)化学反应速率的常用单位应为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1等。(4)固体物质的浓度视为常数,不用于表示化学反应的速率。答案:(1)√(2)√(3)√(4)×自主阅读自主检测2.对于反应:N2+3H22NH3。当其他条件不变时,只改变一个反应条件,将生成NH3的反应速率的变化填入空格里(填“增大”“减小”或“不变”):编号改变的条件生成NH3的速率①升高温度②增大N2的浓度③使用催化剂④压缩体积⑤减小H2的浓度解析:压缩体积,N2、H2的浓度增大,故生成NH3的反应速率增大。答案:①增大②增大③增大④增大⑤减小重难点一重难点二重难点一化学反应速率的正确理解及计算方法情景引入下图分别为塑料垃圾场(左图)和氢气爆炸(右图)的场景。讨论探究1.某一化学反应在第5s时的反应速率是0.2mol·L-1·s-1的说法正确吗?提示:不正确。化学反应速率是平均速率,不是某时刻的瞬时速率。2.单位时间内,反应物消耗的物质的量越多,是不是反应速率越大?提示:不一定。反应物物质的量消耗得多,浓度变化不一定大。重难点一重难点二知识点拨1.化学反应速率的正确理解重难点一重难点二2.化学反应速率的计算方法(1)定义式法:利用公式v=Δ𝑐Δ𝑡计算化学反应速率,亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。(2)关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。3.比较反应速率大小时应注意的问题(1)在比较速率大小时,要注意时间的单位。如0.1mol·L-1·s-1比0.2mol·L-1·min-1还要大。(2)若用不同物质表示同一反应的速率时,如果要比较大小,应按照化学计量数之比转化为同一种物质的速率再加以比较。重难点一重难点二例题1将4molA和2molB在2L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生反应:2A(s)+B(g)2C(g),反应2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1。下列说法正确的是()A.用物质A表示2s内的平均反应速率为0.3mol·L-1·s-1B.用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6mol·L-1·s-1C.2s时v(C)=0.3mol·L-1·s-1D.2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1解析:不能用固体物质的浓度变化表示化学反应速率,A项错误;化学反应速率是平均值不是瞬时值,C项错误;据题目条件知v(C)=0.6mol·L-1÷2s=0.3mol·L-1·s-1,则v(B)=0.3mol·L-1·s-1÷2=0.15mol·L-1·s-1,则2s时物质B的浓度为2mol2L-0.15mol·L-1·s-1×2s=0.7mol·L-1,B项错误,D项正确。答案:D重难点一重难点二同一个化学反应的反应速率若用不同物质来表示,数值会因化学方程式中的化学计量数不同而不同。用不同的物质表示同一化学反应的反应速率时,化学反应速率的数值之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。规律方法点拨重难点一重难点二成功体验1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重难点一重难点二解析:化学反应速率之比等于化学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:①v(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,反应最快的是②,D项正确。答案:D重难点一重难点二成功体验2已知某反应的各物质浓度数据如下:aA(g)+bB(g)cC(g)起始浓度/(mol·L-1)3.01.002s末浓度/(mol·L-1)1.80.60.82s内A的反应速率v(A)=。解析:v(A)=Δ𝑐Δ𝑡=1.2mol·L-12s=0.6mol·L-1·s-1。答案:0.6mol·L-1·s-1重难点二影响化学反应速率的因素情景引入重难点一重难点二讨论探究1.请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。提示:食物腐败是因为发生了化学反应,在其他条件相同时,温度越低,化学反应越慢,人们用电冰箱把食物放置在低温下保存,以减缓食物的腐败。2.铁粉与一定浓度的稀盐酸反应时,增加铁粉的用量能否加快化学反应速率?提示:不能。对于固态或纯液态物质,浓度可视为常数,改变其用量,浓度不发生改变,不影响化学反应速率。重难点一重难点二知识点拨化学反应速率的影响因素影响因素规律(在其他条件相同时)内因反应物本身的性质反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快外因温度升高温度,化学反应速率加快反应物的浓度增大反应物的浓度,化学反应速率加快气态反应物的压强增大气态反应物的压强,化学反应速率加快催化剂使用催化剂,化学反应速率加快固体反应物的表面积固体反应物的表面积越大,化学反应速率越快其他光波、电磁波、超声波、溶剂等重难点一重难点二典例引领例题2(Ⅰ)在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率。(1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:。(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒:。(3)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2则很快产生气体:。(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条,产生气体有快有慢:。(5)同样大小的石灰石分别与0.1mol·L-1盐酸和1mol·L-1盐酸反应,速率不同:。(6)夏天食品容易变质,而冬天不易发生该现象:。重难点一重难点二(Ⅱ)反应E+FG在温度T1下进行,反应M+NK在温度T2下进行,已知:T1T2,且E和F的浓度均大于M和N的浓度,则两者的反应速率(填序号)。A.前者大B.后者大C.一样大D.无法判断重难点一重难点二解析:(Ⅰ)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、固体反应物的表面积、溶剂的性质等,也会对化学反应速率产生影响。(Ⅱ)因为这两个反应是不同的反应,而决定反应速率的主要因素是反应物的性质,故尽管前者的反应温度高、浓度大,但反应速率不一定大于后者,如合成氨反应在高温、高压且有催化剂的条件下进行,其速率仍不如低温下的酸碱中和反应快。故两者的反应速率大小无法判断。答案:(Ⅰ)(1)光(2)固体反应物的表面积(3)催化剂(4)反应物本身的性质(5)反应物的浓度(6)温度(Ⅱ)D重难点一重难点二在判断影响化学反应速率大小的因素时应遵循以下思路:(1)先看内因;(2)内因相同者,再看外界因素(温度、浓度、压强、催化剂等)。规律方法点拨重难点一重难点二成功体验3向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小的顺序排列正确的是()甲、500℃,10molSO2和5molO2反应乙、500℃,V2O5作催化剂,10molSO2和5molO2反应丙、450℃,8molSO2和5molO2反应丁、500℃,8molSO2和5molO2反应A.甲、乙、丙、丁B.乙、甲、丙、丁C.乙、甲、丁、丙D.丁、丙、乙、甲解析:乙组温度高,浓度大,且使用催化剂,反应速率最快。其次是甲,最慢的是丙。答案:C123451.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、生成物的化学计量数成正比,如果化学方程式中反应物与生成物的化学计量数不同,则反应速率的值不相同,B项错误。答案:D123452.下列说法正确的是()A.化学反应速率是对可逆反应而言的,非可逆反应不谈化学反应速率B.在可逆反应中,正反应的化学反应速率是正值,逆反应的化学反应速率是负值C.在同一化学反应中,其化学反应速率可以用反应物浓度的改变来表示,也可以用生成物浓度的改变来表示,其值可能相同,也可能不同D.化学反应速率的单位可以是g·L-1·s-1,也可以是kg·L-1·s-1,甚至可以用t·L-1·s-1等来表示12345解析:本题考查学生对化学反应速率概念的认识。由其概念“单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加”,可以看出它适合于所有的化学反应,并非专指可逆反应,故A项不正确;单位时间是正值,反应物浓度的减小或生成物浓度的增加也是正值,故其比值也必为正值,B项不正确;由化学反应速率的计算公式vB=Δ𝑐BΔ𝑡可以看出,其单位中不可能出现g、kg、t等质量单位,D项不正确。答案:C123453.已知反应A+3B2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol·L-1·min-1,则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为()A.0.5mol·L-1·min-1B.1mol·L-1·min-1C.2mol·L-1·min-1D.3mol·L-1·min-1解析:根据A的变化量,求出其他物质的变化量,然后根据定义进行求解。答案:C123454.下列化学反应需要加快化学反应速率的是()A.钢铁的腐蚀B.食物腐烂C.工业炼钢D.塑料老化解析:钢铁的腐蚀、食物腐烂、塑料老化,都需要减慢化学反应速率,否则就会造成材料的损耗与浪费。工业炼钢则需要加快化学反应速率。答案:C123455.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率为0.1mol·L-1·min-1。求:(1)5min后A的浓度c(A)=mol·L-1,反应开始前容