2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第2章第3节第1课时化学反应的速率解析

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核心素养建构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。初步了解控制化学反应速率的方法。[知识梳理]一、化学反应速率1．表示化学反应速率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来表示。(1)计算公式：v(A)＝ΔcAΔt。(2)常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。2．意义化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表示的意义相同。3．规律对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。【自主思考】1．甲、乙两容器都进行A→B的反应，甲每分钟减少4mol，乙每分钟减少2mol，甲中的反应比乙中快吗？提示不一定。因为容器的体积不确定。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(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②＞①，③＞①实验结论催化剂能加大H2O2分解的反应速率2.外界条件对化学反应速率的影响【自主思考】2．实验室进行化学反应时，通常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。原因是什么？提示固体物质溶于水后，增大了接触面积，从而提高了化学反应速率。[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显()(2)由v＝ΔcΔt计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值()(3)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同()(4)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－1()(5)升温时不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大()(6)一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，为减慢反应速率而又不影响生成H2的量，可向其中加入KNO3溶液()(7)碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√2．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)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：_______________________________________________________________________________________________________。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。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探究一、化学反应速率的正确理解及计算方法【合作交流】1．一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？提示由于Δc表示的是物质的物质的量浓度的变化，而固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量，所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。2．探究在同一化学反应中，用不同物质表示该反应的速率时，各数据之间有什么关系？提示同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。3．思考用v＝ΔcΔt计算出来的速率，是某一时刻的瞬时速率还是某段时间内的平均速率？提示化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。4．已知反应A(g)＋3B(g)2C(g)，在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为：①v(A)＝0.2mol/(L·s)②v(B)＝0.45mol/(L·s)③v(C)＝0.45mol/(L·s)，则通过所学知识比较此反应在上述条件下进行的快慢程度。提示用不同物质比较化学反应速率快慢时，要转化为同种物质表示的反应速率，然后再进行比较。根据化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，将②③中的反应速率都用A表示为：②v(A)＝0.15mol/(L·s)，③v(A)＝0.225mol/(L·s)，故三者速率大小为③＞①＞②。【点拨提升】1．化学反应速率的正确理解2．化学反应速率的计算方法(1)根据v(A)＝ΔcAΔt计算。(2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。3．反应速率大小比较的两种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)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bBcC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较vAa与vBb的相对大小，若vAa＞vBb，则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。【典题例证1】在2L密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4mol，在前10sA的平均反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则10s时，容器中B的物质的量是()A．1.6molB．2.8molC．2.4molD．1.2mol解析根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，可得v(B)＝0.5v(A)＝0.5×0.12mol·L－1·s－1＝0.06mol·L－1·s－1，则Δc(B)＝0.06mol·L－1·s－1×10s＝0.6mol·L－1，Δn(B)＝0.6mol·L－1×2L＝1.2mol，故10s时容器中B的物质的量为4mol－1.2mol＝2.8mol。答案B【学以致用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，进行最快的是②，D项正确。答案D探究二、影响化学反应速率的因素【合作交流】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。3．工业生产硫酸时，要先将黄铁矿矿石(主要成分为FeS2)粉碎后，再投入沸腾炉，为什么？提示将铁矿石粉碎，是为了增大与空气的接触面积，加快反应速率。【点拨提升】化学反应速率影响因素注意点(1)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。(2)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。【典题例证2】一定能使化学反应速率加快的因素是()①扩大容器容积②使用正催化剂③增大反应物的物质的量④升高温度⑤缩小容器容积⑥增大压强A.②③B.②③④⑥C.②③④⑤D.②④解析①对于有气体参加的反应，扩大容器容积，会使物质的浓度降低，反应速率减慢，但对无气体参加的反应没有影响，错误；②使用正催化剂，一定能使化学反应速率加快，正确；③若反应物是固体或纯液体物质，则增大反应物的物质的量，化学反应速率不变，错误；④升高温度一定能使化学反应速率加快，正确；⑤对于有气体参加的反应，缩小容器容积，会导致气体的浓度增大，化学反应速率加快，但对无气体参加的反应没有影响，错误；⑥若反应无气体参加，则增大压强，化学反应速率不变，错误。综上所述，符合题意的为②④，D正确。答案D【学以致用2】下列各组反应(表中金属粉末均为0.1mol)，在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是()金属(粉末状)酸的浓度及体积反应温度/℃AMg6mol·L－1硝酸10mL60BMg3mol·L－1盐酸10mL60CFe3mol·L－1盐酸10mL60DMg3mol·L－1硫酸10mL60解析影响反应速率的内因是反应物本身的性质，外因是反应条件，C项速率最小。Mg与HNO3不会产生氢气，B、D项只比较c(H＋)即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为