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第2章化学键化学反应与能量第2节化学反应的快慢和限度第1课时化学反应的快慢[学习目标]1.知道化学反应速率的表示方法。2.通过实验探究影响化学反应速率的因素。3.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，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。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？提示：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。2．一定温度下，将1molN2和3molH2充入2L的密闭容器中发生反应，经过一段时间后，N2的物质的量为0.4mol，则H2的物质的量为1.2mol，生成NH3的物质的量为1.2mol，N2浓度的变化量是0.3mol·L-1，NH3浓度的变化量是0.6mol·L-1。3．相同温度下，相同形状、大小的镁条和铝条与等浓度的盐酸反应，镁反应进行得快，其原因是镁的活动性比铝强。一、化学反应速率的含义及表示方法二、化学反应速率的影响因素1．物质本身的性质。2．温度。实验操作3mL3%的H2O2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2H2O2=====催化剂2H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越快，反应越快3.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产生大量气泡实验结论催化剂可以加快H2O2的分解速率实验操作①②实验现象①产生气泡②产生大量气泡实验结论反应溶液的浓度越大化学反应速率越快4.溶液的浓度。5.反应物间接触面积。实验操作①②实验现象①产生气泡②产生大量气泡实验结论扩大反应物间接触面积，可加快化学反应速率6.其他因素。影响化学反应速率的外界条件除浓度、温度、催化剂外，还有压强(对于一些有气态物质参加的反应)、光波、电磁波、超声波、溶剂等。三、调控化学反应速率的意义易错提醒1．因为纯液体或固体的浓度一般视为常数，故一般不用固体或纯液体的变化来表示化学反应速率。2．化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率而不是指某一时刻的反应速率。3．比较化学反应速率大小时，要注意物质、单位是否相同。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(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)化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示。()(3)在同一个反应中，可以用反应物或生成物来表示反应速率。()(4)化学反应速率的常用单位有mol·L-1·s-1和mol·L-1·min-1。()(5)化学反应速率可以用固体物质来表示。()解析：(2)化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的物质的量浓度的多少来表示。(5)化学反应速率一般不用固体物质来表示。答案：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×2．一定条件下发生反应N2＋3H22NH3，在5min内，N2的物质的量浓度由6mol·L－1变为2mol·L－1，则用NH3表示该反应在这段时间内的平均速率为()A．4mol·L－1·min－1B．1.6mol·L－1·min－1C．0.8mol·L－1·min－1D．0.6mol·L－1·min－1解析：首先依据5min内N2浓度的变化量，计算出用N2表示的化学反应速率：v(N2)＝6mol·L－1－2mol·L－15min＝0.8mol·L－1·min－1。其次利用“反应速率之比等于化学计量数之比”确定v(NH3)＝2v(N2)＝1.6mol·L－1·min－1。答案：B3．实验室用锌粒和稀硫酸反应制取H2，下列措施可使反应速率减小的是()A．向稀硫酸中加水B．增加锌粒的量C．用锌粉代替锌粒D．升高反应温度解析：减小反应物浓度等措施可减小反应速率。答案：A4．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施中不改变化学反应速率的是()A．缩小体积使压强增大B．恒容，充入N2C．恒容，充入HeD．恒压，充入He解析：A项，气体的物质的量不变，缩小体积，气体的物质的量浓度增大，化学反应速率增大；B项，容积不变，充入N2，使反应物N2的物质的量浓度增大，化学反应速率增大；C项，容积不变，充入He，反应容器内压强增大，但N2、O2、NO的物质的量浓度并没有变化，因此不改变化学反应速率；D项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，N2、O2、NO的物质的量浓度减小，化学反应速率减小。答案：C要点一化学反应速率的计算问题1：化学反应速率计算的常用方法有哪些？提示：(1)定义式法：根据“v＝Δc/Δt”进行计算。(2)比例式法：根据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。(3)三段式法：具体步骤如下：①写出有关反应的化学方程式；②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；③根据已知条件列方程式计算。问题2：如何比较化学反应速率的大小？提示：化学反应速率大小比较的关键是“一看二转三比较”：(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)转换成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较v（A）a与v（B）b，若v（A）a＞v（B）b，则A表示的反应速率比B大。[例1]NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2，4min后，测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%。则下列表示此段时间内的该反应的化学反应速率不正确的是()A．v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1解析：设4min时，生成6xmolH2O(g)，则：反应后总物质的量为4－4x＋3－3x＋2x＋6x＝(7＋x)mol，依据题意可得：6x7＋x×100%＝40%，解得x＝0.5。则4min内H2O(g)的浓度变化量Δc(H2O)＝6×0.5mol2L＝1.5mol·L－1，v(H2O)＝Δc（H2O）Δt＝1.5mol·L－14min＝0.375mol·L－1·min－1。依据速率之比等于化学计量数之比，可得：v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。答案：C解题归纳应用“三段式”进行化学反应速率的计算步骤：(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＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。1．已知：反应物的转化率＝变化量起始量×100%。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如下反应：2A(g)＋，若2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1；②用物质B表示反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1；③2s时物质A的转化率为70%；④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1。其中正确的是()A．①③B．①④C．②③D．③④解析：v(C)＝0.6mol·L－12s＝0.3mol·L－1·s－1。①v(A)＝v(C)＝0.3mol·L－1·s－1。②v(B)＝12v(C)＝0.3mol·L－1·s－1×12＝0．15mol·L－1·s－1。③参加反应的A的物质的量为0.3mol·L－1·s－1×2s×2L＝1.2mol，A的转化率为1.2mol4mol×100%＝30%。④2s时B的浓度为1mol·L－1－0.15mol·L－1·s－1×2s＝0.7mol·L－1。答案：B要点二影响化学反应速率的外界因素问题：请尝试总结一下化学反应速率的影响因素及其影响规律。提示：（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。[例2]下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是()选项金属(粉末状)/mol酸的浓度及体积反应温度/℃AMg：0.16mol·L-1硝酸10mL60BMg：0.13mol·L-1盐酸10mL60CFe：0.13mol·L-1盐酸10mL60DMg：0.13mol·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，所以C项速率最小。A项中Mg与HNO3不会产生氢气，B、D两项中只比较c(H＋)即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，因此相同浓度的盐酸与硫酸中，硫酸的c(H＋)大于盐酸，D项符合题意。答案：D解题归纳分析判断影响化学反应速率大小因素时应遵循以下思路：(1)先看内因：在内因不相同的情况下(即反应不相同)，只能根据反应事实及实验现象定性分析反应的快慢。(2)内因相同时，再看外因。在内因相同的情况下(即反应相同)，可根据外界条件对反应速率的影响来定量判断反应速率的大小。2．硫代硫酸钠与稀硫酸反应的方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。某学习小组为研究反应物浓度和温度对该反应速率的影响，设计以下3组实验，下列说法不正确的是()实验反应温度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLⅠ2550.2100.1xⅡ25100.1100.25Ⅲ35100.15y10A.该反应所需的仪器有：量筒、温度计、秒表、烧杯B．通过记录产生淡黄色沉淀所需的时间可以比较反应的快慢C．对比实验Ⅱ、Ⅲ研究温度对该反应速率的影响，则y＝0.2D．对比实验Ⅰ、Ⅱ研究c(H＋)对该反应速率的影响，则x＝10解析：比较不同温度、不同浓度下的反应速率，应用到温度计、量筒、秒表、烧杯等仪器，故A正确；反应速率越大，产生淡黄色沉淀所需的时间越少，故B正确；对比实验Ⅱ、Ⅲ研究温度对该反应速率的影响，反应物浓度应相同，则y＝0.4，故C错误；对比实验Ⅰ、Ⅱ研究c(H＋)对该反应速率的影响，溶液体积应相同，则x＝10，故D正确。答案：C课堂小结