2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第三节 化学反应的速率和限度 第一课时 化学

第三节化学反应的速率和限度第一课时化学反应的速率[学习目标]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。1．化学反应速率的含义及表示方法探究点(一)化学反应速率[自学新知]2．对化学反应速率的正确理解(1)在同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。(2)由v＝ΔcΔt计算得到的是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。[特别提醒]同一化学反应中，不同物质消耗或生成的速率不一定相同，因此必须指明化学反应速率(v)是用哪一种物质来表示的。1．能否用固体或纯液体物质来表示化学反应速率？提示：不能；原因是纯液体或固体物质的浓度一般视为常数，单纯改变它们的用量，浓度视为不变。2．一定温度下，向2L的密闭容器中加入2molN2，6molH2，反应2min后，测得容器中NH3的物质的量为0.8mol。(1)分别求出2min内用N2、H2和NH3表示的化学反应速率是多少？(2)用N2、H2和NH3表示的化学反应速率的数值是否相等？其数值大小有何关系？[探究思考]提示：N2＋3H22NH3起始浓度/(mol·L－1)130变化浓度/(mol·L－1)0.20.60.42min时浓度/(mol·L－1)0.82.40.4(1)v(N2)＝0.2mol·L－12min＝0.1mol·L－1·min－1v(H2)＝0.6mol·L－12min＝0.3mol·L－1·min－1v(NH3)＝0.4mol·L－12min＝0.2mol·L－1·min－1。(2)不相等；v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝0.1∶0.3∶0.2＝1∶3∶2，即速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。应用“三段式”进行化学反应速率的计算(1)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。[深化拓展](2)计算模式设amol·L－1、bmol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mxmol·L－1为反应物A的转化浓度，nxmol·L－1为反应物B的转化浓度，则：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始浓度ab00转化浓度mxnxpxqx终态浓度a－mxb－nxpxqx1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)化学反应速率用来表示化学反应进行快慢程度()(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)化学反应速率可以用固体物质来表示()√×√×[对点演练]2．已知合成氨反应的浓度数据如表所示，当用氨气浓度的增加来表示该化学反应速率时，其速率为()N2＋3H22NH3N2H2NH3起始浓度(mol·L－1)1.03.002s末浓度(mol·L－1)0.61.8aA．0.2mol·L－1·s－1B．0.4mol·L－1·s－1C．0.6mol·L－1·s－1D．0.8mol·L－1·s－1解析：根据化学反应速率的数学表达式，v(N2)＝1.0－0.62mol·L－1·s－1＝0.2mol·L－1·s－1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v(NH3)＝2v(N2)＝0.4mol·L－1·s－1。答案：B1．探究温度对化学反应速率的影响实验操作实验现象溶液中产生气泡速率的相对大小为实验结论其他条件不变时，温度，化学反应速率③②①越高越快探究点(二)外界条件对化学反应速率的影响[自学新知]2．探究催化剂对化学反应速率的影响实验操作实验现象产生气泡速率的相对大小为实验结论FeCl3、MnO2能H2O2分解的反应速率②、③①加快3．其他影响因素除温度、催化剂外，固体的、反应物的状态、溶液的、气体的、溶剂和光照等都可以影响化学反应速率。[特别提醒]不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能加快化学反应速率。不能认为升高温度只会加快吸热反应的反应速率。表面积浓度压强1．同样的食物，为什么冬天保存的时间长而夏天保存的时间短？提示：冬天气温低，夏天气温高，温度越高，食物腐败的速率越快，贮存的时间越短。2．由H2O2分解制取少量O2时，为什么要加入少量MnO2?提示：MnO2作催化剂，能加快H2O2的分解速率。3．块状大理石与粉末状大理石分别与同浓度的盐酸反应，哪个产生气泡的速率快？提示：粉末状大理石与盐酸的反应速率快。[探究思考]影响反应速率的内因和外因(1)内因①规律：反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢。②实例：表面积相同的镁片和铁片分别与同浓度的盐酸反应时，前者反应速率更快。[深化拓展](2)常见四大外因影响因素影响结果浓度在其他条件相同时，增大反应物的浓度，v加快；减小反应物的浓度，v减慢温度在其他条件相同时，升高温度，v加快；降低温度，v减慢压强在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，v加快；减小气态反应物的压强，v减慢催化剂在其他条件相同时，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率1．工业上用H2和N2直接合成氨：N2＋3H2=========高温、高压催化剂2NH3，下列措施肯定能使合成氨反应速率加快的是()①升高温度②加入合适催化剂③增大反应物浓度④增大压强A．只有①②③B．只有①②④C．只有①③④D．①②③④解析：增大压强不一定加快反应速率，如在等容条件下，充入非反应气体，虽然压强增大，但是各组分的浓度不变，反应速率不变，故选项A符合题意。答案：A[对点演练]2．已知：Na2S2O3＋H2SO4===S↓＋SO2↑＋H2O＋Na2SO4，通过析出硫的快慢可以说明反应速率的大小，请判断下列几种情况下，最先看到硫析出的是()选项温度Na2S2O3溶液的体积和物质的量浓度H2SO4溶液的体积和物质的量浓度A20℃15mL0.1mol·L－115mL0.1mol·L－1B20℃10mL0.2mol·L－110mL0.2mol·L－1C50℃50mL0.1mol·L－150mL0.1mol·L－1D50℃5mL0.5mol·L－15mL0.5mol·L－1解析：因50℃20℃，又D中反应物的浓度大于A、B、C中反应物的浓度，则D中反应速率最快，即在实验中最先出现浑浊。答案：D[核心语句归纳总结]1．化学反应速率的表达式：v(A)＝ΔcAΔt＝ΔnAV·Δt。2．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。3．升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度，增大固体反应物的表面积均可增大反应速率。4．改变压强来影响化学反应速率是通过改变气体反应物浓度而实现的，若压强改变而反应物浓度不变，则化学反应速率不变。1．下列说法正确的是()A．参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素B．化学反应速率只能加快不能减慢C．决定化学反应速率的主要因素是浓度D．增加反应物的用量一定能增大反应速率[分层训练·固本提能][课堂巩固落实]解析：A项，参加反应物质本身的性质是决定化学反应速率的主要因素，正确；B项，化学反应速率既能加快也能减慢，错误；C项，浓度会影响化学反应速率，但不是决定化学反应速率的主要因素，错误；D项，若反应物是固体或纯液体，则增加反应物的用量不能增大反应速率，错误。答案：A返回2．反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)在5L密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率v为()A．v(O2)＝0.01mol·L－1·s－1B．v(NO)＝0.08mol·L－1·s－1C．v(H2O)＝0.003mol·L－1·s－1D．v(NH3)＝0.001mol·L－1·s－1解析：半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol，则用NO表示的反应的平均速率v(NO)＝0.3mol5L×30s＝0.002mol·L－1·s－1；又因为反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(NH3)＝0.002mol·L－1·s－1，v(O2)＝0.0025mol·L－1·s－1，v(H2O)＝0.003mol·L－1·s－1。答案：C3．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－1C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1D．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1解析解析：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。答案：B返回4．对于下面反应的说法中正确的是()CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑A．用HCl和CaCl2表示的反应速率数据不同，但所表示的意义相同B．不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D．用CaCl2浓度的减少表示其反应速率解析：H2O是纯液体，不能用来表示反应速率，B、C错误；CaCl2是产物，在反应中其浓度增大，故可通过其浓度的增加来表示该反应的反应速率，D错误。答案：A5．某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在100mL稀盐酸中加入足量的锌粉，标准状况下测得数据累计值如下：时间(min)12345氢气体积(mL)50120232290310(1)在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min各时间段中，反应速率最大的时间段是__________，主要的原因可能是________________________________；反应速率最小的时间段是____________，原因是_________________________________________。(2)在2～3min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为___________________________________________。(3)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：A．蒸馏水B．Na2SO4溶液C．NaOH溶液D．H2SO4浓溶液E．Na2CO3溶液你认为可行的是(填编号)________。2～3min该反应是放热反应，此时温度高4～5min此时H＋浓度小v(HCl)＝0.1mol·L－1·min－1A、B解析解析：(1)在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min各时间段中生成氢气的体积分别是50、70、112、58、20mL，所以反应速率最大的时间段是2～3min。这是由于该反应是放热反应，此时温度高，反应速率快。反应速率最小的时间段是4～5min，这是由于此时H＋浓度小，反应速率小。(2)在2～3min时间段内，生成氢气的物质的量＝0.112L÷22.4L·mol－1＝0.005mol，则消耗HCl0.01mol，浓度是0.01mol÷0.1L