2020高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率 第1课时 化学反应速率的表

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第1课时化学反应速率的表示方法[明确学习目标]1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。2.掌握化学反应速率的简单计算，了解化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。1.化学反应速率(1)概念通常用单位时间内□01反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。(2)表达式□02v＝ΔcΔt，其中v表示化学反应速率，Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值)，Δt表示一定的时间间隔。利用此式求得的反应速率是反应时间间隔Δt内反应的□03平均速率而非□04瞬时速率。对于反应aA＋bB===cC＋dD，其化学反应速率可分别用A、B、C、D四种物质来表示：v(A)＝□05ΔcAΔt，v(B)＝□06ΔcBΔt，v(C)＝□07ΔcCΔt或v(D)＝□08ΔcDΔt。(3)单位反应物(或生成物)的物质的量浓度的单位可以用mol·L－1表示，反应时间的单位常用s、min、h等来表示，故化学反应速率的单位为□09mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1、mol·L－1·h－1等。2．化学反应速率的测定以盐酸与碳酸钙反应为例(1)实验原理盐酸与碳酸钙反应生成CO2，通过测量一定时间内产生CO2气体的体积，可测定该反应的反应速率。(2)实验装置如图所示(3)测量步骤①在锥形瓶中放入5g大理石，加入20mL1mol·L－1盐酸。每隔10s观测玻璃注射器中气体的体积，将实验数据记录到表中。②以mL·s－1为反应速率的单位，计算每10s时间间隔内的反应速率，将计算结果填入-2-表中。时间/s102030405060气体体积/mL反应速率/(mL·s－1)1．能否用固体或纯液体来表示反应速率？提示：不能。对于固体或纯液体来说其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因而“浓度变化”无意义。2．探讨有哪些方法可以测定锌与稀硫酸反应的化学反应速率？提示：①可以通过测量收集一定体积H2所用时间的长短来测定化学反应的反应速率；②可以通过测量相同时间内收集H2的多少来测定化学反应的反应速率；③可以通过测量一段时间内溶液pH的变化[即c(H＋)的变化]来测定化学反应的反应速率。一、化学反应速率1．化学反应速率的理解(1)化学反应速率，是某一时间段内的平均速率而不是瞬时速率。(2)不论是反应物还是生成物，其化学反应速率的值都取正值。(3)固体或纯液体(不是溶液)的物质的量浓度可视为不变的常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。(4)用不同的物质表示同一化学反应同一时间段内的反应速率时，化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d或vAa＝vBb＝vCc＝vDd。(5)同一化学反应，在同一时间段内，若用不同物质表示反应速率，其数值可能会因化学方程式中的化学计量数不同而不同，但表示的该反应的快慢程度相同。(6)定量表示一个确定的化学反应的反应速率时，应指明是用何种物质表示的反应速率，即要在化学反应速率v后用“(物质)”加以标明。2．化学反应速率的计算化学反应速率的计算除了可以使用其定义式v＝ΔcΔt外，还可使用“三段式”法：(1)计算模型对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)。A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，C的浓度为cmol·L－1，D的浓度为dmol·L－1。反应从t0s开始进行至t1s时，A消耗了xmol·L－1，则反应速率可计算如下：反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)-3-起始浓度mol·L－1：abcd转化浓度mol·L－1：xnxmpxmqxm某时刻浓度mol·L－1：a－xb－nxmc＋pxmd＋qxm则v(A)＝xΔt，v(B)＝nxmΔt，v(C)＝pxmΔt，v(D)＝qxmΔt。(2)注意事项①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)[对点练习]1．一定条件下，向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，2min时测得剩余N21mol，下列化学反应速率不正确的是()A．v(N2)＝0.25mol·L－1·min－1B．v(H2)＝0.75mol·L－1·min－1C．v(NH3)＝1mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.5mol·L－1·min－1答案C解析求化学反应速率，需先求参加反应的物质的物质的量浓度的变化量和反应所耗时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量/mol2100变化量/mol2－1322min末量/mol110－32则v(N2)＝2－1mol2L×2min＝0.25mol·L－1·min－1，v(H2)＝3mol2L×2min＝0.75mol·L－1·min－1，v(NH3)＝2mol2L×2min＝0.5mol·L－1·min－1。2．反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.15mol·L－1·min－1②v(B)＝0.01mol·L－1·s－1③v(C)＝0.40mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为________________。答案④③＝②①解析解法一：将以不同物质表示的反应速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。-4-若以物质A为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比等于各物质的化学计量数之比，将②③④的反应速率换算为用物质A表示的反应速率，则有：②v(A)＝13v(B)＝13×0.01mol·L－1·s－1×60s·min－1＝0.20mol·L－1·min－1③v(A)＝12v(C)＝12×0.40mol·L－1·min－1＝0.20mol·L－1·min－1④v(A)＝12v(D)＝12×0.45mol·L－1·min－1＝0.225mol·L－1·min－1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④③＝②①。解法二：首先将反应速率单位统一为mol·L－1·min－1，则②v(B)＝0.60mol·L－1·min－1，然后根据反应速率与对应物质化学计量数之比的大小进行判断。由化学方程式A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)得出：①vA1＝0.15mol·L－1·min－1②vB3＝0.20mol·L－1·min－1③vC2＝0.20mol·L－1·min－1④vD2＝0.225mol·L－1·min－1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④③＝②①。规律方法化学反应速率快慢的比较方法(1)归一法：以一种物质为标准，将用其他物质表示的反应速率转换成用选做标准的物质表示的反应速率，然后直接比较数值的大小，数值大者反应速率大。(2)比值法：通过各物质表示的反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大者反应速率大。二、化学反应速率的测定方法1．对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。2．对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。3．对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。4．溶液中当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用比色的方法测定溶液颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。[对点练习]3．化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是()选项化学反应测量依据(单位时间内)-5-ACO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)压强变化BZn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)H2体积C2NO2(g)N2O4(g)颜色深浅DCa(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋2NaOH(aq)沉淀质量答案A解析A项，该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强不变；B项，单位时间内H2体积变化大，速率快；C项，2NO2N2O4，NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体，可以用单位时间内气体颜色的变化来衡量反应的快慢；D项，单位时间内产生的沉淀的质量越多，速率越快。4．(双选)下列都是测定气体产物(一定时间内)反应速率的装置图，不能达到目的的是()答案AD解析A项中装置不能用长颈漏斗，D项中装置产生的CO2会被饱和Na2CO3溶液吸收。规律方法测量盐酸和碳酸钙反应速率的注意事项(1)盐酸溶液要迅速加入。(2)装置气密性要好，且计时要迅速准确。本课归纳总结-6--7-1．下列对“化学反应速率”的理解正确的是()A．化学反应速率表示的是化学反应进行的程度B．化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示C．化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物的浓度变化来表示D．化学反应速率可以是正值，也可以是负值答案B解析化学反应速率表示化学反应进行的快慢程度，不表示反应进行的程度，A项错误；化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加来表示，B项正确；反应速率不能用纯液体或纯固体来表示，C项错误；化学反应速率都是正值而无负值，D项错误。2．某温度下，在容积固定的密闭容器中反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)开始进行时，c(N2O5)＝0.0408mol/L。1min后，c(N2O5)＝0.030mol/L。则该反应的反应速率为()A．v(N2O5)＝1.8×10－4mol/(L·s)B．v(N2O5)＝1.08×10－2mol/(L·s)C．v(NO2)＝1.8×10－4mol/(L·s)D．v(O2)＝1.8×10－4mol/(L·s)答案A解析v(N2O5)＝[c始(N2O5)－c末(N2O5)]÷60s＝(0.0408mol/L－0.030mol/L)÷60s＝1.8×10－4mol/(L·s)。根据各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比可知，v(NO2)＝3.6×10－4mol/(L·s)，v(O2)＝9×10－5mol/(L·s)。3．某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过tmin后达到平衡，测得各物质的浓度分别为c(X2)＝0.4mol·L－1，c(Y2)＝0.6mol·L－1，c(Z)＝0.4mol·L－1，则该反应的化学方程式可表示为()A．2X2＋3Y22X2Y3B．3X2＋2Y22X3Y2C．X2＋2Y22XY2D．2X2＋Y22X2Y答案B解析tmin内，反应消耗0.6mol·L－1的X2和0.4mol·L－1的Y2，生成0.4mol·L－1的Z，三者浓度的变化量之比为3∶2∶2，即化学方程式为3X2＋2Y22Z，则Z的化学式为X3Y2。4．将N2和H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器中进行合成氨反应，经过一段时间后三个容器的反应速率分别为：v甲(H2)＝3mol·L－1·min－1，v乙(N2)＝2mol·L－1·min－1，v丙(NH3)＝1mol·L－1·min－1。这段时间内三个容器中合成氨的反应速率的大小关系为()A．v甲v乙v丙B．v乙v甲v丙C．v甲v丙v乙D．v甲＝v乙＝v丙答案B解析把用三种不同物质表示的反应速率换算成用同一种物质来表示，根据反应N2＋3H22NH3可知，v甲(N2)＝13v甲(H2)＝1mol·L－1·min－1、v乙(N2)＝2mol·L－1·min－1、v丙-8-(N2)＝12v丙(NH3)＝0.5mol·L－1·min－1，可比较得出v乙v甲v丙。5．某温度下按图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6.5g锌粒(颗粒大小基本相同)，