資源簡介 2.3 第1課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)速率【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念,知道化學(xué)反應(yīng)平均速率的表示方法。2.能夠運(yùn)用反應(yīng)速率的定義式進(jìn)行簡單計(jì)算,能利用化學(xué)反應(yīng)速率的圖像解決簡單問題。3.通過對化學(xué)反應(yīng)歷程的認(rèn)知,認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。【自主預(yù)習(xí)】一、化學(xué)反應(yīng)是有歷程的1.基元反應(yīng):大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的,其中的 反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。例如,H·+O2·OH+O·即為氫氣與氧氣生成水的反應(yīng)中的一個(gè)基元反應(yīng)。 2.反應(yīng)歷程(1)含義:基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列。(2)特點(diǎn)①反應(yīng)不同,反應(yīng) 不相同。 ②同一反應(yīng),在不同 下的反應(yīng)歷程也可能不同。 (3)決定因素:反應(yīng)歷程由 決定。 (4)作用:反應(yīng)歷程的差別造成了 的不同。 3.從反應(yīng)機(jī)理角度對化學(xué)反應(yīng)的分類【微點(diǎn)撥】(1)對于由多個(gè)基元反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)的快慢由最慢的一步基元反應(yīng)決定。(2)微粒H·、·OH和O·存在未成對電子,它們稱為自由基(H·和O·也稱為自由原子)。自由基反應(yīng)活性很強(qiáng),壽命極短。二、化學(xué)反應(yīng)速率1.化學(xué)反應(yīng)速率(1)表示方法對于反應(yīng)體系體積不變的化學(xué)反應(yīng)aA+bBdD+eE,可以用單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)濃度(或質(zhì)量、物質(zhì)的量等)的改變量(取絕對值)來表示。(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式及單位v(A)=,單位為 或 。 (3)特點(diǎn)①同一反應(yīng)選用不同的反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物表示化學(xué)反應(yīng)速率,數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。②各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。【微點(diǎn)撥】(1)不用固體或純液體表示反應(yīng)速率。(2)反應(yīng)速率表示一段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的平均速率,不是瞬時(shí)速率。2.化學(xué)反應(yīng)速率的物理測定方法主要有 法、比色法、 法。 【微點(diǎn)撥】一、1.每一步 2.(2)①歷程 ②條件 (3)反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件 (4)化學(xué)反應(yīng)速率二、1.(2)mol·L-1·s-1 mol·L-1·min-12.量氣 電導(dǎo)【效果檢測】1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。(1)化學(xué)反應(yīng)速率適用于可逆反應(yīng),不適用于非可逆反應(yīng)。 ( )(2)在可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率是正值,逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率是負(fù)值。 ( )(3)在同一化學(xué)反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)速率可以用反應(yīng)物濃度的改變來表示,也可以用反應(yīng)產(chǎn)物濃度的改變來表示,其數(shù)值可能相同,也可能不相同。 ( )(4)化學(xué)反應(yīng)速率的單位可以是g·L-1·s-1,也可以是kg· L-1·s-1,甚至可以是t·L-1·s-1等。 ( )(5)所有化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程均包含至少2個(gè)基元反應(yīng)。 ( )【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×【解析】(1)化學(xué)反應(yīng)速率適用于可逆反應(yīng)和非可逆反應(yīng)。(2)化學(xué)反應(yīng)速率均為正值。(4)化學(xué)反應(yīng)速率的單位為mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。(5)簡單反應(yīng)的總反應(yīng)就是基元反應(yīng)。2.化學(xué)反應(yīng)都是一步完成的嗎 【答案】不是。3.對于由多個(gè)基元反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)的快慢是由哪步反應(yīng)決定的 【答案】由最慢的一步基元反應(yīng)決定。4.反應(yīng)歷程與化學(xué)反應(yīng)速率有什么關(guān)系 【答案】反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件決定著一個(gè)反應(yīng)的歷程,而反應(yīng)歷程的差別又造成了化學(xué)反應(yīng)速率的不同。5.比較化學(xué)反應(yīng)速率大小時(shí),應(yīng)注意什么 【答案】換算成同一物質(zhì)表示,統(tǒng)一單位,再比較數(shù)值大小。6.其他條件相同時(shí),用2 mol·L-1 HCl、4 mol·L-1HCl分別與金屬鋅反應(yīng),相同時(shí)間內(nèi)誰產(chǎn)生氫氣的速率快 【答案】4 mol·L-1 HCl。【合作探究】任務(wù)1:化學(xué)反應(yīng)速率及相關(guān)計(jì)算情境導(dǎo)入 家用轎車大都配有安全氣囊。當(dāng)汽車發(fā)生意外嚴(yán)重碰撞時(shí),氣囊中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2NaN32Na+3N2↑,在大約30毫秒時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體將氣囊充起以確保乘員安全。而有的反應(yīng)卻很慢,例如埋藏在地底下的石油,需要漫長的時(shí)間才能形成。那么我們怎樣來描述一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的快慢呢 問題生成1.化學(xué)反應(yīng)速率一般是指平均反應(yīng)速率還是瞬時(shí)反應(yīng)速率 【答案】平均反應(yīng)速率。2.若標(biāo)準(zhǔn)狀況下,安全氣囊在30毫秒時(shí)間充起后體積為50 L,我們可以如何表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率 請計(jì)算出該反應(yīng)的速率。【答案】可以用單位時(shí)間內(nèi)N2的濃度變化來表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率;v(N2)= ≈1.49 mol·L-1·s-1。3.可以用Na、NaN3的濃度變化表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率嗎 由此你得出什么結(jié)論 【答案】不能用Na、NaN3的濃度變化表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率,對于有固體或純液體參與的反應(yīng),因?yàn)樵谝欢l件下,固體或純液體的濃度可視為常數(shù),所以固體或純液體在化學(xué)反應(yīng)中濃度不變,因此不能用固體或純液體的濃度變化來表示化學(xué)反應(yīng)速率。【核心歸納】1.有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算(1)計(jì)算依據(jù)①平均化學(xué)反應(yīng)速率的公式:v=。②對于同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),用不同物質(zhì)的濃度變化表示的反應(yīng)速率之比等于相應(yīng)物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,這是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算或換算的依據(jù)。例如,對于化學(xué)反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)。(2)運(yùn)用“三段式”求解化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算題的一般步驟①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。③根據(jù)已知條件列方程計(jì)算。例如: mA(g) + nB(g)pC(g)初始濃度/(mol·L-1) a b c轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1) x 某時(shí)刻濃度/(mol·L-1) a-x b- c+計(jì)算中注意以下關(guān)系:a.對于反應(yīng)物:c(初始)-c(轉(zhuǎn)化)=c(某時(shí)刻)b.于反應(yīng)產(chǎn)物:c(初始)+c(轉(zhuǎn)化)=c(某時(shí)刻)c.物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比d.化率=×100%2.化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法對于同一化學(xué)反應(yīng),用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率數(shù)值可能不同,但比較反應(yīng)速率的大小不能只看數(shù)值的大小,還要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化。具體比較方法如下:(1)“一看”:看化學(xué)反應(yīng)速率的單位是否統(tǒng)一。(2)“二化”:將不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率或分別除以相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。(3)“三比較”:比較同一物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率或不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率除以相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之后的數(shù)值。數(shù)值越大,反應(yīng)速率越快。如反應(yīng):aA(g)+bB(g)cC(g),比較與,若>,則用A表示的反應(yīng)速率比用B表示的大。【典型例題】【例1】在四個(gè)不同的容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng)。根據(jù)下列在相同時(shí)間內(nèi)測定的結(jié)果,判斷生成氨的速率最快的是( )。A.v(H2)=0.3 mol·L-1·min-1B.v(N2)=0.005 mol·L-1·s-1C.v(N2)=0.2 mol·L-1·min-1D.v(NH3)=0.3 mol·L-1·min-1【答案】B【解析】將各選項(xiàng)中反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為N2的反應(yīng)速率,A項(xiàng)中v(N2)= v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1,B項(xiàng)中v(N2)=0.005×60 mol·L-1·min-1=0.3 mol·L-1·min-1,C項(xiàng)中 v(N2)=0.2 mol·L-1·min-1,D項(xiàng)中 v(N2)=v(NH3)=0.15 mol·L-1·min-1。【例2】一定溫度下,在 2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是( )。A.反應(yīng)在0~10 s內(nèi),用Z表示的反應(yīng)速率為0.158 mol·L-1·s-1B.反應(yīng)在0~10 s 內(nèi),X的物質(zhì)的量濃度減少量為0.79 mol·L-1C.反應(yīng)進(jìn)行到10 s時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%D.反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g) + Y(g)Z(g)【答案】C【解析】在0~10 s內(nèi),Z的反應(yīng)速率為v(Z)==0.079 mol·L-1·s-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;0~10 s內(nèi),X的物質(zhì)的量濃度的減少量為=0.395 mol·L-1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;反應(yīng)進(jìn)行到10 s時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率為×100%=79.0%,C項(xiàng)正確;反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為X(g) + Y(g)2Z(g),D項(xiàng)錯(cuò)誤。靈犀一點(diǎn):化學(xué)反應(yīng)速率的特點(diǎn)1.在某一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中,無論是用反應(yīng)物還是用反應(yīng)產(chǎn)物表示化學(xué)反應(yīng)速率,其值均為正值。2.化學(xué)反應(yīng)速率表示的均是某一段時(shí)間內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平均速率,而不是某一時(shí)刻化學(xué)反應(yīng)的瞬時(shí)速率。3.一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)涉及反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物多種物質(zhì),因而定量表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率時(shí),必須指明是用哪一種物質(zhì)來表示的。4.在同一反應(yīng)中,用不同的物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率,其數(shù)值可能不同,但表示的實(shí)際意義相同。5.在同一化學(xué)反應(yīng)中,用各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。例如,在反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。任務(wù)2:化學(xué)反應(yīng)速率的測定【實(shí)驗(yàn)探究】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定鋅與硫酸反應(yīng)的速率(1)按下圖所示安裝裝置,加入鋅粒,然后快速加入40 mL 1 mol·L-1硫酸,測量收集10 mL H2所用的時(shí)間。(2)按圖示再安裝一套裝置,加入與前一套裝置相同質(zhì)量的鋅粒,然后再快速加入40 mL 4 mol·L-1硫酸,測量收集10 mL H2所用的時(shí)間。(3)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象:鋅跟硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡;收集10 mL氣體(2)所用時(shí)間比(1)所用時(shí)間短。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:其他條件相同時(shí),4 mol·L-1的硫酸與鋅反應(yīng)比1 mol·L-1的硫酸與鋅反應(yīng)快。問題生成1.通過以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,你會得到什么結(jié)論 【答案】其他條件相同時(shí),4 mol·L-1硫酸與鋅反應(yīng)比1 mol·L-1硫酸與鋅反應(yīng)快。說明其他條件相同時(shí),反應(yīng)物的濃度越大,反應(yīng)速率越大。2.是否反應(yīng)速率越大,反應(yīng)現(xiàn)象越明顯 【答案】不是,反應(yīng)現(xiàn)象是否明顯與反應(yīng)速率沒有因果關(guān)系。3.上述實(shí)驗(yàn)是如何比較反應(yīng)速率的 【答案】該實(shí)驗(yàn)是使用產(chǎn)生相同體積的氫氣所用時(shí)間長短比較的。4.已知反應(yīng)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,你有幾種方法測定該反應(yīng)的反應(yīng)速率 試判斷所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的可行性。【答案】(1)測量收集一定體積的H2時(shí)所用的時(shí)間或測量一段時(shí)間內(nèi)收集到H2的體積。(2)測量一段時(shí)間內(nèi)溶液中H+濃度的變化。(3)測量一段時(shí)間內(nèi)鋅粒質(zhì)量的變化。以上三種方法中第(1)種方法最容易操作。【核心歸納】1.化學(xué)反應(yīng)速率的測定原理由于物質(zhì)的某些物理性質(zhì)(如壓強(qiáng)、體積、吸光度、電導(dǎo)率等)與其物質(zhì)的量或濃度存在函數(shù)關(guān)系,因此人們常用物理方法,通過準(zhǔn)確而快速地測定反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物濃度的變化來確定化學(xué)反應(yīng)速率。2.化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法(1)量氣法:對于有氣體生成的反應(yīng),可測量氣體產(chǎn)物在溫度、壓強(qiáng)一定時(shí)的體積變化。(2)比色法:由于物質(zhì)對特定波長的光的吸收性能不同,因此可以通過吸光度來測定參與反應(yīng)的某一物質(zhì)的濃度。(3)電導(dǎo)法:根據(jù)離子導(dǎo)電能力的差異,可以通過測定電導(dǎo)率的變化確定反應(yīng)物中離子濃度的變化,進(jìn)而計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。【典型例題】【例3】某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖Ⅰ裝置,測定2 mol·L-1的硫酸分別與鋅粒、鋅粉反應(yīng)的速率。請回答下列問題:(1)圖Ⅰ裝置中盛放硫酸的儀器名稱是 。 (2)按照圖Ⅰ裝置實(shí)驗(yàn)時(shí),已限定了兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)間均為10 min,還需要測定的另一個(gè)數(shù)據(jù)是 。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,得到的結(jié)論是 。 (4)該同學(xué)又將圖Ⅰ裝置中的氣體收集裝置改為圖Ⅱ,實(shí)驗(yàn)完畢待冷卻后,該同學(xué)準(zhǔn)備讀取滴定管上液面所處的刻度數(shù),發(fā)現(xiàn)滴定管中液面高于干燥管中液面,應(yīng)首先采取的操作是 。 【答案】(1)分液漏斗(2)收集到的氣體的體積(3)其他條件相同時(shí),鋅粉與硫酸的反應(yīng)速率比鋅粒與硫酸的反應(yīng)速率大(4)調(diào)節(jié)滴定管的高度使得兩側(cè)液面相平【解析】(1)根據(jù)裝置的特點(diǎn)可知,圖Ⅰ裝置中盛放硫酸的儀器名稱是分液漏斗。(2)要測定反應(yīng)速率,還需要測定的另一個(gè)數(shù)據(jù)是收集到的氣體的體積。(3)因?yàn)樵龃蠓磻?yīng)物的接觸面積可以加快反應(yīng)速率,所以該實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是其他條件相同時(shí),鋅粉與硫酸的反應(yīng)速率比鋅粒與硫酸的反應(yīng)速率大。(4)因?yàn)闅怏w的體積受壓強(qiáng)的影響大,所以在讀數(shù)之前還需要采取的措施是調(diào)節(jié)滴定管的高度,使得兩側(cè)液面相平。【隨堂檢測】課堂基礎(chǔ)1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率說法中不正確的是( )。A.可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),正、逆反應(yīng)速率都為0B.決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物自身的性質(zhì)C.反應(yīng)速率用于衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢D.增大反應(yīng)物的濃度和提高反應(yīng)溫度都能增大反應(yīng)速率【答案】A【解析】化學(xué)平衡是動態(tài)平衡,可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),正、逆反應(yīng)都在進(jìn)行,正、逆反應(yīng)速率相等且不為0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;決定反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物自身的性質(zhì),例如,鉀和水反應(yīng)比鈉和水反應(yīng)快,是因?yàn)殁洷肉c的金屬性強(qiáng),B項(xiàng)正確;反應(yīng)速率用于衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢,C項(xiàng)正確;增大反應(yīng)物的濃度和提高反應(yīng)溫度都能增大反應(yīng)速率,D項(xiàng)正確。2.在N2+3H22NH3的反應(yīng)中,經(jīng)過一段時(shí)間后,NH3的濃度增加了0.6 mol·L-1,在此段時(shí)間內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45 mol·L-1·s-1,則此段時(shí)間是( )。A.1 s B.2 sC.44 s D.1.33 s【答案】B【解析】已知用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45 mol·L-1·s-1,則用NH3表示的平均反應(yīng)速率為v(NH3)=v(H2)=×0.45 mol·L-1·s-1=0.3 mol·L-1·s-1,Δt==2 s。3.反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10 L 密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45 mol,則此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率可表示為( )。A.v(NH3)=0.010 mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.0010 mol·L-1·s-1C.v(NO)=0.0010 mol·L-1·s-1D.v(H2O)=0.045 mol·L-1·s-1【答案】C【解析】v(H2O)==0.0015 mol·L-1·s-1,v(NH3)=v(NO)==0.0010 mol·L-1·s-1,v(O2)==0.00125 mol·L-1·s-1。對接高考4.(2021·6月浙江選考,20)一定溫度下,在N2O5 的四氯化碳溶液(100 mL)中發(fā)生分解反應(yīng):2N2O54NO2+O2。在不同時(shí)刻測量放出的O2體積,換算成N2O5濃度如下表:t/s 0 600 1200 1710 2220 2820 xc(N2O5)/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12下列說法正確的是( )。A.600~1200 s,生成NO2的平均速率為5.0×10-4 mol·L-1·s-1B.反應(yīng)2220 s時(shí),放出的O2體積為11.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v正(N2O5)=2v逆(NO2)D.推測上表中的x為3930【答案】D【解析】600~1200 s,N2O5濃度的變化量為0.3 mol·L-1,在此時(shí)間段內(nèi)NO2濃度的變化量為其2倍,即0.6 mol·L-1,因此,生成NO2的平均速率為=1.0×10-3 mol·L-1·s-1,A項(xiàng)不正確;由表中數(shù)據(jù)可知,反應(yīng)2220 s時(shí),N2O5濃度的變化量為1.05 mol·L-1,其物質(zhì)的量的變化量為1.05 mol·L-1×0.1 L=0.105 mol,O2物質(zhì)的量的變化量是其,即0.0525 mol,因此,放出的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.0525 mol ×22.4 L·mol-1=1.176 L ,B項(xiàng)不正確;反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,用不同物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率時(shí),其數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,2v正(N2O5)=v逆(NO2),C項(xiàng)不正確;分析表中數(shù)據(jù)可知,該反應(yīng)經(jīng)過1110 s(600~1710,1710~2820)后N2O5的濃度會變?yōu)樵瓉淼?因此,N2O5的濃度由0.24 mol·L-1變?yōu)?.12 mol·L-1時(shí),可以推測題表中的x為2820+1110=3930,D項(xiàng)正確。2 展開更多...... 收起↑ 資源預(yù)覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫