資源簡介

6.1第1課時　化學反應速率
【學習目標】
1.了解化學反應速率的概念和表示方法。
2.能夠進行化學反應速率的簡單計算。
3.學會比較化學反應速率的快慢。
【合作探究】
【學習情境】
在化學實驗和日常生活中,我們經常觀察到這樣的現象:有的反應進行得快,有的進行得慢。你了解下圖涉及的化學反應的快慢嗎 反應的快慢程度與我們有什么關系
　　　　很快　　　　　　　　　較慢　
　較快　　　　　　　　　很慢　
不同的化學反應的快慢千差萬別,快和慢是相對而言的,這些判斷方法都是定性地描述反應的快慢。而在科學研究和實際應用中,往往需要定量地描述一個反應的快慢。那么化學上又是如何定量地判斷一個化學反應的快慢的呢 怎樣比較一個化學反應反應速率的快慢呢
任務1　化學反應速率的概念和表示方法
【新知生成】
一、探究化學反應的快慢
組別 操作 現象 離子方程式
1 取一支試管,加入5 mL 0.5 mol·L-1鹽酸,再剪取一定大小的鎂條,用砂紙打磨后,放入試管中
2 取一支試管,加入5 mL 0.5 mol·L-1鹽酸,再剪取與實驗1鎂條相同大小的鐵片,用砂紙打磨后,放入試管中
　　二、化學反應速率
1.概念:表示化學反應的　　　　　的物理量。
2.表示方法:通常用　　　　　　　內反應物　　　　的減少或生成物　　　　的增加來表示。
3.表達式:　　　　　　　　。
4.常用單位:　　　　　或　　　　　。
【答案】一、1.鎂條與鹽酸劇烈反應,表面有大量氣泡產生,試管發燙　Mg+2H+Mg2++H2↑
2.鐵片與鹽酸緩慢反應,表面有氣泡產生,試管微熱　Fe+2H+Fe2++H2↑
二、1.快慢　2.單位時間　濃度　濃度　3.v=
4.mol·L-1·min-1　mol·L-1·s-1
【核心突破】
典例1　某容器中發生鋁與2L稀硫酸的反應,已知5s末消耗了0.6 mol硫酸,若不考慮反應過程中溶液體積的變化,則5s內生成硫酸鋁的平均反應速率是(　　)。
A.0.06 mol·L-1·s-1 B.0.04 mol·L-1·s-1
C.0.02 mol·L-1·min-1 D.1.2 mol·L-1·min-1
【答案】D
【解析】根據2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑,消耗0.6 mol H2SO4將生成0.2 mol Al2(SO4)3,則v[Al2(SO4)3]==0.02 mol·L-1·s-1=1.2 mol·L-1·min-1。
【歸納總結】
化學反應速率的表示方法
1. 表示化學反應速率時,必須指明具體的物質,因為同一化學反應,用不同的物質表示的反應速率,其數值可能不同。
2. 固體或純液體的濃度視為常數,Δc=0,因此通常不用固體或純液體表示化學反應速率。
3. 化學反應速率是一段時間內的平均反應速率,而不是某一時刻的瞬時速率。
訓練1　已知某條件下,合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 的數據如表所示:
N2 H2 NH3
起始濃度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0.2
2 s末濃度/(mol·L-1) 0.6 1.8 1.0
4 s末濃度/(mol·L-1) 0.4 1.2 1.4
　　當用氨氣濃度的增加來表示該反應的化學反應速率時,下列說法錯誤的是(　　)。
A.2~4 s內的平均反應速率為0.2 mol·L-1·s-1
B.前4 s內的平均反應速率為0.3 mol·L-1·s-1
C.前2 s內的平均反應速率為0.4 mol·L-1·s-1
D.2 s末的反應速率為0.4 mol·L-1·s-1
【答案】D
【解析】2~4 s內,v(NH3)=(1.4-1.0) mol·L-1÷2 s=0.2 mol·L-1·s-1,A項正確;前4 s內,v(NH3)=(1.4-0.2) mol·L-1÷4 s=0.3 mol·L-1·s-1,B項正確;前2 s內,v(NH3)=(1.0-0.2) mol·L-1÷2 s=0.4 mol·L-1·s-1,C項正確;無法計算2 s末的反應速率,D項錯誤。
任務2　化學反應速率的計算與比較
【新知生成】
在體積為100 mL的溶液中,發生下列反應:
16H+ + 2Mn+10Br-2Mn2++5Br2+8H2O
已知,反應開始時,Br-的物質的量為0.01 mol;經過10s后,Br-的物質的量變為0.002 mol。假設反應過程中溶液的體積保持不變,則
反應物或生成物 Br- Mn H+ Mn2+ Br2
10s內物質的量變化/mol
10s內物質的量濃度 變化/(mol·L-1)
10s內平均反應 速率/(mol·L-1·s-1)
　　【答案】0.008　0.0016　0.0128　0.0016　0.004;0.08　0.016　0.128　0.016　0.04;0.008　0.0016　0.0128　0.0016　0.004
【核心突破】
典例2　反應3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)在不同條件下,反應速率分別為①v(A)=0.6 mol·L-1·min-1;②v(B)=0.45 mol·L-1·min-1;③v(C)=0.015 mol·L-1·s-1;④v(D)=0.45 mol·L-1·min-1。則此反應在不同條件下進行的快慢順序為　　　　　　　　(填序號)。
【答案】②=③>④>①
【解析】題目所給的四個速率是用不同物質來表示的,且③所采用的單位也與另外三個不同。必須把它們轉化為用同一種物質來表示且單位相同的速率,再作比較。若都轉化為用v(A)表示,單位用mol·L-1·min-1,則②v(A)=3v(B)=3×0.45 mol·L-1·min-1=1.35 mol·L-1·min-1;③v(A)=v(C)=×0.015×60 mol·L-1·min-1=1.35 mol·L-1·min-1;④v(A)=v(D)=×0.45 mol·L-1·min-1=0.675 mol·L-1·min-1。反應速率快慢順序為②=③>④>①。
【歸納總結】
1.化學反應速率的計算方法
(1)定義式法:利用公式v=計算化學反應速率,也可以利用該公式計算濃度變化量或反應時間。
(2)關系式法:化學反應速率之比=物質的量濃度的變化量之比=物質的量的變化量之比=化學計量數之比。
(3)三段式法:對于較為復雜的題目,采用以下模式計算。
例如:反應　　mA(g)+nB(g)pC(g)
起始濃度/(mol·L-1) a b c
轉化濃度/(mol·L-1) x
某時刻濃度/(mol·L-1) a-x b- c+
　　2.化學反應速率大小比較方法
同一化學反應速率用不同物質表示時數值可能不同,比較化學反應速率的快慢不能只看數值大小,還要進行一定的轉化。
(1)歸一法:若單位不統一,則要換算成相同的單位;若為不同物質表示的反應速率,則要換算成同一物質來表示反應速率;再比較數值的大小。
(2)比值法:比較化學反應速率與化學計量數的比值,如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比較與,若>,則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率。
訓練2　將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為1 L的密閉容器中。在一定條件下發生反應:3A(g)+B(g)xC(g),2 min后測得容器中有0.4 mol C和0.6 mol B。下列判斷正確的是(　　)。
A.x=2
B.2 min后,c(A)=1.8 mol·L-1
C.0~2 min內,v(B)=0.4 mol·L-1·min-1
D.4 min時容器中有0.8 mol C
【答案】B
【解析】列式計算:
　　　　　　　3A(g)+B(g)xC(g)
起始量/mol 3 1 0
變化量/mol 1.2 0.4 0.4
2 min量/mol 1.8 0.6 0.4
計算得到x=1,A項錯誤;2 min后,c(A)==1.8 mol·L-1,B項正確;0~2 min內,v(B)==0.2 mol·L-1·min-1,C項錯誤;2~4 min的反應速率與0~2 min的不同,4 min時容器中C的物質的量無法確定,D項錯誤。
【課堂小結】
【隨堂檢測】
1.對于反應:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑,下列說法正確的是(　　)。
A.用HCl和CaCl2表示的反應速率數值不同,但所表示的意義相同
B.不能用CaCO3的濃度變化來表示反應速率,但可用H2O來表示
C.用H2O和CO2表示的化學反應速率相同
D.用CaCl2濃度的減小量表示其反應速率
【答案】A
【解析】在同一反應中,選用不同的物質表示反應速率,反應速率數值之比等于化學方程式中化學計量數之比,數值可能相同,也可能不同,但意義相同,A項正確;因為CaCO3是固體,H2O為純液體,不能用其濃度的變化來表示化學反應速率,B、C兩項均錯誤;CaCl2為生成物,故應用其濃度的增加量表示反應速率,D項錯誤。
2.反應A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四種不同情況下的反應速率分別為
①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1
②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1
④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1
該反應進行的快慢順序為(　　)。
A.④<③=②<① B.④>③=②>①
C.①>②>③>④ D.④>③>②>①
【答案】B
【解析】反應速率與化學計量數的比值越大,反應速率越快,且①所采用的單位與另外三個不同,需要換算成相同的單位,則①=0.0075;②=0.2;③=0.2;④=0.225,反應快慢為④>③=②>①。
3.在一定溫度下,將2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)置于容積為2L的恒容密閉容器中,發生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。反應進行到5 s時,測得CO2的物質的量為1.4 mol,則:
(1)5 s時,生成物CH3OH的濃度為　　　　。
(2)0~5 s內,用反應物H2的濃度變化表示該反應的平均速率v(H2)=　　　　　　　　　　。
(3)5 s時,容器內氣體的總物質的量與反應前容器內氣體的總物質的量之比為　　　　。
(4)若反應進行到15 s時容器內氣體的總物質的量為5.6 mol,此時,CO2的物質的量為　　　　。
【答案】(1)0.3 mol·L-1　(2)0.18 mol·L-1·s-1
(3)17∶20　(4)0.8 mol
【解析】列出三段式:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
開始/(mol·L-1) 　1 3 0 0
變化/(mol·L-1) 　0.3 0.9 0.3 0.3
5 s時/(mol·L-1) 　0.7 2.1 0.3 0.3
(1)5 s時,生成物CH3OH的濃度為0.3 mol·L-1。
(2)0~5 s內,v(H2)==0.18 mol·L-1·s-1。
(3)5 s時,容器內氣體的總物質的量與反應前容器內氣體的總物質的量之比為(0.7+2.1+0.3+0.3)∶(1+3)=17∶20。　
(4)列出15 s時三段式:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
開始/mol 2 6 0 0
變化/mol x 3x x x
15 s時/mol 2-x 6-3x x x
反應進行到15 s時氣體的總物質的量為(2-x+6-3x+x+x) mol=5.6 mol,解得x=1.2,
此時,CO2的物質的量為2 mol-1.2 mol=0.8 mol。
2

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