資源簡介

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專題六 化學反應與能量變化
第一單元 化學反應速率反應限度
6.1.1化學反應速率
核心素養目標
證據推理與模型認知：
通過實驗現象和數據計算，建立化學反應速率的定量表示方法。
科學探究與創新意識
鼓勵學生在實驗中嘗試創新，如改進實驗裝置、采用新的實驗方法或探索新的影響因素等，培養創新意識和實踐能力。
科學態度與社會責任
在實驗探究中培養嚴謹認真、實事求是的科學態度；認識到化學反應速率的控制在工業生產、環境保護等方面的重要意義，如提高化工生產效率、減少污染物排放等，增強社會責任感和環保意識。
教學重難點
重點
化學反應速率的概念及計算方法。
化學反應速率與化學計量系數成正比
難點
理解化學反應速率的概念，特別是用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示反應速率。
理解化學反應速率與化學計量數之間的關系
課前導入
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
爆炸
瞬間完成
鐵銹
緩慢形成
溶洞
極為緩慢
變質
較快完成
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
什么是定性？什么是定量？
回憶我們之前所學過的物理知識不難發現，定性和定量早早埋下了伏筆。
（1）光的速度是很快的。
（2）光的速度是3x108m/s
這是定性描述
這是定量定性描述
類比來看，化學中的定性描述：
爆炸反應幾乎能在瞬間完成，說明其化學反應速率極快，在極短的時間內反應物就完全轉化為生成物。
金屬與酸的反應，如鎂與鹽酸的反應比較快。可以觀察到反應過程中迅速產生大量氣泡，在較短時間內就能看到明顯的反應現象。
食物腐敗和鋼鐵生銹較為緩慢，一般需要數日或數月。這些反應在日常生活中需要較長時間才能觀察到明顯的變化，說明化學反應速率較慢。
如何定量描述化學反應的快慢
————化學反應速率
化學反應速率
PART 01
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5mL 0.5mol·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5mL 0.5mol·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
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↑
鐵片與鹽酸緩慢反應,表面有氣泡產生,試管微熱
Fe+2H+Fe2++H2↑
探究化學反應的快慢
化學反應速率
1.概念:表示化學反應的快慢的物理量。
2.表示方法:通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
3.表達式:v=。
4.常用單位:mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
典例解析
　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
D
【解析】根據2Al+3H2SO4=Al2(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。
對化學反應速率的理解
(1) 無論是用反應物濃度的減少還是用生成物濃度的增加來表示化學反應速率，都取正值。
(2) 化學反應速率指的是某一段時間內的平均反應速率，不是指某一時刻的瞬時速率。
(3) 由于化學反應涉及的反應物、生成物有多種，所以表示一個反應的化學反應速率時，必須指明具體的物質。
(4) 一定溫度下，由于固體和純液體單位體積的物質的量不會改變(可視為常數)，即它們的物質的量濃度為常數，因此一般不用固體和純液體來表示化學反應速率。
實驗探究
在體積為100 mL的溶液中，發生下列反應：
16H+ + 2MnO4- + 10Br- =2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O
已知，反應開始時，Br-的物質的量為0.01 mol；經過10 s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，則在這10 s內，Br-消耗的平均速率是多少？反應過程中，Br2增加的平均速率是多少？
反應物/ 生成物 反應前 反應中 反應后 反應時間
Br- 0.01 mol 0.008 mol 0.002 mol 10s
Br2 0 0.004mol 0.004 mol v（Br-）= ==0.008mol/0.1L·10s=0.008mol/（L·s）
v（Br2）= ==0.004mol/0.1L·10s=0.004mol/（L·s）
通過上述計算，我們不難發現，用 不同的物質表示一段時間內同一狀態下同一個化學反應的速率是不同的，也就是說我們在表示化學反應速率時，我們需要表明是哪種物質的反應速率 。且在數值上，化學反應速率之比恰好等于化學計量系數之比
典例解析
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)。
【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·min1;
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。
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。
典例解析
(1) 在反應A＋3B=2C(A、B、C均為氣體)中，以物質A表示該反應的化學反應速率為0.2mol·L－1·min－1，則以物質B表示此反應的化學反應速率為 mol·L－1·min－1。
0.6
【解析】　(1) 在同一個反應中，用不同物質來表示化學反應速率時，其比值等于化學方程式中相應物質的化學計量數之比。
在反應A＋3B=2C中，＝，
v(B)＝3v(A)＝3×0.2mol·L－1·min－1＝0.6mol·L－1·min－1。
(2) 在2L密閉容器中，充入2mol N2和3mol H2，在一定條件下發生反應N2＋3H2 2NH3。 3s后測得N2為1.9mol，則以H2的濃度變化表示的反應速率為 mol·L－1·s－1。
0.05
解法一：3s內消耗N2的物質的量為2mol－1.9mol＝0.1mol，根據化學方程式N2＋3H2 2NH3，可知3s內消耗的H2的物質的量為0.3mol。
Δc(H2)＝0.15mol·L－1, v(H2)＝0.05mol·L－1·s－1。
解法二：先算出以N2表示的化學反應速率v(N2)＝mol·L－1·s－1，再根據在同一個反應中，用不同物質來表示反應速率時，其比值等于化學方程式中相應物質的化學計量數之比，算出以H2表示的化學反應速率
v(H2)＝3v(N2)＝mol·L－1·s－1×3＝0.05mol·L－1·s－1。
(3) 將10mol A和5mol B放入容積為10L的密閉容器中，某溫度下發生反應：3A＋B=2C(A、B、C均為氣體)。在最初2s內，A的平均反應速率為0.06mol·L－1·s－1，則在2s末時，容器中有 mol A，此時C的物質的量濃度為 mol·L－1。
8.8
0.08
　　　　　　　 　 3A　　 　＋　 B　　 　=　 　 2C
起始濃度/(mol·L－1) 　1.0 　 0.5 　　 0
轉化濃度/(mol·L－1) 0.06×2＝0.12 　 0.04 　　 0.08
2s時濃度/(mol·L－1) 1.0－0.12＝0.88 0.5－0.04＝0.46 0.08
則2s時，n(A)＝0.88mol·L－1×10L＝8.8mol, c(C)＝0.08mol·L－1。
課堂小結
PART 02
計算
比較
概念和表示方法
2
3
1
化學反應速率
2.表示方法:通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
1.概念:表示化學反應的快慢的物理量。
定義式法
三段式法
關系式法
歸一法
比值法
課堂練習
PART 03
1.對于反應:CaCO3+2HCl=CaCl2+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
A
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
B
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　　　　。
0.3 mol·L-1
0.8 mol
17∶20
0.18 mol·L-1·s-1
Thanks
好好學習天天向上

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