第四节反应速率学案

高考化学一轮复习广州市禺山高级中学高三级化学科1第五节化学反应速率（必修二P47-49选修四P17-19）主备人：刘建明审核人：高三备课组[考纲要求]1、了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2、了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3、理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积等）对反应速率的影响，认识其一般规律。一、回归教材(一)化学反应速率的定量表示1．表示方法与意义:工具1：工具2：注意：⑴注意n和c的区别，⑵注意必须标明用哪种物质表示，⑶注意单位：mol·L-1·min-1或mol/(L·s)⑷反应速率只取正值，没有负值，为平均速率而非瞬时速率⑸一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。⑹同一化学反应中不同物质表示的反应速率之比一定等于。例如：2A+B=3C+2D，v（A）：v（B）：v（C）：v（D）=。(二)有效碰撞理论1．有效碰撞：反应物分子间能__________的碰撞。发生碰撞的分子具有较高的______，分子在一定的方向上发生碰撞。2．活化分子：化学反应中,能量较高、有可能发生________的分子。3．活化能：活化分子的__________与所有分子的________之差(用Ea表示，其单位为kJ·mol－1)。活化能越大，反应越_____(填“易”或“难”)进行。(三)影响化学反应速率的因素请回顾：⑴决定化学反应速率的根本因素是。⑵影响化学反应速率的主要因素有哪些？这些因素如何影响化学反应速率？影响化学反应速率的因素：选择题考察单一因素的影响物质浓度：；tVntcdDcCbBaA完成系统P50[学生活动1]高考化学一轮复习广州市禺山高级中学高三级化学科2反应温度：；催化剂：；固体表面积：；其他因素：原电池反应、溶液酸碱性、光照、电磁波等也可以加快反应速率。讨论题：问题1：反应物浓度增大时，ν一定增大吗？；问题2：温度升高时，ν一定增大吗？；问题3：压强改变时，ν一定变化吗？。适用于有气体参加或生成的反应压强改变条件变化影响反应V减小V→c→νV不变，充入反应物c→νV不变，充入惰性物c→νP不变，充入反应物c→νP不变，充入惰性物V→c→ν升高T，P变大T→ν问题4：使用催化剂，ν一定增大吗？；二、课堂复习：(一)1.化学反应速率的计算和比较【例1】：在2L体积不变密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3，开始投入N21mol，H26mol，2s后测得N2剩余0.4mol。试求：，（1）2s时的c(NH3)，（2）2s内的ν(N2)（3）H2的转化率。三步式分析数据：2．化学反应速率的大小比较由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应：aA＋bB===cC＋dD，比较vAa与vBb，若vAa＞vBb，则A表示的反应速率比B大。(二)影响化学反应速率的因素1．化学反应速率的图像完成系统P50[学生活动2]完成系统P50[学生活动3]完成《系统复习用书》P51【例1】完成配套P541-6高考化学一轮复习广州市禺山高级中学高三级化学科3(1)图像类型①物质的量—时间图：反映浓度随时间的变化关系，其横坐标代表时间，纵坐标代表不同时间反应物或生成物物质的量浓度。若曲线单调减小表示反应物浓度减少，反之表示生成物浓度增大。如：某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右图所示。依据图像可以判断反应物和生成物，确定化学计量数，计算平均速率和转化率。相似：c-t图等。②速率—时间图：反映化学反应速率随时间的变化关系，其纵坐标代表不同时间的瞬时速率。若曲线单调减小表示反应速率减少，反之表示反应速率增大。如增大生成物浓度的图像如下表：2．速率—时间(v－t)图象及其应用根据下表中第一行的格式，完成待填内容并绘出②～⑧情况中t1后v′正和v′逆的变化趋势。平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系]①增大反应物的浓度[]v正、v逆均增大，且v正v逆正向移动[来源:学科网]②减小反应物的浓度③增大生成物的浓度④减小生成物的浓度正反应方向为气体体积增大的放热反应⑤增大压强或升高温度⑥减小压强或降低温度任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡⑦正催化剂或增大压强⑧负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小完成《系统复习用书》P56【例2】高考化学一轮复习广州市禺山高级中学高三级化学科4【例2】(广东高考题组编)(1)据下图计算3～18s内第②组实验中生成I－3的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。(2)甲酸甲酯水解反应方程式为：HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l)△H＞0，某小组通过试验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）。反应体系中各组分的起始量如下表：甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间（t）的变化如右上图：①根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：反应时间/min0~510~1520~2530~3540~4550~5560~65平均反应速率/(10-3mol·min-1)1.97.47.84.41.60.80.0请计算15～20min范围内甲酸甲酯的减少量为_____________mol，甲酸甲酯的平均反应速率为__________mol·min-1(不要求写出计算过程)。②依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因：(三)实验设计：控制变量法进行化学反应速率的测定实验设计思路：①确定自变量②控制不变的因素（实验设计中注意）③测量结果（因变量）1、设计实验，目标通过测定稀H2SO4与锌粒反应产生10mLH2所需的时间，探究反应物浓度和温度对此反应速率的影响。试剂和用品：1.00mol·L－1H2SO4、2.00mol·L－1H2SO4，3.00mol·L－1H2SO4大小相同的锌粒若干、70℃热水浴（水槽）、秒表。每次实验H2SO4的用量为40.0mL、锌粒用量为2.0g。实验装置如图，请设计实验方法，并画出实验数据的记录表格。编号反应物反应前pH反应后pH第①组O3＋I-5.211.0第②组O3＋I-＋Fe2+5.24.1组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001.990.010.52完成《系统复习用书》P51【例3】完成《配套用书》P559P5714高考化学一轮复习广州市禺山高级中学高三级化学科5控制变量法探究影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验考查对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力。表格型题目的解题要点在于通过审题，获取有用信息，然后对表格中数据进行比较分析，依据物质的性质、变化规律进行解答；直角坐标系题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么，注意理解起点、终点、转折点的含义，然后根据所学知识分析概念、图像、数值三者之间的关系。解答试题时需注意以下问题：(1)认真审题：清楚实验目的，理清影响实验探究结果的因素。(2)确定变量：在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系，进而总结出规律。若需确定另一个变量，则要重新进行相关分析。(3)数据筛选：在分析相关数据时，注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量唯一，否则无法做出正确判断。【变式训练1】：实验一：他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L）。设计实验方案来研究影响反应速率的因素。甲同学研究的实验报告如下表：实验步骤现象结论①分别取等体积的2mol·L-1的硫酸置于三支试管中②反应速率MgFe，Cu不反应金属的性质越活泼，反应速率越快(1)甲同学表中实验步骤②为。(2)甲同学的实验目的是；要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是。乙同学为了更精确的研究浓度对反应速率的影响，利用右图所示装置进行定量实验。（3）乙同学在实验中应该测定的数据是。（4）乙同学完成该实验应选用的实验药品是。实验中不选用___________的硫酸，理由是___________________________________________________________________。【变式训练2】(2009年广州市调研)某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素。在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO4酸性溶液的浓度，每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4mL、H2C2O4溶液（0.1mol·L-1）的用量均为2mL。测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：高考化学一轮复习广州市禺山高级中学高三级化学科6①计算用0.001mol·L-1KMnO4酸性溶液进行实验时KMnO4的平均反应速率（忽略混合前后溶液的体积变化，写出计算过程）。②若不经过计算，直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是否可行？。若不可行（若认为可行则不填），请设计可以通过直接观察褪色时间长短来判断的实验操作：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【例3】(2012年广东高考)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S2O2－8＋2I－===2SO2－4＋I2(慢)；I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6(快)。(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O2－3与S2O2－8初始的物质的量需满足的关系为n(S2O2－3)∶n(S2O2－8)__________。(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号体积V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0表中Vx＝____________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知某条件下，浓度c(S2O2－8)～反应时间t的变化曲线如下图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O2－8)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。KMnO4酸性溶液的浓度/mol·L-1溶液褪色所需时间t/min第1次第2次第3次0.011413110.001677完成《配套用书》P5715P5816