2015-2016学年高中化学21化学反应速率课件新人教版选修4

自主学习·基础知识解疑合探·重难释疑第一节化学反应速率[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。(重点)2.掌握化学反应速率的简单计算，学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。(难点)一、化学反应速率1．化学反应速率化学反应速率――→表示用单位时间内反应物浓度的或生成物浓度的来表示――→定义式v＝ΔcΔt――→单位减小增加v＝ΔcΔtmol·L－1·s－1或mol·L－1·min－12．同一反应用不同物质表示的反应速率之间的关系对于任一反应mA＋nBpY＋qZ，则有v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)＝。3．注意的问题(1)一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因此，某一段时间内的反应速率，是指一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。(2)固体或纯液体，其浓度可视为，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。m∶n∶p∶q常数1．同一化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值相同吗？【提示】不一定，若化学计量数相同，则反应速率相同；否则，不相同。2．对反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑能否用CaCO3的浓度变化来表示化学反应速率？【提示】不能用固体或纯液体表示化学反应速率。二、化学反应速率的测定1．测定原理利用化学反应中与某一种化学物质的(或)相关的性质进行测定。2．测定方法(1)利用能够直接观察的某些性质测定如通过测量释放出一定体积的气体的来测定反应速率，或测定一定时间内气体的变化来测定反应速率。浓度质量时间压强(2)利用科学仪器测量物质的性质如在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用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。颜色深浅3．测定锌与稀H2SO4反应的速率要注意哪些问题？【提示】①锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同；②40mL的硫酸溶液要迅速加入；③装置气密性要好，且计时要迅速准确。4．已知2g锌粒(假设颗粒大小基本相同)分别与40mL1mol/L和40mL4mol/LH2SO4溶液反应，请问你有几种方法分别测定它们反应速率的大小？【提示】(1)测定收集一定体积的H2时所用的时间。(2)测定一段时间内溶液中c(H＋)的变化。(3)测定一段时间内Zn粒质量的变化。1．易误诊断(1)化学反应速率既有正值，又有负值()(2)化学反应速率为0.8mol/(L·s)是指1s时某物质的浓度为0.8mol/L()(3)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢()(4)对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×2．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是()A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B．单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应就越快C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D．化学反应速率常用单位有“mol·L－1·s－1”和“mol·L－1·min－1”【解析】化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的，即用单位时间内浓度的改变量来表示。【答案】C3．在N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3的反应中，在5s内N2的浓度由6mol/L减至2mol/L。则NH3的平均反应速率是()A．2.4mol/(L·s)B．1.6mol/(L·s)C．0.8mol/(L·s)D．0.08mol/(L·s)【解析】v(N2)＝6mol/L－2mol/L5s＝0.8mol/(L·s)，v(NH3)＝2v(N2)＝1.6mol/(L·s)。【答案】B4．甲、乙两容器都在进行A→B的反应，甲容器内每分钟减少4molA，乙容器内每分钟减少2molA，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率()A．快B．慢C．相等D．无法判断【解析】由v＝ΔcΔt＝ΔnV·Δt知，甲乙两容器的体积(V)不知，故甲、乙两容器中反应速率大小无法判断。【答案】D学生分组探究一正确理解化学反应速率第1步探究——问题引入，自主探究1．描述化学反应速率时为什么要指明具体物质？【提示】同一化学反应，用不同物质表示反应速率时数值可能不同，其数值之比等于各物质的化学计量数之比。2．用不同物质表示的化学反应速率间有何关系？存在此关系的本质原因是什么？【提示】用不同反应物表示化学反应速率时，速率之比等于化学计量数之比。存在此关系的原因是在反应过程中各物质的变化量之比等于化学计量数之比。第2步阐述——要点归纳，深化知识1．对化学反应速率表达式的理解2．化学反应速率是度量化学反应快慢的物理量，化学反应快慢也可从其他角度或现象进行描述和说明。3．不论反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。4．在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必须注明其单位，否则无意义。第3步例证——典例印证，思维深化反应4A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，2min后，B的浓度减少0.6mol·L－1。对此反应速率的表示，正确的是()①用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1②分别用B、C、D表示的反应速率其比值为3∶2∶1③在2min末的反应速率，用B表示是0.3mol·L－1·min－1④在这2min内用B表示的反应速率的值是逐渐减小的，用C表示的反应速率的值是逐渐增大的A．①②B．③C．①D．②④【解析】本题考查对反应速率定义的理解。①根据化学计量数知，A的浓度减少0.8mol/L，故v(A)＝0.4mol/(L·min)。②B、C、D的化学计量数之比为3∶2∶1，故其反应速率之比为3∶2∶1。③中是2min内的平均反应速率，而不是瞬时速率。④用B表示的反应速率的值逐渐减小，用C表示的反应速率的值也逐渐减小。【答案】A第4步运用——精选习题，落实强化1．在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6mol·L－1，在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45mol·L－1·s－1，在此段时间是()A．1sB．2sC．44sD．1.33s【解析】本题考查化学反应速率的有关计算。已知用H2表示的平均反应速率为0.45mol·L－1·s－1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)＝23v(H2)＝23×0.45mol·L－1·s－1＝0.3mol·L－1·s－l，Δt＝0.6mol·L－10.3mol·L－1·s－1＝2s，故正确答案为B。【答案】B2．用纯净的CaCO3与1mol·L－1100mL稀盐酸反应制取CO2。关于此反应，下列说法不正确的是()A．可以用单位时间内CaCO3质量的减少表示该反应的反应速率B．可以用单位时间内生成H2的物质的量表示该反应的反应速率C．可以用单位时间内溶液中Ca2＋浓度的增加表示该反应的反应速率D．可以用单位时间内CaCO3浓度的变化表示该反应的反应速率【解析】CaCO3为固体，浓度不变化。【答案】D3．已知：4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则下列关系正确的是()A．4v(NH3)＝5v(O2)B．5v(O2)＝6v(H2O)C．3v(NH3)＝2v(H2O)D．5v(O2)＝4v(NO)【解析】利用各物质的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比的关系，采用转化的方法将选项变形。A项，4v(NH3)＝5v(O2)可转化为v(NH3)∶v(O2)＝5∶4，错误；同理可得，B、D项错误，C项正确。【答案】C学生分组探究二化学反应速率的计算与比较第1步探究——问题引入，自主探究1．已知A＋2BC中，若知道A的反应速率，能否确定其他物质的反应速率？【提示】能。根据速率之比等于化学方程式中计量数之比来求算。2．在2L的密闭容器中，加入3molH2和1mo1N2，发生反应：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，在2s末，测得容器中含有0.4molNH3，请用N2、H2和NH3表示该反应的反应速率。【提示】N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3起始量(mol):130变化量(mol):0.20.60.42s末量(mol):1－0.23－0.60.4v(N2)＝0.2mol/2L2s＝0.05mol·L－1·s－1v(H2)＝0.6mol/2L2s＝0.15mol·L－1·s－1v(NH3)＝0.4mol/2L2s＝0.10mol·L－1·s－1第2步阐述——要点归纳，深化知识1．计算方法(1)利用基本公式v＝ΔcΔt＝ΔnV·Δt应用三段式法计算。(2)利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量(Δc)之比＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。2．计算步骤(1)写出有关反应的化学方程式。(2)找出各物质的起始浓度、转化浓度、某时刻浓度。(3)根据已知条件列方程计算。3．计算模式例如：反应mA＋nBpC起始浓度（mol/L）abc转化浓度（mol/L）xnxmpxm某时刻浓度（mol/L）a－xb－nxmc＋pxm4．计算公式(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)(3)转化率＝c（转化）c（起始）×100%。5．化学反应速率大小比较(1)转化为同一单位表示，其转化公式为1mol/(L·s)＝60mol/(L·min)。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bB===cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较v（A）a与v（B）b，若v（A）av（B）b，则A表示的反应速率比B表示的大。第3步例证——典例印证，思维深化将化合物A的蒸气2mol充入0.5L容器中加热，发生分解反应2A(g)===B(g)＋nC(g)，反应到3min时，容器中A的浓度为1.6mol/L，并测得这段时间内，用C的浓度变化表示的平均反应速率v(C)＝1.2mol/(L·min)。(1)求化学方程式中的计量数n的值；(2)以B的浓度变化表示该反应的平均速率。【解析】(1)2A(g)===B(g)＋nC(g)反应开始时的浓度2mol0.5L003min末时的浓度1.6mol/L则v(A)＝4mol/L－1.6mol/L3min＝0.8mol/(L·min)。根据“同一反应中各物质的反应速率之比等于反应方程式中各物质的化学计量数之比”有：v(A)∶v(C)＝2∶n，0．8mol/(L·min)∶1.2mol/(L·min)＝2∶n，n＝3。(2)由v(A)∶v(B)＝2∶1则v(B)＝12×v(A)＝12×0.8mol/(L·min)＝0.4mol/(L·min)。【答案】(1)3(2)0.4mol/(L·min)第4步运用——精选习题，落实强化1．某一反应物的浓度是2.0mol·L－1，经过4min后，它的浓度变成1.68mol·L－1，则在这4min内它的平均反应速率为()A．0.2mol·L－1·min－1B．0.1mol·L－1·min－1C．0.04mol·L－1·min－1D．0.08mol·L－1·min－1【解析】根据v＝ΔcΔt＝2－1.684mol/(L·min)＝0.08mol/(L·min)。【答案】D2．在2A＋B3C＋4D反应中，表示该反应速率最快的数据是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·s－1B．v(B)＝0.3mol·L－1·s－1C．v(C)＝0.8mol·L－1·s－1D．v(D)＝1.0mol·L－1·s－1【解析】都换算成用B表示的反应速率：A.0.52＝0.25mol·L－1·s－1B．0.3mol·L－1·s－1C.0.83mol·L－1·s－1D.1.04＝0.25mol·L－1·s－1B项值最大，反应速率最快。【答案】B3．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是()A．反应开始到10s时，用Z表示的反应速率为0.158mol·(L·s)－1B．反应开始到10s时，X的物质的量浓度减少了0.79mol·L－1C．反应开始到10s时，Y的转化率为