化学反应的快慢-鲁科版高中化学必修2学案

第2节化学反应的快慢和限度第1课时化学反应的快慢[课标要求]1．了解化学反应速率的概念和常用表示方法。2．知道浓度、温度和催化剂等外界条件对化学反应速率的影响，了解调控化学反应速率的方法。1．化学反应速率通常用单位时间里反应物浓度或生成物浓度的变化量来表示。2．计算公式v＝ΔcΔt，常用单位mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。3．对于ɑA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。4．影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质；影响化学反应速率的外界因素有温度、浓度、压强、催化剂、固体表面积等。5．对同一化学反应而言，其他条件不变的情况下，升高温度、增大浓度、增大压强等都能使反应速率加快。化学反应速率1．化学反应速率(1)定义：描述化学反应快慢的物理量。(2)表示方法：用单位时间内反应物浓度或生成物浓度的变化量来表示。(3)计算公式：v＝ΔcΔt。v表示反应速率，Δc表示反应物(或生成物)浓度的变化量，Δt表示反应的时间变化量。(4)单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。2．化学反应速率的特点(1)化学反应速率反映了化学反应进行的快慢，只取正值，不取负值。(2)化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率。(3)同一化学反应，用不同的反应物或生成物的浓度变化来表示时，反应速率的数值可能不同，但表示的意义相同。即各物质的反应速率之比等于该反应方程式中各物质的化学计量数之比，也等于各物质的浓度变化量之比。如对于反应mA＋nBpC＋qD，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)(4)不同化学反应比较其反应速率的大小时，应统一单位再进行比较。(5)比较反应速率的大小时，不仅要看反应速率数值的大小，还要结合方程式中物质的化学计量数的大小进行比较。对于同一化学反应，用不同的反应物表示的反应速率在比较反应速率大小时，应将不同的反应物转化成同一物质后再进行比较。因此，在表示反应速率时必须指明以哪种物质为标准，否则这个速率的数值没有确定的含义。1．已知某条件下，合成氨反应的数据如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始浓度/mol·L－11.03.00.22s末浓度/mol·L－10.61.81.04s末浓度/mol·L－10.41.21.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()A．2s末氨气的反应速率＝0.4mol·(L·s)－1B．前2s时间内氨气的平均反应速率＝0.4mol·(L·s)－1C．前4s时间内氨气的平均反应速率＝0.3mol·(L·s)－1D．2s～4s时间内氨气的平均反应速率＝0.2mol·(L·s)－1解析：选AA项，2s末的速率是瞬时速率，不符合反应速率的含义；B项，v(NH3)＝ΔcNH3Δt＝0.8mol·L－12s＝0.4mol·L－1·s－1，正确；C项，v(NH3)＝1.4－0.2mol·L－14s＝0.3mol·L－1·s－1，正确；D项，v(NH3)＝1.4－1.0mol·L－12s＝0.2mol·L－1·s－1，正确。2．在2L的容器中，反应N2＋3H22NH3,5分钟内生成0.1molNH3。(1)试求v(NH3)是多少。(2)v(H2)、v(N2)分别是多少？解析：v(NH3)＝Δc(NH3)/t＝0.1mol/2L5min＝0.01mol·L－1·min－1v(H2)＝32v(NH3)＝0.015mol·L－1·min－1v(N2)＝12v(NH3)＝0.005mol·L－1·min－1。答案：(1)0.01mol·L－1·min－1(2)0.015mol·L－1·min－10.005mol·L－1·min－1影响化学反应速率的因素1．影响化学反应速率的因素(1)内因物质之间能否发生化学反应以及可能发生的化学反应的快慢是由物质本身的性质决定的。(2)外因①当其他条件不变时，只改变一个条件，对化学反应速率的影响，如下表所示。条件改变对化学反应速率的影响浓度增大反应物的浓度提高化学反应速率减小反应物的浓度降低化学反应速率温度升高温度提高化学反应速率降低温度降低化学反应速率催化剂多数情况下，使用催化剂能够提高化学反应速率压强(对有气体参加的化学反应)增大压强提高化学反应速率减小压强降低化学反应速率②影响化学反应速率的其他因素：a．反应物间的接触面积。其他条件不变时，反应物间的接触面积越大，可以提高化学反应速率。b．光波、电磁波、超声波、溶剂等也会对化学反应速率产生影响。2．调控化学反应速率的意义[特别提醒](1)增大固体的量不能加快反应速率。(2)增大压强不一定能加快反应速率，如无气体参加的反应。(3)增大气体反应的压强，实质是增大反应气体的浓度。1．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是()①加热②不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸③增大稀硫酸的用量④不用铁片，改用铁粉A．①②B．①③C．②③D．③④解析：选C用98%的浓硫酸代替稀硫酸，不能增大Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑的反应速率，其原因是Fe在浓硫酸中钝化、不生成H2。2．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210解析：选D升高温度，增大反应物的浓度就能提高化学反应速率，最先出现浑浊，故选D。[三级训练·节节过关]1．通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施中，能加快化学反应速率的是()解析：选CA、D项都是减缓反应速率，B项是增加橡胶轮胎的耐磨性，C项是增大O2的浓度、燃烧速率加快。2．氨分解反应在容积为2L的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4mol,5s末为2.4mol，则用氨气表示该反应的速率为()A．0.32mol·L－1·s－1B．0.16mol·L－1·s－1C．1.6mol·L－1·s－1D．0.8mol·L－1·s－1解析：选Bv(NH3)＝4mol－2.4mol2L×5s＝0.16mol·L－1·s－1。3．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，在此时间内用NH3表示的反应速率为0.30mol·L－1·s－1。则此一段时间是()A．1sB．2sC．0.44sD．1.33s解析：选BΔt＝Δcv＝0.6mol·L－10.30mol·L－1·s－1＝2s。4．在2L容积不变的容器中，发生N2＋3H22NH3的反应。现加入4molH2和4molN2,10s内用H2表示的反应速率为0.12mol·L－1·s－1，则10s后容器中N2的物质的量是()A．1.6molB．2.8molC．3.2molD．3.6mol解析：选Cv(N2)＝13v(H2)＝0.12mol·L－1·s－1×13＝0.04mol·L－1·s－1。Δn＝Δc·V＝v·Δt·V＝0.04mol·L－1·s－1×10s×2L＝0.8mol，故10s后容器中N2的物质的量为4mol－0.8mol＝3.2mol。5．为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，某同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况，绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题。(1)在O～t1、t1～t2、t2～t3各相同的时间段里，反应速率最大的是________时间段，收集到气体最多的是________时间段。(2)若CO2的体积是在标准状况下测定，盐酸的体积为100mL，则t2到t3min内用盐酸表示的平均速率为________mol·L－1·min－1。(忽略盐酸体积变化，用字母表示)解析：(1)从图上可看出，t1～t2时间段收集的CO2气体最多。O～t1、t1～t2、t2～t3时间段时间相同，则t1～t2时间段反应速率也最大。(2)由CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O21x＝V3－V211200molV3－V222400mol则v(HCl)＝V3－V2112000.1×t3－t2＝V3－V21120t3－t2mol·L－1·min－1。答案：(1)t1～t2t1～t2(2)V3－V21120t3－t21．决定化学反应速率的主要因素是()A．参加反应的物质本身的性质B．催化剂C．温度、压强以及反应物的接触面积D．反应物的浓度解析：选A物质间发生化学反应的快慢，是由物质本质的性质决定的，故A项符合题意。2．反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的反应速率可表示为()A．v(NH3)＝0.01mol·L－1·s－1B．v(O2)＝0.001mol·L－1·s－1C．v(NO)＝0.001mol·L－1·s－1D．v(H2O)＝0.045mol·L－1·s－1解析：选C根据化学反应速率的计算公式，v(H2O)＝0.45mol/(10L×30s)＝0.0015mol·L－1·s－1，则v(NH3)＝v(NO)＝46v(H2O)＝0.001mol·L－1·s－1，v(O2)＝56v(H2O)＝0.00125mol·L－1·s－1。3．某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z。反应2min后，测得参加反应的X2为0.6mol·L－1，用Y2的变化表示的反应速率v(Y2)＝0.1mol·(L·min)－1，生成的c(Z)为0.4mol·L－1，则该反应的化学方程式是()A．X2＋2Y2===2XY2B．2X2＋Y2===2X2YC．3X2＋Y2===2X3YD．X2＋3Y2===2XY3解析：选C由v(X2)∶v(Y2)∶v(XY2)＝Δc(X2)∶Δc(Y2)∶Δc(XY2)＝0.6mol·L－1∶0.2mol·L－1∶0.4mol·L－1＝3∶1∶2。4．其他条件不变时，能使反应速率加快的是()A．对于反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，增大体系的压强B．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，容器体积固定不变时，充入ArC．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，容器体积固定不变时，充入N2D．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，容器气体压强不变时，充入Ar解析：选C增大压强能引起气体反应物浓度增大才能加快反应速率。5．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()A．v(W)＝3v(Z)B．2v(X)＝3v(Z)C．2v(X)＝v(Y)D．3v(W)＝2v(X)解析：选C速率之比等于方程式的系数之比，A项，v(W)＝v(Z)；B项，3v(X)＝2v(Z)；C项，2v(X)＝v(Y)；D项，2v(W)＝3v(X)。6．对于化学反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，下列措施(其他条件一定)中不能增大反应速率的是()A．增大HCl的浓度B．减小CaCO3颗粒的直径C．升高反应体系的温度D．增大CaCl2的浓度解析：选D其他条件一定，升高温度或增大反应物的浓度、减小固态反应物颗粒的直径，都能增大化学反应速率。CaCl2是CaCO3与HCl反应的产物，故增大CaCl2的浓度不能增大化学反应速率。7．下列条件下的反应，放出氢气最快的是()金属(相同粉末状)和物质的量(mol)酸的浓度和体积(mL)反应温度AFe0.13mol·L－1HCl102