2019-2020学年新教材高中化学 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第1课时

第二节化学反应的速率与限度[新教材内容有哪些]第1课时化学反应的速率及影响因素[新课程标准是什么]1.知道化学反应平均速率的表示方法。2.通过实验探究影响化学反应速率的因素。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．观察下列图片，从定性的角度想一想哪些化学反应较快，哪些化学反应较慢？提示：火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。2．不同化学反应进行的快慢差别很大，在科学研究中，需要定量的描述一个反应进行的快慢，如何表示呢？提示：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示(可以根据表达式：v＝ΔcΔt来进行计算)。3．在一个体积为2L的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol。试填写下表并思考后面的问题：起始浓度/(mol·L－1)___________5s内浓度的变化量/(mol·L－1)________0.45s后浓度/(mol·L－1)________0.42SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)10.500.40.20.60.3分别用SO2、O2和SO3的浓度变化量表示该反应在5s内的反应速率。提示：v(SO2)＝0.08mol·L－1·s－1，v(SO3)＝0.08mol·L－1·s－1，v(O2)＝0.04mol·L－1·s－1[落实新知能]1．对化学反应速率的正确理解(1)同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的化学计量数之比。计量数不同，速率不同，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。(2)无论是用反应物表示还是用生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率。(3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，所以不用固体或纯液体来表示反应速率。2．化学反应速率的计算方法(1)定义式法：利用公式v＝ΔcΔt计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。(2)关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。(3)三段式法：找出起始、转化、某时刻的数据进行计算，使用三段式法进行计算比较直观明了。计算模型如下：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)起始/(mol·L－1)ab转化/(mol·L－1)xbaxcaxdax某时/(mol·L－1)a－xb－baxcaxdax3．化学反应速率大小的比较方法(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较vAa与vBb，若vAa＞vBb，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。[演练新学考]1．对于反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列判断正确的是()A．用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同B．不能用CaCO3的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用水来表示C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同D．用CaCl2浓度的减少来表示其化学反应速率解析：CaCO3是固体，H2O为液体，不能用它们表示化学反应速率；CaCl2是生成物，其浓度在反应过程中会增加。在同一反应中，选用不同的物质表示化学反应速率数值可能不同，也可能相同，但意义相同，故正确答案为A项。答案：A2．下列说法正确的是()A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比C．化学反应速率的单位由时间单位和物质的量的单位决定D．反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值解析：A项，化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示，故错误；B项，用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比，故正确；C项，化学反应速率单位由时间单位和物质的量浓度的单位决定，故错误；D项，反应过程中，反应物浓度逐渐变小，用反应物或生成物浓度的变化量表示的化学反应速率均为正值，故错误。答案：B3．在一定条件下，反应N2＋3H22NH3在10L恒容密闭容器中进行，测得2min内，H2的物质的量由20mol减少到8mol，则2min内H2的化学反应速率为()A．1.2mol·L－1·min－1B．1.8mol·L－1·min－1C．0.6mol·L－1·min－1D．0.2mol·L－1·min－1解析：v(H2)＝ΔcH2Δt＝20mol－8mol10L×2min＝0.6mol·L－1·min－1。答案：C4．反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1，则此反应在不同条件下进行最快的是()A．①B．②C．③D．④解析：化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①中v(A)＝0.6mol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45mol·L－1·min－1×3＝1.35mol·L－1·min－1；③中v(A)＝32v(C)＝32×0.015mol·L－1·min－1＝0.0225mol·L－1·min－1；④中v(A)＝32v(D)＝32×0.45mol·L－1·min－1＝0.675mol·L－1·min－1；所以在不同条件下，进行最快的是②，B项正确。答案：B[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．温度对化学反应速率影响的探究实验操作加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol·L－1FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中实验现象①产生气泡速率变慢②产生气泡速率变快实验结论对于反应2H2O2=====催化剂2H2O＋O2↑来说，降低温度H2O2的分解速率，温度升高，H2O2的分解速率减慢加快2．浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率_____加快3．催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①有少量气泡出现②能产生大量气泡③能产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率______加快4．压强对有气体参加的反应速率的影响分析对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小，单位体积内气体的分子数越多。(1)增大压强→容器体积→反应物浓度→化学反应速率______。(2)减小压强→_____容器体积→反应物浓度______→化学反应速率。[说明]压强对反应速率的影响实质：是通过改变反应物的浓度实现的。减小增大增大增大减小减小[落实新知能]1．影响化学反应速率的因素对比影响因素影响规律内因反应物本身的性质反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越大；反之化学反应速率越小外因浓度增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小温度升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小催化剂一般地，使用催化剂能增大反应速率压强有气体参加的反应，增大压强反应速率增大，反之减小固体的表面积增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大其他光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率[注意]固体和纯液体的浓度可视为定值，即增加固体和纯液体的量，一般对化学反应速率几乎无影响。2．充入非反应气体对反应速率的影响(1)恒温恒容时充入“惰性气体”――→引起总压增大，但各组分的分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。(2)恒温恒压时充入“惰性气体”――→引起体积增大――→引起各反应物浓度减小――→引起反应速率减小。总之，压强改变，若引起浓度改变，则反应速率改变。[演练新学考]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快的是()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：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，Fe与浓硫酸反应不生成H2等；增大稀硫酸的用量并不能增大硫酸的浓度，不能加快反应速率。答案：C2．10mL1mol·L－1盐酸与一小块大理石发生反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，下列措施对该反应的反应速率无影响的是()A．将盐酸的温度升高10℃B．加入一定量的CaCO3C．加入5mL5mol·L－1硝酸D．加入5mLH2O解析：A项，升高温度，反应速率加快；B项，加入一定量的CaCO3，CaCO3是固体，对反应速率无影响；C项，加入硝酸，增大了H＋浓度，反应速率加快；D项，加入H2O，稀释了盐酸，H＋浓度减小，反应速率减慢。答案：B3．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。(1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：________________。(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒：_____________________。(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2，则很快产生气体：________________。(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢：_______________________________。(5)同样大小的石灰石分别与0.1mol·L－1盐酸和1mol·L－1盐酸反应，速率不同：__________________________。答案：(1)光(2)反应物的接触面积(3)催化剂(4)反应物本身的性质(5)反应物的浓度[难度增一点][典例]为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。下列说法正确的是()实验混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100A．V1＝30，V6＝10B．反应一段时间后，实验A、E中的金属呈暗红色C．加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用D．硫酸铜的量越多，产生氢气的速率肯定越快[解析]A项，反应的总体积应该相同。A组中硫酸为30mL，那么其他组硫酸量也都为30mL，因此V1＝30，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜为20mL，水为0mL，那么总量为20mL，因此V6＝10，故正确；B项，A中Zn反应较慢，反应一段时间后金属呈灰黑色，而E中置换出大量的Cu，反应一段时间后金属呈红色，故错误；C项，硫酸镁与锌不反应，不能形成原电池，故错误；D项，如果硫酸铜过多，生成的铜附着在锌表面，会阻碍锌与硫酸的反应，反而会降低反应速率，故错误。[答案]A[知能深一点]变量控制探究影响化学反应速率因素的思维模型确定变量解答这类题目时首先要认真审题，找出影响实验探究结果的因素定多变一在探究时，应先控制其他的因素不变，只改变一种因素，探究这种因素与题给问题的关系，然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系数据有效解答时注意选择