2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 1 化学反应速率课件 新人教版选修4

第二章化学反应速率和化学平衡第一节化学反应速率第二章化学反应速率和化学平衡1．了解化学反应速率的概念及其定量表示方法。2.掌握化学反应速率的简单计算。3.了解化学反应速率的测定方法。化学反应速率的概念与测定1．化学反应速率(1)概念：表示的物理量。(2)表示方法：通常用单位时间内或来表示。化学反应进行快慢反应物浓度的减少生成物浓度的增加(3)表达式：v＝，其常用单位为或。具体理解如下：ΔcΔtmol/(L·min)mol/(L·s)(4)与化学计量数间的关系对于任意一个反应：mA＋nB===pC＋qD，其反应速率之间的关系为vA∶vB∶vC∶vD＝。m∶n∶p∶q2．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，或测量一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。②利用科学仪器测量。如在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用和间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。浓度质量时间颜色深浅显色物质浓度(3)实验探究——测定锌与硫酸溶液反应速率的大小①实验操作：按如图所示安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2g锌粒，通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40mL4mol/L的硫酸溶液。②实验记录(记录收集10mLH2所用的时间)加入试剂反应时间(填“长”或短”)反应速率(填“大”或“小”)1mol/LH2SO4溶液4mol/LH2SO4溶液长小短大③实验结论：可以根据产生相同体积的氢气所需要的来判断化学反应速率的快慢。时间长短1．正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)化学反应速率是指某一时刻的瞬时速率(2)不论是用反应物还是用生成物表示，化学反应速率都取正值(3)同一反应用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义却完全相同(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)×化学反应速率是指一段时间内的平均速率(2)√(3)√(4)×反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与NaOH溶液发生中和反应的现象就不明显2．对于相同锌粒与不同浓度稀硫酸的反应，你还能想出哪些方法测定锌与稀硫酸的化学反应速率？答案：①可通过测量相同时间内收集H2的多少来测定；②可通过测量一段时间内溶液c(H＋)的变化来测定；③可通过测量一段时间内锌粒质量的变化来测定。训练一化学反应速率的简单计算1．在一密闭容器内发生反应2NH3N2＋3H2。已知NH3起始浓度是2.6mol/L，4s末为1.0mol/L，则v(N2)应为()A．1.6mol/(L·s)B．0.2mol/(L·s)C．0.4mol/(L·s)D．0.8mol/(L·s)解析：选B。v(NH3)＝ΔcΔt＝（2.6－1.0）mol/L4s＝0.4mol/(L·s)。由v(NH3)∶v(N2)＝2∶1，得v(N2)＝12v(NH3)＝0.2mol/(L·s)。2．反应2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/(L·s)，则这段时间为()A．0.1sB．2.5sC．10sD．5s解析：选D。根据反应方程式可知，SO3的浓度增加了0.4mol/L，则O2的浓度减少了0.2mol/L，由v(O2)＝Δc（O2）Δt，得Δt＝Δc（O2）v（O2）＝0.2mol/L0.04mol/（L·s）＝5s。训练二化学反应速率的测定3．对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，在测定其化学反应速率时，以下不可以利用的相关性质为()A．气体的体积和体系的压强B．溶液颜色的深浅C．固体物质的体积D．H＋浓度的变化解析：选C。由用于化学反应速率测定的基本性质及本反应的特征可知选C。4．用如图装置来测量锌与2mol/L硫酸的反应速率，A中盛放________，B中盛放________，在做实验时还需要的测量仪器为________，需要读取的数据是______________和__________________。答案：2mol/L硫酸Zn粒秒表时间注射器活塞移动的距离化学反应速率的计算和比较1．化学反应速率的计算方法(1)公式法：v＝ΔcΔt或v＝ΔnV·Δt。(2)“三段式”法①计算步骤：写出化学方程式，列出各反应物和生成物的起始量、转化量、某时刻量，再根据变化量之比等于化学计量数之比，列出关系式计算。②计算模式mA＋nBpC起始浓度/(mol/L)abc转化浓度/(mol/L)xnxmpxmt时刻浓度/(mol/L)a－xb－nxmc＋pxmv(A)＝xtmol/(L·min)，v(B)＝nxmtmol/(L·min)，v(C)＝pxmtmol/(L·min)。③注意事项a．对于反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；b．对于生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。2．化学反应速率的比较方法(1)“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。(2)“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数。(3)“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。如反应aA＋bB===cC，不同条件下其反应速率分别用v(A)与v(B)表示，要比较其反应速率的大小，需比较v（A）a与v（B）b的大小，若v（A）av（B）b，则A表示的反应速率比B表示的大。在25℃时，向100mL含HCl14.6g的盐酸里放入5.6g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2min末，收集到1.12L(标准状况)氢气。在此之后，又经过4min铁粉完全溶解。回答下列问题：(1)前2min内能否用铁来表示反应速率？(2)前2min内用FeCl2表示的平均反应速率是多少？(3)后4min内用HCl表示的平均反应速率是多少？(4)前2min与后4min相比，哪个阶段的反应速率较快？解析：由题目数据计算知，盐酸是过量的，n(Fe)＝5.6g56g·mol－1＝0.1mol。前2min内生成的n(H2)＝1.12L22.4L·mol－1＝0.05mol，由反应方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑知，消耗的铁、HCl及生成的FeCl2的物质的量分别为0.05mol、0.1mol、0.05mol。(1)因为不能用固体表示反应速率，所以前2min内不能用铁来表示反应速率。(2)v(FeCl2)＝0.05mol0.1L×2min＝0.25mol/(L·min)。(3)后4min消耗的盐酸由铁的量来计算，消耗的n(Fe)＝0.1mol－0.05mol＝0.05mol，故消耗的n(HCl)＝2n(Fe)＝0.1mol，v(HCl)＝0.1mol0.1L×4min＝0.25mol/(L·min)。(4)因在同一个反应里，v(HCl)＝2v(FeCl2)，可见前2min反应速率较快。答案：(1)不能，因为铁是固体。(2)0.25mol/(L·min)(3)0.25mol/(L·min)(4)前2min反应速率较快。训练一化学反应速率的比较1．在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨最快的是()A．v(H2)＝0.3mol/(L·min)B．v(N2)＝0.2mol/(L·min)C．v(NH3)＝0.25mol/(L·min)D．v(H2)＝0.4mol/(L·min)解析：选B。对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，以氢气的反应速率为标准进行判断。A.v(H2)＝0.3mol/(L·min)；B.v(N2)＝0.2mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)＝0.6mol/(L·min)；C.v(NH3)＝0.25mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)＝0.375mol/(L·min)；D.v(H2)＝0.4mol/(L·min)。所以反应速率最快的是B项。2．在不同条件下分别测得反应2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)的化学反应速率，其中表示该反应进行最快的是()A．v(SO2)＝4mol/(L·min)B．v(O2)＝3mol/(L·min)C．v(SO3)＝0.1mol/(L·s)D．v(O2)＝0.1mol/(L·s)解析：选D。统一单位后，根据反应速率之比等于化学计量数之比，将不同物质表示的反应速率换算成同一种物质表示的反应速率，比较数值大小可知选D。训练二化学反应速率的计算3．25℃时，在2L的密闭容器中，A、B、C三种气体的初始浓度和2min末的浓度如下表(该反应为可逆反应)：物质ABC初始浓度/(mol·L－1)1.02.002min末浓度/(mol·L－1)0.40.21.2请填写下列空白：(1)该反应的化学方程式可表示为_____________________。(2)从反应开始到2min末，A的平均反应速率为________________。解析：(1)由表中数据可知，A、B为反应物，C为生成物。同一反应中，各物质的物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，则反应的化学方程式为A＋3B2C。(2)v(A)＝（1.0－0.4）mol·L－12min＝0.3mol·(L·min)－1。答案：(1)A＋3B2C(2)0.3mol·(L·min)－14．在2L密闭容器中进行反应mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为化学计量数。在0～3min内，各物质物质的量的变化如下表所示：类别项目XYZQ起始/mol0.71.02min末/mol0.82.70.82.73min末/mol0.8已知2min内v(Q)＝0.075mol·L－1·min－1，且v(Z)∶v(Y)＝1∶2。(1)试确定以下物质的相关量。起始时：n(Y)＝________；n(Q)＝________。(2)化学方程式中m＝____________，n＝____________，p＝____________，q＝____________。(3)用Z表示2min内的反应速率：_______________________。解析：2min内v(Q)＝0.075mol·L－1·min－1，则Δn(Q)＝0.075mol·L－1·min－1×2min×2L＝0.3mol，根据表中数据可知，2min内X的物质的量变化为0.8mol－0.7mol＝0.1mol，Z的物质的量变化为1.0mol－0.8mol＝0.2mol，根据反应速率v(Z)∶v(Y)＝1∶2可知，Y的物质的量变化为Δn(Y)＝2Δn(Z)＝0.4mol，反应方程式中各物质的物质的量变化与其化学计量数成正比，则m∶n∶p∶q＝0.1mol∶0.4mol∶0.2mol∶0.3mol＝1∶4∶2∶3，所以m＝1、n＝4、p＝2、q＝3，反应方程式为X(g)＋4Y(g)2Z(g)＋3Q(g)。(1)2min内生成0.1molX，根据反应X(g)＋4Y(g)2Z(g)＋3Q(g)可知，2min内生成Y的物质的量为0.4mol，则起始时Y的物质的量为2.7mol－0.4mol＝2.3mol；Q在2min内物质的量减少，根据反应方程式可知，2min内消耗的Q的物质的量为0.1mol×3＝0.3mol，则起始时Q的物质的量为2.7mol＋0.3mol＝3.0mol。(2)根据以上分析可知，m＝1、n＝4、p＝2、q＝3。(3)2min内消耗的Z的物质的量为Δn(Z)＝1.0mol－0.8mol＝0.2mol，则用Z表示2min内的反应速率为v(Z)＝0.2mol2L×2min＝0.05mol·L－1·min－1。答案：(1)2.3mol3.0mol(2)1423(3)0.05mol·L－1·mi