2019-2020学年高中化学 2.1 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一、化学反应速率二、化学反应速率的测定1.测定原理:利用化学反应中与其中任何一种化学物质的_____(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。如释放出气体的_____和体系的_____。浓度质量体积压强(2)利用依靠科学仪器才能测量的性质进行测定。如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。(3)利用颜色深浅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。3.实例(锌与稀硫酸的反应):(1)实验。加入试剂反应时间反应速率40mL1mol·L-1硫酸______40mL4mol·L-1硫酸______长小短大(2)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。(3)总结测定该实验反应速率的方法。①测定相同时间内收集到气体的_____;②测定收集相同体积的气体所用___________;③测定相同时间内溶液中_______浓度的变化;④测定相同时间内锌粒_____的变化。时间长短体积时间的长短氢离子质量【自主检测】1.下面有关化学反应速率的说法中正确的是()A.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显B.化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加来表示C.任何情况下,化学反应速率都最好用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度【解析】选D。有的反应无明显现象,如中和反应;固体或纯液态物质在反应中浓度是常数,所以通常不用其来表示反应速率;体系为气态或溶液时,反应速率可用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示,如果是固态的反应,也可以利用物质的质量等相关性质来表示反应速率。2.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NH3表示的平均反应速率为0.3mol·L-1·s-1,则此段时间是()A.1sB.2sC.44sD.1.33s【解析】选B。v(NH3)=所以Δt==2s。3cNH,t1110.6molL0.3molLsggg－－－3.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B。v(NH3)==0.16mol·L-1·s-1,B正确。42.4mol2L5s（）4.下列都是测定气体产物(一定时间内)反应速率的装置图,不能达到目的的是()【解析】选A。A中长颈漏斗会使产生的O2逸出;D中生成的CO2不会与饱和NaHCO3溶液接触。知识点一化学反应速率的正确理解【素养升华】模型认知:运用计算模型v=几个注意事项(1)这是化学反应速率多种表示方法之一,适用环境为气态或溶液中;(2)使用该模型时,要仔细观察化学反应方程式中各物质的状态,固体或纯液体不适合该模型;(3)使用该模型时,一定要注明物质以及单位;ct(4)有些计算题中已知条件为容器容积和反应物或生成物物质的量变化,一定要先计算出Δc。【知识拓展】化学反应速率计算的注意点(1)中学阶段提到的化学反应速率有两种:平均速率和瞬时速率。(2)通常需要计算的时候指的是某时间段的平均速率,即用公式v=进行计算。所以可能会出现某时间段平均速率为0,而瞬时速率大于0,即反应没有停止的情况存在。所以解答时一定要看清题目所涉及的是何种反应速率。ct(3)瞬时速率计算:①当Δt非常小时,由v=可求化学反应在某一时刻的瞬时速率。②通过c-t图象,运用数学方法也可求得瞬时速率。ct【典题通关】【典例】将4molA和2molB在2L的密闭容器中混合,并在一定条件下发生如下反应:2A(s)+B(g)2C(g),反应2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1。下列说法正确的是()A.用物质A表示2s内的平均反应速率为0.3mol·L-1·s-1B.用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6mol·L-1·s-1C.2s时v(C)=0.3mol·L-1·s-1D.2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1【素养解读】核心素养素养任务证据推理与模型认知(1)能运用化学反应速率的计算模型解决选项A、B、C的计算问题;(2)建立结论与观点间的逻辑关系,分清平均速率与瞬时速率的差别,明确计算模型的适用范围【解题指南】解答该题要注意以下两点:(1)运用速率公式计算出来的是平均速率,不是瞬时速率;(2)运用速率公式计算时不能用固体和纯液体。【解析】选D。不能用固体物质表示化学反应速率,A错误;化学反应速率是平均值不是瞬时值,C错误;据题目条件知v(C)=0.6mol·L-1÷2s=0.3mol·L-1·s-1,则v(B)=0.3mol·L-1·s-1÷2=0.15mol·L-1·s-1,则2s时物质B的浓度为2mol÷2L-0.6mol·L-1÷2=0.7mol·L-1,B错误,D正确。【延伸探究】(1)若A是气体,则用A表示的化学反应速率是多少?提示:v(A)=v(C)=0.6mol·L-1÷2s=0.3mol·L-1·s-1。(2)若A是气体,2s时物质A的浓度为多少?提示:2s时物质A的浓度为4mol÷2L-0.6mol·L-1=1.4mol·L-1。【过关训练】1.一定条件下,向某密闭容器中加入一定量的N2和H2发生可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1,测得0到10秒内,c(H2)减小了0.75mol·L-1,下列说法正确的是()A.10到15秒内c(NH3)增加量等于0.25mol·L-1B.化学反应速率关系是3v正(H2)=2v正(NH3)C.达到平衡后,分离出少量NH3,v正增大D.该反应的逆反应的活化能不小于92.2kJ·mol-1【解析】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1。测得0到10秒内,c(H2)减小了0.75mol·L-1,则c(NH3)增加了0.75mol·L-1×=0.5mol·L-1,随着反应的进行,反应物的浓度减小,化学反应速率减小,故10到15秒内c(NH3)增加量小于=0.25mol·L-1,A错误;化学反应速率之比等于化学计量数之比,故2v正(H2)=3v正(NH3),B错误;减小生成物浓度,230.52正逆反应速率都减小,C错误;已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1,ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=-92.2kJ·mol-1,则逆反应的活化能=正反应的活化能+92.2kJ·mol-1,所以逆反应的活化能不小于92.2kJ·mol-1,D正确。2.(2018·保定高二检测)在2L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g),若最初加入的A和B都是4mol,测得10s内A的平均速率v(A)=0.12mol·L-1·s-1,则反应进行到10s时容器中B的物质的量是()A.1.6molB.2.8molC.3.2molD.3.6mol【解析】选C。10s内v(B)=v(A)=0.04mol·L-1·s-1,故10s内,Δn(B)=10s×0.04mol·L-1·s-1×2L=0.8mol,因此10s时,容器内n(B)=4mol-0.8mol=3.2mol。13【补偿训练】(2018·宜昌高二检测)在373K时,把0.5molN2O4通入体积为5L的恒容真空密闭容器中,立即出现红棕色气体。反应进行到2s时,NO2的浓度为0.02mol·L-1。在60s时,体系达到平衡状态,此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法错误的是()A.前2s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.005mol·L-1·s-1B.在2s时体系内的压强为开始时的1.1倍C.平衡时体系内含N2O40.2molD.平衡时,N2O4的转化率为40%【解析】选D。已知化学平衡N2O42NO2。反应进行到2s时,NO2的浓度从0增加到0.02mol·L-1,则N2O4的浓度减小0.01mol·L-1,所以以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.005mol·L-1·s-1,A正确;根据气体物质在等温等容时,压强之比等于物质的量之比。反应进行到2s时,容器内的总物质的量为n1=0.02mol·L-1×5L+(0.5mol-0.01mol·L-1×5L)=0.55mol,所以=1.1,B正确;在60s时达到平衡,此时容器内的压强为开始时的1.6倍,由上述分析可得平衡时总物质的量n=0.8mol,设容器内n(N2O4)=xmol,则生成n(NO2)=2(0.5-x)mol,即xmol+2(0.5-x)mol=0.8mol,x=0.2mol,C正确;平衡时,N2O4的转化率=×100%=60%,D错误。1100pn0.55pn0.50.5mol0.2mol0.5mol知识点二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=cntVtg。(2)关系式法:同一化学反应,不同物质的化学反应速率之比=各物质的浓度变化之比=各物质的化学计量数之比。如对于化学反应aA(g)+bB(g)====cC(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)。(3)三段式法:利用化学反应方程式计算化学反应速率:①计算步骤。②计算模式。③计算依据a.反应物:c(末)=c(初)-Δc;生成物:c(末)=c(初)+Δcb.反应物转化率α=×100%cc(初)2.化学反应速率的大小比较:用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数,然后再对求出的数值进行大小排序,数值大的反应速率快。例如,对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若v(A)/mv(B)/n,则反应速率AB。【方法规律】比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法“一看”:看化学反应速率的单位是否统一;“二化”:将不同的化学反应速率转化为同一种物质的化学反应速率或分别除以相应物质的化学计量数;“三比较”:比较同一种物质的化学反应速率的数值或分别除以相应物质的化学计量数。之后的数值,数值越大,反应速率越大。如反应aA(g)+bB(g)====cC(g),比较与若则v(A)表示的反应速率大于v(B)表示的反应速率。v(A)av(B)b，v(A)v(B)ab，【典题通关】【典例】(2018·武汉高二检测)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:______________。【解题指南】解答该题要注意以下两点:(1)明确利用三段式法计算。(2)各物质的化学反应速率之比等于其反应中化学计量数之比。【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)∶