-新教材高中化学第二章化学反应速率与化学平衡第一节第一课时化学反应速率学案新人教版选择性必修

PAGEPAGE9第一课时化学反应速率明课程标准扣核心素养1.知道化学反应速率的概念及表示方法。2．了解测定化学反应速率的简单方法。3．掌握化学反应速率的简单计算。1.变化观念与平衡思想：能运用定性定量相结合的方式揭示化学反应的特征，掌握化学反应速率的表示方法。2．证据推理与模型认知：能通过定量计算建立化学反应速率的计算模型，并运用模型进行相关计算。eq\a\vs4\al(化学反应速率)1．化学反应速率(1)概念及表达式①概念化学反应速率可以用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。②表达式v＝eq\f(Δc,Δt)，其中v表示反应速率，c表示各反应物或生成物浓度，Δc表示其浓度变化(取其绝对值)，t表示时间，Δt表示时间变化。(2)单位浓度常以mol·L－1(或mol/L)为单位，时间常以s、min为单位，故化学反应速率的常用单位为mol/(L·s)、mol/(L·min)(或mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1)等。(3)同一反应用不同物质表示的反应速率①表示方法对于任意一个化学反应：mA＋nB=pC＋qD，用不同物质表示的化学反应速率分别为：v(A)＝eq\f(Δc（A）,Δt)、v(B)＝eq\f(Δc（B）,Δt)、v(C)＝eq\f(Δc（C）,Δt)、v(D)＝eq\f(Δc（D）,Δt)。②不同物质反应速率的关系用不同物质表示同一化学反应在同一时间段内的反应速率时，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。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。2．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浓度(或质量)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气体的时间来测定反应速率，或通过测定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。[名师点拨](1)由公式v＝eq\f(Δc,Δt)计算得到的化学反应速率，是某一时间段的平均速率而不是瞬时速率。(2)不论是反应物还是生成物，其化学反应速率值都取正值。(3)固体或纯液体(不是溶液)的物质的量浓度可视为不变的常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。(4)同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率的数值可能不同，但它们表示的意义完全相同，因此，要在反应速率v后标明具体的物质。1．取50mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2=2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)如下表：t/min020406080c/(mol·L－1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是()A．反应20min时，测得O2体积为224mL(标准状况)B．20～40min，消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L－1·min－1C．第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D．H2O2分解酶或Fe2O3代替I－也可以催化H2O2分解解析：选C反应20min时，过氧化氢的浓度变为0.40mol·L－1，说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)＝(0.80－0.40)mol·L－1×0.05L＝0.02mol，过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)＝0.01mol，标况下的体积V＝0.01mol×22.4L·mol－1＝0.224L＝224mL，A正确；20～40min，消耗过氧化氢的浓度为(0.40－0.20)mol·L－1＝0.20mol·L－1，则这段时间内的平均速率v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.20mol·L－1,20min)＝0.010mol·L－1·min－1，B正确；随着反应的不断进行，过氧化氢的浓度不断减小，某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小，故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率，C错误；I－在反应中起催化剂的作用，故也可以利用过氧化氢分解酶或Fe2O3代替，D正确。2．通过实验测定反应速率的方法有多种，如(1)比较锌粒与不同浓度硫酸溶液反应时的速率，可通过测定收集等体积H2需要的________来实现。(2)在KMnO4溶液与H2C2O4溶液的反应中，KMnO4与H2C2O4反应的离子方程式为__________________解析：(1)比较锌粒与不同浓度的硫酸溶液反应的速率，可通过测定收集等体积H2需要的时间来实现，所需时间越短，说明反应速率越快。(2)KMnO4与H2C2O4发生氧化还原反应，离子方程式为2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，反应完全后溶液由紫红色变为无色，故可通过观察溶液褪色所需时间的长短来测定该反应的速率。答案：(1)时间(2)2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O溶液褪色所需时间eq\a\vs4\al(化学反应速率的计算与比较)[情境素材]物理学科中可以利用速度来描述物质运动的快慢，化学学科中我们利用化学反应速率来定量测量化学反应的快慢。[情境探究]1．对于比较复杂的化学反应速率的计算，常采用“三段式法”进行计算，如下例所示：有v(A)＝eq\f(2x,n)mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(x,n)mol·L－1·s－1，v(C)＝eq\f(2x,n)mol·L－1·s－1，B的转化率为eq\f(x,1)×100%。根据上面具体实例，总结“三段式”法的操作步骤。提示：(1)写出化学反应方程式并配平。(2)根据题意，依次列出各反应物和生成物的起始浓度(或物质的量)、浓度(或物质的量)的变化量及一段时间后的浓度(或物质的量)，未知量可以设未知数表示。(3)根据起始浓度(或物质的量)与一段时间后的浓度(或物质的量)的差等于浓度(或物质的量)的变化量，变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列出关系式计算。2．根据2中信息分析，同一化学反应，用不同物质表示的反应速率，是否数值越大，反应速率越快？提示：否。用不同物质表示的反应速率，数值不一定相同，但表达的意义相同，若化学方程式中的化学计量数相同，其数值相同，且化学计量数越大，数值越大。3．已知NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2，4min后，测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%，请列式计算此段时间内该反应的平均化学反应速率。提示：设4min后NH3转化的物质的量为xmol，列三段式为由题意知eq\f(\f(3,2)x,4－x＋3－\f(3,4)x＋\f(1,2)x＋\f(3,2)x)×100%＝40%。解得x＝2，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。1．化学反应速率的计算方法——“三段式”法(1)求解化学反应速率计算题的一般步骤：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。③根据已知条件列方程计算。v(B)＝eq\f(转化浓度,Δt)＝eq\f(nx,mΔt)(2)计算中注意以下量的关系：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＝eq\f(c（转化）,c（起始）)×100%2．化学反应速率大小的比较方法同一化学反应中，用不同物质来表示化学反应速率时，数值可能不同，需要进行转化。常用以下两种方法：(1)归一法(2)比值法通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。如对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，若eq\f(v（A）,a)>eq\f(v（B）,b)，则用A表示的化学反应速率较大。1．一定温度下，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－1·s－1B.反应开始到10s时，X的物质的量浓度减少了0.79mol·L－1C．反应到达10s时，c(Y)＝0.105mol·L－1·s－1D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)解析：选D由图可知，由0～10s，n(X)由1.20mol减少到0.41mol，n(Y)由1.00mol减少到0.21mol，n(Z)由0增加到1.58mol，故v(Z)＝1.58mol÷2L÷10s＝0.079mol·L－1·s－1，A项错误；反应开始到10s时，X的物质的量浓度减少eq\f(1.20mol－0.41mol,2L)＝0.395mol·L－1，B项错误；10s时，c(Y)＝eq\f(0.21mol,2L)＝0.105mol·L－1，单位有误，C项错误；相同时间内X、Y、Z的物质的量的变化值之比为0.79mol∶0.79mol∶1.58mol＝1∶1∶2，故反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，D项正确。2．反应A＋3B22C＋2D在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.15mol·L－1·s－1；②v(B2)＝0.6mol·L－1·min－1；③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1。该反应进行的快慢顺序为()A．④>③>①>② B．④>③>②>①C．②>④>③>① D．②>③＝④>①解析：选Av(A)∶v(B2)∶v(C)∶v(D)＝1∶3∶2∶2，转化成B2的浓度变化来表示的反应速率为①v(A)＝0.15mol·L－1·s－1，则v(B2)＝0.45mol·L－1·s－1；②v(B2)＝0.6mol·L－1·min－1＝0.01mol·L－1·s－1；③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1，则v(B2)＝0.60mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1，则v(B2)＝0.675mol·L－1·s－1，故反应进行的快慢顺序为④>③>①>②。[分级训练·课课过关]_______________________________________________________1．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，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C．由v＝eq\f(Δc,Δt)计算所得化学反应速率为某时刻的瞬时速率D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值解析：选B反应速率通常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示，A错误；由v＝eq\f(Δc,Δt)计算所得化学反应速率为平均速率，C错误；化学反应速率均为正值，不出现负值，因为Δc(变化量)不能为负，D错误。2．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．用单位时间内CaCl2浓度的减小来表示其化学反应速率解析：选A在同一反应中，各物质表示的反应速率之比等于同一时间内各物质的浓度变化之比，用HCl和CaCl2表示的反应速率数据不同，但表示的意义相同，故A符合题意；CaCO3是固体，H2O为纯液体，均不能用来表示化学反应速率，故B不符合题意；H2O为纯液体，不能用来表示化学反应速率，故C不符合题意；化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示，CaCl2是生成物，不能用它的浓度的减小来表示，则可用单位时间内CaCl2浓度的增加表示其反应速率，故D不符合题意。3．在可逆反应：2A(g)＋3B(g)xC(g)＋D(g)中，已知：起始浓度A为5mol·L－1，B为3mol·L－1，C的反应速率为0.5mol·L－1·min－1，2min后，测得D的浓度为0.5mol·L－1。则下列关于此反应的说法正确的是()A．2min末时，A和B的浓度之比为5∶3B．x＝1C．2min末时，B的浓度为1.5mol·L－1D．2min末时，A的消耗浓度为0.5mol·L－1解析：选C2min末时，A和B的浓度之比为4∶1.5＝8∶3，故A错误；各物质变化的物质的量浓度之比等于方程式的系数之比，所以x＝2，故B错误；2min末时，B的浓度为1.5mol·L－1，故C正确；2min末时，A的消耗浓度为1mol·L－1，故D错误。4．在2A＋B=3C＋4D反应中，下面表示的化学反应速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝0.05mol·L－1·min－1C．v(C)＝0.9mol·L－1·min－1D．v(D)＝1.0mol·L－1·min－1解析：选C把用不同物质表示的化学反应速率转化为用同一种物质表示的速率，然后再比较其大小，我们不妨转化为用B表示。A项，v(B)＝0.25mol·L－1·min－1；B项，v(B)＝0.05mol·L－1·min－1；C项，v(B)＝0.3mol·L－1·min－1；D项，v(B)＝0.25mol·L－1·min－1，所以化学反应速率最大的是0.3mol·L－1·min－1，C正确。5．一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是()A．该反应的化学方程式为3B＋4C=6A＋2DB．从反应开始到1s时，v(A)＝v(C)C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0．05mol·L－1·s－1D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等解析：选C由图可知，反应达到平衡时，A物质增加了1.2mol，D物质增加了0.4mol，B物质减少了0.6mol，C物质减少了0.8mol，