自学03 化学反应速率（人教版2019）(原卷版)

自学03化学反应速率自学目录：【核心素养分析】【知识导图】【目标导航】【自学内容】【自学检测】【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想：能认识化学反应速率是变化的，知道化学反应速率与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度。动态地分析化学反应速率，运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。3.科学探究与创新意识：能发现和提出有关化学反应速的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。【知识导图】【目标导航】1.能进行化学反应速率的简单计算，能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响，能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。2．能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。【自学内容】一、化学反应速率1．概念：用来衡量化学反应进行的物理量2．表示：单位时间内某种量的。3．同一反应中各物质化学反应速率的关系mA（g）+nB（g）pY（g）+qZ（g）（1）化学反应速率之比等于之比。（2）v（A）∶v（B）∶v（Y）∶v（Z）＝。4．化学反应速率的计算（1）常规公式：v＝＝①常用单位：或或②适用范围：表示物质或溶液中性物质的速率，不表示或物质的速率（2）非常规公式：v＝（X代表n、P、m、V等量）①常用单位：、、、②适用范围：任何物质的反应速率（3）利用关系式计算①应用前提：同一化学反应②常用关系：速率比＝比＝比＝比5．化学反应速率的实验测定1）定性描述:（根据实验现象）①观察产生气泡的；②观察试管中剩余锌粒的质量的；③用手触摸试管，感受试管外壁温度的；2）定量描述：（根据实验测量，单位时间内：）①测定气体的;②测定物质的的变化;③测定物质或离子的变化;④测定体系的或测定反应的变化。3）测量化学反应速率的常见方法（1）量气法（2）比色法（3）电导法（4）激光技术法4）化学反应速率的测量——实验（1）反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑（2）实验装置（3）测量数据①单位时间内收集氢气的；②收集相同体积氢气所需要的；③用pH计测相同时间内变化，即△c(H＋)。④用传感器测△c(Zn2＋)变化。⑤测相同时间内△m(Zn)。⑥相同时间内恒容变化；⑦相同时间内绝热容器中变化。6．比较化学反应速率大小（1）比较前提：同一，同一，同一（2）比较步骤：①变换单位——将各化学反应速率的单位统一。②转换物质——将各化学反应速率转换成用同一物质表示的化学反应速率③比较大小——各物质的速率除以相应的，数大的速率【特别提醒】（1）化学反应速率表示某段时间内的，不表示（2）化学反应速率只有，没有（3）随着反应的进行，反应物的浓度等量逐渐，反应速率越来。（4）还可以表示为正反应速率和逆反应速率，如N2+3H22NH3反应中，N2、H2的速率和NH3的速率为正反应速率，N2、H2的速率和NH3的速率为逆反应速率。二、影响化学反应速率的因素1.实验探究——定性与定量研究影响化学反应速率的因素p26【实验探究

I】影响因素实验步骤实验现象结论浓度取两支试管，各加入5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液，然后向一支试管中加入5mL0.1mol/LH2SO4溶液，向另一支试管中加入5mL0.5mol/LH2SO4溶液，记录出现浑浊的时间加入0.5mol/LH2SO4溶液的试管中出现浑浊所用的时间溶液中反应物的浓度越大，反应速率越；反之反应速率越温度取两支试管，各加5mL0.1mol/LNa2S2O3溶液，另取两支试管各加入5mL0.1mol/LH2SO4溶液，将四支试管分成两组(各有一支盛有Na2S2O3溶液和H2SO4溶液的试管)，一组放入冷水中，另一组放入热水中，经过一段时间后，分别混合并振荡，记录出现浑浊的时间放入热水的试管中出现浑浊所用的时间，放入冷水的试管中出现浑浊所用的时间溶液的温度越高，反应速率越；溶液的温度越低，反应速率越催化剂在两支试管中各加入2mL5%H2O2溶液，再向两支盛有H2O2溶液的试管中分别加入0.1mol/LFeCl3溶液和H2O各1mL，摇匀，比较产生气泡的快慢加入FeCl3溶液的试管中，产生气泡；加入H2O的试管中，产生气泡加入催化剂能化学反应速率【实验探究

II】试剂所用时间反应速率结论1mol/LH2SO4溶液长4mol/LH2SO4溶液与锌反应比1mol/LH2SO4溶液与锌反应的速率4mol/LH2SO4溶液快【问题与讨论】参考答案：实验探究I用的是定性观察法，实验探究II用的是定量测定法，这两种方法又都是实验法、控制变量法。2．主要因素：反应物的、和等因素。3．外界因素（其他条件相同）（1）温度①基本规律：温度，化学反应速率越快②经验规律：一般温度每升高10℃，其反应速率增加倍（2）压强：气体反应的压强，化学反应速率越快（3）浓度：浓度，化学反应速率越快（4）催化剂：使用适当的催化剂可以化学反应速率（5）接触面积：反应物的颗粒，接触面积，化学反应速率越快（6）原电池：形成原电池，可以氧化还原反应的速率4．特殊情况（1）温度①催化反应，升高温度，催化剂可能，反应速率减慢②有机反应，升高温度，有可能发生，主反应速率减慢（2）压强①改变非气体反应的压强，反应速率②改变等体反应的压强，v正和v逆变化幅度（3）浓度①固体和纯液体的浓度为定值，改变固体或纯液体的用量，反应速率②加入固体物质，有可能改变，反应速率可能加快（4）无关气体①恒容容器通无关气体，压强，浓度，速率②恒压容器通无关气体，体积，浓度，速率三、活化能1．基元反应（1）含义：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的反应叫基元反应。（2）特点：大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。2．反应历程（反应机理）：多个基元反应构成的反应。3．有效碰撞理论与活化能（1）相关概念（2）图示①表示正反应的活化能，表示逆反应的活化能②表示反应热4．反应历程中的速率（1）决速反应：活化能的反应或速率的反应（2）决速浓度：反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率5．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系（1）关系：活化分子的百分数越大，单位时间内有效碰撞的次数，化学反应速率。（2）解释解释说明：①影响化学反应速率的内因——反应物的组成、结构和性质，决定了反应的活化能的大小；②使用催化剂降低了反应的活化能，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；③升高反应体系的温度，吸收能量，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；④增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；⑤增大气体压强，减小反应体系的体积，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；⑥增大固体的表面积，增大单体时间和单体体积内的有效碰撞次数，从而增大反应速率。（3）催化剂对反应的影响①催化剂参与反应，反应的活化能，加快反应速率②催化剂不能改变反应热，可以反应所需的温度，反应的能耗③总反应的活化能催化反应过程中各分反应的活化能④催化剂具有性：相同反应物用不同催化剂生成物不同A+BCA+BD四、速率-时间图像1.图像类型由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)ΔH＝QkJ·mol－1。（1）“渐变”类v­t图像图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，反应物的浓度t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，生成物的浓度（2）“断点”类v­t图像图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，反应体系的压强且m＋np＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，温度且ΔH0(吸热反应)t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，反应体系的压强且m＋np＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，温度且ΔH0(放热反应)t1时v′正、v′逆均突然减小，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，反应体系的压强且m＋np＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，温度且ΔH＜0(放热反应)t1时v′逆、v′正均突然减小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，反应体系的压强且m＋np＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，温度且ΔH0(吸热反应)（3）“平台”类v­t图像图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动t1时其他条件不变使用t1时其他条件不变反应体系的压强且m＋np＋q(反应前后气体体积无变化)t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动t1时其他条件不变，反应体系的压强且m＋np＋q(反应前后气体体积无变化)2.常见v-t图像分析方法(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。(3)改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)<v(逆)。五、探究外界条件对化学反应速率的影响1.方法：法2.溶液反应：加水调节溶液的不变，以保证某种成分的浓度不变3.实例：探究Y溶液浓度对反应速率的影响实验（混合溶液）1234564mol/LX溶液/mL606060606060饱和Y溶液/mL01.05.0102040H2O/mL40393530200六、速率方程1．基元反应（1）定义：基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，又称为简单反应。（2）基元反应过渡状态理论基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。AB＋C→[A…B…C]→A＋BC反应物过渡态生成物过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－→[Br…CH3…OH]→Br－＋CH3OH（3）活化能与反应机理使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示：E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。2．速率方程（1）定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成。对于基元反应：aA＋bB===gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝②2NO22NO＋O2 v＝③2H2＋2NON2＋2H2O v＝（2）意义：表示反应物浓度与反应速率的定量关系（3）测定方法：基元反应的α、β可写出，非基元反应的α、β必须通过实验，无法直接写出。①H2+Cl22HCl，v＝k［c(H2)］［c(Cl2)］1/2②N2（g）+3H2（g）2NH3（g），v＝kc（N2）·c1.5（H2）·c－1（NH3）（4）反应速率常数①定义：速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的。②符号：反应速率方程中的比例系数k③意义：通常k越大，反应进行得越，反应的活化能越，不同，k值不同。B.同一反应，不同k值不同。C.同一反应，温度一定时，有无k也是不同的。④影响因素：、、固体表面性质，与无关。【自学检测】一、正确的打“√”，错误的打“×”。1.化学反应速率为0.5mol·L－1·s－1，是指1s时某物质的浓度为0.5mol·L－1。()2.单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。()3.对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显。()4.对于反应4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(l)，v(NO)与v(O2)的关系为4v(NO)＝5v(O2)。()5.10mol·L－1·s－1的反应速率一定比1mol·L－1·s－1的反应速率大。()6.催化剂参与化学反应，改变了活化能，但反应前后的性质保持不变。()7.升温时吸热反应速率增大，放热反应速率减小。()8.对于反应：A＋BC，改变容器容积，化学反应速率一定发生变化。()9.碳酸钙与盐酸反应的过程中，再增加CaCO3固体，可以加快反应速率。()10.增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分数，所以反应速率增大。()二、选择题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小或任何一种生成物浓度的增加来表示C．若某化学反应的反应速率为0.5mol·(L·s)－1就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol·L－1D．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度2．反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2min，B的浓度减少了0.6mol·L－1。对此反应速率的正确表示是()A．用A表示的反应速率是0.4mol·L－1·min－1B．用B表示的反应速率是0.3mol·L－1·min－1C．2min末时的反应速率用B表示是0.3mol·L－1·min－1D．在这2min内用B表示的反应速率的值是减小的，用C表示的反应速率的值逐渐增大3．在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示，已知2v(B)＝3v(A)、3v(C)＝2v(B)，则此反应可表示为()A．A＋3B=2C B．2A＋3B=2CC．3A＋B=2C D．A＋B=C4．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是()A．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C．N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应D．Cu与浓硫酸能反应，而不与稀硫酸反应5．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溶液稀硫酸H2OV/mLc/(mol·L－1)V/mLc/(mol·L－1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1550.155D3550.250.220三、填空题1．在一个容积可变的密闭容器中发生反应：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。回答下列问题：（1）增加Fe的量，正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。（2）将容器容积缩小一半，正反应速率________，逆反应速率________。（3）保持容器容积不变，充入N2使体系压强增大，正反应速率________，逆反应速率________。（4）保持压强不变，充入N2使容器容积增大，正反应速率________，逆反应速率________。2．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有________________________________________________