《化学反应速率》省赛一等奖

共1课时第一节化学反应速率第二章化学反应速率和化学平衡核心素养发展目标1通过阅读教材、讨论交流、类比分析等方法了解了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。；2．通过例题分析、总结归纳，根据化学反应速率的测定原理，设计实验学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。【情景导入】溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，这是经过了亿万年岁月的沉淀，而原子弹爆炸仅几秒钟的时间，以上说明了化学反应是有快慢的。在物理学上我们是用速率描述物体运动的快慢，那么化学反应的快慢我们可以用什么物理量来描述呢？严重腐蚀着的乐山大佛

活动一、化学反应速率的概念及其数学表达式【讨论交流】化学反应既然有快有慢，你能通过观察什么现象来判断反应进行得快慢？还有哪些其他方法观察该化学反应的快慢呢？在日常生活和化学实验过程中，观察化学反应进行得快慢的方法都有哪些？请举例说明。【温馨提示】可以通过观察反应的一些现象来判断反应的快慢。例如：硫酸铜溶液中加入铁丝。可以观察：①冒气泡快慢；②固体量的改变；③浑浊程度；④颜色变化；⑤温度变化等判断反应速率的快慢。【阅读思考】阅读教材P17内容，结合旧知回顾化学反应速率的概念及表达式。【温馨提示】（1）化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。（2）数学表达式为：v＝ΔtΔc或v＝V·ΔtΔn。（3）单位常用mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1表示。【思考交流1】（1）同一化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值相同吗？【温馨提示】不一定，若化学计量数相同，则反应速率相同，否则，不相同。【思考交流2】（2）在Cs＋H2OgCOg＋H2g的反应中，可用哪些物质表示反应速率？在2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑的反应中呢？【温馨提示】在Cs＋H2OgCOg＋H2g反应中，可以用H2Og、COg、H2g的浓度变化来表示反应速率，而在2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑的反应中只能用NaOH、H2的浓度变化来表示，即不能用固体或纯液体来表示反应速率，因为固体或纯液体的浓度为常数。【问题探究】在一个容积为2L的密闭容器中充入一定物质的量的SO2和O2，则发生反应：2SO2＋O22SO3，经5s后，测得SO3的物质的量为08mol，填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量变化/mol0.80.40.8物质的量浓度变化/mol·L－1化学反应速率/mol·L－1·s－1速率之比v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝根据上表数据，你能的出什么结论？【温馨提示】结论：化学反应中各物质的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。0402040080040082∶1∶2【归纳小结】你对化学反应速率还有哪些理解和认识？【温馨提示】①一般来说，随着反应的逐渐进行，反应物浓度会逐渐减小，化学反应速率也会逐渐减慢。因此，化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。②在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在速率v的后面将该物质的化学式用括号括起来。③用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。④无论是反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。⑤在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必须注明其单位，否则毫无意义。⑥在中学化学中，通常笼统地说化学反应速率的快慢时，往往是对整个化学反应而言。定量地表示某反应的化学反应速率时，是对某种具体物质而言，故描述反应速率时应指明反应体系中的物质，即要在反应速率v后标明具体的物质。【对应训练】1反应：4As＋3Bg=2Cg＋Dg，经2min后，B的浓度减少06mol·L－1。对此反应速率的表示正确的是表示的反应速率是04mol·L－1·min－1、C、D表示的反应速率之比是3∶2∶1C在2min末的反应速率,用B表示是03mol·L－1·min－1D在2min内的反应速率,用C表示是－02mol·L－1·min－1【答案】B【解析】化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，不是瞬时反应速率，只能取正值；不能用固体或纯液体表示某一反应的反应速率。2在一定温度下的2L密闭容器中，反应4As＋3Bg2Cs＋Dg经过2min的时间，B的物质的量减少了12mol。下列表述正确的是AB的平均反应速率为0005mol·L－1·s－1B在2min末，B的反应速率为03mol·L－1·min－1CA的平均反应速率为04mol·L－1·min－1DB、D的平均反应速率之比为1∶1【答案】A【解析】A对：ΔcB＝12mol÷2L＝06mol·L－1，Δt＝2min＝120s，B的平均反应速率vB＝120s06mol·L－1＝0005mol·L－1·s－1。B错：在这2min内，vB逐渐减小，平均值为0005mol·L－1·s－1＝03mol·L－1·min－1，则在2min末vB<03mol·L－1·min－1。C错：反应物A是固体，其在一定温度下的物质的量浓度为常数，不能用v＝ΔtΔc表示其反应速率。D错：在4As＋3Bg2Cs＋Dg中，vB∶vD＝3∶1。活动二、化学反应速率大小的比较方法【问题探究1】（1）对于反应3Ag＋Bg===2Cg＋2Dg，在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①：vA＝06mol·L－1·min－1；条件②：vB＝045mol·L－1·min－1；则该反应在哪个条件下的反应速率快？【温馨提示】同一个化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值可能不同，所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时，不能直接比较数值大小，应先转化为同一物质、同一单位，然后再比较其数值大小，数值越大表明反应越快。将条件①的反应速率换算成用B表示的反应速率为vB＝02mol·L－1·min－1，即条件②的反应速率比条件①的反应速率快。【问题探究2】（2）在反应mA＋nB===ol·L－1·min－1，而vB＝1mol·L－1·min－1，A表示的反应速率比B表示的反应速率快，而m、n符合什么关系？【温馨提示】不同物质表示的化学反应速率之比＝化学计量数之比，即m∶n＝vA∶vB，已知vA∶vB＝4∶1，由于A表示的反应速率比B表示的反应速率快，则m∶n＜4∶1。【典例剖析】反应Ag＋3Bg2Cg＋2Dg在四种不同情况下的反应速率分别为①vA＝015mol·L－1·min－1②vB＝001mol·L－1·s－1③vC＝040mol·L－1·min－1④vD＝045mol·L－1·min－1则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为______。【解析】方法一：将以不同物质表示的反应速率换算为用同一物质同一单位表示的速率，再比较速率数值的大小。若以物质A为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比等于各物质的化学计量数之比，将②③④的反应速率换算为用物质A表示的反应速率，则有：②vA＝31vB＝31×001mol·L－1·s－1×60s·min－1＝020mol·L－1·min－1③vA＝21vC＝21×040mol·L－1·min－1＝020mol·L－1·min－1④vA＝21vD＝21×045mol·L－1·min－1＝0225mol·L－1·min－1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④>③＝②>①。方法二：首先将反应速率单位统一为mol·L－1·min－1，则②vB＝060mol·L－1·min－1，然后根据反应速率与对应物质化学计量数之比的大小进行判断。由化学方程式Ag＋3Bg2Cg＋2Dg得出：①vA/1＝015mol·L－1·min－1②vB/3＝020mol·L－1·min－1③vC/2＝020mol·L－1·min－1④vD/2＝0225mol·L－1·min－1故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④>③＝②>①。④>③＝②>①【归纳小结】根据上例分析，请你说出化学反应速率大小比较常用方法及注意事项。【温馨提示】（1）定性比较时可通过明显的实验现象如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等来定性判断化学反应的快慢。（2）定量比较通常有量种方法：①归一法：依据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将同一反应中的用不同物质表示的反应速率，转化成用同一种物质表示的反应速率，然后直接依据数值进行比较。例如：对于反应2SO2＋O22SO3，如果avSO2＝2mol·L－1·min－1，bvO2＝3mol·L－1·min－1，cvSO3＝4mol·L－1·min－1，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出：avO2＝1mol·L－1·min－1，cvO2＝2mol·L－1·min－1，则反应速率的大小关系为b＞c＞a。②比值法：用各物质的量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＋nB＞vB/n，则前者反应速率快。【对应训练】1．甲、乙两个容器内都进行A→B的反应，甲容器内每分钟减少4molA，乙容器内每分钟减少2molA，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率A．快 B．慢C．相等 D．无法判断【答案】D【解析】由化学反应速率的表达式：vA＝Δc（A）/Δt＝Δn（A）/VΔt，由于甲、乙两容器的体积大小未知，仅知道单位时间内A的物质的量的变化值，故不能比较两容器内反应速率的大小。2．在2A＋B===3C＋4D反应中，表示该反应速率最快的数据是A．vA＝05mol·L－1·s－1B．vB＝03mol·L－1·s－1C．vC＝08mol·L－1·s－1D．vD＝10mol·L－1·s－1【答案】B【解析】都换算成用B表示的反应速率：A项vA/2＝025mol·L－1·s－1;B项03mol·L－1·s－1;C项vC/3=08/3mol·L－1·s－1;D项vD/4＝025mol·L－1·s－1。故B项值最大，反应速率最快。活动三、化学反应速率的测定【实验探究】阅读教材实验2—1，思考实验原理及操作方法。【温馨提示】实验原理：利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度或质量相关的性质进行测定。测定方法：①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。②科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或产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。【问题探究1】（1）实验需要的仪器有哪些？【温馨提示】实验所用仪器有：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表。【问题探究2】（2）预测实验会观察到的什么现象？【温馨提示】观察到的现象是：锌跟硫酸反应产生气泡；收集10mL气体，②所用时间比①所用时间短。【问题探究3】（3）要使本实验获得成功，要注意哪些问题？【温馨提示】①锌粒的颗粒（即表面积）大小基本相同；②40mL的硫酸溶液要迅速加入；③装置气密性要好，且计时要迅速准确。【实验操作】观看实验视频或按下列实验步骤完成实验，能得出什么结论？步骤1：按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40mL1mol·L－1的硫酸，测量收集10mL氢气所用的时间。步骤2：按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入40mL4mol·L－1的硫酸，测量收集10mL氢气所用的时间。【温馨提示】所能得出的实验结论是：4mol·L－1的硫酸与锌反应比1mol·L－1的硫酸与锌反应快。【拓展探究】用实验测定化学反应速率时，可根据哪些量的变化测定其反应速率？【温馨提示】1对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。2对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。3对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中cH＋或cOH－的变化。4对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。【对应训练】1化学反应速率是通过实验测定的，下列化学反应速率的测量中，测量依据不可行的是选项化学反应测量依据(单位时间内)ACO(g)＋H2O(g)==CO2(g)＋H2(g)压强变化BZn(s)＋H2SO4(aq)==ZnSO4(aq)＋H2(g)氢气体积C2NO2(g)N2O4(g)颜色深浅DCa(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)=CaCO3(s)＋2NaOH(aq)沉淀质量【答案】A【解析】化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。A项，该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强不变；B项，单位时间内H2体积变化大，速率快；C项，2NO2N2O4，NO2是红棕色气体，N2O4是无色气体，可以用单位时间内气体颜色的变化来衡量反应的快慢；D项，单位时间内产生沉淀的质量越多，速率越快。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MnO4与H2C2O4的反应2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋==2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑中，可通过测定________来测定该反应的速率。3在反应Na2S2O3和H2SO4S2O32－＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O中，可通过测定________来测定该反应的速率。【答案】1时间2溶液褪色所需时间3出现浑浊的时间【解析】1通过测定收集等体积H2需要的时间来测定锌粒与不同浓度硫酸溶液反应时的速率。2MnO4与H2C2O4反应后，溶液的紫红色会消失，可通过测定溶液褪色所需时间来测定该反应的速率。3Na2S2O3和H2SO4反应后，有淡黄色沉淀生成，可通过测定出现浑浊的时间来测定该反应的速率。【课堂检测】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，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比C．对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显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【答案】B【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浓度变化来表示，而非质量变化；C项，有些反应如H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O，反应进行很快，但现象不明显；D项，化学反应速率只有正值，没有负值。2．对于化学反应：3Wg＋2g===4Yg＋3g，下列反应速率关系中，正确的是A．vW＝3v B．2v＝3vC．2v＝vY D．3vW＝2v【答案】C【解析】对于任