化学反应速率教案

1/1化学反应速率教案

目标要求

1.了解化学反应速率的概念。2.了解化学反应速率的定量表示方法。3.掌握化学反应速率的简单计算。4.了解化学反应速率的测定方法。

一、化学反应速率的表示方法

1.化学反应速率：衡量化学反应进行快慢的物理量。

2.表示方法：化学反应速率用单位时间内反应物浓度(常用物质的量浓度)的减少或者生成物浓度的增加来表示。

3.数学表达式：v(A)=ΔcAΔt。

其中Δc表示反应过程中反应物或生成物物质的量浓度的变化(取其绝对值)，Δt表示时间变化。

其单位主要有：mol•L-1•s-1或mol•L-1•min-1或mol•L-1•h-1。

4.对同一反应，用不同物质的浓度变化所表示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。

二、化学反应速率的测定及计算

1.化学反应速率测定的基本思路及方法

化学反应速率是通过实验测定的。要测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质(反应物或生成物)的相关性质，再进行适当的转换和计算。例如，过氧化氢的分解反应中有气体生成，可以测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积;有些反应物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的关系，换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。

2.化学反应速率的计算

由于Δc是浓度变化的绝对值，故化学反应速率都取正值，其一般计算依据是：

(1)根据某一物质起始浓度(c0)和一段时间后浓度(ct)的关系计算：Δc(反应物)=c0-ct，Δc(生成物)=ct-c0;

(2)根据反应物的转化率(α)计算：Δc(反应物)=c0α;

(3)根据化学方程式的化学计量数进行换算

求出一种物质的反应速率后可根据化学计量数之间的比值去计算其他物质的反应速率。

知识点一化学反应速率的概念

1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()

A.化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加

B.化学反应速率为mol•L-1•s-1，是指在1s时某物质的浓度是mol•L-1

C.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢

D.对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显

答案C

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;化学反应速率是表示某一时间段内的平均速率而不是瞬时速率。

2.已知某条件下，合成氨反应的数据如下：

N2(g)3H2(g)2NH3(g)

起始浓度/mol•L-1

2s末浓度/mol•L-1

4s末浓度/mol•L-1

当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是()

s末氨气的反应速率为mol•L-1•s-1

B.前2s时间内氨气的平均反应速率为mol•L-1•s-1

C.前4s时间内氨气的平均反应速率为mol•L-1•s-1

～4s时间内氨气的平均反应速率为mol•L-1•s-1

答案A

解析反应速率不是瞬时速率，要计算反应速率，关键要抓住Δt时间段对应的Δc的量。

知识点二化学反应速率与化学计量数的关系

3.在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的反应速率最快的是()

(NH3)=mol•L-1•min-1

(N2)=mol•L-1•min-1

(N2)=mol•L-1•min-1

(H2)=mol•L-1•min-1

答案C

解析合成氨反应：N23H22NH3，在同一反应用不同物质表示其反应速率时，反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，要在四种不同情况下比较反应速率快慢需用同一物质的变化表示。又因为v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2，将B、C、D中的反应速率转化成v(NH3)，即为：mol•L-1•min-1、mol•L-1•min-1、mol•L-1•min-1，故选C。

4.反应4A(s)3B(g)===2C(g)D(g)，经2min，B的浓度减少mol•L-1。对此反应速率的表示正确的是()

A.用A表示的反应速率是mol•L-1•min-1

B.分别用B、C、D表示的反应速率之比是3∶2∶1

C.在2min末的反应速率，用B表示是mol•L-1•min-1

D.在2min内的反应速率，用C表示是mol•L-1•min-1

答案B

解析固体A不具有浓度概念，该物质的反应不能用mol•L-1•min-1的单位来表示。

知识点三化学反应速率的测定

5.下表所列数据是某高温下金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录，a和b均为与温度有关的常数。

反应时间t/h1491625

MgO层厚y/nm

NiO层厚y′/nmb2b3b4b5b

(1)金属在高温下氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生成速率来表示，其理由是________________________________________________________________________。

(2)金属氧化膜的膜厚y跟时间t所呈现的关系是：MgO氧化膜的膜厚y属于______型，NiO氧化膜的膜厚y′则属于_____型。(填“直线”、“抛物线”、“双曲线”或“对数”)

(3)Mg与Ni相比较，金属________具有更好的耐氧化腐蚀性，其理由是

________________________________________________________________________。

答案(1)因化学反应的快慢既可以用反应物的消耗速率表示，又可以用生成物的生成速率表示，所以金属的腐蚀速率可以用其氧化物的生成速率来表示

(2)直线抛物线

(3)Ni据(2)可知，y′随时间t增长比y随时间t增长得慢，故Ni的耐氧化腐蚀性比Mg好

解析由表中数据可知MgO膜厚与时间t的关系式为y=;NiO膜厚y′与时间t的关系式为y′=bt，即可知MgO膜厚y属直线型，而NiO膜厚y′属抛物线型。此题创新之处在于利用了数学函数知识去分析化学问题，有一定的新颖性。

练基础落实

1.在不同条件下分别测得反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的化学反应速率，其中表示该反应进行的最快的是()

(SO2)=4mol•L-1•min-1(O2)=3mol•L-1•min-1

(SO2)=mol•L-1•s-1(O2)=mol•L-1•s-1

答案D

解析比较：必须统一标准。换算成同一物质进行比较是关键，本题首先需要统一单位。

2.反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)经一段时间后，SO3的浓度增加了mol•L-1，在这段时间内用O2表示的反应速率为mol•L-1•s-1，则这段时间为()

ssss

答案D

解析根据题意知，SO3的浓度增加mol•L-1，则O2的浓度减小mol•L-1，v(O2)=ΔcO2Δt，则Δt=ΔcO2vO2=mol•mol•L-1•s-1=5s。

molA与2molB混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)3B(g)2C(g)zD(g)

若2s后，A的转化率为50%，测得v(D)=mol•L-1•s-1，下列推断正确的是()

(C)=v(D)=mol•L-1•s-1

=3

的转化率为75%

D.反应前与2s后容器的压强比为4∶3

答案C

解析A的起始量为2mol，转化50%即转化1mol，根据反应关系知B转化mol，C生成1mol，又因为v(D)=mol•L-1•s-1，可计算出2s时D的生成量为mol•L-1•s-1×2L×2s=1mol，故知z=2，B错;v(C)=v(D)=v(A)=mol•L-1•s-1，故A错;B的转化率为×100%=75%，C正确;反应达2s时，容器内总物质的量为nAnBnCnD=1molmol1mol1mol=mol。故反应前后的容器中气体总物质的量之比为4∶，压强比为4∶，D错。

4.化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是()

μmol•L-1•min-1和μmol•L-1

μmol•L-1•min-1和μmol•L-1

μmol•L-1•min-1和μmol•L-1

μmol•L-1•min-1和μmol•L-1

答案B

解析据图可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol•L-1，8min时其浓度为10μmol•L-1，因此4～8min间的平均反应速率为20μmol•L-1-10μmol•L-14min=μmol•L-1•min-1。进一步分析图像可知0～4min间平均分解速率为40μmol•L-1-20μmol•L-14min=μmol•L-1•min-1，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为μmol•L-1•min-1,12～16min间平均分解速率为μmol•L-1•min-1，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol•μmol•L-1•min-1×4μmol•L-1•min-1×4min=μmol•L-1，故B项正确。

练方法技巧

5.一定温度下，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。下列叙述正确的是()

A.反应开始到10s末时，用Z表示的反应速率为mol•L-1•s-1

B.反应开始到10s末时，X的物质的量浓度减少了mol•L-1

C.反应开始到10s时，Y的转化率为%

D.反应的化学方程式为X(g)Y(g)Z(g)

答案C

解析分析图象，关键是看变化量和走势，从走势分析X、Y是反应物，Z是生成物，初步分析它们的变化量分别为Δn(X)=mol=mol，Δn(Y)=mol=mol，Δn(Z)=mol，首先确定该反应的化学方程式为X(g)Y(g)===2Z(g)。据选项要求分别计算出v(Z)=mol2L×10s=mol•L-1•s-1;Δc(X)=mol2L=mol•L-1;α(Y)=mol×100%=79%，只有C选项正确。

6.在2L密闭容器中进行如下反应：mX(g)nY(g)===pZ(g)qQ(g)，2s时间内X表示的平均反应速率为/pmol•L-1•s-1，则2s时间内，Q物质增加的物质的量为()

/pmol/pmol/pmol/pmol

答案A

解析不同物质表示的反应速率之比等于它们的化学计量数之比，X表示的平均反应速率为/pmol•L-1•s-1，Q物质表示的反应速率为/pmol•L-1•s-1×qm=/pmol•L-1•s-1。则Δn(Q)=/pmol•L-1•s-1×2L×2s=/pmol。

练综合拓展

7.请你协助化学兴趣小组的同学完成如下实验，并回答相关问题。

实验目的：比较等体积mol•L-1硫酸、1mol•L-1盐酸、1mol•L-1醋酸分别与金属反应生成氢气的速率和体积。

实验原理：(用离子方程式表示)___________________________________。

实验用品：仪器(略)、药品(除给定的三种酸溶液外，在Na、Mg、Fe三种金属中选择最合适的一种，并说明理由)。选择的金属是________，不选其他两种金属的理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

实验步骤：

(1)甲同学设计的实验装置：

(1)乙同学认为该装置不能控制三个反应在同一时间发生，并作了相应的改进。你认为乙同学改进的措施是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)按改进后的装置进行实验，观察现象并得出相关结论。

实验现象及结论：________________________________________________________。

(4)实验开始时的速率：v(H2SO4)______v(HCl)______v(CH3COOH)(用“=”、“”填空，下同)，反应进行一段时间后的速率：v(H2SO4)

(5)最终得到的氢气体积：V(H2/H2SO4)______V(H2/HCl)______V(H2/CH3COOH)。

问题讨论：

(6)量筒的规格由__________________决定。

(7)对结论(4)、(5)中盐酸和醋酸的异同，你的解释是

________________________________________________________________________。

(8)根据现有知识，上述实验中硫酸和盐酸分别与金属反应的速率应始终相等，但反应一段时间后有v(H2SO4)

________________________________________________________________________。

大学无机化学对此问题将有科学的解释。

答案2HMg===H2↑Mg2。

2CH3COOHMg===H2↑Mg22CH3COO-

MgNa太活泼，能和水反应产生氢气，影响实验结论;Fe与酸反应的速率较慢，实验时间较长

(2)同时用分液漏斗分别向烧瓶中加入酸液

(3)实验现象：反应开始时醋酸的反应速率小于盐酸和硫酸的反应速率。当反应进行到一定程度后，醋酸的反应速率大于盐酸和硫酸。

结论：最终得到的氢气体积相等

(4)=>0，反应速率为v1;N2(g)3H2(g)2NH3(g)ΔH2<0，反应速率为v2。对于上述反应，当压强减小时，v1和v2的变化情况为()

A.同时增大B.同时减小

增大，v2减小减小，v2增大

答案B

知识点4温度对化学反应速率的影响

7.对于反应mAnB===pC，下列说法正确的是()

A.某温度时，化学反应速度无论用A、B、C何种物质表示，其数值是相同的

B.其他条件不变，增大压强，反应速率加快

C.若增加或减小B的物质的量，则反应速率一定会发生明显的变化

D.其他条件不变，升高温度，反应速率加快

答案D

8.经验表明，如果温度每升高10℃，反应速率就增大到原来的2倍;反应2A(g)B(g)C(g)D(g)，20℃时某一时刻A的速率为mol•L-1•s-1，若使反应温度升高到60℃，则此时A的反应速率为________。

答案mol•L-1•s-1

解析根据速率与温度之间的经验规律公式v2=v1•at2℃-t1℃10℃，将各数据代入即可计算：

v2=mol•L-1•s-1•260℃-20℃10℃=mol•L-1•s-1。

知识点5催化剂对化学反应速率的影响

9.下列关于催化剂的说法，正确的是()

A.催化剂能使不起反应的物质发生反应

B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变

C.催化剂不能改变化学反应速率

D.任何化学反应，都需要催化剂

答案B

解析催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的，另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。

10.亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2===4ClO2↑HCl-2H2O。分解时，刚加入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO2，这是因为()

A.酸使亚氯酸的氧化性增强

B.溶液中的H起催化作用

C.溶液中的Cl-起催化作用

D.逸出的ClO2使反应生成物的浓度降低

答案C

解析由题目信息可知，NaClO2在酸性溶液中生成亚氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然反应加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化剂的作用，故正确答案为C。

练基础落实

1.下列条件一定能使反应速率加快的是()

①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小反应容器的体积④加入生成物⑤加入MnO2

A.全部B.①②⑤C.②D.②③

答案C

2.下列说法正确的是()

①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应②普通分子有时也能发生有效碰撞③升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多⑤使用催化剂能提高反应效率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大⑥化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞

A.①②⑤B.③④⑥C.③④⑤⑥D.②③④

答案B

和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成N2和CO2。对此反应的下列叙述中正确的是()

A.使用催化剂能加快反应的速率

B.使一种反应物过量能提高反应的速率

C.改变压强对反应速率没有影响

D.降低温度能加快反应速率

答案A

解析本题中B不正确，因为一种反应物过量并不一定是反应物浓度增加，一种反应物过量只能使另一种反应物转化率提高，不涉及反应的速率问题;C也不正确，对气体来说，改变压强必然影响速率;D也不正确，降低温度只能降低反应速率。

4.已知反应：N2O22NO在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是()

A.增大体积

B.体积不变，充入N2，使压强增大

C.体积不变，充入He，使气体压强增大

D.保持总压强不变，充入气体Ne

答案B

解析增大体积，浓度减小，反应速率减慢，A不符合;体积不变，充入N2时，可使c(N2)增大，反应速率增大，B符合;充入He后，由于体积不变，各物质的浓度不变，故对反应速率没有影响，C不符合题意;而在压强不变时，充入Ne，若要使总压强不变，则气体体积将变大，各物质的浓度将变小，故反应速率减小。

练方法技巧

(g)O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是()

A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率

B.增大反应体系的压强，反应速率一定增大

C.该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间

D.在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均速率为v=c2-c1t2-t1

答案D

解析A项，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，A项错误;B项，在恒容的条件下，通入惰性气体，压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变，故B项错误;C项，降低温度，反应速率也降低，反应达到平衡的时间会延长，故C项错误;根据反应速率的计算公式可知D项正确。

6.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3Br2――→HClCH3COCH2BrHBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：

实验

序号初始浓度c/mol•L-1溴颜色消失所需时间t/s

CH3COCH3HClBr2

①0290

②0145

③0145

④0580

分析实验数据所得出的结论不正确的是()

A.增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大

B.实验②和③的v(Br2)相等

C.增大c(HCl)，v(Br2)增大

D.增大c(Br2)，v(Br2)增大

答案D

解析A项，由实验①和②对比可知增大c(CH3COCH3)，反应时间变短，v(Br2)增大;B项，实验②和③反应时间相同，起始Br2浓度相同，则v(Br2)相等;C项，比较实验①和③可知，增大c(HCl)时，反应时间缩短，v(Br2)增大;D项，比较实验①和④可知，增大c(Br2)时，v(Br2)减小，故选D。

7.氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl(-1价)和S(6价)的速率v(纵坐标)与反应时间t(横坐标)的关系如图所示，已知该反应速率随着溶液中c(H)的增大而加快。

(1)反应开始时反应速率加快的原因是________________________________________;

(2)反应后期反应速率减慢的原因是__________________________________________。

答案(1)2KClO36NaHSO3===3Na2SO42KCl3H2SO4，溶液中c(H)增大

(2)ClO-3和HSO-3浓度减小

解析该反应的实质为：ClO-33HSO-3===Cl-3SO2-43H

由题意知，反应随溶液中c(H)的增