新苏教版高中化学选择性必修1学案：2.1.1 化学反应速率的表示方法

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第一单元化学反应速率第1课时化学反应速率的表示方法[核心素养发展目标]1.变化观念：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.证据推理：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。一、化学反应速率及其表示方法1．化学反应速率的概念及其表示方法2．化学反应速率与化学计量数的关系(1)对于化学反应：aA＋bB=cC＋dD若用v表示化学反应速率；Δc表示反应物或生成物的物质的量浓度的变化(取绝对值)；Δt表示一定的时间间隔，则用A、B、C、D四种物质分别表示的化学反应速率表达式为v(A)＝____________；v(B)＝_________________________________________；v(C)＝____________；v(D)＝______________________________________________。答案eq\f(ΔcA,Δt)eq\f(ΔcB,Δt)eq\f(ΔcC,Δt)eq\f(ΔcD,Δt)(2)化学反应速率(v)与化学计量数的关系aA＋bB=cC＋dDv(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d3．化学反应速率大小比较(1)定性比较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、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水的反应比Na与水的反应剧烈，则反应速率：K>Na。(2)定量比较对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同，因此比较化学反应速率的大小时不能只看数值，还要进行一定的转化，具体有如下两种方法：①归一法：将不同物质表示的化学反应速率都转化为同一物质表示的化学反应速率，然后进行比较，特别注意在比较时必须要求单位一致。②比值法：将统一单位的各物质表示的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快。4．化学反应速率的计算(1)公式法：v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)。(2)运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算对于一个化学反应：mA＋nB=pC＋qD，且有eq\f(vA,m)＝eq\f(vB,n)＝eq\f(vC,p)＝eq\f(vD,q)。(3)“三段式”法求化学反应速率的解题模式计算反应速率一般用“三段思维法”，即从起始、转化、某时刻量的情况来考虑，这种方法的优点在于各物质的物质的量浓度及变化非常清晰，一目了然。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)c始/mol·L－1)ab00c转/mol·L－1mxnxpxqxct/mol·L－1a－mxb－nxpxqx再利用化学反应速率的定义求算。(1)化学方程式中，任何一种物质均可用v＝eq\f(Δc,Δt)求出该物质表示的化学反应速率()(2)化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1()(3)同一化学反应中，不同物质表示的化学速率数值可能不同，但表示的意义(快慢)相同()(4)同一物质表示的化学反应速率，其数值越大，则表示的化学反应速率一定越快()(5)如果知道某一物质在单位时间内物质的量的变化量，就可以根据公式v＝eq\f(Δc,Δt)计算出该物质表示的化学反应速率()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×H2O2分解时H2O2的物质的量浓度的变化如下表，思考解答下列问题：t/min020406080c(H2O2)/(mol·L－1)0.800.400.200.100.05(1)请把表中的数据在下图的直角坐标系中表示出来，然后作出H2O2分解反应的浓度—时间曲线。(2)根据表格或图像分别计算第0～20min、40～50min内过氧化氢分解的化学反应速率。(3)从H2O2分解反应的浓度—时间曲线上你能获得哪些信息？(按提示填空)信息：①随着反应的进行，相同时间间隔内，H2O2浓度变化量逐渐减小，化学反应速率逐渐减慢。②图像上某时刻对应点切线的斜率就是该时刻的瞬时速率。答案(1)(2)0～20min过氧化氢分解速率：①H2O2浓度变化量：0.80mol·L－1－0.40mol·L－1＝0.40mol·L－1②时间变化量：20min所以v(H2O2)＝eq\f(0.40mol·L－1,20min)＝0.02mol·L－1·min－1；40～50min过氧化氢分解速率：由(1)图像读出50min时过氧化氢的浓度约为0.14mol·L－1，则v(H2O2)＝eq\f(0.20mol·L－1－0.14mol·L－1,10min)＝0.006mol·L－1·min－1。1．在2L恒容密闭容器中充入4molNH3和6molO2，发生反应4NH3(g)＋5O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO(g)＋6H2O(g)。若10s时容器内剩余2molNH3，则0～10s内用O2的浓度变化表示的平均反应速率是()A．0.125mol·L－1·s－1 B．0.2mol·L－1·s－1C．0.25mol·L－1·s－1 D．0.1mol·L－1·s－1答案A解析由题意知，Δn(NH3)＝2mol，Δt＝10s，则v(NH3)＝eq\f(ΔcNH3,Δt)＝eq\f(\f(ΔnNH3,V),Δt)＝eq\f(\f(2mol,2L),10s)＝0.1mol·L－1·s－1，v(O2)＝eq\f(5,4)v(NH3)＝eq\f(5,4)×0.1mol·L－1·s－1＝0.125mol·L－1·s－1，故选A。2．对反应2A(g)＋B(s)3C(g)＋4D(g)来说，下列反应速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.05mol·L－1·s－1C．v(C)＝1.0mol·L－1·min－1 D．v(D)＝1.0mol·L－1·min－1答案C解析同一个化学反应，用不同的物质表示其反应速率时，数值可能不同，比较反应速率快慢时，可根据速率之比等于化学计量数之比换算成用同一种物质(固体及纯液体除外)表示，再进行比较，注意换算时单位要统一(归一法)。A项，v(A)＝0.5mol·L－1·min－1；B项，B是固态，不能表示化学反应速率；C项，v(A)＝eq\f(2vC,3)≈0.67mol·L－1·min－1；D项，v(A)＝eq\f(2vD,4)＝0.5mol·L－1·min－1。也可用比值法，即每种物质表示的化学反应速率与该物质的化学计量数的比值，比值越大，化学反应速率越快。3．反应：4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，经2min后，B的浓度减少0.6mol·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0.4mol·L－1·min－1B．分别用B、C、D表示的反应速率之比是3∶2∶1C．在2min时的反应速率，用B表示是0.3mol·L－1·min－1D．在2min内的反应速率，用C表示是－0.2mol·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。二、化学反应速率的测定1．测定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。2．测定方法(1)直接观察测定：如释放出来的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，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅与有色物质浓度的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。3．化学反应速率测定实验装置图4．数据记录某一组同学测量数据如下表：时间/s102030405060气体体积/mL41425384755反应速率/(mL·s－1)(1)根据所得实验数据，将反应速率结果填入上表。答案时间/s102030405060气体体积/mL41425384755反应速率/(mL·s－1)0.41.01.11.30.90.8(2)在下图表格中绘制CO2气体体积[V(CO2)]—反应时间(t)曲线图。答案1．该实验中，除了测定相同时间内收集到的CO2的体积来表示化学反应速率，还可根据哪几种方法测定该反应的反应速率？评价这几种方案中，最容易操作的是哪一种？提示(1)测量收集一定体积的CO2时所用的时间。(2)测量一段时间内溶液中H＋浓度的变化。(3)测量一段时间内大理石质量的变化。以上三种方法中第(1)种方法和上述实验中测量相同时间内收集到的CO2的体积容易操作。2．在用上述实验测定大理石与盐酸反应的速率时，为确保测定的准确性，应注意哪些事项？提示(1)大理石的颗粒(即表面积)大小基本相同；(2)盐酸要迅速加入；(3)装置气密性良好，且计时要迅速、准确。1．对于反应3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，在测量化学反应速率时，以下相关性质不可以利用的是()A．气体的体积和体系的压强 B．溶液颜色的深浅C．固体物质的体积 D．H＋浓度的变化量答案C解析与化学反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量化学反应速率时都可以加以利用，包括能够直接观察的某些性质，也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质，故A、B、D三项均可以利用。2．某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内装有6.5g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40mL2.5mol·L－1稀硫酸，将产生的H2收集在一个注射器中，0～10s内收集到气体的体积为50mL(折合成0℃、101kPa条件下的H2体积为44.8mL)。下列说法错误的是()A．向溶液中滴加几滴硫酸铜溶液，可加快生成H2的速率B．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用H＋的浓度变化表示10s内该反应的速率为0.01mol·L－1·s－1C．忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用Zn2＋的浓度变化表示10s内该反应的速率为0.01mol·L－1·s－1D．可通过测定溶液的pH来测定反应速率答案C解析锌和硫酸铜反应会生成铜，锌、铜和稀硫酸溶液会发生原电池反应，反应速率加快，A项正确；0℃、101kPa条件下的H2体积为44.8mL，其物质的量为0.002mol，则根据反应Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑可知，n消耗(Zn)＝n消耗(H2SO4)＝n(ZnSO4)＝n(H2)＝0.002mol，v(H＋)＝eq\f(0.002mol×2,0.04L×10s)＝0.01mol·L－1·s－1，v(Zn2＋)＝eq\f(0.002mol,0.04L×10s)＝0.005mol