2025版高一化学必修第二册（含不定项选择）第六章 第二节 第1课时 化学反应的速率

第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率课标定向目标定位1.知道化学反应平均速率的表示方法,能运用变量控制的方法探究影响化学反应速率的因素。(宏观辨识与微观探析)2.能从化学反应快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。(证据推理与模型认知)厘清重点化学反应速率的概念及其规律突破难点化学反应速率的概念及其规律学习任务一:化学反应速率及其表示方法必备知识·导学[引入]在化学实验中,我们经常通过如下方法来观察化学反应快慢(定性)在科学研究和实际应用中,如何对化学反应快慢进行定量的描述或比较?一、化学反应速率及其表示方法[思考]对于反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),能否用C和H2O来表示该反应的化学反应速率?提示:该反应的化学反应速率不能用C(s)表示,可以用H2O(g)表示,固体或纯液体的浓度可视为常数,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。若反应中水为气体,可以用来表示化学反应速率,若水为液体,则不能用水表示化学反应速率。[总结归纳](1)固体或纯液体(液态水等)浓度为常数,Δc=0,不用固体或纯液体表示化学反应速率。(2)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率而不是某一时刻的瞬时速率。二、化学反应速率的计算及比较例1:在2L的密闭容器中,加入1molN2和3molH2,发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,用N2、H2、NH3分别表示该反应的化学反应速率。分析:三段式法N2+3H22NH3起始浓度(mol·L-1) 0.5 1.5 0变化浓度(mol·L-1) 0.1 0.3 0.22s末时的浓度(mol·L-1) 0.4 1.2 0.2反应物:起始量-变化量=时刻末生成物:起始量+变化量=时刻末v(N2)=0.05mol·L-1·s-1;

v(H2)=0.15mol·L-1·s-1

v(NH3)=0.1mol·L-1·s-1

[思考](1)在同一反应中,浓度或物质的量变化量与化学方程式中化学计量数之间存在怎样的联系?提示:浓度或物质的量变化量之比=化学计量数之比。(2)在同一反应mA+nB===pC+qD中,用不同物质的浓度变化表示化学反应速率时,为什么数值可能不同?所表示的意义是否相同?这些速率之间存在怎样的联系?提示:依据v(A)=Δc(A)Δt,相同时间,不同物质的浓度变化量可能不同,化学反应速率之比=浓度变化量之比=化学计量数之比,同一反应中:v(A)m=v(例2:反应A(g)+3B(g)===2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率为①v(A)=0.45mol·L-1·min-1②v(B)=0.6mol·L-1·s-1③v(C)=0.4mol·L-1·s-1④v(D)=0.45mol·L-1·s-1则该反应速率的大小顺序为_______________。

提示:该反应速率的大小顺序为④>③=②>①。①v(A)1=0.②v(B)3=0.2mol·L③v(C)2=0.2mol·L④v(D)2=0.225mol·L标准值法:①统一单位,②计算标准值v([思考]对于反应3A(g)+B(g)===2C(g)+2D(g),在不同条件下,用A、B表示的反应速率分别为条件①v(A)=0.6mol·L-1·min-1;条件②v(B)=0.45mol·L-1·min-1;则该反应在条件①的反应速率比条件②的反应速率大吗?提示:条件②的反应速率大。将条件①的反应速率换算成用B表示的反应速率为v(B)=0.2mol·L-1·min-1,即条件②的反应速率比条件①的反应速率大。判对错·通教材判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)由v=ΔcΔt计算平均反应速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值。提示:化学反应速率均为正值。(2)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同。(√)提示:化学反应速率数值因方程式化学计量数不同而不同,但表示意义相同。(3)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。(×)提示:化学反应速率为平均反应速率,不表示瞬时速率。(4)对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显。(×)提示:有些反应无明显现象,如NaOH和HCl的中和反应。核心要点·归纳1.对化学反应速率的理解2.化学反应速率的计算方法(1)定义式法:利用公式v=ΔcΔt(2)关系式法:化学反应速率之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。3.化学反应速率大小的比较方法(1)归一法:(2)标准值法:对于反应aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),比较v(A)a与v(B)b,若微点拨·拓教材化学反应速率的计算类型——转化率、产率、百分含量的计算例:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始 2mol 4mol 0转化 0.5mol 1.5mol 1mol末 1.5mol 2.5mol 1mol反应的转化率(α):指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比α=反应物转化的物质的量(α(N2)=0.α(H2)=1.生成物的产率:指生成物的实际值与理论值(按照方程式计算出来)的比值NH3的产率=1mol8反应结束时各物质的百分含量(气体的体积分数、物质的量分数、质量分数):N2的体积分数=1.H2的体积分数=2.NH3的体积分数=11学力诊断·测评1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.化学反应速率可用某时刻生成物的物质的量来表示B.在同一反应中,用反应物或生成物表示的化学反应速率的值是相等的C.化学反应速率是指反应进行的时间内,反应物浓度的减少或生成物浓度的增加D.可用单位时间内氢离子物质的量浓度的变化来表示氢氧化钠和硫酸的反应速率【解析】选D。化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化值来表示的平均速率,故A、C错误;因化学反应速率与各反应物、生成物的化学计量数成正比,如果化学方程式中反应物与生成物的化学计量数不同,则反应速率的值不相同,B错误。2.(2024·日照高一检测)一定条件下,在2L密闭容器中发生反应:2A(s)+3B(g)2C(g)+4D(g),测得5min内,A(s)的物质的量减少了0.1mol,则0~5min内该反应的平均速率为()A.v(A)=0.01mol·L-1·min-1B.v(B)=0.015mol·L-1·min-1C.v(C)=0.02mol·L-1·min-1D.v(D)=0.005mol·L-1·min-1【解析】选B。A是浓度为定值的固体,不能用A的浓度变化表示该反应的反应速率,5min时,A的物质的量减少0.1mol,由方程式可知,B、C、D的反应速率分别为0.1mol×322L5min=0.015mol·L-1·min-1、0.02mol·L-1·min-1,故选B。3.(2024·青岛高一检测)在2L的密闭容器中,发生以下反应:3A(g)+2B(g)2C(g)+D(g)。若最初加入的A和B都是4mol,在前10秒钟A的平均反应速率为0.12mol·L-1·s-1,则10秒钟时,容器中B的物质的量浓度是()A.0.6mol·L-1 B.0.8mol·L-1C.1.2mol·L-1 D.1.4mol·L-1【解析】选C。在前10秒钟A的平均反应速率为0.12mol·L-1·s-1,则参加反应的A的物质的量浓度为0.12mol·L-1·s-1×10s=1.2mol·L-1,参加反应B的物质的量浓度为1.2mol·L-13×2=0.8mol·L-1,100.8mol·L-1=1.2mol·L-1,故选C。【补偿训练】已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应在三种不同的条件下进行反应,测得反应速率用不同的物质表示为:①v(NH3)=2mol·L-1·min-1,②v(N2)=2mol·L-1·min-1,③v(H2)=2mol·L-1·s-1,三种情况下各反应速率大小的关系正确的是()A.③>②>① B.①>②>③C.③>①>② D.②>①>③【解析】选A。将三种反应速率都转化为用NH3表示的反应速率并统一单位,则①v(NH3)=2mol·L-1·min-1②v(NH3)=4mol·L-1·min-1,③v(NH3)=80mol·L-1·min-1,故反应速率③>②>①,答案选A。学习任务二:探究影响化学反应速率的因素必备知识·导学[引入]化学反应时时刻刻都在发生,我们希望“减慢有害的化学反应”,“加快有利的化学反应”,调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。有哪些因素能够影响化学反应速率呢?【实验一】探究不同反应的反应速率打磨后的镁条和铝片与2mL4mol·L-1盐酸反应,反应现象如图。通过这个实验,你能得出什么结论?提示:因为镁的金属性强于铝,所以镁条与盐酸反应更快一些。实验结论:反应物本身的性质(即内因)是影响物质化学反应速率的决定性因素。【实验二】探究同一个反应在不同条件下的反应速率实验用品:5%H2O2溶液,1mol·L-1FeCl3溶液、0.1mol·L-1盐酸、1mol·L-1盐酸、大理石碎块、大理石粉末、MnO2粉末、冷水、热水、试管、试管架、烧杯、量筒、胶头滴管。【实验目的】探究催化剂、温度、浓度、固体表面积对化学反应速率的影响。1.温度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①产生气泡速率最小②产生气泡速率较大③产生气泡速率最大实验结论当其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小(1)在研究温度对反应速率的影响时,其他条件是如何控制的?提示:如图分析,控制其他条件不变。(2)升温时,不论吸热反应还是放热反应,反应速率都一定增大吗?提示:对,不论吸热反应还是放热反应,升温都增大化学反应速率。2.浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象加入1mol·L-1盐酸的试管中生成气泡的速率更大实验结论当其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大;降低反应物浓度,化学反应速率减小[思考](1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应时,如图压缩体积,增大压强,其反应速率会怎样变化?提示:压缩体积,使反应物的浓度增大,化学反应速率增大。(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应时,保持容器的容积不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?如果保持容器内气体压强不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?提示:保持容器的容积不变,充入氦气,尽管压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变;保持容器内气体压强不变,充入氦气,尽管压强不变,但容器的体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。3.催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象①有少量气泡出现②能产生大量气泡③能产生大量气泡实验结论催化剂(正)能加快化学反应速率4.固体反应物表面积对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快,加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢实验结论当其他条件相同时,固体反应物表面积越大,反应速率越大[易错提醒]改变固体用量不影响反应速率,但增大固体表面积,反应速率增大。核心要点·归纳一、变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应速率的影响。其探究流程为二、化学反应速率的影响因素1.内因2.外因在其他条件相同时,改变某一条件:影响因素影响结果浓度增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物的浓度,反应速率减小温度升高温度,反应速率增大;降低温度,反应速率减小压强增大气态反应物的压强,反应速率增大;减小气态反应物的压强,反应速率减小催化剂使用催化剂能极大地增大反应速率固体反应物的表面积增大固体反应物的表面积,化学反应速率增大;减小固体反应物的表面积,化学反应速率减小其他形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率特别关注:增大压强,化学反应速率不一定增大。总之,改变压强时,只有导致参加反应的气体浓度改变,反应速率才会改变。三、稀有气体对反应速率的影响以A(g)+B(g)C(g)为例,分别在恒温恒容、恒温恒压下充入氦气,对反应速率有何影响?学力诊断·测评1.为了研究影响化学反应速率的因素,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验,你认为结论不正确的是()A.在相同条件下,等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时,大理石粉的反应速率快B.将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时,二者的化学反应速率相等C.将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和光照处,会发现光照可以加快浓硝酸的分解D.室温下,向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的H2O2,再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末,二者产生氧气的快慢不同[解题思路](1)先看内因,在内因不相同的情况下(即反应物不相同),只能根据反应事实及实验现象定性分析反应的快慢。(2)内因相同时,再根据外界条件对反应速率的影响来定量判断反应速率的大小。【解析】选B。因固体的表面积不同,化学反应速率不同,粉末状CaCO3反应速率快,A正确;镁比铝活泼,与相同浓度盐酸反应时,镁与盐酸反应速率快,B错误;在强光下,硝酸分解速率快,C正确;MnO2是H2O2分解的催化剂,有催化剂时分解速率快,D正确。【补偿训练】反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()①增加C(s)的量;②将容器的体积缩小一半;③保持体积不变,充入N2使体系压强增大;④保持压强不变,充入N2使容器体积变大A.①③ B.②③ C.①④ D.②④【解析】选A。①反应物C为固体,增加固体的量不能改变反应速率;②容器的体积缩小一半,H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度加倍,反应速率加快;③体积不变时充入N2,H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度不变,反应速率不变;④压强不变时充入N2,容器体积增大,H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度减小,反应速率变小。综上所述,①③满足题意;故选A。2.过量铁粉与100mL0.01mol·L-1的稀硫酸反应,反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量,可以使用如下方法中的()①加H2O②滴入几滴浓硫酸③加CuO固体④加NaCl溶液⑤滴加几滴硫酸铜溶液⑥适当升高温度A.①⑤ B.②④⑥C.③⑤⑥ D.⑤⑥【解析】选D。①加H2O,稀释了硫酸,故反应速率变慢;②滴入几滴浓硫酸,氢离子浓度增大,反应速率加快,由于铁过量,则生成的氢气量增大;③加CuO固体与硫酸反应生成硫酸铜和水,硫酸铜再与铁发生置换反应生成铜,构成原电池,反应速率加快,由于消耗了酸,氢气总量减小;④加氯化钠溶液,相当于稀释硫酸,浓度变小,故反应速率变慢;⑤滴加几滴硫酸铜溶液,硫酸铜与铁发生置换反应生成铜,构成原电池,反应速率加快,氢气总量不变,⑤符合条件;⑥温度升高,反应速率加快,且不影响氢气量,⑥符合条件。故选D。【补偿训练】化学在生活中的应用随处可见,下列措施不是为了改变化学反应速率的是()A.冰箱保存食物B.在糕点包装内放置小包除氧剂C.做馒头时添加膨松剂D.给学校消防栓刷漆【解析】选C。食物存放在冰箱中,可降低温度,减缓食物氧化速率,与减小反应速率有关,A不符合题意;包装袋内放置除氧剂,可防止糕点被氧化,减缓食物氧化速率,与减小反应速率有关,B不符合题意;加工馒头时添加膨松剂,可使馒头疏松柔软,与改变反应速率无关,C符合题意;给学校消防栓刷漆,可以减少钢铁和氧气的接触面积,可减缓反应速率,D不符合题意。学情检测·素养达标1.恒温恒容密闭容器中发生反应2A(g)+B(g)2C(g),若反应物A的浓度由0.1mol·L-1降到0.06mol·L-1需20s,那么由0.06mol·L-1降到0.036mol·L-1所需的时间为()A.等于10s B.等于12sC.大于12s D.小于12s【解析】选C。在恒温恒容的容器中进行反应2A(g)+B(g)2C(g),若反应物浓度由0.1mol·L-1降到0.06mol·L-1需20s,此时:v=0.1mol0.002mol·L-1·s-1,如反应速率不变,则由0.06mol·L-1降到0.036mol·L-1,需要反应的时间是t=Δcv=0.024mol·L-1÷0.002mol·L-1·s-1=12s,但随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,反应速率逐渐减小,所以需要的时间大于2.(双选)一定温度下,10mL0.8mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成的O2的体积(已折算为标准状况下)如表所示。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述正确的是(溶液体积变化忽略不计)()A.反应到6min时,c(H2O2)=0.2mol·L-1B.第4min时的瞬时速率小于第6min时的瞬时速率C.反应至6min时,H2O2分解率为25%D.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1【解析】选C、D。A.反应至6min时,生成的O2在标准状况下的体积为22.4mL(物质的量为0.001mol),消耗H2O2的物质的量为0.002mol,则c(H2O2)=0.01L×0.8mol·L-1-0.002mol0.01L=0.60mol·L-1,A错误;B.第4min时过氧化氢的浓度大于第6min时过氧化氢的浓度,浓度越大,反应速率越快,故第4min时的瞬时速率大于第6min时的瞬时速率,B错误;C.反应至6min时,生成的O2在标准状况下的体积为22.4mL(物质的量为0.001mol),则分解的H2O(0.0224-0)L22.4L·mol-1=0.001mol,由2H2O0.001mol=0.002mol,Δc(H2O2)=0.0020.01mol·L-1=0.20mol·L-1,所以v0.20mol·L-16min≈3.3×10【补偿训练】1.将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合,在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)2C(g)若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1现有下列几种说法:①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1②2s时物质A的转化率为70%③用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1④2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1。其中正确的是()A.①③ B.①④ C.②③ D.③④【解析】选B。v(C)=ΔcΔt=0.6mol·v(A)∶v(B)∶v(C)=2∶1∶2可得v(A)=v(C)=0.3mol·L-1·s-1。①正确。2s时物质A的转化率是0.3mol·L-1·s0.3mol·L-1·s-1=0.15mol·L-1·s-1③错误;2s时物质B的浓度为(2mol÷2L)-0.15mol·L-1·s-1×2s=0.7mol·L-1,④正确,故选B。2.铁与氧气在有水的环境中反应,生成一种叫氧化铁的物质,是铁锈主要成分,铁生锈的总反应为4Fe+3O2+xH2O===2Fe2O3·xH2O。铁锈特别容易吸收水分,铁表面的铁锈如果不除去,会加快铁的锈蚀。下列反应条件的改变对4Fe+3O2+xH2O===2Fe2O3·xH2O速率的影响不正确的是()A.增大O2的浓度能加快生锈速率B.潮湿环境中铁生锈的速率更快C.干燥空气中铁生锈速率更快D.升高温度能加快生锈速率【解析】选C。增大O2的浓度,反应物浓度增大,反应速率加快,能加快生锈速率,A正确;氧气在有水的环境中与铁反应,故潮湿环境中铁生锈的速率更快,B正确;干燥空气中铁不易生锈,C错误;升高温度,反应速率加快,能加快生锈速率,D正确。3.在下列事实中,什么因素影响了化学反应的速率?(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:光照;

【解析】(1)镁条点燃发出耀眼的白光,氢气和氯气在光照的情况下,会吸收光能产生自