化学选择性必修1第1节 化学反应的方向教课内容课件ppt

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1.能进行化学反应速率的简单计算,从而形成证据推理与模型认知的学科核心素养。2.能通过实验探究测定化学反应速率,体验科学探究与创新意识的学科核心素养。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
一、化学反应是有历程的1.对“化学反应是有历程的”这个问题的认识(1)基元反应:大多数反应都是分几步完成的,其中的每一步反应称为基元反应,如氢气与氧气反应生成水,主要是分成四步:
(2)反应历程:基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理),基元反应的总和称为总反应。由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。平常所写的化学方程式就是总反应的化学方程式。(3)简单反应:有的反应反应物一步直接转化为反应产物,其总反应就是基元反应,这类反应又称为简单反应,如中和反应OH-+H+==H2O。
反应历程中,反应最慢的基元反应决定反应速率,称为决速步
2.造成化学反应速率千差万别的原因反应不同,反应历程就不相同。同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同,反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程,而反应历程的差别又造成了化学反应速率的不同。3.激光技术开创化学反应的新阶段化学反应实质上就是旧化学键的伸长、断裂和新化学键的生成过程,是反应物获得能量形成过渡态,再生成反应产物的过程。
二、化学反应速率1.含义描述化学反应进行快慢的物理量。2.表示方法(1)对于反应体系体积不变的化学反应,可以用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示该物质的化学反应速率。
3.常用单位ml·L-1·s-1、ml·L-1·min-1。4.用不同物质表示的反应速率之间的关系在同一化学反应中,用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。如对于化学反应aA(g)+bB(g)c C(g)+dD(g),有下列恒等式:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。为了统一起见,将化学反应速率定义为
这样对于一个化学反应来说,无论用哪一种物质表示,化学反应速率都是相同的。
【微思考】同一反应同一时间段用不同物质表示的化学反应速率不同,表示反应速率的意义是否相同?提示 相同。
三、化学反应速率的测定1.测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。2.测定方法测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔内反应体系中某物质浓度的变化。物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在函数关系,因此人们常用物理方法,通过准确而快速地测定反应物或反应产物浓度的变化来确定化学反应速率。常用于测定化学反应速率的物理方法有量气法、比色法、电导法。
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显。(　　)(2)对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或反应产物浓度的变化来表示化学反应速率。(　　)(3)单位时间内反应物浓度的变化表示正反应速率,反应产物浓度的变化量表示逆反应速率。(　　)(4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快。(　　)
探究一　化学反应速率的计算方法
如何定量表示一个化学反应在一定条件下的反应速率?提示 用单位时间反应物或反应产物浓度的变化来表示化学反应在一定条件下的反应速率。
(3)利用“三段式”进行计算。①求解化学反应速率计算题的一般步骤:a.写出有关反应的化学方程式;b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;c.根据已知条件列方程计算。
化学反应速率的计算方法(1)利用反应速率的定义式v= 求算。(2)利用化学反应中各物质的反应速率之比等于化学式前的系数之比的规律求算。
例如,对于反应:mA+nB pC+qD。起始时A的浓度为a ml·L-1,B的浓度为b ml·L-1。反应进行至t1s时,A消耗了x ml·L-1,则反应速率可计算如下:
②计算时注意以下量的关系:a.对反应物:c起始-c转化=c某时刻b.对反应产物:c起始+c转化=c某时刻。
视角1 化学反应速率的计算1.某温度下按如图装置进行实验,锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 ml·L-1的硫酸溶液,将产生的H2收集在一个注射器中,反应10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL),在该温度下,下列说法不正确的是(　　)A.用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s-1B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+表示的10 s内该反应的速率为0.01 ml·L-1·s-1C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+表示的10 s内该反应的速率为0.01 ml·L-1·s-1D.用H2表示的10 s内该反应的速率为0.005 ml·L-1·s-1
解析 0 ℃、101 kPa条件下,H2的体积为44.8 mL,其物质的量为0.002 ml,则根据Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑可知:Zn~H2SO4~ZnSO4~H2,|Δn(Zn)|=|Δn(H2SO4)|=|Δn(ZnSO4)|=|Δn(H2)|=0.002 ml;|Δm(Zn)|=0.002 ml×65 g·ml-1=0.13 g,
2.在N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6 ml·L-1,在此段时间内用N2表示的平均反应速率为0.15 ml·L-1·s-1,则此段时间是(　　)A.1 sB.2 sC.4 s s
方法点拨　化学反应速率的计算方法化学反应速率的计算只需抓住两点即可:(2)一条规律:同一反应,用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比。
视角2 根据化学反应速率推断化学计量数3.把0.6 ml X气体和0.4 ml Y气体混合于2 L容器中,发生反应:3X(g)+Y(g) nZ(g)+2W(g),5 min末生成0.2 ml W,若测知以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 ml· L-1·min-1,上述反应中Z气体的化学计量数n的值是(　　)A.1B.2C.3D.4
解析 利用条件可求:v(W)= =0.02 ml· L-1·min-1,根据反应速率之比等于化学式前系数之比计算得n=1。
4.某温度时,在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。
(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为____________________。 (2)反应开始至2 min、5 min时Z的平均反应速率为_________________、_________________。(3)5 min后Z的生成速率比5 min末Z的生成速率______ (填“大”“小”或“相等”)。 
0.05 ml· L-1·min-1
0.04 ml· L-1·min-1
解析 (1)根据图示,X减少了0.6 ml,Y减少了0.2 ml,Z生成了0.4 ml,故X、Y、Z的物质的量变化之比为3∶1∶2,因5 min后三者共存,故反应的方程式为3X+Y 2Z。(2)根据题图中数据,依据反应速率计算公式可计算出反应速率,需注意Z的初始物质的量是0.1 ml 。(3)5 min后Z的物质的量不再变化,反应速率相等。
方法点拨　根据n(或c)-t图像推断化学方程式的方法(1)看图像中不同物质的物质的量或浓度变化趋势,物质的量或浓度增大的是生成物,减小的是反应物。(2)确定相同时间段不同物质的浓度或物质的量的变化量,根据变化量之比等于化学计量数之比确定化学计量数。(3)看各物质的物质的量或浓度最后是否保持不变,若一段时间后各物质的浓度保持不变,说明反应为可逆反应,应使用“ ”。
探究二　化学反应速率的比较
在两种不同条件下进行反应mA+nB pC+qD中,一种条件下v(A)=4 ml·L-1·min-1,另外一种条件下v(B)=1 ml·L-1·min-1,若A表示的反应速率比B表示的反应速率快,试分析m、n符合什么关系?
提示 同一条件下不同物质表示的化学反应速率之比=化学式前的系数之比,即m∶n=v(A)∶v(B),已知v(A)∶v(B)=4∶1,且两种条件下用A表示的反应速率比用B表示的反应速率快,则m∶n<4∶1。
化学反应速率的比较方法(1)归一法:依据化学反应速率之比等于化学式前的系数之比,将同一反应中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+O2 2SO2,如果在三种不同条件下的反应速率分别是a.v(SO2)=2 ml·L-1·min-1,b.v(O2)=3 ml·L-1·min-1,c.v(SO3)=4 ml·L-1·min-1,比较三种不同条件下反应速率的大小,可以将三者表示的反应速率都转化为用O2表示的反应速率再进行比较,即a.v(O2)=1 ml·L-1·min-1,b.v(O2)=3 ml·L-1·min-1,c.v(O2)=2 ml·L-1·min-1,则三种不同条件下反应速率的大小关系为b>c>a。
(2)比值法:用不同条件下各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的系数,然后再对求出的数值(注意单位保持一致)进行大小排序,数值大的反应速率快。例如:对于反应mA+nB pC+qD,若 ,则反应速率v(A)>v(B)。
1.对于反应A(g)+3B(g)==2C(g),下列各数据表示不同条件下的反应速率,其中反应进行得最快的是(　　)A.v(A)=0.01 ml·L-1·s-1B.v(B)=0.02 ml·L-1·s-1C.v(B)=0.60 ml·L-1·min-1D.v(C)=1.0 ml·L-1·min-1
解析 对于同一反应在不同条件下的反应速率进行比较时,必须选定同一种速率单位和同一种物质,这样比较才有意义。如果选择B物质和单位ml·L-1·min-1,并依据“各物质的速率之比等于化学方程式中化学式前的系数之比”进行相应的换算,然后进行对比。A项,v(B)=3v(A)=3×60 s·min-1×0.01 ml·L-1·s-1=1.8 ml·L-1·min-1;B项,v(B)=60 s·min-1×0.02 ml·L-1·s-1=1.2 ml·L-1·min-1;D项,v(B)= v(C)=1.5 ml·L-1·min-1,经过比较可知A项反应进行得最快。
2.反应A+3B==2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.15 ml·L-1·s-1;②v(B)=0.6 ml·L-1·s-1;③v(C)=0.4 ml·L-1·s-1;④v(D)=0.45 ml·L-1·s-1。该反应进行的快慢顺序为　　　　　　　　。 
解析 解法一:由反应速率之比与物质的系数之比,比较后进行判断。由化学方程式A+3B==2C+2D可知,A与B的系数之比为1∶3,而v(A)∶v(B)=0.15∶0.6=1∶4,故v(B)>v(A),从而得②>①。B与C的系数之比为3∶2,而v(B)∶v(C)=0.6∶0.4=3∶2,故v(B)=v(C),从而得③=②。C与D的系数之比为2∶2=1∶1,而v(C)∶v(D)=0.4∶0.45,故v(D)>v(C),从而得④>③。故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。
解法二:将不同物质表示的反应速率换算为同一物质表示的反应速率,再比较反应速率数值的大小。若将其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率,则由方程式中的系数知:v(A)∶v(B)=1∶3,则②表示的v(A)=0.2 ml·L-1·s-1;v(A)∶v(C)=1∶2,则③表示的v(A)=0.2 ml·L-1·s-1;v(A)∶v(D)= 1∶2,则④表示的v(A)=0.225 ml·L-1·s-1。故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。
3.反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g),在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45 ml·L-1·s-1、②v(B)=0.6 ml·L-1·s-1、③v(C)=0.4 ml·L-1·s-1、④v(D)=0.45 ml·L-1·s-1,该反应在四种不同情况下进行的快慢顺序为(　　)A.①>③=②>④B.④>②=③>①C.②>①=④>③D.①>④>②=③