自学03 化学反应速率-【刷透假期】高一化学暑假作业自测+预习自学（人教版2019）

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自学03 化学反应速率
自学目录：
【核心素养分析】
【知识导图】
【目标导航】
【自学内容】
【自学检测】
【核心素养分析】
1.变化观念与平衡思想：能认识化学反应速率是变化的，知道化学反应速率与外界条件有关，并遵循一定规律；能多角度。动态地分析化学反应速率，运用化学反应原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识：能发现和提出有关化学反应速的有探究价值的问题；通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。
【知识导图】
【目标导航】
1.能进行化学反应速率的简单计算，能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响，能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
2．能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。
【自学内容】
一、化学反应速率
1．概念：用来衡量化学反应进行快慢的物理量
2．表示：单位时间内某种量的变化量
3．同一反应中各物质化学反应速率的关系
mA（g）+nB（g）pY（g）+qZ（g）
（1）化学反应速率之比等于化学计量数之比。
（2）v（A）∶v（B）∶v（Y）∶v（Z）＝m∶n∶p∶q。
4．化学反应速率的计算
（1）常规公式：v＝＝
①常用单位：ml·L－1·s－1或ml·L－1·min－1或ml·L－1·h－1
②适用范围：表示气体物质或溶液中可溶性物质的速率，不表示固体或纯液体物质的速率
（2）非常规公式：v＝（X代表n、P、m、V等量）
①常用单位：ml·min－1、Pa·min－1、g·min－1、L·min－1
②适用范围：任何物质的反应速率
（3）利用关系式计算
①应用前提：同一化学反应
②常用关系：速率比＝化学计量数比＝物质的量浓度变化比＝物质的量变化比
5．化学反应速率的实验测定
1）定性描述:（根据实验现象）
①观察产生气泡的快、慢；
②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少；
③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低
2）定量描述：（根据实验测量，单位时间内：）
①测定气体的体积;
②测定物质的物质的量的变化;
③测定物质或离子的浓度变化;
④测定体系的温度或测定反应的热量变化。
3）测量化学反应速率的常见方法
（1）量气法
（2）比色法
（3）电导法
（4）激光技术法
4）化学反应速率的测量——实验
（1）反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑
（2）实验装置
（3）测量数据
①单位时间内收集氢气的体积；
②收集相同体积氢气所需要的时间
③用pH计测相同时间内pH变化，即△c(H＋)。
④用传感器测△c(Zn2＋)变化。
⑤测相同时间内△m(Zn)。
⑥相同时间内恒容压强变化；
⑦相同时间内绝热容器中温度变化。
6．比较化学反应速率大小
（1）比较前提：同一反应，同一物质，同一单位
（2）比较步骤：
①变换单位——将各化学反应速率的单位统一。
②转换物质——将各化学反应速率转换成用同一物质表示的化学反应速率
③比较大小——各物质的速率除以相应的化学计量数，数大的速率快
【特别提醒】（1）化学反应速率表示某段时间内的平均反应速率，不表示即时速率
（2）化学反应速率只有正值，没有负值
（3）随着反应的进行，反应物的浓度等量逐渐减小，反应速率越来越慢。
（4）即时速率还可以表示为正反应速率和逆反应速率，如N2+3H22NH3反应中，N2、H2的消耗速率和NH3的生成速率为正反应速率，N2、H2的生成速率和NH3的消耗速率为逆反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
1.实验探究——定性与定量研究影响化学反应速率的因素p26
【实验探究 I】
【实验探究 II】
【问题与讨论】参考答案：
实验探究I用的是定性观察法，实验探究II用的是定量测定法，这两种方法又都是实验法、控制变量法。
2．主要因素：反应物的组成、结构和性质等因素。
3．外界因素（其他条件相同）
（1）温度
①基本规律：温度越高，化学反应速率越快
②经验规律：一般温度每升高10℃，其反应速率增加2～4倍
（2）压强：气体反应的压强越大，化学反应速率越快
（3）浓度：浓度越大，化学反应速率越快
（4）催化剂：使用适当的催化剂可以显著改变化学反应速率
（5）接触面积：反应物的颗粒越小，接触面积越大，化学反应速率越快
（6）原电池：形成原电池，可以加快氧化还原反应的速率
4．特殊情况
（1）温度
①催化反应，升高温度，催化剂可能失活，反应速率减慢
②有机反应，升高温度，有可能发生副反应，主反应速率减慢
（2）压强
①改变非气体反应的压强，反应速率不变
②改变等体反应的压强，v正和v逆变化幅度相同
（3）浓度
①固体和纯液体的浓度为定值，改变固体或纯液体的用量，反应速率不变
②加入固体物质，有可能改变接触面积，反应速率可能加快
（4）无关气体
①恒容容器通无关气体，压强增大，浓度不变，速率不变
②恒压容器通无关气体，体积变大，浓度减小，速率减慢

三、活化能
1．基元反应
（1）含义：大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应叫基元反应。
（2）特点：大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。
2．反应历程（反应机理）：多个基元反应构成的反应序列。
3．有效碰撞理论与活化能
（1）相关概念
（2）图示

①E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能
②（E1－E2）表示反应热
4．反应历程中的速率
（1）决速反应：活化能最大的反应或速率最慢的反应
（2）决速浓度：最慢反应中反应物的浓度决定总反应的反应速率
5．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
（1）关系：活化分子的百分数越大，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。
（2）解释
解释说明：①影响化学反应速率的内因——反应物的组成、结构和性质，决定了反应的活化能的大小；
②使用催化剂降低了反应的活化能，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；
③升高反应体系的温度，吸收能量，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；
④增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；
⑤增大气体压强，减小反应体系的体积，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率；
⑥增大固体的表面积，增大单体时间和单体体积内的有效碰撞次数，从而增大反应速率。
（3）催化剂对反应的影响
①催化剂参与反应，降低反应的活化能，加快反应速率
②催化剂不能改变反应热，可以降低反应所需的温度，减小反应的能耗
③总反应的活化能大于催化反应过程中各分反应的活化能
④催化剂具有选择性：相同反应物用不同催化剂生成物不同
A+BC A+BD
四、速率-时间图像
1.图像类型
由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＝Q kJ·ml－1。
（1）“渐变”类v­t图像
（2）“断点”类v­t图像
（3）“平台”类v­t图像
2.常见v-t图像分析方法
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
(2)对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。
(3)改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)