人教版 (2019)选择性必修1化学反应速率第一课时学案

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一、知识目标
了解化学反应速率的概念，掌握其表示方法、定义式和常用单位。
学会根据化学反应速率的测定原理设计实验，掌握化学反应速率的测定方法。
理解外界因素影响化学反应速率的规律，建立分析探究外界因素影响化学反应速率的思维模型。
了解速率方程、速率常数和反应级数的概念。
二、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化学反应速率的快慢，理解其与反应物浓度、时间等因素的关系；从微观上理解化学反应速率的本质。
证据推理与模型认知：通过对比实验，发展基于变量关系的证据推理素养；建立化学反应速率的计算模型和实验探究模型。
科学探究与创新意识：通过实验探究影响化学反应速率的因素，提高设计探究方案、进行实验探究的能力。
一、学习重点
化学反应速率的概念、表示方法、计算及测定。
外界因素对化学反应速率的影响。
二、学习难点
化学反应速率的测定方法及实验设计。
化学反应速率与化学计量数的关系。
一、化学反应速率
化学反应速率的描述
二、化学反应速率的计算与比较
1．化学反应速率的计算——“三段式”法
利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系
如： mA(g)＋nB(g)pC(g)
起始/(ml·L－1) a b c
转化/(ml·L－1) x _____ _____
某时刻t s/ml·L－1 _____ _____ _____
再利用化学反应速率的定义求算
v(A)＝_____ ml·L－1·s－1；v(B)＝_____ml·L－1·s－1；v(C)＝_____ ml·L－1·s－1。
2．化学反应速率的比较方法
（1）定性比较
通过明显的实验现象，如_______________________________________________________等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K>Na。
（2）定量比较
①“一看”：看化学反应速率的_____是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成__________的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。
③“三比较”：标准统一后比较数值大小，_______________
三、化学反应速率的测定
1．测定原理
注意 在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2．常用的测定方法
（1）对于有气体生成的反应：可测定______________________________；或恒容容器中测定一段时间内的气体压强变化。
（2）对于有固体参加的反应，可测定一段时间内____________________。
（3）对于有酸碱参与的反应，可测定一段时间内溶液中____________________的变化。
（4）对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需_____，或仪器测定透光率、颜色深浅等。
（5）对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的_____。
（一）问题探究
1.化学反应速率概念的引入
问题：结合生活中化学反应快慢的实例，思考如何衡量一个化学反应进行的快慢程度？仅用时间能否准确衡量化学反应的快慢，为什么？
2.化学反应速率的表达式及计算
问题：对于反应N2+3H2⇌2NH3，请分别用N2、H2、NH3的浓度随时间变化来表示该反应的反应速率，并思考为什么用反应物表示速率时前面要加负号？
问题：在密闭容器中合成氨的反应，开始时N2的浓度为2ml⋅L−1，H2的浓度为5ml⋅L−1，2min后N2的浓度为1.6ml⋅L−1。分别用N2、H2、NH3浓度变化表示该化学反应速率。
3.化学反应速率大小的比较方法
问题：反应3A(g)+B(g)=2C(g)+2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)=0.6ml⋅L−1⋅min−1；②v(B)=0.45ml⋅L−1⋅min−1；③v(C)=0.015ml⋅L−1⋅min−1；④v(D)=0.45ml⋅L−1⋅min−1。如何比较这些反应速率的大小，此反应在不同条件下进行最快的是哪个？
（二）问题思考
1.化学反应速率概念的理解
问题：下列关于化学反应速率的说法正确的是（ ）
A. 化学反应速率只能用反应物浓度的减少量来表示
B. 化学反应速率为0.8ml⋅L−1⋅s−1是指1s时某物质的浓度为0.8ml⋅L−1
C. 根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D. 对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 –
2. 化学反应速率的表达式及计算
问题：在2L的密闭容器中，发生反应3A(g)+B(g)=2C(g)，若最初加入的A和B都是4ml，在前10s内A的平均反应速率为0.12ml⋅L−1⋅s−1，则10s时，容器中B的物质的量是多少？ -
（三）归纳总结
1.化学反应速率的概念及表示方法
问题：请归纳化学反应速率的概念、表示方法、常用单位以及使用时的注意事项。
2.化学反应速率大小的比较方法
问题：请归纳化学反应速率大小比较的方法。
1. 下列关于化学反应速率的说法，不正确的是()
A. 化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B. 可用单位时间内氢离子浓度的变化表示氢氧化钠与硫酸中和反应的速率
C. 在同一化学反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的数值相等
D. 化学反应速率常用单位有ml·L－1·s－1和ml·L－1·min－1
2. 反应：3A(g)＋B(g)＝2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为
①v(A)＝0.6ml·L－1·min－1
②v(B)＝0.45ml·L－1·min－1
③v(C)＝0.015ml·L－1·min－1
④v(D)＝0.45ml·L－1·min－1
则此反应在不同条件下进行最快的是()
A. ②③
B. ①③
C. ②④
D. ②
3. 已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，其浓度数据如下：
当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为()
A. 0.2ml·L-1·s-1 B. 0.4ml·L-1·s-1 C. 0.6ml·L-1·s-1 D. 0.8ml·L-1·s-1
4. 在盛有18g碳、2L的密闭容器中，充入0.8mlCO2，一定条件下发生C(s)＋CO2(g)=2CO(g)，反应5min时测得CO2的物质的量为0.4ml。
（1）固体碳减少的质量________g，固体或纯液体的浓度视为常数，是否可用碳固体的浓度变化量来表示该反应的化学反应速率____________(填“是”或“否”)。
（2）请完成下表中相关空格
5. 用等质量的锌与等体积过量盐酸在不同条件下进行如下5组实验，测定收集相同条件下等体积的氢气所用时间。
回答下列问题：
（1）探究浓度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据____。
（2）探究温度对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据____。
（3）探究接触面积对化学反应速率的影响应选用哪两组实验数据____。
（4）上述5组实验中测定收集等体积的氢气需要时间最短的是___。
（5）实验完成后，某同学又用A组实验药品滴加两滴氯化铜，发现产生氢气的速率明显加快，解释速率加快的原因是__________________________。
一、化学反应速率计算的4个方法
1)定义式法：
（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
2)比例关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
【易错提醒】同一化学反应用不同物质表示的反应速率其数值可能不同，因此，一定要标明是哪种具体物质的反应速率。
（3）三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。
（4）从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤
①从图像中获取计算的数据
纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。
例如：某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算：
A.求某物质的平均速率、转化率，如：v（X）＝n1-n3V·t3 ml/（L·s），Y的转化率＝n2-n3n2×100%。
B. 确定化学方程式中的化学计量数之比，如：X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（n1－n3）∶（n2－n3）∶n2。
②依据图像求反应速率的步骤
第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量；
第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量；
第三步：根据公式v＝eq \f(Δc,Δt)进行计算。
二、比较化学反应速率大小
1．定性比较
通过明显的实验现象(如气泡产生快慢、沉淀生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。
2．定量比较
同一化学反应中，不同物质来表示化学反应速率时，数值可能不同，需要进行转化。常用以下两种方法：
（1）归一法
①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。
②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率。
③“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。
（2）比值法:通过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大。
如对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若 eq \f(v（A）,a) ＞ eq \f(v（B）,b) ，则A表示的化学反应速率较大。
3.由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越短，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越大。
考点一 化学反应速率
1．对于反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列判断正确的是( )
A．用HCl和CaCl2表示的化学反应速率数值不同，但所表示的意义相同
B．不能用CaCO3的浓度的变化来表示化学反应速率，但可以用水来表示
C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D．用单位时间内CaCl2浓度的减小来表示其化学反应速率
2．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．若一段时间内某化学反应的反应速率为0.5 ml·L－1·s－1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 ml·L－1·s－1
D．化学反应速率常用单位有ml·L－1·s－1和ml·L－1·min－1
3．化学反应的速率是通过实验测定的。下列说法错误的是( )
A．酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应，可以通过记录溶液褪色的时间来测定反应速率
B．锌与稀硫酸反应，可以通过测量一定时间内产生的H2体积来计算反应速率
C．可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能力等来测定反应速率
D．恒温恒容条件下发生反应：H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，可以通过测量单位时间内压强的变化来测定反应速率
考点二 化学反应速率的计算与比较
1．反应4M(s)＋3N(g)===2P(g)＋Q(g)，经2 min后N的浓度减少了0.6 ml·L－1。下列说法正确的是( )
A．用M表示的反应速率是0.4 ml·L－1·min－1
B．2 min末，用N表示的反应速率是0.3 ml·L－1·min－1
C．分别用N、P、Q表示的反应速率，其比值是3∶2∶1
D．在2 min内，N和P两物质的浓度是逐渐减小的
2．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－1②v(B)＝0.6 ml·L－1·s－1③v(C)＝0.4 ml·L－1·s－1④v(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>①
C．②>①＝④>③D．①>④>②＝③
3．三氯乙烯(ClHC==CCl2)是地下水中有机污染物的主要成分，研究表明，在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除去，发生的反应如下：
ClHC==CCl2＋2KMnO4===2KCl＋2CO2↑＋2MnO2↓＋HCl。
常温下，在某密闭容器中进行上述反应，测定c(KMnO4)与时间的关系如表所示：
下列推断合理的是( )
A．上述反应先慢后快B．0～4 min内，v(Cl－)＝eq \f(3,16) ml·L－1·min－1
C．若高锰酸钾完全反应，所用时间为8 minD．随着反应的进行，c(K＋)逐渐降低
4．将15 ml A与B的混合物充入容积为2 L的恒容密闭容器中，在一定温度下发生反应：2A(g)＋3B(g) ⇌C(g)＋2D(g)，经过15 min达到化学平衡状态，达到化学平衡状态时容器内的压强是反应前的eq \f(4,5)，则0～15 min内用B的浓度变化表示的反应速率是( )
A．0.15 ml·L－1·min－1B．0.3 ml·L－1·min－1
C．0.45 ml·L－1·min－1D．0.6 ml·L－1·min－1
考点三 化学反应速率图像
1.向体积为2 L的密闭容器中加入0.3 ml A、0.1 ml C 和一定量的B三种气体，一定条件下发生如下反应：3A(g) ⇌B(g)＋2C(g)，各物质的浓度随时间的变化如图所示[t0～t1阶段的c(B)变化未画出]。下列说法不正确的是( )
A．若t1＝15 s，则用A的浓度变化表示t0～t1阶段的平均反应速率为0.004 ml·L－1·s－1
B．t1时反应物A的转化率为60%
C．B的起始的物质的量为0.04 ml
D．t0～t1阶段，此过程中容器向外界放出的热量为a kJ，该反应的热化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g) ΔH＝－eq \f(50a,3) kJ·ml－1
2．将6 ml CO2和8 ml H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变)发生反应CO2(g)＋3H2(g) ⇌ CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＜0。测得H2的物质的量随时间变化如图所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在3～8 min内CO2的平均反应速率是( )
A．0.5 ml·L－1·min－1B．0.1 ml·L－1·min－1
C．0D．0.033 ml·L－1·min－1
3．在一定条件下，密闭容器内某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是( )
A．化学方程式为A⇌2B
B．t1时，A的反应速率是B的2倍
C．t2时，A、B的反应速率相等
D．t2时，用A表示的反应速率为eq \f(2,t2) ml·L－1·min－1
4．用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)，下列分析正确的是( )
A．OE段表示的平均反应速率最快
B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 ml·L－1·min－1
C．OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7
D．F点收集到的CO2最多
N2
H2
NH3
起始浓度/ml·L－1
1.0
3.0
0
2 s末浓度/ml·L－1
0.6
1.8
0.8
物质
CO2
CO
起始浓度(ml·L-1)
0.4
0
变化浓度(ml·L-1)
5 min时浓度(ml·L-1)
0.2
5 min内的化学反应速率
数值
单位
ml·L-1·min-1
ml·L-1·min-1
组别
A
B
C
D
E
盐酸浓度/ml·L－1
2.0
2.0
2.5
2.5
2.5
温度/°C
25
30
30
50
50
锌粒状态
块状
粉末
粉末
块状
粉末
时间/min
0
2
4
6
7
…
c(KMnO4)/(ml·L－1)
1.00
0.70
0.50
0.40
0.35
…