人教版 (2019)必修 第二册化学反应的速率与限度第一课时教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册化学反应的速率与限度第一课时教学设计，共12页。教案主要包含了化学反应速率及其表示方法，影响化学反应速率的因素等内容，欢迎下载使用。
一、化学反应速率及其表示方法
例 已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，其浓度数据如下：
2 s内，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？
提示 2 s内，Δc(N2)=(1.0-0.6) ml·L-1=0.4 ml·L-1，
Δc(H2)=(3.0-1.8) ml·L-1=1.2 ml·L-1，
Δc(NH3)=(0.8-0) ml·L-1=0.8 ml·L-1，
2 s内v(N2)=Δc(N2)Δt=0.4ml·L−12 s=0.2 ml·L-1·s-1，
v(H2)=Δc(H2)Δt=1.2ml·L−12 s=0.6 ml·L-1·s-1，
v(NH3)=Δc(NH3)Δt=0.8ml·L−12 s=0.4 ml·L-1·s-1。
思考 根据上述计算，同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？
提示 同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同；用不同物质表示同一反应的化学反应速率时，化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
1.判断正误
(1)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)对有固体参加的化学反应，可用单位时间内固体浓度的改变量表示化学反应速率( )
(3)化学反应速率的单位通常为ml·s-1或ml·min-1( )
(4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
2.(2024·江西上饶高一期中)在某温度下，发生反应：C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(g)。在四种不同情况下测得的反应速率分别如下：
①vC2H4=0.45 ml·L-1·min-1
②vO2=0.6 ml·L-1·s-1
③vCO2=0.4 ml·L-1·min-1
④vH2O=0.45 ml·L-1·min-1
下列有关反应速率的比较正确的是( )
A.②>④=①>③B.①>④>②=③
C.②>①>④>③D.④>③>②>①
答案 C
解析 先统一单位，②vO2=36 ml·L-1·min-1，再用各自的速率除以各自的化学计量数，所得数值越大，表示反应速率越快：①0.451，②363，③0.42，④0.452，故反应速率：②>①>④>③。
1.对化学反应速率的理解
2.化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。
(2)比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)，比较v(A)a与v(B)b，若v(A)a>v(B)b，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
1.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
探究温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响
思考1 在 1 L密闭容器中充入一定量的N2和H2，在一定的温度和压强下反应生成氨气。当使容器的体积缩小时，化学反应的速率会发生如何变化？
提示 有气体参加的反应，缩小容器的体积，气体浓度增大，压强增大，化学反应速率加快。
2.影响化学反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
(2)外因(变量控制法：其他条件不变，只改变一个条件)
思考2 已知在密闭容器中发生化学反应：N2(g)+O2(g)===2NO(g)。分析下列条件的改变对该反应的化学反应速率的影响。
(1)缩小容器容积使体系压强增大，该反应的反应速率将如何变化？
提示 缩小容器容积使体系压强增大，即气体的浓度增大，反应速率增大。
(2)体积不变，充入氩气，使体系压强增大，该反应的反应速率将如何变化？
提示 体积不变，充入氩气，参加反应的气体的浓度均不变化，所以反应速率不变。
(3)压强不变，充入氩气，该反应的反应速率将如何变化？
提示 压强不变，充入氩气，容器容积增大，即气体的浓度减小，反应速率减小。
对于有气体物质参加的反应，改变反应体系的压强，对化学反应速率的影响常有以下几种情况：
①恒温时，增大压强容积减小浓度增大化学反应速率增大。
②恒温恒容时，充入气体反应物总压强增大浓度增大化学反应速率增大。
③恒温恒容时，充入“惰性气体”总压强增大，但各参加反应物质的浓度不发生变化，所以化学反应速率不变。
④恒温恒压时，充入“惰性气体”容器容积增大浓度减小化学反应速率减小。
说明：“惰性气体”是指不参与反应的气体。
1.判断正误
(1)无论是吸热反应还是放热反应，温度升高，反应速率一定增大( )
(2)对一定条件下发生的反应：C(s)+O2(g)===CO2(g)，增加C的量，化学反应速率加快( )
(3)改变压强，化学反应速率一定改变( )
(4)铁和硫酸反应时，硫酸浓度越大，产生H2的速率越大( )
(5)增加水的量，能使Mg与H2O的反应速率大于Na与H2O的反应速率( )
(6)Fe与盐酸反应时，加入NaCl固体，由于c(Cl-)增大而使反应速率加快( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.用锌片与1 ml·L-1稀盐酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率增大的是( )
A.加入少量氯化钠溶液
B.对该反应体系加热
C.不用锌片，改用锌粉
D.加入少量2 ml·L-1硫酸
答案 A
解析 加入少量氯化钠溶液，溶液体积增大，c(H+)减小，氢气生成速率减慢，A正确。
3.(2024·福建漳州高一期中)在下列事实中，什么因素影响了化学反应速率？
(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。 。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒。 。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2后很快产生气体。 。
(4)夏天食品容易变质，冬天就不易发生该现象。 。
(5)同样大小的石灰石分别在0.1 ml·L-1的盐酸和1 ml·L-1的盐酸中反应，反应速率不同。 。
答案 (1) 光 (2)反应物的接触面积 (3)催化剂 (4) 反应温度 (5)反应物的浓度
1.下列关于化学反应速率的说法中，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.在容积不变的反应容器中，化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示
C.若某化学反应在某段时间内的反应速率为0.5 ml·L-1·s-1，就是指在该段时间内反应物和生成物的浓度变化量都为0.5 ml·L-1
D.化学反应速率是可以通过实验测定的
答案 C
解析 若某化学反应的反应速率为0.5 ml·L-1·s-1，是指用某一物质表示的平均反应速率，与其他物质的反应速率不一定相等，并且未告诉时间范围，无法计算浓度变化量，故C项错误。
2.为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是( )
答案 D
解析 没有对比实验，A错误；催化剂不同，温度不同，无法比较，B错误；前者没有催化剂，后者有催化剂，无法比较，C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行，D正确。
3.容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应：WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)，下列说法不正确的是( )
A.将容器的体积缩小一半，其反应速率增大
B.保持体积不变，充入氩气，其反应速率不变
C.保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率增大
D.保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率减小
答案 C
解析 将容器的体积缩小一半，气体浓度增大，则反应速率增大，故A正确；保持体积不变，充入氩气，参加反应的气体的浓度不变，则其反应速率不变，故B正确；保持压强不变，充入氖气，则容器体积增大，参加反应的气体的浓度减小，H2O(g)的生成速率减小，故C错误、D正确。
4.(1)在反应A(g)+3B(g)===2C(g)中，若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 ml·L-1·min-1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为 ml·L-1·min-1。
(2)在2 L的密闭容器中，充入2 ml N2和3 ml H2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2的物质的量为1.9 ml，则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。
(3)将10 ml A和5 ml B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)+B(g)===2C(g)，在最初2 s内，消耗A的平均速率为0.06 ml·L-1·s-1，则在2 s 时，容器中有 ml A，此时C的物质的量浓度为 。
答案 (1)0.6 (2)0.05 ml·L-1·s-1
(3)8.8 0.08 ml·L-1
解析 (1)根据化学方程式中的化学计量数关系：v(B)v(A)=31，v(B)=3v(A)=3×0.2 ml·L-1·min-1=0.6 ml·L-1·min-1。
(2)解法一：3 s内消耗的N2的物质的量为2 ml-1.9 ml=0.1 ml，根据化学方程式N2+3H22NH3，可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 ml，根据化学反应速率的计算公式，v(H2)=0.3ml2 L×3 s=0.05 ml·L-1·s-1。
解法二：先计算出用N2表示的化学反应速率：v(N2)=2ml−1.9ml2 L×3 s=160 ml·L-1·s-1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出用H2表示的化学反应速率：v(H2)=3v(N2)=0.05 ml·L-1·s-1。
(3) 3A(g) + B(g) === 2C(g)
起始浓度/(ml·L-1) 1.0 0
转化浓度/(ml·L-1) 0.06×2=0.12 0.08
2 s时浓度/(ml·L-1) 1.0-0.12=0.88 0.08
则2 s时，n(A)=0.88 ml·L-1×10 L=8.8 ml，
c(C)=0.08 ml·L-1。
课时对点练 [分值：100分]
(选择题1~11题，每小题6分，共66分)
题组一 化学反应速率的含义及表示方法
1.(2023·长春高一期中)下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
B.1 ml·L-1·s-1的反应速率一定比0.5 ml·L-1·s-1的反应速率大
C.化学反应速率为0.8 ml·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L-1
D.当速率的单位是ml·L-1·s-1时，任何反应物或生成物均可以表示化学反应速率
答案 A
解析 化学反应速率是用于衡量一段时间内化学反应进行快慢的物理量，A正确；化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度变化量来表示，而固体或纯液体的浓度视为常数，不能表示化学反应速率，D错误。
2.不同温度下，在两个密闭容器中同时进行化学反应：2A(g)+3B(g)===2C(g)+D(g)，1 min内甲容器中消耗掉2 ml A物质，乙容器内消耗6 ml A物质，则两容器内的反应速率大小关系为 ( )
A.甲容器内反应速率快
B.乙容器内反应速率快
C.甲乙两容器内反应速率相等
D.无法比较
答案 D
解析 化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示的，本题中未指明两容器容积的大小，故无法知道浓度大小，不能确定反应速率的相对大小。
3.(2024·南昌高一期中)在2A(s)+B(g)===3C(g)+4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.7 ml·L-1·s-1
B.v(B)=0.3 ml·L-1·s-1
C.v(C)=0.8 ml·L-1·s-1
D.v(D)=60 ml·L-1·min-1
答案 B
解析 A项，A物质是固体，不能用A物质的浓度变化表示反应速率；B项，v(B)=0.3 ml·L-1·s-1 ；C项，当v(C)=0.8 ml·L-1·s-1，换算成用B物质表示，则v(B)=0.83 ml·L-1·s-1；D项，v(D)=60 ml·L-1·min-1转化单位后v(D)=1 ml·L-1·s-1，换算成用B物质表示，v(B)=0.25 ml·L-1·s-1； 故表示该反应速率最快的是B项。
4.(2023·山西怀仁一中高一期中)在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z)，已知存在如下关系：v(W)=2v(X)，v(Y)=2v(X)，v(Z)=2v(W)，则此反应可表示为( )
A.W+2X===Y+4ZB.W+2X===Y+2Z
C.2W+X===2Y+4ZD.2W+X===2Y+2Z
答案 C
解析 在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，则W、X为反应物，Y、Z是生成物，已知存在如下关系：v(W)v(X)=2，v(Y)v(X)=2，v(Z)v(W)=2，则得到v(Z)∶v(W)∶v(Y)∶v(X)=4∶2∶2∶1，则此反应可表示为2W+X===2Y+4Z，故C正确。
题组二 化学反应速率的影响因素
5.(2024·江苏盐城高一期中)化学与生活息息相关，下列措施中与改变反应速率无关的是( )
A.铁制器皿涂油刷漆
B.食品包装袋内充入氮气
C.厨房中尽量使用铁锅而不使用铝锅
D.将酸奶存放在冰箱中
答案 C
6.(2024·广东江门高一段考)下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A.Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应
B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C.N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应
D.加热时，MnO2与浓盐酸反应，而不与稀盐酸反应
答案 A
解析 A项，与硝酸、盐酸的氧化性有关，反应速率由物质本身的性质决定；B项，硝酸的浓度不同，反应速率不同，浓度为外因；C项，常温、常压下及放电均为反应条件，为外因；D项，浓盐酸与稀盐酸浓度不同，为外因。
7.(2024·福建泉州高一段考)对于化学反应：CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O，其他条件一定时，下列措施不能增大反应速率的是( )
A.增大HCl浓度B.减小体系压强
C.升高体系温度D.粉碎CaCO3固体
答案 B
解析 增大HCl溶液的浓度，升高反应体系的温度，粉碎CaCO3固体，增大接触面积，反应速率加快；减小反应体系的压强，不能增大反应速率，故选B。
8.(2024·苏州高一段考)下列实验方案可用于探究浓度对H2O2溶液分解速率影响的是( )
A.2支试管均盛有2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管中加入少量MnO2，与另一支对比
B.2支试管均盛有2 mL 5% H2O2溶液，将其中一支试管放入75 ℃热水中，与另一支对比
C.2支试管均盛有2 mL 5% H2O2溶液，向其中一支试管中加入少量MnO2，另一支中加入少量FeCl3
D.2支试管分别盛有2 mL 5% H2O2溶液、2 mL 30% H2O2溶液，均加入等量的MnO2
答案 D
解析 A项，是探究催化剂对反应速率的影响；B项，是探究温度对反应速率的影响；C项，是探究不同催化剂对反应速率的影响；D项，只有浓度不同，是探究浓度对反应速率的影响。
9.(2024·江苏徐州高一段考)在2 L恒容密闭容器中，充入0.6 ml X气体和0.4 ml Y气体，发生如下反应：3Xg+Yg===nZg+2Wg，5 min末容器中W的物质的量为0.2 ml。若测得前5 min以Z浓度变化来表示的平均反应速率为0.01 ml·L-1·min-1，则上述反应的化学方程式中Z的化学计量数n的值是( )
A.1B.2
C.3D.4
答案 A
解析 根据三段式：
3Xg+Yg===nZg+2Wg
起始/ml0.60.400
转化/ml0.30.10.1n0.2
5 min末/ml0.30.30.1n0.2
则0.1n ml=5 min×0.01 ml·L-1·min-1×2 L=0.1 ml，则n=1；故选A。
10.下列说法不正确的是( )
A.将纯铁放入稀硫酸中，反应缓慢，再加入少量硫酸铜溶液，可加快产生氢气的速率
B.稀盐酸跟锌片反应，加入少量的氯化钠溶液，反应速率不变
C.反应2H2O2===2H2O+O2↑，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率
D.铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的硫酸不能加快产生氢气的速率
答案 B
解析 铁和置换出的铜形成了原电池，使反应速率加快，A正确；氯化钠不参与反应，加入少量NaCl溶液，溶液中c(H+)减小，则反应速率减小，B错误；加入催化剂二氧化锰、升高温度均可以加快双氧水分解生成氧气的化学反应速率，C正确；常温下Fe遇浓硫酸发生钝化，阻碍了反应的进行，D正确。
11.(2023·杭州高一检测)CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是( )
A.反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
B.一段时间后，反应速率减小的原因是c(H+)减小
C.反应在2~4 min内平均反应速率最大
D.反应在2~4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)=0.06 ml·L-1·s-1
答案 D
解析 随着反应的进行，c(H+)减小，而前4 min内反应速率大，根据反应是放热反应，可推出前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在2~4 min内 n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大)，可判断出平均反应速率最大，C项正确；由题意及图像可知，该题不知道容器体积，故不能计算出用浓度变化表示的反应速率，D项错误。
12.(12分)下表是稀硫酸与金属铁反应的实验数据(忽略反应过程中溶液体积的变化)：
回答下列问题：
(1)反应的离子方程式为 。
(2)500 s内反应ⅰ中vH2SO4= ml·L-1·s-1，生成H2的体积为 L(标准状况)。
(3)由实验ⅰ、ⅲ可得出的结论是 。
(4)该实验还能够说明影响反应速率的因素有 。
(5)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，推测其原因： 。
答案 (1)Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)8×10-4 0.448
(3)其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越快
(4)温度、反应物接触面积
(5)因为所有反应中，金属质量和硫酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，故溶液温度变化值相近
解析 (2)反应ⅰ中500 s时金属消失，即Fe全部反应完，1.12 g Fe的物质的量为0.02 ml，消耗硫酸0.02 ml，vH2SO4= L500 s=8×10-4ml·L-1·s-1；生成氢气0.02 ml，标准状况下体积为0.02 ml×22.4 L·ml-1= 0.448 L。
(3)实验ⅰ和实验ⅲ探究的是反应物浓度对化学反应速率的影响，其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率越快。
(4)该实验还能够说明影响反应速率的因素有温度、反应物接触面积。
13.(7分)在2 L恒温恒容密闭容器中投入2 ml SO2和1 ml O2在一定条件下充分反应，如图是SO2和SO3随时间的变化曲线。
(1)前10 min SO3的平均反应速率为 ；25 min时，SO2的转化率为 。
(2)以下操作会引起化学反应速率变快的是 (填字母)。
A.向容器中通入氦气B.升高温度
C.扩大容器的容积D.向容器中通入O2
E.使用正催化剂
答案 (1)0.05 ml·L-1·min-1 70% (2)BDE
解析 (1)由图可知，前10 min SO3的平均反应速率为1.0ml2 L×10min=0.05 ml·L-1·min-1；25 min时，SO2的转化率为2.0ml−×100%=70%。(2)向恒容容器中通入不参与反应的氦气，体系中各参与反应的物质的浓度不变，反应速率不变，故A错误；升高温度，反应速率加快，故B正确；扩大容器的容积，气体浓度减小，反应速率减慢，故C错误；向容器中通入氧气，反应物的浓度增大，反应速率加快，故D正确；使用正催化剂，反应速率加快，故E正确。
14.(15分)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：
(1)定性分析：如图甲可通过观察 的快慢，定性比较得出结论。有同学提出将0.1 ml·L-1 FeCl3改为 ml·L-1 Fe2(SO4)3更为合理，其理由是 。
(2)定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是 。
(3)查阅资料得知：将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+和 。
答案 (1)产生气泡 0.05 排除阴离子差异的干扰 (2)产生40 mL气体需要的时间
(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
解析 (1)H2O2在催化剂的作用下分解生成气体，所以可以通过观察产生气泡的快慢来判断两种催化剂的效果；两种溶液阴离子不相同，SO42−和Cl-是否有催化效果也未知，所以为了排除阴离子差异的干扰，需要将0.1 ml·L−1 FeCl3换为0.05 ml·L-1Fe2(SO4)3，以确保Fe3+的量和Cu2+的量相同。(2)根据题意说明影响催化剂效果的数据只能是收集相同体积的气体所需要的时间，故需要测量生成40 mL气体所需要的时间。(3)催化剂在整个化学反应中，参加了反应，但质量与性质不变，总反应为2H2O2===2H2O+O2↑，用总反应减去给出的离子方程式就可以得到另一个离子方程式：2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。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
实验操作
实验现象
实验结论
①产生气泡速率较慢
②产生气泡速率较快
对于反应2H2O22H2O+O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快
滴加1 ml·L-1盐酸的试管产生气泡速率更快
增大反应物盐酸的浓度，生成CO2的速率加快
①无明显现象
②能产生大量气泡
MnO2可以使H2O2的分解速率加快
实验序号
金属质量/g
金属状态
cH2SO4/
(ml·L-1)
VH2SO4
/mL
溶液温度/℃
金属消失
的时间/s
反应前
反应后
ⅰ
1.12
丝
0.5
50
20
34
500
ⅱ
1.12
粉末
0.5
50
20
35
50
ⅲ
1.12
丝
0.7
50
20
36
250
ⅳ
1.12
丝
1.0
50
20
35
125
ⅴ
1.12
丝
1.0
50
35
50
50