高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度第1课时学案

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eq \a\vs4\al([新教材内容有哪些]) eq \a\vs4\al([新课程标准是什么])
新知探究(一) 化学反应速率[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．观察下列图片，从定性的角度想一想哪些化学反应较快，哪些化学反应较慢？
提示：火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。
2．不同化学反应进行的快慢差别很大，在科学研究中，需要定量的描述一个反应进行的快慢，如何表示呢？
提示：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示(可以根据表达式：v＝eq \f(Δc,Δt)来进行计算)。
3．在一个体积为2 L的密闭容器中充入2 ml SO2和1 ml O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。5 s后，测得SO3的物质的量为 0.8 ml。试填写下表并思考后面的问题：
分别用SO2、O2和SO3的浓度变化量表示该反应在5 s内的反应速率。
提示：v(SO2)＝0.08 ml·L－1·s－1，v(SO3)＝0.08 ml·L－1·s－1，v(O2)＝0.04 ml·L－1·s－1
[落实新知能]
1．对化学反应速率的正确理解
(1)同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的化学计量数之比。计量数不同，速率不同，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。
(2)无论是用反应物表示还是用生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率。
(3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，所以不用固体或纯液体来表示反应速率。
2．化学反应速率的计算方法
(1)定义式法：利用公式v＝eq \f(Δc,Δt)计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。
(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)三段式法：找出起始、转化、某时刻的数据进行计算，使用三段式法进行计算比较直观明了。计算模型如下：
aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
起始/(ml·L－1) a b
转化/(ml·L－1) x eq \f(b,a)x eq \f(c,a)x eq \f(d,a)x
某时/(ml·L－1) a－x b－eq \f(b,a)x eq \f(c,a)x eq \f(d,a)x
3．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eq \f(vA,a)与eq \f(vB,b)，若eq \f(vA,a)＞eq \f(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。
[演练新学考]
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CaCl2浓度的减少来表示其化学反应速率
2．下列说法正确的是( )
A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C．化学反应速率的单位由时间单位和物质的量的单位决定
D．反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值
3．在一定条件下，反应N2＋3H22NH3在10 L恒容密闭容器中进行，测得2 min内，H2的物质的量由20 ml减少到8 ml，则2 min内H2的化学反应速率为( )
A．1.2 ml·L－1·min－1 B．1.8 ml·L－1·min－1
C．0.6 ml·L－1·min－1 D．0.2 ml·L－1·min－1
4．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)＝0.6 ml·L－1·min－1
②v(B)＝0.45 ml·L－1·min－1
③v(C)＝0.015 ml·L－1·min－1
④v(D)＝0.45 ml·L－1·min－1，则此反应在不同条件下进行最快的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
新知探究(二) 影响化学反应速率的因素[学考层级]
[自学新教材]
阅读教材，回答下列问题：
1．温度对化学反应速率影响的探究
2．浓度对化学反应速率影响的探究
3．催化剂对化学反应速率影响的探究
4．压强对有气体参加的反应速率的影响分析
对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小，单位体积内气体的分子数越多。
(1)增大压强→ 容器体积→反应物浓度 →化学反应速率 。
(2)减小压强→ 容器体积→反应物浓度 →化学反应速率 。
[说明] 压强对反应速率的影响实质：是通过改变反应物的浓度实现的。
[落实新知能]
1．影响化学反应速率的因素对比
[注意] 固体和纯液体的浓度可视为定值，即增加固体和纯液体的量，一般对化学反应速率几乎无影响。
2．充入非反应气体对反应速率的影响
(1)恒温恒容时
充入“惰性气体”eq \(――→,\s\up7(引起))总压增大，但各组分的分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。
(2)恒温恒压时
充入“惰性气体”eq \(――→,\s\up7(引起))体积增大eq \(――→,\s\up7(引起))各反应物浓度减小eq \(――→,\s\up7(引起))反应速率减小。
总之，压强改变，若引起浓度改变，则反应速率改变。
[演练新学考]
1．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是( )
①加热 ②不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸 ③增大稀硫酸的用量 ④不用铁片，改用铁粉
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
2．10 mL 1 ml·L－1盐酸与一小块大理石发生反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，下列措施对该反应的反应速率无影响的是( )
A．将盐酸的温度升高10 ℃
B．加入一定量的CaCO3
C．加入5 mL 5 ml·L－1硝酸
D．加入5 mL H2O
3．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。
(1)集气瓶中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矿粒：________________________________________________________________________。
(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2，则很快产生气体：________________。
(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢：________________________________________________________________________。
(5)同样大小的石灰石分别与0.1 ml·L－1盐酸和1 ml·L－1盐酸反应，速率不同：________________________________________________________________________。
新知探究(三) 变量控制法探究影响化学反应速率的因素[选考层级]
[难度增一点]
[典例] 为研究硫酸铜的量对锌与稀硫酸反应生成氢气速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需的时间。下列说法正确的是( )
A．V1＝30，V6＝10
B．反应一段时间后，实验A、E中的金属呈暗红色
C．加入MgSO4与Ag2SO4可以起与硫酸铜相同的加速作用
D．硫酸铜的量越多，产生氢气的速率肯定越快
[知能深一点]
变量控制探究影响化学反应速率因素的思维模型
[选考难一点]
1.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到如图曲线，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
A．4、3、2、1 B．1、2、3、4
C．3、4、2、1 D．1、2、4、3
2．某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示：
(1)该实验的目的是探究________、________对锌和稀盐酸反应速率的影响。
(2)实验Ⅰ和Ⅱ表明，___________化学反应速率越大。
(3)能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是______和______。
(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响________________________________________________________________________。
3．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：2MnOeq \\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。用4 mL 0.001 ml·L－1KMnO4溶液与2 mL 0.01 ml·L－1H2C2O4溶液，研究反应的温度、反应物的浓度与催化剂等因素对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示：
(1)实验Ⅰ和Ⅱ可得出的结论：影响化学反应速率的因素是________；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验Ⅰ和___________(用Ⅰ～Ⅳ表示)。
(2)实验Ⅳ中加入1 mL蒸馏水的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
eq \a\vs4\al([课时跟踪训练])
A级—学业水平考试达标练
1．某反应的反应物A的浓度在3 min内由9 ml·L－1变成6 ml·L－1，则以A物质表示该反应在这段时间内的反应速率是( )
A．1.2 ml·L－1·min－1
B．2 ml·L－1·min－1
C．0.8 ml·L－1·min－1
D．1 ml·L－1·min－1
2．对于10% H2O2的分解反应，下列措施能减慢其化学反应速率的是( )
A．加入MnO2 B．加水稀释
C．加热 D．加入30% H2O2
3．在2A＋B===3C＋4D反应中，表示该反应速率最快的是( )
A．v(A)＝0.5 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)＝1 ml·L－1·s－1
4．向4.0 L密闭容器中充入0.70 ml SO2和0.40 ml O2,4 s末测得剩余SO2 0.30 ml，则v(O2)为( )
A．0.10 ml·L－1·s－1
B．0.025 ml·L－1·s－1
C．0.50 ml·L－1·s－1
D．0.012 5 ml·L－1·s－1
5．用锌粒与过量稀硫酸反应制取氢气，欲加快化学反应速率而不改变产生氢气的量，下列措施不可行的是( )
A．升高温度
B．滴加少量浓硫酸
C．滴加少量浓硝酸溶液
D．改用等质量的锌粉
6．某温度下，浓度都是1 ml·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z。反应2 min后，测得参加反应的X2为0.6 ml·L－1，用Y2的变化表示的反应速率v(Y2)＝0.1 ml·L－1·min－1，生成的c(Z)为0.4 ml·L－1，则该反应的化学方程式为( )
A．X2＋2Y22XY2
B．2X2＋Y22X2Y
C．3X2＋Y22X3Y
D．X2＋3Y22XY3
7．在一定条件下，反应N2＋3H22NH3在10 L的恒容密闭容器中进行，测得2 min内氮气的物质的量由20 ml减少到8 ml，则2 min后氮气的平均反应速率为( )
A．等于0.6 ml·L－1·min－1
B．小于0.8 ml·L－1·min－1
C．大于0.6 ml·L－1·min－1
D．小于0.6 ml·L－1·min－1
8．下列四支试管中，在不同条件下反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，判断产生H2的反应速率最快的是( )
9.某温度时，在2 L容器中，X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析，该反应的化学方程式为____________；反应开始至2 min，Z的平均反应速率为________。
10．在25 ℃时，向100 mL含HCl 14.6 g的盐酸中，放入5.6 g铁粉，反应进行到2 s时收集到氢气1.12 L(标准状况)，之后反应又进行了4 s，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：
(1)前2 s内用FeCl2表示的平均反应速率为_______。
(2)后4 s内用HCl表示的平均反应速率为________。
(3)前2 s与后4 s比较，________反应速率较快，其原因可能是____________。
(4)为了加快该反应速率，还可能采取的措施是________________________。
11．某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，标准状况下测得数据累计值如下：
(1)在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 min各时间段中，反应速率最大的时间段是____________，主要的原因可能是____________；反应速率最小的时间段是________，原因是________________________________________________________________________。
(2)在2～3 min时间段内，用盐酸的浓度变化表示的反应速率为________________________________________________________________________。
(3)为了减缓反应速率但不减少产生氢气的量，在盐酸中分别加入等体积的下列溶液：
A．蒸馏水B．Na2SO4溶液 C．NaOH溶液
D．H2SO4浓溶液 E．Na2CO3溶液
你认为可行的是________(填标号)。
12.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 ml·L－1硫酸的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，请回答下列问题：
(1)反应时间由O→a不产生氢气的原因是______________________________________
________________________________________________________________________，
有关反应的化学方程式为________________________________________。
(2)反应时间由a→c产生氢气的速率逐渐增大的主要原因是________________________________________________________________________。
(3)反应时间从c以后，产生氢气的速率逐渐减小的主要原因是________________________________________________________________________。
B级—选考等级考试增分练
1．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
2．其他条件不变时，能使反应速率加快的是( )
A．对于反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，增大体系的压强
B．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，容器体积固定不变时，充入Ar
C．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，容器体积固定不变时，充入N2
D．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，容器体系压强不变时，充入Ar
3．将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 ml·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率为0.1 ml·L－1·min－1。求：
(1)此时A的浓度c(A)＝________ ml·L－1，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n(A)＝n(B)＝______ml。
(2)B的平均反应速率v(B)＝____ml·L－1·min－1。
(3)x的值为__________。
4．(1)I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
ⅰ.SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O
ⅱ.I2＋2H2O＋________===________＋________＋2I－
(2)探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)
①B是A的对比实验，则a＝________。
②比较A、B、C，可得出的结论是_________________________________________
________________________________________________________________________。
③实验表明，SO2的歧化反应速率D>A。结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1.知道化学反应平均速率的表示方法。
2.通过实验探究影响化学反应速率的因素。
2SO2(g)＋ O2(g)2SO3(g)
起始浓度/(ml·L－1)
eq \a\vs4\al(1)

eq \a\vs4\al(0)
5 s内浓度的变化量/(ml·L－1)


0.4
5 s后浓度/(ml·L－1)


0.4
实验
操作
加入2 mL 5%H2O2溶液，同时滴入2滴1 ml·L－1FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中
实验现象
①产生气泡速率变慢
②产生气泡速率变快
实验结论
对于反应2H2O2eq \(=====,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑来说，降低温度H2O2的分解速率 ，温度升高，H2O2的分解速率
实验
操作
实验现象
装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡
实验结论
增大反应物浓度能使H2O2分解速率
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
MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率
影响因素
影响规律
内因
反应物本
身的性质
反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越大；反之化学反应速率越小
外因浓度
增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小
温度
升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小
催化剂
一般地，使用催化剂能增大反应速率
压强
有气体参加的反应，增大压强反应速率增大，反之减小
固体的表面积
增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大
其他
光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 ml·L－1H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
确定变量
解答这类题目时首先要认真审题，找出影响实验探究结果的因素
定多变一
在探究时，应先控制其他的因素不变，只改变一种因素，探究这种因素与题给问题的关系，然后按此方法依次分析其他因素与所探究问题的关系
数据有效
解答时注意选择的数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断
组别
c(HCl)/(ml·L－1)
温度/℃
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
50
粉末状
实验编号
锌的形态
反应温度/℃
收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ
薄片
15
200
Ⅱ
薄片
25
90
Ⅲ
粉末
25
10
组别
10%硫酸体积/mL
温度/℃
其他物质
Ⅰ
2
20
Ⅱ
2
20
10滴饱和
MnSO4溶液
Ⅲ
2
30
Ⅳ
1
20
1 mL蒸馏水
试管
盐酸浓度
温度
铁的状态
A
0.5 ml·L－1
20 ℃
块状
B
0.5 ml·L－1
20 ℃
粉末状
C
1 ml·L－1
35 ℃
块状
D
2 ml·L－1
35 ℃
粉末状
时间/min
1
2
3
4
5
氢气体积/mL
50
120
232
290
310
实验反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
c/(ml·L－1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
序号
试剂组成
实验现象
A
0.4 ml·L－1 KI
溶液变黄，一段时间后出现浑浊
B
a ml·L－1 KI
0.2 ml·L－1 H2SO4
溶液变黄，出现浑浊较A快
C
0.2 ml·L－1 H2SO4
无明显现象
D
0.2 ml·L－1 KI
0.000 2 ml I2
溶液由棕褐色很快褪色，变为黄色，出现浑浊较A快