新教材2023版高中化学第2章化学键化学反应规律第3节化学反应的快慢和限度第1课时化学反应的快慢学案鲁科版必修第二册

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第3节　化学反应的快慢和限度第1课时　化学反应的快慢学业要求,1．会从速率方面认识调控化学反应的重要性。2．知道化学反应平均速率的表示方法，通过实验探究影响化学反应速率的因素。3．认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。知识网络,学业基础——自学·思记·尝试一、化学反应速率二、影响化学反应速率的因素1．化学反应速率的影响因素2.调控化学反应速率的意义[即学即练]1．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．化学反应速率的单位由浓度单位决定C．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值D．用不同物质的浓度变化表示同一段时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比2．在一定条件下，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)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 mol减少到8 mol，则2 min内NH3的化学反应速率为(　　)A．1.2 mol·L－1·min－1 B．1.8 mol·L－1·min－1C．0.4 mol·L－1·min－1 D．0.6 mol·L－1·min－13．已知4NH3(g)＋5O2(g)⇌4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，正确的关系是(　　)A．4v(NH3)＝5v(O2) B．6v(O2)＝5v(H2O)C．4v(NH3)＝6v(H2O) D．5v(O2)＝4v(NO)4．下列条件一定能使反应速率加快的是(　　)①增加反应物的物质的量　②升高温度　③缩小反应容器的容积　④加入生成物　⑤加入MnO2A．②B．①②⑤C．②③ D．全部5．下列措施能明显增大原反应的化学反应速率的是(　　)A．Na与水反应时，增加水的质量B．H2SO4与NaOH两溶液反应时，增大压强C．实验室制氢气时，将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应D．在工业合成氨反应中，温度和容器容积一定时，增加氮气的量核心素养——合作·探究·分享一化学反应速率的计算和大小比较[例1]　反应3X(g)＋Y(g)⇌2Z(g)＋2W(g)在2 L密闭容器中进行，5 min后Y减少了0.5 mol，则此反应的速率为(　　)A．v(X)＝0.05 mol·L－1·min－1B．v(Z)＝0.10 mol·L－1·min－1C．v(Y)＝0.10 mol·L－1·min－1D．v(W)＝0.05 mol·L－1·min－1[提升1]　将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)⇌2C(g)＋2D(g)，反应进行到10 s末，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol，则：(1)用C表示10 s内反应的平均反应速率为________。(2)反应前A的物质的量浓度是________。(3)10 s末，生成物D的浓度为________。状元随笔　进行化学反应速率计算时，代入化学反应速率计算公式的Δc是物质的“物质的量浓度的改变量”，切记不能将“物质的量的改变量Δn”代入化学反应速率公式直接计算，一定要依据反应容器的容积，利用v ＝进行计算。[例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)＝0.15 mol·L－1·s－1②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1该反应进行的快慢顺序为(　　)A．②>④>③>① B．④>②＝③>①C．②＝③>①>④ D．②>③＝④>①[提升2]　下列为可逆反应A(s)＋3B(g)⇌2C(g)＋2D(g)在不同条件下的化学反应速率，其中表示速率最快的是(　　)A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1B．v(B)＝0.020 mol·L－1·s－1C．v(C)＝0.4 mol·L－1·min－1D．v(D)＝0.015 mol·L－1·s－1状元随笔　本题为反应速率大小的定量比较，比较时应注意不同物质的反应速率要转化为用同种物质表示的反应速率才有可比性，并注意单位的统一；同时应知道对于固体或纯液体，不能用单位时间内浓度的变化量来表示其反应速率。关键能力1.计算反应速率的方法(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速率之比等于化学计量数之比的规律求算。(3)利用三段式进行计算：对于反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)。t0 s时，A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1。反应进行至t1 s时，A消耗了x mol·L－1，则反应速率可计算如下： a b 0 0xa-x则v(A)＝ mol·L－1·s－1，v(B)＝ mol·L－1·s－1。(4)进行化学反应速率的计算时，需注意以下量的关系：①对反应物：c起始－c转化＝c某时刻②对生成物：c起始＋c转化＝c某时刻③转化率：α＝×100%2．化学反应速率大小的比较方法(1)定性比较：通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。(2)定量比较：对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。①归一法：根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。②比值法：可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。二影响化学反应速率的因素[例3]　反应C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行，若碳足量，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)①增加碳的量且表面积保持不变　②将容器的容积缩小一半③保持容器容积不变，充入He，使体系压强增大　④保持压强不变，充入He使容器容积变大A．①④ B．②③C．①③ D．②④状元随笔　压强对反应速率的影响本质上是对浓度的影响。如果外界压强的改变不能引起与反应有关的物质的浓度改变，则反应速率不变。[提升3]　下表是各组反应的反应物和反应温度，反应刚开始时，产生H2的速率最快的是(　　)状元随笔　影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。对于同一个化学反应，反应物浓度越大，温度越高，反应速率越大。注意硝酸与金属反应不生成H2。关键能力外界条件对化学反应速率的影响(1)浓度：①只适用于气体参加或在溶液中进行的化学反应。②在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。(2)温度：①对任何化学反应都适用，且不受反应物状态的影响。②不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。(3)压强：①压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。②由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。③改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。如恒温恒容：充入稀有气体→容器压强增大，各反应物的浓度不变→化学反应速率不变。(4)催化剂：催化剂能同等程度地改变正、逆反应的化学反应速率。(5)固体接触面积：化学反应速率与固体颗粒的大小有关，颗粒越小，表面积越大，化学反应速率越快。状元随笔　对于有气体参加的反应，增大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，增大压强体积减小浓度增大化学反应速率加快；(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加快；(3)恒温恒容时，充入“惰性气体”总压强增大，但各反应物的浓度不发生变化，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慢。说明：“惰性气体”是指不参与反应的气体。学考评价——夯实·测控·演练1．在1 L的密闭容器中，发生反应：4A(s)＋3B(g)⇌2C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减小0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是(　　)A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1B．用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是3∶2∶1C．在2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L－1·min－1D．在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示的速率的值逐渐增大2．反应A(g)＋3B(g)⇌2C(g)＋2D(g)在四种不同条件下的反应速率：①v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1；③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，则该反应速率的快慢顺序为(　　)A．②>④>③>① B．②>③＝④>①C．①>④>②＝③ D．④>③>②>①3．对于化学反应C(s)＋O2(g)===CO2(g)来说，下列有关说法不正确的是(　　)A．增加木炭的物质的量，化学反应速率会加快B．升高温度，化学反应速率会加快C．将反应容器的容积缩小，化学反应速率会加快D．将木炭粉碎成粉末状，化学反应速率会加快4．室温下用过量铁块与稀硫酸反应制取氢气，采取下列措施：①将铁块换为等质量的铁粉；②加入少量NaNO3固体；③加入少量CuSO4固体；④加入少量CH3COONa固体；⑤加热；⑥将稀硫酸换成98%硫酸溶液。其中可增大单位时间内氢气收集量的措施有(　　)A．①③④ B．①③⑤C．②④⑤ D．②⑤⑥第3节　化学反应的快慢和限度第1课时　化学反应的快慢学 业 基 础一、进行快慢　减少量　增加量　v＝　mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1二、1．反应物本身的性质　加快　加快　加快　越快[即学即练]1．解析：化学反应速率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，A错误；化学反应速率的单位由时间单位和物质的量浓度的单位决定，B错误；反应过程中，反应物浓度逐渐变小，反应物浓度的减少量为正值，用反应物表示的化学反应速率也为正值，C错误；用不同物质的浓度变化表示同一段时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比，D正确。答案：D2．解析：由题可知，H2的物质的量在2 min内减少了12 mol，容器的容积为10 L，所以v(H2)＝　＝＝＝0.6 mol·L－1·min－1，又因为v(H2)∶v(NH3)＝3∶2，所以v(NH3)＝0.4 mol·L－1·min－1，C项正确。答案：C3．解析：已知4NH3(g)＋5O2(g)⇌4NO(g)＋6H2O(g)，由用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，5v(NH3)＝4v(O2)，A错误；6v(O2)＝5v(H2O)，B正确；6v(NH3)＝4v(H2O)，C错误；4v(O2)＝5v(NO)，D错误。答案：B4．解析：①如果反应物是纯液体，增加纯液体的物质的量，反应速率不变，错误；②温度升高，反应速率一定加快，正确；③没有气体参加的反应，缩小容器容积，增大压强，反应速率不变，错误；④增加的生成物若是纯液体，加入生成物反应速率不变，错误；⑤MnO2作为催化剂时有选择性，MnO2并不是所有反应的催化剂，加入MnO2不一定能使反应速率加快，错误；综上所述，只有②正确。答案：A5．解析：水为纯液体，增大水的用量，浓度不变，反应速率不变，A错误；反应在溶液中进行，没有气体生成，增大压强，反应速率基本不变，B错误；将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4，浓H2SO4与Zn反应生成二氧化硫气体，不生成氢气，C错误；恒温恒容条件下，在工业合成氨的反应中，增加氮气的量，反应物浓度增大，则反应速率增大，D正确。答案：D核 心 素 养[例1]　解析：根据v＝　＝，求出用Y表示的化学反应速率，再根据在同一化学反应中，不同物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比进行比较。v(Y)＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1，C错误；＝＝，得v(X)＝0.15 mol·L－1·min－1，A错误；＝＝，得v(Z)＝0.10 mol·L－1·min－1，B正确；＝＝，得v(W)＝0.10 mol·L－1·min－1，D错误。答案：B[提升1]　解析：　　　　　3A(g)＋B(g)⇌2C(g)＋2D(g)初始量/mol 3.0 1.0 0 0转化量/mol 1.2 0.4 0.8 0.810 s末量/mol 1.8 0.6 0.8 0.8(1)v(C)＝＝＝＝0.04 mol·L－1·s－1。(2)c(A)＝＝＝1.5 mol·L－1。(3)c(D)＝＝＝0.4 mol·L－1。答案：(1)0.04 mol·L－1·s－1　(2)1.5 mol·L－1　(3)0.4 mol·L－1[例2]　解析：在单位统一的前提下，化学反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快，则①＝0.15；②＝0.2；③＝0.2；④＝0.003 75，则反应进行的快慢顺序为②＝③>①>④。答案：C[提升2]　解析：根据同一反应用不同物质表示的反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，可将各种物质的反应速率转化成用B表示的反应速率，据此比较反应速率大小，注意单位换算统一。A是固体，不能用其浓度变化表示反应速率；B项，v(B)＝0.020 mol·L－1·s－1；C项对应的v(B)＝1.5v(C)＝1.5×0.4 mol·L－1·min－1＝0.6 mol·L－1·min－1＝0.01 mol·L－1·s－1；D项对应的v(B)＝1.5v(D)＝1.5×0.015 mol·L－1·s－1＝0.022 5 mol·L－1·s－1。则反应速率最快的为D项。答案：D[例3]　解析：C是固体，改变C的用量且表面积保持不变，对反应物的浓度无影响，即不能改变反应速率，①符合题意；将容器的容积缩小一半，气体的浓度增大，反应速率增大，②不符合题意；保持容器容积不变，充入He，体系压强增大，但没有改变参与反应的气体浓度，不改变反应速率，③符合题意；保持压强不变，充入He使容器容积变大，参加反应的气体浓度减小，反应速率减小，④不符合题意。答案：C[提升3]　解析：活泼性Mg>Fe，则Mg反应较快，硝酸与金属反应不生成H2，D中c(H＋)最大，则反应速率最快。答案：D学 考 评 价1．解析：A物质为固体，浓度视为常数，不能利用固体的浓度变化表示反应速率，故A错误；同一反应中，物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，用B、C、D表示的反应速率的比值为3∶2∶1，故B正确；2 min内，B的浓度减少0.6 mol·L－1，用B表示的2 min内的平均反应速率是0.3 mol·L－1·min－1，该速率不是2 min末的瞬时速率，故C错误；随着反应进行，反应物的浓度降低，反应速率减慢，生成物的浓度变化量逐渐减小，则2 min内用B和C表示的反应速率都逐渐减小，故D错误。答案：B2．解析：如果都用物质B表示反应速率，则根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知①～④用物质B表示的反应速率(mol·L－1·s－1)分别是0.9、0.6、0.6、0.675，所以反应速率的快慢顺序为①>④>②＝③，C正确。答案：C3．解析：木炭是固体，增加木炭的量，浓度不变，所以增加木炭的物质的量，化学反应速率不变，故A错误；根据影响反应速率的因素，升高温度，化学反应速率一定会加快，故B正确；若将反应容器的容积缩小，氧气、二氧化碳的浓度增大，化学反应速率加快，故C正确；将木炭粉碎成粉末状，增大了木炭与氧气的接触面积，化学反应速率会加快，故D正确。答案：A4．解析：将铁块换为等质量的铁粉，加大反应物间的接触面积，反应速率加快，①正确；加入少量NaNO3固体，因硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，与铁反应不生成氢气，②错误；加入少量CuSO4固体，Fe和CuSO4反应生成Cu，Fe、Cu和H2SO4形成原电池，加快反应速率，③正确；加入少量CH3COONa固体，生成弱酸CH3COOH，氢离子浓度降低，反应速率减慢，④错误；升高温度，反应速率加快，⑤正确；将稀硫酸换成98%硫酸溶液，室温下铁块在浓硫酸中发生钝化，不会生成氢气，⑥错误，B项正确。答案：B影响因素变化规律内因________________越活泼，反应越快外因温度升高温度，反应________反应物浓度增大浓度，反应________催化剂使用催化剂，改变反应速率压强(气体反应物)增大压强，反应________固体接触面积接触面积越大，反应________选项金属(粉末状)的物质的量酸的浓度及体积反应温度/℃AMg 0.1 mol6 mol·L－1硝酸10 mL70BMg 0.1 mol3 mol·L－1盐酸10 mL60CFe 0.1 mol3 mol·L－1盐酸10 mL60DMg 0.1 mol3 mol·L－1硫酸10 mL60