2.1 化学反应速率（第1课时 化学反应速率及影响因素）-2023-2024学年高二化学同步素养目标精品讲义（人教版选择性必修1）

 第二章 第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率及影响因素
【学习目标】
1．了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。
2．掌握化学反应速率的简单计算。
3．能通过实验探究分析不同组分浓度对化学反应速率的影响，能用一定理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
【素养目标】
1．通过研究化学反应速率变化和可逆反应，培养学生“变化观念与平衡思想”的学科素养。
2．通过运用“三段式”进行化学反应速率的计算，梳理模型意识，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
3．利用化学反应速率的测定实验，通过气泡产生的快慢定性地理解化学反应速率的概念。通过实验探究，总结影响化学反应速率的因素，形成由宏观到微观、由感性到理性的科学探究过程，并获得基本的观察能力、探究能力和实际解决问题的能力。培养学生“宏观辨识和微观探析”“科学探究与创新意识”的学科素养。
必备知识与关键能力
知识点一：化学反应速率
1．化学反应速率

2．化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q或v(A)＝v(B)＝v(C)＝v(D)。
【点拨】化学反应速率的理解应注意的问题
(1)误认为对于在不同条件下进行的同一反应，同一反应物或生成物的物质的量的变化量大，反应速率就一定快。化学反应速率是用单位时间内浓度的变化量来表示的，物质的量的变化量大，单位时间内浓度的变化量不一定大。
(2)误认为用不同的物质表示化学反应速率意义不同。在同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率数值不一定相同，但是它们的实际意义完全相同，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个化学反应的化学反应速率。
(3)固体或纯液体的浓度记为常数，Δc＝0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(4)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。
典例1．下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A．对任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显
B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量
C．若某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1·s－1
D．化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加来表示
【答案】B
【解析】反应速率与反应现象无关，反应速率快的可能无现象，如中和反应，故A错误；反应速率的大小表示反应进行的快慢，即化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢，故B正确；v＝0.50 mol·L－1·s－1是指1 s内某物质的物质的量浓度的变化为0.50 mol·L－1，故C错误；不能用纯固体或液体表示反应速率，可利用单位时间内反应物或生成物的浓度变化表示反应速率，故D错误。
典例2．反应4A(s) + 3B(g)2C(g) + D(g)，经2 min B的浓度减少0.6mol·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0.8mol·L-1·s-1
B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3:2:1
C．在2 min末时的反应速率，用反应物B来表示是0. 3mol·L-1·min-1
D．在这2 min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的
【答案】B
【解析】经2 min B的浓度减少0.6 mol·L-1，这2 min内的平均反应速率v(B)=0.3 mol·L-1· min-1，而不是2 min末时的反应速率，C错；根据反应速率之比等于化学计量数之比可知B正确，A、D错误。
知识点二：化学反应速率的基本计算及比较
1．化学反应速率计算
(1)利用基本公式：v＝＝。
(2)利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量(Δc)之比＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。
(3)“三段式”法计算化学反应速率
①写出反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
“三段式”法计算模板
例如：反应　　　 mA　＋　nB === pC
起始浓度/(mol/L) 　a　 　b　 　 c
转化浓度/(mol/L) 　x　 　
t时刻浓度/(mol/L) a－x b－ c＋
则①v(A)＝　v(B)＝　v(C)＝ ②α(A)＝×100%。
典例3．X(s)＋3Y(g)Z(g) ΔH＝—a kJ·mol-1，一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入2 L的恒容密闭容器中，反应10 s，测得生成0.5 mol Z。下列说法正确的是(　　)
A．10 s内，v(X)=0.025 mol·L-1·s-1
B．第10 s时，Y的反应速率为0.075 mol·L-1·s-1
C．第10 s时，X为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1
D．10 s内，X和Y反应放出的热量为a kJ
【答案】C
【解析】根据题意，列三段式：
X(s)　＋　3Y(g)Z(g)
开始 2 mol 2 mol 0
转化 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol
10 s时 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol
X是固体，不能表示反应速率，故A项错误；10 s内，Y的平均反应速率为＝0.075 mol·L-1·s-1，不是瞬时速率，故B项错误；第10 s时，X的物质的量为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1，故C项正确；该反应中，Y消耗3 mol时，反应放出a kJ热量，10 s内，Y消耗了1.5 mol，则反应放出的热量为0.5a kJ，故D项错误。
典例4．某温度时，在容积为3 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

分析图中数据，回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2 min 末，X的反应速率为 。
(3)Z的转化率为 。
【答案】(1)Y(g)＋2Z(g) 3X(g) (2)0.067 mol/(L·min) (3)20%
【解析】(1)反应开始时，X、Y、Z的物质的量分别为0.4 mol、1.2 mol、2.0 mol,3 min时X、Y、Z的物质的量分别为1.0 mol、1.0 mol、1.6 mol。在0～3 min 时间段内，X、Y、Z的物质的量变化分别为0.6 mol(增加)、0.2 mol(减少)、0.4 mol(减少)。即X、Y、Z转化的物质的量之比为n(X)∶n(Y)∶n(Z)＝3∶1∶2。根据各物质转化的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，得到化学方程式为Y(g)＋2Z(g)3X(g)。(2)反应开始和2 min 时，X的物质的量分别为0.4 mol、0.8 mol。即在0～2 min时间段内X增加的物质的量为0.4 mol。故X的反应速率为v(X)＝≈0.067 mol/(L·min)。(3)α(Z)＝×100%＝20%。
2．化学反应速率的比较方法
对于同一化学反应速率用不同物质表示的数值可能不同，但比较反应速率的大小不能只看数值的大小，而要进行一定的转化，具体比较方法如下：
(1)归一法：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。
(2)比值法：比较同一物质化学反应速率的数值或分别除以相应物质的化学计量数之后的数值。数值越大，反应进行得越快。
如反应：aA＋bB=== cC，比较 与，若＞，则A的反应速率比B大。
典例5．在一定条件下，对于A2(g)＋3B2(g)===2AB3(g)反应来说，以下化学反应速率的表示中，化学反应速率最快的是( )
A．v(A2)＝0.8 mol·L－1·s－1 B．v(A2)＝30 mol·L－1·min－1
C．v(AB3)＝1.0 mol·L－1·s－1 D．v(B2)＝1.2 mol·L－1·s－1
【答案】A
【解析】　A项，v(A2)＝0.8 mol·L－1·s－1；B项，v(A2)＝0.5 mol·L－1·s－1；C项，v(A2)＝v(AB3)＝0.5 mol·L－1·s－1；D项，v(A2)＝v(B2)＝0.4 mol·L－1·s－1，数值大的反应速率快。
典例6．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 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，该反应在四种不同情况下进行的快慢顺序为( D )
A．①>③＝②>④ B．④>②＝③>①
C．②>①＝④>③ D．①>④>②＝③
【答案】D
【解析】因在同一化学反应中，在反应速率的单位相同的情况下，用不同物质表示的化学反应速率与其化学计量数的比值越大，表示该反应速率越快，①＝0.45 mol·L－1·s－1；②＝0.2 mol·L－1·s－1；③＝0.2 mol·L－1·s－1；④＝0.225 mol·L－1·s－1，所以该反应在不同情况下，反应速率的快慢关系为①>④>②＝③，故D正确。
知识点三：影响化学反应速率的因素
1．主要因素——内因
反应物的组成、结构和性质等因素是决定反应速率的主要因素，如Na、Mg、Al与酸反应的速率大小关系为Na＞Mg＞Al。
2．外界因素——外因

【点拨】浓度对化学反应速率影响的理解
①固体和纯液体对化学反应速率无影响，但要注意水(液态)对溶液的稀释作用。
②浓度的改变必须是真正参加反应离子的浓度，如酸碱中和反应影响速率的是H＋、OH－浓度。
③一般温度每升高10 ℃，反应速率通常增大为原来的2～4倍。
④压强影响反应速率适用于有气体参加的化学反应，同时压强改变反应速率是通过改变物质浓度引起的。
3．“惰气”对反应速率的影响
在恒温恒容条件下
通入“惰气”，总压增大，反应物浓度不变，反应速率不变
恒温恒压条件下
通入“惰气”，总体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小
【点拨】外界条件对可逆反应v正、v逆的影响
(1)增大c(反)时v正增大，v逆此时不变。
(2)增大p时，v正、v逆均增大，但气体体积减小的方向速率增大倍数较大。
(3)升高T时，v正、v逆均增大，但吸热方向的速率增大倍数较大。
(4)使用催化剂，可同倍数的增大v正、v逆。
典例7．对于有气体参加的反应，一定能使化学反应速率加快的因素是( )
①扩大容器的容积　 ②使用催化剂　 ③增加反应物的物质的量 ④升高温度　
⑤缩小容积　 ⑥增大容器内的压强
A．②③ B．②③④⑥ C．②④⑤ D．②④
【答案】C
【解析】对于有气体参加的反应，使用催化剂、升温、缩小体积，化学反应速率一定加快；而增加反应物的物质的量，该反应物若是固体，速率不加快；增大容器内的压强，反应物浓度不一定增大，反应速率不一定加快。
典例8．一定温度下，反应①C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH>0，反应②2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH