鲁科版 (2019)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课时导学案

这是一份鲁科版 (2019)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课时导学案，共11页。学案主要包含了化学反应速率，影响化学反应速率的因素，调控化学反应速率的意义，v分别是多少？等内容，欢迎下载使用。

第1课时 化学反应的快慢








一、化学反应速率


1．定义


描述化学反应快慢的物理量。


2．表示方法


用单位时间某反应物浓度的减少量(绝对值)或某生成物的浓度的增加量来表示。


3．表达式(A为反应物，D为生成物)


v(A)＝ eq \f(|Δc（A）|,Δt)或v(D)＝ eq \f(Δc（D）,Δt)。


4．单位


ml·L－1·s－1或ml·L－1·min－1。


微点拨：(1)化学反应速率反映了化学反应进行的快慢。


(2)化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率。


二、影响化学反应速率的因素


1．探究影响化学反应速率的因素


2.影响化学反应速率的因素


(1)内因


化学反应速率的大小主要取决于物质本身的内在性质。


(2)外因


三、调控化学反应速率的意义








1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)反应速率越大，反应现象越明显。( )


(2)反应速率的单位通常为ml·s－1或ml·min－1。( )


(3)可以用任何物质来表示反应速率。( )


(4)压强变化，化学反应速率一定会有变化。( )


(5)化学反应速率的数值大则代表的化学反应进行得一定快。( )


[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×


2．决定化学反应速率的主要因素是( )


①温度 ②压强 ③催化剂 ④浓度 ⑤反应物本身的内在性质


A．①②③④⑤ B．⑤


C．①④ D．①②③④


B [决定化学反应速率的主要因素是内因，即反应物本身的内在性质。]


3．氨分解反应在容积为2 L的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4 ml，5 s末为2.4 ml，则用氨气表示该反应的速率为( )


A．0.32 ml·L－1·s－1 B．0.16 ml·L－1·s－1


C．1.6 ml·L－1·s－1 D．0.8 ml·L－1·s－1


B [v(NH3)＝ eq \f(4 ml－2.4 ml,2 L×5 s)＝0.16 ml·L－1·s－1。]








化学反应速率的计算和比较


(素养养成——证据推理与模型认知)





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)。





(1)能根据公式v＝ eq \f(Δc,Δt)计算F点的速率吗？


提示：不能。化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率。


(2)哪一段表示的平均速率最快？


提示：由图可知，在1 min～2 min，EF段生成二氧化碳的体积最多，故EF段反应速率最快。


(3)EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为多少？


提示：由图可知EF段生成的二氧化碳体积为672 mL－224 mL＝448 mL，二氧化碳的物质的量为 eq \f(0.448 L,22.4 L·ml－1)＝0.02 ml，根据化学方程式CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O可知，Δn(HCl)＝2n(CO2)＝2×0.02 ml＝0.04 ml，故用盐酸表示该反应的平均反应速率为 eq \f(\f(0.04 ml,0.1 L),2 min－1 min)＝0.4 ml·L－1·min－1。





1．化学反应速率的计算


(1)定义式法：v(A)＝ eq \f(|Δc（A）|,Δt)或v(D)＝ eq \f(Δc（D）,Δt)(A为反应物，D为生成物)。


(2)关系式法：对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)


cC(g)＋dD(g)，满足如下关系：


v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。


上述关系可总结为


化学反应速率数值之比＝化学计量数之比。


2．化学反应速率的大小比较


(1)归一法：①统一单位：若单位不统一，则要换算成相同的单位；②换算：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；③比较：比较数值的大小，数值越大，反应速率越快。


(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。





理解化学反应速率的注意事项


(1)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是哪一种反应物或生成物表示的反应速率。


(2)同一反应，用不同物质表示的反应速率其数值可能不同，但表示的意义相同，即表示整个化学反应的快慢。


(3)化学反应速率是不断变化的，有瞬时速率和平均速率之分，在中学阶段化学反应速率的计算只涉及一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率。


(4)固体或纯液体的浓度可视为常数，因此一般不用固体或纯液体表示反应速率。





【例1】 在2 L的容器中，反应N2＋3H22NH3，5 min内生成0.1 ml NH3。


(1)试求5 min内v(NH3)是多少？


(2)5 min内v(H2)、v(N2)分别是多少？


[解析] (1)v(NH3)＝ eq \f(Δc（NH3）,t)＝ eq \f(\f(0.1 ml,2 L),5 min)


＝0.01 ml·L－1·min－1


(2)v(H2)＝ eq \f(3,2)v(NH3)＝0.015 ml·L－1·min－1


v(N2)＝ eq \f(1,2)v(NH3)＝0.005 ml·L－1·min－1


[答案] (1)0.01 ml·L－1·min－1


(2)0.015 ml·L－1·min－1 0.005 ml·L－1·min－1


[借题发挥]


化学反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的反应速率v(C)∶v(CO)＝1∶2，正确吗？


[答案] 不正确。一定温度下，固体或纯液体的浓度为常数，因此不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。





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 ml，则此反应的速率为( )


A．v(X)＝0.05 ml·L－1·min－1


B．v(Z)＝0.10 ml·L－1·min－1


C．v(Y)＝0.10 ml·L－1·min－1


D．v(W)＝0.05 ml·L－1·min－1


B [v(Y)＝ eq \f(\f(0.5 ml,2 L), 5 min)＝0.05 ml·L－1·min－1，C项错误；根据同一反应中用不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，v(X)＝3v(Y)＝0.15 ml·L－1·min－1，A项错误；v(Z)＝2v(Y)＝0.10 ml·L－1·min－1，B项正确；v(W)＝2v(Y)＝0.10 ml·L－1·min－1，D项错误。]


2．在2 L密闭容器中发生反应3A(g)＋B(g)===2C(g)，若最初加入A和B的物质的量都是4 ml，前10秒A的平均反应速率为0.15 ml·L－1·s－1，则10秒钟后容器中B的物质的量为( )


A．2.5 ml B．3.7 ml


C．1 ml D．3 ml


D [A的平均反应速率为0.15 ml·L－1·s－1，则10秒钟消耗A的物质的量是0.15 ml·L－1·s－1×2L×10 s＝3.0 ml，所以根据方程式可知消耗B的物质的量是1.0 ml，则剩余B的物质的量为3.0 ml，故选D。]





影响化学反应速率的因素


(素养养成——变化观念与平衡思想)





在用煤炭或者木柴生火时，我们通常用鼓风机或扇子扇火使炉火更旺，而且如果向炉膛内加入少量的碎煤或碎木屑同样会使炉火更旺。


(1)上述影响反应速率的因素是什么？


提示：①炉内氧气的浓度，②煤或木柴与O2的接触面积。


(2)影响化学反应速率的因素还有哪些？


提示：压强、温度、催化剂、光等。





1．浓度


(1)只适用于有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。


(3)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。


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。


【例2】 在恒容密闭容器中发生反应：3CO(g)＋Fe2O3(s) eq \(=====,\s\up10(高温))3CO2(g)＋2Fe(s)，下列说法正确的是( )


A．增加Fe2O3的量反应速率加快


B．升高温度反应速率不一定变化


C．充入CO反应速率加快


D．充入N2使压强增大，反应速率加快


C [Fe2O3为固体，增加固体的量，浓度未变，反应速率不变，A错；温度对任何反应都有影响，B错；充入CO后，c(CO)增大，反应速率加快，C正确；充入N2虽然压强增大，但并未引起浓度的变化，反应速率不变，D错。]





充入无关气体对化学反应速率的影响


(1)恒容时：充入无关气体→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。


(2)恒压时：充入无关气体→压强不变→体积增大→各物质浓度减小→反应速率减慢。








1．用锌粒与过量稀硫酸反应制氢气，欲增大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


C [升高温度反应速率增大，且不改变产生氢气的量，故A可行；滴加少量浓硫酸，反应物浓度增大，反应速率增大，且锌粒质量不变，产生氢气的量不变，故B可行；浓硝酸具有强氧化性，硝酸与锌粒反应不能生成氢气，故C不可行；锌粉与酸的接触面积增大，反应速率增大，且生成氢气的量不变，故D可行。]


2．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是( )


A．恒容充入N2


B．缩小体积使压强增大


C．恒容充入氦气，使压强增大


D．恒压充入氦气


C [恒容充入N2，则增大氮气的浓度，可以加快该化学反应的速率，故A不符合题意；缩小体积使压强增大，则增大各组分浓度，可以加快该化学反应的速率，故B不符合题意；恒容充入氦气，各组分浓度不变，速率不变，故C符合题意；恒压充入氦气，体积增大，各组分浓度减小，速率减小，故D不符合题意。]





1．下列对化学反应速率的理解正确的是( )


A．化学反应速率表示的是化学反应进行的程度


B．化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示


C．化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物来表示


D．化学反应速率可以是正值，也可以是负值


B [A项，化学反应速率表示化学反应进行的快慢，不表示反应进行的程度，A项错误；B项，化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量来表示，B项正确；C项，化学反应速率不能用纯液体或纯固体的物质的量浓度的变化来表示，C项错误；D项，化学反应速率都是正值，无负值，D项错误。]


2．在2 L的密闭容器中发生反应：A(g)＋2B(g)===3C(g)，经过3 min后A的物质的量由10 ml变为7 ml，则下列表示的反应速率正确的是( )


A．vA＝1 ml·L－1·min－1


B．vA＝3 ml·L－1·min－1


C．vA＝2 ml·L－1·min－1


D．vA＝0.5 ml·L－1·min－1


D [经过3 min后A的物质的量由10 ml变为7 ml，则A的物质的量减少了10 ml－7 ml＝3 ml，浓度的减少量是 eq \f(3 ml,2 L)＝1.5 ml·L－1，所以用物质A表示的反应速率vA＝ eq \f(1.5 ml·L－1,3 min)＝0.5 ml·L－1·min－1，D正确。]


3．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为


Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。


下列各组实验中最先出现浑浊的是( )


D [升高温度，增大反应物的浓度就能提高化学反应速率，即最先出现浑浊，故选D。]


4．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


D [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。]


5．(素养题)某研究小组设计了如图实验，探究常温下催化剂对过氧化氢分解反应的影响。


(1)实验Ⅰ的作用是____________________________________


____________________________________________________。


(2)实验Ⅲ中反应的化学方程式为_______________________。


(3)根据实验Ⅰ～Ⅲ中现象的不同，可以得出的结论是


①使用合适的催化剂，可提高过氧化氢分解反应的速率；


②__________________________________________________。


(4)在一定温度下，10 mL 0.40 ml·L－1 H2O2溶液发生催化分解，6 min后H2O2的浓度减小到0.10 ml·L－1，以H2O2的浓度变化表示的反应速率为v(H2O2)＝________ ml·L－1·min－1。


[解析] (1)实验Ⅰ中加入1 mL水，确保H2O2的浓度与实验Ⅱ、Ⅲ相同，但没加催化剂，目的是进行对照实验，证明实验Ⅱ和Ⅲ中反应速率加快与溶液浓度变化无关。


(2)H2O2分解产生水和氧气，氯化铁作催化剂，反应的化学方程式为2H2O2 eq \(=====,\s\up10(FeCl3),\s\d10( ))2H2O＋O2↑。


(3)根据实验现象可知，在使用不同催化剂时化学反应速率不同，说明催化剂具有选择性，即不同催化剂的催化效率不同。


[答案] (1)对照实验，证明实验Ⅱ和Ⅲ中反应速率加快与溶液浓度变化无关


(2)2H2O2 eq \(=====,\s\up10(FeCl3))2H2O＋O2↑


(3)不同催化剂的催化效率(效果)不同 (4)0.05发 展 目 标
体 系 构 建
1.知道化学反应快慢的表示方法，能从变化观念出发认识化学反应的快慢在一定条件下是可以改变的。


2.通过实验探究化学反应速率的影响因素，学习运用变量控制法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的重要作用。
实验方案
实验现象
结论
镁片、铁片与盐酸反应，镁片产生气泡的速率快
决定化学反应速率大小的内因是物质本身的内在性质
粉状碳酸钙比块状碳酸钙产生气泡的速率快
增大反应物的接触面积，可以加快化学反应速率
3 ml·L－1 HCl(aq)与Mg反应产生气泡的速率快
反应物的浓度越大，化学反应速率越快
用酒精灯加热的试管中产生气泡的速率快
温度越高，化学反应速率越快
加入MnO2粉末的试管中产生气泡的速率较快
催化剂可以加快化学反应速率
影响因素
变化规律
温度
升高温度，反应加快
反应物浓度
增大浓度，反应加快
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，反应加快
固体接触面积
接触面积越大，反应越快
溶剂、光波、电磁波、超声波
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
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
实验操作示意图
实验现象
有极少量气泡产生
产生气泡速率略有加快
产生气泡速率明显加快