-新教材高中化學第二章化學反應(yīng)速率與化學平衡第一節(jié)第一課時化學反應(yīng)速率學案新人教版選擇性必修

PAGEPAGE9第一課時化學反應(yīng)速率明課程標準扣核心素養(yǎng)1.知道化學反應(yīng)速率的概念及表示方法。2．了解測定化學反應(yīng)速率的簡單方法。3．掌握化學反應(yīng)速率的簡單計算。1.變化觀念與平衡思想：能運用定性定量相結(jié)合的方式揭示化學反應(yīng)的特征，掌握化學反應(yīng)速率的表示方法。2．證據(jù)推理與模型認知：能通過定量計算建立化學反應(yīng)速率的計算模型，并運用模型進行相關(guān)計算。eq\a\vs4\al(化學反應(yīng)速率)1．化學反應(yīng)速率(1)概念及表達式①概念化學反應(yīng)速率可以用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化來表示。通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。②表達式v＝eq\f(Δc,Δt)，其中v表示反應(yīng)速率，c表示各反應(yīng)物或生成物濃度，Δc表示其濃度變化(取其絕對值)，t表示時間，Δt表示時間變化。(2)單位濃度常以mol·L－1(或mol/L)為單位，時間常以s、min為單位，故化學反應(yīng)速率的常用單位為mol/(L·s)、mol/(L·min)(或mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1)等。(3)同一反應(yīng)用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率①表示方法對于任意一個化學反應(yīng)：mA＋nB=pC＋qD，用不同物質(zhì)表示的化學反應(yīng)速率分別為：v(A)＝eq\f(Δc（A）,Δt)、v(B)＝eq\f(Δc（B）,Δt)、v(C)＝eq\f(Δc（C）,Δt)、v(D)＝eq\f(Δc（D）,Δt)。②不同物質(zhì)反應(yīng)速率的關(guān)系用不同物質(zhì)表示同一化學反應(yīng)在同一時間段內(nèi)的反應(yīng)速率時，化學反應(yīng)速率之比等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。2．化學反應(yīng)速率的測定(1)測定原理：利用化學反應(yīng)中與某一種化學物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)進行測定。(2)測定方法①利用能夠直接觀察的某些性質(zhì)測定：如通過測量釋放出一定體積氣體的時間來測定反應(yīng)速率，或通過測定一定時間內(nèi)氣體壓強的變化來測定反應(yīng)速率。②利用科學儀器測量：如在溶液中，當反應(yīng)物或生成物本身有較明顯的顏色時，可利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。[名師點撥](1)由公式v＝eq\f(Δc,Δt)計算得到的化學反應(yīng)速率，是某一時間段的平均速率而不是瞬時速率。(2)不論是反應(yīng)物還是生成物，其化學反應(yīng)速率值都取正值。(3)固體或純液體(不是溶液)的物質(zhì)的量濃度可視為不變的常數(shù)，因此，一般不用固體或純液體表示化學反應(yīng)速率。(4)同一化學反應(yīng)中，用不同物質(zhì)表示的化學反應(yīng)速率的數(shù)值可能不同，但它們表示的意義完全相同，因此，要在反應(yīng)速率v后標明具體的物質(zhì)。1．取50mL過氧化氫水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2=2H2O＋O2↑。在一定溫度下，測得O2的放出量，轉(zhuǎn)換成H2O2濃度(c)如下表：t/min020406080c/(mol·L－1)0.800.400.200.100.050下列說法不正確的是()A．反應(yīng)20min時，測得O2體積為224mL(標準狀況)B．20～40min，消耗H2O2的平均速率為0.010mol·L－1·min－1C．第30min時的瞬時速率小于第50min時的瞬時速率D．H2O2分解酶或Fe2O3代替I－也可以催化H2O2分解解析：選C反應(yīng)20min時，過氧化氫的濃度變?yōu)?.40mol·L－1，說明分解的過氧化氫的物質(zhì)的量n(H2O2)＝(0.80－0.40)mol·L－1×0.05L＝0.02mol，過氧化氫分解生成的氧氣的物質(zhì)的量n(O2)＝0.01mol，標況下的體積V＝0.01mol×22.4L·mol－1＝0.224L＝224mL，A正確；20～40min，消耗過氧化氫的濃度為(0.40－0.20)mol·L－1＝0.20mol·L－1，則這段時間內(nèi)的平均速率v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.20mol·L－1,20min)＝0.010mol·L－1·min－1，B正確；隨著反應(yīng)的不斷進行，過氧化氫的濃度不斷減小，某一時刻分解的過氧化氫的量也不斷減小，故第30min時的瞬時速率大于第50min時的瞬時速率，C錯誤；I－在反應(yīng)中起催化劑的作用，故也可以利用過氧化氫分解酶或Fe2O3代替，D正確。2．通過實驗測定反應(yīng)速率的方法有多種，如(1)比較鋅粒與不同濃度硫酸溶液反應(yīng)時的速率，可通過測定收集等體積H2需要的________來實現(xiàn)。(2)在KMnO4溶液與H2C2O4溶液的反應(yīng)中，KMnO4與H2C2O4反應(yīng)的離子方程式為__________________解析：(1)比較鋅粒與不同濃度的硫酸溶液反應(yīng)的速率，可通過測定收集等體積H2需要的時間來實現(xiàn)，所需時間越短，說明反應(yīng)速率越快。(2)KMnO4與H2C2O4發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，反應(yīng)完全后溶液由紫紅色變?yōu)闊o色，故可通過觀察溶液褪色所需時間的長短來測定該反應(yīng)的速率。答案：(1)時間(2)2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O溶液褪色所需時間eq\a\vs4\al(化學反應(yīng)速率的計算與比較)[情境素材]物理學科中可以利用速度來描述物質(zhì)運動的快慢，化學學科中我們利用化學反應(yīng)速率來定量測量化學反應(yīng)的快慢。[情境探究]1．對于比較復雜的化學反應(yīng)速率的計算，常采用“三段式法”進行計算，如下例所示：有v(A)＝eq\f(2x,n)mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(x,n)mol·L－1·s－1，v(C)＝eq\f(2x,n)mol·L－1·s－1，B的轉(zhuǎn)化率為eq\f(x,1)×100%。根據(jù)上面具體實例，總結(jié)“三段式”法的操作步驟。提示：(1)寫出化學反應(yīng)方程式并配平。(2)根據(jù)題意，依次列出各反應(yīng)物和生成物的起始濃度(或物質(zhì)的量)、濃度(或物質(zhì)的量)的變化量及一段時間后的濃度(或物質(zhì)的量)，未知量可以設(shè)未知數(shù)表示。(3)根據(jù)起始濃度(或物質(zhì)的量)與一段時間后的濃度(或物質(zhì)的量)的差等于濃度(或物質(zhì)的量)的變化量，變化量之比等于對應(yīng)物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，列出關(guān)系式計算。2．根據(jù)2中信息分析，同一化學反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，是否數(shù)值越大，反應(yīng)速率越快？提示：否。用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，數(shù)值不一定相同，但表達的意義相同，若化學方程式中的化學計量數(shù)相同，其數(shù)值相同，且化學計量數(shù)越大，數(shù)值越大。3．已知NH3和純凈的O2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH3和3molO2，4min后，測得生成的H2O(g)占混合氣體體積的40%，請列式計算此段時間內(nèi)該反應(yīng)的平均化學反應(yīng)速率。提示：設(shè)4min后NH3轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol，列三段式為由題意知eq\f(\f(3,2)x,4－x＋3－\f(3,4)x＋\f(1,2)x＋\f(3,2)x)×100%＝40%。解得x＝2，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1。1．化學反應(yīng)速率的計算方法——“三段式”法(1)求解化學反應(yīng)速率計算題的一般步驟：①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式。②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。③根據(jù)已知條件列方程計算。v(B)＝eq\f(轉(zhuǎn)化濃度,Δt)＝eq\f(nx,mΔt)(2)計算中注意以下量的關(guān)系：①對反應(yīng)物：c(起始)－c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時刻)②對生成物：c(起始)＋c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時刻)③轉(zhuǎn)化率＝eq\f(c（轉(zhuǎn)化）,c（起始）)×100%2．化學反應(yīng)速率大小的比較方法同一化學反應(yīng)中，用不同物質(zhì)來表示化學反應(yīng)速率時，數(shù)值可能不同，需要進行轉(zhuǎn)化。常用以下兩種方法：(1)歸一法(2)比值法通過化學反應(yīng)速率與其對應(yīng)的化學計量數(shù)的比值進行比較，比值大的化學反應(yīng)速率大。如對于反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，若eq\f(v（A）,a)>eq\f(v（B）,b)，則用A表示的化學反應(yīng)速率較大。1．一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是()A．反應(yīng)開始到10s時，用Z表示的反應(yīng)速率為0.158mol·L－1·s－1B.反應(yīng)開始到10s時，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79mol·L－1C．反應(yīng)到達10s時，c(Y)＝0.105mol·L－1·s－1D．反應(yīng)的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)解析：選D由圖可知，由0～10s，n(X)由1.20mol減少到0.41mol，n(Y)由1.00mol減少到0.21mol，n(Z)由0增加到1.58mol，故v(Z)＝1.58mol÷2L÷10s＝0.079mol·L－1·s－1，A項錯誤；反應(yīng)開始到10s時，X的物質(zhì)的量濃度減少eq\f(1.20mol－0.41mol,2L)＝0.395mol·L－1，B項錯誤；10s時，c(Y)＝eq\f(0.21mol,2L)＝0.105mol·L－1，單位有誤，C項錯誤；相同時間內(nèi)X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化值之比為0.79mol∶0.79mol∶1.58mol＝1∶1∶2，故反應(yīng)的化學方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，D項正確。2．反應(yīng)A＋3B22C＋2D在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為①v(A)＝0.15mol·L－1·s－1；②v(B2)＝0.6mol·L－1·min－1；③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1。該反應(yīng)進行的快慢順序為()A．④>③>①>② B．④>③>②>①C．②>④>③>① D．②>③＝④>①解析：選Av(A)∶v(B2)∶v(C)∶v(D)＝1∶3∶2∶2，轉(zhuǎn)化成B2的濃度變化來表示的反應(yīng)速率為①v(A)＝0.15mol·L－1·s－1，則v(B2)＝0.45mol·L－1·s－1；②v(B2)＝0.6mol·L－1·min－1＝0.01mol·L－1·s－1；③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1，則v(B2)＝0.60mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1，則v(B2)＝0.675mol·L－1·s－1，故反應(yīng)進行的快慢順序為④>③>①>②。[分級訓練·課課過關(guān)]_______________________________________________________1．下列說法正確的是()A．化學反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量變化來表示B．用不同物質(zhì)的濃度變化表示同一時間內(nèi)同一反應(yīng)的速率時，其數(shù)值之比等于反應(yīng)方程式中對應(yīng)物質(zhì)的化學計量數(shù)之比C．由v＝eq\f(Δc,Δt)計算所得化學反應(yīng)速率為某時刻的瞬時速率D．在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物的濃度逐漸變小，所以用反應(yīng)物表示的化學反應(yīng)速率為負值解析：選B反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化量來表示，A錯誤；由v＝eq\f(Δc,Δt)計算所得化學反應(yīng)速率為平均速率，C錯誤；化學反應(yīng)速率均為正值，不出現(xiàn)負值，因為Δc(變化量)不能為負，D錯誤。2．對于反應(yīng)：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列判斷正確的是()A．用HCl和CaCl2表示的化學反應(yīng)速率數(shù)值不同，但所表示的意義相同B．不能用CaCO3的濃度的變化來表示化學反應(yīng)速率，但可以用水來表示C.用H2O和CO2表示的化學反應(yīng)速率相同D．用單位時間內(nèi)CaCl2濃度的減小來表示其化學反應(yīng)速率解析：選A在同一反應(yīng)中，各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于同一時間內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化之比，用HCl和CaCl2表示的反應(yīng)速率數(shù)據(jù)不同，但表示的意義相同，故A符合題意；CaCO3是固體，H2O為純液體，均不能用來表示化學反應(yīng)速率，故B不符合題意；H2O為純液體，不能用來表示化學反應(yīng)速率，故C不符合題意；化學反應(yīng)速率可用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示，CaCl2是生成物，不能用它的濃度的減小來表示，則可用單位時間內(nèi)CaCl2濃度的增加表示其反應(yīng)速率，故D不符合題意。3．在可逆反應(yīng)：2A(g)＋3B(g)xC(g)＋D(g)中，已知：起始濃度A為5mol·L－1，B為3mol·L－1，C的反應(yīng)速率為0.5mol·L－1·min－1，2min后，測得D的濃度為0.5mol·L－1。則下列關(guān)于此反應(yīng)的說法正確的是()A．2min末時，A和B的濃度之比為5∶3B．x＝1C．2min末時，B的濃度為1.5mol·L－1D．2min末時，A的消耗濃度為0.5mol·L－1解析：選C2min末時，A和B的濃度之比為4∶1.5＝8∶3，故A錯誤；各物質(zhì)變化的物質(zhì)的量濃度之比等于方程式的系數(shù)之比，所以x＝2，故B錯誤；2min末時，B的濃度為1.5mol·L－1，故C正確；2min末時，A的消耗濃度為1mol·L－1，故D錯誤。4．在2A＋B=3C＋4D反應(yīng)中，下面表示的化學反應(yīng)速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝0.05mol·L－1·min－1C．v(C)＝0.9mol·L－1·min－1D．v(D)＝1.0mol·L－1·min－1解析：選C把用不同物質(zhì)表示的化學反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為用同一種物質(zhì)表示的速率，然后再比較其大小，我們不妨轉(zhuǎn)化為用B表示。A項，v(B)＝0.25mol·L－1·min－1；B項，v(B)＝0.05mol·L－1·min－1；C項，v(B)＝0.3mol·L－1·min－1；D項，v(B)＝0.25mol·L－1·min－1，所以化學反應(yīng)速率最大的是0.3mol·L－1·min－1，C正確。5．一定溫度下，向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學反應(yīng)，反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示，對該反應(yīng)的推斷合理的是()A．該反應(yīng)的化學方程式為3B＋4C=6A＋2DB．從反應(yīng)開始到1s時，v(A)＝v(C)C．反應(yīng)進行到6s時，B的平均反應(yīng)速率為0．05mol·L－1·s－1D．反應(yīng)進行到6s時，各物質(zhì)的反應(yīng)速率相等解析：選C由圖可知，反應(yīng)達到平衡時，A物質(zhì)增加了1.2mol，D物質(zhì)增加了0.4mol，B物質(zhì)減少了0.6mol，C物質(zhì)減少了0.8mol，