新教材適用2023-2024學年高中化學專題6化學反應與能量變化第1單元化學反應速率與反應限度第1課時化學反應速率課件蘇教版必修第二冊

第一單元化學反應速率與反應限度第1課時化學反應速率自主預習·新知導學合作探究·釋疑解惑課堂小結課標定位素養(yǎng)闡釋1.能說出化學反應速率的定義及影響因素,學會運用控制變量方法研究影響化學反應速率的因素,初步建立變化觀念與平衡思想。2.能從定量角度衡量化學反應進行快慢的表示方法并能進行簡單計算。認識化學反應速率在生產(chǎn)、生活中的重要作用。3.能從微觀角度說出溫度和壓強對化學反應速率的影響,發(fā)展宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養(yǎng)。

自主預習·新知導學一、化學反應速率及其表示方法1.化學反應速率?！咀灾魉伎?】

對于反應C(固體)+H2O(氣體)CO(氣體)+H2(氣體),能否用C和H2O來表示該反應的化學反應速率?提示:該反應的化學反應速率不能用C(固體)表示,可以用H2O(氣體)表示,固體或純液體的濃度可視為常數(shù),因此不用固體或純液體表示化學反應速率。若參與反應時水為氣體,可以用來表示反應速率;若水為溶劑,則不能用水表示反應速率。2.實例。(1)在一定條件下,某過氧化氫溶液放置100min后,H2O2的濃度從5×10-2mol·L-1下降到4×10-2mol·L-1,則在這100min中,Δc(H2O2)=1×10-2mol·L-1,v(H2O2)=1×10-4mol·L-1·min-1。

(2)在一個容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應2SO2+O2

2SO3,經(jīng)過5s后,測得SO3的物質的量為0.8mol。填寫下表?！咀灾魉伎?】

對同一化學反應,在相同的時間內,用不同的物質來表示其化學反應速率時,數(shù)值之間有什么關系?提示:對同一化學反應,在相同的時間內,用不同的物質來表示的化學反應速率,化學反應速率之比等于化學方程式中相應物質的化學計量數(shù)之比。二、影響化學反應速率的因素1.內因(主要因素)?；瘜W反應速率會受到反應物自身性質的影響。2.外因。(1)實驗探究。①催化劑對化學反應速率影響的探究。②溫度對化學反應速率影響的探究。

【自主思考3】

人們?yōu)槭裁从秒姳鋬Υ媸澄?提示:溫度越低,食物變質越慢。這也是溫度對化學反應速率的影響在生活中的應用。③濃度對化學反應速率影響的探究。

④固體表面積對化學反應速率影響的探究。

【自主思考4】

實驗室通常要將兩種塊狀或顆粒狀的固體藥品研細,并混勻后再進行反應,原因是什么?提示:固體藥品研得越細,其表面積越大,混勻后反應物之間接觸面積也越大,反應就越迅速、充分。(2)結論。一般來說,其他條件相同時,加入催化劑可以顯著地增大反應速率;反應的溫度越高,反應速率越大;反應物的濃度越大,反應速率越大;對于有氣體參加的反應,反應體系的壓強越大,反應速率越大;增大反應物的接觸面積,能增大反應速率。此外,光照等條件對化學反應速率也有一定影響。人們可以通過這些因素來調控化學反應速率。3.控制變量法。受多種因素影響的問題往往比較復雜?？茖W家為簡化對這類問題的研究,每次只改變其中的一個因素,而控制其余幾個因素不變,研究被改變的因素對事物發(fā)展的影響。這樣,就將多因素問題拆解為多個單因素問題分別開展研究,化繁為簡,再進行綜合分析,最后得出結論。這種方法稱為控制變量法。例如,化學反應速率受反應物濃度(或氣體壓強)、溫度、催化劑、反應物的表面積等多種因素的影響。研究者在其他條件不變的情況下,分次改變其中一個因素進行實驗,即可分別得出濃度、溫度、催化劑、反應物的表面積等條件對化學反應速率影響的結論?！拘Ч詼y】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)化學反應速率表示一定時間內任何一種反應物量的減少或生成物量的增加。(

)(2)對于任何化學反應來說,反應速率越大,反應現(xiàn)象就越明顯。(

)(3)化學反應速率為0.8mol·L-1·s-1是指1s時某物質的濃度為0.8mol·L-1。(

)×××(4)同一反應用不同物質表示的化學反應速率可能不同,它們表示的意義也不同。(

)(5)Na、Mg、Al的金屬性決定了它們的單質與水反應的速率大小。(

)(6)改變壓強,化學反應速率必然改變。(

)(7)用鐵與硫酸反應制取氫氣時,硫酸濃度越大,生成氫氣的速率越大。(

)(8)100mL1mol·L-1的鹽酸與鋅片反應,加入適量的氯化鈉溶液,反應速率不變。(

)×√×××2.在2L密閉容器中,發(fā)生以下反應:2A+B══2C+D。若最初加入的氣體A和氣體B都是4mol,在前10s內A的平均反應速率為0.12mol·L-1·s-1,則10s時,容器中A的物質的量是(

)。A.1.6mol B.2.8molC.2.4mol D.1.2mol答案:A解析:根據(jù)化學反應速率公式,可得Δc(A)=0.12

mol·L-1·s-1×10

s=1.2

mol·L-1,Δn(A)=1.2

mol·L-1×2

L=2.4

mol,故10

s時容器中A的物質的量為4

mol-2.4

mol=1.6

mol。

合作探究·釋疑解惑探究任務1探究任務2

探究任務1化學反應速率的計算與比較問題引領在2L的密閉容器中,加入1molH2和3molI2(氣體),發(fā)生反應H2+I2══2HI(氣體)。在2s末時,測得容器中含有0.4molHI。

H2

+

I2

══2HI起始量/mol 1 3

0變化量/mol 0.2 0.2

0.42s末量/mol 1-0.2 3-0.2

0.41.根據(jù)上述內容,求出該反應的化學反應速率v(H2)、v(I2)、v(HI)。2.在上述反應中,v(H2)、v(I2)、v(HI)并不完全相等,是否矛盾?有何規(guī)律?是否化學反應速率的數(shù)值越大,反應越快?提示:不矛盾。對于同一個反應來說,用不同的物質來表示該反應的速率時,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。在同一個反應中,各物質的反應速率之比等于方程式中的化學計量數(shù)之比。在同一反應中比較反應速率的大小時,將不同物質表示的反應速率換算成用同一物質表示的反應速率,并換算成相同的單位,然后進行比較,數(shù)值越大,則反應速率越大。3.若在標準狀況下(此時碘為固體),在原容器中加入1molH2和3molI2,反應結束后恢復到標準狀況下,此時測得容器中含有0.4molHI。該過程中能用碘的濃度的變化來描述該反應的反應速率嗎?提示:此時碘為固體,所以不能用碘的濃度的變化來描述該反應的反應速率。歸納提升1.正確理解化學反應速率。2.計算化學反應速率的兩方法。

3.應用“三段式”進行化學反應速率的計算。(1)基本步驟:①確定反應物或生成物的起始加入量;②確定反應過程中各物質的變化量;③確定反應進行至某時刻時各物質的量;④依據(jù)已知條件建立等式關系進行解答;⑤應用化學反應速率之比=濃度變化之比=化學計量數(shù)之比進行計算。(2)計算模式:設A、B兩種氣體的起始濃度分別為amol·L-1、bmol·L-1,反應物A的轉化濃度為mxmol·L-1,B的轉化濃度為nxmol·L-1,則:

mA

+nB══pC+qD4.化學反應速率大小的比較方法。(1)歸一法:若單位不統(tǒng)一,則要換算成相同的單位;若為不同物質表示的反應速率,則要換算成同一物質來表示的反應速率,然后再比較數(shù)值的大小。(2)比值法:比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值,典型例題【例題1】

在容積為2L的密閉容器中進行如下反應:A(氣體)+2B(氣體)══3C(氣體)+nD(氣體),開始時A為4mol,B為6mol,5min末時測得C的物質的量為3mol,D的化學反應速率v(D)=0.2mol·L-1·min-1。請回答下列問題。(1)5min末A的物質的量濃度為

。

(2)前5min內用B表示的化學反應速率v(B)為

。

(3)前5min內A的轉化率為

。(轉化率是指某一反應物的轉化百分率,即轉化率=×100%)

(4)化學方程式中n的值為

。

(5)此反應在四種不同情況下的反應速率分別為:①v(A)=5mol·L-1·min-1

②v(B)=6mol·L-1·min-1

③v(C)=4.5mol·L-1·min-1

④v(D)=8mol·L-1·min-1其中反應速率最快的是

(填編號)。

答案:(1)1.5mol·L-1

(2)0.2mol·L-1·min-1(3)25%(4)2

(5)①解析:D表示的化學反應速率v(D)為0.2

mol·L-1·min-1,則生成D的物質的量濃度為c(D)=0.2

mol·L-1·min-1×5

min=1

mol·L-1。列出以下“三段式”。

A(氣體)+2B(氣體)══3C(氣體)+nD(氣體)(1)由上面分析可知,5

min末A的物質的量濃度為1.5

mol·L-1。(2)前5

min內用B表示的化學反應速率(5)為便于比較,將各物質表示的速率都轉化為A物質表示的速率:①v(A)=5

mol·L-1·min-1;②v(B)=6

mol·L-1·min-1,則v(A)=3

mol·L-1·min-1;③v(C)=4.5

mol·L-1·min-1,則v(A)=1.5

mol·L-1·min-1;④v(D)=8

mol·L-1·min-1,則v(A)=4

mol·L-1·min-1。以上速率中,5

mol·L-1·min-1最大,故反應速率最快的是①?！咀兪接柧?】

反應A+2BC+D,在四種不同情況下的反應速率如下,其中反應進行最快的是(

)。A.v(A)=0.15mol·L-1·min-1B.v(B)=0.6mol·L-1·min-1C.v(C)=0.4mol·L-1·min-1D.v(D)=0.02mol·L-1·s-1答案:D解析:比較不同情況下反應的快慢,可以根據(jù)同一反應中各物質表示的反應速率之比等于方程式中的化學計量數(shù)之比,將各反應速率轉化為用同一物質表示,再進行比較。將選項中的速率都轉化為A的速率,B選項,v(A)=0.3

mol·L-1·min-1;C選項,v(A)=0.4

mol·L-1·min-1;D選項,v(A)=1.2

mol·L-1·min-1。所以四個選項所表示的反應最快的為D選項。

探究任務2影響化學反應速率的因素問題引領1.在下列事實中,什么因素影響了化學反應速率?(1)同濃度、同體積的鹽酸中放入同樣大小的鋅塊和鎂塊,產(chǎn)生氣體有快有慢。(2)硫鐵礦煅燒時需粉碎成細小的礦粒。(3)集氣瓶中有H2和Cl2的混合氣體,在瓶外點燃鎂條時發(fā)生爆炸。(4)熔化的KClO3放出氣泡很慢,撒入少量MnO2很快產(chǎn)生氣體。(5)同樣大小的石灰石分別在0.1mol·L-1的鹽酸和1mol·L-1的鹽酸中反應速率不同。(6)夏天的食品易變霉,冬天就不易發(fā)生該現(xiàn)象。提示:(1)反應物自身的性質

(2)反應物的接觸面積

(3)光

(4)催化劑

(5)反應物的濃度

(6)反應溫度2.食品包裝袋中加入的盛有還原性鐵粉的小包,為什么能顯著延長食品的儲存時間?提示:還原性鐵粉能與食品包裝袋中的氧氣反應,降低氧氣濃度,使變質反應速率減小,從而顯著延長食品的儲存時間。3.在密閉容器中,發(fā)生以下反應:A(氣體)+B(氣體)══C(氣體)。若恒溫恒容下,充入氦氣,對反應速率有何影響?若恒溫恒壓下,充入氦氣,對反應速率又有何影響?提示:歸納提升影響化學反應速率的外界因素。1.濃度。(1)只適用于有氣體參加或在溶液中進行的化學反應。(2)在一定溫度下,固體或純液態(tài)物質的濃度是一個常數(shù),改變其用量,對化學反應速率無影響。(3)化學反應速率與固體顆粒的大小有關,顆粒越小,表面積越大,化學反應速率越大。2.溫度。(1)對任何化學反應都適用,且不受反應物狀態(tài)的影響。(2)升高溫度都能增大化學反應速率,降低溫度都能減小化學反應速率。3.壓強。(1)壓強對化學反應速率的影響,實質是通過改變濃度實現(xiàn)對化學反應速率的影響。(2)由于固體或液體的體積受壓強的影響很小,所以壓強只影響有氣體參加的化學反應的反應速率。(3)改變壓強必須引起反應物或生成物的濃度改變才能改變化學反應速率,否則,化學反應速率不變。(4)壓強改變的常見方式。①恒溫恒容:充入稀有氣體→容器壓強增大→各反應物的濃度不變→化學反應速率不變。②恒溫恒壓:充入稀有氣體→容器容積增大→各反應物的濃度減小→化學反應速率減小。③恒溫:縮小容器容積→容器壓強增大→反應物濃度增大→化學反應速率增大。④恒溫恒容:充入一種反應物→增大反應物濃度→化學反應速率增大。4.催化劑。(1)催化劑參與化學反應,但其質量和化學性質在反應前后保持不變。(2)催化劑只有在適宜的溫度下才能最大限度地顯示其催化作用,不同的催化劑所需要的適宜溫度不一定相同。(3)使用催化劑,可逆反應的正、逆反應速率增大的倍數(shù)相同。典型例題【例題2】

水煤氣是一種綠色環(huán)保的氣體燃料,與煤炭相比,水煤氣的燃燒效率高。近年來研究推出了以生活垃圾熱解處理后的殘渣為原料生產(chǎn)水煤氣的技術工藝,其主要反應為C(固體)+H2O(氣體)══CO(氣體)+H2(氣體)(吸收熱量)?，F(xiàn)將一定量的C(固體)和水蒸氣放在一密閉容器中進行上述反應,下列說法錯誤的是(

)。A.其他條件不變,升高溫度,反應速率增大B.其他條件不變,將容器容積縮小一半,反應速率減小C.恒容時,抽出少量水蒸氣,反應速率減小D.其他條件不變,適當增加C(固體)的質量,反應速率不變答案:B解析:其他條件不變,將容器容積縮小一半,則反應混合物的濃度增大,反應速率增大,B項錯誤;恒容時,抽出少量水蒸氣,減小反應物濃