（新教材適用）2023-2024學(xué)年高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)學(xué)案新人教版選擇性必修1

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡情景切入氫氧化鈉與鹽酸混合即可自動(dòng)發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈉和水，為什么氯化鈉與水混合不會(huì)自動(dòng)發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈉和鹽酸呢？用氫氣和氮?dú)夂铣砂睍r(shí)，即使氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之比為3︰1，它們也不能全部反應(yīng)，這是為什么？氫氣與氧氣的混合物一經(jīng)點(diǎn)燃立即發(fā)生爆炸式反應(yīng)，但在常溫下氫氣與氧氣的混合物卻能長(zhǎng)期存在，這又是為什么？以上問(wèn)題分別涉及化學(xué)反應(yīng)的方向、限度和速率問(wèn)題。知識(shí)導(dǎo)航本章內(nèi)容探究化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向等化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)，是中學(xué)化學(xué)的重要理論之一，也是后面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。本章知識(shí)在結(jié)構(gòu)上分為四節(jié)：第一節(jié)主要學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率——化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，活化能；第二節(jié)主要學(xué)習(xí)化學(xué)平衡——化學(xué)平衡狀態(tài)，化學(xué)平衡常數(shù)，濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響；第三節(jié)主要學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)方向；第四節(jié)主要學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控。學(xué)法指導(dǎo)1．聯(lián)系生產(chǎn)，能力升。本章雖然沒(méi)有具體的化工生產(chǎn)內(nèi)容，但選擇化工生產(chǎn)最適宜的條件必然涉及化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等理論內(nèi)容。2．巧用數(shù)學(xué)，分?jǐn)?shù)提。無(wú)論化學(xué)反應(yīng)速率還是化學(xué)平衡問(wèn)題均涉及計(jì)算的考查，能用數(shù)學(xué)知識(shí)巧妙計(jì)算，提高計(jì)算能力也是解決本部分內(nèi)容的關(guān)鍵點(diǎn)。3．妙用實(shí)例，更易懂。通過(guò)生活實(shí)例，知識(shí)淺顯易懂，如利用撲克牌和火柴的排列方式，從混亂度的角度對(duì)熵的概念形成粗淺的認(rèn)識(shí)。利用化學(xué)原理解釋生活中的化學(xué)現(xiàn)象，使思考問(wèn)題更全面、更理性、更形象。第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解化學(xué)反應(yīng)速率的定義，會(huì)定量表示化學(xué)反應(yīng)速率。2．掌握化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算。3．學(xué)會(huì)化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定方法，會(huì)比較反應(yīng)速率的大小。核心素養(yǎng)1．通過(guò)學(xué)習(xí)“化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算”，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維。2．通過(guò)學(xué)習(xí)“探究反應(yīng)速率的測(cè)定方法”，培養(yǎng)科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)。北京的故宮是世界著名的古建筑群，是世界珍貴的文化遺產(chǎn)。在保和殿后，有一塊巨大的“云龍陛石”，上面雕刻有精美的蟠龍圖案。但是，近些年浮雕已開(kāi)始受損，一些細(xì)小的花紋已變得模糊不清。在太和殿周?chē)臐h白玉護(hù)欄的蟠龍柱以及吐水龍頭上的花紋也不同程度地受到腐蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上的古建筑在20世紀(jì)所遭受的腐蝕比過(guò)去幾百年甚至上千年所遭受的腐蝕還要嚴(yán)重，有的已面目全非，這真是一場(chǎng)大的災(zāi)難。那么，這場(chǎng)災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)资钦l(shuí)呢？我們知道CaCO3在風(fēng)吹日曬、雨淋時(shí)會(huì)和H2O、CO2反應(yīng)生成可溶性的Ca(HCO3)2而使石雕、建筑受損，但是歷史上幾千年這種腐蝕都是很慢的，為什么上世紀(jì)的腐蝕就這么快呢？現(xiàn)在就讓我們帶著這些問(wèn)題一起走進(jìn)本章知識(shí)的學(xué)習(xí)，揭開(kāi)化學(xué)反應(yīng)神秘的面紗吧！新知預(yù)習(xí)一、化學(xué)反應(yīng)速率1．概念：化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來(lái)表示。2．表達(dá)式：v＝eq\f(Δc,Δt)。其中Δt表示時(shí)間變化；Δc表示濃度變化(取其絕對(duì)值)，常用單位mol·L－1；v表示平均速率，常用單位是mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3．化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法：(1)利用反應(yīng)速率的定義式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)。(2)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。對(duì)于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)來(lái)說(shuō)，v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)＝m︰n︰p︰q。二、化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定1．測(cè)定原理：利用化學(xué)反應(yīng)中與某一種化學(xué)物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。2．測(cè)定方法：①利用能夠直接觀察的某些性質(zhì)測(cè)定：如通過(guò)測(cè)量釋放出一定體積氣體的時(shí)間來(lái)測(cè)定反應(yīng)速率，或通過(guò)測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化來(lái)測(cè)定反應(yīng)速率。②利用科學(xué)儀器測(cè)量：如在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或產(chǎn)物本身有較明顯的顏色時(shí)，可利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來(lái)跟蹤反應(yīng)的過(guò)程和測(cè)量反應(yīng)速率。預(yù)習(xí)自測(cè)1．下列說(shuō)法正確的是(C)A．化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量變化來(lái)表示B．用不同物質(zhì)的濃度變化表示同一時(shí)間內(nèi)同一反應(yīng)的速率時(shí)，其數(shù)值之比等于反應(yīng)方程式中對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之反比C．化學(xué)反應(yīng)速率的單位通常由時(shí)間單位和物質(zhì)的量濃度的單位決定D．在化學(xué)反應(yīng)過(guò)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(xué)反應(yīng)速率為負(fù)值解析：化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量濃度的變化來(lái)表示，A項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)速率均為正值，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．合成氨的反應(yīng)為3H2＋N2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3，其反應(yīng)的速率可分別表示為v(H2)、v(N2)、v(NH3)(單位為mol·L－1·s－1)，則下列關(guān)系正確的是(B)A．v(H2)＝v(N2)＝v(NH3)B．v(H2)＝3v(N2)C．v(N2)＝2v(NH3)D．v(NH3)＝eq\f(3,2)v(H2)3．反應(yīng)4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)在10L密閉容器中進(jìn)行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol，則此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率可表示為(C)A．v(NH3)＝0.010mol·L－1·s－1B．v(O2)＝0.0010mol·L－1·s－1C．v(NO)＝0.0010mol·L－1·s－1D．v(H2O)＝0.045mol·L－1·s－1解析：v(H2O)＝eq\f(0.45mol,10L×30s)＝0.0015mol·L－1·s－1，v(NH3)＝v(NO)＝eq\f(0.3mol,10L×30s)＝0.0010mol·L－1·s－1，v(O2)＝eq\f(0.375mol,10L×30s)＝0.00125mol·L－1·s－1。知識(shí)點(diǎn)1化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算問(wèn)題探究：1.中學(xué)教材中所說(shuō)的反應(yīng)速率是瞬時(shí)速率還是平均速率？2．對(duì)于反應(yīng)CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，能否用CaCO3來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率？3．同一化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示其反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值相同嗎？4．分別用2g鋅粒(假設(shè)顆粒大小基本相同)與40mL1mol·L－1和40mL4mol·L－1H2SO4溶液反應(yīng)，請(qǐng)問(wèn)你有幾種方法分別測(cè)定它們反應(yīng)速率的大?。刻骄刻崾荆?.平均速率。2．不能用固體或純液體的物質(zhì)來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。3．不一定相同；若化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)相同，則反應(yīng)速率相同；否則，不相同。4．(1)測(cè)定收集一定體積的H2所用的時(shí)間。(2)測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)溶液中c(H＋)的變化。(3)測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)Zn粒質(zhì)量的變化。知識(shí)歸納總結(jié)：1．計(jì)算依據(jù)(1)化學(xué)反應(yīng)速率的定義式：v＝eq\f(Δc,Δt)。(2)對(duì)于同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化表示的反應(yīng)速率之比等于相應(yīng)物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，這是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算或換算的依據(jù)。如：對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，有下列恒等式v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)＝a︰b︰c︰d。2．運(yùn)用“三段式”求解化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算題的一般步驟(1)寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。(3)根據(jù)已知條件列方程計(jì)算。例如：反應(yīng) mA(g)＋nB(g)pC(g)eq\f(起始濃度,(mol·L－1)) a b ceq\f(轉(zhuǎn)化濃度,(mol·L－1)) x eq\f(nx,m) eq\f(px,m)eq\f(某時(shí)刻濃度,(mol·L－1)) a－x b－eq\f(nx,m) c＋eq\f(px,m)計(jì)算中注意以下關(guān)系：①對(duì)反應(yīng)物：c(起始)－c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時(shí)刻)。②對(duì)生成物：c(起始)＋c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時(shí)刻)。③各物質(zhì)濃度的轉(zhuǎn)化量之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。④轉(zhuǎn)化率：eq\f(c(轉(zhuǎn)化),c(起始))×100%。典例1在2L的密閉容器中，加入1molH2和3mol的I2，在某溫度下發(fā)生反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)。在2s末時(shí)，測(cè)得容器中含有0.4mol的HI。2s內(nèi)，用H2、I2、HI表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率分別是多少？解析：根據(jù)題意，利用“三段式”法求解。 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 0.4則v(H2)＝0.05mol·L－1·s－1v(I2)＝0.05mol·L－1·s－1v(HI)＝0.1mol·L－1·s－1答案：v(H2)＝0.05mol·L－1·s－1，v(I2)＝0.05mol·L－1·s－1，v(HI)＝0.1mol·L－1·s－1變式訓(xùn)練?某反應(yīng)2A(g)＋B(g)C(g)經(jīng)10s后A的物質(zhì)的量濃度為0.2mol·L－1，B的物質(zhì)的量濃度降低了0.02mol·L－1，則A物質(zhì)的起始濃度為(A)A．0.24mol·L－1 B．0.6mol·L－1C．2.4mol·L－1 D．4.2mol·L－1解析：可逆反應(yīng)2A(g)＋B(g)C(g)，經(jīng)過(guò)10s后，B的濃度降低了0.02mol·L－1，則A的濃度降低了2×0.02mol·L－1＝0.04mol·L－1，因此A的起始濃度為0.2mol·L－1＋0.04mol·L－1＝0.24mol·L－1。知識(shí)點(diǎn)2比較化學(xué)反應(yīng)速率大小的方法問(wèn)題探究：1.已知反應(yīng)A(g)＋2B(g)C(g)中，若知道A表示的反應(yīng)速率，能否確定其他物質(zhì)表示的反應(yīng)速率？2．比較化學(xué)反應(yīng)速率大小時(shí)要注意哪些問(wèn)題？探究提示：1.能。根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比來(lái)求算。2．對(duì)于同一化學(xué)反應(yīng)的速率，用不同物質(zhì)表示時(shí)數(shù)值可能不同，但表示的意義相同?？蓪⒉煌镔|(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)進(jìn)行比較，同時(shí)要注意單位要一致。知識(shí)歸納總結(jié)：化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法：(1)定性比較。通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(如氣泡產(chǎn)生快慢、沉淀生成快慢等)來(lái)定性比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小。(2)定量比較同一化學(xué)反應(yīng)中，不同物質(zhì)來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值可能不同，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。常用以下兩種方法：①歸一法：②比值法：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)速率與其對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值進(jìn)行比較，比值大的化學(xué)反應(yīng)速率大。如對(duì)于反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，若eq\f(v(A),a)>eq\f(v(B),b)，則A表示的化學(xué)反應(yīng)速率較大。典例2對(duì)于反應(yīng)N2(g)＋3H2O(g)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)，在不同時(shí)間段內(nèi)所測(cè)反應(yīng)速率如下，則表示該化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行最快的是(B)A．v(NH3)＝1.5mol·L－1·min－1B．v(N2)＝1.2mol·L－1·min－1C．v(H2O)＝1.67mol·L－1·min－1D．v(O2)＝1.5mol·L－1·min－1解析：將選項(xiàng)中的各反應(yīng)速率換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，然后比較。變式訓(xùn)練?在一定條件下，對(duì)于反應(yīng)A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)來(lái)說(shuō)，以下化學(xué)反應(yīng)速率中，表示化學(xué)反應(yīng)速率最大的是(B)A．v(A2)＝0.8mol·L－1·s－1B．v(A2)＝60mol·L－1·min－1C．v(AB3)＝1.0mol·L－1·s－1D．v(B2)＝1.2mol·L－1·s－1解析：解此類(lèi)題目要先統(tǒng)一單位，然后利用化學(xué)反應(yīng)速率之比等于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比轉(zhuǎn)化為同一種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率再進(jìn)行比較。若都轉(zhuǎn)化為用A2表示的反應(yīng)速率且單位統(tǒng)一為mol·L－1·s－1，則A項(xiàng)中v(A2)＝0.8mol·L－1·s－1，B項(xiàng)中v(A2)＝1mol·L－1·s－1，C項(xiàng)中v(A2)＝0.5mol·L－1·s－1，D項(xiàng)中v(A2)＝0.4mol·L－1·s－1，則化學(xué)反應(yīng)速率最大的是B項(xiàng)。對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的理解(1)同一化學(xué)反應(yīng)中，選用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，其數(shù)值可能相同也可能不同，但它們表示的意義卻是完全相同的。因此，表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)必須指明用哪種物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)。(2)由于在反應(yīng)中純液體和固體的濃度是恒定不變的，因此對(duì)于有純液體或固體參加的反應(yīng)一般不用純液體或固體來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。(3)在同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，無(wú)論選用反應(yīng)物還是生成物來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率，其值均為正值。(4)化學(xué)反應(yīng)速率通常是指某一段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時(shí)反應(yīng)速率。1．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說(shuō)法正確的是(D)A．化學(xué)反應(yīng)速率是指在一段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物物質(zhì)的量的減少或生成物物質(zhì)的量的增加量B．化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol·L－1·min－1，是指反應(yīng)經(jīng)過(guò)1min后，某物質(zhì)的濃度是0.2mol·L－1C．對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)現(xiàn)象越明顯D．化學(xué)反應(yīng)速率可以衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢解析：化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示，故A錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol·L－1·min－1，是指反應(yīng)經(jīng)過(guò)1min后，某物質(zhì)的濃度減少或增加0.2mol·L－1，故B錯(cuò)誤；有些反應(yīng)無(wú)明顯的現(xiàn)象，如酸堿中和反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)速率可以衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢，故D正確。2．已知：4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)，若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，則下列關(guān)系正確的是(D)A．4v(NH3)＝5v(O2)B．5v(O2)＝6v(H2O)C．2v(NH3)＝3v(H2O)D．4v(O2)＝5v(NO)解析：對(duì)于化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率，速率比等于方程式中各種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比，所以5v(NH3)＝4v(O2)，A錯(cuò)誤；6v(O2)＝5v(H2O)，B錯(cuò)誤；6v(NH3)＝4v(H2O)，所以3v(NH3)＝2v(H2O)，C錯(cuò)誤；4v(O2)＝5v(NO)，D正確。3．反應(yīng)：3A(g)＋B(g)=2C(g)＋2D(g)，在不同條件下，用不同物質(zhì)表示其反應(yīng)速率，分別為①v(A)