2.1.1化学反应速率 学案（含答案）

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1、第一节第一节 化学反应速率化学反应速率 第第 1 1 课时课时 化学反应速率化学反应速率 核心素养发展目标 1.变化观念：了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应 可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。2.证据推理：根据化学反应速率的测定原 理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推 理素养。 一、化学反应速率及其测定 1化学反应速率的概念及其表示方法 2化学反应速率的测定 (1)测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。 (2)测定方法 直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。 科学仪器测定：如反应体

2、系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜 色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速 率。 (1)化学反应方程式中，任何一种物质均可用 vc t求出该物质表示的化学反应速率( ) (2)化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( ) (3)化学反应速率越大，化学反应的现象越明显( ) (4)同一化学反应中，不同物质表示的化学反应速率可能数值不同，但表示的意义(快慢)相同 ( ) (5)化学反应速率为 0.6 mol L 1 min1 是指 1 min 时某物质的浓度为 0.6 mol L 1( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 反

3、应：4A(s)3B(g)2C(g)D(g) (1)完成下列表格，并计算该反应的化学反应速率 B C D 起始浓度 1 mol L 1 0 0 浓度变化量 0.6 mol L 1 0.4 mol L 1 0.2 mol L 1 2 min 末 0.4 mol L 1 0.4 mol L 1 0.2 mol L 1 v(B)0.3 mol L 1 min1； v(C)0.2 mol L 1 min1； v(D)0.1 mol L 1 min1。 (2)根据以上数据，思考对于同一反应，用不同物质表示的反应速率的数值相同吗？与化学计 量数之间有什么关系？ 答案 用不同物质表示的反应速率的数值可能不同。

4、反应速率的数值之比等于化学计量数之 比。 (3)有同学根据(2)中结论求出了 A 表示的反应速率是 0.4 mol L 1 min1， 你认为是否正确， 原 因是什么？ 答案 不正确，固体或纯液体在反应中认为浓度不变，所以不能用固体、纯液体的浓度变化 来表示化学反应速率。 (4)以上所求的反应速率是 2 min 末时的瞬时速率吗？ 答案 不是，是 2 min 内的平均速率。 二、化学反应速率的计算和比较 1化学反应速率的计算 (1)公式法： vc t n Vt 特别提醒 如果题目中给出的是物质的量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变 化量。 浓度的变化量 cc(某时刻)c(初始) 所以一

5、般 c(反应物)为负值，c(生成物)为正值， 而 v 是标量，只有正值，所以在计算反应速率时， v(反应物)c反应物 t v(生成物)c生成物 t (2)运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。 对于一个化学反应：mAnB=pCqD，v(A)cA t ，v(B)cB t ，v(C)cC t ， v(D)cD t ，且有：vA m vB n vC p vD q 。 (3)“三段式”法 求解化学反应速率计算题的一般步骤： a写出有关反应的化学方程式； b找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比； c根据已知条件列方程计算。 反应： mA(g)nB(g)

6、pC(g) 起始浓度/mol L 1 a b c 转化浓度/mol L 1 x nx m px m 某时刻(t s)浓度/mol L 1 ax bnx m c px m 再利用化学反应速率的定义式求算 v(A)x t mol L 1 s1； v(B)nx mt mol L 1 s1； v(C)px mt mol L 1 s1。 计算中注意以下量的关系。 对反应物：c(起始)c(转化)c(某时刻)； 对生成物：c(起始)c(转化)c(某时刻)； 转化率c转化 c起始100%。 2化学反应速率的比较方法 (1)定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满

7、所 需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如 K 与水反应比 Na 与水反应剧烈，则反应速 率：KNa。 (2)定量比较 “一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 “二化”：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，或分别除以相应 物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 “三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 1根据 ct 图像确定化学方程式及速率 T 时，在 0.5 L 的密闭容器中，反应过程中 A、B、C 的浓度变化如图所示： (1)10 s 内 v(B) 。 (2)该反应的化学方程式为 。 答案 (1)0.06 mol L

8、1 s1 (2)A3B2C 解析 (1)由图像知，v(B)0.70.1 mol L 1 10 s 0.06 mol L 1 s1。 (2)由图像计算出 c(A)c(B)c(C)0.20.60.4132，故化学方程式为 A 3B2C。 2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 v(A)0.15 mol L 1 min1 v(B)0.01 mol L 1 s1 v(C)0.40 mol L 1 min1 v(D)0.45 mol L 1 min1 则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为 。 答案 解析 方法一：将以不同物质表示的反应速率换算为用同一物质同一单位表

9、示的速率，再比 较速率数值的大小。若以物质 A 为标准，根据用不同物质表示同一反应的速率时，速率之比 等于各物质的化学计量数之比， 将的反应速率换算为用物质A表示的反应速率， 则有： v(A)1 3v(B) 1 30.01 mol L 1 s160 s min10.20 mol L1 min1 v(A)1 2v(C) 1 20.40 mol L 1 min10.20 mol L1 min1 v(A)1 2v(D) 1 20.45 mol L 1 min10.225 mol L1 min1 故反应在不同情况下进行的快慢顺序为。 方法二：首先将反应速率单位统一为 mol L 1 min1，则v(B

10、)0.60 mol L1 min1，然后根 据反应速率与对应物质化学计量数之比的大小进行判断。 由化学方程式 A(g)3B(g)2C(g) 2D(g)得出： vA 1 0.15 mol L 1 min1 vB 3 0.20 mol L 1 min1 vC 2 0.20 mol L 1 min1 vD 2 0.225 mol L 1 min1 故反应在不同情况下进行的快慢顺序为。 由 n(或 c)t 图像确定化学方程式的方法 (1)看趋势，定位置 观察图像，n(或 c)随时间逐渐减小的物质为反应物，反之为生成物。 (2)看变化量，定系数 由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，

11、从而确定各物质的化学计量 数。 (3)看是否共存，定符号 根据图像观察各物质是否最终共存(即是否有物质反应完)，从而判断该反应是否为可逆反应， 确定在方程式中用“=”还是“”。 随堂演练 知识落实 1在反应 N23H22NH3中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了 0.6 mol L 1，在此段 时间内用 H2表示的平均反应速率为 0.45 mol L 1 s1，则此段时间是( ) A1 s B2 s C44 s D1.33 s 答案 B 解析 已知用 H2表示的平均反应速率为 0.45 mol L 1 s1，则用 NH 3表示的平均反应速率为 v(NH3)2 3v(H2) 2 30.45 m

12、ol L 1 s10.3 mol L1 s1，所以 t 0.6 mol L 1 0.3 mol L 1 s12 s。 2 已知 4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)， 若化学反应速率分别用 v(NH3)、 v(O2)、 v(NO)、 v(H2O)(单位：mol L 1 s1)表示，则下列关系正确的是( ) A.4 5v(NH3)v(O2) B.5 6v(O2)v(H2O) C.2 3v(NH3)v(H2O) D.4 5v(O2)v(NO) 答案 D 解析 该反应中 v(NH3)v(O2)v(NO)v(H2O)4546，根据上述关系分析选项，推 知 D 项正确。 3对于反应：4

13、NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，下列为四种不同情况下测得的反应速 率，其中表明该反应进行最快的是( ) Av(NH3)0.2 mol L 1 s1 Bv(O2)0.24 mol L 1 s1 Cv(H2O)15 mol L 1 min1 Dv(NO)9 mol L 1 min1 答案 A 解析 首先将四个答案的单位变为相同单位， A为0.260 mol L 1 min112 mol L1 min1， B 为 0.2460 mol L 1 min114.4 mol L1 min1。再将四个速率都除以各自的化学计量数， 比较大小。 4对于反应 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(N

14、O3)22NO4H2O，在测量化学反应速率时，以下 相关性质不可以利用的是( ) A气体的体积和体系的压强 B溶液颜色的深浅 C固体物质的体积 DH 浓度的变化 答案 C 解析 与化学反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以 加以利用，包括能够直接观察的某些性质(如释放出气体的体积和体系压强)，也包括必须依 靠科学仪器才能测量的性质(如颜色的深浅)，故 A、B、D 三项可以利用。 5将 5.6 g 铁粉投入 100 mL 2 mol L 1 的硫酸中，2 min 后铁恰好完全溶解。下列有关该反应 速率的表示正确的是(忽略溶液体积的变化)( ) A用铁表示的反应速率

15、为 0.5 mol L 1 min1 B用硫酸表示的反应速率为 0.5 mol L 1 min1 C用硫酸亚铁表示的反应速率为 0.25 mol L 1 min1 D用氢气表示的反应速率为 0.5 mol L 1 min1 答案 B 解析 发生的化学反应为 FeH2SO4=FeSO4H2，溶液中浓度发生变化的只有反应物硫 酸和生成物硫酸亚铁。5.6 g Fe 的物质的量为 0.1 mol，故反应消耗 H2SO4的物质的量生成 FeSO4的物质的量0.1 mol，v(H2SO4)v(FeSO4) 0.1 mol 2 min0.1 L0.5 mol L 1 min1。 6把 0.3 mol X 气

16、体和 0.4 mol Y 气体混合于 2 L 密闭容器中，使它们发生如下反应：4X(g) 5Y(g)=nZ(g)6W(g)，2 min 末生成 0.3 mol W。若测知 Z 的浓度变化表示的反应速率为 0.05 mol L 1 min1。计算： (1)前 2 min 内用 Y 的浓度变化表示的反应速率为 mol L 1 min1。 (2)化学方程式中 n 的值是 。 (3)X 的转化率为 。 答案 (1)0.062 5 (2)4 (3)66.7% 解析 列出三段式： 4X(g)5Y(g)=nZ(g)6W(g) 起始量/mol 0.3 0.4 0 0 变化量/mol 0.2 0.25 0.05n 0.3 2 min 末量/mol 0.1 0.15 0.05n 0.3 (1)v(Y) 0.25 mol 2 L2 min0.062 5 mol L 1 min1。 (2)v(Z) 0.05n mol 2 L2 min0.05 mol L 1 min1， 解得 n4。 (3)X 的转化率为：0.2 mol 0.3 mol100%66.7%。