2022版新教材化学人教版选择性必修第一册学案:2-1 化学反应速率 WORD版含答案.docx
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1、第二章 化学反应速率与化学平衡第一节 化学反应速率课标要求素养要求课标解读1.知道化学反应平均速率的表示方法,了解测定化学反应速率的简单方法。 2.通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。 3.知道化学反应是有历程的,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。 4.能进行化学反应速率的简单计算,能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响,能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。1.宏观辨识与微观探析:通过实验,从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律,并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析。 2.变化观念与平衡思想:了解化学反应速率的概
2、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。 3.证据推理与模型认知: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,发展基于变量关系的证据推理素养。 4.科学探究与创新意识:通过定性与定量研究影响化学反应速率的因素,提高学生设计探究方案、进行实验探究的能力。 自主学习必备知识知识点一 化学反应速率1.化学反应速率的概念及其表示方法 快慢 减小 增加 浓度 时间 mol/(Ls)(或molL-1s-1) 判一判1.化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( )2.化学反应速率越大,化学反应的现象越明显( )3.同一化学反应中,不同物质表示的化学
3、反应速率可能数值不同,但表示的意义(快慢)相同( )4.化学反应速率为0.6molL-1min-1 是指1min 时某物质的浓度为0.6molL-1 ( )2.化学反应速率的计算对比同一个化学反应,各物质的物质的量浓度变化之比等于对应物质的 化学计量数 之比,各物质的速率之比等于对应物质的 化学计量数 之比。做一做在200 时,将1.00molCH4 和4.20molNO2 充入2L 恒容密闭容器中发生反应:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ,其中CH4 的物质的量随时间的变化情况如下表,前40min 内用NO2 表示的平均反应速率是多少?时间/min01
4、0204050n(CH4)/mol1.000.700.500.200.20答案:由化学方程式中各物质的化学计量数的关系可知,v(NO2)=4v(CH4)=4(1.00-0.20)mol2L40min=0.04molL-1min-1 。3.化学反应速率的测定(1)测定原理根据化学反应速率表达式,任何一种与化学物质的 浓度 有关的可观测量都可以进行测定。(2)测定方法a .直接观察测定:如 气体的体积 和体系的压强等。b .科学仪器测定:在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色变化与 浓度变化 间的比例关系来跟踪反应的过程和测定反应速率。知识点二 影响化学反应速率的因素1.影响因
5、素想一想1在日常生活中,下列做法哪个与化学反应速率有关?答案:。将食品贮存于冰箱中,降低温度,氧化速率减小,使食品保存时间变长,与化学反应速率有关。2.实验探究(1)定性研究影响化学反应速率的因素实验原理:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O2H2O2=催化剂2H2O+O2实验方案设计:影响因素实验步骤实验现象实验结论浓度均出现浑浊和气泡,但后者出现更快增大浓度,化学反应速率 增大 温度混合后均出现浑浊和气泡,但70 热水一组首先出现浑浊和气泡升高温度,化学反应速率 增大 催化剂前者无明显现象,后者出现大量气泡催化剂能 加快 化学反应速率(2)定量研究影响化学反应速率的
6、因素实验步骤:a .取一套装置(如图所示),加入40mL1molL-1 的H2SO4 溶液和锌粒,测量收集10mLH2 所需的时间。b .取另一套装置,加入40mL4molL-1 的H2SO4 溶液和锌粒,测量收集10mLH2 所需的时间。实验现象:锌与H2SO4 溶液反应 产生气泡 (写现象),收集10mL 气体,b 所用时间比a 所用时间 短 。实验结果:加入试剂反应时间(填“长”或“短”)反应速率(填“快”或“慢”)40mL1molL-1H2SO4 溶液 长 慢 40mL4molL-1H2SO4 溶液 短 快 实验结论:4molL-1H2SO4 溶液与锌反应比1molL-1H2SO4 溶
7、液与锌反应的速率 快 。想一想2除本实验测定反应速率的方法外,可行的方案还有哪些?答案:测定一定时间内产生的H2 的体积或者测定一段时间内锌粒的质量变化。3.外因对化学反应速率的影响(1)在一般情况下,当其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率 增大 ;降低反应物浓度,化学反应速率 减小 。升高温度,化学反应速率 增大 ;降低温度,化学反应速率 减小 。催化剂可以改变化学反应速率。(2)大量实验证明,温度每升高 10 ,化学反应速率通常增大为原来的24倍。这表明温度对反应速率的影响非常显著。(3)压强对化学反应速率的影响:对于有气体参加的化学反应,在相同温度下,增大压强(减小容器容积),化
8、学反应速率 增大 ;减小压强(增大容器容积),化学反应速率 减小 。(4)其他影响化学反应速率的因素:如光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。总之,向反应体系输入能量,都有可能改变化学反应速率。知识点三 活化能1.有效碰撞理论(1)基元反应:大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中 每一步反应 都称为基元反应。如2HI=H2+I2 的2个基元反应为2HIH2+2I、2II2 。(2)反应机理:先后进行的 基元反应 反映了化学反应的反应历程,反应历程又称 反应机理 。(3)基元反应发生的先决条件:反应物的分子必须发生 碰撞 ,但并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。(4
9、)有效碰撞(5)活化分子和活化能a .活化分子:能够发生 有效碰撞 的分子。对于某一化学反应来说,在一定条件下,反应物分子中活化分子的百分数是 一定 的。b .活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量 之差 ,叫做反应的活化能。(6)反应物、生成物的能量与活化能的关系图判一判1.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞( )2.活化能大的反应一定是吸热反应( )3.发生有效碰撞的分子一定是活化分子( )4.有效碰撞次数越多,反应速率越快( )2.有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释(1)浓度:反应物浓度增大单位体积内活化分子数 增多 单位时间内有效碰撞的次数 增加 化学反应速率 增大
10、 ;反之,化学反应速率减小。(2)压强:增大压强气体体积缩小反应物浓度增大单位体积内活化分子数 增多 单位时间内有效碰撞的次数 增加 化学反应速率 增大 ;反之,化学反应速率减小。即压强对化学反应速率的影响,可转化成浓度对化学反应速率的影响。(3)温度:升高温度活化分子的百分数 增大 单位时间内有效碰撞的次数 增加 化学反应速率 增大 ;反之,化学反应速率减小。(4)催化剂:使用催化剂改变了反应历程(如图所示),反应的活化能 降低 活化分子的百分数 增大 单位时间内有效碰撞的次数 增加 化学反应速率增大。想一想下列哪些条件的改变可使活化分子百分数增大?增加反应物浓度增大气体的压强升高体系的温度
11、使用催化剂答案:。互动探究关键能力探究点一 化学反应速率的计算与比较知识深化1.化学反应速率的理解2.化学反应速率的计算(1)公式法v=ct=nVt注意:如果题目中给出的是物质的量,在计算反应速率时应先转化为浓度的变化量。浓度的变化量c=c (某时刻)-c (初始),一般c (反应物)为负值,c (生成物)为正值,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)运用同一化学反应中“化学反应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:mA+nB=pC+qD ,v(A)=-c(A)t ,v(B)=-c(B)t ,v(C)=c(C)
12、t ,v(D)=c(D)t ,且有:v(A)m=v(B)n=v(C)p=v(D)q 。(3)根据图、表计算:找出图、表中物质的变化量,再根据公式计算。(4)“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、变化量、某时刻量,变化量之比等于化学计量数之比;c .根据已知条件列方程式计算。如:mA(g)+nB(g)=pC(g)mathrm起始浓度/(molL-1)abcmathrm变化浓度/(molL-1)xnxmpxmmathrm某时刻(ts)浓度/(molL-1)a-xb-nxmc+pxm再利用化学反应速率的定义式求算:v(A)=xtmol
13、L-1s-1,v(B)=nxmtmolL-1s-1,v(C)=pxmtmolL-1s-1 。计算时注意以下量的关系:对于反应物:c (起始)-c (变化)=c (某时刻)对于生成物:c (起始)+c (变化)=c (某时刻)转化率=c(变化)c(起始)100%3.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
14、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,所得数值大的反应速率大。“三比较”:标准统一后比较数值大小,数值越大,反应速率越大。4.计算化学反应速率时的注意事项(1)题给信息物质与所问物质是否一致,如不一致,要根据化学计量数进行换算。(2)如题目给出的是相关物质的物质的量,要结合容器容积换算成物质的量浓度。(3)要关注题给数据的单位。题组过关1.(2021天津和平高二段考)一定温度下,在0.5L 的密闭容器中,X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示,10s 末达到化学平衡状态。则从反应开始到10s 末的反应速率用X 表示是( )A.0.08molL-1s-1B.0
15、.30molL-1s-1C.0.16molL-1s-1D.0.32molL-1s-1答案:C解析:根据题图可知从反应开始到10s 末X 的物质的量减少了(1.2-0.4)mol=0.8mol ,浓度变化量是0.8mol0.5L=1.6molL-1 ,则反应速率是1.6molL-110s=0.16molL-1s-1 。2.关于A(g)+2B(g)3C(g) 的化学反应,下列表示的反应速率最快的是( )A.v(A)=0.6mol/(Lmin) B.v(B)=0.3mol/(Ls)C.v(C)=0.9mol/(Lmin) D.v(C)=1.2mol/(Lmin)答案:B解析:将选项中的反应速率都换成
16、用物质C表示的反应速率,在化学反应中,不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,A项,v(C)=3v(A)=1.8mol/(Lmin) ;B项,v(C)=32v(B)=0.45mol/(Ls)=27mol/(Lmin) ;C项,v(C)=0.9mol/(Lmin) ;D项,v(C)=1.2mol/(Lmin) 。3.将4molA 气体和2molB 气体在2L 的密闭容器中混合,并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)2C(g) ,若经2s 后测得C 的浓度为0.6mol/L ,现有下列几种说法:用物质A 表示的反应速率为0.3mol/(Ls)用物质B 表示的反应速率为0.6mol/
17、(Ls)2s 末物质A 的转化率为70%2s 末物质B 的浓度为0.7mol/L其中正确的是( )A.B.C.D.答案:B解析:根据题意列“三段式”有2A(g)+B(g)2C(g)mathrm起始浓度/(mol/L)210mathrm变化浓度/(mol/L)0.60.30.62s末浓度/(mol/L)1.40.70.6v(A)=0.6mol/L2s=0.3mol/(Ls) ,正确;v(B)=12v(A)=0.15mol/(Ls) ,错误;(A)=0.6mol/L2mol/L100%=30% ,错误;c(B)=0.7mol/L ,正确。4.() 将等物质的量的A、B 混合于2L 的密闭容器中,发
18、生如下反应:3A(g)+B(s)xC(g)+2D(g) ,经5min 后,测得D 的浓度为0.4molL-1 ,C 的平均反应速率是0.12molL-1min-1 ,且此时A、B 的物质的量之比为2:3。下列说法不正确的是( )A.x 是3B.开始时A 的物质的量为2.8molC.5min 内,B 的平均反应速率为0.04molL-1min-1D.5min 末,容器中气体总的物质的量为3.6mol答案:C解析:经5min 后,测得D 的浓度为0.4molL-1 ,则D 的平均反应速率是0.08molL-1min-1 ,C 的平均反应速率是0.12molL-1min-1 ,根据物质的反应速率之比
19、等于化学计量数之比,则0.12molL-1min-1:0.08molL-1min-1=x:2 ,解得x=3 ,A正确;根据题意设起始时A和B 的物质的量均为amol ,列“三段式”:3A(g)+B(s)3C(g)+2D(g)mathrm起始物质的量/molaa00mathrm变化物质的量/mol1.20.41.20.85min末物质的量/mola-1.2a-0.41.20.8根据经5min 后A、B 的物质的量之比为2:3,可得(a-1.2)mol(a-0.4)mol=23 ,解得a=2.8 ,B正确;B是固体,无法计算其平均反应速率,C错误;根据“三段式”可知,5min 末,容器中气体总的物
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