6.2.1 化学反应的速率(解析版)-【帮课堂】2023-2024学年高一化学同步学与练(人教版2019必修第二册).docx
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- 帮课堂 6.2.1 化学反应的速率解析版-【帮课堂】2023-2024学年高一化学同步学与练人教版2019必修第二册 6.2 化学反应 速率 解析 课堂 2023 2024 学年 高一化学 同步
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1、第二节 化学反应的速率与限度第1课时 化学反应的速率1知道化学反应速率的表示方法。2通过实验探究影响化学反应速率的因素。3认识化学变化是有条件的,学会运用变量控方法研究化学反应。一、化学反应速率及其表示方法1概念化学反应速率是表示化学反应过程进行快慢的物理量。2表示方法(1)表示:用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)表示。(2)表达式:v或v(3)单位:molL1min1或molL1s1。3实例探究已知合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g),其浓度数据如下:N2H2NH3起始浓度/(molL1)1.03.002 s末浓度/(molL1)0.61.80.8(1)
2、2 s末,N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少?则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少?答案:2 s末,c(N2)(1.00.6) molL10.4 molL1c(H2)(3.01.8) molL11.2 molL1c(NH3)(0.80) molL10.8 molL12 s内v(N2)0.2 molL1s1v(H2)0.6 molL1s1v(NH3)0.4 molL1s1。(2)同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值是否相同?表示的反应快慢是否相同?用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律?答案:同一反应
3、在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但都表示该反应的反应速率,意义相同;用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比等于其化学计量数之比。二、影响化学反应速率的因素1实验探究外界条件对化学反应速率的影响(1)温度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象产生气泡速率最慢产生气泡速率较快产生气泡速率最快实验结论对于反应2H2O22H2OO2来说,温度升高,H2O2的分解速率加快(2)浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象装有12% H2O2溶液的试管中产生气泡的速率较快实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快(3)催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象有少
4、量气泡出现产生大量气泡产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快2影响化学反应速率的因素(1)内因反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)浓度:增大反应物的浓度,化学反应速率加快,反之减小。压强:对有气体参加的反应,增大压强,化学反应速率加快,反之减小。温度:升高温度,化学反应速率加快,反之减小。使用催化剂,能改变化学反应速率。其他因素:固体反应物的表面积、光照、电磁波、溶剂等。问题一 化学反应速率及其表示方法【典例1】(1)在反应A(g)3B(g)=2C(g)中,若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 molL1m
5、in1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为_ molL1min1。(2)在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生反应,3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为_。(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)B(g)2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 molL1s1,则在2 s 时,容器中有_ mol A,此时C的物质的量浓度为_。答案:(1)0.6(2)0.05 molL1s1(3)8.80.08 molL1解析:(1)根据化学方程式中的化学
6、计量数关系:,v(B)3v(A)30.2 molL1min10.6 molL1min1。(2)解法一:3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol1.9 mol0.1 mol,根据化学方程式N23H22NH3,可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol,根据化学反应速率的计算公式,v(H2)0.05 molL1s1。解法二:先计算出用N2表示的化学反应速率:v(N2) molL1s1,再根据化学方程式的计量数关系,计算出用H2表示的化学反应速率:v(H2)3v(N2)0.05 molL1s1。(3) 3A(g) B(g) 2C(g)起始浓度/(molL1)1.00.50转化浓度/(mo
7、lL1)0.0620.120.040.082 s时浓度/(molL1)1.00.120.880.50.040.460.08则2 s时,n(A)0.88 molL110 L8.8 mol,c(C)0.08 molL1。【归纳小结】1对化学反应速率的理解(1)在同一化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率可能不同,但意义相同,故描述反应速率时必须指明具体物质。(2)固体或纯液体的浓度为常数,c=0,因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率。(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,不是某一时刻的速率。(4)用不同物质表示化学反应速率时:化学反应速率之比=化学计量数之比。2化学反应速率的计算方
8、法(1)定义式法:利用公式v计算化学反应速率,也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。(2)关系式法:同一反应中,化学反应速率之比物质的量浓度变化量之比物质的量变化量之比化学计量数之比。另外,也可以利用该等量关系书写未知的化学方程式或找各物质的速率关系。【变式练1-1】下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是()A化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B在容积不变的反应容器中,化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增来表示C若某化学反应在某段时间内的反应速率为0.5 molL1s1,就是指在该段时间内反应物和生成物的浓度变化量都为0.5 molL1D化
9、学反应速率是可以通过实验测定的答案:C解析:若某化学反应的反应速率为0.5 molL1s1,是指用某一物质表示的平均反应速率,与其他物质的反应速率不一定相等,并且未告诉时间范围,无法计算浓度变化量,故C项错误。【变式练1-2】1 L的密闭容器中,发生反应4A(s)3B(g)=2C(g)D(g),经2 min后B的浓度减少0.6 molL1。对此反应速率的正确表示是()A用A表示的反应速率是0.4 molL1min1B用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是321C在2 min末的反应速率用B表示是0.3 molL1min1D在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小,用C表示的速率的值逐渐增大
10、答案:B解析:A为固体,一般不用固体表示反应速率,所以A项错误;同一反应中,用不同物质表示的速率与方程式中各物质的计量数成正比,B项正确;C项中,反应速率为平均值,并非2 min末的速率,C项错误;同一时间段内,用反应物、生成物表示的速率的意义是相同的,变化趋势也是一样的,D项错误。【变式练1-3】某温度下,浓度都是1 molL1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成Z,反应2 min后,测得参加反应的X2为0.6 molL1,用Y2变化表示的反应速率v(Y2)0.1 molL1min1,生成的c(Z)0.4 molL1,则该反应方程式为() A3X2Y22X3YB2X2Y22X2YCX2
11、2Y22XY2DX23Y22XY3答案:A解析:Y2的反应速率v(Y2)0.1 molL1min1,则反应的Y2的浓度变化为0.1 molL1min12 min0.2 molL1,可以得到在反应过程中各物质的浓度变化为X2为0.6 molL1、Y2为0.2 molL1、Z为0.4 molL1,故反应的方程式为3X2Y22X3Y。问题二 化学反应速率的大小比较【典例2】已知反应4CO2NO2N24CO2在不同条件下的化学反应速率如下:v(CO)1.5 molL1min1v(NO2)0.01 molL1s1v(N2)0.4 molL1min1v(CO2)1.1 molL1min1请比较上述4种情况
12、反应的快慢:_(由大到小的顺序)。答案:解析:经转化可表示为v(CO)2v(NO2)0.02 molL1s11.2 molL1min1;v(CO)4v(N2)1.6 molL1min1;v(CO)v(CO2)1.1 molL1min1。【归纳小结】化学反应速率大小的比较方法(1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若为不同物质表示的反应速率,则要换算成同一物质来表示反应速率,再比较数值的大小。(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g),比较与,若,则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。【变式练2-1】H2、N2合成N
13、H3的反应中,当分别用以下各种物质表示反应速率时,则反应速率最快的是()Av(N2)0.6 molL1min1Bv(NH3)0.9 molL1min1Cv(H2)1.2 molL1min1Dv(H2)0.025 molL1s1答案:A解析:N23H22NH3,同一反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比,把这些反应速率都换算成H2的反应速率。A项,v(H2)3v(N2)1.8 molL1min1;B项,v(H2)v(NH3)1.35 molL1min1;C项,v(H2)1.2 molL1min1;D项,v(H2)0.025 molL1s11.5 molL1min1。问题三 影响化学反应速
14、率的因素【典例3】在带有活塞的密闭容器中发生如下反应:3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g),分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”),阐述理由。(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)_,理由_。(2)保持容器的体积不变,增加水蒸气的通入量_,理由_。(3)保持容器内压强不变,充入一定量的氩气_,理由_。(4)保持容器的容积不变,充入一定量的氩气_,理由_。答案:(1)不变纯固体的浓度视为常数,改变用量不影响化学反应速率(2)变大增大反应物浓度加快化学反应速率(3)变小保持压强不变,充入氩气,容器体积增大,水蒸气的浓度变小,因而化学反应速率变小(
15、4)不变容器的容积不变,充入氩气,反应物和生成物的浓度均不改变,因而化学反应速率不变【归纳小结】外界因素对化学反应速率的影响(1)在浓度对化学反应速率的影响中,“浓度”是指反应物的浓度,但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意,浓度改变不能过犹不及,如金属铝与稀硫酸反应生成氢气,若变成浓硫酸则发生钝化现象。(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析,若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。(3)升高温度,反应速率一定加快。温度每升高10,速率一般变为原来的24倍。(4)压强对速率影响的几种情况有气体参加的反应,
16、改变压强对反应速率的影响实质是改变体积,使反应物的浓度改变。压缩体积或充入气态反应物,使压强增大,都能加快化学反应速率。充入非反应气体对化学反应速率的影响a.恒容时:充入非反应气体压强增大,但各物质浓度不变反应速率不变。b.恒压时:充入非反应气体压强不变体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。【变式练3-1】下列条件一定能使化学反应速率增大的是()增加反应物的物质的量 升高温度 缩小反应容器的体积 加入生成物A只有BCD全部答案:A解析:增加反应物的物质的量不一定改变反应物的浓度。反应物、生成物为固态或纯液态时增加反应物的物质的量,都不影响反应速率,错误;缩小反应容器的体积可以增大有气体参与的反应
17、的化学反应速率,对没有气体参与的反应的反应速率无影响。【变式练3-2】容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)3H2(g)W(s)3H2O(g),下列说法不正确的是()A将容器的体积缩小一半,其反应速率增大B保持体积不变,充入氩气,其反应速率不变C保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率增大D保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率减小答案:C解析:将容器的体积缩小一半,导致压强增大,气体浓度增大,则反应速率增大,故A正确;保持体积不变,充入氩气,参加反应气体的浓度不变,则其反应速率不变,故B正确;保持压强不变,充入氖气,则容器体积增大,参加反应气体的浓度减小,H
18、2O(g)的生成速率减小,故C错误、D正确。问题四 变量控制探究影响化学反应速率的因素【典例4】下列条件下的反应,放出氢气最快的是()选项金属(相同粉末状)和物质的量(mol)酸的浓度和体积(mL)反应温度AFe0.13 molL1HCl1020 BAl0.13 molL1HCl1020 CCu0.14 molL1H2SO41020 DMg0.16 molL1稀HNO31020 答案:B解析:因决定化学速率的因素是反应物本身的性质,在上述金属中镁的活泼性最强,但硝酸与金属反应得不到氢气,4 molL1H2SO4中氢离子的浓度为8 molL1,但Cu与稀硫酸不反应,金属与酸反应的本质是与氢离子反
19、应,3 molL1HCl中氢离子的浓度为3 molL1,Al比Fe活泼,所以放出氢气最快的是B项。【归纳小结】变量控制探究影响化学反应速率的因素变量控制探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系统实验,找出变量对反应速率的影响。【变式练4-1】金属Zn与酸反应产生H2的反应速率最大的是()选项温度金属酸A25 Zn粒0.1 molL1盐酸B25 Zn粒0.1 molL1硫酸C50 Zn粉0.1 molL1硫酸D50 Zn粉0.1 molL1盐酸答案:C解析:金属Zn与酸反应的离子方程式为Zn2H=Zn2H2,盐酸为一元
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