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学案设计 第二章

化学反应与能量

第三节

化学反应的速率和限度

第1课时

化学反应速率及其影响因素

学习目标

1.理解化学反应速率的概念。

2.了解影响化学反应速率的因素。

3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的应用。

自主学习

1.化学反应的快慢如何表示?现实生活中有哪些化学反应较快,哪些化学反应较慢?

2.平均反应速率与瞬时速率是一回事吗?

3.影响化学反应速率的因素有哪些?现实生活中有哪些应用?

课内探究

一、化学反应速率

1.概念:化学反应速率是用来表示化学反应过程进行的

程度的物理量。通常用单位时间内

或

(均取正值)来表示。 2.计算公式:

,单位:

或

或

。 3.化学反应在反应过程中都不是等速进行的,因此某一段时间内的化学反应速率实际上是这一段时间内的

速率,而不是瞬时速率。 4.对于有固体或纯液体参加的反应,一般不用固体或纯液体物质来表示化学反应的速率。因为固体和纯液体物质的浓度是恒定的,用固体或纯液体物质来表示化学反应的速率没有意义。

5.已知反应2SO2+O22SO3在10 L的密闭容器中进行,半分钟后,测得SO3的物质的量增加了0.5 mol,则该时段SO3的平均反应速率为

。

学案设计 二、化学反应速率的大小比较

对同一个化学反应而言,用不同物质表示的反应速率数值

,其数值之比等于

。 【例1】反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g),在不同条件下,用不同物质表示其反应速率,分别为: ①v(A)=0.6 mol/(L·min); ②v(B)=0.45 mol/(L·min); ③v(C)=0.015 mol/(L·min); ④v(D)=0.45 mol/(L·min)。

则此反应在不同条件下进行最快的是(

) A.②③

B.①

C.②④

D.②

三、影响化学反应速率的因素

1.影响化学反应速率的因素包括内因和外因两个方面。内因是

,是决定因素;外因包括浓度、温度、压强、催化剂等,是影响因素。 2.浓度对化学反应速率的影响:

反应物的浓度,反应速率增大;

反应物的浓度,反应速率减小。温度对化学反应速率的影响:升高温度,反应速率

;降低温度,反应速率

。对于有气体参加或生成的反应,压强对速率的影响:增大压强,体积减小,相当于反应物的浓度增大,反应速率

;减小压强,体积增大,相当于反应物的浓度减小,反应速率

。催化剂对化学反应速率的影响:催化剂一般能

化学反应速率。其他如光、电、电磁波、超声波、表面积、溶剂的性质等对化学反应速率也有一定的影响。

【例2】等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得右图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(

)

组别

c(HCl)/(mol/L) 温度/℃

状态

1 2 3 4 2.0 2.5 2.5 2.5 25 30 50 50 块状

块状

块状

粉末状

A.4-3-2-1 B.1-2-3-4 C.3-4-2-1 D.1-2-4-3 【探究1】

1.在一密闭容器里装有氮气和氢气。一定条件下发生反应:N2+3H22NH3。反应开始时,氮气的浓度为2 mol/L,氢气的浓度为5 mol/L,反应开始2 min时,测得容器中氮气的浓度为1.8 mol/L。2 min后氢气的浓度为多少?氨气的浓度为多少?这2 min内氮气的平均反应速率是多少?氢气和氨气的平均反应速率各是多少?2 min内氮气、氢气和氨气的速率之比为多少?

学案设计

【反思】

解答此题,并思考:①同一化学反应,用不同的物质表示其反应速率时,数值相同吗?意义相同吗?②同一化学反应,不同物质表示的反应速率之比与什么有关?

2.某反应2A+B2C在①②两种不同情况下反应,测得同时段在这两种情况下的反应速率:①v(A)=2 mol/(L·s),②v(B)=30 mol/(L·min),试判断:①②两种情况下反应较快的是

。说说你的判断依据,并归纳比较化学反应速率的大小需要注意哪些问题?

【探究2】

1.思考下列问题,体会影响化学反应速率的因素: ①为什么要将食物存放在电冰箱等温度低的地方? ②实验时,通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细,并混匀后再进行反应。原因是什么? ③人们常把固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验,原因是什么? ④实验室常用30%左右的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气,当反应进行一段时间后,气泡变得稀少了(锌粒还有剩余),如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中,气泡又会重新增多起来,原因是什么?

2.实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气,整个反应过程速率的变化如图所示,试分析A~B段速率不断增大的原因及B~C段速率不断减小的原因。

学案设计

随堂检测

1.下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是(

) A.化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的物理量

B.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示

C.在同一个反应中,可以用反应物或生成物来表示反应速率

D.化学反应速率的常用单位有mol/(L·s)和mol/(L·min) 2.在2 L密闭容器中,某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol,则用此反应物表示该反应的平均反应速率为(

) A.0.4 mol·(L·s)-1

B.0.3 mol·(L·s)-1

C.0.2 mol·(L·s)-1

D.0.1 mol·(L·s)-1

3.反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为: ①v(A)=0.15 mol·L-1·s-1

②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1

③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1

④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1该反应进行的快慢顺序为(

) A.②>④>③>① B.④>③>②>①

C.④>③=②>① D.②>③=④>①

4.同质量的锌与稀硫酸反应,欲使反应速率最大,选择下列组合中的反应条件(

) ①锌粒

②锌片

③锌粉

④10%的稀硫酸

⑤15%的稀硫酸

⑥20%的稀硫酸

⑦加热

⑧用冰冷却

⑨不断搅拌

⑩迅速加入锌片后静置

A.②⑥⑦⑩

B.①④⑧⑩

C.③⑤⑦⑨

D.③⑥⑦⑨

5.反应2A+3B

C+2D在2 L的密闭容器中进行,半分钟后,C的物质的量增加了0.3 mol,则此反应的平均速率表达正确的是(

) A.v(C)=0.01 mol·L-1·s-1

B.v(B)=0.03 mol·L-1·s-1

C.v(A)=0.01 mol·L-1·s-1

D.v(D)=0.02 mol·L-1·s-1

6.一定量的盐酸和过量锌粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可以向盐酸中加入适量的(

) A.NaOH固体

B.水

C.CuSO4固体

D.氯化钠溶液

7.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地起反应,生成N2和CO2。对此反应,下列叙述正确的是(

) A.使用催化剂能加快反应

B.升高温度能增大反应的速率

C.改变压强对反应速率没有影响 D.降低温度能加快反应

8.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是(

) A.加热

B.不用稀硫酸,改用98%的硫酸

C.滴加少量CuSO4溶液

D.不用铁片,改用铁粉

9.向四个体积相同的密闭容器中,分别充入一定量的SO2和O2,一定条件下发生反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 甲:500 ℃ 10 mol SO2和5 mol O2

乙:500 ℃ 10 mol SO2和5 mol O2并使用催化剂

丙:450 ℃ 8 mol SO2和5 mol O2

丁:500 ℃ 8 mol SO2和5 mol O2

开始反应时,按反应速率由大到小的顺序排列正确的是(

)

学案设计 A.甲>乙>丙>丁 B.乙>甲>丙>丁

C.乙>甲>丁>丙

D.丁>丙>乙>甲

10.在密闭容器中,通入a mol SO2和b mol O2,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。当其他条件不变时,改变下列条件,将生成SO3的反应速率的变化填入表中空格里。(选填“增大”“减小”或“不变”)

改变条件

①降低温度

②增大O2的浓度

③使用V2O5作催化剂

反应速率变化

④压缩气体,容器体积减小

⑤容器容积不变,通入氖气

参考答案

自主学习

1.一般用化学反应速率来表示,即用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。炸药的爆炸反应很快,溶洞的形成反应较慢。

2.不是一回事。

3.影响化学反应速率的因素包括内因和外因两个方面。内因是反应物本身的性质,是决定因素;外因包括浓度、温度、压强、催化剂、表面积等,是影响因素。

现实生活中诸如低温储存食物、金属防腐、防止塑料老化等都是影响反应速率的具体应用。

课内探究

一、1.快慢

反应物浓度的减小量

生成物浓度的增加量

2.v=

mol/(L·s)

mol/(L·min)

mol/(L·d) 3.平均

5.0.1 mol/(L·min) 二、可能不同

化学计量数之比

【例1】解析:

法一: 在化学反应速率单位相同的前提下,化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=3∶1∶2∶2,则用A表示的化学反应速率分别为: ①v(A)=0.6 mol/(L·min); ②v(A)=3v(B)=1.35 mol/(L·min); ③v(A)=

v(C)=0.022 5 mol/(L·min); ④v(A)=

v(D)=0.675 mol/(L·min)。

则该反应在不同的条件下进行最快的是②。

法二: 在化学反应速率单位相同的前提下,化学反应速率的数值除以相应的化学计量数,数值越大,表示反应速率越快

学案设计 ①v'(A)=②v'(B)=③v'(C)=

=0.2 mol/(L·min); =0.45 mol/(L·min); =0.007 5 mol/(L·min);

④v'(D)==0.225 mol/(L·min)。

答案:D 三、1.反应物本身的性质

2.增大

减小

增大

减小

增大

减小

增大

【例2】解析:其他条件一定时,反应物的浓度越大,化学反应速率越大;温度的升高和固体表面积的增大,即由块状变成粉末状,都能显著增大反应速率。实验1中酸浓度最小,温度最低,故反应速率最小;实验2比实验3的温度低,而其他条件相同,故反应速率前者小于后者;实验4的温度最高,固体接触面积最大,故反应速率最大。

答案:A 【探究1】

1.c(H2)=4.4 mol/L

c(NH3)=0.4 mol/L

v(N2)=0.1 mol/(L·min)

v(H2)=0.3 mol/(L·min) v(NH3)=0.2 mol/(L·min)

v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2 【反思】①数值可能不同,意义相同。②反应速率之比=对应化学计量数之比

2.①

在速率单位不同时,数值大小不能作为判断依据。需注意的问题有将单位换算为一致的前提下,速率数值除以对应化学计量数,数值大者速率大。

【探究2】

1.①温度越低,食物腐败(化学反应速率)越慢。保存在电冰箱等温度低的地方可以延长食物保质期。

②将两种块状或颗粒状的固体药品研细,固体表面积增大,加快了化学反应。

③把固体试剂溶于水配成溶液后,分散质微粒扩散更充分,表面积增大,再进行化学实验,能够加快化学反应。

④随着反应的进行,溶液中H+的浓度降低,化学反应的速率减小,气泡变得稀少了,如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中,H+的浓度升高,气泡又会重新增多起来。

2.A~B段速率不断增大的原因是随反应的进行,反应放热、温度升高,反应速率增大;而B~C段速率不断减小是因为随反应进行,溶液中H+的浓度降低。

随堂检测

1.解析:化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的物质的量浓度来表示。

答案:B 2.解析:直接利用v=计算。

答案:C 3.解析:反应速率数值除以对应化学计量数,数值大者速率大。

答案:C 4.解析:分别考虑影响化学反应速率的各种因素。

答案:D 5.解析:直接利用v= 计算。

学案设计 答案:C 6.解析:A项因NaOH中和了部分盐酸减少了生成氢气的总量,C项因被锌置换出铜形成原电池而加快了反应速率。

答案:BD 7.AB

8.B

9.C 10.(自上而下)减小

增大

增大

增大

不变