第一单元 化学反应速率优质课教案

第一单元

化学反应速率

第1课时

化学反应速率的表示方法

【学习目标】

1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。

2.掌握化学反应速率的简单计算，了解化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢。

一

化学反应速率的应用

【新知探究】

1．化学反应速率是定量描述化学反应进行____________的物理量。通常用单位时间内ΔcΔn__________的减少或____________的增加来表示。其数学表达式为v＝或v＝。

ΔtV·ΔtΔc表示________________________，常用单位________________；

Δt表示______________，常用单位________________。

化学反应速率v的单位：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。

2．在一个容积为2 L的密闭容器中发生反应：2SO2＋O2物质的量为0.8 mol，填写下表：

有关反应物质

物质的量变化(mol) 物质的量浓度变化(mol·L1) －2SO3，经5 s后，测得SO3的SO2

0.8

O2

0.4

SO3

0.8

化学反应速率(mol·L1·s1) －－速率之比

3.分析上表可知：

v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝______ (1)一般来说，随着反应的逐渐进行，反应物浓度会逐渐________，化学反应速率也会逐渐________。因此，化学反应速率通常是指某一段时间内的________反应速率，而不是________反应速率。

(2)在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率时，其________可能相同也可能不相同，但表示的________相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在v的后面将该物质的________用括号括起来。

(3)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比＝________________________＝

物质的量变化之比＝____________________。

【归纳总结】

化学反应速率的计算

ΔcA(1)公式法：利用v(A)＝计算

Δt注意：Δc(A)指物质A________变化，而不是物质的量的变化。

(2)化学计量数法：利用化学反应速率之比＝____________________。

(3)三段式法：利用起始量、变化量、一段时间后量的关系计算

例如：反应

mA

＋

nB

－

pC 起始浓度(mol·L1)

a

b

c

转化浓度(mol·L1)

x

－nxpx

mmnxpx－某时刻浓度(mol·L1)

a－x

b－

c＋

mmv(B)＝nx。

mΔt计算中注意以下量的关系：

①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻) ②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻) 【活学活用】

1．反应4A(g)＋5B(g)===4C(g)＋6D(g)在5 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下列论述正确的是(

) A．A的平均反应速率是0.010 mol·L1·s1

－－B．容器中含D的物质的量至少为0.45 mol C．容器中A、B、C、D的物质的量比一定是4∶5∶4∶6 D．容器中A的物质的量一定增加了0.3 mol 2．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·L1·min1

②v(B)＝0.01 mol·L1·s1

－－③v(C)＝0.40 mol·L1·min1

－－④v(D)＝0.45 mol·L1·min1

－－则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为________。

方法提升

比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法

“一看”：看化学反应速率的单位是否统一；

“二化”：将不同的化学反应速率转化为同一种物质的化学反应速率或分别除以相应物质的化学计量数；“三比较”：比较同一种物质的化学反应速率的数值或分别除以相应物质

的化学计量数。之后的数值，数值越大，反应速率越大。如反应aA(g)＋bB(g)===cC(g)，vAvBvAvB比较与，若>，则v(A)表示的反应速率>v(B)表示的反应速率。

abab二

化学反应速率的测定

【新知探究】

1．已知CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，你有几种方法测得该反应的反应速率？试判断实验的可行性设计。

2．设计实验测定盐酸与碳酸钙的反应速率，按下列实验步骤完成实验：

①按下图装置安装仪器，并检查装置气密性，加入5 g碳酸钙然后快速加入20 mL 1 mol·L1－的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的时间。

②用相同的装置换用20 mL 4 mol·L回答下列问题：

(1)实验中所用仪器有哪些？

(2)观察到的现象是什么？

(3)某学生的实验记录如下，计算填写下表：

速率(mL·s1) －－1的盐酸，测量收集10 mL CO2所用的时间。

反应时间(s)

20 8 CO2生成

1 mol·L4 mol·L

－1盐酸

盐酸

－1

(4)你能得出的实验结论是什么？

(5)该实验中的注意事项有哪些？

【归纳总结】

化学反应速率的测定

化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系内的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其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。如：

(1)利用能够直接观察的某些性质测定，如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。

(2)利用依靠科学仪器才能测量的性质进行测定，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。

(3)在溶液中，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用比色的方法测定溶液颜色深浅和溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。

【活学活用】

3．用纯净的CaCO3与100 mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是(

)

A．OE段表示的平均速率最快

B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.04 mol·L1·min1

－－C．OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7 D．G点表示收集的CO2的量最多

4．某温度时，在2 L的密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示。

(1)根据下表中数据，在下图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线：

t/min 0 1 3 5 9 10 14 X/mol 1.00 0.90 0.75 0.65 0.55 0.55 0.55 Y/mol 1.00 0.80 0.50 0.30 0.10 0.10 0.10 Z/mol 0.00 0.20 0.50 0.70 0.90 0.90 0.90

(2)体系中发生反应的化学方程式是__________________________________________。

(3)列式计算该反应在0～3 min时间内产物Z的平均反应速率。

方法提升

化学反应速率图像分析

(1)看清曲线的起点、终点、拐点。

(2)看清曲线的变化趋势。

(3)看清纵坐标、横坐标代表的意义。

【学习小结】

—表达式：v＝ΔcΔt化学反应速率——计算计算大小，比较快慢—测定方法气体体积变化，浓度变化，显色时间等【达标检测】

1．下列有关化学反应速率的说法中正确的是(

) A．对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显

—概念：定量描述化学反应进行快慢的物理量

B．化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加来表示

C．若某化学反应的反应速率为0.5 mol·L1·s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度－－变化都为0.5 mol·L1

－D．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度

2．在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·L1，在此－－－段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L1·s1，则此段时间是(

) A．1 s

C．44 s

B．2 s D．1.33 s 3．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是(

) A．v(W)＝3v(Z)

C．2v(X)＝v(Y)

B．2v(X)＝3v(Z) D．3v(W)＝2v(X) B(g)＋nC(g)。反应到3 4．将化合物A的蒸气1 mol充入0.5 L容器中加热分解：2A(g)

－min时，容器内A的浓度为0.8 mol·L1，测得这段时间内，平均速率v(C) ＝0.6 mol·L1·min1，则化学反应方程式中n值为________，v(B)＝________。

－－5．如图表示的是在800 ℃时，含有A、B、C三种气体的体系中各物质浓度随时间变化的情况，请回答：

(1)该反应的反应物是________。

(2)该反应的化学方程式是_______________________________________。

(3)2 min内，A物质的平均反应速率为_________________________________________。

答案精析

一、

新知探究

1．快慢程度

反应物浓度

生成物浓度

某物质浓度的变化

mol·L1

时间变化

s、min或h

mol·L1·s1或mol·L1·min1

－－－－－2．(从左到右，从上到下)0.4

0.2

0.4

0.08

0.04

0.08 2∶1∶2 3．(1)减小

减慢

平均

瞬时

(2)数值

意义

化学式

(3)物质的量浓度变化之比

化学计量数之比

归纳总结

(1)浓度的

(2)化学计量数之比

活学活用

1．B

[依据化学平衡的三段式列式，半分钟后，C的物质的量增加了0.3 mol；

4A(g)＋5B(g)===4C(g)＋6D(g) 起始量(mol)

x

y

0

0 变化量(mol)

0.3

0.375

0.3

0.45 平衡量(mol)

x－0.3 y－0.375

0.3

0.45 A的平均反应速率＝0.3 mol÷(5 L×30 s)＝0.002 0 mol·L1·s1；A项错误；起始量不定，容－－器中含D物质的量至少为0.45 mol，B项正确；起始量不知，容器中A、B、C、D的物质的量的比不一定是4∶5∶4∶6，C项错误；容器中A的物质的量一定减少了0.30 mol，D项错误；答案选B。] 2．④>③＝②>①

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表示的速率，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②、③、④的反应速率换算为用物质A表示的反应速率，则有：

11－－－－－②v(A)＝v(B)＝×0.01 mol·L1·s1×60 s·min1＝0.20 mol·L1·min1

3311－－－－③v(A)＝v(C)＝×0.40 mol·L1·min1＝0.20 mol·L1·min1

2211－－－－④v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L1·min1＝0.225 mol·L1·min1

22故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④>③＝②>①。

方法二：首先将反应速率单位统一为mol·L1·min1，则②v(B)＝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＋3B2D得出：

vA－－①＝0.15 mol·L1·min1

1vB－－②＝0.20 mol·L1·min1

3vC－－③＝0.20 mol·L1·min1

2vD－－④＝0.225 mol·L1·min1

2故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④>③＝②>①。

二、

新知探究

1．(1)测量收集一定体积的CO2所用的时间或测量一段时间内收集到CO2的体积。

(2)测量一段时间内溶液中H浓度的变化。

(3)测量一段时间内碳酸钙质量的变化。

2．(1)锥形瓶、单孔塞、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表。

＋2C＋(2)碳酸钙与盐酸反应产生气泡；收集10 mL CO2实验②所用时间比实验①所用时间短。

(3)0.5

1.25 (4)4 mol·L－1－1的盐酸与碳酸钙反应比1 mol·L的盐酸与碳酸钙反应速率快。

(5)①碳酸钙颗粒(即表面积)大小基本相同。②20 mL 的盐酸溶液要迅速加入。③装置气密性要好，且计时要迅速、准确。

活学活用

3．D

[斜率表示反应速率，斜率越大反应速率越大，EF段反应速率最大，A项错误；EF0.448段生成的V(CO2)＝672 mL－224 mL＝448 mL，n(CO2)＝＝0.02 mol，根据CaCO3＋22.42HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，可知参加反应的氯化氢为0.04 mol，盐酸的浓度变化量为0.04－－－＝0.4 mol·L1，v(HCl)＝0.4 mol·L1·min1，B项错误；OE、EF、FG三段生成的二氧0.1化碳体积分别为224 mL、448 mL、112 mL，用CO2表示的平均反应速率之比为224 mL∶448 mL∶112 mL＝2∶4∶1，C项错误；G点表示收集的二氧化碳为从开始到G点生成的二氧化碳，共784 mL，D项正确。] 4．(1)见下图

(2)X＋2Y(3)v(Z)＝2Z ΔnZ0.50 mol－－＝≈0.083 mol·L1·min1。

V·Δt2 L×3 min解析

(1)利用描点法，根据表中数据，逐个在图中找出坐标点，然后用平滑曲线画出。

(2)最后各物质的量不再变化，说明反应为可逆反应，根据题意结合三段式表示如下：

aX

＋

bY

cZ 开始时(mol)

1.00

1.00

0 转化(mol)

0.45

0.90

0.90 平衡时(mol)

0.55

0.10

0.90 根据各物质转化的物质的量之比等于化学计量数之比，可知a∶b∶c＝0.45∶0.90∶0.90＝1∶2∶2，即反应方程式为X＋2Y(3)v(Z)＝2Z 。

ΔnZ0.50 mol－－＝≈0.083 mol·L1·min1。

V·Δt2 L×3 min达标检测

1．D

[A项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，A错；B项，在化学反应中，由于固体和纯液体的浓度视为常数，其浓度变化值为零，故不能用它们表示反应速率，B错；C项，由于化学计量数不一定相同，在该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为0.5 mol·L1。]

－2．B

[本题考查化学反应速率的有关计算。已知用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L1－22－－－－·s1，则用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)＝v(H2)＝×0.45 mol·L1·s1＝0.3 mol·L330.6 mol·L1·s，Δt＝－－＝2 s。] 0.3 mol·L1·s1－－113．C

[对于任一化学反应，用不同的物质表示该反应的速率，其数值之比等于其化学计量数之比，v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝3∶2∶4∶3，C正确。]

4．3

0.2 mol·L1·min1

－－解析

因为化学反应方程式中各物质的化学计量数之比等于相应物质的反应速率之比，所以欲求n值，可先求v(A)的值。Δc(A)＝2 mol·L1－0.8 mol·L1＝1.2 mol·L1，A的化学反－－－

L1ΔcA1.2 mol·－－－应速率：v(A)＝＝＝0.4 mol·L1·min1，则v(A)∶v(C)＝2∶n＝0.4 mol·LΔt3 min－1·min1∶0.6 mol·L1·min－－－－－111－－＝2∶3，故n＝3。v(B)＝v(A)＝×0.4 mol·L1·min1＝0.2 22mol·L1·min1。

5．(1)A

(2)2AB＋3C

(3)0.4 mol·L1·min1

－－解析

在反应过程中，A的浓度减小，B、C的浓度增大，则A是反应物，B、C是生成物。2 min时A、B、C的浓度不再变化，说明此反应是可逆反应，反应达到了平衡状态。设化学方程式中A、B、C的化学计量数分别为a、b、c，由图可知，a∶b∶c＝0.8∶0.4∶1.2＝2∶1∶3，所以此反应的化学方程式为2A2.0 mol·L1－1.2 mol·L1－－＝0.4 mol·L1·min1。

2 min－－B＋3C；2 min内v(A)＝