1、第一单元化学反应速率与反应第一单元化学反应速率与反应限度限度第第1课时化学反应速率课时化学反应速率自主自主预习预习新知新知导学导学合作探究合作探究释疑释疑解惑解惑课课 堂堂 小小 结结课标定位课标定位素养阐释素养阐释1.能说出化学反应速率的定义及其影响因素能说出化学反应速率的定义及其影响因素,学学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素因素,初步建立变化观念与平衡思想。初步建立变化观念与平衡思想。2.能从定量角度衡量化学反应进行快慢的表示能从定量角度衡量化学反应进行快慢的表示方法并能进行简单计算。认识化学反应速率的方法并能进行简单计算。认识化学反应速
2、率的研究在生产、生活中的重要作用。研究在生产、生活中的重要作用。3.能从微观角度说出温度和压强对化学反应速能从微观角度说出温度和压强对化学反应速率的影响率的影响,发展宏观辨识与微观探析的化学学科发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。核心素养。一、化学反应速率及其表示方法一、化学反应速率及其表示方法1.化学反应速率。化学反应速率。【自主思考【自主思考1】 在描述反应速率时应指明是用哪种物质表在描述反应速率时应指明是用哪种物质表示的速率示的速率,为什么为什么?提示提示:在同一反应中在同一反应中,用不同物质来表示反应速率时用不同物质来表示反应速率时,其数值其数值不一定相同不一定相同,这些速率的数
3、值之比等于方程式中的化学计量这些速率的数值之比等于方程式中的化学计量数之比数之比,故描述反应速率时应指明物质。但无论用哪种物质故描述反应速率时应指明物质。但无论用哪种物质表示表示,其意义是相同的其意义是相同的,都表示该反应在这一时间段内反应的都表示该反应在这一时间段内反应的平均速率。平均速率。2.实例。实例。(1)在一定条件下在一定条件下,某过氧化氢溶液放置某过氧化氢溶液放置100 min后后,H2O2的浓的浓度从度从510-2 molL-1下降到下降到410-2 molL-1,则在这则在这100 min中中, c(H2O2)= 110-2 molL-1 。在此过程中在此过程中,v(H2O2)
4、=110-4 molL-1min-1。 (2)在一个容积为在一个容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应的恒容密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO3,经过经过5 s后后,测得测得SO3的物质的量为的物质的量为0.8 mol。填写下。填写下表表:【自主思考【自主思考2】 对同一化学反应对同一化学反应,在相同的时间内在相同的时间内,用不同用不同的物质来表示其化学反应速率时的物质来表示其化学反应速率时,数值之间有什么关系数值之间有什么关系?提示提示:对同一化学反应对同一化学反应,在相同的时间内在相同的时间内,用不同的物质来表用不同的物质来表示的化学反应速率示的化学反应速率,化学反应速率之比等于化学方
5、程式中相化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。应物质的化学计量数之比。【自主思考【自主思考3】 对于反应对于反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),能能否用否用C和和H2O来表示该反应的化学反应速率来表示该反应的化学反应速率?提示提示:该反应的化学反应速率不能用该反应的化学反应速率不能用C表示表示,可以用可以用H2O(g)表表示示,固体或纯液体的浓度可视为常数固体或纯液体的浓度可视为常数,因此不用固体或纯液体因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。若参与反应时水为气体表示化学反应速率。若参与反应时水为气体,可以用来表示可以用来表示反应速率反应速率;若水为溶剂若水为
6、溶剂,则不能用水表示反应速率。则不能用水表示反应速率。二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素1.内因。内因。化学反应速率会受到化学反应速率会受到反应物自身性质反应物自身性质的影响的影响。2.外因。外因。(1)催化剂对化学反应速率影响的探究。催化剂对化学反应速率影响的探究。(2)温度对化学反应速率影响的探究温度对化学反应速率影响的探究。 (3)浓度对化学反应速率影响的探究浓度对化学反应速率影响的探究。 (4)固体表面积对化学反应速率影响的探究固体表面积对化学反应速率影响的探究。 一般来说一般来说,其他条件相同时其他条件相同时,加入催化剂可以显著地加入催化剂可以显著地增大增大反反应速
7、率应速率;反应的温度越高反应的温度越高,反应速率反应速率越大越大;反应物的浓度越大反应物的浓度越大,反应速率反应速率越大越大;对于有气体参加的反应对于有气体参加的反应,反应体系的压强越大反应体系的压强越大,反应速率反应速率越大越大;增大反应物的接触面积增大反应物的接触面积,能能增大增大反应速率。此反应速率。此外外,光照光照等条件对化学反应速率也有一定影响。人们可以通等条件对化学反应速率也有一定影响。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。过这些因素来调控化学反应速率。【自主思考【自主思考4】 人们为什么使用电冰箱储存食物人们为什么使用电冰箱储存食物?提示提示:温度越低温度越低,食物变质越慢。这
8、也是温度对化学反应速食物变质越慢。这也是温度对化学反应速率的影响在生活中的应用。率的影响在生活中的应用。【自主思考【自主思考5】 实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细药品研细,并混匀后再进行反应并混匀后再进行反应,原因是什么原因是什么?提示提示:固体药品研得越细固体药品研得越细,其表面积越大其表面积越大,混匀后反应物之间混匀后反应物之间接触的面积也越大接触的面积也越大,反应就越迅速、充分。反应就越迅速、充分。3.控制变量法。控制变量法。受多种因素影响的问题往往比较复杂。科学家为简化对这受多种因素影响的问题往往比较复杂。科学家为简化对这类问题的研究类问
9、题的研究,每次只改变其中的每次只改变其中的一个一个因素因素,而控制其余几个而控制其余几个因素因素不变不变,研究被改变的因素对事物发展的影响。这样研究被改变的因素对事物发展的影响。这样,就将就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究,化繁为简化繁为简,再进行综合分析再进行综合分析,最后得出结论。这种方法称为控制变量法。最后得出结论。这种方法称为控制变量法。例如例如,化学反应速率涉及反应物浓度化学反应速率涉及反应物浓度(或气体压强或气体压强)、温度、温度、催化剂、反应物的表面积等多种因素的影响。研究者在其他催化剂、反应物的表面积等多种因素的影响。研究者
10、在其他条件不变的情况下条件不变的情况下,分次改变其中一个因素进行实验分次改变其中一个因素进行实验,即可分即可分别得出浓度、温度、催化剂、反应物的表面积等条件对化学别得出浓度、温度、催化剂、反应物的表面积等条件对化学反应速率影响的结论。反应速率影响的结论。【效果自测】【效果自测】 1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“ ”,错误的画错误的画“”。(1)化学反应速率表示一定时间内任何一种反应物量的减少化学反应速率表示一定时间内任何一种反应物量的减少或生成物量的增加。或生成物量的增加。()(2)对于任何化学反应来说对于任何化学反应来说,反应速率越大反应速率越大,反应现象就越明反应现象就越明显。显。
11、()(3)化学反应速率为化学反应速率为0.8 molL-1s-1是指是指1 s时某物质的浓度为时某物质的浓度为0.8 molL-1。()(4)同一反应用不同物质表示的化学反应速率可能不同同一反应用不同物质表示的化学反应速率可能不同,它们表它们表示的意义也不同。示的意义也不同。()(5)Na、Mg、Al的金属性决定了它们的单质与水反应的速率大的金属性决定了它们的单质与水反应的速率大小。小。()(6)增大反应物的用量一定能增大化学反应速率。增大反应物的用量一定能增大化学反应速率。()(7)改变压强改变压强,化学反应速率必然改变。化学反应速率必然改变。()(8)用铁与硫酸反应制取氢气时用铁与硫酸反应
12、制取氢气时,硫酸浓度越大硫酸浓度越大,生成氢气的速率生成氢气的速率越大。越大。()(9)100 mL 1 molL-1的盐酸与锌片反应的盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变。反应速率不变。() 2.当用浓度变化量表示某反应的化学反应速率时当用浓度变化量表示某反应的化学反应速率时,下列单位下列单位正确的是正确的是()。A.molmin-1B.mols-1C.molL-1D.molL-1s-1答案答案:D 探究探究任务任务1 化学反应化学反应速率的计算与速率的计算与比较比较问题引领问题引领在在2 L的密闭容器中的密闭容器中,加入加入1 mol H2和和3 mol
13、I2,发生反应发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)。在。在2 s末时末时,测得容器中含有测得容器中含有0.4 mol HI。 H2(g)+I2(g) 2HI(g)起始量起始量/mol 1 30变化量变化量/mol 0.20.20.42 s末量末量/mol 1-0.23-0.20.41.根据上述内容根据上述内容,求出该反应的化学反应速率求出该反应的化学反应速率v(H2)、v(I2)、v(HI)。2.在上述反应中在上述反应中,v(H2)、v(I2)、v(HI)并不完全相等并不完全相等,是否矛是否矛盾盾?有何规律有何规律?是否化学反应速率的数值越大是否化学反应速率的数值越大,反应越快反应越快
14、?提示提示:不矛盾。对于同一个反应来说不矛盾。对于同一个反应来说,用不同的物质来表示用不同的物质来表示该反应的速率时该反应的速率时,其数值可能不同其数值可能不同,但表示的意义相同。在同但表示的意义相同。在同一个反应中一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。在同一反应中比较反应速率的大小时量数之比。在同一反应中比较反应速率的大小时,将不同物将不同物质表示的反应速率换算成用同一物质表示的反应速率质表示的反应速率换算成用同一物质表示的反应速率,并换并换算成相同的单位算成相同的单位,然后进行比较然后进行比较,数值越大数值越大,则反应速率越大
15、。则反应速率越大。3.若在标准状况下若在标准状况下(此时碘为固体此时碘为固体),在原容器中加入在原容器中加入1 mol H2和和3 mol I2,反应结束后恢复到标准状况下反应结束后恢复到标准状况下,此时测得容器中含此时测得容器中含有有0.4 mol HI。该过程中能用碘的浓度的变化来描述该反应。该过程中能用碘的浓度的变化来描述该反应的反应速率吗的反应速率吗?提示提示:此时碘为固体此时碘为固体,所以不能用碘的浓度的变化来描述该所以不能用碘的浓度的变化来描述该反应的反应速率。反应的反应速率。归纳提升归纳提升1.化学反应速率的正确理解。化学反应速率的正确理解。2.化学反应速率计算的化学反应速率计算
16、的“三个公式三个公式”。 (3)关系式关系式:化学反应速率之比化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比物质的量变化量之比=化学计量数之比。化学计量数之比。3.应用应用“三段式三段式”进行化学反应速率的计算。进行化学反应速率的计算。(1)基本步骤基本步骤:确定反应物或生成物的起始加入量确定反应物或生成物的起始加入量;确定反应过程中各物质的变化量确定反应过程中各物质的变化量;确定反应进行至某时刻时各物质的量确定反应进行至某时刻时各物质的量;依据题干中的条件建立等式关系进行解答依据题干中的条件建立等式关系进行解答;应用化学反应速率之比应用化学反应速率之比=浓
17、度变化之比浓度变化之比=化学计量数之比。化学计量数之比。(2)计算模式计算模式:设设A、B两物质的起始浓度分别为两物质的起始浓度分别为a molL-1、b molL-1,反反应物应物A的转化浓度为的转化浓度为mx molL-1,B的转化浓度为的转化浓度为nx molL-1,则则: mA(g) +nB(g) pC(g)+ qD(g)4.化学反应速率大小的比较方法。化学反应速率大小的比较方法。(1)归一法归一法:若单位不统一若单位不统一,则要换算成相同的单位则要换算成相同的单位;若为不同若为不同物质表示的反应速率物质表示的反应速率,则要换算成同一物质来表示的反应速则要换算成同一物质来表示的反应速率
18、率,然后再比较数值的大小。然后再比较数值的大小。(2)比值法比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值比较化学反应速率与化学计量数的比值,典型例题典型例题【例题【例题1】 在在2 L密闭容器中密闭容器中,发生以下反应发生以下反应:2A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)。若最初加入的。若最初加入的A和和B都是都是4 mol,在前在前10 s内内A的平均反应速率为的平均反应速率为0.12 molL-1s-1,则则10 s时时,容器中容器中B的物质的物质的量是的量是()。A.1.6 molB.2.8 molC.2.4 molD.1.2 mol答案答案:B解析解析:根据化学反应速率之比等于对应物质
19、的化学计量数根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之之0.06 molL-1s-110 s=0.6 molL-1,n(B)=0.6 molL-12 L =1.2 mol,故故10 s时容器中时容器中B的物质的量为的物质的量为4 mol-1.2 mol=2.8 mol。【变式训练【变式训练1】 反应反应A(g)+2B(g) C(g)+D(g),在四种不同在四种不同情况下的反应速率如下情况下的反应速率如下,其中反应进行最快的是其中反应进行最快的是()。A.v(A)=0.15 molL-1min-1B.v(B)=0.6 molL-1min-1C.v(C)=0.4 molL-1min-1D.v(
20、D)=0.02 molL-1s-1答案答案:D解析解析:比较不同情况下反应的快慢比较不同情况下反应的快慢,可以根据同一反应中各可以根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比物质表示的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比,将各反应速率转化为用同一物质表示将各反应速率转化为用同一物质表示,再进行比较。将选项再进行比较。将选项中的速率都转化为中的速率都转化为A的速率的速率,B选项选项,v(A)=0.3 molL-1min-1;C选项选项,v(A)=0.4 molL-1min-1;D选项选项,v(A)=1.2 molL-1min-1。所以四个选项所表示的反应最快的为所以四个
21、选项所表示的反应最快的为D选项。选项。 探究探究任务任务2 影响影响化学反应速率的化学反应速率的因素因素问题引领问题引领1.在下列事实中在下列事实中,什么因素影响了化学反应速率什么因素影响了化学反应速率?(1)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块,产生气体有快有慢。产生气体有快有慢。(2)硫铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒。硫铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒。(3)集气瓶中有集气瓶中有H2和和Cl2的混合气体的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生在瓶外点燃镁条时发生爆炸爆炸。(4)熔化的熔化的KClO3放出气泡很慢放出气泡很慢,撒入少量撒入少量MnO2
22、很快产生气很快产生气体。体。(5)同样大小的石灰石分别在同样大小的石灰石分别在0.1 molL-1的盐酸和的盐酸和1 molL-1的盐酸中反应速率不同。的盐酸中反应速率不同。(6)夏天的食品易变霉夏天的食品易变霉,冬天就不易发生该现象。冬天就不易发生该现象。提示提示:(1)反应物自身的性质反应物自身的性质(2)反应物的反应物的接触面积接触面积 (3)光光(4)催化剂催化剂(5)反应物的浓度反应物的浓度(6)反应温度反应温度2.铁粉与一定浓度的稀盐酸反应时铁粉与一定浓度的稀盐酸反应时,增加铁粉用量能否增大增加铁粉用量能否增大化学反应速率化学反应速率?提示提示:不能。对于固体或纯液态物质不能。对于
23、固体或纯液态物质,浓度可视为常数浓度可视为常数,改变改变其用量其用量,浓度不发生改变浓度不发生改变,不影响化学反应速率。不影响化学反应速率。归纳提升归纳提升影响化学反应速率的外界因素。影响化学反应速率的外界因素。1.浓度浓度:(1)只适用于有气体参加或在溶液中进行的化学反应。只适用于有气体参加或在溶液中进行的化学反应。(2)在一定温度下在一定温度下,固体或纯液态物质的浓度是一个常数固体或纯液态物质的浓度是一个常数,改改变其用量变其用量,对化学反应速率无影响。对化学反应速率无影响。(3)化学反应速率与固体颗粒的大小有关化学反应速率与固体颗粒的大小有关,颗粒越小颗粒越小,表面积表面积越大越大,化学
24、反应速率越大。化学反应速率越大。2.温度温度:(1)对任何化学反应都适用对任何化学反应都适用,且不受反应物状态的影响。且不受反应物状态的影响。(2)升高温度都能增大化学反应速率升高温度都能增大化学反应速率,降低温度都能减小化降低温度都能减小化学反应速率。学反应速率。3.压强压强:(1)压强对化学反应速率的影响压强对化学反应速率的影响,实质是通过改变浓度实现实质是通过改变浓度实现对化学反应速率的影响。对化学反应速率的影响。(2)由于固体或液体的体积受压强的影响很小由于固体或液体的体积受压强的影响很小,所以压强只所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。影响有气体参加的化学反应的反应速率。(3
25、)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率化学反应速率,否则否则,化学反应速率不变。化学反应速率不变。(4)压强改变的常见方式。压强改变的常见方式。恒温恒容恒温恒容:充入稀有气体充入稀有气体容器压强增大容器压强增大各反应物的浓各反应物的浓度不变度不变化学反应速率不变。化学反应速率不变。恒温恒压恒温恒压:充入稀有气体充入稀有气体容器容积增大容器容积增大各反应物的浓各反应物的浓度减小度减小化学反应速率减小。化学反应速率减小。恒温恒温:缩小容器容积缩小容器容积容器压强增大容器压强增大反应物浓度增大反应物浓度增大化学反应速率增大。化学
26、反应速率增大。恒温恒容恒温恒容:充入一种反应物充入一种反应物增大反应物浓度增大反应物浓度化学反应化学反应速率增大。速率增大。4.催化剂催化剂:(1)催化剂参与化学反应催化剂参与化学反应,但其化学性质在反应前后保持不但其化学性质在反应前后保持不变。变。(2)催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用作用,不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。(3)使用催化剂使用催化剂,可逆反应的正、逆反应速率增大的倍数相可逆反应的正、逆反应速率增大的倍数相同。同。典型例题典型例题【例题【例题2】 某小组利用某小组
27、利用H2C2O4溶液与酸性溶液与酸性KMnO4溶液反溶液反应来探究应来探究“外界条件对化学反应速率的影响外界条件对化学反应速率的影响”。实验时。实验时,先分先分别量取两种溶液别量取两种溶液,然后倒入试管中迅速振荡混合均匀然后倒入试管中迅速振荡混合均匀,开始计开始计时时,通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。设计了如下方案。(1)探究温度对化学反应速率影响的实验是探究温度对化学反应速率影响的实验是(填编填编号号,下同下同),探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是。 答案答案:(1)
28、和和和和 解析解析:(1)探究温度对化学反应速率的影响探究温度对化学反应速率的影响,必须满足除了温必须满足除了温度不同度不同,其他条件完全相同其他条件完全相同,所以满足此条件的实验编号是所以满足此条件的实验编号是和和;探究反应物浓度对化学反应速率的影响探究反应物浓度对化学反应速率的影响,除了浓度不同除了浓度不同,其他条件完全相同的实验编号是其他条件完全相同的实验编号是和和。(2)25 时反应速率小于时反应速率小于50 时时,所以相同时间内高锰酸根所以相同时间内高锰酸根离子的浓度变化比离子的浓度变化比50 时小时小,反应需要的时间大于反应需要的时间大于50 条件条件下需要的时间下需要的时间,据此
29、可画出据此可画出25 时时c( )随时间随时间t的变化曲的变化曲线。线。【变式训练【变式训练2】 对于密闭体系中的反应对于密闭体系中的反应C(s)+CO2(g) 2CO(g),能使反应速率增大的措施是能使反应速率增大的措施是()。通过减小容器容积增大压强通过减小容器容积增大压强升高温度升高温度将炭粉碎将炭粉碎通入通入CO2增加少量的炭增加少量的炭恒容条件下通入恒容条件下通入N2A. B.C. D.答案答案:C解析解析:影响化学反应速率的因素很多影响化学反应速率的因素很多,如温度、浓度、催化如温度、浓度、催化剂、压强、固体的表面积等剂、压强、固体的表面积等,各项的详细分析如下各项的详细分析如下:
