内容正文:
第一单元|化学反应速率
第1课时 化学反应速率
一、化学反应速率的表示方法
表示方法
可以用单位时间内反应物浓度(通常使用物质的量浓度)的减少或生成物浓度的增加来表示
[微辨析]
平均速率与瞬时速率
(1)平均速率:由v=求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的平均速率。
(2)瞬时速率:
①当时间间隔Δt非常小时,则平均速率接近某一时刻的瞬时速率。
②通过物质的浓度随时间的变化曲线,运用数学方法也可求得瞬时速率。
简而言之,平均速率与瞬时速率的关系类似于高速路上的区间测速与流动测速的关系。
表达式
v=
单位
mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1
特点
同一反应选用不同的反应物或反应产物表示化学反应速率,数值可能不同,但表示的意义相同
各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的化学计量数之比,即:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d
对任意一个化学反应aA(g)+bB(g)===dD(g)+eE(g),化学反应速率有如下关系·=·=·=·
二、化学反应速率的测定
测定原理
化学反应速率可通过实验测定。要测定不同时刻反应物或生成物的浓度,可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质,再进行适当的转换和计算达到测定目的
[微思考]
用哪些方法可以测定碳酸钙与盐酸反应的反应速率?
提示:(1)测定收集一定体积的CO2时所用的时间。
(2)测定一段时间内溶液中c(H+)的变化。
(3)测定一定质量的CaCO3完全溶解所需的时间。
(4)测定一定时间内产生CO2气体的体积。
测定方法
量气法
对于有气体生成的反应,如2H2O2===2H2O+O2↑,可测量反应在一定温度和压强下释放出来的气体的体积
比色法
当溶液中存在有色物质时,随着反应的进行,溶液的颜色不断变化,可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅,再根据溶液颜色的深浅与有色物质浓度的正比关系,确定反应物或生成物在不同时刻的浓度
实例
利用盐酸与大理石反应测定化学反应速率
实验装置
测定方法
①用v(生成物)表示:测定单位时间内收集到CO2气体的体积或收集一定体积的CO2所用的时间,直接求得平均速率。
②用v(反应物)表示:也可将CO2的体积差转化成盐酸的浓度差求算反应速率
[新知探究(一)] 化学反应速率的计算
[典例导引]
[典例] 已知一定条件下,合成氨反应的一些数据如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
1.0 3.0 0.2
0.6 1.8 1.0
0.4 1.2 1.4
当用氨的浓度增加量来表示该反应的反应速率时,下列说法中错误的是( )
A.2 s末氨的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
B.前2 s内氨的平均反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
C.前4 s内氨的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1
D.2~4 s内氨的平均反应速率为0.2 mol·L-1·s-1
[解析] 2 s末的速率是瞬时速率,在本题条件下是不能求解的,A错误;氨在2 s末,浓度增加了1.0 mol·L-1-0.2 mol·L-1=0.8 mol·L-1,故前2 s内氨的平均反应速率为=0.4 mol·L-1·s-1,B正确;前4 s内氨的平均反应速率为=0.3 mol·L-1·s-1,C正确;2~4 s内氨的平均反应速率为=0.2 mol·L-1·s-1,D正确。
[答案] A
[生成认知]
1.化学反应速率的基本计算
定义式法
利用公式v(A)=计算化学反应速率
关系式法
由于化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=化学计量数之比,所以可以计算化学反应速率
2.“三段式”突破反应速率计算模型
mA + nB === pC
c(始)/(mol·L-1) a b c
Δc/(mol·L-1) -x -x x
c(末)/(mol·L-1) a-x b-x c+x
(1)v(A)=,v(B)=,v(C)=
(2)α(A)=×100%
3.反应速率的计算误区
误区一忽视
反应容器的容积
某些试题不是直接给出反应物或生成物的物质的量浓度,而是给出物质的量及容器的容积。解答这类题目时,不要想当然地认为容器容积为1 L,从而导致出错。
误区二忽视
统一单位
部分涉及反应速率计算的题目中,时间单位(s、min)与反应速率的单位(mol·L-1·s-1、mol·L-1