内容正文:
第21讲 化学反应速率
目标要求
核心素养
1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。
2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律。
4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
1.变化观念与平衡思想:能认识化学反应速率是变化的,知道化学反应速率与外界条件有关,并遵循一定规律;能多角度、动态地分析化学反应速率,运用化学反应原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道可以通过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及其相互关系,建立模型;能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
3.科学探究与创新意识:能发现和提出有关化学反应速率的有探究价值的问题;通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件。
考点一 化学反应速率的概念及计算
授课提示:对应学生用书第190页
1.化学反应速率的表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2.化学反应速率的数学表达式及单位
v=,单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
3.化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应:mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
教材挖掘 1.教材选修4 P18实验2-1,是根据什么量的变化来测定Zn+2H+===Zn2++H2↑反应速率的?
提示:收集相同体积H2所用的时间。
2.教材选修4 P21:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,你能根据什么量的变化来测定该反应的反应速率?
提示:记录出现浑浊的时间。
诊断辨析
(1)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同。(√)
(2)化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1。(×)
(3)由v=计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值。(×)
(4)有时也可以用单位时间内生成某物质质量的变化量来表示化学反应速率。(√)
(5)在相同的时间间隔内反应速率快的反应生成的生成物的物质的量也多。(×)
(6)根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢。(√)
1.思维建模:定量法比较化学反应速率大小的方法
(1)归一法
按照化学计量数关系换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。
(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),即比较与,若>,则用A表示的反应速率比用B表示的大。
2.思维建模:化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
例如:反应 mA(g)+nB(g) pC(g)
起始浓度/(mol·L-1) a b c
转化浓度/(mol·L-1) x
某时刻浓度/(mol·L-1) a-x b- c+
题组一 化学反应速率的大小比较
1.在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨的速率最快的是( )
A.v(H2)=0.01 mol·L-1·s-1
B.v(N2)=0.3 mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=0.15 mol·L-1·min-1
D.v(H2)=0.3 mol·L-1·min-1
解析:在速率单位相同时,按照化学计量数关系换算成同一物质表示,再比较数值大小,数值大者,反应速率快。A项,v(H2)=0.01 mol·L-1·s-1=0.6 mol·L-1·min-1,v(N2)=v(H2)=0.2 mol·L-1·min-1;B项,v(N2)=0.3 mol·L-1·min-1;C项,v(N2)=v(NH3)=0.075 mol·L-1·min-1;D项,v(N2)=v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1。由此可知,B项中表示的反应速率最快。
答案:B
2.反应2A(g)+2B(g)===C(g)+3D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1 ,②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1 ,③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1 ,④