2.1.1 化学反应速率及测定（优选课件）-【教学新思维】2024-2025学年高二化学同步讲透教材（人教版2019选择性必修1）

我 不知道世上的人对我怎样评价。我却这样认为：我好像是在海上玩耍。时而发现了一个光滑的石子儿。时而发现一个美丽的贝壳而为之高兴的孩子。尽管如此。那真理的海洋还神秘地展现在我们面前。 ——牛顿 在化学反应中，如炸药的爆炸的计时最好能够精确到10－2～10－ 3 s。 而研究某些岩石变化可能要用106～108 年为计时。 这是为什么？ 化学反应速率及测定 4 学习目标 01 02 概念 单位 计算 化学反应速率 直接观察法 比色法 速率的测定 有的反应进行地轰轰烈烈瞬间完成 钾与水反应 房屋定向爆破 有些反应却是在潜移默化中完成的 煤的形成 经过几亿年的时间 01 PART ONE 如何表示化学反应的快慢 化学反应速率及计算 交流讨论 如何判断谁跑的快？ 化学反应中，怎样定量判断反应的快、慢？ υ＝ ΔS Δt 单位时间或单位体积中，反应物或生成物物质的量变化来表示 如反应体系的体积是恒定的，则 用反应物或生成物物质的量浓度变化来表示 化学反应速率 1 概念 1 2 表达式 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示 υ＝ Δc Δt 3 单位 mol·L－1·s－1或 mol·L－1·min－1 Mol/(L·s)或 mol/(L·min) 一般来说，化学反应不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。 化学反应速率无论是用反应物还是生成物表示，其化学反应速率都为正值。 固体或纯液体的浓度视为常数，Δc = 0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 C(s) ＋ H2O(g) ＝ CO ＋ H2 请分别用一种物质的浓度随时间变化来表示下列反应速率： υ(C)＝ Δc(C) Δt 你学会了吗？ υ(H2O)＝ Δc(H2O) Δt υ(H2)＝ Δc(H2) Δt υ(CO)＝ Δc(CO) Δt ① 在反应中，用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质。 ② 纯液体和纯固体的浓度视为常数，Δc＝0，因此不用固体或纯液体浓度来表示化学反应速率。 合成氨反应的反应速率计算 合成氨的简要流程图 问题解决 在2 L的密闭容器中，通入1.0 mol N2和3.0 mol H2发生反应： ，2秒末时，测得生成0.6 mol NH3，求氨的反应速率。 合成氨反应的反应速率计算 看谁做得既准又快 Δc(NH3)＝ 0.6 mol 2 s ＝0.3 mol·L－1 υ(NH3)＝ Δc(NH3) Δt ＝ 0.3 mol·L－1 2 s ＝ 0.15 mol·L－1·s－1 若用H2的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 若用N2的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 在2 L的密闭容器中，通入1.0 mol N2和3.0 mol H2发生反应： ，2秒末时，测得生成0.6 mol NH3。 合成氨反应的反应速率计算 看谁做得既准又快 若用H2的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 若用N2的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 2 s量/mol·L－1 0.5 1.5 0.15 0.45 0.3 0.3 在2 L的密闭容器中，通入1.0 mol N2和3.0 mol H2发生反应： ，2秒末时，测得生成0.6 mol NH3。 合成氨反应的反应速率计算 看谁做得既准又快 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 2 s量/mol·L－1 0.5 1.5 0.15 0.45 0.3 0.3 υ(N2)＝ Δc(N2) Δt ＝ 0.15 mol·L－1 2 s ＝ 0.075 mol·L－1·s－1 υ(H2)＝ Δc(H2) Δt ＝ 0.45 mol·L－1 2 s ＝ 0.225 mol·L－1·s－1 不同物质表示的反应速率可能不相同 要指明是哪种物质的反应速率 物质 N2 H2 NH3 反应速率/0.15 mol·L－1·s－1 0.075 0.225 0.15 温馨提醒 化学反应速率 1 概念 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示 1 2 3 4 表达式 单位 计算 三段式 mol·L－1·s－1或 mol·L－1·min－1 v＝ Δt Δc “三段式”计算模板 规律方法点拨 第一步：写出有关反应的化学方程式 第二步：设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻量 a b 0 0 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 mx nx px qx 某时刻量/mol·L－1 a-mx b-nx px qx 第三步：根据已知条件列方程式计算，得出各物质的转化浓度(Δc) 第四步：根据 计算反应速率 υ＝ Δc Δt 18 不同物质表示的反应速率可能不相同 物质 N2 H2 NH3 反应速率/0.15 mol·L－1·s－1 0.075 0.225 0.15 温馨提醒 对于同一化学反应，不同物质表示化学反应速率，其数值有何关系？ 化学反应速率之比＝化学计量数之比 化学反应速率 1 概念 1 2 表达式 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示 3 单位 mol·L－1·s－1或 mol·L－1·min－1 4 计算 三段式 技巧 各物质的反应速率之比等于各物质的化学计量数之比 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q H2与N2在一密闭容器中生成NH3，在不同的条件下测得反应速率如下： ①v(N2)＝3 mol·L－1·s－1 ②v(H2)＝6 mol·L－1·min－1 哪种条件下反应速率最慢？ ③v(NH3)＝2 mol·L－1·s－1 考考你自己 v(H2)＝0.1 mol·L－1·s－1 以v(N2)为基准 ①v(N2)＝3 mol·L－1·s－1 ②v(H2)＝6 mol·L－1·min－1 v(N2)＝1/3 v(H2)＝1/3 × 0.1 mol·L－1·s－1 ③v(NH3)＝2 mol·L－1·s－1 v(N2)＝1/2 v(H2)＝1/2 × 2 mol·L－1·s－1 不能单纯看数值大小 反应速率的大小比较 归纳与整理 规律方法点拨 归一法 不同物质表示的反应速率，换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 若单位不统一，则要换算成相同的单位 比值法 比较化学反应速率与化学计量数的比值，如 ＞ v(A) m v(B) n 则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 　 可逆反应A(g)＋2B(g)＝3C(g)＋D(g)，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是 A．v(A)＝0.15 mol·L－1·min －１ B．v(B)＝0.6 mol·L－1·min－1 C．v(C)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(D)＝0.01 mol·L－1·s－1 看谁做得既准又快 在同一反应中，反应速率的大小不能单纯地看数值大小，应化作相同的物质并统一单位进行比较。 一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示 ① 反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为____________________ ② 反应化学方程式_______________ 0.079 mol·L－1·s－1 挑战自我 02 PART TWO 如何通过实验测定反应速率？ 思考﹒ 讨论 根据哪些实验现象可判断锌和不同浓度的稀硫酸反应的快慢？ 定性描述 ① 观察产生气泡的快慢 ② 观察试管中剩余锌粒的大小 ③ 用手触摸试管，感受试管壁温度高低 测定溶液浑浊程度、颜色变化 思考﹒ 讨论 如何测定锌和某浓度的稀硫酸的反应速率？ 2.1 测定原理 反应速率的测定 2 υ＝ Δc Δt 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 找与该物理量化学变化对应的时间 选择可观测、易操作的变量 定量描述——化学反应速率 思考﹒ 讨论 测量化学反应速率的方法 其他物理量 2.2 测定项目 反应速率的测定 2 气体 气体的体积 体系的压强 颜色的深浅 测量气体体积的装置 资料在线 测定放出一定体积的气体的时间以测定反应速率 测定一定时间内气体体积/压强的变化以测定反应速率 2.2 测定项目 反应速率的测定 2 气体 气体的体积 体系的压强 颜色的深浅 离子浓度 导电能力 浑浊度 酸碱度 资料在线 测量离子浓度的仪器 电导率 pH 颜色 浑浊度 pH计 浊度计 离子浓度检测仪 便携式电导率仪 2.3 测定方法 反应速率的测定 2 比色法 溶液中，有颜色变化时，利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系，测量反应速率 01 03 量气法 02 电导法 激光技术法 牛刀小试 在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。测定0 ～ 6 min内的化学反应速率。 2H2O2 2H2O ＋ O2 ↑ 催化剂 选择可观测、易操作的变量 浓度变化容易测量吗？ 我们有没有测量浓度的仪器呢？ 如果没有，那么我们可以测量哪些物理量呢？ 气体体积 牛刀小试 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表(溶液体积变化忽略不计)。求0～6 min时段的化学反应速率。 Δn(O2)＝ ＝ 1.0×10-3 mol Vm Δ V(O2) 0.0224 L 22.4 L/mol ＝ 2H2O2 2H2O ＋ O2 ↑ 催化剂 1.0×10-3 mol 2.0×10－3 ∆n /(mol) ＝ Δn(H2O2) V ·Δt Δc(H2O2) Δt υ(H2O2)＝ 0.01L×6 min 2.0×10－3 mol ＝ ≈ 3.3×10－2 mol/(L·min) 观察与思考 锌粒和 1 mol/L H2SO4 溶液、4 mol/L H2SO4 溶液 化学反应速率的大小测定 测定项目 Zn＋H2SO4 ＝ ZnSO4＋H2 ↑ 设计方案 c(H+) c(Zn2 +) V(H2) m(Zn) 确定变量 硫酸的浓度 控制变量 锌粒的质量 锌粒的表面积 溶液的体积 温度 压强 观察与思考 锌粒和 1 mol/L H2SO4 溶液、4 mol/L H2SO4 溶液 化学反应速率的大小测定 测定数据 固定体积，测时间 固定时间，测体积 测10 mL H2所用时间 观察与思考 锌粒和 1 mol/L H2SO4 溶液、4 mol/L H2SO4 溶液 化学反应速率的大小测定 加入试剂 反应时间/s 化学反应速/( mL·s-1) 结论 1 mol/L H2SO4 4 mol/L H2SO4 19 10.1 10 19 10 10.1 其他条件相同，4 mol/L H2SO4 硫酸溶液比 1 mol/L H2SO4 硫酸溶液化学反应速率大 这节课我学到了什么？ （用一句话表示） 还有什么疑问？ 课堂小结 课堂小结 化学反应速率 1 2 表达式 v＝ Δc Δt 注意 指明具体的物质(固体、纯液体不可以)，带单位 是平均速度(不是瞬时速率)，为正值 也可从其他角度或现象描述反应速率 3 规律 反应速率之比等于其化学计量数之比 归一法比较化学反应速率 规律方法 变换单拉 1 2 3 转换物质 比较大小 将各反应速率的单位统一 将各反应速率转换为同一物质(化学计量数最小)的反应速率 据各物质速率的数值排序 三步骤 变量控制法测定化学反应速率 规律方法 1 2 3 测定项目 测定方法 控制单一变量 44 (1)任何化学反应都可以通过反应现象判断化学反应的快慢 (2)测定化学反应速率，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅进行比较 × (3)可用装置 测定过氧化氢分解的化学反应速率 √ × (4)锌与H2SO4反应，H2SO4的浓度越大，产生H2的速率越快 × 看谁做得既准又快 看谁做得既准又快 控制变量法是化学实验的常用方法之一。下图实验探究影响反应速率的因素是 A．浓度 　B ．温度 C ．催化剂 D ．固体质量 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$