2.1.1 化学反应速率(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第一节　化学反应速率 第1课时　化学反应速率 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.知道化学反应速率的表示方法，通过分析推理的方法，建立化学反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比的模型，并能根据该模型解答相关问题。 2.能进行化学反应速率的简单计算，能利用化学反应中反应物或生成物的相关性质变化，设计实验以测定化学反应速率的快慢。 （见学生用书P22） 1　化学反应速率及其表示方法 1.概念 任何化学反应的快慢都表现为有关　􀀁物质的量　随时间变化的　􀀂多少　。如果反应体系的体积是恒定的，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.数学表达式 v＝　􀀅　　　　。式中Δc表示　􀀆反应物浓度或生成物浓度　的变化，其常用单位是　􀀇mol/L（或mol·L－1）　等；Δt表示　􀀈反应时间　的变化，其常用单位是　􀀉s　（秒）、　⑩min　（分）等；v表示　⑪反应速率　（取正值），常用单位是　⑫mol·L－1·s－1　或　⑬mol/（L·s）　。 3.与化学计量数之间的关系 对于一个化学反应mA＋nBpC＋qD，v（A）＝－，v（B）＝－，v（C）＝，v（D）＝。且有：　⑭＝＝＝　　　　。 4.实例 在密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3，反应开始N2的浓度为0.8 mol/L，5 min后N2的浓度变为0.7 mol/L。填写表格： 有关反应物质 N2 H2 NH3 物质的量浓度 变化（mol/L） 　⑮－0.1　 　⑯－0.3　 　⑰0.2　 化学反应速率 [mol/（L·min）] 　⑱0.02　 　⑲0.06　 　⑳0.04　 速率之比 v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝　㉑1∶3∶2　 2　化学反应速率的测定 1.测定原理 根据化学反应速率表达式，实验中需要测定　㉒不同反应时刻　反应物（或生成物）的浓度。 2.测定方法 任何一种与物质浓度有关的可观测量都可以加以利用，如气体的体积、体系的　㉓压强　、颜色的　㉔深浅　、光的吸收、　㉕导电能力　等。例如，对于在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，人们常常利用颜色变化与　㉖浓度变化　间的比例关系来测量反应速率。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）化学反应速率用反应物表示为负值，用生成物表示为正值。（　×　） （2）化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度变化为0.8 mol·L－1。（　×　） （3）2 mol·L－1·s－1的反应速率一定比1 mol·L－1·s－1的反应速率大。（　×　） （4）固体和纯液体的浓度是固定的，不能用它们表示反应速率。（　√　） （5）选用不同的物质表示同一化学反应，相同时间段内的化学反应速率数值不一定相同，但意义相同。（　√　） （6）化学反应速率越大，现象越明显。（　×　） 　 名师提醒 （1）无论是反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。 （2）化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。 （3）进行化学反应速率大小的比较时要指定物质，同一反应中，同一物质的化学反应速率越大，反应越快，不同物质之间的化学反应速率的大小与化学计量数有关。 （4）固体或纯液体的浓度记为常数，Δc＝0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 （5）化学反应未必有明显的现象，如NaOH溶液与HCl溶液的反应。 （见学生用书P23） 1　化学反应速率的计算方法 1.同一化学反应，同一时间段内，用不同物质表示化学反应速率，为什么符合化学计量系数之比？ 同一化学反应在同一时间段内，容器体积相同，不同物质的物质的量变化符合化学方程式计量系数之比，故化学反应速率也符合化学计量系数之比。 1.化学反应速率的计算方法 （1）利用基本公式：v＝＝（恒容的密闭容器）。 （2）利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量（Δc）之比＝各物质的物质的量的变化量（Δn）之比。 2.“三段式”法计算模板 例如：　　　　　　　　mA＋nBpC 起始浓度（mol/L）： a b　 c 转化浓度（mol/L）： x t时刻浓度（mol/L）： a－x b－ c＋ 计算时注意以下量的关系： （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）。 【例题1】25 ℃时，在2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体的初始浓度和2 min末的浓度如表（该反应为可逆反应）。请填写下列空白： 物质 A B C 初始浓度/（mol·L－1） 1.0 2.0 0 2 min末浓度/（mol·L－1） 0.4 0.2 1.2 （1）该反应的化学方程式可表示为　　　　。 （2）从反应开始到2 min末，用物质A表示的平均反应速率为　　　　。 思维导引：根据2 min内物质的浓度变化之比，确定化学方程式的化学计量系数之比；结合化学反应速率计算式计算反应速率。 解析　（1）由表中数据可知，A、B为反应物，C为生成物。同一反应中，各物质的物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比，则反应的化学方程式为A＋3B2C。 （2）v（A）＝＝0.3 mol·（L·min）－1。 答案：（1）A＋3B2C　（2）0.3 mol·（L·min）－1 【变式1】某温度时，在容积为3 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析： （1）该反应的化学方程式为　　　　。 （2）反应开始至2 min末，用X表示的反应速率为　　　　。 解析　（1）根据题图可知，该反应是可逆反应，且Z、Y是反应物，X是生成物，同一反应中，各物质的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，则Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）＝0.6 mol∶0.2 mol∶0.4 mol＝3∶1∶2，所以该反应的化学方程式可以表示为2Z＋Y3X。（2）反应开始至2 min末，X的反应速率为（0.8 mol－0.4 mol）÷3 L÷2 min≈0.067 mol·L－1·min－1。 答案：（1）2Z＋Y3X （2）0.067 mol·L－1·min－1 2　化学反应速率的比较 2.已知反应A（g）＋3B（g）2C（g），用下列数据表示不同条件下的反应速率： ⅰ. v（A）＝0.01 mol·L－1·s－1； ⅱ. v（B）＝0.02 mol·L－1·s－1； ⅲ. v（B）＝0.60 mol·L－1·min－1。 （1）反应速率（ⅱ）＞（ⅰ）吗？ （2）反应速率（ⅲ）＞（ⅱ）吗？ （1）否。v（B）＝3v（A）＝3×0.01 mol·L－1·s－1＝0.03 mol·L－1·s－1＞0.02 mol·L－1·s－1，故反应速率（ⅰ）＞（ⅱ）。 （2）否。v（B）＝＝0.01 mol·L－1·s－1＜0.02 mol·L－1·s－1，故反应速率（ⅱ）＞（ⅲ）。 化学反应速率的比较方法 　　对于同一化学反应，用不同物质表示的反应速率的数值可能不同，但比较反应速率的大小不能只看数值的大小，而要进行一定的转化，具体比较方法如下： 1.归一法： 将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率，然后进行比较。 2.比值法： 用各物质表示的反应速率除以化学计量数，然后比较。数值越大，反应进行得越快。 如反应aA＋bBcC，不同条件下其反应速率分别用v（A）与v（B）表示，要比较其反应速率的大小，需比较与的大小，若＞，则A表示的反应速率比B表示的反应速率大。 3.规律法： （1）同一反应，温度高、浓度（压强）大、反应速率快；（2）同一反应先快后慢；（3）从反应物开始的可逆反应，平衡前v正＞v逆，平衡后v正＝v逆。 【例题2】已知反应3A（g）＋B（g）2C（g）＋2D（g），在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为： ①v（A）＝0.6 mol·L－1·min－1； ②v（B）＝0.45 mol·L－1·min－1； ③v（C）＝0.015 mol·L－1·min－1； ④v（D）＝0.45 mol·L－1·min－1。 则此反应在不同条件下进行最快的是（　　） A.③ B.① C.② D.④ 思维导引：已知的反应速率单位相同，利用化学计量系数之比，转化为同一物质的反应速率，或利用化学反应速率与化学计量系数之比，排序比较。 答案　C　 解析　（方法一）归一法：化学反应速率与化学计量系数成正比，据此可以将反应速率都转化为B的反应速率。①v（A）∶v（B）＝3∶1，0.6 mol·L－1·min－1∶v（B）＝3∶1，v（B）＝0.2 mol·L－1·min－1；③v（B）∶v（C）＝1∶2，v（B）∶0.015 mol·L－1·min－1＝1∶2，v（B）＝0.007 5 mol·L－1·min－1；④v（B）∶v（D）＝1∶2，v（B）∶0.45 mol·L－1·min－1＝1∶2，v（B）＝0.225 mol·L－1·min－1。比较上述数值，可知②表示的反应速率最快。（方法二）比值法：化学反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快，则①v（A）＝×0.6 mol·L－1·min－1＝0.2 mol·L－1·min－1；②v（B）＝0.45 mol·L－1·min－1；③v（C）＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.007 5 mol·L－1·min－1；④v（D）＝×0.45 mol·L－1·min－1＝0.225 mol·L－1·min－1。比较上述数值，可知②表示的反应速率最快，故选C项。 【变式2】在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨最快的是（　　） A. v（H2）＝0.3 mol/（L·min） B. v（N2）＝0.2 mol/（L·min） C. v（NH3）＝0.25 mol/（L·min） D. v（H2）＝0.004 mol/（L·s） 答案　B　 解析　对于反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），以氢气的反应速率为标准进行判断。A项，v（H2）＝0.3 mol/（L·min）；B项，反应速率之比等于化学计量数之比，所以v（H2）＝3v（N2）＝0.6 mol/（L·min）；C项，v（H2）＝v（NH3）＝0.375 mol/（L·min）；D项，v（H2）＝0.004 mol/（L·s）＝0.24 mol/（L·min）。综上所述，生成氨最快的是B项。 （见学生用书P24） 1.（化学反应速率的理解）对于反应CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑，下列说法正确的是（　　） A.用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同 B.不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示 C.用H2O和CO2表示的化学反应速率相同 D.用CaCl2浓度的减少表示其反应速率 答案　A　 解析　在同一反应中，选用不同的物质表示反应速率，反应速率数值之比等于化学计量数之比，数值可能相同，也可能不同，但所表示的意义相同，A项正确；因为CaCO3是固体，水为纯液体，所以不能用其浓度的变化来表示化学反应速率，B、C项错误；CaCl2为生成物，故应用其浓度的增加表示反应速率，D项错误。 2.（化学反应速率的计算）将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A（g）＋B（g）2C（g）。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法： ①用物质A表示的反应平均速率为0.6 mol·L－1·s－1　②用物质B表示的反应的平均速率为0.15 mol·L－1·s－1　③2 s时物质A的浓度为1.4 mol·L－1　④2 s时物质B的浓度为0.3 mol·L－1 其中正确的是（　　） A.①③ B.①④ C.②③ D.③④ 答案　C　 解析　由已知2 s后C的浓度为0.6 mol·L－1，根据n＝c ·V可知C的物质的量为1.2 mol。则： 　　　　　　　2A（g）＋B（g）2C（g） 起始（mol）　　　 4　　　2　　 　0 转化（mol） 1.2 0.6 1.2 2 s（mol） 2.8 1.4 1.2 ①v（A）＝＝0.3 mol·L－1·s－1，①错误；②v（B）＝＝0.15 mol·L－1·s－1，②正确；③根据“三段式”可知，2 s时物质A的浓度＝＝1.4 mol·L－1，③正确；④根据“三段式”可知，2 s时物质B的浓度＝＝0.7 mol·L－1，④错误；故选C项。 3.（化学反应速率大小的比较）对于反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋2D（g），下列分别表示不同条件下的反应速率，则反应速率大小关系正确的是（　　） ①v（A）＝0.01 mol·L－1·s－1　②v（B）＝1.20 mol·L－1·min－1　③ v（C）＝2.40 mol·L－1·min－1　④v（D）＝0.03 mol·L－1·s－1 A.②＞③＞④＞① B.③＞①＝④＞② C.③＞④＞①＞② D.①＞④＞②＞③ 答案　C　 解析　比较不同条件下的反应速率应转化成同一物质的速率进行比较，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比进行转换，以A的速率为标准。①对应的v（A）＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1；②对应的v（A）＝＝＝0.4 mol·L－1·min－1；③v（A）＝＝＝1.20 mol·L－1·min－1；④v（A）＝＝＝0.9 mol·L－1·min－1。可知反应速率的由快到慢的顺序为：③＞④＞①＞②；故选C项。 4.（综合应用）T ℃时，在0.5 L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。则下列结论正确的是（　　） A.10 s时反应生成了0.4 mol C B.该反应进行到10 s时，消耗了0.15 mol A C.该反应的化学方程式为3A＋B2C D.10 s内用B表示的反应速率为0.06 mol·L－1·s－1 答案　D　 解析　观察题图可知，该反应为可逆反应。10 s时反应生成气体C的物质的量为0.4 mol·L－1×0.5 L＝0.2 mol，消耗A的物质的量为（0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1）×0.5 L＝0.1 mol，A、B项错误；Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）＝0.2 mol·L－1∶0.6 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶3∶2，故该反应的化学方程式应为A＋3B2C，C项错误；10 s内用B表示的反应速率为＝0.06 mol·L－1·s－1，D项正确。 5.（综合应用）在2 L密闭容器中进行反应mX（g）＋nY（g）pZ（g）＋qQ（g），式中m、n、p、q为化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量的变化如表所示： 类别 各时刻的 物质的量 X Y Z Q 起始/mol 0.7 1.0 2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末/mol 0.8 已知2 min内v（Q）＝0.075 mol·L－1·min－1，且v（Z）∶v（Y）＝1∶2。 （1）试确定以下物质的相关量。 起始时：n（Y）＝　　　　；n（Q）＝　　　　。 （2）化学方程式中m＝　　　　，n＝　　　　，p＝　　　　，q＝　　　　。 （3）用Z表示2 min内的反应速率：　　　　。 解析　2 min内v（Q）＝0.075 mol·L－1·min－1，则Δn（Q）＝0.075 mol·L－1·min－1×2 min×2 L＝0.3 mol，根据表中数据可知，2 min内X的物质的量变化为0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，Z的物质的量变化为1.0 mol－0.8 mol＝0.2 mol，根据反应速率v（Z）∶v（Y）＝1∶2可知，Y的物质的量变化为Δn（Y）＝2Δn（Z）＝0.4 mol，化学方程式中各物质的物质的量变化与其化学计量数成正比，则m∶n∶p∶q＝0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶4∶2∶3，所以m＝1、n＝4、p＝2、q＝3，反应方程式为X（g）＋4Y（g）2Z（g）＋3Q（g）。（1）由上述分析可知，2 min内生成Y的物质的量为0.4 mol，则起始时Y的物质的量为2.7 mol－0.4 mol＝2.3 mol；Q在2 min内物质的量减少0.3 mol，则起始时Q的物质的量为2.7 mol＋0.3 mol＝3.0 mol。（2）根据上述分析可知，m＝1、n＝4、p＝2、q＝3。（3）2 min内消耗的Z的物质的量为Δn（Z）＝1.0 mol－0.8 mol＝0.2 mol，则用Z表示2 min内的反应速率为v（Z）＝＝0.05 mol·L－1·min－1。 答案：（1）2.3 mol　3.0 mol　（2）1　4　2　3 （3）0.05 mol·L－1·min－1 学科网（北京）股份有限公司 $$